DE102019113285A1

DE102019113285A1 - Verfahren zum zyklischen ansteuern eines stempels eines stanzwerkzeugs und stanzwerkzeug

Info

Publication number: DE102019113285A1
Application number: DE102019113285.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stöckl
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-11-26
Also published as: CN113905833A; WO2020233903A1; EP3972751A1; CN113905833B

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zyklischen Ansteuern eines Stempels (102) eines Stanzwerkzeugs (100), wobei während eines Zyklus des Stanzwerkzeugs (100) eine lineare Öffnungsbewegung (122) des Stanzwerkzeugs (100) unter Verwendung eines Getriebes (118) des Stanzwerkzeugs (100) in eine Drehbewegung (124) übersetzt wird und eine Winkelposition (128) einer Nocke (130) einer Nockenwelle (120) des Stanzwerkzeugs (100) um einen Winkelschritt (152) verändert wird, wobei bei einer im Zyklus auf die Öffnungsbewegung (122) folgenden Schließbewegung (114) des Stanzwerkzeugs (100) die während der Öffnungsbewegung (122) eingestellte Winkelposition (128) der Nocke (130) unter Verwendung einer Tasteinrichtung (126) des Stanzwerkzeugs (100) abgetastet wird, wobei eine durch die Schließbewegung (114) angetriebene Arbeitsbewegung des Stempels (102) in Abhängigkeit von der abgetasteten Winkelposition (128) ausgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechend ausgestaltetes Stanzwerkzeug.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum zyklischen Ansteuern eines Stempels eines Stanzwerkzeugs und ein Stanzwerkzeug mit zumindest einem ansteuerbaren Stempel.
Stand der Technik
Bei einem Stanzwerkzeug zur Herstellung von Stanzteilen mit geringfügig unterschiedlichen Stanzgeometrien können bestimmte Stempel des Stanzwerkzeugs je nach gerade hergestellter Ausführungsvariante durch von außen angesteuerte Aktoren im Stanzwerkzeug aktiviert oder deaktiviert werden. Dann führen die angesteuerten Stempel bei einer Schließbewegung des Stanzwerkzeugs eine Arbeitsbewegung entweder aus oder führen sie nicht aus. So können die unterschiedlichen Stanzgeometrien in ein und demselben Stanzwerkzeug hergestellt werden. Die Aktoren können beispielsweise über elektrische, hydraulische oder pneumatische Signale angesteuert werden.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein Stanzwerkzeug mit zumindest einem ansteuerbaren Stempel und ein Verfahren zum zyklischen Ansteuern eines Stempels eines Stanzwerkzeugs bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Es wird ein Verfahren zum zyklischen Ansteuern eines Stempels eines Stanzwerkzeugs vorgestellt, wobei während eines Zyklus des Stanzwerkzeugs eine lineare Öffnungsbewegung des Stanzwerkzeugs unter Verwendung eines Getriebes des Stanzwerkzeugs in eine Drehbewegung übersetzt wird und eine Winkelposition einer Nocke einer Nockenwelle des Stanzwerkzeugs um einen Winkelschritt verändert wird, wobei bei einer im Zyklus auf die Öffnungsbewegung folgenden Schließbewegung des Stanzwerkzeugs die während der Öffnungsbewegung eingestellte Winkelposition der Nocke unter Verwendung einer Tasteinrichtung des Stanzwerkzeugs abgetastet wird, wobei eine durch die Schließbewegung angetriebene Arbeitsbewegung des Stempels in Abhängigkeit von der abgetasteten Winkelposition ausgeführt wird.
Weiterhin wird ein Stanzwerkzeug mit zumindest einem ansteuerbaren Stempel vorgestellt, wobei das Stanzwerkzeug ein Getriebe zum Übersetzen einer linearen Öffnungsbewegung des Stanzwerkzeugs in eine Drehbewegung einer Nockenwelle des Stanzwerkzeugs, und eine Tasteinrichtung zum Abtasten einer Winkelposition einer Nocke der Nockenwelle während einer Schließbewegung des Stanzwerkzeugs aufweist, wobei das Getriebe dazu ausgebildet ist, die Nockenwelle mit der Nocke unter Verwendung der Öffnungsbewegung um einen Winkelschritt zu drehen und die Tasteinrichtung dazu ausgebildet ist, eine durch die Schließbewegung angetriebene Arbeitsbewegung des Stempels in Abhängigkeit von der abgetasteten Winkelposition der Nocke anzusteuern.
Ein Stanzteil kann aus einem von einer Rolle ablaufenden Endlosmaterial beispielsweise aus einem Metallblech hergestellt werden. Das Endlosmaterial kann am Anfang eines Herstellungsprozesses zum Herstellen des Stanzteils bereits näherungsweise eine Breite des Stanzteils aufweisen, um eine hohe Materialausnutzung zu erreichen. Das Endlosmaterial kann auf einer Eingangsseite in ein Stanzwerkzeug zum Herstellen des Stanzteils eingeführt werden. Auf einer Ausgangsseite des Stanzwerkzeugs können die Stanzteile und ein Fertigungsrest des Endlosmaterials aus dem Stanzwerkzeug entnommen werden.
Das Stanzwerkzeug weist ein Werkzeugoberteil und ein relativ dazu bewegliches Werkzeugunterteil auf. Das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil können an gegenüberliegenden Werkzeugaufnahmen einer Stanzmaschine befestigt sein. Das Endlosmaterial wird zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil geführt. Das Werkzeugoberteil und/oder das Werkzeugunterteil können angetrieben sein. Das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil können durch Linearführungen zueinander geführt sein. Das Stanzwerkzeug wird durch die Stanzmaschine zyklisch geöffnet und geschlossen. Das Stanzwerkzeug kann beispielsweise mehrere hundert Mal pro Minute geöffnet und geschlossen werden.
Das Stanzwerkzeug kann aufeinander abfolgende Fertigungspositionen aufweisen, die das Endlosmaterial ausgehend von der Eingangsseite zyklisch durchläuft. Während eines Zyklus wird das Stanzwerkzeug geöffnet, das Endlosmaterial zur nächsten Fertigungsposition transportiert und das Stanzwerkzeug wieder geschlossen. Die Fertigungspositionen sind jeweils sowohl im Werkzeugoberteil als auch im Werkzeugunterteil ausgebildet. In jeder Fertigungsposition können unter Verwendung von im Stanzwerkzeug gelagerten Stempeln beim Schließen des Stanzwerkzeugs Aussparungen beziehungsweise Konturen, Prägungen und/oder Biegungen in das Endlosmaterial eingebracht werden. Die Stempel können sowohl im Werkzeugoberteil als auch im Werkzeugunterteil angeordnet sein. Ein Gegenstück eines Stempels kann koaxial zu einem Stempel im anderen Werkzeugteil angeordnet sein.
Ein Stempel kann ein Schneidstempel zum Herstellen einer Aussparung oder Kontur, ein Prägestempel zum Herstellen einer Prägung und/oder ein Biegestempel zum Herstellen einer Biegung sein. Die Stempel können auch kombinierte Funktionen aufweisen. Die Stempel können durch eine Schließbewegung des Stanzwerkzeugs zu einer Arbeitsbewegung angetrieben werden. Dabei kann zuerst das Endlosmaterial durch die Schließbewegung zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil eingeklemmt werden. Anschließend kann eine federgelagerte, mit den Stempeln gekoppelte Stempelaufnahme des Stanzwerkzeugs durch die Stanzmaschine weiterbewegt werden und die Stempel auf ihrer Arbeitsbewegung aus ihren Lagerungen im Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil durch, gegen und/oder an das Endlosmaterial drücken. Die Arbeitsbewegung der Stempel kann kleiner sein, als die Schließbewegung des Stanzwerkzeugs.
Ein Getriebe kann mit dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil gekoppelt sein, um die lineare Öffnungsbewegung abzunehmen. Ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann ein Verhältnis zwischen einer Länge der Öffnungsbewegung und einem Drehwinkel der Drehbewegung definieren. Da die Öffnungsbewegung in jedem Zyklus gleich ist, ist auch der Drehwinkel immer gleich. Der Drehwinkel kann mit einem weiteren Übersetzungsverhältnis auf den Winkelschritt der Nockenwelle übertragen werden. Während der Schließbewegung muss die Nockenwelle stillstehen. Die Nockenwelle dreht sich bei konstantem Übersetzungsverhältnis mit jeder gleichen Öffnungsbewegung um den gleichen Winkelschritt weiter.
Eine Nocke kann ein Vorsprung auf der Nockenwelle sein. Die Nocke kann radial aus der Nockenwelle hervorstehen. Während der Schließbewegung kann abgetastet werden, ob die Nocke an einer abgetasteten Winkelposition angeordnet ist. Eine Tasteinrichtung kann relativ zu der Nockenwelle beweglich sein. Die Tasteinrichtung kann zum Abtasten der Winkelposition durch die Schließbewegung bewegt werden. Wenn die Nocke an der Winkelposition angeordnet ist, entsteht ein Kontakt zwischen der Nocke und der Tasteinrichtung. Dadurch wird die Stempelaufnahme in die Schließbewegung eingekoppelt und die Arbeitsbewegung des Stempels kann durch die Schließbewegung angetrieben werden.
Die Winkelposition kann von einer Tastnocke der mit dem Stempel gekoppelten Stempelaufnahme abgetastet werden. Die Arbeitsbewegung kann ausgeführt werden, wenn die Nocke bei der Schließbewegung auf die Tastnocke trifft. Die Tasteinrichtung kann als die Tastnocke ausgeführt sein. Die Tastnocke kann ein Vorsprung der Stempelaufnahme sein. Die Tastnocke kann fest an der Stempelaufnahme angeordnet sein. Die Nocke kann eine Kontaktfläche aufweisen, die auf eine entsprechende Prallfläche der Tastnocke trifft, wenn die Nocke an der abgetasteten Winkelposition angeordnet ist. Wenn die Nocke auf die Tastnocke trifft, kann die Arbeitsbewegung freigegeben werden.
Die Arbeitsbewegung kann nicht ausgeführt werden, wenn die Tastnocke in eine Nockenlücke der Nockenwelle eintaucht. Eine Nockenlücke kann eine Aussparung beziehungsweise Freiraum zwischen zwei Flanken von Nocken der Nockenwelle sein. Wenn die Nockenwelle nur eine Nocke aufweist, kann sich die Nockenlücke zwischen zwei gegenüberliegenden Flanken derselben Nocke über den Rest eines Umfangs der Nockenwelle erstrecken. Wenn die Tastnocke nicht auf die Nocke trifft, weil die Nocke an einer anderen Winkelposition angeordnet ist, resultiert kein Kontakt zwischen der Nocke und der Tastnocke. Die Arbeitsbewegung wird nicht freigegeben.
Die Arbeitsbewegung kann von der Nocke auf die Tasteinrichtung übertragen werden. Der Stempel kann von der Tasteinrichtung angetrieben werden. Wenn die Nocke auf die Tasteinrichtung ausgerichtet ist, kann die Kontaktfläche der Nocke quer zu einer Richtung der Schließbewegung ausgerichtet sein. Eine Prallfläche der Tasteinrichtung kann ebenfalls quer zu der Richtung der Schließbewegung ausgerichtet sein. Eine Kraft zum Antreiben des Stempels kann über die Kontaktfläche und die Prallfläche übertragen werden.
Ein Hub der Arbeitsbewegung kann durch eine Höhe der Nocke bestimmt werden. Ein Hub der Arbeitsbewegung kann beginnen, wenn die Nocke in Kontakt zu der Tasteinrichtung steht, also wenn die Kontaktfläche auf die Prallfläche auftrifft. Eine Höhe der Nocke kann auf den zu bedienenden Stempel angepasst sein. Die Nockenwelle kann unterschiedlich hohe Nocken aufweisen, um für den gleichen Stempel in unterschiedlichen Zyklen unterschiedliche Hübe vorzugeben.
Eine Anzahl von Zyklen des Stanzwerkzeugs ohne ausgeführte Arbeitsbewegung zwischen zwei Zyklen mit ausgeführter Arbeitsbewegung kann durch ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes beeinflusst werden. Die Anzahl kann auch durch eine Größe einer Nockenlücke zwischen zwei Nockenflanken beeinflusst werden. Das Übersetzungsverhältnis kann anforderungsgemäß eingestellt werden. Ebenso kann die Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle eingestellt werden.
Zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses kann das Getriebe einen drehbar gelagerten auswechselbaren Hebel aufweisen. Ein freies Ende des Hebels kann mit einer Gegenseite des Stanzwerkzeugs gekoppelt sein. Ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann durch eine Länge des Hebels beeinflusst sein. Der Hebel kann im Werkzeugoberteil oder Werkzeugunterteil drehbar gelagert sein. Eine Gegenseite kann dementsprechend durch das Werkzeugunterteil oder das Werkzeugoberteil ausgebildet sein. Der Hebel kann von einem mit der Gegenseite starr verbundenen Element angetrieben werden. Am freien Ende des Hebels kann ein Lager mit zwei Freiheitsgraden angeordnet sein, um die lineare Öffnungsbewegung des Elements in eine bogenförmige Bewegung des Hebels zu übertragen. Das Lager kann ein Dreh-Schubgelenk sein. Beispielsweise kann ein Langloch oder Schlitz im Hebel einen Kreisfehler des Hebels ausgleichen. Der Hebel kann auch von einer separaten Koppeleinrichtung angetrieben werden. Die Koppeleinrichtung kann durch einen separaten, an der Gegenseite drehbar gelagerten Hebel ausgebildet sein, Dann kann eine Verbindung zwischen dem Hebel und der Koppeleinrichtung einen Freiheitsgrad aufweisen, also als reines Drehgelenk ausgebildet sein.
Das Getriebe kann zumindest ein auswechselbares Zahnradpaar aufweisen. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann durch ein Übersetzungsverhältnis des Zahnradpaars beeinflusst sein. Ein Zahnrad des Zahnradpaars kann mit der Nockenwelle gekoppelt sein. das andere Zahnrad kann zwischen der Nockenwelle und deinem Antrieb des Getriebes angeordnet sein.
Das Getriebe weist einen Freilauf zum Entkoppeln der Öffnungsbewegung von der Schließbewegung auf. Ein Freilauf kann die Drehbewegung nur übertragen, wenn die Drehbewegung in einer Sperrrichtung des Freilaufs erfolgt. Die Sperrrichtung stimmt mit der Öffnungsbewegung überein. Dadurch wird die Drehbewegung nur während der Öffnungsbewegung auf die Nockenwelle übertragen. Die Drehbewegung erfolgt nur in eine Richtung. Der Freilauf kann an unterschiedlichen Positionen des Getriebes angeordnet sein. Insbesondere kann der Freilauf zwischen dem Hebel und einem anschließenden Zahnradpaar des Getriebes angeordnet sein.
Der Freilauf kann ein Klinkenfreilauf sein. Der pro Öffnungsbewegung ausgeführte Winkelschritt der Nockenwelle kann durch einen Winkel zwischen Rastpositionen des Klinkenfreilaufs beeinflusst sein. Der Klinkenfreilauf kann die Drehbewegung nur übertragen, wenn zumindest eine Klinke des Klinkenfreilaufs in eine Rastposition des Klinkenfreilaufs eingreift. Der Klinkenfreilauf kann nur einen Anteil einer antriebsseitigen Drehbewegung auf seine Abtriebsseite übertragen. Ein Rest der antriebsseitigen Drehbewegung ist Schlupf. Dadurch ist ein durch die Öffnungsbewegung erzeugter Winkelschritt der Antriebsseite des Klinkenfreilaufs größer als der von der Abtriebsseite auf die Nockenwelle übertragene Winkelschritt.
Die Nockenwelle kann zumindest eine auswechselbare Nockenscheibe aufweisen. Die zumindest eine Nocke kann auf der Nockenscheibe angeordnet sein. Eine Nockenscheibe kann ein Ring sein, der auf seiner Außenseite den zumindest einen Nocken aufweist. Unterschiedliche Nockenscheiben können verschieden viele gleichartige Nocken aufweisen. Die Nocken können in regelmäßigen Abständen über einen Umfang der Nockenscheibe verteilt angeordnet sein. Eine Innenseite der Nockenscheibe kann an einen Durchmesser einer Welle der Nockenwelle angepasst sein. Die Nockenscheibe kann drehfest mit der Welle verbunden und wieder gelöst werden. Die Nockenscheiben können ausgetauscht werden, um eine Anzahl an Zyklen ohne Arbeitsbewegung einzustellen.
Das Stanzwerkzeug kann eine Bremse aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Winkelposition der Nockenwelle während der Schließbewegung konstant zu halten. Eine Bremse kann eine Reibungsbremse sein. Zum Überwinden einer Reibung der Bremse kann ein Mindestmoment erforderlich sein. Das Mindestmoment kann größer sein, als ein Schleppmoment des Freilaufs entgegen der Sperrrichtung. Die Bremse kann auch als weiterer Freilauf ausgeführt sein. Damit ist eine Drehrichtung zumindest der Nockenwelle eindeutig festgelegt.
Das Stanzwerkzeug kann zumindest eine weitere Nockenwelle aufweisen. Das Getriebe kann ferner dazu ausgebildet sein, die weitere Nockenwelle unter Verwendung der Öffnungsbewegung synchron zu der Nockenwelle um den Winkelschritt zu drehen. Die weitere Nockenwelle kann während der Öffnungsbewegung synchron zu der Nockenwelle gedreht werden. Die weitere Nockenwelle kann beispielsweise über ein Zahnradpaar mit einem Übersetzungsverhältnis von eins mit der Nockenwelle gekoppelt sein. Die weitere Nockenwelle kann eine andere Drehrichtung aufweisen als die Nockenwelle. Die weitere Nockenwelle kann durch eine separate Tasteinrichtung abgetastet werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines geöffneten Stanzwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines Zyklus;
2 eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Stanzwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines Zyklus;
3 eine Schnittdarstellung eines geöffneten Stanzwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines nachfolgenden Zyklus; und
4 eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Stanzwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines nachfolgenden Zyklus.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1 bis 4 als Referenz beibehalten.
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines geöffneten Stanzwerkzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines Zyklus. Das Stanzwerkzeug 100 ist hier durch zumindest einen ansteuerbaren Stempel 102 des Stanzwerkzeugs 100 geschnitten dargestellt. Das Stanzwerkzeug 100 weist ein angetriebenes Werkzeugoberteil 104 und ein feststehendes Werkzeugunterteil 106 auf. Im Werkzeugunterteil 106 ist koaxial zu dem Stempel 102 eine Matrize als Gegenstück 108 des Stempels 102 angeordnet. Das Werkzeugoberteil 104 ist über Säulenführungen an dem Werkzeugunterteil 106 linear beweglich gelagert. Das Werkzeugoberteil 104 und das Werkzeugunterteil 106 sind im Betrieb mit einer hier nicht abgebildeten Stanzmaschine gekoppelt. Die Stanzmaschine bewegt das Werkzeugoberteil 104 auf und ab. Das Werkzeugoberteil 104 kann mehrere hundert Mal pro Minute auf und ab bewegt werden.
Das Werkzeugoberteil 104 ist mehrteilig. Ein Niederhalter 110 des Werkzeugoberteils 104 ist zwischen dem Werkzeugunterteil 106 und einer Rückenplatte 112 des Werkzeugoberteils 104 angeordnet. Der Stempel 102 ist in dem Niederhalter 110 beweglich gelagert. Der Niederhalter 110 eilt der Rückenplatte 112 bei einer Schließbewegung 114 voraus und setzt auf einem herzustellenden Stanzteil 116 auf. Nachdem der Niederhalter 110 auf dem Stanzteil 116 aufgesetzt hat führt die Rückenplatte 112 aufgrund der andauernden Schließbewegung 114 eine Relativbewegung zum Niederhalter 110 aus. Durch die Relativbewegung verringert sich ein Abstand zwischen dem Niederhalter 110 und der Rückenplatte 112. Die Relativbewegung kann zumindest anteilig auf den Stempel 102 übertragen werden. Wenn die Relativbewegung auf den Stempel 102 übertragen wird, fährt er aus dem Niederhalter 110 aus und bearbeitet das Stanzteil 116.
Das Stanzteil 116 ist hier aus einem einlagigen Blech. Der Stempel 102 kann ein Schneidstempel sein und dazu ausgebildet sein, einen Ausschnitt oder eine Kontur aus dem Blech zu stanzen. Dann kann das Gegenstück eine Durchgangsöffnung für einen entstehenden Stanzabfall aufweisen. Der Stempel 102 kann auch ein Biegestempel sein und dazu ausgebildet sein, einen Teilbereich des Stanzteils 116 aus einer Ebene des Blechs heraus zu biegen. Ein Biegestempel kann auch eine Schneidkante aufweisen und vor dem Biegen eine Kontur des Teilbereichs in das Blech schneiden. Das Gegenstück 108 kann dann eine Aussparung für den gebogenen Teilbereich aufweisen. Das Gegenstück 108 kann auch einen federgelagerten Gegenhalter aufweisen. Das Gegenstück 108 kann ebenso eine Biegekante aufweisen, die einen Biegeradius für den zu biegenden Teilbereich vorgibt. Der Stempel 102 kann ebenso ein Prägestempel sein und dazu ausgebildet sein, eine Prägung in das Stanzteil 116 einzubringen. Das Gegenstück 108 kann eine Negativkontur der Prägung aufweisen. Ein Biegestempel kann auch eine Prägekontur aufweisen, um beispielsweise eine die Biegung versteifende Sicke zu prägen.
An der Rückenplatte 112 des Werkzeugoberteils 104 sind ein Getriebe 118 und zumindest eine Nockenwelle 120 angeordnet. Das Getriebe 118 übersetzt eine lineare Öffnungsbewegung 122 des Werkzeugoberteils 104 entlang der Säulenführungen in eine Drehbewegung 124 der Nockenwelle 120.
An dem Niederhalter 110 ist eine Tasteinrichtung 126 zum Abtasten einer Winkelposition 128 einer Nocke 130 der Nockenwelle 120 beweglich gelagert. Die Tasteinrichtung 126 ist mit dem Stempel 102 gekoppelt. Die Tasteinrichtung 126 ist zwischen dem Niederhalter 110 und der Rückenplatte 112 angeordnet. Hier ist das Werkzeugoberteil 104 an einem oberen Totpunkt dargestellt. Die Tasteinrichtung 126 ist von der Nockenwelle 120 beabstandet.
Das Getriebe 118 weist einen mit dem Werkzeugunterteil 106 über einen Mitnehmer 132 gekoppelten Hebel 134, ein Zahnradpaar 136 mit einem definierten Übersetzungsverhältnis und einen zwischen dem Hebel 134 und dem Zahnradpaar 136 angeordneten Freilauf 138 auf. Der Hebel 134, der Freilauf 138 und ein erstes Zahnrad 140 des Zahnradpaars 136 sind auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet und im Werkzeugoberteil 104 drehbar gelagert. Der Freilauf 138 ist als Klinkenfreilauf ausgebildet. Der Hebel 134 ist drehfest mit einem Träger für Rastklinken 142 des Freilaufs 138 verbunden. Die Rastklinken 142 greifen an definierten Positionen in ein Klinkenrad 144 des Freilaufs 138 ein. Die Rastklinken 142 sind dazu ausgebildet, das Klinkenrad 144 nur in eine Drehrichtung (in der Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn) mitzunehmen. Das Klinkenrad 144 ist drehfest mit dem ersten Zahnrad 140 des Zahnradpaars 136 verbunden. Ein zweites Zahnrad 146 des Zahnradpaars 136 drehfest mit der Nockenwelle 120 gekoppelt und auf einer gemeinsamen Rotationsachse mit der Nockenwelle 120 drehbar im Werkzeugoberteil 104 gelagert. Die Rotationsachse des zweiten Zahnrads 146 und der Nockenwelle 120 ist parallel zu der Rotationsachse des Hebels 134 des Freilaufs 138 und des ersten Zahnrads 140 ausgerichtet.
In der dem dargestellten oberen Totpunkt vorausgehenden Öffnungsbewegung 122 ist der Hebel 134 durch den Mitnehmer 132 (in der Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn) um einen ersten Winkelschritt 148 in seine dargestellte Position gedreht worden. Die Rastklinken 142 haben das Klinkenrad 144 mitgenommen und um einen zweiten Winkelschritt 150 gedreht. Der zweite Winkelschritt 150 ist aufgrund der definierten Eingriffspositionen der Rastklinken 142 kleiner oder gleich dem ersten Winkelschritt 148. Das Zahnradpaar 136 hat den zweiten Winkelschritt 150 durch sein Übersetzungsverhältnis in einen Winkelschritt 152 der Nockenwelle 120 übersetzt. Da das erste Zahnrad 140 eine größere Zähnezahl als das zweite Zahnrad 146 aufweist, ist der Winkelschritt 152 der Nockenwelle 120 größer als der zweite Winkelschritt 150. Durch den vorausgegangenen Winkelschritt 152 ist die Nocke 130 in die dargestellte Winkelposition 128 gedreht worden.
In einem Ausführungsbeispiel sind das erste Zahnrad 140 und/oder das zweite Zahnrad 146 gegen andere Zahnräder mit einer größeren oder kleineren Zähnezahl austauschbar. Durch andere Zahnräder kann das Übersetzungsverhältnis eingestellt werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Stanzwerkzeug 100 eine zweite Nockenwelle 120 auf. Die zweite Nockenwelle 120 ist mit einem dritten Zahnrad 154 drehfest verbunden. Das dritte Zahnrad 154 greift in das zweite Zahnrad 146 ein, wodurch die zweite Nockenwelle 120 eine zur ersten Nockenwelle 120 entgegengesetzte Drehrichtung aufweist. Das zweite Zahnrad 146 und das dritte Zahnrad 154 weisen die gleiche Zähnezahl auf. Dadurch dreht sich die zweite Nockenwelle 120 um den gleichen Winkelschritt, wie die erste Nockenwelle 120.
2 zeigt eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Stanzwerkzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel während des Zyklus aus 1. Das Stanzwerkzeug 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Stanzwerkzeug in 1. Das Werkzeugoberteil 104 hat die Schließbewegung 114 vollständig ausgeführt. Das Werkzeugoberteil 104 ist hier an einem unteren Totpunkt dargestellt. Dabei hat der Niederhalter 110 auf dem Stanzteil 116 aufgesetzt und die Rückenplatte 112 hat die Relativbewegung 200 zum Niederhalter 110 ausgeführt. Da die Winkelposition 128 der Nocke 130 aufgrund einer Bremse 202 des Getriebes 118 konstant geblieben ist, ist die Nocke 130 in der dargestellten Winkelposition 128 so ausgerichtet, dass sie auf eine Tastnocke 204 der Tasteinrichtung 126 getroffen ist. Durch den Kontakt zwischen der Nocke 130 und der Tastnocke 204 ist ein Teil der Relativbewegung 200 auf den Stempel 102 übertragen worden und der Stempel 102 hat seine Arbeitsbewegung 206 ausgeführt und hat das Stanzteil 116 bearbeitet. Die Tastnocke 204 ist hier ein Teil einer rückseitigen Stempelaufnahme des Stanzwerkzeugs 100.
Der Hebel 134 ist durch den Mitnehmer 132 (in der Darstellung im Uhrzeigersinn) um einen umgekehrten ersten Winkelschritt 148 gedreht worden. Da jedoch der Freilauf 138 in dieser Richtung durchrutscht, wird der umgekehrte erste Winkelschritt 148 nicht auf das erste Zahnrad 140 übertragen. Hier wirkt zusätzlich die Bremse 202 auf das erste Zahnrad 140 und verhindert eine Bewegung des ersten Zahnrads 140 aufgrund eines eventuellen Schleppmoments des Freilaufs 138.
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines geöffneten Stanzwerkzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel während eines nachfolgenden Zyklus. Das Stanzwerkzeug 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Stanzwerkzeug in den 1 und 2. Das Werkzeugoberteil 104 hat die Öffnungsbewegung 122 vollständig ausgeführt. Das Werkzeugoberteil 104 ist hier wie in 1 an dem unteren Totpunkt dargestellt. Dabei hat der Niederhalter 110 von dem Stanzteil 116 abgehoben und der Stempel 102 ist wieder in den Niederhalter 110 zurückgezogen.
In der dem dargestellten oberen Totpunkt vorausgehenden Öffnungsbewegung 122 ist der Hebel 134 durch den Mitnehmer 132 (in der Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn) um einen erneuten ersten Winkelschritt 148 in seine dargestellte Position gedreht worden. Die Rastklinken 142 haben das Klinkenrad 144 mitgenommen und um einen erneuten zweiten Winkelschritt 150 gedreht. Der erneute zweite Winkelschritt 150 ist aufgrund der definierten Eingriffspositionen der Rastklinken 142 kleiner oder gleich dem erneuten ersten Winkelschritt 148. Das Zahnradpaar 136 hat den erneuten zweiten Winkelschritt 150 durch sein Übersetzungsverhältnis in einen erneuten Winkelschritt 152 der Nockenwelle 120 übersetzt. Da das erste Zahnrad 140 eine größere Zähnezahl als das zweite Zahnrad 146 aufweist, ist der erneute Winkelschritt 152 der Nockenwelle 120 größer als der zweite erneute Winkelschritt 150. Durch den vorausgegangenen erneuten Winkelschritt 152 ist die Nocke 130 von der Winkelposition 128 in eine zweite Winkelposition 300 gedreht worden. Die Nocke 130 steht durch den erneuten Winkelschritt 152 nicht mehr gegenüber der Tastnocke 204.
In einem Ausführungsbeispiel sind das erste Zahnrad 140 und/oder das zweite Zahnrad 146 gegen andere Zahnräder mit einer größeren oder kleineren Zähnezahl austauschbar. Durch andere Zahnräder kann das Übersetzungsverhältnis eingestellt werden. Durch ein geändertes Übersetzungsverhältnis wird auch der Winkelschritt 152 geändert.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Hebel 134 gegen andere Hebel mit unterschiedlichen Längen austauschbar. Durch unterschiedlich lange Hebel 134 kann der erste Winkelschritt 148 eingestellt werden.
4 zeigt eine Schnittdarstellung eines geschlossenen Stanzwerkzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel während des nachfolgenden Zyklus aus 3. Das Stanzwerkzeug 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Stanzwerkzeug in 3. Das Werkzeugoberteil 104 hat die Schließbewegung 114 vollständig ausgeführt. Das Werkzeugoberteil 104 ist hier wieder an dem unteren Totpunkt dargestellt. Dabei hat der Niederhalter 110 wieder auf dem Stanzteil 116 aufgesetzt und die Rückenplatte 112 hat wieder die Relativbewegung 200 zum Niederhalter 110 ausgeführt. Da die zweite Winkelposition 300 der Nocke 130 aufgrund der Bremse 202 des Getriebes 118 konstant geblieben ist, taucht die Tastnocke 204 in eine Nockenlücke 400 der Nockenwelle 120. Dabei wird die Relativbewegung 200 nicht auf den Stempel 102 übertragen.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Nockenwelle 120 zweiteilig ausgeführt. Auf einer zentralen Welle ist eine austauschbare Nockenscheibe 402 befestigt. Die abgebildete Nockenscheibe 402 weist vier Nocken 130 auf. Um eine Anzahl Leerhübe ohne Arbeitsbewegung 206 einzustellen kann die Nockenscheibe 402 gegen eine andere Nockenscheibe mit mehr oder weniger Nocken 130 ausgetauscht werden. Die Anzahl der Nocken 130 beeinflusst eine Länge der Nockenlücke. Je größer die Nockenlücke ist, für umso mehr aufeinanderfolgende Zyklen taucht die Tastnocke 204 in die Nockenlücke 402 ein.
Mit anderen Worten wird durch den hier vorgestellten Ansatz eine Zyklensteuerung im Stanzprozess ermöglicht.
Unter einer Zyklensteuerung kann eine Anlenkung von (Schneid-) Stempeln in regelmäßigen Zyklen verstanden werden, also beispielsweise nur bei jedem zweiten oder dritten Stanzhub. Ein spezieller Anwendungsfall des hier vorgestellten Ansatzes ist die Anlenkung für das Stanzpaketieren von Lamellenkontakten. Durch die vorgestellte Zyklensteuerung kann eine Reduzierung von Werkzeugausfällen gegenüber anderen Anlenkungsarten erreicht werden. Zusätzlich kann eine Erhöhung der Geschwindigkeit (Hübe/Minute) durch die mechanische Anlenkung der Scheidstempel erreicht werden. Die mechanische Anlenkung ergibt eine Reduzierung von nicht verwendeten und somit nicht vorzuhaltenden Ersatzteilen, wie Drehmagnete, Stecker und Ventile, welche durch die Erschütterungen beim Stanzprozess versagen können.
Die Auf-und-Ab Bewegung des Stanzautomaten wird über eine Hebelanlenkung auf ein Klinkenrad übertragen. Dieses überträgt die Drehbewegung gegebenenfalls über ein Getriebe auf eine Nockenwelle. Für erhöhte Anforderungen an die Genauigkeit können auch zwei gekoppelte Nockenwellen verwendet werden. Je nach Stellung der Nockenwelle(n) wird bei geschlossenem Werkzeug der Stempel betätigt oder der Nockentrieb betätigt den Stempel nicht.
Bisher erfolgt die Anlenkung der Stempel über Pneumatik oder über zumindest einen Drehmagnet. Die Pneumatik ist dabei sehr langsam, da nur geringe Hubgeschwindigkeiten möglich sind. Der Drehmagnet kann durch die dauernden Erschütterungen mechanisch ausfallen oder Steckverbindungen können durch bewegte Anschlüsse im Werkzeugoberteil defekt werden. Dadurch ergibt sich oftmals eine schwierige Fehlersuche, da eine Kombination aus Elektronik und Mechanik vorliegt. Ausfälle kommen teilweise nur im Dauerbetrieb vor, was zu einer schwierigen Fehleranalyse führt.
Eine Anwendung der hier vorgestellten Anlenkung für die Lamellenkontakt-Produktfamilie mit mehreren Millionen Teilen pro Woche ist unmittelbar möglich. Die hier vorgestellte Anlenkung ermöglicht eine Erhöhung der Hubgeschwindigkeit und eine Reduktion der Werkzeugausfallzeiten sowie eine vereinfachte Fehleranalyse. Das Werkzeug läuft ohne spezielle Ansteuerung und kann daher auf verschiedenen Stanzautomaten eingesetzt werden. Es werden weniger Ersatzteile benötigt.
Bei einem Stanzhub mit Betätigung der Stempel wird das Klinkenrad im oberen Totpunkt des Werkzeugs (OT) durch die mit dem Anlenkhebel verbundene Rastklinke(n) auf eine definierte Position gedreht. Über eine Zahnradverbindung dreht sich die Nockenwelle(n) auf die erste Position, bei der die Nocke(n) senkrecht nach unten ausgerichtet ist. Beim Schließen des Werkzeugs schneiden die Stempel durch das Material, da sie durch die Nocke(n) der Nockenwelle(n) betätigt werden.
Beim Schließen des Werkzeugs wird die Anlekhebel- / Rastklinkeneinheit auf die nächste Position gedreht. Eine gefederte Bremse auf das Klinkenrad verhindert, das sich diese und die Nockenwelle(n) drehen. Beim nächsten Öffnen des Werkzeugs auf OT nimmt die Anlekhebel- / Rastklinkeneinheit das Klinkenrad auf die nächste Position mit - durch die Zahnradverbindung wird die Nockenwelle entsprechend auch auf die nächste Position gedreht. Beim folgenden Schließvorgang steht dementsprechend die Nockenwelle mit ihrer Aussparung über den Schneidstempeln, wodurch die Schneidstempel nicht betätigt werden und nicht schneiden. Der Ablauf wiederholt sich endlos, sodass immer eine definierte Anzahl von Arbeitshühen und Leerhüben erfolgt. Das Verhältnis Arbeitshübe zu Leerhüben wird durch den Drehwinkel des Ankelnkhebels, das Übersetzungsverhältnis, die Anzahl der Rastungen im Klinkenrad und die Ausführung der Nockenwelle bestimmt. In dem dargestellten Beispiel erfolgt ein Arbeitshub gefolgt von zwei Leerhüben als Endlosscheife.
Beim Öffnen dreht die Rastklinke das Klinkenrad und die Nockenwellen in die definierte Position. Beim Schließen bringt der Anlenkhebel die Rastklinke in die nächste Position. Dabei bleiben die Nockenwellen im Eingriff und der Schneidstempel schneidet das Material. Beim anschließenden Öffnen dreht die Rastklinke das Klinkenrad und die Nockenwellen eine Position weiter. Beim anschließenden Schließen bringt der Anlenkhebel die Rastklinke in die nächste Position. Die Nockenwellen sind nicht im Eingriff und der Schneidstempel schneidet das Material nicht.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.
Bezugszeichenliste

100: Stanzwerkzeug
102: Stempel
104: Werkzeugoberteil
106: Werkzeugunterteil
108: Gegenstück
110: Niederhalter
112: Rückenplatte
114: Schließbewegung
116: Stanzteil
118: Getriebe
120: Nockenwelle
122: Öffnungsbewegung
124: Drehbewegung der Nockenwelle
126: Tasteinrichtung
128: Winkelposition
130: Nocke
132: Mitnehmer
134: Hebel
136: Zahnradpaar
138: Freilauf
140: erstes Zahnrad
142: Rastklinken
144: Klinkenrad
146: zweites Zahnrad
148: erster Winkelschritt
150: zweiter Winkelschritt
152: Winkelschritt
154: drittes Zahnrad
200: Relativbewegung
202: Bremse
204: Tastnocke
206: Arbeitsbewegung
300: zweite Winkelposition
400: Nockenlücke
402: Nockenscheibe

Claims

Verfahren zum zyklischen Ansteuern eines Stempels (102) eines Stanzwerkzeugs (100), wobei während eines Zyklus des Stanzwerkzeugs (100) eine lineare Öffnungsbewegung (122) des Stanzwerkzeugs (100) unter Verwendung eines Getriebes (118) des Stanzwerkzeugs (100) in eine Drehbewegung (124) übersetzt wird und eine Winkelposition (128) einer Nocke (130) einer Nockenwelle (120) des Stanzwerkzeugs (100) um einen Winkelschritt (152) verändert wird, wobei bei einer im Zyklus auf die Öffnungsbewegung (122) folgenden Schließbewegung (114) des Stanzwerkzeugs (100) die während der Öffnungsbewegung (122) eingestellte Winkelposition (128) der Nocke (130) unter Verwendung einer Tasteinrichtung (126) des Stanzwerkzeugs (100) abgetastet wird, wobei eine durch die Schließbewegung (114) angetriebene Arbeitsbewegung (206) des Stempels (102) in Abhängigkeit von der abgetasteten Winkelposition (128) ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Winkelposition (128) von einer Tastnocke (204) einer mit dem Stempel (102) gekoppelten Stempelaufnahme abgetastet wird, wobei die Arbeitsbewegung (206) ausgeführt wird, wenn die Nocke (130) bei der Schließbewegung (114) auf die Tastnocke (204) trifft.
Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Arbeitsbewegung (206) nicht ausgeführt wird, wenn die Tastnocke (204) in eine Nockenlücke (400) der Nockenwelle (120) eintaucht.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Arbeitsbewegung (206) von der Nocke (130) auf die Tasteinrichtung (126) übertragen wird und der Stempel (102) von der Tasteinrichtung (126) angetrieben wird
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem ein Hub der Arbeitsbewegung (206) durch eine Höhe der Nocke (130) bestimmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Anzahl von Zyklen des Stanzwerkzeugs (100) ohne ausgeführte Arbeitsbewegung (206) zwischen zwei Zyklen mit ausgeführter Arbeitsbewegung (206) durch ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes (118) beeinflusst wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Anzahl von Zyklen des Stanzwerkzeugs (100) ohne ausgeführte Arbeitsbewegung (206) zwischen zwei Zyklen mit ausgeführter Arbeitsbewegung (206) durch eine Größe einer Nockenlücke (400) zwischen zwei Nockenflanken beeinflusst wird.
Stanzwerkzeug (100) mit zumindest einem ansteuerbaren Stempel (100), wobei das Stanzwerkzeug (100) ein Getriebe (118) zum Übersetzen einer linearen Öffnungsbewegung (122) des Stanzwerkzeugs (100) in eine Drehbewegung (124) einer Nockenwelle (120) des Stanzwerkzeugs (100), und eine Tasteinrichtung (126) zum Abtasten einer Winkelposition (128) einer Nocke (130) der Nockenwelle (120) während einer Schließbewegung (114) des Stanzwerkzeugs (100) aufweist, wobei das Getriebe (118) dazu ausgebildet ist, die Nockenwelle (120) mit der Nocke (130) unter Verwendung der Öffnungsbewegung (122) um einen Winkelschritt (152) zu drehen und die Tasteinrichtung (126) dazu ausgebildet ist, eine durch die Schließbewegung (114) angetriebene Arbeitsbewegung (206) des Stempels (102) in Abhängigkeit von der abgetasteten Winkelposition (128) der Nocke (130) anzusteuern.
Stanzwerkzeug (100), gemäß Anspruch 8, bei dem das Getriebe (118) einen Freilauf (138) zum Entkoppeln der Öffnungsbewegung (122) von der Schließbewegung (114) aufweist.
Stanzwerkzeug (100), gemäß Anspruch 9, bei dem der Freilauf (138) ein Klinkenfreilauf ist, wobei ein pro Öffnungsbewegung (122) ausgeführter Winkelschritt (152) der Nockenwelle (120) durch einen Winkel zwischen Rastpositionen des Klinkenfreilaufs beeinflusst ist.
Stanzwerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Bremse (202), die dazu ausgebildet ist, die Winkelposition (128) der Nockenwelle (120) während der Schließbewegung (114) konstant zu halten.
Stanzwerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (118) einen drehbar gelagerten auswechselbaren Hebel (134) aufweist, wobei ein freies Ende des Hebels (134) mit einer Gegenseite des Stanzwerkzeugs (100) gekoppelt ist, wobei ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes (118) durch eine Länge des Hebels (134) beeinflusst ist.
Stanzwerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Getriebe (118) zumindest ein auswechselbares Zahnradpaar aufweist, wobei ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes (118) durch ein Übersetzungsverhältnis des Zahnradpaars beeinflusst ist.
Stanzwerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nockenwelle (120) zumindest eine auswechselbare Nockenscheibe (402) aufweist, wobei die zumindest eine Nocke (130) auf der Nockenscheibe (402) angeordnet ist.
Stanzwerkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer weiteren Nockenwelle (120), wobei das Getriebe (118) ferner dazu ausgebildet ist, die weitere Nockenwelle (120) unter Verwendung der Öffnungsbewegung (122) synchron zu der Nockenwelle (120) um den Winkelschritt (152) zu drehen.