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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen bzw. Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Mikrostrukturplatten, in einer Presse mit mehreren Arbeitsstationen mit oberen und/oder unteren Werkzeugen sowie einer Vorschubeinrichtung mit zumindest einer Einrichtung zum Transportieren der Werkstücke von Arbeitsstation zu Arbeitsstation, sowie eine Vorrichtung hierfür.
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Stand der Technik
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Für vielerlei Anwendungszwecke werden heute Werkstücke, gleich welcher Art in Transferpressen mit mehreren Arbeitsstationen hergestellt und bearbeitet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf Mikrostruktur-, Stömungszirkulations-, Durchfluss- oder auch Separatorplatten für die Elektrolyse, soll jedoch darauf nicht beschränkt sein. Meist sind dies Platten, die sehr dünn ausgelegt sind und durch das Pressen eine sehr diffizile Oberflächenstruktur erhalten sollen.
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Die entsprechenden Bänder, Bleche usw., aus denen die Werkstücke herausgeformt werden, sollen nach dem aktuellen Stand der Technik innerhalb einer mehrstufigen Transferpresse mittels einer Transfereinrichtung weitertransportiert werden. Dabei werden geeignete Greifer oder Schaufeln od. dgl. an einer Transferschiene befestigt, die eine zwei- (Schliessen/Öffnen, Vorschub/Rücklauf) bzw. dreiachsige Bewegung (Schliessen/Öffnen, Heben/Senken, Vorschub/Rücklauf) ausführt. Die Transferschiene ist dabei parallel zur Durchlaufrichtung angeordnet, meist symmetrisch zur Mittellinie in Durchlaufrichtung links und rechts vom Werkzeug.
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In Abhängigkeit des Pressenhubs wird in der Regel nach dem Öffnen des Werkzeugs mit dem Greifen des Werkstücks oder auch z.B. des verbleibenden Stanzgitters begonnen. Danach wird das Werkstück in der Regel angehoben, vorgeschoben und in der nächsten Arbeitsstation wieder abgesenkt. Damit aber die Greifer die Bearbeitung des Werkstücks in der nachfolgenden Arbeitsstation nicht behindern, muss der Greifer bereits aus dem Werkzeugbereich entfernt sein, bevor das Werkzeug geschlossen ist. Während der Umformphase erfolgt dann der Rücklauf. Hierfür muss allerdings eine ähnlich lange Zeit wie für den Vorschub vorgesehen werden. Dadurch steht insgesamt jeder Achse nur eine anteilige Zeit zur Verfügung.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorschubeinrichtung für das Werkstück vorzusehen, welche die Tätigkeit der Presse nicht behindert und gewährleistet, dass die Presse ohne Beeinträchtigung und schneller laufen kann.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führt, dass die zumindest eine Einrichtung zum Transport der Werkstücke nur unidirektional bewegt wird.
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Wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ist, dass die Vorschubeinrichtung und mit ihr auch die Einrichtungen zum Transport der Werkstücke keine Hubbewegung mehr durchführen, sondern das Werkstück in nur einer Richtung in der Presse von Arbeitsstation zu Arbeitsstation transportiert wird.
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In der Regel wird es sich als ratsam erweisen, dass die Einrichtungen zum Transport der Werkstücke wieder in ihre Anfangsposition zurückkehren, um neue Werkstücke aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich nur darauf, dass die Einrichtungen beim Transport der Werkstücke diesen Transport in nur einer Richtung bewirken. Sind die Einrichtungen wieder leer, werden sie in der Regel an ihre Anfangsposition zurückkehren und wieder ein neues Werkstück aufnehmen.
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Bevorzugt wird deshalb, dass für die Einrichtungen zum Transportieren der Werkstücke ein endloses Transportelement verwendet wird. Hier dürfte sich ein entsprechendes Endlosband, eine Endloskette oder dergleichen anbieten, an der dann entsprechende Greifer für das Werkstück in Abständen voneinander festgelegt sind. Ein derartiges endloses Transportelement könnte im Verhältnis zur Presse waagrecht angeordnet sein, sofern dies gewünscht wird. Allerdings erfordert diese Anordnung mehr Platz. Aus diesem Grunde wird bevorzugt das endlose Transportelement senkrecht neben der Presse angeordnet. Hier könnte als Ersatz für einen separaten Greifer auch ein zweites endloses Transportelement über dem ersten endlosen Transportelement vorgesehen werden, die dann zwischen sich das Werkstück bzw. ein Teil des Werkstücks aufnehmen und weiter transportieren.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorschubeinrichtung, wie oben erwähnt, zumindest einen Greifer beliebiger Art auf, mit dem das Werkstück ergriffen werden kann. Dieser Greifer kann beispielsweise an einem Endlosband angeordnet werden, wobei bevorzugt natürlich so viele Greifer vorgesehen sind, wie Arbeitsstationen angefahren werden sollen. Um auch hier einen kontinuierlichen Arbeitstakt zu gewährleisten, sind die Greifer an einem Endlosband angeordnet, wobei sich dann die Anzahl der Greifer verdoppelt, da jeweils eine Anzahl von Greifern, die sich nach der Anzahl der Arbeitsstationen richtet, sich in Vorschubtätigkeit befinden, während die gleiche Anzahl von Greifern auf dem Rücklauf sind.
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Anstelle von Greifern an einem Endlosband könnte auch das Werkstück von zwei endlosen Transportelementen, z.B. Riemen, Zahnriemen, Räderreihen od.dgl. von oben und von unten her angegriffen werden, wobei diesen Transportelementen z.B. ein Schrittmotor zugeordnet ist, so dass ohne weiteres ein Transport des Werkstücks von einer Arbeitsstation zur anderen erfolgt. Idealerweise besitzt das z.B. Zahnriemenpaar auch einen Lufthub, damit das Werkstück während seiner Bearbeitung bereits ergriffen werden kann. Anschliessend erfolgt, sofern notwendig, ein Hebehub, dann ein Vorschub und dann ein Absenken in der nächsten Arbeitsstation. Die Zahnriemen können dann zu einem günstigen Zeitpunkt wieder gelüftet werden, insofern dies werkzeugtechnisch überhaupt notwendig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Rücklaufbewegung der gesamten Anordnung nicht mehr notwendig. Die Zahnriemen können auch als angetriebene Rollen ausgeführt werden, wobei dann nur ein Endlosriemen angetrieben wird, der zweite dient nur zur Klemmung.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll an dem Werkstück ein Überstand belassen werden, der ausschließlich dem Transport des Werkstücks dient. Diesem Überstand kann auch eine Verstärkungsgeometrie zugeordnet werden, die später, gegebenenfalls zusammen mit dem Überstand, beseitigt wird. Dieser Überstand ermöglicht es, dass das Werkstück, z.B. die Mikrostrukturplatte, bereits bei noch geschlossenem Werkzeug ergriffen werden kann, so dass direkt mit dem Öffnen des Werkzeugs auch ein Anheben und ein Weitertransport des Werkstücks erfolgt. Durch dieses Greifen des Werkstücks bei geschlossenem Werkzeug soll sowohl die Genauigkeit des Prozesses als auch die Hubzahl erhöht werden, da insgesamt mehr Zeit für den Werkstücktransport zur Verfügung steht. Natürlich kann die Hubzahlsteigerung an dieser Stelle nur bis zu einem bestimmten Grad erfolgen, da innerhalb der zur Verfügung stehenden 360° eine Vorschubbewegung und in gleicher Grösse eine Rücklaufbewegung stattfinden muss. Grundidee der vorliegenden Erfindung ist, dass nur noch eine Vorschubbewegung stattfindet und kein Rücklauf in der gleichen Achse mehr notwendig ist. Hierdurch wird die verfügbare Zeit für den Vorschub so verlängert, dass die Dynamik bei gleicher Hubzahl entsprechend reduziert werden kann bzw. bei gleicher Dynamik wesentlich höhere Hubzahlen realisiert werden können.
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Diesem Überstand wird die Vorschubeinrichtung so zugeordnet, dass die Vorschubeinrichtung das Werkstück an dem Überstand hält, gegebenenfalls anhebt und in die nächste Arbeitsstation transportiert. Während dort das Werkstück bearbeitet wird, hält die Vorschubeinrichtung das Werkstück weiterhin an dem Überstand. Sobald die Arbeit in dieser zweiten Arbeitsstation beendet ist, hebt die Vorschubeinrichtung schon während des Öffnens der Werkzeuge das Werkstück an und transportiert es in die nächste Arbeitsstation. In der letzten Arbeitsstation findet dann auch ein Abtrennen des Überstands statt, wobei dieser bevorzugt durch die Vorschubeinrichtung ausgetragen wird.
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Ein Abtrennen ist dann natürlich nicht notwendig, wenn der Überstand ein Teil des herzustellenden Werkstücks ist. Dies dürfte aber seltener der Fall sein, vielmehr dürfte ein Teil des Trägers mit dem Werkstück verbunden bleiben und erst in der letzten Arbeitsstation von dem Werkstück abgetrennt werden. Unter dem Träger ist jedes Element zu verstehen, aus dem heraus das Werkstück geformt wird. Vor allem sind dies entsprechende Bänder oder Platten usw.
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Von der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Herstellen bzw. Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Mikrostrukturplatten, in einer Presse mit mehreren Arbeitsstationen mit oberen und/oder unteren Werkzeugen sowie einer Vorschubeinrichtung mit Einrichtungen zum Transportieren der Werkstücke von Arbeitsstation zu Arbeitsstation umfasst, wobei in oder mit der Vorschubeinrichtung die Einrichtungen beim Transport der Werkstücke nur unidirektional bewegbar sind.
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Von dem Erfindungsgedanken soll auch separat eine Vorschubeinrichtung der o.g. Art umfasst werden, da es möglich ist, beispielsweise oben beschriebene endlose Transportelemente auch auf bestehenden Greiferschienen/ Transferkonzepten nachzurüsten bzw. anzubauen und somit ein modulares Greifersystem umzusetzen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine schematisch dargestellte Frontansicht eines Ausschnitts aus einer Vorrichtung zum Herstellen bzw. Bearbeiten von Werkstücken;
- 2 eine schematisch dargestellte Frontansicht eines Ausschnitts aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen bzw. Bearbeiten von Werkstücken;
- 3 eine schematisch dargestellte Frontansicht eines Ausschnitts aus einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen bzw. Bearbeiten von Werkstücken.
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist ein Teil einer oberen Aufspannplatte 1 gezeigt, an der ein oberes Werkzeug 2 angeordnet ist. Dieses obere Werkzeug 2 wirkt mit einem unteren Werkzeug 3 auf einem Werkzeugtisch 4 zum Bearbeiten eines dazwischen eingeklemmten Werkstücks 5 zusammen. Dieses Werkstück 5 oder auch sein Trägerband weist einen Überstand 6.1 und 6.2 zu beiden Seiten der Werkzeuge 2 und 3 auf, der von einer Vorschubeinrichtung 7.1 bzw. 7.2 ergriffen werden kann. Für diese Vorschubeinrichtung 7.1 bzw. 7.2 ist ein entsprechender Greifer 8.1 bzw. 8.2 nur schematisch angedeutet. Dabei ist der Greifer 8.1 bzw. 8.2 an einem Endlosband 9.1 bzw. 9.2 angeordnet.
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Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
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Als Beispiel eines Werkstücks 5 soll eine Bipolarplatte in einer Transferpresse mit z.B. drei Arbeitsstationen hergestellt und bearbeitet werden. In der ersten Arbeitsstation findet ein Ausstanzen oder Ausschneiden von Aussenkonturen der Bipolarplatte statt, wobei der Überstand 6.1 bzw. 6.2 stehengelassen wird. In einer zweiten Arbeitsstufe erfolgt dann ein Umformen der Bipolarplatte z.B. durch Prägen der notwendigen Kanäle in die Bipolarplatte. In der dritten Arbeitsstation wird die Bipolarplatte endgültig gestanzt und mit den notwendigen Öffnungen versehen. Gleichzeitig wird der Überstand 6.1 bzw. 6.2 abgestanzt.
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Sobald die Werkzeuge 2 und 3 in der ersten Arbeitsstation geschlossen sind, wird der Überstand 6.1 bzw. 6.2 von den Greifern 8.1 bzw. 8.2 ergriffen, wodurch die Genauigkeit des Herstellungsprozesses und auch die Hubzahl erhöht werden kann, da insgesamt mehr Zeit für den Vorschub der Bipolarplatte zur Verfügung steht.
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Sobald das Werkzeug 2 mittels der Aufspannplatte 1 von dem Werkstück abgehoben wird, beginnt mit diesem Öffnen des Werkzeugs ein Anheben des Werkstücks und ein Weitertransport zur nächsten Arbeitsstation. Die Vorschubeinrichtung 7.1 bzw. 7.2 hält mit ihren Greifen 8.1 und 8.2 das Werkstück auch in dieser Arbeitsstation auch während des Bearbeitungsprozesses. Sobald der Arbeitsprozess beendet ist, wird das Werkstück in die letzte Arbeitsstation transportiert, wo auch ein Lösen des Werkstücks von dem Überstand 6.1 bzw. 6.2 erfolgt, so dass das Werkstück, im vorliegenden Fall die Bipolarplatte, hergestellt ist. Die Vorschubeinrichtung 7.1 bzw. 7.2 führt nun mittels des Endlosbandes 9.1 bzw. 9.2 diese Vorschubeinrichtung 7.1 bzw. 7.2 wieder zurück in die erste Arbeitsstation. Dies bedeutet, dass an dem Endlosband 9.1 bzw. 9.2 insgesamt bei drei Arbeitsstationen mindestens sechs Vorschubeinrichtungen 7.1 bzw. 7.2 vorgesehen sind, damit diese Transferpresse kontinuierlich betrieben werden kann.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäss 2 weist eine Vorschubeinrichtung 7.3 bzw. 7.4 jeweils einen oberen Zahnriemen 10 auf, der mit einem unteren Zahnriemen 11 zusammenwirkt. Diese Zahnriemen 10 und 11 nehmen zwischen sich den Überstand 6.1 bzw. 6.2 auf und transportieren ihn von Arbeitsstation zu Arbeitsstation. Dabei sind diese Zahnriemen 10 und 11 endlos ausgebildet, so dass insgesamt eine einheitliche Vorschubbewegung für das Werkstück 5 durchgeführt wird.
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In 3 ist schematisch angedeutet, dass die Vorschubeinrichtungen 7.3 und 7.4 auch zum Nachrüsten an bestehende Transporteinrichtung, wie beispielsweise Greiferschienen 12.1 und 12.2 gedacht sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufspannplatte
- 2
- oberes Werkzeug
- 3
- unteres Werkzeug
- 4
- Werkzeugtisch
- 5
- Werkstück
- 6
- Überstand
- 7
- Vorschubeinrichtung
- 8
- Greifer
- 9
- Endlosband
- 10
- obere Zahnriemen
- 11
- untere Zahnriemen
