DE102021118549A1

DE102021118549A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102021118549A1
Application number: DE102021118549.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Hagel; Simon Brugger; Markus Gebhardt
Original assignee: Cellform IP GmbH and Co KG
Current assignee: Cellform IP GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Bei einem Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (1) in einer Bearbeitungsstation, wobei das Werkstück (1) auf einem Transportelement (2) durch die Bearbeitungsstation transportiert wird, soll das Werkstück (1) zumindest zeitweise auf dem Transportelement (2) gehalten werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungsstation, wobei das Werkstück auf einem Transportelement durch die Bearbeitungsstation transportiert wird, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Stand der Technik
Es gibt heute eine Vielzahl von Werkzeugmaschinen, welche sich mit der Bearbeitung von Werkstücken befassen. Das Bearbeiten kann ein Ausformen oder Umformen, ein Schneiden oder Schweissen, ein Fügen oder Trennen usw. sein. Im Rahmen der Erfindung liegt jedes Bearbeiten eines Werkstücks. Vor allem bezieht sich aber die vorliegende Erfindung auch auf die Herstellung von Bipolarplatten.
Bei vielen dieser Werkzeugmaschinen wird das zu bearbeitende Werkstück einem Werkzeug zugeführt und nach der Bearbeitung von diesem Werkzeug weggeführt. In der Regel erfolgt dies mittels eines Transportelementes, wobei dieses Transportelement aus Greifern od.dgl. bestehen kann, die eine dreidimensionale Bewegung durchführen. Auch dies ist allerdings nur als Beispiel zu werten.
Eine wesentliche Grundvoraussetzung ist in vielen Fällen, wie beispielsweise insbesondere auch bei der Herstellung von Bipolarplatten, eine genaue Anordnung des zu bearbeitenden Werkstücks innerhalb eines Werkzeugs. Das Werkstück muss vor dem Bearbeiten exakt positioniert werden, da in vielen Fällen sehr komplizierte Bearbeitungsvorgänge stattfinden, die auch in ihrem Erfolg von der exakten Lage des Werkstücks im Werkzeug abhängen. Ausserdem spielt die Geschwindigkeit des Transports eine ausserordentlich wichtige Rolle
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art aufzuzeigen, mit denen komplizierte Werkstück einfach und schnell transportiert, exakt positioniert und damit auch bearbeitet werden können.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Werkstück zumindest zeitweise auf dem Transportelement gehalten wird.
Das bedeutet, dass das Transportelement flächig ausgestaltet ist und eine zentrale Rolle bei der Festlegung und den Transport des Werkstücks im Werkzeug einer Werkzeugmaschine übernimmt. Dabei erfolgt die Halterung des Werkstücks auf dem Transportelement so, dass das Werkstück während dem Transport seine Lage nicht verändern kann. Nach der vorliegenden Erfindung kann das Werkstück auf dem Transportelement durch das Werkzeug hindurch transportiert werden. Seine Bearbeitung erfolgt, während es sich auf dem Transportelement befindet.
Von der Erfindung werden viele Möglichkeiten dieser Halterung umfasst. Sollte es sich z.B. bei dem Werkstück um ein ferromagnetisches Werkstück handeln, so könnten in dem Transportelement Magnetelement integriert sein oder magnetische Felder erzeugt werden, welche die Halterung zwischen Transportelement und Werkstück gewährleisten. Im Rahmen der Erfindung wird z.B. auch an ein Adhäsiv gedacht, welches zumindest kurzzeitig das Werkstück auf dem Transportelement festlegt und das Werkstück nach der Bearbeitung von dem Transportelement quasi abgeschält wird.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung wird allerdings das Werkstück mittels Vakuum auf dem Transportelement gehalten. Dieses Vakuum ist leicht zu erzeugen und auch leicht wieder aufzuheben. Dazu ist nicht einmal eine eigene Vakuumquelle notwendig. Im Rahmen der Erfindung liegt die Erzeugung des Vakuums durch eine Anordnung von einer Mehrzahl von Venturidüsen.
Da gemäss der vorliegenden Erfindung das zu bearbeitende Werkstück auf dem Transportelement auch durch ein Werkszeug hindurchtransportiert werden kann, ist vorgesehen, das Transportelement so ausgestalten, dass es durch eine Bewegung des Werkzeugs, beispielsweise einen Stösselhub, so auf bzw. in eine Bearbeitungsebene eingedrückt wird, dass die Bearbeitung des Werkstücks erfolgen kann. Alternativ dazu ist vorgesehen, dass dem Transportelement ein eigener Antrieb zugeordnet wird, der eine Bewegung des Transportelements in Z-Achse bewirkt, d.h., ein Anheben und Absenken des Transportelementes innerhalb des Werkzeugs.
Von der vorliegenden Erfindung wird auch eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks umfasst, wobei auch hier bevorzugt als Haltemittel ein Vakuum beschrieben wird.
Der Transport des Werkstücks mit dem entsprechenden Transportelement durch das Werkzeug wird vor allem dann bevorzugt, wenn ein Bearbeiten von äusseren Bereichen des Werkstücks stattfinden soll. Bei einer Bearbeitung der inneren Bereiche, beispielsweise einem inneren Schnitt, erfolgt der Transport des Werkstücks durch aussen liegende Transportelemente.
Figurenliste
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 Seitenansicht einer Einrichtung zum Transportieren von zu bearbeitenden Werkstücken durch eine Bearbeitungsstation;
2 einen vergrössert dargestellten Ausschnitt aus einer Seitenansicht der erfindungsgemässen Einrichtung gemäss 1;
3 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums;
4 eine Draufsicht auf einen vergrössert dargestellten Ausschnitt eines Transportbandes;
5 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine Stufenfolge eines Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks in einer Bearbeitungsstation;
6 einen vergrössert dargestellten Schnitt durch einen Eckbereich einer Bearbeitungsstation;
7 ein Diagramm des Verlaufs eines Stösselhubs mit Absenkung eines Transportbandes durch den Hub des Stössels;
8 ein Diagramm des Verlaufs eines Stösselhubs mit eigenem Hebehub des Transportbandes.

Ausführungsbeispiel
Eine Vorrichtung P zum Transport von zu bearbeitenden Werkstücken 1 weist gemäss 1 ein unendliches Transportband 2 auf, welches um eine Mehrzahl von Umlenkrollen 3 geführt ist. Dabei soll einer Umlenkrolle 3.1 ein nicht näher gezeigter Antrieb 4 zugeordnet sein.
Das Transportband 2 läuft zwischen zwei weiteren Umlenkrollen 3.2 und 3.3 über eine Gleitebene 5 und ist dort zumindest teilweise zwischen den Werkstücken 1 und einer Oberfläche 6 der Gleitebene 5 angeordnet.
Gemäss 2 ist erkennbar, dass das Transportband 2 im Querschnitt als Zahnriemen ausgebildet ist, so dass es gegenüber der Gleitebene 5 Hohlräume 7 ausbildet. Diese Hohlräume 7 stehen über Stichleitungen 8 mit Taschen 9 in Verbindung, was in 4 in Draufsicht gezeigt ist. In der 4 ist auch gezeigt, dass die Taschen 9 in Laufrichtung x des Transportbandes 2 H-förmig ausgestaltet sind.
Durch Öffnungen 10 in der Gleitebene 5 können die Hohlräume 7 in Verbindung mit einem Kanal 11 gelangen, der mit einer Vakuumquelle in Verbindung steht. Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Kanal 11 eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen 12 zu jeweils einer Venturidüse 13 auf, welche der Vakuumerzeugung dient. Die Venturidüsen 13 befinden sich dazu in einem Strömungskanal 14 und werden von einem Luftstrom 15 durchströmt, so dass durch die Venturidüsen 13 ein Unterdruck in der Verbindungsleitung 12 erzeugt wird, der sich über den Kanal 11, die Öffnungen 10, die Hohlräume 7, die Stichleitungen 8 auf die Taschen 9 überträgt. Dieser Unterdruck bewirkt, dass das Werkstück 1, welches eine Mehrzahl von Taschen 9 überdeckt auf das Transportband 2 gezogen und so gehalten wird.
In 5 ist nun schematisch eine Stufenfolge eines Transferwerkzeuges dargestellt, mit dem das Werkstück 1 auf unterschiedliche Weise bearbeitet werden kann. In einem Segment I erfolgt ein innenliegender Transport, den Segmenten II und III ein aussenliegender Transport und im Segment IV wiederum ein innenliegender Transport. Die Werkstücke 1 werden jeweils paarweise bearbeitet, so dass sich in dem Segment I eine Bearbeitungsstufe A, im Segment II zwei Bearbeitungsstufen B und C, im Segment III ebenfalls zwei Bearbeitungsstufen D und E und im Segment IV wiederum zwei Bearbeitungsstufen F und G ergeben.
Der Transport des Werkstücks 1 erfolgt in dem Segment I durch innenliegende Transportbänder 2.1 und 2.2, in den Segmenten II und III durch aussen liegende Transportbänder 2.3, 2.4 und 2.5, 2.6 sowie in dem Segment IV wiederum durch zwei innenliegende Transportbänder 2.7 und 2.8. Im Segment I erfolgt ein Einlaufen der Werkstücke 1 in das Segment II, wobei die Werkstücke 1 von den aussen liegenden Transportbändern 2.3 und 2.4 übernommen werden.
In 6 ist dabei erkennbar, dass die aussen liegenden Transportbänder 2.3, 2.4 bzw. 2.5 und 2.6 mit ihren Taschen 9 und Stichleitungen 8 in einen Maschinenrahmen 16 laufen. Unter dem Werkstück 1 befindet sich ein Teil 17 des Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks 1.
Lediglich als Ausführungsbeispiel wird für das Segment III gestrichelt angedeutet, dass hier ein Beschnitt 18 des Werkstücks 1 innen erfolgt, während dies in der Stufe F im Segment IV aussen vorgenommen wird. In der Stufe G des Segments IV wird das Werkstück ausgetragen.
Gemäss 7 findet erfindungsgemäss eine Vorschubbewegung des Transportbandes nur noch in einem Abschnitt 21a und 21 d statt, Um einen unteren Totpunkt UT eines Stösselhubs 20 herum steht das Transportband still. Durch den Stösselhub 20 erfolgt eine Absenkung des Transportbandes im Bereich 22c seiner Bewegung 22.
Als Alternative dazu findet gemäss 8 ein Anheben und Absenken des Transportbandes durch einen nicht näher gezeigten eigenen Antrieb statt, was durch den Unterbruch der Bewegung 22 um den unteren Totpunkt UT herum angedeutet wird.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Transportband
3: Umlenkrolle
4: Antrieb
5: Gleitebene
6: Oberfläche
7: Hohlraum
8: Stichleitung
9: Tasche
10: Öffnung
11: Kanal
12: Verbindungsleitung
13: Venturidüse
14: Strömungskanal
15: Luftstrom
16: Maschinenrahmen
17: Teil
20: Stösselhub
22: Bewegung Transportband
I-IV: Segment
A-G: Stufe
P: Einrichtung
x: Laufrichtung

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (1) in einer Bearbeitungsstation, wobei das Werkstück (1) auf einem Transportelement (2) durch die Bearbeitungsstation transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) zumindest zeitweise auf dem Transportelement (2) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) mittels Vakuum auf dem Transportelement (2) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum in einer Leitung zum Transportelement (2) durch Venturidüsen (13) erzeugt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) in der Bearbeitungsstation durch ein Werkzeug bzw. einen Teil eines Werkzeugs auf eine Bearbeitungsebene (23) abgesenkt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) in der Bearbeitungsstation durch einen eigenen Antrieb auf eine Bearbeitungsebene (23) abgesenkt bzw. von dieser angehoben wird.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks (1) in einer Bearbeitungsstation, wobei das Werkstück (1) auf einem (2) Transportelement durch die Bearbeitungsstation transportierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkstück (1) ein Haltemittel zum Halten des Werkstücks (1) auf dem Transportband (2) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel ein Vakuum ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet, dass in das Transportelement (2) Taschen (9) eingeformt sind, welche mit einer Vakuumquelle in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindung zu den Taschen (9) eine Venturidüse (13) zur Erzeugung des Vakuums eingeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse (13) in einem Luftstrom (15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einen der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) in der Bearbeitungsstation zwischen einem oberen Werkzeugteil und einem unteren Werkzeugteil bzw. einer Bearbeitungsebene (23) hindurchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) mittels dem oberen Werkzeugteil auf eine Bearbeitungsebene (23) absenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) durch einen eigenen Antrieb absenkbar bzw. anhebbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) ausserhalb eines Werkzeugs der Bearbeitungsstation angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (2) in seiner Oberfläche Taschen (9) aufweist, welche mit einer Vakuumquelle in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (9) mit Venturidüsen (13) zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüsen (13) in einem Luftstrom (15) in einem Kanal (11) angeordnet sind, wobei der Kanal (11) über Verbindungen mit den Taschen (9) in Verbindung steht.
Verfahren bzw. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu transportieren Werkstück eine metallische Mikrostrukturplatte ist.