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Die Erfindung betrifft eine Spindel-Pendel-Presse mit einem ortsfesten Pressentisch mit einem Werkzeugunterteil und mit einem dagegen beweglichen Stößel mit einem Werkzeugoberteil sowie mit beidseitig am Pressentisch angeordneten Führungsbahnen, Spindeln mit Spindelantrieben und Spindelmuttern dafür gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Es ist eine Spindelpresse bekannt,
DE 10 2019 125 205 B4 , mit der allerdings nur relativ kleine Werkstücke im Bereich beispielsweise von 500 cm
2 bearbeitbar sind. Die Bearbeitung von sehr viel größeren Werkstücken von beispielsweise 3500 cm
2 erfordert jedoch für gleich hohe Flächendrücke eine sehr hohe Pressenleistung, die sehr hohe Anforderungen an die Festigkeit der Bauteile der Pressen und der Werkzeuge stellt, wodurch die Abmessungen und Gewichte solcher Pressen und der dafür zu betreibende Bauaufwand sowie die Kosten dafür überproportional ansteigen.
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Bekannt ist auch eine Rollenstanze zum Herstellen von mit ausgestanzten Laschen versehenen Blechteilen,
DE 43 19 300 A1 , die aber nicht die hochpräzisen Arbeitsergebnisse einer Spindelpresse liefern kann und bei extrem dünnen Blechteilen nicht sicher funktioniert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spindelpresse zur Verfügung zu stellen, die auch größere Platten von beispielsweise 400 x 800 mm in einem Arbeitsgang bearbeiten kann, ohne derartig hohe Flächendrücke erzeugen zu müssen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß zusammen aus den technischen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des ersten Hauptanspruches. Dadurch dass das Werkzeugoberteil eine Oberfläche mit einer in einer Ebene konvex gebogenen Kontur aufweist und die Spindeln, die Spindelantriebe und die Führungsbahnen beidseitig an zwei sich gegenüberliegenden Seitenteilen des Pressentisches angeordnet sind, die jeweils um horizontale Schwenkachsen verschwenkbar daran angeordnet sind und die Spindelmuttern an Stößelführungen angeordnet sind, die an Linearführungen an den Führungsbahnen geführt sind und die Stößelführungen horizontale Schwenkachsen aufweisen, über die sie beidseitig gelenkig mit dem Stößel verbunden sind, wird es ermöglicht, eine Wälzbewegung des Werkzeugoberteiles auf dem auf dem Werkzeugunterteil aufliegenden Werkstück auszuführen, sodass das zwischen den Werkzeugteilen befindliche Werkstück von einer ersten Seite zur einer zweiten Seite unter einer mitwandernden Linienberührung über eine Walzbewegung des Werkstückoberteils fortlaufend bearbeitbar ist.
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Aufgrund dieser erfinderischen Gestaltung einer Spindel-Pendel-Presse muss der erforderliche Bearbeitungsdruck nicht gleichzeitig auf die gesamte Fläche des Werkstückes ausgeübt werden, sondern jeweils nur im Bereich des Wälzkontaktes des Werkstückoberteils mit dem Werkstück, wodurch die Belastung der einzelnen Werkzeugkomponenten im Gegensatz zu einer Presse mit zueinander parallelen Presstischen deutlich verringert ist und damit auch der Verschleiß und die Wartungsintensität der erfinderischen Spindel-Pendel-Presse. Gleichzeitig sinkt der wirtschaftliche Aufwand für die Herstellung, die Aufstellung und den Betrieb einer solchen Spindel-Pendel-Presse, wobei deren Arbeitsfrequenz nur unwesentlich geringer ist, als bei einer Spindelpresse mit sich parallel zueinander bewegenden Werkzeugteilen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spindelmuttern als Planetenrollengewindetriebe und die Spindeln mit dementsprechenden Gewinden ausgestattet sind, wodurch sich eine hochpräzise Steuerung der Spindel-Pendel-Presse erzielen läßt, die zudem nahezu wartungsfrei und über eine extrem hohe Lebensdauer sehr hohe Kräfte erzeugen kann.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Werkzeugoberteil eine in Querrichtung zwischen den Schwenkachsen der Seitenteile verlaufenden Richtung eine konvex gebogene Kontur zu einer graden ebenen Oberflächenkontur des Werkzeugunterteils aufweist, sodass eine einfache und schlupffreie Wälzbewegung des Werkzeugoberteils auf dem auf dem Werkstückunterteil aufliegenden Werkstück erfolgen kann.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind im Pressentisch winklig zu den horizontalen Schwenkachsen der Seitenteile Verschwenkantriebe und Verschwenkmechaniken angeordnet, sodass sich die Spindel-Pendel-Presse bei der Walzbewegung des oberen Pressentisches beziehungsweise des Stößels nicht verspannt, wozu auch die Aufhängung des Stößels dient, der um eigene Schwenkachsen schwenkbar an den beidseitigen Stößelführungen gelagert ist.
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Vorteilhaft ist, dass auch die Schwenkmechaniken mit ihren Schubstangen an den ihren Schwenkantrieben entgegengesetzten Seiten mit Pleueln ausgestattet sind, die in Pleuelaufnahmen an den verschwenkbaren Seitenteilen des Pressentisches angreifen, sodass auch hier die von den Schwenkantrieben erzeugten Bewegungen zu keinerlei Verspannungen innerhalb des Maschinengestells führen.
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Vorteilhafterweise ist die erfinderische Spindel-Pendel-Presse mit einer entsprechenden Steuerung ausgestattet, mittels derer ein flaches dünnes Werkstück von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite zwischen exakt aufeinander abrollend geführten Werkzeugteilen und einer mitwandernden Linienberührung unter einer Walzbewegung bearbeitbar ist, wozu die Schwenkantriebe und die Spindelantriebe entsprechend koordiniert zueinander betrieben werden. Die Werkstücke können dabei abwechselnd von links oder von rechts als erste Seite bearbeitet werden oder aber auch ständig von der gleichen Seite, sodass jeweils die optimale Werkstückzuführung ausgewählt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die konvex gebogene Kontur des Werkzeugoberteils über seine Länge einen konstanten Radius R auf, was die Herstellung vereinfacht.
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Entsprechend einer dagegen weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die konvex gebogene Kontur des Werkzeugoberteils in seinen seitlichen Randbereichen stärker gekrümmte Abschnitte mit kleineren Radien r auf als im mittleren Bereich mit einem maximalen Radius R, wodurch ermöglicht wird, auch in den Randbereichen, wo nicht der Gesamtdruck aller Spindel wirkt, im Bereich der Linienberührung eine konstante spezifische Flächenpressung und damit letztlich über die gesamte Werkzeugfläche zu gewährleisten.
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Das erfinderisch Verfahren zur Stanzbearbeitung von wenigen 100stel bis 10tel Millimetern, beispielsweise von 0,05mm dünnen Metallblechen mit einer solchen Spindel-Pendel-Presse verläuft für einen einzelnen Prozessschritt derart, dass eine geöffnete Spindel-Pendel-Presse mit auseinandergefahrenen Werkzeugober- und - unterteilen durch ein seitlich abgeknicktes Absenken des Stößels mit einer Seite des gebogenen Werkzeugoberteiles auf ein auf dem Werkzeugunterteil aufliegendes Werkstück abgesenkt und daran angedrückt wird und anschließend von der Steuerung der Spindel-Pendel-Presse unter Erzeugung und Konstanthaltung einer spezifischen Flächenpressung im Bereich der Linienberührung eine reine Abrollbewegung des Stößels und des Werkzeugoberteils auf dem Werkstück und dem Werkzeugunterteil erzeugt wird, woraufhin die Spindel-Pendel-Presse wieder geöffnet wird und der Stößel mit dem Werkzeugoberteil wieder nach oben fährt und das Werkstück aus der Spindel-Pendel-Presse entnommen und ein neues Werkstück auf das Werkzeugunterteil aufgelegt wird, woraufhin sich das Verfahren wiederholt.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsvorrichtung der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Spindel-Pendel-Presse mit nach rechts gekipptem Stößel in räumlicher Ansicht,
- 2 die Spindel-Pendel-Presse gemäß 1 mit nach links gekipptem Stößel,
- 3 die Schwenkantriebe der Seitenteile in teilweise geschnittenem Zustand der Spindel-Pendel-Presse der 2 mit nach links gekipptem Stößel, und
- 4 eine Spindel-Pendel-Presse im geöffneten Zustand in räumlicher Ansicht mit einem Werkzeugoberteil mit unterschiedlichen Radien seiner konvexen Oberfläche.
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Die Spindel-Pendel-Presse besteht aus einem ortsfesten Pressentisch 1 mit einem Werkzeugunterteil 2 und mit einem dagegen beweglichen Stößel 3 mit einem Werkzeugoberteil 4 sowie aus beidseitig am Pressentisch 1 angeordneten Führungsbahnen 5 mit Linearführungen 14, Spindeln 6, Spindelantrieben 7 und Spindelmuttern 8 dafür, die hier als Planetenrollengewindetriebe ausgebildet sind. In den 1, 2 und 4 ist zur Verdeutlichung der Größenverhältnisse beispielshaft ein Maschinenbediener 28 dargestellt.
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Das Werkzeugoberteil 4 weist eine zur Oberfläche 24 des Werkzeugunterteils 2 gerichtete Oberfläche 23 mit einer in einer Ebene konvex gebogenen Kontur auf, wohingegen die Oberfläche 24 des Werkzeugunterteils 2 gerade und eben ausgebildet ist, auf der ein Werkstück, bevorzugt aus einem extrem dünnen Metallblech, aufgelegt und bearbeitet werden kann. Solche Metallbleche mit einer Dicke von etwa 0,05mm werden zum Beispiel bei der Herstellung von Brennstoffzellen in Brennstoffzellenstacks für die Elektromobilität in großer Anzahl als Bipolarplatten benötigt.
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Das Werkzeugoberteil 4 ist so in der Spindel-Pendel-Presse gehalten, dass es gegenüber einem auf dem Werkzeugunterteil 2 aufliegenden Werkstück schlupffrei darauf abwälzbar ist, wozu die Spindeln 6, die Spindelantriebe 7 und die Führungsbahnen 5 mit den Linearführungen 14 beidseitig an zwei sich gegenüberliegenden Seitenteilen 9; 19 des Pressentisches 1 angeordnet sind, die jeweils um horizontale Schwenkachsen 10; 11 verschwenkbar daran angelenkt sind, wobei die Spindelmuttern 8 an Stößelführungen 12; 13 angeordnet sind, die an Linearführungen 14 an den Führungsbahnen 5 geführt sind und die Stößelführungen 12; 13 zu den Schwenkachsen 10; 11 der Seitenteile 9; 19 parallele horizontale Schwenkachsen 15; 16 aufweisen, über die sie beidseitig gelenkig mit dem Stößel 3 verbunden sind.
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Im geöffneten Zustand einer Spindel-Pendel-Presse sind der Pressentisch 1 und der Stößel 3 parallel zueinander angeordnet, wie dies in 4 dargestellt ist, wobei für eine Wälzbewegung des Werkzeugoberteils 4 von rechts nach links der Stößel 3 rechts abgesenkt wird, wobei die rechte horizontale Schwenkachse 11 zwischen dem rechten Seitenteil 9 und dem Pressentisch 1 um einen Winkel α2 im Uhrzeigersinn verschwenkt ist und der Stößel 3 rechtsseitig um eine horizontale Schwenkachse 16 um einen Winkel β2 ebenfalls im Uhrzeigersinn verschwenkt ist, wie dies in 1 dargestellt ist. Der horizontale Schwenkwinkel β1 des Stößels 3 um die linke horizontale Schwenkachse 16 ist ebenfalls im Uhrzeigersinn verdreht, wie auch der Schwenkwinkel α1 des linken Seitenteils 19 des Pressentischs 1 um dessen horizontale Schwenkachse 10.
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In den 2 und 3 ist dagegen eine Position des Stößels 3 dargestellt, in der sich das Werkzeugoberteil 4 mit dem Stößel 3 in einer vollständig nach links gekippten Stellung befindet, in der die Winkel α1, α2, β1 und β2 der Seitenteile 9, 19 des Pressentisches 1 um die Schwenkachsen 10; 11 und des Stößels 3 um die Schwenkachsen 15; 16 der Stößelführungen 12; 13 jeweils entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt sind.
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Im Pressentisch 1 sind desweiteren im Bodenbereich horizontal ausgerichtete Schwenkantriebe 17 und Verschwenkmechaniken 18 für die beiden Seitenteile 9; 19 vorgesehen, mit denen auch die Führungsbahnen 5 und die Spindeln 6 der jeweiligen Seitenteile 9;19 um einige Winkelgerade aus der Senkrechten ausgelenkt werden können, wobei die Verschwenkantriebe 17 und die Verschwenkmechaniken 18 winklig zu den horizontalen Schwenkachsen 10; 11 der Seitenteile 9; 19 angeordnet sind.
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Die Schwenkmechaniken 18 sind mit Schub- und Zugmitteln 20 ausgestattet, die an ihren den Verschwenkantrieben 17 entgegengesetzten Seiten Pleuel 21 aufweisen, die an Pleuelaufnahmen 22 an den Seitenteilen 9; 19 des Pressentisches 1 angreifen, wobei die Pleuelaufnahmen 22 beabstandet zu den horizontalen Schwenkachsen 10; 11 angeordnet sind und die Pleuel 21 um Schwenkachsen 25; 26 verschwenkbar angeordnet sind. Die Pleuel 21 verschwenken dabei um Schwenkwinkel γ1 und γ2 ähnlich zu den jeweiligen Schwenkbewegungen der anderen Schwenkwinkel α1, α2, β1 und β2, jeweils in der gleichen Schwenkrichtung, wie dies auch in 3 dargestellt ist.
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Die erforderlichen Winkelverstellungen aller Winkel α1, α2, β1, β2, γ1, γ2, die während eines Wälzvorganges gleichzeitig und permanent erfolgen müssen, werden von einem zeichnerisch nicht dargestellten Rechner mit einer entsprechend programmierten Steuerung koordiniert.
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Die Spindel-Pendel-Presse erzeugt so von einer ersten Seite eines Werkzeugs zur zweiten Seite eines Werkzeugs zwischen exakt aufeinander abrollend geführten Werkzeugober- und unterteilen 2; 4 eine mitwandernde Linienberührung unter einer reinen Wälzbewegung des Stößels 3, der von der Steuerung so geführt ist, dass keinerlei Schlupf zwischen der gebogenen Oberfläche 23 des Werkzeugoberteils 4 und der geraden ebenen Oberfläche 24 des Werkzeugunterteils 2 vorhanden ist.
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Die Oberfläche 23 des Werkzeugoberteils 4 weist dabei, wie in den 1-3 dargestellt ist, einen konstanten Radius R auf.
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Die Oberfläche 23 kann jedoch auch, wie in 4 gezeigt ist, randseitig einen geringeren Radius r besitzen, der sich zur Mitte des Werkzeugoberteils 4 auf einen maximalen Radius R vergrößert und danach wieder abfällt. Dieser Radius r erzeugt im Randbereich des Werkzeuges 2; 4, in dem die vollen Presskräfte aller vier Spindeln 6 nur anteilig zur Verfügung stehen, eine schmalerer Linienberührung 27 des Werkzeugoberteils 4 auf dem Werkstück, wodurch sich bei fortlaufendem Pressverfahren mit zur Mitte größer werdenden Presskräften und anwachsendem Radius R die Linienberührung verbreitert, sodass trotz randseitig geringerer Presskräfte eine konstante spezifische Flächenpressung erzielt werden kann.
