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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen von bandförmigem und
bogenförmigem
Material, insbesondere Karton, mit wenigstens einem Anlagebereich,
in dem Stanzbögen
gestapelt angeordnet sind, und einem Tiegelbereich, in welchem durch
Zusammenwirken eines Stanzwerkzeuges und einer Gegenstanzplatte
Stanzprodukte, sogenannte Nutzen, mittels eines Stanzantriebes hergestellt
werden, wobei die Stanzbögen
durch angetriebene Greiferelemente durch die Stanzvorrichtung transportiert werden.
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Aus
dem nicht druckschriftlich belegbaren Stand der Technik sind Vorrichtungen
zum Stanzen bekannt, die ein Greiferkettensystem aufweisen, mit dem
Stanzbögen
an einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Kante erfasst und
gemeinsam durch die Stanzmaschine hindurch von einer zur anderen Arbeitsposition
transportiert werden. Der Antrieb des Greiferkettensystems erfolgt
mittelbar durch den Stanzantrieb. Diese an sich vorteilhafte Vorrichtung hat
jedoch den Nachteil, dass mit Hilfe des Greiferkettensystems allenfalls
für zwei
Arbeitspositionen eine hundertprozentige Zwangsführung möglich ist, wobei sich bei größeren, drei
oder vier Arbeitspositionen aufweisenden Maschinen Ungenauigkeiten aufgrund
der Kettenlängung
ergeben.
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Darüber hinaus
ist aus dem ebenfalls nicht druckschriftlich belegbaren Stand der
Technik ein Greiferzangensystem bekannt, bei dem eine durchgehende,
wenigstens über
zwei Arbeitspositionen, seitlich der Bewegungsbahn der Stanzbögen verlaufende
Greiferzange zwei Stanzbögen
seitlich jeweils erfasst und gemeinsam zur jeweils nächsten Arbeitsposition
transportiert, wobei dann die Greiferzange nach Ablage der Stanzbögen wieder
in die Ausgangsposition zurückkehrt.
Diese Greiferzange wird mittelbar über den Stanzantrieb angetrieben,
wobei die rotierende Bewegung des Stanzantriebs mit einem hohen
mechanischen Aufwand in eine Translationsbewegung umgesetzt werden
muss.
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Ausgehend
von dem zuerst genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der
Erfindung nunmehr darin, ein neues Greifertransportsystem für eine Vorrichtung
zum Stanzen zu schaffen, welches eine höhere Positioniergenauigkeit
aufweist und darüber
hinaus einen flexiblen Bewegungsablauf ermöglicht.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs
1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach die Greifer
durch wenigstens einseitig parallel zu einer Bewegungsbahn der Stanzbögen angeordnete
Halteelemente geführt
werden und die Halteelemente von mindestens einem separaten Antrieb
um eine definierte Strecke parallel zur Transportrichtung der Stanzbögen vor-
und zurückbewegt
werden, wobei Greifer und Halteelement wenigstens in Transportrichtung
miteinander bewegungsgekoppelt sind.
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Der
wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass die Stanzbögen mit
einer wesentlich größeren Positioniergenauigkeit auch
auf mehrere, hintereinander angeordnete Arbeitspositionen der Stanzmaschine
transportiert werden können,
wobei durch die Trennung des Antriebs der Greifertransporteinrichtung
von dem Stanzantrieb zusätzlich
die Energieverluste bzw. der Gesamtenergieeinsatz der Vorrichtung
verringert wird. Auch ist es mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich,
einen sehr flexiblen Bewegungsablauf der Stanzbögen herbeizuführen, wobei
dies dazu führen
kann, dass auch die Bewegung von einer auf die andere Arbeitsposition
nicht mehr synchron erfolgen muss.
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Eine
Ausführung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer seitlich der Bewegungsbahn
angeordnet sind und parallel zur Bewegungsbahn geführt werden, wobei
die Greifer mit der Halteelement in Transport- und Gegenrichtung
bewegungsgekoppelt sind und wobei die Greifer die Stanzbögen an einer
in Bewegungsrichtung verlaufenden Begrenzung erfassen.
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Auch
ist es bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung möglich,
dass die Greifer als quer zur Transporteinrichtung angeordnete Greiferbarren ausgebildet
sind, die nur in Transportrichtung eine Bewegungskopplung mit beidseitig
zur Bewegungsbahn angeordneten Halteelementen aufweisen und dass
die Greiferbarren die Stanzbögen
an einer quer zur Transportrichtung verlaufenden Begrenzung erfassen.
Bei diesem System ergibt sich der grundsätzliche Vorteil, dass die einzelnen
Greiferbarren jeweils durch separate, paarweise angeordnete Halteelemente
angetrieben werden, jedoch in Abhängigkeit von dem Antriebssystem
beispielsweise ein flexibler Bewegungsablauf jedes einzelnen, durch
Halteelementpaare bewegten Greiferbarrens möglich ist.
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Beispielsweise
kann dies dadurch erfolgen, dass die Bewegungskopplung/-entkopplung
von Halteelementen und Greiferbarren durch Anhebung/Absenkung des
separaten Antriebs einschließlich
Halteelemente erfolgt.
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Im
Zusammenhang mit dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist es des weiteren
sinnvoll, dass die Greiferbarren nach Bewegung durch die Stanzvorrichtung
wieder zum Anlagebereich zurücktransportiert
werden, damit ein geschlossenes Transportsystem entsteht.
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Die
beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele
können
beispielsweise einen Antrieb für
die Halteelemente aus wenigstens einer parallel zur Bewegungsbahn
verlaufenden Spindel aufweisen, wobei die Betätigung der Greifer über eine
parallel zur Spindel verlaufende Nockenwelle erfolgen kann. Dieses
System wird auf vorteilhafte Weise dazu führen, dass sogar bei Transport
der Greiferbarren durch einzelne Halteelementpaare eine hundertprozentige Zwangsführung aller
Halteelementpaare innerhalb der Stanzmaschine möglich ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann der Antrieb für
die Halteelemente jedoch auch aus wenigstens einem elektromagnetischen
Antriebssystem gebildet werden.
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Dieses
elektromagnetische Antriebssystem könnte beispielsweise eine als
Fahrbahn für
die Halteelemente dienende Tragschiene aufweisen, wobei die Halteelemente
jeweils mit elektronischen Magneten versehen sind, die die Halteelemente
von der Tragschiene beabstandet halten und wobei die Halteelemente
jeweils über
ein vorauseilendes Magnetfeld angetrieben werden. Ein derartiges
System hätte
den zusätzlichen
Vorteil, dass es möglich
wäre, jedes
einzelne Halteelementpaar einschließlich Greiferbarren auch unabhängig voneinander
zu steuern.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Unteranspruch
sowie aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Vorrichtung zum Stanzen,
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2 Draufsicht auf eine Stanzmaschine gemäß 1 mit einseitigem Spindelantrieb,
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3 eine Querschnittsdarstellung
durch die Vorrichtung zum Stanzen gemäß Schnittlinie III-III in 2,
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4 eine Draufsicht auf eine
Stanzvorrichtung mit beidseitigem elektromagnetischem Antrieb der
Greiferbarren,
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5 eine vergrößerte Teilausschnittszeichnung
des elektromagnetischen Antriebs einschließlich Greiferbarren und
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6 eine vergrößerte Teildarstellung
eines Spindelantriebs für
einen Greiferbarren.
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In
den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum Stanzen insgesamt mit der
Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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In
einer Stanzvorrichtung 10 werden Stanzbögen 11, zum Beispiel
aus Pappe, weiterverarbeitet. Man erkennt in der 1, dass die Stanzbögen 11 eingangs der
Stanzvorrichtung 10 zunächst
auf einem Stapel 12 angeordnet werden. Durch eine in 1 nicht dargestellte, jedoch
in den 2 und 4 erkennbare Fördereinrichtung 13 wird
jeweils ein Stanzbogen 11 in eine Anlageposition 14 transportiert.
In 1 wird im Bereich
der Anlage 14 der Stanzbogen 11 von einem nicht
dargestellten Greifertransportsystem erfasst und entlang der strichpunktierten
Linie in einen Stanz- bzw. Tiegelbereich 15 transportiert,
in dem aus einem Stanzbogen 11 eine größere Anzahl von Nutzen 16 (Zuschnitte)
gestanzt werden. Von dort aus wird der gestanzte Bogen 11 in die
Ausbrechstation 17 transportiert, in der die Randabschnitte
von den Nutzen 16 entfernt werden. Danach erfolgt in der
so genannten Nutzentrennstation 18 (s. 4) eine Trennung der einzelnen Nutzen 16.
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Im
Stanz- bzw. Tiegelbereich 15 ist oberhalb der Bewegungsbahn
des Greifertransportsystems ein Stanzwerkzeug 19 ortsfest
angeordnet, welches als Bandstahlschnitt bezeichnet wird, während unterhalb
eine hubbeweglich im Maschinenrahmen gelagerte Gegenstanzplatte 20 vorhanden
ist.
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Nach
einer grundsätzlichen
Einführung
bezüglich
des Aufbaus einer Stanzvorrichtung 10 wird nun schwerpunktmäßig – beginnend
mit 2 – ein Greifertransportsystem 21 dargestellt
und beschrieben. Gemäß 2 und 3 handelt es sich hierbei um eine sich
längs einer
Bewegungsbahn b der Stanzbögen 11 erstreckende
Greiferzange 22, die an einem Halteelement 23 angeordnet
ist, welches an einer Führungsstange 24 gelagert
und von einer Spindel 25 angetrieben wird.
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Man
erkennt, dass sich gemäß 2 die Greiferzange 22 über zwei
Arbeitspositionen, nämlich
der Anlage 14 und dem Stanz- bzw. Tiegelbereich 15,
erstreckt. Die in 2 dargestellte
Position der Greiferzange 22 stellt in y-Richtung die Maximalposition
dar, während
sich die Greiferzange 22 in x-Richtung bis zur Markierung A bewegen
kann. In der dargestellten Position wird zunächst die Greiferzange 22 auf
elektrische, elektronische, hydraulische, pneumatische oder mechanische
Weise geöffnet
und dann ausgehend vom Stapel 12 über die Fördereinrichtung 13 ein
Stanzbogen 11 in die Anlageposition 14 und damit
in eine genau definierte Position in die Greiferzange 22 bewegt.
Nachdem dies geschehen ist, schließt die Greiferzange 22 und
die Spindel 25 wird über
einen Motor M solange angetrieben, bis sich das Greifertransportsystem 21 in x-Richtung
bis zur Markierung A bewegt hat. Dann wird auf vorbeschriebene Weise
die Greiferzange 22 geöffnet
und in y-Richtung wieder in die Ausgangsposition gemäß 2 bewegt. In dieser Position
ergreift die Greiferzange 22 wieder ein in der Anlage 14 befindlichen
Stanzbogen 11 und zugleich einen im Stanz- bzw. Tiegelbereich 15 angeordneten
Stanzbogen 11. Dieser Bewegungsablauf wiederholt sich ständig, wodurch
nach und nach sämtliche
Stanzbögen 11 paarweise
durch die Stanzvorrichtung hindurch bewegt werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Stanzvorrichtung 10 ist in den 4 bis 6 dargestellt.
In der 4 sind von rechts
nach links der Stapel 12, die Transporteinrichtung 13,
die Anlage 14, der Stanz- oder Tiegelbereich 15,
die Ausbrechstation 17 und die Nutzentrennstation 18 zu
erkennen. Der Transport der Stanzbögen 11 erfolgt bei
dieser Ausführungsform
jedoch über
so genannte Greiferbarren 26, die beidseitig der Bewegungsbahn
b von Halteelementen 27 erfasst werden, die mit einem separaten Linearantrieb
bewegungsverbunden sind. Der lineare Antrieb kann als Spindelantrieb 28 (s. 6) oder als elektromagnetischer
Antrieb 29 (s. 5)
ausgestaltet sein.
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Beim
Spindelantrieb 28 sitzt das Halteelement 27 auf
einer Führungsstange 30 und
wird über eine
Spindel 31 in Transportrichtung T der Stanzbögen 11 sowie
in Gegenrichtung angetrieben. Das Halteelement 27 weist
stanzbogenseitig eine Ausnehmung 32 für einen Endbereich 33 des
Greiferbarrens 26 (s. 5)
auf. Die Ausnehmung 32 ist mit einer Zentrierbohrung 34 für einen
am freien Endbereich 33 angeordneten Zentrierzapfen 35 (s. 5) versehen.
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Das
Greifertransportsystems 21 (s. 4) hat nun folgenden Bewegungsablauf:
Wiederum wird ein Stanzbogen 11 vom Stapel 12 mittels
der Fördervorrichtung 13 in
die Anlageposition 14 transportiert. Vor dem Transport
werden die seitlichen Spindelantriebe 28 abgesenkt, so
dass sich der an der Anlageposition 14 angeordnete Greiferbarren 26 in
einer nicht dargestellten Verriegelungsposition der Stanzvorrichtung 10 befindet,
in der die einzelnen Greiferelemente 36 geöffnet werden.
Der Stanzbogen 11 wird somit beim Transport in die Anlageposition 14 zugleich
den geöffneten
Greifelementen 36 zugeführt.
Danach werden die Greiferelemente 36 geschlossen und der
Greiferbarren 26 wird durch eine Vertikalbewegung der Spindelantriebe 28 beidseitig angehoben.
Aufgrund des synchronen Antriebs der beiderseits der Bewegungsbahn
b angeordneten Spindeln 28 durch eine elektronische Steuerungseinrichtung 37 ergibt
sich nun eine Bewegung des Greiferbarrens 26 einschließlich des
Stanzbogens 11 in den Stanz- bzw. Tiegelbereich 15.
Nach dem Stanzvorgang werden sämtliche
Greiferbarren 26 mittels der Spindelantriebe 28 in
jeweils die nächste
Arbeitsposition transportiert. Nach der Nutzentrennstation 18 werden
dann die letzten Randabschnitte aus dem Greiferbarren 26 entfernt
und jeder einzelne Greiferbarren 26 auf nicht dargestellte
Weise wieder an den Anfang der Stanzmaschine 10 zurückgeführt. Dies
ist schematisch in der 1 strichpunktiert
dargestellt.
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Die
oben geschilderte Bewegungskopplung der Greiferbarren 26 mit
dem Linearantrieb 28, 29 und den Halteelementen 27 durch
Anheben des Linearantriebes 28, 29 kann jedoch
auch auf eine andere Weise geschehen. Beispielsweise ist es möglich, dass
die Ausnehmung 32 nach unten weist, so dass durch Absenken
des Linearantriebs 28, 29 und der damit verbundenen
Halteelemente 27 eine Bewegungskopplung mit den Greiferbarren 26 erfolgt.
Genauso ist es denkbar, dass durch eine Seitwärtsbewegung des Linearantriebs 28, 29 einschließlich der Haltelemente 27 eine
Bewegungskopplung oder -entkopplung erfolgt. Letztlich ist konstruktiv
auch eine Bewegungskopplung bzw. -entkopplung durch eine Dreh- oder
Kippbewegung des Linearantriebs 28, 29 bzw. der
Halteelemente 27 vorstellbar.
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In
Zusammenhang mit der in 4 dargestellten
Ausführungsform
ist es jedoch auch denkbar, dass jeder einzelne Greiferbarren 26 separat
durch beidseitige Halteelemente 27, die auf einer Tragschiene 38 in
Transportrichtung T beweglich angeordnet sind, angetrieben werden.
Hierbei handelt es sich um einen elektromagnetischen Antrieb 29 nach Art
der Magnetbahn-Schwebetechnik. Das Halteelement 27 sitzt
auf der T-förmigen
Tragschiene 38 (s. 5),
die beidseitig von Schenkeln 39 des Halteelementes 27 beabstandet
umgriffen wird. Gegenüberliegend
von Stirnseiten 40 eines oberen Querelements 41 der
Tragschiene 38 sind am Halteelement 27 jeweils
Führungsmagneten 42 angeordnet.
Unterhalb des oberen Querelements 41 sind beidseitig am Halteelement 28 so
genannte Tragmagneten 43 angeordnet.
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Der
elektromagnetische Antrieb arbeitet letztendlich nach dem Prinzip
des so genannten elektromagnetischen Schwebens. Wird an die Tragmagneten 43 eine
Spannung angelegt, erzeugt der durch die Magnetspulen fließende Strom
ein magnetisches Feld, welches das Halteelement 27 unter
das obere Querelement 41 der Tragschiene 38 zieht.
Damit aber das Halteelement 27 das obere Querelement 41 der
Tragschiene 38 nicht berührt, wird der Strom wieder
abgeschaltet, sobald die Bewegung beginnt. In diesem Moment beginnt
das Halteelement 27 aufgrund der Schwerkraft, sich in Gegenrichtung
zu bewegen. Damit es jedoch nicht oberseitig die Tragschiene 38 berührt, wird
die Spannung wieder eingeschaltet, wodurch das Halteelement 27 wieder
von unten an das obere Querelement 41 gezogen wird. Diesen
Vorgang des Ein- und Ausschaltens übernimmt ein elektronisches
Regelsystem. Es schaltet 100.000 Mal pro Sekunde.
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Als
Antrieb und zugleich als Bremse des Halteelements 27 dient
ein so genannter synchroner Langstator-Linearmotor, dessen aktiver
Teil auf nicht dargestellte Weise an der Tragschiene 38 angeordnet
ist. Dies bedeutet, in der Tragschiene sind Stromwicklungen eingelassen,
die mit Drehstrom gespeist werden und ein bewegliches magnetisches
Feld erzeugen. Dieses elektromagnetische Wanderfeld schreitet mit
einer Geschwindigkeit vorwärts,
die der gewünschten
Geschwindigkeit des Halteelements 27 entspricht und zieht
dabei das Halteelement 27 an seinen Tragmagneten 43 mit.
Zur Regelung von Kraft und Geschwindigkeit des Halteelements 27 können Amplitude
und Frequenz des Drehstroms stufenlos verändert werden. Bei Erhöhung der
Geschwindigkeit, mit der das magnetische Feld vorwärts wandert, wird
das Halteelement 27 und damit der Greiferbarren 26 beschleunigt.
Das Abbremsen erfolgt durch eine Umpolung des Magnetfelds.
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Letztendlich
folgt also das Halteelement 27 somit einem vorauseilenden
Magnetfeld, wobei durch Änderung
der Geschwindigkeit und der Stärke dieses
Magnetfeldes die Geschwindigkeit des Halteelements 27 beeinflusst
werden kann. Somit ist es theoretisch denkbar, dass auch einzelne
Halteelementpaare 27 und somit auch einzelne Greiferbarren 26 separat
gesteuert werden können.