DE19536727A1 - Stanzenantrieb für eine Stanzpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stanzenantrieb für eine Revolver- Stanzpresse, die einen Stößel mittels eines Kipphebelsystems antreibt.

Bei bekannten mechanischen Stanzpressen wird die Drehung eines Schwungrades, das mit einer festen Geschwindigkeit gedreht wird, auf ein Kipphebelsystem über eine Kupplungsbremse übertragen und dann in eine Hubbewegung eines Stößels umgewandelt. Bei mittlerem Hub kann die Geschwindigkeit nicht geändert werden.

Die Stanzgeschwindigkeit beeinflußt den Geräuschpegel der Maschine stark. Vom Standpunkt der Geräuschverhinderung und einer hohen Stanzgeschwindigkeit ist eine Steuerung bevorzugt, die die Mittelhub-Stanzgeschwindigkeit ändert, d. h. eine Steuerung, die die Geschwindigkeit, wenn das Stanzwerkzeug tatsächlich auf ein Metallblech trifft, von der Geschwin­ digkeit vom übrigen Hub unterschiedlich macht.

Diese Art der Stanzgeschwindigkeitssteuerung wurde mit einer hydraulischen Stanzpresse erreicht, jedoch sind hydraulische Stanzpressen wegen der Hydrauliksysteme kostspieliger. Selbst bei mechanischen Stanzpressen ist eine Steuerung der Stanzgeschwindigkeit möglich, wenn sie durch Servomotoren angetrieben werden, es ist jedoch schwierig, mit der Kraft des Servomotors das Blech zu stanzen.

Um daher die Stanzkraft zu erhöhen, wurde bereits ein Kipphebelsystem als Kraftverstärkungssystem durch Verwendung der Antriebsquelle des Servomotors z. B. in der japanischen Patentanmeldung Hei 6-157971 vorgeschlagen.

Um die Motordrehung auf das Kipphebelsystem zu übertragen, ist jedoch die Zwischenschaltung eines Kurbelsystems und eines Bewegungshebels notwendig. Dies wiederum schafft ein Problem hinsichtlich der hohen Kosten infolge des komplexen Systems.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kipphebel-Stanzenantrieb zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine hohe Ausgangsleistung erreichen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gem. der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Stanzenantrieb besteht aus einem frei beweglichen Stößel, einem ersten Hebel, an dessen einem Ende der Stößel frei drehbar befestigt ist, aus einem zweiten Hebel, mit dem frei drehbar das andere Ende des ersten Hebels an einer Stelle zwischen seinem einen festen Ende und seinem anderen freien Ende verbunden ist, und der an seinem festen Ende frei drehbar gelagert ist, und aus einem Bewegungsantrieb, der das freie Ende des zweiten Hebels unterschiedlich dreht.

Vorzugsweise wird der Bewegungsantrieb mit einem Servomotor und einer Vorschubspindelanordnung kombiniert. Die Vorschubspindel der Vorschubspindelanordnung ist mit dem Servomotor sowie durch eine Mutter mit dem freien Ende des zweiten Hebels verbunden.

Vorzugsweise ist auch eine Bewegungsgrößen-Änderungsein­ richtung vorgesehen, die die Größe der Bewegung des Motorantriebs ändert. Wenn der Bewegungsantrieb aus der Vorschubspindelanordnung und dem Servomotor besteht, besteht die Bewegungsgrößen-Änderungseinrichtung aus einer Steuerein­ richtung des Servomotors.

Infolge des Aufbaus diese Stanzenantriebs ist der erste Hebel zwischen dem festen Ende und dem freien Ende des zweiten Hebels befestigt. Das freie Ende des zweiten Hebels wird vom Bewegungsantrieb infolge des Hebelprinzips gedreht, so daß die Antriebskraft des Bewegungsantriebs vergrößert und auf den ersten Hebel zum Antrieb des Stößels übertragen wird. Durch die Vereinfachung dieses Systems kann eine hohe Stanzkraft leicht erreicht werden.

Wenn der Bewegungsantrieb aus dem Servomotor und der Vorschubspindelanordnung besteht, ist die Zwischenschaltung eines komplizierten Transmissionssystems wie eines Kurbelsystems oder eines Geschwindigkeitsuntersetzungsge­ triebes nicht erforderlich, und aufgrund des Aufbaus und der Vereinfachung können die Kosten der Vorrichtung reduziert werden. Da die Vorschiebespindelanordnung selbst als Kraftverstärkersystem, bzw. Geschwindigkeitsuntersetzungs­ system arbeitet, kann in Verbindung mit der Anordnung, die den zweiten Hebel durch das Hebelprinzip antreibt, ein kleinerer Servomotor den Stanzvorgang mit höherer Kraft durchführen.

Wenn die Bewegungsgröße durch den Bewegungsantrieb geändert werden kann, z. B. wenn ein Werkzeug ausgewechselt wird, wird der Stößel stark angehoben, und zur Erhöhung der Stanzge­ schwindigkeit beim Stanzantrieb ist es möglich, die Einstellung der gehobenen Stand-by-Position des Stößels auf einen Punkt unter der oberen Totpunktmitte des normalen Hubs einzustellen. Wenn der Bewegungsantrieb aus dem Servomotor und der Vorschubspindelanordnung besteht, kann nur durch Änderung der Drehgröße des Servomotors die Bewegungsgröße des Stößels geändert werden, und es ist nicht notwendig, spezielle Systemteile vorzusehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Aufbaus des Stanzenantriebs und ein Blockschaltbild der Steuerung der Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 im Teilschnitt eine Seitenansicht der Stanzpresse in Verbindung mit dem Stanzenantrieb der Fig. 1.

Der Stanzenantrieb hat einen Stößel 1 zum Auf- und Abwärtsantrieb eines Stanzwerkzeugs 2 mittels seines unteren Endes, der in einer Führung 4 im Rahmen 3 der Presse in Auf- und Abwärtsrichtung frei beweglich gelagert ist. Der Stanzen­ antrieb 5 besteht aus einem Kipphebelsystem 6 und einen Bewegungsantrieb 9.

Das Kipphebelsystem 6 ist aus einem ersten Hebel 11 und einem zweiten Hebel 12 gebildet, und das obere Ende des Stößels 1 ist mit dem unteren Ende des ersten Hebels 11 mittels eines Zapfens 10 frei drehbar verbunden. Der zweite Hebel 12 ist an seinem oberen Ende am Pressenrahmen 3 angeordneten Lagerelement 13 durch eine drehbare Tragachse 14 gelagert, so daß er frei drehen kann, und ist mit dem oberen Ende des ersten Hebels 11 zwischen seinem festen Ende und seinem freien Ende durch einen Zapfen 15 verbunden, so daß er frei drehbar ist. Die Tragachse 14 ist direkt über dem Stößel 1 angeordnet. Die Länge a von der Mitte der Tragachse 14 des zweiten Hebels 12 zum Verbindungspunkt mit dem ersten Hebel 11 und die Länge b von diesem Verbindungspunkt zum Verbindungspunkt mit dem Antrieb 9 des freien Endes ist auf das Verhältnis 1:n eingestellt.

Der Antrieb 9, der mit dem freien Ende des zweiten Hebels 12 verbunden ist, veranlaßt diesen, eine Hin- und Herdrehung durchzuführen und besteht aus einem Servomotor 7 und einer Vorschubspindelanordnung 8. Die Spindelanordnung 8 besteht aus einer Spindel 8a und einer Mutter 8b, die am freien Ende des zweiten Hebels 12 durch einen Zapfen 16 verbunden ist, so daß sie frei drehbar ist. Die Spindelanordnung 8 hat eine Kugelspindel, es kann jedoch auch eine normale Gleitkontakt­ spindel verwendet werden. Die Spindel 8a ist mit der Welle des Servomotors 7 durch eine Kupplung 17 verbunden. Der Motor 7 ist in einem Rahmen 18 gelagert, der am Pressenrahmen 3 durch eine Tragachse 19 gelagert ist, so daß er in Auf- und Abwärtsrichtung frei drehbar ist. Der Servomotor 7 hat einen Positionsdetektor 20, der aus einem Impulscoder oder dgl. besteht.

Die Stanzensteuerung 21 bewirkt die Steuerung des Servomotors 7 und besteht aus einem NC-Rechner und einem Servocontroller. Einer Normalhub-Einstelleinrichtung 22 und eine Bewegungs­ größen-Änderungseinrichtung 23 sind in der Steuerung 21 angeordnet, und eine Stand-By-Positionseinstelleinrichtung 24 und eine Hubpositions-Einstelleinrichtung 25 sind in der Bewegungsgrößen-Änderungseinrichtung 23 angeordnet. Der Aufbau und die Funktion der Einrichtungen 21-25 werden später anhand des Gesamtbetriebs erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Revolver-Stanzpresse, die mit dem Antrieb 5 ausgestattet ist. Der Pressenrahmen 3 hat eine C-förmige Konstruktion und umfaßt einen oberen Rahmenteil 3a, einen unteren Rahmenteil 3b und einen Verbindungsteil 3c, und obere und untere Revolver 26, 27 sind konzentrisch frei drehbar auf den oberen und unteren Rahmenteilen 3a, 3b gelagert. Die Revolver 26, 27 sind mit mehreren Stanzwerkzeugen 2 und Matrizenwerkzeugen 28 auf einem Kreis versehen und können sich synchron drehen. Der Stanzenantrieb 5 ist im oberen Rahmenteil 3a angeordnet.

Es wird nun die Arbeitsweise des zuvor erläuterten Systems beschrieben.

Wenn der Servomotor 7 dreht, bewegt sich die Mutter 8b der Vorschubspindelanordnung 8, und aufgrund dieser Bewegung dreht sich der zweite Hebel 12 um die Achse 14. Zusammen mit dieser Drehung wird der erste Hebel 11 gedreht, und der Stößel 1, der mit dem festen Ende des erste Hebels 11 verbunden ist, bewegt sich auf- und abwärts. Wenn sich der zweite Hebel 12 aus der Position rechts in Fig. 1 in eine neutrale Stellung direkt unter der Achse 14 dreht, bewegt sich der Stößel 1 nach unten. Wenn der zweite Hebel 12 dann diese neutrale Winkelstellung durchläuft und sich nach links in Fig. 1 bewegt, bewegt sich der Stößel 1 nach oben. Wenn der Servomotor 7 in der entgegengesetzten Richtung dreht, und der zweite Hebel 12 in der entgegengesetzten Richtung innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs gedreht wird, hebt sich infolge einer vollständigen Drehbewegung 12 der Stößel 1 und senkt sich zweimal für jeden vorbestimmten Hub. Infolge dieses Hebens und Senkens des Stößels 1 wird von dem Stanzwerkzeug 2 ein Stanzvorgang durchgeführt. Der zweite Hebel 12 kann sich sogar nur aus einer neutralen Winkelstellung nur auf eine Seite drehen.

Infolge des Stanzenantriebs 5 dieses Systems wird, da der erste Hebel 11 mit dem zweiten Hebel 12 zwischen dem festen und dem freien Ende des zweiten Hebels 12 verbunden ist, und wegen der Bewegung der Mutter 8b, die mit dem freien Ende verbunden ist, die Antriebskraft der Mutter 8b vom Servomotor 7 durch das Hebelprinzip auf den ersten Hebel 11 übertragen und verstärkt. Da das Längenverhältnis a:b 1:n ist, wird die Antriebskraft um das n-fache erhöht. Diese erhöhte Kraft wird auf den Hebel 1 übertragen. Daher kann bei diesem System nur durch einfache Verlängerung des zweiten Hebels 12 eine große Stanzkraft leicht erreicht werden.

Die Drehung des Servomotors 7 wird auf dem zweiten Hebel 12 über die Vorschubspindelanordnung 8 übertragen, und da die Vorschubspindelanordnung 8 selbst als Kraftverstärkungssystem bzw. Geschwindigkeitsuntersetzungseinrichtung wirkt, kann eine größere Stanzkraft mit einem kleineren Servomotor 7 in Verbindung mit dem Aufbau des Antriebs des zweiten Hebels 12 durch das Hebelprinzip erreicht werden. Außerdem besteht keine Notwendigkeit für komplizierte Transmissionssysteme wie ein Kurbelsystem oder ein Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe, und damit ist eine einfachere, billigere Konstruktion möglich. Auch ist es daher möglich, einen kleineren Stanzenantrieb 5 zuverwenden, und daher kann die gesamte Anordnung leicht im Pressenrahmen 3 enthalten sein. Durch Verwendung des Thermo­ motors 7 als Antriebsquelle ist eine Mittelhub-Geschwindig­ keitssteuerung einfach und geräuscharm, und es kann ein Stanzvorgang mit hoher Geschwindigkeit erreicht werden.

Wenn z. B. ein Stanzwerkzeug 2 am Revolver 26 ausgewechselt werden soll, und es notwendig ist, das Stanzwerkzeug 2 stark anzuheben, muß die Vorschubspindelanordnung 8 nur dann einen großen Hub durchführen. Im Gegensatz zu einem Kurbelsystem können durch einfache Änderung der Drehgröße des Servomotors 7 der Schwenkwinkel des Kipphebelsystems 6 und der Auf- und Abwärtshub des Stößels 1 frei geändert werden. Es besteht daher keine Notwendigkeit für spezielle Teile, die eine Hubänderung und einen Entkupplungsvorgang des Stößels 1 ermöglichen, so daß die Konstruktion vereinfacht wird.

Die Steuerung 21 der Fig. 1 ermöglicht jede Art dieses Steuervorgangs. Die Normalhub-Einstelleinrichtung 22 ist eine Speichereinrichtung, die den Drehwinkel des Servomotors 7 einstellt, der der oberen oder unteren Totpunktmitte des Stößels 1 entspricht, wenn ein normaler Stanzvorgang statt­ findet. Normalerweise wird infolge eines Stanzbefehls P eines Prozeßprogramms eine Drehung bis zu dem zuvor erwähnten ein­ gestellten Drehwinkel ausgeführt. Wenn der zweite Hebel 12 auf beide Seiten der neutralen Stellung gedreht wird, wird der Drehwinkel der Zeit der Umkehrdrehung und der Zeit der üblichen Drehung auf der oberen Totpunktmitte eingestellt.

Die Bewegungsgrößen-Änderungseinrichtung 23 ist eine Einrichtung, die eine Drehung des Servomotors 7 mit einem Drehwinkel verschieden von dem des normalen Stößelhubs bei einem Befehl des Prozeßprogramms oder einer manuellen Eingabe veranlaßt. Der Motordrehwinkel wird für den Fall, daß die Stand-by-Position des Stößels 1 niedriger als die obere Normalhub-Totpunktmitte eingestellt wird, wenn z. B. ein komplizierter Stanzvorgang durchgeführt wird, in der Stand-by- Positionseinstelleinrichtung 24 eingestellt. Die Schlagrate kann dadurch erhöht werden, daß der Stößel 1 innerhalb einer Hubstrecke angetrieben wird, die dem eingestellten Motordrehwinkel entspricht. Die Hubpositions- Einstelleinrichtung 25 ist eine Einrichtung, die die Position einstellt, die den Stößel 1 durch den Drehwinkel des Servomotors 1 stark anhebt, wenn Werkzeuge ausgetauscht werden. Wenn durch Heben des Stößels 1 Werkzeuge ausgetauscht werden, wird das Stanzwerkzeug 2 bis in eine Position angehoben, in der der Revolver 26 gedreht werden kann. Nach Heben des Stanzwerkzeugs 2 wird der Revolver 26 dann gedreht, und ein anderes Stanzwerkzeug wird eingewechselt. Wenn ein Befehl zum Heben in eine bestimmte Stand-by-Position auf die Stanzsteuereinrichtung 21 gegeben wird, wird der Servomotor in diese Einstellposition angetrieben.

Dieser Stanzenantrieb bringt das Hebelprinzip auf den Antrieb des zweiten Hebels 12 mittels des Vorschubspindelantriebs 8 zur Anwendung, jedoch bzgl. der Proportionallänge n des zwei­ ten Hebels 12 ist es notwendig, die bzgl. der Motorkosten, der Zeit eines Hubs, der Steigung der Vorschubspindel und der Motorkapazität usw. am meisten geeigneten Bedingungen zu wählen.

Der erste Hebel 11 für den Stößelantrieb ist mit dem zweiten Hebel 12 zwischen dessen festen und dessen freien Ende verbunden, und, da der Stanzenantrieb das freie Ende des zweiten Hebels 12 durch den Bewegungsantrieb 9 dreht, kann ein einfacher Aufbau bei großer Stanzkraft erreicht werden.

Wenn der Bewegungsantrieb 9 aus dem Servomotor 7 und der Vorschubspindelanordnung 8 besteht, ist die Anzahl der Teile geringer, der Aufbau kann einfacher gemacht werden, und außerdem kann wegen der Steuerung des Servomotors 7 eine Steuerung der Geschwindigkeitsänderung bei mittlerem Stanzhub durchgeführt werden, und es kann ein geräuscharmer Hochge­ schwindigkeits-Stanzvorgang durchgeführt werden.

Wenn die Bewegungsgröße des Bewegungsantriebs 9 geändert werden kann, z. B. wenn Werkzeuge ausgetauscht werden, kann der Stößel stark angehoben werden, und es kann ein Vorgang zur Erhöhung der Stanzrate und zur Einstellung der gehobenen Stand-by-Position des Stößels 1 niedriger als die obere Totpunktmitte des normalen Hubs durchgeführt werden.

Claims (3)

1. Stanzenantrieb für eine Stanzpresse mit einem frei beweglichen Stößel (1), gekennzeichnet durch einen ersten Hebel (11), dessen eines Ende mit dem Stößel (1) frei drehbar verbunden ist, einem zweiten Hebel (12), der mit dem anderen Ende des ersten Hebels (11) zwischen dessen einem festen und dessen anderem freien Ende frei drehbar verbunden ist und der am festen Ende frei drehbar gelagert ist, und einen Bewegungsantrieb (9), der das freie Ende des zweiten Hebels (12) abwechselnd dreht.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsantrieb (9) einen Servomotor (7) und eine Vorschubspindelanordnung (8) umfaßt, die am zweiten Hebel (12) durch eine Mutter (8b) befestigt und mit einem Servomotor durch eine Vorschubspindel (8a) verbunden ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungsgrößen-Änderungseinrichtung (23) vorgesehen ist, die die Bewegungsgröße des Bewegungsantriebs (9) ändert.