DE19536727C2 - Kipphebelantrieb für eine Stanzpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kipphebelantrieb für eine Stanzpresse entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 umge­ wandelt. 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 Werkstück trifft, von der Geschwindigkeit des übrigen Hubs unterschiedlich macht.

Diese Art der Stanzgeschwindigkeitssteuerung wurde mit einer hydraulischen Stanz­ presse erreicht, jedoch sind hydraulische Stanzpressen wegen der Hydrauliksysteme kostspieliger. Selbst bei mechanischen Stanzpressen ist eine Steuerung der Stanz­ geschwindigkeit möglich, wenn sie durch Servomotoren angetrieben werden, es ist jedoch schwierig, mittels eines Servomotors ein Werkstück zu stanzen.

Um daher die Stanzkraft zu erhöhen, wurde bereits ein Kipphebelsystem mit einem Stößel, einem ersten und einem zweiten Hebel sowie einem am Knickpunkt des Kipphebelsystems angreifendem Pendelteil als Kraftverstärkungssystem unter Ver­ wendung eines Thermomotors als Antriebsquelle in der CD-ROM PAJ: Patent Abstracts of Japan. JP 08001386 A 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.

Ein Kipphebelantrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem DE 81 33 452 U1 bekannt, der über einen Stößel, einen oberen und einen unteren Hebel, die gelenkig verbunden sind, und eine in deren Gelenkpunkt angreifende Stange verfügt. Der Antrieb der Stange erfolgt über einen Exzenter mittels eines Elektromotors.

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 angege­ benen Merkmale. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch 2.

Der Stanzenantrieb besteht aus einem Stößel, einem ersten Hebel, an dessen einem Ende der Stößel schwenkbar befestigt ist, aus einem zweiten Hebel, mit dem das andere Ende des ersten Hebels an einer Stelle zwischen seinem einen gestellfesten Ende und seinem anderen Ende schwenkbar verbunden ist, wobei das gestellfeste Ende schwenkbar gelagert ist, und aus einem Bewegungsantrieb zum Schwenken des zweiten Hebels.

Vorzugsweise besteht der Bewegungsantrieb aus einem Servomotor und einer Vor­ schubspindelanordnung. Die Vorschubspindel der Vorschubspindelanordnung ist mit dem Servomotor sowie durch eine Mutter mit dem zweiten Hebel verbunden.

Aufgrund dieses Aufbaus und des sich ergebenden Hebelprinzips wird die Antriebskraft des Bewegungsantriebs vergrößert und auf den ersten Hebel zum Antrieb des Stößels übertragen. Durch die Vereinfachung dieses Systems kann eine hohe Stanzkraft er­ reicht werden.

Wenn der Bewegungsantrieb aus einem Servomotor und einer Vorschub­ spindelanordnung besteht, ist die Zwischenschaltung eines komplizierten Trans­ missionssystems wie eines Kurbelsystems oder eines Geschwindigkeitsuntersetzungsge­ triebes nicht erforderlich, und aufgrund des Aufbaus und der Vereinfachung können die Kosten des Antriebs reduziert werden. Da die Vorschubspindelanordnung selbst kraftverstärkend wirkt, kann ein kleinerer Servomotor den Stanzvorgang mit höherer Kraft durchführen.

Da die Bewegungsgröße durch den Bewegungsantrieb geändert werden kann und der Stößel stark angehoben werden kann, kann ein Werkzeugwechsel leicht durchge­ führt werden.

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; und

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

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

Das Hebelsystem 6 ist aus einem ersten Hebel 11 und einem zweiten Hebel 12 gebildet. Das obere Ende des Stößels 1 ist mit dem unteren Ende des ersten Hebels 11 mittels eines Zapfens 10 schwenkbar verbunden. Der zweite Hebel 12 ist mit seinem oberen Ende am Rahmen 3 mittels eines Lagerelements 13 und einer Schwenkachse 14 gestellfest, aber schwenkbar gelagert; weiterhin ist er mit dem oberen Ende des ersten Hebels 11 zwischen seinen beiden Enden durch einen Zapfen 15 verbunden. Die Schwenkachse 14 ist direkt über dem Stößel 1 angeordnet. Die Länge a von der Mitte der Schwenkachse 14 des zweiten Hebels 12 zum Verbin­ dungspunkt mit dem ersten Hebel 11 und die Länge b von diesem Verbindungspunkt zum Verbindungspunkt mit dem Antrieb 9 ist auf das Verhältnis 1 : n eingestellt.

Der Antrieb 9, der mit dem unteren Ende des zweiten Hebels 12 verbunden ist, besteht aus einem Servomotor 7 und einer Vorschubspindelanordnung 8. Die Spindel­ anordnung 8 besteht aus einer Spindel 8a und einer Mutter 8b, die am unteren Ende des zweiten Hebels 12 durch einen Zapfen 16 verbunden ist. Die Spindelanordnung 8 hat eine Kugelspindel, es kann jedoch auch eine normale Gleitkontaktspindel ver­ wendet werden. Die Spindel 8a ist mit der Welle des Servormotors 7 durch eine Kupplung 17 verbunden. Der Motor 7 ist in einem Rahmen 18 gelagert, der am Pressenrahmen 3 durch eine Tragachse 19 schwenkbar gelagert 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 Bewegungsgrößen-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 ange­ ordnet. Der Aufbau und die Funktion der Einrichtungen 21-25 werden später 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 und drehbar auf dem oberen bzw. unteren Rahmenteil 3a, 3b gelagert. Die Revolver 26, 27 sind mit mehreren kreisförmig angeordneten Stanz- 2 und Matritzenwerkzeugen 28 versehen und können sich synchron drehen. Der Stanzenantrieb 5 ist im oberen Rahmenteil 3a angeordnet.

Es wird nun die Arbeitsweise des Stanzenantriebs beschrieben.

Wenn der Servomotor 7 dreht, bewegt sich die Mutter 8b der Vorschubspindelan­ ordnung 8, und aufgrund dieser Bewegung schwenkt der zweite Hebel 12 um die Achse 14. Zusammen mit dieser Schwenkbewegung wird der erste Hebel 11 geschwenkt, und der Stößel 1, der mit dem unteren Ende des ersten Hebels 11 verbunden ist, bewegt sich auf- und abwärts. Wenn der zweite Hebel 12 aus der Position rechts in Fig. 1 in eine neutrale Stellung direkt unter der Achse 14 schwenkt, 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 geschwenkt wird, senkt und hebt sich der Stößel 1 wieder. Der zweite Hebel 12 kann auch aus seiner neutralen Stellung nur auf die eine oder andere Seite schwenken.

Infolge des Hebelprinzips des Hebelsystems 6 wird die Antriebskraft des Servomotors, die über die Mutter 8b auf den ersten Hebel 11 übertragen wird, verstärkt. Da das Längenverhältnis a : b = 1 : n ist, wird die Antriebskraft um das n-fache erhöht. Diese erhöhte Kraft wird auf den Stößel 1 übertragen. Durch Verlängerung des zweiten Hebels 12 kann somit die Stanzkraft vergrößert werden.

Durch Verwendung der Vorschubspindelanordnung 8 wird eine weitere Kraft­ verstärkung bewirkt, so daß ein relativ kleiner Servomotor 7 genügt. Außerdem besteht keine Notwendigkeit für komplizierte Transmissionssysteme wie ein Kurbel­ system oder ein Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe, und damit ist eine einfache­ re, billigere Konstruktion möglich. Auch ist es daher möglich, den Stanzenantrieb 5 zu verkleinern. Durch Verwendung des Thermomotors 7 als Antriebsquelle arbeitet der Stanzenantrieb geräuscharm, und es kann ein Stanzvorgang mit hoher Geschwindig­ keit erreicht werden.

Wenn z. B. ein Stanzwerkzeug 2 am Revolver 26 ausgewechselt werden soll, und es notwendig ist, das Stanzwerkzeug 2 stark anzuheben, führt die Vorschubspindel­ anordnung 8 nur dann einen großen Hub durch. Im Gegensatz zu einem Kurbel­ system können durch einfache Änderung der Drehgröße des Servomotors 7 der Schwenkwinkel des Hebelsystems 6 und der Auf- und Abwärtshub des Stößels 1 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 dieser Bewegung. Die Normalhub- Einstelleinrichtung 22 ist eine Speichereinrichtung, die den Drehwinkel des Servo­ motors 7 einstellt, der der oberen oder unteren Totpunktmitte des Stößels 1 entspricht, wenn ein normaler Stanzvorgang stattfindet. Normalerweise wird infolge eines Stanz­ befehls P eines Prozeßprogramms eine Schwenkbewegung bis zu dem zuvor einge­ stellten Schwenkwinkel ausgeführt.

Die Bewegungsgrößen-Änderungseinrichtung 23 ist eine Einrichtung, die eine Drehung des Servomotors 7 mit einem Schwenkwinkel verschieden von dem des normalen Stößelhubs durch einen Befehl des Prozeßprogramms oder eine manuelle Eingabe veranlaßt. Der Motordrehwinkel wird für den Fall, daß die Stand-by-Position des Stößels 1 niedriger als die obere Normalub-Totpunktmiite eingestellt wird, wenn z. B. ein komplizierter Stanzvorgang durchgeführt wird, in der Stand-by-Positions­ einstelleinrichtung 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 Ein­ richtung, die die Position einstellt, die den Stößel 1 durch den Drehwinkel des Servo­ motors 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 Stanz­ werkzeug 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.

Claims (2)

1. Kipphebelantrieb für eine Stanzpresse mit einem Stößel (1), der eine auf- und abwärtsgehende Bewegung ausführt, einem ersten Hebel und einem zweiten Hebel, gekennzeichnet dadurch,
daß ein Ende des ersten Hebels (11) mit dem Stößel (1) beweglich verbunden ist,
daß das andere Ende des ersten Hebels (11) mit dem zweiten Hebel (12) zwischen dessen einem gestellfest, jedoch beweglich gelagertem und dessen anderem schwenkbar gelagerten Ende verbunden ist und
daß ein Bewegungsantrieb (9) das schwenkbar gelagerte Ende des zweiten Hebels (1) in Bewegung versetzt.

2. Kipphebelantrieb für eine Stanzpresse 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 dem Servomotor (7) durch eine Vorschubspindel (8a) verbunden ist.