DE19603057A1 - Weggebundene Presse mit Vorschubeinheit und Paketierwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine weggebundene Presse mit einem Stößel, der in einem Pressenge­ stell axial beweglich ist, einer Vorschubeinheit, durch die eine taktweise Materialzuführung abge­ stimmt auf den Bewegungsablauf des Stößels erfolgt, sowie mit einem Paketierwerkzeug, das in der Presse gefertigte Werkstücke stapelt und stapelweise ab­ gibt, und bei einzelnen der Werkstücke zusätzliche Arbeitsschritte erfolgen, insbesondere zur Verbes­ serung der Handhabbarkeit des Werkstückstapels.

Weggebundene Pressen, z. B. Exzenter-, Kurbel- oder Kniehebelpressen, zeichnen sich durch eine mechani­ sche Verbindung zwischen Antrieb und Stößel aus, so daß sehr hohe Fertigungsleistungen möglich sind. Damit keine übermäßig großen Antriebsleistungen er­ forderlich sind, ist eine gleichmäßige Bewegung von Stößel und Antrieb, also eine konstante Taktfre­ quenz einer weggebundenen Presse zweckmäßig. Pres­ sen sind zum Zweck der Automatisierung in der Regel mit einer Vorschubeinheit ausgestattet, die ihnen das zu verarbeitende Material taktweise zuführt, wobei eine Abstimmung auf den Bewegungsablauf des Stößels erforderlich und beispielsweise durch eine mechanische Kopplung erreichbar ist. In der Mehr­ zahl der Fälle verarbeitet die Presse ein als durchgehendes Band von einer Haspel zugeführtes Ma­ terial, i.a. ein Blech, obwohl auch die Verarbei­ tung einzelner Rohlinge erfolgen kann. Der Vorschub erfolgt meist durch eine oder mehrere, gegebenen­ falls paarweise zusammenwirkende Walzen oder Zan­ gen.

Eine wesentliche Vereinfachung in der Handhabung der gefertigten Werkstücke insbesondere zu Zwecken der Weiterverarbeitung und unmittelbaren Verpackung läßt sich erreichen, wenn sie nicht einzeln sondern gruppenweise gestapelt von der Presse abgegeben werden. Dazu werden Paketierwerkzeuge eingesetzt, die die Werkstücke lose oder miteinander verbunden stapeln. Um den Umgang mit dem Stapel zu vereinfa­ chen, sind im Stande der Technik zwei unterschied­ liche Maßnahmen gebräuchlich.

Im Stapel besteht ein Zusammenhalt durch Formschluß zwischen den Werkstücken, da sie durchgestellt sind, also einzelne, gegenüber der Ebene des Rohma­ terials verschobene Bereiche aufweisen. Um eine Gruppe von Werkstücken in einem Stapel oder den Stapel selbst abzuschließen, erfährt das endsei­ tige, also erste oder letzte Werkstück einer Gruppe bzw. eines Stapels anstatt der Durchstellung eine Ausstanzung. In der Folge wird eine Unterteilung des Stapels oder sein Abschluß durch die Stanzteile bewirkt.

Zum anderen weist das zugeführte Material vielfach eine variierende Stärke auf, die bei einer größeren Anzahl gestapelter Werkstücke zu einer Krümmung des Stapels führen würde. Zur Vermeidung wird vorgese­ hen, den Stapel nach einer vorgegebenen Anzahl von Werkstücken zu drehen. Somit ergibt sich ein Aus­ gleich der unterschiedlichen Materialstärke über den Umfang und demzufolge ein vertikal ausgerichte­ ter Stapel.

Beide Maßnahmen, die insbesondere bei größeren Sta­ pelhöhen gleichzeitig Anwendung finden, erfordern gegenüber dem Arbeitsablauf bei der Mehrzahl der gefertigten Werkstücke zusätzliche Arbeitsschritte. Sie bestehen z. B. im Aktivieren oder Deaktivieren des Stanzwerkzeuges mittels eines Seitenschiebers, bzw. den zur Rotation des Stapels notwendigen Maß­ nahmen. Da die Dauer des Taktes einer weggebundenen Presse konstant und folglich auf den langsamsten vorkommenden Arbeitszyklus einzustellen ist, sinkt in der Folge die Produktionsrate erheblich. Bei­ spielsweise nimmt bei einer Presse, bei der ohne Paketierung bis zu 800 Hübe pro Minute möglich sind, die Leistung bei einer Perforation endseiti­ ger Werkstücke des Stapels auf 500 Hübe pro Minute und bei einer Rotation des Stapels auf 200 Hübe pro Minute ab. Durch hydraulische Pressen lassen sich auch die geringeren dieser Leistungen im allgemei­ nen nicht erreichen.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Schaffung einer Presse mit Paketierwerkzeug zur Aufgabe gemacht, bei der die Arbeitsleistung we­ sentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorschubeinheit so eingestellt ist, daß die Materialzuführung während eines Taktes, in dem zu­ sätzliche Arbeitsschritte erfolgen, Null ist.

Die übliche Vorgehensweise bei der Beschleunigung der Taktfrequenz einer Presse besteht darin, die Dauer des langsamsten Taktes zu verkürzen, so daß sich die Frequenz erhöhen läßt. Für derartige Maß­ nahmen besteht jedoch eine Grenze, die durch die konstruktiven Gegebenheiten der Presse bzw. den er­ forderlichen Aufwand bedingt ist. Demgegenüber geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß der An­ teil der Takte mit langer Dauer an der Gesamtzahl der Takte außerordentlich gering ist. Da oft nur vor oder bei einem einzigen Werkstück eines Stapels zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich sind, kann er beispielsweise im Prozent- oder Promillebereich liegen.

Somit läßt sich eine erhebliche Beschleunigung der Fertigung erzielen, indem die Taktdauer entspre­ chend der für die Produktion der großen Mehrzahl der Werkstücke notwendigen Zeit gewählt wird. Um für die bei einzelnen Werkstücken notwendigen, zu­ sätzlichen Arbeitsschritte ausreichend Zeit zur Verfügung zu stellen, unterbleibt die Produktion eines Werkstückes während des entsprechenden Tak­ tes. Zu diesem Zweck ist die Materialzuführung in jenen Takten Null, in denen zusätzliche Arbeits­ schritte erfolgen. Erfordern die zusätzlichen Ar­ beitsschritte einen längeren Zeitraum, als es der Dauer eines Taktes entspricht, kann die Materialzu­ führung auch während zweier oder mehrerer aufeinan­ der folgender Arbeitstakte unterbleiben. Eine Steu­ ervorrichtung, die auch die Durchführung der zu­ sätzlichen Arbeitsschritte bewirkt, dient zur Kon­ trolle der Materialzuführung, wobei die Steuerung und Signalübermittlung auf mechanischem, elektri­ schem oder elektrooptischem Wege erfolgen kann.

Die erfindungsgemäße Presse gestattet eine wesent­ liche Erhöhung der Arbeitsleistung, insbesondere wenn der Anteil von Takten, in denen zusätzliche Arbeitsschritte ausgeführt werden, vergleichsweise gering oder die Dauer der zusätzlichen Arbeits­ schritte verglichen mit der Taktdauer für gewöhnli­ che Werkstücke groß ist. Im allgemeinen läßt sich auch bei einer Presse mit Paketierwerkzeug und Lochung endseitiger Werkstücke des Stapels sowie Drehung von Werkstücken nahezu die Leistung einer Presse ohne Paketierwerkzeug erreichen. Die Lei­ stungsverluste aufgrund des Ausfalls einzelner Takte für die unmittelbare Werkstückfertigung sind vernachlässigbar.

In einer Alternative oder Weiterbildung der vorge­ schlagenen Erfindung ist vorgesehen, die Dauer von Takten, in denen zusätzliche Arbeitsschritte erfol­ gen, gegenüber der für die Produktion gewöhnlicher Werkstücke verwendeten Taktdauer zu verlängern. Bei einer weggebundenen Presse bedeutet dies die ent­ sprechende Abbremsung der Bewegungen von Stempel und Antrieb. Da speziell die nachfolgend erforder­ liche Beschleunigung während eines einzelnen Taktes eine erhebliche Antriebsleistung erfordern kann, ist denkbar, die Anpassung der Dauer über mehrere aufeinanderfolgende Takte gleichmäßig zu verteilen.

Vorteilhaft ist diese Ausgestaltung speziell dann, wenn die zusätzlichen Arbeitsschritte nur eine ge­ ringfügige Änderung der Taktdauer erfordern. Ge­ statten die zusätzlichen Arbeitsschritte die Ferti­ gung eines Werkstücks im gleichen Takt, so kann die Materialzuführung auch während des verlängerten Taktes in gewöhnlicher Weise erfolgen. Das vorteil­ hafte Ergebnis ist eine weitere Steigerung der Pro­ duktionsrate.

Eine vorteilhaft ausgestaltete Presse umfaßt zur Lochung eines oder beider endseitiger Werkstücke eines Stapels ein Stanzwerkzeug, wobei der zusätz­ liche Arbeitsschritt in der Aktivierung oder Deak­ tivierung der Lochung besteht. Weiterhin ist denk­ bar, daß ein zusätzlicher Arbeitsschritt die Dre­ hung des Preßwerkzeugs um die Stößelachse oder des im Paketierwerkzeug befindlichen Stapels um seine Achse ist, so daß Unterschiede in der Materialdicke ausgeglichen werden. Beide Maßnahmen benötigen ge­ genüber der Dauer eines gewöhnlichen Taktes zur Fertigung eines Werkstückes eine erheblich längere Zeit. Folglich stellen sich bei der erfindungsgemä­ ßen Presse bereits dann erhebliche Leistungssteige­ rungen ein, wenn der Stapel nur wenige Werkstücke umfaßt. Schließlich ist es auch möglich, als zu­ sätzlichen Arbeitsschritt eine stirnseitige Markie­ rung, zum Beispiel ein Bedrucken des Stapels vorzu­ sehen.

Zweckmäßig ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung insbesondere bei solchen Pressen, in denen die Fer­ tigung mittels eines Folgewerkzeugs erfolgt, mit dem mehrere unterschiedliche Fertigungsstufen durchführbar sind. Die zusätzlichen Arbeitsschritte bestehen in diesem Fall in der Aktivierung oder Deaktivierung einzelner Fertigungsstufen, bei­ spielsweise durch Drehung des Werkzeugs oder Aus­ fahren einzelner seiner Komponenten, etwa durch die Betätigung von Schiebern.

Für die Ausführung nahezu aller Werkzeugfunktionen an einer Presse ist es notwendig, daß sich der Stö­ ßel im geöffneten Zustand befindet, also keine An­ pressung des am Stößel befestigten Oberwerkzeugs auf ein Unterwerkzeug oder ihr Eintauchen in das bearbeitete Material erfolgt. Beispielsweise ist nur in diesem Fall eine Aktivierung der Werkzeuge oder eine Drehung ausführbar. Daher ist eine Presse bevorzugt, bei der der Stößel während der zusätzli­ chen Arbeitsschritte, also während die Materialzu­ führung Null ist, im geöffneten Zustand verbleibt. Dazu reicht im allgemeinen ein schmaler Spalt zwi­ schen Ober- und Unterwerkzeug bei ihrer dichtesten Annäherung im Verlauf des Arbeitstaktes aus. Viel­ fach besteht ein derartiger Spalt bereits dann, wenn der Stößel seine gewöhnliche Hubbewegung wäh­ rend eines Arbeitstaktes ausführt und aufgrund feh­ lenden Materialvorschubs kein Kontakt über das Ma­ terial zum Unterwerkzeug besteht. Ein während des gesamten Arbeitstaktes geöffneter Stößel ist also auch ohne dessen Abbremsung, die eine sehr hohe An­ triebsleistung erfordern wurde, erreichbar. Auf diese Weise tritt eine erhebliche Verlängerung des zum Durchführen der Werkzeugfunktionen zur Verfü­ gung stehenden Zeitintervalls ein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert ist.

Die Zeichnung zeigt die prinzipienhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Presse. Von einem Material­ vorrat, im Beispiel einer Haspel (1), wird das zu verarbeitende Materialband (2) durch eine Vorschu­ beinheit (3) mit einem Walzenpaar (4) in die Presse (5) geführt. Dort erfolgt die Fertigung der Werk­ stücke (6) zwischen einem Unterwerkzeug (7) und ei­ nem am Stößel (8) der Presse befestigten Oberwerk­ zeug (9). Die einzelnen Werkstücke (6) werden in der Bremse eines Paketierwerkzeuges (10) zu Werk­ stückstapeln (11) zusammengefaßt, die, beispiels­ weise mit einem Transportband (12), weiteren Ferti­ gungseinheiten oder einer Verpackung zuführbar sind.

Zur Abstimmung der Zuführung des Materialbandes (2) durch die Vorschubeinheit (3) auf die Bewegung des Stößels (8), der von Antrieb (13), beispielsweise über einen Exzenter, in Bewegung versetzt wird, ist eine Kopplung vorgesehen. Sie kann in der darge­ stellten mechanischen Übersetzung (14), alternativ jedoch auch in einer Synchronisation über elektri­ sche oder elektrooptische Bauteile bestehen.

Entscheidend ist, daß die Taktdauer der Stößel- und Vorschubbewegung auf die Dauer der Fertigung eines gewöhnlichen Werkstücks (6) abgestimmt und damit minimiert ist. Aus diesem Grund steht nur dann ein ausreichender Zeitraum für die Durchführung zusätz­ licher, von einer Steuervorrichtung (15) bewirkter Arbeitsschritte zur Verfügung, wenn die Materialzu­ führung in dem Takt, in dem die zusätzlichen Ar­ beitsschritte erfolgen, Null ist, also keine Ferti­ gung eines Werkstücks (6) erfolgt. Bei größerem Zeitbedarf ist auch die Aussetzung der Materialzu­ führung während mehrerer Takte möglich. Beispiels­ weise kann die Steuervorrichtung (15) die Drehung des Werkstückstapels (11) im Paketierwerkzeug (10) oder die Aktivierung eines Stanzwerkzeuges (16) durch einen Schieber (17) bewirken. Besteht eine mechanische Kopplung zwischen Stößel (8) und Vor­ schubeinheit (3), ist zur Unterbrechung eine Kupp­ lung zweckmäßig.

Im Ergebnis entsteht auf diese Weise ohne Erhöhung des Fertigungsaufwandes eine Presse mit Vorschu­ beinheit (3) und Paketierwerkzeug (10), bei der die Arbeitsleistung maximiert ist.

Claims (9)

1. Weggebundene Presse mit einem Stößel, der in ei­ nem Pressengestell axial beweglich ist, einer Vor­ schubeinheit, durch die eine taktweise Materialzu­ führung abgestimmt auf den Bewegungsablauf des Stö­ ßels erfolgt, sowie mit einem Paketierwerkzeug, das in der Presse gefertigte Werkstücke stapelt und stapelweise abgibt, und bei einzelnen der Werk­ stücke zusätzliche Arbeitsschritte erfolgen, insbe­ sondere zur Verbesserung der Handhabbarkeit des Werkstückstapels, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheit so eingestellt ist, daß die Materi­ alzuführung während eines Taktes, in dem zusätzli­ che Arbeitsschritte erfolgen, Null ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung während zweier oder meh­ rerer aufeinander folgender Arbeitstakte Null ist.

3. Presse nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder weggebundene Presse mit einem Stößel, der in einem Pressengestell axial beweglich ist, einer Vorschu­ beinheit, durch die eine taktweise Materialzufüh­ rung abgestimmt auf den Bewegungsablauf des Stößels erfolgt, sowie mit einem Paketierwerkzeug, das in der Presse gefertigte Werkstücke stapelt und sta­ pelweise abgibt, und bei einzelnen der Werkstücke zusätzliche Arbeitsschritte erfolgen, insbesondere zur Verbesserung der Handhabbarkeit des Werk­ stückstapels, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer von Takten, in denen zusätzliche Arbeitsschritte erfolgen, größer als die Dauer anderer Takte ist.

4. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse ein Stanz­ werkzeug aufweist und ein zusätzlicher Arbeits­ schritt die Aktivierung oder Deaktivierung des Stanzwerkzeugs ist.

5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Ar­ beitsschritt die Drehung von einem am Stößel (8) befestigten Oberwerkzeug (9) und einem gegenwirken­ den Unterwerkzeug (7) um die Achse des Stößels (8) oder eines Werkstückstapels (11) im Paketierwerk­ zeug (10) um seine Achse ist.

6. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Ar­ beitsschritt eine stirnseitige Markierung des Werk­ stückstapels (11) ist.

7. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse ein Folge­ werkzeug aufweist, mit dem mehrere unterschiedliche Fertigungsstufen durchführbar sind, und die zusätz­ lichen Arbeitsschritte eine Aktivierung oder Deak­ tivierung einzelner Fertigungsstufen sind.

8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (8) während der zusätzlichen Arbeitsschritte im geöffneten Zu­ stand verbleibt.

9. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinheit (3) einen Antrieb aufweist und durch ein elektronisches Signal einer Steuervorrichtung (15) betätigt wird.