DE19748387A1 - Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen eines Werkstückes zu einer Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen eines Werkstückes zu einer Presse, beispielsweise zu einer Stanz- oder Ziehpresse.

Es sind viele Ausführungsformen von Zufuhrvorrichtungen zu Pressen bekannt. So gibt es beispielsweise einen Mechanismus mit einer nockenartigen Förderung. Dieser Mechanismus weist eine gute Leistung auf, jedoch eine verhältnismäßig geringe Flexibilität. Andererseits sind Servo- Fördermechanismen bekannt. Diese lassen sich relativ leicht und schnell einstellen beziehungsweise umstellen, sind jedoch dem Nockenmechanismus bezüglich der Fördergeschwindigkeit unterlegen.

Ferner gibt es elektronische Mechanismen mit Förderwalzen, die glatte Geschwindigkeitsprofile als auch hohe Förderleistungen bei guter Flexibilität erreichen. Diese Zufuhr- oder Fördermechanismen weisen bestimmte Vorkehrungen auf, um eine dabei verwendete Quetsch- oder Druckwalze zu reinigen und einwandfrei abzuheben. Die Quetschwalze läßt sich dabei aus einer Position, in welcher sie unter Druck an dem zu fördernden Material anliegt, in eine Position abfahren. Dabei muß der Walzenhub genau einstellbar sein. Sollte dies nicht der Fall sein, und sollte dies nicht gleichzeitig mit der Walzenfreigabe erfolgen, so kann dies zu Betriebsstörungen führen. Es ist ferner notwendig, daß die Quetschwalze auf kontrollierte Weise in die Kontaktposition mit dem zuzuführenden Material zurückgeführt wird. Ein Verklemmen der Quetsch- oder Druckwalze mit dem zuzuführenden Material kann dazu führen, daß die Walze entweder hochspringt oder das Material verformt.

Übliche Pressen wenden das Prinzip des Walzenabhebens an, wobei die Zufuhreinrichtung eine Quetschwalze aufweist, die außer Kontakt mit dem zuzuführenden Material verbringbar ist, so daß die Presse die Materialzufuhr steuern kann mittels Anwendung eines Pilotzapfens und das zuzuführende Material innerhalb der Presse ausrichten kann. Die Quetschwalze gelangt mit anderen Worten während einer bestimmten Zeitspanne im Verlaufe des Zufuhrzyklus außer Kontakt mit dem Material. Das vorbekannte System wurde dazu benutzt, um jeglichen Plazierungsfehler auszuschalten, der von der Zufuhr herrührte.

Bekannte Zufuhrsysteme beinhalten ferner einen Zahnräderzug, der die Rotationsträgheit des Systems erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zuführen eines Werkstückes zu einer Presse zu schaffen, die es erlaubt, die Zufuhr des Materials auch bei höheren Zuführgeschwindigkeiten zu bewirken, wobei das Abheben der Walze schneller erfolgt.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Die Quetschwalze gemäß der Erfindung ist dabei derart gesteuert, daß sie während des Betriebes nicht außer Kontakt mit dem Werkstück oder dem zuzuführenden Material gelangt. Die zwischen Quetschwalze und Material gemessene Anpresskraft geht im wesentlichen auf null zurück, so daß die Reibung zwischen diesen beiden verringert wird. In einem solchen Falle vermögen die Steuerzapfen der zugeordneten Stanz- oder Zugpresse die Bewegung des Werkstückes leicht zu steuern.

Unter "Null-Anpresskraft", so wie hier verwendet, wird jene Kraft zwischen Quetsch- oder Anpresswalze und zu förderndem Material verstanden, die gegen Null geht. In diesem Zustand ist die Presse in der Lage, das zuzufördernde Material zu kontrollieren.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Walzenanhebung zwischen Quetschwalze und Material im wesentlichen entfällt. Deswegen spricht der Pressen-Fördermechanismus bei entsprechenden Zyklen viel rascher an.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anwendung eines Quetschwalzenaktuators, um die Quetschwalze gegen das Material zu drücken beziehungsweise dieses freizugeben, und zwar ohne nennenswerte Bewegung. Während des Zufuhrvorganges besteht keine Notwendigkeit eines Walzenhubes oder eines Walzenabhebens, da der Quetschwalzenaktuator lediglich die Anpresskraft der Quetschwalze gegen das zu fördernde Material ändert. Die Quetschwalze wird somit praktisch auf Null reduziert, ohne daß dabei der Kontakt zwischen Quetschwalze und Material verloren geht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Quetschwalzenbewegung kontrolliert wird, so daß beim Einspannen praktisch eine Nullbewegung herrscht. Dies führt zu einer kürzeren Ansprechzeit beim Übergang zwischen einer Null-Klemmkraft bis zur maximalen Klemmkraft. Es findet praktisch keinerlei Bewegung der Quetschwalze statt, ausgenommen jene, die im gegebenen Falle mit einem Komprimieren des zu fördernden Materials verbunden ist. Eine kürzere Ansprechzeit entspricht aber einer Steigerung der Fördergeschwindigkeit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in folgendem: durch Anwenden des oben beschriebenen Null-Kraftverfahrens wird das zu fördernde Material in keiner Weise gequetscht und demgemäß auch nicht markiert, so wie dies bei herkömmlichen Walzenhubmechanismen der Fall ist. Da nach dem Freigeben des Quetschwalzendrucks kein Spalt erzeugt wird, kann es auch nicht zu einem Verklemmen der Quetschwalze kommen (verbunden mit einem Hochspringen oder Zurückspringen der Quetschwalze), oder zu einem Kontakt des zu fördernden Materials bei Anwendung einer maximalen Klemmkraft. Weder die Walze noch das zu fördernde Material erleiden daher eine Beschädigung durch Stöße.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Aufbringen einer maximalen Klemmkraft die Vibration oder ein Zurückprallen der Presse vermieden wird. Bei vorbekannten Pressen führt das Schließen der Quetschwalze zu einer Vibration. Das erfindungsgemäße System schließt jenen Fehler durch Verringerung des Walzen-Zurückprallens beim Fördern aus. Eine Verringerung der Vibration steigert die Genauigkeit der Zufuhr-Progression und führt zu einer Vergrößerung der Zeitspanne, die verfügbar ist für die Zufuhr-Progression.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anwendung eines einzigen Bandantriebssystems zum Antreiben der Förderwalze und der Quetschwalze. Durch Anwenden eines doppelseitigen Timing-Riemens lassen sich herkömmliche Zahnradgetriebe vermeiden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung eines auf Kraft basierenden Servo-Schraubenaktuators. Ein solcher Aktuator erlaubt eine bessere Kontrolle und ein schnelleres Quetschwalzenansprechen gegenüber herkömmlichen pneumatischen oder hydraulischen Aktuatoren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anwendung einer Stützwalze an der Förderwalze der Vorrichtung. Eine solche Stützwalze verbessert die Positioniergenauigkeit und Steuerbarkeit der Förderwalze.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung beinhaltet im Einzelnen eine Förderwalze mit einer Quetschwalze, die der Förderwalze gegenüberliegt; zwischen diesen beiden Walzen läuft das Werkstück hindurch. Der Förderwalze ist ein Antriebsmechanismus zugeordnet. An der Quetschwalze ist ein Quetschwalzenaktuator angeschlossen. Während des Betriebes endet der genannte Aktuator den Quetschwalzendruck zwischen der Quetschwalze und dem Werkstück, ohne daß hierdurch der Kontakt zwischen der Quetschwalze und dem Werkstück unterbrochen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während des Betriebes der Quetschwalzendruck gegen das Werkstück zwischen einer maximalen Klemmkraft und einer Null-Klemmkraft verändert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kontrollieren einer Quetschwalze in einer Pressenzufuhreinheit. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: es wird ein Werkstück in den Einzugsspalt zwischen einer Quetschwalze und einer Förderwalze eingeführt; es wird auf die Quetschwalze eine Kraft aufgebracht, um eine maximale Quetschung zwischen der Quetschwalze und dem Werkstück zu erzeugen, damit sich das Werkstück mittels der Förderwalze vorwärts bewegt; die zuvor erzeugte Kraft wird weggenommen oder unterbrochen, während die Quetschwalze mit dem Werkstück zwecks Bewegung des Werkstückes in Kontakt bleibt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, in einer zur Förderrichtung senkrechten Schnittebene.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2 und in Richtung der Pfeile gesehen.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung 10 dient zum Fördern eines Werkstückes wie beispielsweise eines fortlaufenden Materialstreifens von einer Abrolleinrichtung zu einer Presse, mit der eine Vielzahl von Arbeitsvorgängen durchgeführt werden kann. Nur beispielsweise wird auf Stanzen, Stauchen, Schneiden, Pressen oder dergleichen verwiesen.

Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine Förderwalze 14 angeordnet, die eine Welle 16 trägt. Aus Fig. 2 erkennt man einen Servomotor 18, der die Vorrichtung 10 antreibt. Eine Förderwalze 14 und eine Quetschwalze 20 sind parallel zueinander angeordnet. Die Quetschwalze 20 ist von einer Quetschwalzenwelle 22 getragen, die ihrerseits in einer Quetschwalzenkonsole 24 angeordnet ist. Die Quetschwalzenkonsole trägt die Quetschwalze 20 und die Quetschwalzenwelle 22, so daß diese umlaufen können.

Die Förderwalze 14 ist über keillose Buchsen an den Servomotor 18 angeschlossen - siehe Fig. 2. Diese Anordnung führt zu erheblichen Verringerungen der Rotationsträgheit aufgrund des Vermeidens einer Kupplung zwischen der Servomotor 18 (Fig. 2) und der Förderwalzenwelle 14 (Fig. 1). Bei dieser Ausführungsform ist die Servomotorwelle gleichzeitig die Förderwalzenwelle 16. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ferner ergibt, sind hinter der Förderwalze 14 bei Bedarf Stützwalzen 26 angeordnet, die die Stabilität der Förderwalze 14 erhöhen. Die Stützwalzen 26 können auf dem Boden 13 des Gehäuses 12 eine Gleitbewegung ausführen. Durch jede der Lagerungen der Stützwalzen 26 ist eine drehbare Schraube 28 hindurchgeführt, so daß eine Justierung und Kontrolle der Förderwalze 14 möglich ist. Die Stützwalzen 24 tragen dazu bei, die Förderwalze 14 drehbar zu unterstützen.

Die Quetschwalzenkonsole 24 besteht aus Stahl. Sie ist bearbeitet und wirkt als Quetschwalzenunterstützung. Die Quetschwalzenkonsole 24 vermag ferner eine Bewegung in einer Richtung senkrecht zum Werkstück und zum Werkstücktisch 35 auszuführen, und zwar gegen diese und von diesen hinweg.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist ein Servo-Quetschwalzenaktuator 30 vorgesehen. Dieser vermag die Quetschwalzenkonsole 24 zu bewegen und zu steuern, und zwar in einer Richtung auf die Förderwalze 14 zu und von dieser hinweg. Ganz besonders wichtig für die vorliegende Erfindung ist folgendes: der Aktuator 30 erzeugt eine Klemmkraft zwischen Quetschwalze 20 und Werkstück, und er steuert diese Kraft. Beim Betrieb verändert der Servo-Quetschwalzenaktuator lediglich die Klemmkraft zwischen Quetschwalze 20 und Werkstück. Hingegen veranlaßt er keine Abfahrbewegung der Quetschwalze 20 vom Werkstück. Der Servo-Quetschwalzenaktuator 30 wird mit elektrischer Energie betätigt, und zwar derart, daß die erzeugte und auf die Quetschwalze 20 und damit auch auf das Werkstück aufgebrachte Kraft proportional dem elektrischen Strom ist. Aktuator 30 ist keine Vorrichtung auf Positionsbasis, sondern auf Kraftbasis, weil seine Position abhängt vom elektrischen Strom, der diesem zugeführt wird, zusammen mit jeglichen Kräften (Schwerkraft usw.) oder Gegenkräften (Unterstützung des zugeführten Materiales, Interferenz, usw.).

Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt durch einen Kraftübertragungsriemen 32 (timing belt). Dieser Riemen überträgt die Kraft von einer Leerlaufrolle an der Quetschwalzenkonsole 24 über die Förderwalze 16 zur Quetschwalzenwelle 22 und wieder hoch zur Rolle 24. Es sind doppelseitig solche Riemen 32 vorgesehen. Sie sind doppelt verzahnt, um ein Drehmoment von einem Antrieb (beispielsweise dem Servomotor 18) auf die Walzen 14 und 20 übertragen zu können.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind zwei derartige Riemen 32 auf beiden Seiten der Vorrichtung angeordnet. Der Materialzuführtisch 36 (der einen Bestandteil des Materialtisches 35 darstellt) zusammen mit der Materialführung 37 dienen zur Führung der Werkstücke zur Vorrichtung 10. Der Materialabgabetisch 38 (ein zweites Teil des Materialtisches 35) führt Werkstücke der hier nicht dargestellten Presse zu. Wie sich aus Fig. 2 weiter ergibt, sind wenigstens exzentrische Riemenspanner 40 an den beiden Rollen 24 vorgesehen, um die Riemen 32 zu spannen.

Es ist eine mechanische oder elektronische Steuerung zusammen mit der Presse vorgesehen, die den Motor 18 sowie den Servo-Quetschwalzenaktuator 30 zeitgerecht mit dem Pressenbetrieb betreibt. An die Steuerung ist ein Justiermechanismus angeschlossen, um den dem Aktuator 30 zugeführten Strom einwandfrei zu steuern. Beim Betrieb wird aufgrund der Erfindung vorgesehen, daß sich die Quetschwalze 20 von irgendeinem Werkstück, das die Vorrichtung 10 durchläuft, auch bei Freigabe oder Aufhören der Klemmkraft nicht löst. Das Material des Werkstückes gleitet durch den Materialzufuhrtisch durch Materialführungen 37 und gelangt in Kontakt mit der Förderwalze 14 und der Quetschwalze 20. Der Servomotor 18 treibt die Förderwalze 14 schrittweise an, je nach Bedarf und Notwendigkeit zum Zuführen von Material zu einer Presse während der Förderprogression. Um eine einwandfreie Ausrichtung des geförderten Materials sicherzustellen, das durch die Vorrichtung 10 und über den Materialabgabetisch 38 läuft, wird die Klemmkraft zwischen Quetschwalze 20 und Werkstück oder alternativ die Kraft zwischen Quetschwalze 20 und Förderwalze 14 bis auf Null verringert und zwar durch Reduzierung der Kraft, die durch den Quetschwalzenaktuator 30 gemäß Fig. 1 erzeugt wird. Der Aktuator 30 verringert die maximale Klemmkraft zwischen Quetschwalze 20 und Werkstück, so daß das Werkstück, das über den Materialabgabetisch 38 gleitet, durch die Steuerzapfen oder Führungszapfen oder Pilotzapfen (pilot pins) innerhalb der Presse geführt wird.

Wenn bei einem weiteren Arbeitszyklus mehr Material der Presse zugeführt werden soll, so sorgt Aktuator 30 dafür, daß die Quetschwalze 20 von der Klemmkraft Null zu einer maximalen Klemmkraft übergeht. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Servomotor 18 ein hoher Strom zugeführt, und es wird auf das Werkstück eingewirkt, so daß es in Richtung vom Materialzufuhrtisch 36 zum Materialabgabetisch 38 gleitet. Ist dieser Teil des Zyklus vollendet, so verringert Aktuator 30 wiederum die Klemmkraft zwischen Quetschwalze 20 und Werkstück auf nahezu Null.

Obgleich die Klemmkraft, die von Aktuator 30 erzeugt wird, zwischen einer maximalen Klemmkraft und einer Kraft von Null variabel ist (so wie in dieser Anmeldung beschrieben), so muß der Strom, der dem Aktuator 30 zugeführt wird, nicht unbedingt auf Null abgesenkt werden. Es kann in manchen Fällen notwendig sein, daß ein kleiner Zug zwischen der Quetschwalze 20 und dem Werkstück auftritt. Selbst in diesem Falle wird die Quetschwalze durch den Aktuator 30 vom Werkstück nicht abgehoben.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen eines Werkstückes zu einer Presse, umfassend:
eine Förderwalze;
eine Quetschwalze, die der Förderwalze gegenüberliegt, und mit dieser einen Einlaufspalt zur Aufnahme des Werkstückes bildet;
einen Antrieb zum Antreiben der Förderwalze;
einen Quetschwalzenaktuator, der der Quetschwalze derart zugeordnet ist, daß der von der Quetschwalze auf das Werkstück während des Betriebes aufgebrachte Druck veränderbar ist, ohne daß der Kontakt zwischen Quetschwalze und Werkstück unterbrochen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschwalzenaktuator den Druck zwischen einem maximalen Wert und Null regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschwalzenaktuator den Quetschwalzendruck in Abhängigkeit eines dem Aktuator zugeführten elektrischen Stromes steuert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Elektromotor aufweist, der mit der Förderwalze mittels keilloser Buchsen verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen Riementrieb aufweist, mit einem mit der Walze verbundenen Taktsteuerungsriemen ("timing belt") sowie einen Elektromotor, der mittels keilloser Buchsen mit der Förderwalze verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderwalze eine Stützwalze zugeordnet ist.

7. Verfahren zum Steuern der Arbeit einer Quetschwalze bei einer Pressenzuführvorrichtung mit einer Förderwalze und einer dieser zugeordneten Quetschwalze, die parallel zu einander angeordnet sind und deren Mantelflächen einen Spalt miteinander bilden, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
dem Spalt zwischen der Quetschwalze und der Förderwalze wird ein Werkstück zugeführt;
auf die Quetschwalze wird eine Kraft aufgebracht, um eine maximale Klemmkraft von der Quetschwalze auf das Werkstück zu übertragen zwecks Förderns des Werkstückes;
so dann wird die Kraftübertragung unterbrochen, während die Quetschwalze mit dem Werkstück in Kontakt bleibt, damit dieses der Presse zugeführt wird.

8. Vorrichtung zum intermittierenden Zuführen eines Werkstückes zu einer Presse, umfassend:
eine Förderwalze;
eine der Förderwalze zugeordnete und zu dieser parallel angeordnete Quetschwalze, die mit der ersten einen Spalt bildet, durch den das Werkstück hindurchgeführt wird;
einen Riementrieb zum Antreiben der Förderwalze;
einen Quetschwalzenaktuator, der derart der Quetschwalze zugeordnet ist, daß während des Betriebes der Vorrichtung der auf das Werkstück einwirkende Quetschrollendruck verändert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Riementrieb einen doppelseitigen und doppelt verzahnten Zeittaktriemen (timing belt) aufweist, der in Triebverbindung mit der Förderwalze als auch mit der Quetschwalze steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschwalzenaktuator den Quetschwalzendruck proportional zu dem ihm zugeführten elektrischen Strom steuert.