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Die
Erfindung betrifft eine Stanzmaschine mit einer Werkzeugaufnahme
für ein
Stanzwerkzeug und einer Matrize, die eine Schneidkante aufweist,
an der das Stanzwerkzeug in Bearbeitungshubrichtung sowie in Rückhubrichtung
vorbeibewegbar ist, wobei zumindest eine durch zumindest ein Federelement abgestützte Werkstückauflage
vorgesehen ist, die im Bereich der Matrize angeordnet ist.
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Beim
Stanzen von Werkstücken,
beispielsweise von Blechen, bildet sich an der Schneidkante der
Matrize häufig
ein von der Schneidkante in Rückhubrichtung
des Stanzstempels vorstehender Grat. Art und Ausmaß der Gratbildung
hängen
von verschiedenen Faktoren, wie etwa von dem bearbeiteten Werkstoff,
der Schneidgeometrie oder dem Zustand der verwendeten Werkzeuge
ab. Nach dem Stanzvorgang wird das Werkstück, nachdem es sich bei dem
vorausgegangenen Bearbeitungsvorgang in Ruhe befunden hatte, quer
zu der Bewegungsrichtung des Stanzstempels verschoben, sei es, um
es in die nächste
Bearbeitungsposition zu überführen, sei es,
um es nach Ende der Bearbeitung aus der Maschine zu entnehmen.
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Wird
das Werkstück
nach der Bearbeitung nicht eine gewisse Distanz von der Matrize
abgehoben und in einer abgehobenen Stellung abgestützt, so
gleitet das Werkstück
bei seiner Verschiebebewegung auf einer mit der Schneidkante in
Verschieberichtung fluchtenden Matrizenfläche. Ein von der Schneidkante
nach dem Stanzen in Rückhubrichtung des
Stanzstempels vorstehender Grat verursacht dabei – auch wenn
der Überstand
des Grates gegenüber
der Schneidkante lediglich wenige Hundertstel mm beträgt – gegebenenfalls
Kratzer an der der Matrize zugewandten Werkstückseite.
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Um
diesem Nachteil abzuhelfen, wird in der
DE 297 02 699 U1 unter
anderem vorgeschlagen, eine Werkstückauflage an dem Grundkörper der
Matrize gegen die Wirkung einer Rückstellkraft in Bearbeitungshubrichtung
des Stanzstempels bewegbar abzustützen. Hierzu wird beispielsweise
eine sich über
eine Feder an dem Grundkörper
der Matrize abstützende
Werkstückauflage
vorge stellt. Problematisch hat sich erwiesen, dass bei Werkstücken mit
hohem Gewicht die Werkzeugauflage durch das Eigengewicht des Werkstückes nach
unten gedrückt
wird und dadurch die Unterseite des Werkstückes wieder in die Nähe der Schneidkante
gelangt oder gar auf der Matrizenfläche aufliegt. Ein Grat an der
Schneidkante verursacht also wiederum Kratzer an der Unterseite
des Werkstücks.
Werden stärkere
Federelemente verwendet, so geben die Federelemente beim Stanzen
nicht ausreichend nach und wird die Werkstückauflage so stark gegen die
Unterseite des Werkstückes
gedrückt,
dass es beim Stanzvorgang zu einer Verformung von leichteren und
damit in der Regel dünneren
Werkstücken
kommt.
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In
der
JP 07256367 A wird
vorgeschlagen, einen Bürstentisch
zu verwenden, wobei die Bürsten mit
ihrem einen Ende an einer Platte fest angeordnet sind und das andere
freie Ende durch eine zweite Platte ragt, die parallel zur ersten
Platte verläuft
und gegenüber
der ersten Platte höhenverstellbar
ist. Durch diese Maßnahme
kann die Steifigkeit der Bürsten
verändert
werden. Um eine Stanzmaschine an Werkstücke unterschiedlichen Gewichts
anzupassen, muss daher der gesamte Bürstentisch verändert werden,
indem die Höhe
der Platten zueinander eingestellt wird. Bürsten haben den Nachteil, dass
sie verschleißen.
Selbst bei der in der
JP
07256367 A vorgestellten Anordnung kann es bei schweren Werkstücken zum
Durchdrücken
der Bürsten
und Auflage des Werkstücks
auf der Matrize und somit zu Kratzern kommen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stanzmaschine zu schaffen,
auf der Werkstücke unterschiedlichen
Gewichts beschädigungsfrei
bearbeitet werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Stanzmaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Federkraft
des die Werkstückauflage abstützenden
Federelements einstellbar ist. Durch diese Maßnahme kann die Stanzmaschine
einfach auf Werkstücke
unterschiedlichen Gewichts eingestellt werden. Insbesondere kann
die Federkraft so eingestellt werden, dass das Werkstück während des Transports
sicher von der Schneidkante beabstandet ist, die Federkraft jedoch
nicht so groß ist,
dass es beim Stanzvorgang zu einer Verformung des Werkstückes kommt.
Die Federkraft ist also jeweils so gewählt, dass das Werkstück bei sich
in einer Ausgangsposition befindlichem Stanzstempel von der Matrize
beabstandet ist, bei sich absenkendem Stanzstempel die Federelemente
nachgeben und das Werkstück
durch den Stanzstempel, insbesondere flächig, gegen die Matrize gedrückt wird,
ehe das Stanzteil bei einer weiteren Bewegung des Stempels in Befestigungshubrichtung
ausgestanzt wird.
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Die
Anordnung der Werkstückauflage
im Bereich der Matrize, d.h. in Matrizennähe, hat den Vorteil, dass die
Einstellung nicht am gesamten Werkstücktisch vorgenommen werden
muss. Es ist ausreichend, das Werkstück lokal im Bereich der Matrize gegen
Verkratzen zu schützen.
Unter einer Anordnung im Bereich der Ma trize ist sowohl eine Anordnung
an der Matrize selbst, wobei das Federelement sich am Grundkörper der
Matrize abstützt,
als auch eine Anordnung außerhalb
der Matrize am Werkstücktisch,
wobei das Federelement sich am Werkstücktisch oder dem Unterbau des
Werkstücktischs absützt, zu
verstehen.
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Die
Einstellung des Federelements kann erfolgen, indem beispielsweise
eine Feder unterschiedlich vorgespannt wird. Bei bestimmten Federelementen
kann vorgesehen sein, dass die Federkonstante veränderbar
ist. Als Federelemente sind unterschiedlichste Bauteile denkbar,
beispielsweise sind Spiral- oder Tellerfedern und Gummifederelemente
als Federelemente einsetzbar. Um zu verhindern, dass das Werkstück zu weit
abgehoben wird, kann ein Anschlag vorgesehen sein, der die Bewegung
des Federelements bzw. der Werkstückauflage in Rückhubrichtung
begrenzt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass das Federelement und die Werkstückauflage
an einem Werkstücktisch
in der Nähe
einer Matrizenhalterung angeordnet sind. Im Stand der Technik gemäß der
DE 297 02 699 U1 sind
die Federelemente in der Matrize selbst angeordnet und stützen sich
an einem Grundkörper
der Matrize ab. Dies bedeutet, dass an jeder Matrize entsprechende
federnd gelagerte Werkzeugauflagen vorgesehen werden müssen. Dies
ist relativ kostspielig. Außerdem
sind derartig angeordnete Federelemente schwer zugänglich und
ansteuerbar, so dass eine Einstellung der Federkraft nicht möglich ist. Es
ist daher vorteilhaft, die Federelemente mit der Werkstückauflage
am Werkstücktisch
anzuordnen, so dass diese unabhängig
von der Matrize sind. Am Werkstücktisch
kann eine entsprechende Einrichtung zur Ansteuerung der Federelemente
und damit zur Einstellung der Federkraft vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise
ist das Federelement als Luftfederelement ausgebildet. Die Federkonstante eines
derartigen Federelements kann besonders einfach und genau über den
Luftdruck eingestellt werden. Dabei kann eine Druckkammer vorgesehen sein,
in der ein die Werkstückauflage
abstützendes und
abfederndes Luftpolster ausgebildet ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Stanzmaschine ergibt sich, wenn die
Werkstückauflage eine
durch das Federelement abgestützte
Auflagenelementlagerung und ein darin gelagertes Auflagenelement
umfasst. Durch diese Maßnahme
können beispielsweise
Auflagenelemente vorgesehen sein, die einen geringen Reibwert aufweisen.
Beispielsweise kann das Auflagenelement als Rolle ausgebildet sein,
so dass das Werkstück
mit geringem Widerstand entlang der Werkstückauflage bewegt werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Auflagenelementlagerung als Kugellager
und das Auflagenelement als Kugel ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme ist
das Werkstück
bei geringer Reibung in alle Richtungen entlang des Werkstücktisches
beweglich. Eine derartige federnd gelagerte Werkstückauflage
ist besonders verschleißarm.
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Bei
einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die
Federkraft des Federelements manuell einstellbar ist. Eine Bedienperson
der Stanzmaschine kann daher in Kenntnis des Werkstückgewichts
die Federkraft des Federelements durch manuelle Betätigung von
Einstell- oder Bedienmitteln, beispielsweise einem Druckregelventil,
einstellen und somit die Stanzmaschine auf das zu bearbeitende Werkstück anpassen.
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Die
Handhabung der Stanzmaschine wird vereinfacht, wenn die Federkraft
selbsttätig
einstellbar ist. Beispielsweise kann zu Beginn eines Bearbeitungsvorgangs
das Gewicht eines Werkstücks
erfasst werden, insbesondere automatisch erfasst werden, und davon
ausgehend die Federkraft automatisch ohne Zutun einer Bedienperson
eingestellt werden. Alternativ kann das Gewicht oder eine Kennung, beispielsweise
die Werkstückdicke,
eines zu bearbeitenden Werkstücks,
der das Werkstückgewicht
zugeordnet ist, eingegeben werden, so dass eine Steuerung anhand
dieser Information die Federkraft einstellen kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die
Federkraft während
der Bearbeitung eines Werkstücks
anpassbar ist. Grundsätzlich
ist es denkbar, dass die Federkraft mit abnehmendem Gewicht des
Werkstücks
manuell nachgestellt wird. Vorzugsweise wird die Federkraft jedoch
automatisch an das Gewicht des Werkstücks während der Bearbeitung angepasst.
Dabei ist es denkbar, dass bei einer bestimmten Bearbeitung die Gewichtsabnahme
des Werkstücks
mit jedem Stanzvor gang bekannt ist und ausgehend von dieser Kenntnis
die Federkraft während
der Bearbeitung angepasst wird. Alternativ ist es denkbar, dass
das Gewicht des Werkstücks
während
der Bearbeitung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, d.h. nach
jedem oder einer vorgegebenen Anzahl von Stanzvorgängen, erfasst
wird und aufgrund des erfassten Gewichts des Werkstückes die
Federkraft angepasst bzw. so eingestellt wird, dass ein Verkratzen
der Werkstückunterseite
und ein Verbiegen des Werkstückes
während
des Stanzvorganges vermieden wird.
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Die
selbsttätige
Einstellung der Federkraft wird insbesondere möglich, wenn Gewichtserfassungsmittel
zur Erfassung des Gewichts eines zu bearbeitenden Werkstückes vorgesehen
sind.
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Bei
einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Gewichtserfassungsmittel
mit einer Steuerung zur Einstellung der Federkraft in Verbindung
stehen. Die Steuerung steuert dabei Einstellmittel an, die von der
Art des Federelements abhängen.
Bei einem luftgefederten Federelement können als Einstellmittel beispielsweise
der Kompressor oder ein Ventil zur Erzeugung eines bestimmten Drucks
in der Druckkammer vorgesehen sein. Ist weiterhin ein Sensor zur
Erfassung des Drucks in der Druckkammer vorgesehen, so kann eine
Rückmeldung
an die Steuerung erfolgen, so dass der Druck in der Druckkammer
und damit die Federkraft des Federelements geregelt werden kann.
Eine derartige Regelung ist auch für jede andere Art eines Federelements
denkbar.
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Es
ist grundsätzlich
denkbar, eine einzige, insbesondere einstückige, die Matrize oder die Schneidkante
umgebende Werkstückauflage
mit einem oder mehreren einstellbaren Federelementen vorzusehen.
Vorteilhaft ist es jedoch, mehrere jeweils mit einem oder mehreren
einstellbaren Federelementen zusammenwirkende Werkzeugauflagen im Bereich
der Matrize anzuordnen, insbesondere diese in Umfangsrichtung der
Matrizenaufnahme anzuordnen. Ein Werkstücktisch, an dem die Werkstückauflagen
angeordnet werden können,
ist häufig
in unterschiedliche Segmente aufgeteilt, die sich zum Teil relativ
zur Matrizenaufnahme bewegen können.
Bei derartigen Stanzmaschinen ist es einfacher, mehrere Werkzeugauflagen
vorzusehen.
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Bei
einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Werkstücktisch
vorgesehen sein, an dem die Matrize angeordnet ist, wobei der Werkstücktisch
außerhalb
der Matrize und des Bereichs, in dem eine oder mehrere federnd gelagerte
Werkstückauflagen
angeordnet sind, als Bürstentisch
ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Werkstücktisch
in diesem Bereich als Kugellagertisch aufgebildet ist. Somit können auch
größere Werkstücke relativ
zum Stanzwerkzeug und zur Matrize bewegt werden. Das Werkstück wird
auch außerhalb
des Matrizenbereichs abgestützt,
um es vor Beschädigungen
zu schützen.
Ein Anheben bzw. federndes Abstützen des
Werkstücks,
um ein Verkratzen der Werkstückunterseite
aufgrund eines Grats an der Schneidkante der Matrize zu verhindern,
erfolgt jedoch nur im Bereich der Matrize.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine Stanzmaschine mit
federnd gelagerten Werkstückauflagen;
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2 eine Draufsicht auf eine
Matrize und den diese umgebenden Bereich;
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3 einen Querschnitt durch
den unteren Teil einer Stanzmaschine.
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Gemäß der 1 besitzt eine Stanzmaschine 1 ein
C-förmiges
Maschinengestell 2 mit einem oberen Gestellschenkel 3 und
einem unteren Gestellschenkel 4.
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An
dem freien Ende des oberen Gestellschenkels 3 ist ein Antrieb 5 für ein Stanzwerkzeug
in Form eines Stanzstempels bzw. für eine mit dem Stanzstempel
versehene Werkzeuglagerung 6 angebracht. Mittels des Antriebs 5 ist
die Werkzeuglagerung 6 gemeinschaftlich mit dem Stanzstempel
in Richtung einer Bearbeitungshubrichtung 7 bzw. Rückhubrichtung 8 geradlinig
bewegbar. Bewegungen in Richtung der Bearbeitungshubrichtung 7 oder der
Rückhubrichtung 8 werden
von der Werkzeuglagerung 6 bzw. dem Stanzstempel bei den
Arbeitshüben
zur Bearbeitung von Werkstükken
sowie bei sich an die Arbeitshübe
anschließenden
Rückhüben ausgeführt.
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Bei
der Werkstückbearbeitung,
im gezeigten Beispielsfall bei der stanzenden Bearbeitung von Blechen 9,
wirkt der Stanzstempel mit einem Stanzunterwerkzeug in Form einer
Stanzmatrize 10 zusammen. Diese ist in einen Werkstücktisch 11 integriert,
der seinerseits auf dem unteren Gestellschenkel 4 der Stanzmaschine 1 gelagert
ist. Die bei der Werkstückbearbeitung
erforderlichen Relativbewegungen des betreffenden Blechs 9 gegenüber dem Stanzstempel
und der Stanzmatrize 10 werden mittels einer in einem Rachenraum 12 des
Maschinengestells 2 untergebrachten Koordinatenführung 13 üblicher
Bauart ausgeführt.
Zur Steuerung der Stanzmaschine ist eine Steuerung 14 vorgesehen.
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In
der 2 ist eine Draufsicht
auf ein Stanzunterwerkzeug und den dieses umgebenden Bereich gezeigt.
In einer als Matrizenhalterung 15 ausgebildeten Werkzeugaufnahme
ist die Matrize 10 gehalten. Im Ausführungsbeispiel weist die Matrize 10 eine kreisrunde
Schneidkante 16 auf, die einen Matrizendurchbruch 17 begrenzt.
Die Matrizenkante 16 fluchtet mit einer Matrizenauflagefläche 18.
Ein Stanzstempel wird während
des Stanzvorgangs an der Schneidkante 16 vorbeibewegt,
so dass er in den Matrizendurchbruch 17 ragt. Durch den
Matrizendurchbruch 17 fällt
das ausgestanzte Teil. Im Bereich um die Matrize 10, insbesondere
im Bereich der Matrizenhalterung 15, sind im Ausführungsbeispiel sechs
Werkstückauflagen 20 angeordnet.
Die Werkstückauflagen 20 umfassen
eine Auflagenelementlagerung 21, in der ein als Kugel ausgebildetes
Auflagenelement 22 gelagert ist. Die Werkstückauflagen 20 sind
federnd gelagert bzw. abgestützt, wobei
die Federkraft des in der 2 nicht
sichtbaren Federelements einstellbar ist. Im Bereich außerhalb
der Matrize 10 und außerhalb
des Bereichs, in dem die Werkstückauflagen 20 angeordnet
sind, ist der Werkstücktisch 11 mit
Bürsten 23 versehen,
die ein Werkstück
abstützen,
wobei die Abstützhöhe bzw.
die Nachgiebigkeit der Bürsten 23 nicht
veränderlich
ist.
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Gemäß der Schnittdarstellung
der 3 sind an Werkstücktischsegmenten 11a, 11b Werkstückauflagen 20 angeordnet,
die jeweils eine Auflagenelementlagerung 21 und ein Auflagenelement 22 umfassen.
Die Werkstückauflagen 20 werden
durch ein Federelement 25 abgestützt, wobei das Federelement 25 eine
Druckkammer 26 mit einem Luftpolster umfasst. Die Druckkammern 26 werden über Druckluftleitungen 27 mit
Druckluft versorgt. Die Werkstückauflagen 20 sind
in unmittelbarer Nähe
der Matrize 10, die durch die Matrizenhalterung 15 gehalten
ist, angeordnet. Die Auflagenelemente 22 fluchten mit den
freien Enden der Bürsten 23,
wenn nicht gestanzt wird. Während
des Stanzvorganges sind die Auflagenelemente 22 zusammen
mit dem Auflagenelementlagerungen 21 in Bearbeitungshubrichtung 7 gegen
eine durch die Federelemente 25 bewirkte einstellbare Rückstellkraft
beweglich. Die Federelemente 25 stützen sich am Unterbau des Werkstücktisches 11 ab.
Das Werkstücktischsegment 11a ist
höhenverstellbar
ausgeführt,
um den Pratzen der Koordinatenführung 13 ausweichen
zu können
und das Werkstück
im wesentlichen horizontal dem Matrizenbereich zuführen zu
können.