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Die
Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Schutzanspruchs
1.
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Die
Herstellung von Stanzzuschnitten mit gattungsgemäßen Stanzvorrichtungen ist
in den unterschiedlichsten Wirtschaftszweigen bekannt. Dementsprechend
viele unterschiedliche Arten von Stanzgut werden in gattungsgemäßen Vorrichtungen
verarbeitet. Beispielhaft seien Papier, Leder, textile und andere
Gewebe sowie Kunststoffe erwähnt.
Für den
Stanzvorgang wird das Stanzgut auf dem Stanztisch unterhalb des Stanzaggregats
positioniert. Durch Absenken der Stanzwerkzeuge auf den Stanztisch
findet der Stanzvorgang statt. Um das Stanzgut, das in Form von
Bahnen oder Bögen
vorliegt, optimal auszunutzen, ist es ebenfalls bekannt, das Stanzaggregat
derart verschieblich an einer Linearführung aufzuhängen, dass
es mit Hilfe eines Antriebs über
die gesamte Breite des Stanztisches bewegt werden kann. In Verbindung
mit der Längsverschieblichkeit
des Stanzgutes mit oder auf dem Stanztisch ist auf diese Weise jede
Stelle des Stanzguts von dem Stanzwerkzeug erreichbar.
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Eine
derartige Stanzvorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 100 51 098 A1 bekannt.
Dort ist eine Karrenbalkenstanze offenbart, deren Stanzaggregat
an einem Maschinenträger
aufgehängt
ist und das entlang einer Linearführung parallel zum Stanztisch über dessen
gesamte Breite verfahrbar ist. Als Antrieb für das Querfahren des Stanzaggregats
ist ein Spindelantrieb bekannt, dessen rotierende Gewindespindel
im Maschinenträger
untergebracht ist, während
die mit der Gewindespindel zusammenwirkende Spindelmutter mit einem Wagen
verbunden ist an dem das Stanzaggregat befestigt ist.
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Eine
hierzu bekannte Alternative besteht in der Verwendung eines Zahnriemenantriebs,
der innerhalb des Maschinenträgers
verläuft
und dessen Zahnriemen fest mit dem Wagen des Stanzaggregats verbunden ist. Über einen
Servomotor mit Zahnrad wird das Querfahren des Stanzaggregats ausgeführt.
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Der
Nachteil der bekannten Antriebe für das Querfahren des Stanzaggregats
liegt zunächst
in den mit Spiel behafteten Antrieben. Trotz der Verwendung von
Präzisionsteilen
lässt sich
das Positionieren des Stanzaggregats entlang des Maschinenträgers lediglich
mit einer Genauigkeit von ± 0,1
mm bewerkstelligen. Der Grund hierfür liegt in der Zwischenschaltung
mechanischer Übertragungsglieder
zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung, die konstruktions-
und verschleißbedingt
stets ein Minimum an Spiel aufweisen. Im Fall des Zahnriemenantriebs
wirkt sich zudem dessen Elastizität nachteilig aus.
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Das
Vorhandensein eines Spiels innerhalb der genannten Grenzen führt zum
einen zu Ungenauigkeiten beim Stanzvorgang, was zwar bei einer Vielzahl
von Anwendungsfällen
hingenommen werden kann, sich jedoch bei einer intensiven Nutzung
der Stanzvorlage als problematisch erweist. In jüngster Zeit werden die Stanzausschnitte
im Zuge des Nestings derart eng aneinander gelegt, dass sich deren
Umrisslinien tangieren. Das heißt,
dass die in der vorangegangenen Stanzung erzeugte Schnittkante gleichzeitig
die Schnittkante für die
nachfolgende Stanzung bildet. Die dabei geforderte hohe Präzision ist
mit bekannten Stanzvorrichtungen nicht erreichbar.
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Zum
anderen kommt infolge des Spiels in Verbindung mit den zahlreichen
Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge
während
des Nachstellens des Stanzaggregats ein weiterer Nachteil zum Tragen.
Der ständige
Wechsel zwischen Beschleunigungs- und Abbremskräften erzeugt mit jedem Lastwechsel
einen Schlag zwischen den beweglichen Teilen, was den Verschleiß gattungsgemäßer Stanzvorrichtungen
erhöht
und ein vorzeitiges Auswechseln der davon betroffenen Teile erfordert.
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Weiter
ist bei den bekannten Stanzvorrichtungen zu bemerken, dass die Antriebskräfte für das Stanzaggregat
in dessen Aufhängepunkt
wirken, dessen Schwerpunkt aber weit unterhalb liegt. Dadurch werden beim
Beschleunigen bzw. Abbremsen der Querbewegung des Stanzaggregats
Kippmomente wirksam, die im Lagerpunkt des Stanzaggregats aufgenommen
werden müssen.
Da das Eigengewicht bekannter Stanzaggregate nicht selten über einer
Tonne liegt, ist eine Dimensionierung der entsprechenden Bauteile
im Rahmen des vernünftigen
nur möglich,
wenn die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte innerhalb bestimmter
Grenzen gehalten werden. Dies geht allerdings auf Kosten der Maschinenleistung,
wodurch die Wirtschaftlichkeit einer solchen Stanzvorrichtung insgesamt
beeinträchtigt
ist.
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Darüber hinaus
sind Endgeschwindigkeit und Beschleunigung von Spindel- oder Zahnriemenantrieben
nicht besonders hoch. Die sich daraus ergebenden relativ großen Taktzeiten
beim Stanzen beeinträchtigen
zwangsläufig
die Leistungsfähigkeit
gattungsgemäßer Stanzvorrichtungen
und damit deren Wirtschaftlichkeit.
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Stanzvorrichtung
anzugeben, die hinsichtlich Präzision
und Wirtschaftlichkeit den eingangs erwähnten Vorrichtungen überlegen
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Stanzvorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt einerseits in der hohen Genauigkeit,
mit der das Stanzaggregat über dem
Stanzgut positioniert und darauf abgesenkt werden kann. Dadurch
ist es möglich,
Qualitätsstanzungen mit
bisher unbekannter Exaktheit auszuführen. In der Folge eröffnen sich
den Betreibern erfindungsgemäßer Stanzvorrichtungen
neue Anwendungsfelder, die ihnen zu erheblichen Wettbewerbsvorteilen
auf dem Markt verhelfen.
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Andererseits
lassen sich erfindungsgemäße Stanzvorrichtung
mit hoher Beschleunigung und Endgeschwindigkeit über den Stanztisch bewegen,
so dass die Taktzeiten beim Stanz verkürzt werden und sich dadurch
die Stanzleistung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wirkt der Antrieb auf das Stanzaggregat in der Nähe des Schwerpunkts
oder im Schwerpunkt ein, so dass beim Beschleunigen oder Verzögern möglichst geringe
dynamische Kräfte
entstehen, wie zum Beispiel Kippmomente.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht eine zweite Linearführung vor, entlang der der
Antrieb angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Stanzaggregat beim
Querfahren sowohl von der ersten als auch zweiten Linearführung gehalten,
was erheblich zur Erhöhung
der Stanzgenauigkeit beiträgt. Gleichzeitig
kann dadurch der Kraftübertragungsbereich
vom Antrieb auf das Stanzaggregat möglichst nahe an den Schwerpunkt
gebracht werden mit den bereits beschriebenen Vorteilen.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht zur Kraftübertragung
eine Klammer mit zwei Armen vor, die das Stanzaggregat bis zur Hälfte umgreifen
und zwischen denen das Stanzaggregat eingespannt ist. Zu diesem
Zweck sind im Kraftübertragungsbereich
vorteilhafterweise Mittel vorgesehen, mit denen die Distanz zwischen
Stanzaggregat und Klammer kraftschlüssig überbrückt werden kann. Dies kann
beispielsweise über
gegenläufige
Präzisionskeile
erreicht werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Vorderansicht auf eine erfindungsgemäße Karrenbalkenstanze,
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2 eine
vergrößerte Teilansicht
im Bereich des Stanzaggregats,
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3 einen
Vertikalschnitt durch die Stanzvorrichtung entlang der in 2 dargestellten
Linie III-III,
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4 einen
Horizontalschnitt entlang der in den 2 und 3 dargestellten
Linie IV-IV und
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5 eine
Detaildarstellung des in 4 mit A gekennzeichneten Kraftübertragungsbereichs.
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In 1 sieht
man zunächst
eine Karrenbalkenstanze 1, die sich im wesentlichen aus
einem Unterbau 2 und einem darauf sitzenden portalförmigen Rahmen 3 mit
den seitlichen Stützen 4 und
den die oberen Enden der Stützen 4 in
Darstellungsebene verbindenden Maschinenträger 5 zusammensetzt.
Der Unterbau 2 trägt den
Stanztisch 6, dessen horizontale Oberseite 7 sich
durch den portalförmigen
Rahmen 3 hindurch erstreckt. Im unteren Bereich des Maschinenträgers 5 ist
eine erste Linearführung 8 angeordnet,
entlang der ein daran befestigtes Stanzaggregat 9 in der
Darstellungsebene quer verfahren werden kann, was durch den Pfeil 29 versinnbildlicht
sein soll. Dabei hängt
das Stanzaggregat 9 über
der Oberseite 7 des Stanztisches 6 in dem vom
portalförmigen
Rahmen 3 umschlossenen lichten Raum.
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Das
Stanzaggregat 9 weist als wesentliche Bestandteile eine
Zylinderkolbeneinheit 10 auf, deren bewegliches Teil den
Stanzkopf 11 trägt.
Der Stanzkopf 11 kann als Revolverkopf ausgebildet sein,
so dass er eine Mehrzahl von Stanzwerkzeugen bevorratet, von denen
in 1 ein in Arbeitsposition befindliches Stanzmesser 12 dargestellt
ist.
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Insoweit
besteht noch Übereinstimmung
mit den aus dem Stand der Technik bekannten Stanzvorrichtungen.
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Darüber hinaus
besitzt die erfindungsgemäße Karrenbalkenstanze 1 eine
zweite Linearführung 13,
die sich von der linken zur rechten Stütze 4 erstreckt und, bezogen
auf die Darstellungsebene, nach hinten versetzt angeordnet ist,
was vor allem aus 3 näher hervorgeht. Die zweite
Linearführung 13 weist
zwei achsparallele Führungsschienen 14 auf,
auf denen ein Schlitten 15 verschieblich gelagert ist.
Mit dem Schlitten 15 ist eine sich senkrecht zur Darstellungsebene
erstreckende Zange 16 befestigt, deren freie Enden kraftschlüssig mit
dem Stanzaggregat 9 verbunden sind. Die Antriebseinrichtung
für den
Schlitten 17 umfasst einen Linearmotor, dessen Primärteil an
der Unterseite des Schlittens 15 sitzt, während dessen
Sekundärteil
in Form einer Magnetbahn 30 mittig zwischen den Führungsschienen 14 der
zweiten Linearführung 13 angeordnet
ist.
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Die
genauere Anordnung von Stanzaggregat 9, erster Linearführung 8 und
zweiter Linearführung 13 wird
im folgenden anhand der 2 bis 4 näher erläutert. Dabei
wird auf selbstverständlich
vorhandene Teile wie zum Beispiel die elektrische und hydraulische
Versorgung sowie Wegmesssysteme und eine programmierbare Folgesteuerung
nicht näher
eingegangen.
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In
den 2, 3 und 4 sieht
man zunächst
noch die Oberseite 7 des Stanztisches 6 und die ihr
im Abstand gegenüberliegend
Unterseite des Maschinenträgers 5 mit
den beiden achsparallelen und sich über die gesamte Länge des
Maschinenträgers 5 erstreckenden
Laufschienen 17 als Teil der ersten Linearführung 8,
die eine Bahn bildet für
einen daran aufgehängten
und quer verfahrbaren Wagen 18, der den beweglichen Teil
der Linearführung 8 darstellt.
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Der
Wagen 18 besteht im wesentlichen aus den beiden parallel
zueinander angeordneten Wagenseiten 19, deren unterer Rand über eine
horizontale Tragplatte 20 verbunden ist, so dass der Wagen 18 im
Querschnitt eine etwa trogförmige
Gestalt annimmt. Die Tragplatte 20 ragt teilweise über die
in 3 rechts dargestellte Wagenseite 19 hinaus
und bietet so Platz zur Aufnahme eines Hydraulikblocks 21 zur
hydraulischen Versorgung der Zylinderkolbeneinheit 10.
Seitlich innen sind jeweils paarweise Laufrollen 31 an
den Wagenseiten 19 frei drehbar angebracht, die auf den
Laufschienen 17 abrollen.
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Das
Stanzaggregat 9 ist starr mit der Unterseite der Tragplatte 20 verbunden.
Mittig unterhalb des Maschinenträgers 5 erstreckt
sich in vertikaler Richtung der feste Hohlzylinder 23 der
Zylinderkolbeneinheit 10 in Richtung zum Stanztisch 6.
An seinem unteren offenen Ende wird der Hohlzylinder 22 umfangsseitig
von einer zur Tragplatte 20 parallelen in etwa kreisförmigen Abschlussplatte 23 flanschartig
eingefasst. Zur Aussteifung der Konstruktion sind radiale Verstärkungsrippen 24 zwischen
Tragplatte 20 und Abschlussplatte 23 eingeschweißt, so dass
sich ein äußerst steifer
Grundkörper
ergibt.
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In
dem Hohlzylinder 22 ist der bewegliche Kolben 25 der
Zylinderkolbeneinheit 10 verschieblich gelagert und kann
hydraulisch über
den Hydraulikblock 21 zum Ein- oder Ausfahren angesteuert werden.
Am unteren Ende des Kolbens 25 sitzt mittig eine horizontale
Kopfplatte 26, die wiederum zur Aufnahme des Werkzeugkopfes 27 dient,
an dessen Unterseite das Stanzmesser 12 direkt gegenüber der
Oberseite 7 des Stanztisches 6 angeordnet ist.
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Zur
Führung
des Kolbens 25 während
des Absenkens des Stanzkopfes 11 sind kranzförmig um
die Zylinderkolbeneinheit 10 verteilte achsparallele Führungsstangen 27 zwischen
Tragplatte 20 und Kopfplatte 26 vorgesehen. Die
Führungsstangen 27 erstrecken
sich durch Öffnungen
in der Abschlussplatte 23, die zu diesem Zweck in diesem
Bereich mit Gleitführungen 28 ausgestattet
ist.
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Aus
den 2 bis 4 geht zudem hervor, dass eine
zweite Linearführung 13 aus
der Vertikalebene des Rahmens 3 nach hinten versetzt die
beiden Seitenstützen 4 verbindet.
Die Linearführung 13 ist
nach Art eines horizontal verlaufenden Querbalkens ausgebildet,
der im wesentlichen aus einer streifenförmigen Grundplatte 33 besteht,
die an ihrer Hinterseite über
Querrippen 34 und Längsrippen 35 ausgesteift
ist. Die Enden der zweiten Linearführung 13 sind über einen
Haltekasten 36, bestehend aus einem umlaufenden Blech 37 mit
Aussteifungsrippe 38, jeweils an einer Seitenstütze 4 angeflanscht.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich, nimmt die Linearführung 13 dabei
eine Position in Höhe
der Abschlussplatte 23 ein.
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Auf
der Vorderseite der Grundplatte 33 sind am oberen und unteren
Rand jeweils eine Schiene 14 befestigt, deren Profil im
Querschnitt einen verbreiterten Kopf aufweist. Die Schienen 14 bilden
zusammen mit der Grundplatte 33 den starren Teil der zweiten
Linearführung 13.
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Der
bewegliche Teil der Linearführung 13 besteht
im wesentlichen aus einem Schlitten 15, der sich aus einer
rechteckförmigen
Plattform 41 und daran befestigten Schiebekörpern 42 zusammensetzt.
Die Plattform 41 liegt der Grundplatte 33 planparallel
gegenüber,
wobei an der Unterseite der Plattform 41 in den Eckbereichen
die Schiebekörper 42 befestigt
sind, die formschlüssig
die Schienen 14 umgreifen, um so eine Präzisionsführung auszubilden.
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Die
Vorderseite der Plattform 41 trägt eine in etwa sichelförmige Klammer 16,
die in einer horizontalen Ebene senkrecht aus der Vorderseite der
Plattform 41 ragt. Vier aufrecht zwischen Plattform 41 und
Klammer 16 eingeschweißte
Aussteifungsbleche 43 sorgen für eine sichere Befestigung
der Klammer 16 am Schlitten 15.
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Mit
ihren Armen 44 und 45 umgreift die Klammer 16 das
Stanzaggregat 9 umfangsseitig bis etwa zur Hälfte. Dabei
bilden die Enden der Arme 44 und 45 in Höhe der Abschlussplatte 23,
was in etwa dem Schwerpunkt des Stanzaggregats 9 entspricht,
Kraftübertragungspunkte
zum Stanzaggregat 9 aus.
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In 5 ist
ein solcher Kraftübertragungspunkt
stellvertretend für
beide Kraftübertragungspunkte
im Detail dargestellt. Man sieht das Ende des Arms 44 der
Klammer 16, dessen innere Seite als plane Auflagefläche 46 ausgebildet
ist. Der Fläche 46 in
lichtem Abstand gegenüberliegend
sieht man einen Abschnitt 47 des Umfangs der Abschlussplatte 23.
Der Abschnitt 47 weist ebenfalls eine Kontaktfläche 48 auf,
die planparallel zur Auflagefläche 46 verläuft. Der
lichte Raum zwischen den Flächen 46 und 48 ist
von einer Distanzplatte 49 und einer Keilanordnung 50 ausgefüllt. Die
Keilanordnung 50 besteht aus zwei, auf einem Basiselement 57 geführten, gegenläufigen Keilen 51 und 52,
die mit Hilfe der Einstellschrauben 53 und 54 in
ihrer relativen Position zueinander einstellbar sind. Auf diese
Weise lässt
sich eine völlig
spielfreie Kraftübertragung
zwischen Klammer 16 und Stanzaggregat 9 herstellen.
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Die
Antriebseinrichtung für
den Schlitten 15 besteht im wesentlichen aus einem Linearmotor 55,
dessen Sekundärteil
in Form einer Magnetbahn 30 achsparallel und mittig zwischen
den Schienen 14 der zweiten Linearführung 13 verläuft und
fest mit der Grundplatte 33 verbunden ist. An der Rückseite
des Schlittens 15, der Magnetbahn 30 in geringem
Abstand gegenüberliegend,
sieht man den Primärteil
des Linearmotors 55 in Form eines Blechpakets 56 mit
dreiphasiger Wicklung. Durch Beaufschlagung der Antriebseinrichtung
mit elektrischer Energie wird eine Vorschubkraft zwischen Magnetbahn 30 und
Blechpaket 56 erzeugt, die den Schlitten 15 entlang
der Linearführung 13 verschiebt. Über die
Klammer 16 wird die Bewegungsenergie auf das Stanzaggregat 9 übertragen,
das infolge seiner verschieblichen Lagerung an der Unterseite des
Maschinenträgers 5 entlang
der Linearführung 8 den
Bewegungen des Schlittens 15 folgt. Auf diese Weise wird
mit Hilfe des Linearmotors 55 das Stanzaggregat 9 zwischen
den einzelnen Hüben
quer verfahren.
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