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Servo-hydraulische Schneidpresse bzw. Schere
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zum Schneiden von insbesondere dünnen Blechen Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine servo-hydraulische Schneidpresse bzw. Schere zum Schneiden von
insbesondere dünnen Blechen.
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Beim Schneiden von Blechen, insbesondere beim Schneiden von dünnen
Blechen, erreicht die aufzuwendende Kraft sehr schnell den erforderlichen Höchstwert
für den Schneidvorgang. Ebenso wird die Kraft bei Beendigung des Schneidvorganges
sehr schnell wieder abgebaut. Die Folge ist, daß nach dem überschreiten der Maximalbelastung
häufig ein sog. Schnittschlag auftritt, da gegen Ende des Schneidvorganges die in
der Maschine sowie im Werkzeug und Werkstück gespeicherte Energie plötzlich frei
wird.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 09 387 ist eine hydraulische
Schneidpresse mit feststehendem Untermesser und einem das Obermesser tragenden,
von einer Zylinder-Kolben-Einheit - im folgenden kurz Schubkolbentrieb genannt -
betätigten und durch eine ständerfeste Führung gegen seitliches Verschieben gesicherten
Stößel bekannt, bei welcher der Schnittschlag weitestgehend vermieden wird. Zu diesem
Zwecke weist der Schubkolbentrieb beiderseits des mit dem Stößel verbundenen Arbeitskolbens
durch diesen voneinander getrennte Zylinder-
räume für die Arbeitsbewegungen
und für die Rückzugbewegungen des Kolbens auf, die über ein Servoventil, abhängig
von einem Sollwertgeber zur Vorgabe eines gewünschten Stößelbewegungs- bzw. Kraftverlaufs,
gleichzeitig mit dem Druckmittel beaufschlagbar sind. Dabei ist das Servoventil
Glied eines zumindest aus dem Schubkolbentrieb für den Stößel, einem in Abhängigkeit
vom Stößel betätigten Istwertaufnehmer und einem das Servoventil entsprechend dem#Soll-Istwert-Vergleich
ansteuernden Regelverstärker bestehenden geschlossenen Regel kreises.
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Diese servo-hydraulische Schneidpresse ist insbesondere zum Schneiden
von dicken Blechen oder ähnlichen Materialien vorgesehen und geeignet.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Schneidpresse zum Schneiden
von dünnen Blechen, z.B. Trafo-Blechen, nicht ohne weiteres verwendbar ist, da hierbei
wegen der sehr steil abfallenden Kraft-Weg-Funktion die regelungstechnischen Maßnahmen
zu spät wirksam werden und infolgedessen, auch bei Erhöhung der Steifigkeit der
Presse, das Auftreten des Schnittschlages nicht völlig verhindert werden kann.
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Andererseits sind Einrichtungen zum Schneiden dünner Bleche bekannt,
bei denen der Stempel oder die Matritze dachförmig ausgebildet sind und auf diese
Weise der Schnittschlag gemildert oder vermieden wird, da durch die besondere Schneidenform
Scherschnitte ausgeführt werden, bei denen der Kraftanstieg weniger steil, die maximal
aufzuwendende Kraft geringer und auch der Lastabfall weniger steil sind als bei
Schnitten, bei denen die ganze Kontur gleichzeitig geschnitten wird. Derartige Werkzeuge
sind jedoch teuer und empfindlich; sie erfordern außerdem einen im Verhältnis zur
Blechdicke großen Stößelweg.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von
der obengenannten servo-hydraulischen Schneidpresse eine Einrichtung zum Schneiden
auch dünner Bleche zu schaffen, bei welcher der Schnittschlag mit Sicherheit vermieden
wird, und die zum Schneiden sowohl geradliniger Schnitte als auch gekrümmter Schnitte
einrichtbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer servo-hydraulischen Schneidpresse
bzw. Schere gemäß dem Hauptanspruch.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine bietet die vorteilhafte
Möglichkeit, die Schneidvorgänge entsprechend den durch das zu schneidende Material
vorgegebenen Erfordernissen zu variieren. So besteht einerseits die Möglichkeit,
z.B. bei Einsatz eines Obermessers mit geradliniger Schneidkante, das Obermesser
durch entsprechende Beaufschlagung der Schubkolbentriebe unter Beibehaltung der
Parallelität von Schneidkante und Blechoberfläche zu bewegen, so daß der betr. Schnitt
in ganzer Länge vollkantig ausgeführt wird; andererseits ist es möglich, einen der
Schubkolbentriebe vorlaufen zu lassen, so daß die Schneide des Obermessers in einem
Winkel zur Blechoberfläche verläuft und auf diese Weise der Schnitt durch sich kreuzende
Schneiden, d.h. von der unteren zur oberen Messerkante verlaufend, "allmählich"
erfolgt-. Im letztgenannten Falle wird neben dem an sich schon günstigen Verhalten
des servo-hydraulischen Antriebs das obengenannte günstige Verhalten von Messern
mit schräg verlaufender Schneide ausgenutzt, ohne daß das Obermesser eine besondere
Form aufweist und ohne tiefes Eintauchen des Obermessers in das Untermesser bzw.
in die Matritze. Auf diese Weise können "sanfte" Schnitte ausgeführt werden, und
es kann auch bei schneller Schnittfolge das Auftreten von Schnittschlägen sicher
vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Schneidkante des Obermessers in an sich bekannter Weise nach Art eines Rollmessers
gekrümmt ist. Dies hat den Vorteil, daß das Obermesser und das Untermesser sich
nicht zu überschneiden brauchen und die Bleche beim Schneiden nicht ihre ebene Form
verlieren. Durch unterschiedliche Beaufschlagung der beiden Schubkolbentriebe ist
es auf einfache Weise möglich, Schnitte auszuführen, wie sie allgemein bei bisher
üblichen Rollschnittscheren bekannt sind und bei denen die gekrümmte Schneidkante
des Obermessers gegenüber dem zu schneidenden Blech abrollt. Durch die Ausbildung
der seitlichen gekrümmten Führungsflächen des Stößels in der Weise, daß sie einen
gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt haben, der auf der Mitte der Schneidkante des Obermessers
liegt, wird erreicht, daß die durch die Schrägstellung des Schneidstempels bzw.
des Obermessers bedingte seitliche Verlagerung der Schneidkante nur gering ist.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schere ist gemäß Anspruch
3 die Anordnung von drei Schubkolbentrieben zum Abstützen und Bewegen des Stößels
vorgesehen. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, runde und ovale Konturschnitte
sowohl ßit einem Schlag" als auch, insbesondere bei großer Schnittlänge, mittels
Taumel schnitt auszuführen, bei dem die Schubkolbentriebe durch entsprechende Steuerung
nacheinander beaufschlagt werden, so daß das kreisförmige oder ovale oder ähnlich
geformte Obermesser mit seiner Schneidkante die entsprechende Kontur abläuft und
den Schneidvorgang ausführt.
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Für diese Ausbildung der Schere empfiehlt sich in manchen Fällen die
Ausgestaltung des Obermessers mit konkavem Querschnitt, um Verklemmungen desselben
während des Schneidens zu vermeiden. Für diesen Zweck ist es ebenfalls erforderlich,
in dem freien Teil jeder Kolbenstange zwei Kugelgelenke oder zwei Gelenke anzuordnen,
deren Drehachsen sich kreuzen, so daß sie zusammen ein Kardangelenk bilden, oder
geeignete biegeelastische Glieder vorzusehen. Außerdem muß der obere Abschnitt jeder
Kolbenstange,-der in den Zylinder des Schubkolbentriebs eintaucht, geradlinig geführt
sein, um die Zylinder von Zwängungen freizuhalten.
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Grundsätzlich ist es für die Erfindung ohne Belang, ob das Obermesser,
wenn es eine gekrümmte Schneide hat oder im Querschnitt konvex ist, eine entsprechende
Grundform aufweist, oder ob die Krümmung bzw. die im Querschnitt konvexe Form dadurch
erreicht wird, daß das Obermesser unter Verwendung einer entsprechend geformten
und/oder nachgiebigen Zwischenlage verspannt an dem Stößel befestigt ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 die Vorderansicht einer servo-hydraulischen Schneidpresse sowie schematisch
die Zuordnung der hydraulischen Steuerorgane, Fig. 2 vergrößert im Ausschnitt aus
Fig. 1 den Werkzeugraum bei Lage der Schneidkante des Obermessers parallel zur Oberfläche
des zu schneidenden Bleches, Fig. 3 den gleichen Ausschnitt wie Fig. 2 bei schräg
liegender Schneidkante des Obermessers,
Fig. 4 vergrößert einen
kreisförmigen Stößel mit drei Schubkolbentrieben und zugehörigem Obermesser, Fig.
5 Wegfunktionen, mit denen die Schubkolbentriebe nach Fig. 4 betätigt werden können,
Fig. 6 einen Teilausschnitt aus Fig. 1, bei dem an dem Stößel ein gekrümmtes Obermesser
befestigt ist, Fig. 7 die Verdeutlichung eines Schneidvorganges mit einem Werkzeug
nach Fig. 6.
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In dem Ständer 1 einer servo-hydraulischen Schneidpresse sind mit
Abstand nebeneinander zwei Schubkolbentriebe 2, 3 angeordnet, deren Kolben 4 bzw.
5 in den Zylinderräumen 21 bzw. 31 von oben sowie in den Zylinderräumen 22 bzw.
32 von unten über Rohrleitungen 23, 24, 33, 34 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar
sind, die ihnen über Servoventile 11, 12 zugeleitet bzw. durch diese abgeleitet
wird (die Druckölversorgung ist nicht dargestellt, sie geschieht in üblicher Weise;
es sind lediglich die Zuführleitungen mit P und die Abflußleitungen mit T bezeichnet).
Die Kolben 4, 5 sind mittels Kolbenstangen 14, 15 über Gelenke 6, 7 mit dem Stößel
8 verbunden. Das Obermesser oder ein diesem entsprechender Schneidstempel 10 ist
fest mit dem Stößel 8 verbunden und wirkt mit dem Untermesser bzw. der dieses tragenden
Matritze 9 zusammen, die auf dem Pressentisch 13 angeordnet ist. Die Servo-Ventile
11 und 12 erhalten ihre Steuersignale von den Regelverstärkern 16 und 17, in denen
die von den Weg-Meßsystemen 18 und 19 ermittelten Istwerte mit den von den Sollwertgebern
20 eingegebenen Sollwerten verglichen werden.
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Au#s den Figuren 2 und 3 ist beispielhaft der Werkzeugraum mit der
Stößelführung einer erfindungsgemäßen Schere zu ersehen. Die Kolbenstangen 14 und
15 sind mit Gelenken 25 und 26 am Stößel 8 befestigt; diese Gelenke können sowohl
Kugelgelenke als auch ideelle Gelenke bekannter Art in Form biegeelastischer Glieder
sein. Der Stößel 8 ist mit seitlichen gekrümmten Führungsflächen 27 und 28 an geradlinigen
Führungsflächen 29, 30 des Ständers 1 abgestützt und gleitend geführt.
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Die Führungsstücke 27 und 28 sind mit einem Radius R gekrümmt, dessen
gemeinsamer Mittelpunkt 36 auf der Mitte der Schneidkante 35 des Obermessers 10
liegt. Beim Schneiden eines Bleches 37 werden durch den vorlaufenden Schubkolbentrieb
2 mit Kolbenstange 14 der Stößel 8 und das an diesem befestigte Obermesser 10 schräg
gestellt. In der in Fig.3 dargestellten-Position hat das Obermesser 10 das Blech
37 auf der linken Seite bereits durchschnitten und ist etwas in die das Untermesser
9 bildende Matritze eingetaucht. Zum vollständigen Durchtrennen des Bleches 37 kann
die Kolbenstange 14 durch Stillsetzen des Schubkolbentriebes 2 in dieser Lage gehalten
werden, während der Schubkoltrieb 3 weiter mit. Druckflüssigkeit beaufschlagt und
die Kolbenstange 15
nach unten bewegt wird und den Schneidvorgang
fortsetzt. Durch die Anordnung des Krümmungsmittelpunktes 36 auf der Mitte der Schneidkante
des Obermessers 10 ist die durch die Schrägstellung des Obermessers bedingte Seitenverschiebung
der seitlichen Schneidkanten sehr klein; sie beträgt z.B. bei einem 500 mm breiten
Obermesser und einer Schrägstellung von 2 mm nur 2#m und kann daher vernachlässigt
werden.
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In der Fig. 4 sind nur der rund ausgebildete Stößel 38 und die entsprechende
Matritze 39 einer erfindungsgemäßen Schere dargestellt, bei der der Stößel 38 von
drei unabhängigen, in den Eckpunkten eines Dreiecks 43 mit Gelenken 44 befestigten
Schubkolbentrieben 40, 41 und 42 abgestützt ist und bewegt wird. Alle anderen Konstruktionsteile
sowie Hydraulikleitungen sind fortgelassen, um die Darstellung übersichtlich zu
halten. Die Gelenke 44 sind in bekannter Weise derart ausgebildet, daß der Stößel
38 nach allen Seiten geschwenkt werden kann. Mit dieser Anordnung der Schubkolbentriebe
kann der Stößel 38 gesteuerte Bewegungen in drei Freiheitsgraden und somit Taumelbewegungen
ausführen.
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Werden die Schubkolbentriebe 40, 41 und 42 mit den in Fig. 5 dargestellten
Wegfunktionen I, II und III gefahren (t bezeichnet den Zeitablauf), so kann ein
kreisförmiges Werkstück wie im Abrollverfahren auf dem Umfang geschnitten werden,
ohne daß das Obermesser an irgendeiner Stelle tief gegen das Untermesser gefahren
wird bzw. in die Matritze eintaucht.
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In dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausschnitt ist ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem das an dem Stößel 8 befestigte Obermesser 45 eine mit einem Radius
46 gekrümmte Schneidkante 47 hat. Die Krümmung des Obermessers 45 ist durch Verspannen
eines an sich geraden Messers mittels Schrauben 48 gegen eine entsprechend gekrümmte
Unterlage 49 erzeugt, die zwischen dem Stößel 8 und dem Obermesser 45 angeordnet
ist. Mit einem solchen Werkzeug kann durch entsprechende Steuerung der zu den beiden
Kolbenstangen 14 und 15 gehörenden Schubkolbentriebe, die nicht dargestellt sind,
eine Art Abrollbewegung des Obermessers 45 erzeugt werden. Hierdurch ist es möglich,
durch zu tiefes Eintauchen bedingten unerwünschten Mantelflächenverschleiß am Obermesser
45 zu vermeiden. In Fig. 7 ist der Arbeitsgang beim Schneiden von links nach rechts
dargestellt. Mit 45a ist die Lage des Obermessers beim An-
schneiden
des Bleches 36 bezeichnet, mit 45b seine Lage bei etwa halb ausgeführtem Schneidvorgang
und mit 45c die Messerlage nach Beendigung desselben.
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L e e r s e i t e