DE3045927C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Stanz- oder Nibbelmaschinen zum programmierten Zuführen von Blechwerkstücken mit Koordinatenschlitten, die das Werkzeug unter der Kontrolle eines Mikroprozessors mit einer bestimmten Bewegungsfolge bewegen können, wobei die Schlitten durch zugeordnete Antriebsmotoren über lineare Übertragungselemente angetrieben sind.

Bei einer in der DE-OS 28 05 532 beschriebenen Vorrichtung dieser Bauart ist das lineare Antriebsteil der Übertragungsele­ mente mit dem zugeordneten Schlitten starr verbunden. Das hat zur Folge, daß die Antriebsmotoren diskontinuierlich arbeiten müssen, weil das Werkstück keine Bewegung ausführen kann, solange es mit dem Werkzeug in Eingriff steht. Die Antriebsmotoren müssen daher verhältnismäßig stark ausgebildet sein, damit sie die Schlitten und das Werk­ stück zwischen jedem Bearbeitungsschritt rasch beschleunigen kön­ nen. Die Antriebsmotoren sind daher verhältnismäßig schwer und teuer. Außerdem muß jeder einzelne Vorschubschritt der Schlitten durch ein besonders Programm gesteuert werden, das an den je­ weiligen Bearbeitungsvorgang angepaßt ist.

In der DE-OS 24 44 231 ist eine Stanzpresse mit einer ela­ stischen Klemmeinrichtung für das Werkstück offenbart. Diese Klemmeinrichtung ermöglicht ein Anheben oder nach oben Schwenken des Werkstücks, so daß es der Aufwärtsbewegung des Stanzstempels bis zu einem Punkt folgen kann, wo es auf einen Abstreifer trifft. Die Elastizität der Klemmeinrichtung ist auf diese vertikale Be­ wegung des Werkstücks begrenzt. Die Klemmeinrichtung ist aber nicht in Richtung der X- und Y-Koordinate elastisch. Die Klemm­ einrichtung umfaßt einen elastischen Bereich, der eine vertikale Bewegung der Klemmkörper ermöglicht, sie umfaßt aber kein elasti­ sches Federelement, das in der horizonatalen Ebene wirksam ist, um von einem Antriebsmotor Bewegungen auf Koordinatenschlitten zu übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der gat­ tungsbildenden DE-OS 28 05 532 bekannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie mit schwächeren Antriebsmotoren betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwi­ schen dem linearen Abtriebsteil der Übertragungselemente und dem zugeordneten Schlitten elastische Federbauteile angeordnet sind.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Antriebsmotoren kon­ tinuierlich rotieren können, weil ihre Bewegung über elastische Bauteile auf die Schlitten übertragen wird. Demzufolge wird eine allmähliche Verzögerung der Schlitten bis zum Stillstand ermög­ licht, während die elastischen Bauteile komprimiert werden, wenn das Stanzwerkzeug mit dem Werkstück in Eingriff steht. Die durch Kompression der elastischen Bauteile gespeicherte Energie wird benutzt, um die damit verbundenen Schlitten und das Werkstück für den nächsten Arbeitshub des Stanzwerkzeugs zuzustellen. Wäh­ rend die Antriebsmotoren kontinuierlich rotieren, speichern sie Energie für die relativ rasche und kraftraubende Bewegung der Schlitten und des Werkstücks. Es können daher verhältnismäßig schwache und einfache Antriebsmotoren benutzt werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Schnitt durch eine Stanz- und Nibbelmaschine mit einer Koordinatenfüh­ rungseinrichtung,

Fig. 2 in größerem Maßstab eine teilweise Seitenansicht der Koordinatenführungseinrichtung, die der Ma­ schine zugeordnet ist, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines der Einrich­ tung zugeordneten Mikroprozessors.

In Fig. 1 ist ein ebener Rahmen 1 für eine Stanz- und Nibbelmaschine gezeigt. Der Rahmen 1 ist im horizontalen Schnitt durch den horizontalen Rahmenspalt 2 ge­ zeigt. Am äußeren Ende des Rahmenspalts 2 befindet sich ein Stanz- und Nibbelwerkzeug 3. Der im oberen Arm des Rahmens 1 gelagerte Stanzstempel ist rechtwinklig zur Zeichnungsebene vertikal beweglich, um mit dem am unteren Arm des Rahmens an­ geordneten Gesenk zusammenzuarbeiten. Zwei Schlitten sind in dem Spalt 2 zu Bewegungen in Richtung der Doppelpfeile x und y beweglich gelagert. Ein erster Schlitten 4 ist zu einer ho­ rizontalen Bewegung längs des Spalts 2 auf (nicht gezeigten) Rollen gelagert. Auf diesem Schlitten 4 ist ein weiterer Schlitten 5 zu einer Bewegung rechtwinklig zur Längsrichtung des Rahmens 1 gelagert. Ein Werkstück 10 in Form einer Platte ist mittels einer Einspanneinrichtung 11 auf dem oberen Schlitten 5 eingespannt, und es kann durch die kombinierte Bewegung der Schlitten 4, 5 parallel verschoben werden, so daß das Werkzeug 3 jeden Punkt der Platte erreichen kann. Der Längsschlitten 4 wird mittels einer bekannten Kugelum­ laufspindel 8 und einer Schloßmutter 16 bewegt, wobei die Ge­ windespindel 8 mit Hilfe eines Motors 6 in jeder Richtung ver­ dreht werden kann, wogegen der Querschlitten 5 mit Hilfe einer ähnlichen Gewindespindel 9 und einer Schloßmutter be­ wegt wird, wobei die Gewindespindel 9 mit Hilfe eines Motors 7 in jeder Richtung verdreht wird.

Bei den Motoren 6 und 7 kann es sich um sogenannte Im­ puls- oder Schrittschaltmotoren handeln, die in jeder Rich­ tung mit Hilfe von stetig gelieferten Impulsen, beispielswei­ se 96 Impulsen pro Umdrehung, rotieren können. Die Drehzahl der Motoren kann demzufolge durch Veränderung der Impulsfre­ quenz gesteuert werden. In geeigneten Fällen können auch Gleichstrommotoren mit einer entsprechenden Drehzahlregelung benutzt werden. Mit den entsprechenden Kugelumlaufspindeln 8, 9 sind (nicht gezeigte) Impulsübertrager verbunden, um die La­ ge des Werkstücks 10 in einem Koordinatensystem zu ermitteln.

Fig. 2 zeigt die Verbindung zwischen der die Längsbewe­ gung bewirkenden Kugelumlaufspindel 8 mit dem Längsschlitten 4. Eine entsprechende Verbindung besteht zwischen der die Querbewegung bewirkenden Kugelumlaufspindel 9 und dem Quer­ schlitten 5. Die Schloßmutter 16 der gezeigten Kugelumlauf­ spindel 8 ist über ein elastisch verformbares Bauteil 17 mit dem Längsschlitten 4 verbunden, so daß eine geringe Verän­ derung des Abstandes zwischen der Schloßmutter 16 und dem Längsschlitten 4 in Bewegungsrichtung dieser Teile möglich ist. Diese Abstandsveränderung wird von einem zwischen der Schloßmutter 26 und dem Schlitten 4 angeordneten Sensor 18 gemes­ sen. Der Sensor 18 kann ein Potentiometer oder ein Differential­ umformer sein, um eine Linearbewegung zu messen, oder es kann eine andere für den gleichen Zweck geeignete bekannte Einrich­ tung sein.

Zum Nibbeln wird das Werkstück 10 schrittweise zugeführt, und es muß in dem Zeitraum, in dem sich das Werkzeug 3 im Werk­ stück 10 befindet, ortsfest sein. Zwischen jedem dieser Zeiträume wird das Werkstück 10 um eine kleine Entfernung, die in der Grös­ senordnung von einigen Millimetern liegt, zugeführt. Anderer­ seits werden die Antriebsmotoren und demzufolge die Kugelum­ laufspindeln 8, 9 kontinuierlich verdreht. Wenn das Stanzwerk­ zeug 3 das Werkstück 10 erreicht und festhält, dann werden die Fe­ derbauteile 17 komprimiert. Wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, sind derartige Federbauteile 17 auf jeder Seite der Schloß­ mutter 16 angeordnet und jeweils einzeln mit dem zugeordneten Schlitten 4 an ihrer von der Mutter 16 abgekehrten Endfläche starr verbunden. Unabhängig von der Drehrichtung der Kugelumlauf­ spindel 8 wird demzufolge immer ein Paar dieser Federbauteile 17 komprimiert. Diese Kompression dauert an, bis der Stanzstem­ pel das Werkstück 10 verläßt und diese zur Ausführung eines Zuführ­ schrittes freigegeben wird. Die während der Kompression in den Federbauteilen 17 gespeicherte Energie wird freigegeben, wenn sich der Schlitten 4 um einen Zuführschritt bewegt, wo­ durch der Abstand zwischen der Schloßmutter 16 und dem Schlit­ ten 4 in Zuführrichtung zunimmt.

Die Federbauteile 17 können vorzugsweise von im wesent­ lichen zylindrischen Elementen aus Urethan mit ausgegliche­ ner innerer Dämpfung gebildet werden, um Resonanzschwingun­ gen in dem System zu vermeiden, und mit einer hinreichenden Energiespeicherkapazität, um den Schlitten 4 mit dem zugeord­ neten Werkstück 10 zuzuführen. Bei dem gezeigten Ausführungs­ beispiel ist auf jeder Seite einer mit der Schloßmutter 16 starr verbundenen Hülse 16 a in Federbauteil 17 angeordnet, wobei ein Gewindebolzen 19 durch die Federbauteile 17 und die Hülse 16 a hindurchragt, der in den Schlitten 4 einge­ schraubt ist. An seinem freien äußeren Ende ist der Gewin­ debolzen 19 mit einem Anschlag für das äußere Federbauteil 17 versehen. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksame Dämp­ fung sowie eine Kompression der Federbauteile 17 unabhängig von der Vorschubrichtung.

Die Federbauteile 17 können beispielsweise von Metallfedern gebildet sein, mit denen pneumatische oder hydraulische Dämpfungseinrich­ tungen verbunden sind.

Die Vorrichtung hat den besonderen Vorteil, daß verhält­ nismäßig schwache Motoren 6, 7 verwendet werden können, weil während der gleichförmigen Rotation der Motoren 6, 7 in den Feder­ bauteilen 17 durch Kompression derselben Energie gespeichert wird, und diese Energie kann plötzlich freigegeben und zum Zuführen verwendet werden, wenn das Werkstück 10 freigegeben wird. Weiterhin wird der Vorteil erzielt, daß die auf den Stanzstempel ausgeübte seitliche Kraft gesteuert werden kann, was hinsichtlich der Abnutzung des Stanzstempels von großer Bedeutung ist. Die Kompression der Federbauteile 17 wird vom Sensor 18 angezeigt, wodurch der Zuführschritt unter Kontrol­ le gehalten wird, wenn der Sensor 18 die erforderliche Bremsim­ pulse an den Computer liefert, sobald die Kompression einen vorgegebenen Wert erreicht.

Ein Mikroprozessor, wie er in Fig. 3 schematisch darge­ stellt ist, wird zum Überwachen und Anzeigen der Arbeitswei­ se der Koordinatenführungseinrichtung benutzt. Diese Steuer­ einheit kann unabhängig von der Maschine angeordnet sein. Die Steuereinheit 12 ist mit einem Bildschirm 13, der eine Kommunikation zwischen der Bedienungsperson und dem Prozes­ sor ermöglicht, Schalttasten 14 zum Einschalten und Ausschal­ ten der verschiedenen Funktionen und mit einem Steuerhebel 15 zur manuellen Steuerung der Vervielfältigerbewegung versehen. Mit Hilfe der Steuereinheit kann ferner ein motorgetriebener Mechanismus betätigt werden, um das Werkzeug (den Stanzstem­ pel) in seiner Arbeitsstellung und in einer neutralen Stel­ lung anzuordnen.

Die Vorrichtung kann auf folgende Weise betrieben werden:

• Programmieren nach einer vorhandenen Schablone,
  Programmieren nach einer Zeichnung,
  Arbeiten nach einem Programm.

Eine Schablone, die beispielweise in Form eines zuvor hergestellten Musters des beabsichtigten Produktes vorliegt, kann zum Programmieren der Maschine benutzt werden. Die Scha­ blone wird sodann an der Koordinatenführungseinrichtung be­ festigt, und das (nicht arbeitende) Stanzwerkzeug wird in seine Arbeitsstellung abgesenkt und an eine Kante des als Schablone dienenden gestanzten Werkstücks 10 herangeführt. Mit Hilfe des Steuerhebels 15 wird die Schablone an dem ortsfe­ sten Stanzwerkzeug vorbeibewegt, das demzufolge als Schablo­ nenabtaster dient und mit der Kante der Schablone ständig in Berührung gehalten wird. Während dieses Vorganges registriert der Mikroprozessor alle durchlaufenden Positionen mit Hilfe des Impulsübertragers und der mit den Kugelumlaufspindeln 8, 9 ge­ kuppelten Sensoren 18, und er speichert diese Positionen. Das Stanzwerkzeug wird zwischen getrennten Löchern oder Öffnun­ gen des Musters angehoben und sodann in das nächste Loch ab­ gesenkt, das in der gleichen Weise programmiert ist. Mit Hil­ fe der sogenannten automatischen Abtastung ist es auch mög­ lich, daß die Schablone dem Stanzwerkzeug folgt. In diesem Fall werden die Antriebsmotoren 6, 7 der Koordinatenführungsein­ richtung wie zuvor benutzt, um die Schablone entsprechend der Bedingung zu bewegen, daß der Motor für jeden Schlitten 4, 5 einen Antriebsimpuls erhält, bis die zugeordneten Federbau­ teile 17 in einem bestimmten Ausmaß komprimiert sind, was durch die zugeordneten Sensoren 18 ermittelt und an den Mikroprozes­ sor 12 weitergeleitet wird. Die Schablone kann auf diese Weise automatisch bewegt werden, während sie am Stanzwerkzeug an­ liegt, und das entsprechende Programm wird über den Impuls­ übertrager in den Mikroprozessor eingespeichert.

Beim Programmieren nach einer Zeichnung wird die Koordi­ natenführungseinrichtung mit Hilfe des Steuerhebels 15 auf die in der Zeichnung vorgegebenen Koordinatenwerte einge­ stellt. Diese eingestellten Koordinatenwerte erscheinen auf dem Bildschirm 13 mit einem in geeigneter Weise eingestell­ ten Auflösungsvermögen, beispielsweise einem Auflösungsver­ mögen von 0,1 mm. Wenn die ordnungsgemäße Position des Stanz­ lochs erreicht ist, dann drückt die Bedienungsperson eine Be­ dienungstaste, so daß diese Position registriert ist.

Beim Programmieren nach einer Zeichnung können gerade Linien mit einer gewünschten Neigung sowie Bögen ausgeführt werden. Diese Linien oder Bögen werden durch die Anfangs- und Endkoordinaten einer zu registrierenden geraden Linie be­ stimmt, oder sie werden durch die Koordinaten des Anfangs-, End- und Mittelpunktes eines zu registrierenden Bogens be­ stimmt, woraufhin die entsprechende Linie oder der Bogen programmiert ist. Der auf diese Weise programmierte Arbeits­ ablauf kann sodann an einem Werkstück durchgeführt werden, das mit der Koordinatenführungseinrichtung verbunden ist, wobei deren Antriebsmotoren 6, 7 und die Rückstellung des Werk­ zeugs 3 in die Neutralstellung oder in die Betriebsstellung durch den Mikroprozessor 12 gesteuert wird.

Wenn ein Arbeitsprogramm auf diese Weise erstellt wurde, dann kann das Programm in einer Bandkassette oder einer ähn­ lichen herkömmlichen Einrichtung zum späteren Gebrauch ge­ speichert werden. Die Maschine kann jetzt gemäß diesem Pro­ gramm arbeiten und eine beliebige Anzahl von Einzelheiten vervielfältigen. Die Bedienungsperson braucht daher ledig­ lich die Werkstücke 10 einzusetzen und zu entnehmen, den Abfall zu beseitigen oder das Stanzwerkzeug auszuwechseln. Der auf dem Bildschirm 13 erscheinende lesbare Text informiert die Bedienungsperson ggf., welche Maßnahmen getroffen werden müs­ sen, wie z. B. Wechsel des Werkzeugs 3. Ähnlich wie bei anderen CNC-Systemen kann die Bedienungsperson Programmierungsfehler korrigieren, was auch in Form eines Dialogs erfolgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise ist eine herkömmliche Schalttafel nicht erforderlich. Die Anzahl der Drucktasten am Schaltpult ist sehr klein und liegt unter 10. Dies trägt zu einer leichten Bedienbarkeit der Maschine bei.

Neben den vorstehend erwähnten Vorteilen in Form der wesentlich vereinfachten Konstruktion der automatisch arbei­ tenden Vorrichtung ist besonders zu beachten, daß das übli­ che Stanzwerkzeug als Schablonenabtaster benutzt wird, wenn eine vorhandene Schablone als Basis für die Programmierung benutzt wird, wodurch ein automatischer Ausgleich der Abmes­ sungen des Stanzstempels erhalten wird. Es besteht daher kei­ nerlei Gefahr, daß versehentlich ein Schablonenabtaster ver­ wendet wird, der einen vom Stanzstempel abweichenden Durch­ messer aufweist.

Claims (5)

1. Vorrichtung an Stanz- oder Nibbelmaschinen zum programmierten Zuführen von Blechwerkstücken mit Koordinaten­ schlitten, die das Werkstück unter der Kontrolle eines Mikro­ prozessors mit einer bestimmten Bewegungsfolge bewegen können, wobei die Schlitten durch zugeordnete Antriebsmotoren über lineare Übertragungselemente angetrieben sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem linearen Abtriebsteil der Über­ tragungselemente (8, 9) und dem zugeordneten Schlitten (4, 5) elastische Federbauteile (17) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sensor (18) zum Ermitteln der Kompression der Feder­ bauteile (17) und zur Weiterleitung an den Mikroprozessor (12), um dadurch die auf das Werkzeug (3) ausgeübte Querkraft zu steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Bauteile (17) aus elastomeren Elementen mit einer bestimmten inneren Dämpfung bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Bauteile (17) aus Metallfedern mit zuge­ ordneten pneumatischen oder hydraulischen Dämpfungseinrich­ tungen bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Stanzwerkzeug während des Programmierens durch automatisches Abtasten einer Schablone nachgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (18) so angeordnet sind, um entsprechend einer vor­ bestimmten Kompression der Federbauteile (17) einen Impuls an den Mikroprozessor (12) zum Bewegen der Schlitten (4, 5) abzugeben.