DE3712682A1 - Trennschneidvorrichtung und verfahren zum herstellen und abtrennen von werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln insbesondere Blechtafeln, sowie ein Herstellungsverfahren.

Eine derartige Trennvorrichtung ist durch die DE-PS 27 52 912 bekannt. Diese besteht aus einer mit einer Stanzpresse kombinierten Schere mit verhältnismäßig kurzen schlitzförmigen Messern.

Das Zuführen der Tafeln erfolgt durch einen Koordinaten­ tisch. Die durch die Stanzpresse bearbeiteten Werkstücke werden durch die Schervorrichtung einzeln durch Schnitte in der X- und Y-Achse abgetrennt. Zu diesem Zweck ist für das Ober- und Untermesser eine aufwendige Drehvorrichtung vorgesehen, deren koordinierten Winkelstellungen durch ver­ schiedene Sicherungsorgane überwacht werden müssen. Das Auftrennen der Werkstücke ist dabei durch das not­ wendige Verdrehen der Messer umständlich und schon der ge­ ringste Verschleiß kann Ausschuß verursachen. Auch ist eine sichere Führung des Obermessers hierbei nicht möglich. Um ein Wegdrücken des Messers beim Schnitt zu verhindern, sind an dem Obermesser Bolzen vorgesehen, die vor dem Schnitt in Fanglöcher an der Matrize eindringen sollen. Auch hierbei kann geringster Verschleiß schon Beschädigung der Werkzeuge verursachen, ebenso Ungenauigkeiten in dem dabei notwendigen Zusammenspiel mit den Niederhaltern z.B. bei wechselnden Blech­ dicken.

Ein Besäumen von Blechtafeln, an das gedacht ist, dürfte mit einer Schere dieser Art kaum möglich sein. Abgesehen von dem Arbeitsaufwand durch Nachsetzen und Umspannen sind hierdurch genaue Schnittkanten kaum zu erzielen. In der Regel wird man daher auf teuere besäumte Tafeln zurückgreifen müssen.

Mit Ungenauigkeiten ist auch beim Bearbeiten komplexer Geometrien zu rechnen, bei denen in der Regel mehrere Stanz­ werkzeuge erforderlich sind. Dabei sind viele über die Tafel verteilte Stanz- und Schneidvorgänge erforderlich, wobei sich die dabei nicht vermeidbaren Abweichungen summieren, so daß man mit größeren Ausfallraten rechnen muß.

Schließlich summieren sich auch beim hierbei notwendigen Abtrennen der fertig bearbeiteten Werkstücke die maschinen­ bedingten Ungenauigkeiten beträchtlich.

Vor allem sind der Größe und Dicke der Blechtafeln bei Trenn­ vorrichtungen der beschriebenen Art enge Grenzen gesetzt. Diese bestehen zum Einen darin, daß durch die Aufspreizung der zur Ver­ wendung kommenden C-Gestelle die Rachentiefe begrenzt ist. Zum Anderen bestände bei größeren Blechtafeln durch das Über­ schwingen derselben in den beiden Führungsachsen infolge des Drehmoments die Gefahr eines Herausreißens aus der Einspannung und dabei auch die Haltevorrichtung einem kaum vertretbaren Verschleiß ausgesetzt wäre. Auch würde die Bearbeitung größerer Tafeln ein öfteres umständliches Umsetzen und Einspannen not­ wendig machen, was Bearbeitungsfehler, insbesondere beim Bearbeiten bis zum Rand, verursachen kann.

Die an sich hohen Arbeitsgeschwindigkeiten einer Stanz­ presse kommen unter den geschilderten Umständen nicht zum Tragen, so daß eine rationelle Fertigung mit den bekannten Maschinen nicht zu ermöglichen ist.

Nachteilig ist auch bei den Maschinen dieser Art, daß man den herausgehauenen Schrott erst abräumen muß, bevor eine neue Tafel eingespannt wird, was sehr zeitaufwendig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, eine Trennvorrichtung der eingangs aufgeführten Art zu schaffen, bei welcher Tafeln insbesondere Blechtafeln in allen handels­ üblichen Abmessungen einwandfrei und ohne größeren Zeitauf­ wand zu besäumen und anschließend Werkstücke jeglicher Geometrien mit großer Genauigkeit zu bearbeiten und besonders rasch und mit großer Genauigkeit abzutrennen sind und auch der Schrott ohne größeren Zeitaufwand kontinuierlich abzuräumen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Bauweise der Trenn­ vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie den Patentansprüchen 1 oder 3 gelöst, was auch ein neuartiges Herstellungsverfahren gemäß den Patentansprüchen 11 bis 13 er­ möglicht.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken einer maschinenmässigen Trennung der Koordinatenfunktionen auf verschiedene Antriebe und deren Wegmeßsystemen, wodurch eine abschnittsweise Bear­ beitung der Tafeln und kontinuierliches rasches Abtrennen der Werkstücke sowie eine größere Weginformationsdichte und damit eine größere Genauigkeit auch bei großformatigen Tafeln erreicht wird.

An weiteren Vorteilen sind zu nennen:

• - Schnelles und genaues Besäumen von Tafeln beliebiger handelsüblicher kostengünstiger Formate;
• - Aufteilung und Abtrennen verschiedenartiger Werkstücke nach einem Optimierungsplan ohne Werkzeugwechsel;
• - Aufteilung unterschiedlicher Werkstücke nach Patent­ anspruch 11 und automatisches Stapeln derselben;
• - Kontinuierliches Abräumen der Ausschnitte (Schrott);
• - Kontinuierliche Abnahme des Tafelgewichtes, geringerer Verschleiß.

In den Unteransprüchen 2, 4-10 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aufgeführt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungs­ und Durchführungsbeispieles erläutert und sei wie folgt be­ schrieben:

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Trennvor­ richtung;

Fig. 2 ein Schnittbild I-I der Vorrich­ tung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schnittbild II-II der Vorrich­ tung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 bis 8 Bearbeitungsbeispiele.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Trennvorrichtung schematisch dargestellt; während die Fig. 2 und 3 Schnittbilder der Gesamtvorrichtung zeigen.

In Fig. 1 ist links eine hydraulische Blechtafelschere 1 mit Scherengestell 2, Antrieb 3, Messern 4, Niederhal­ tern 5 und Scherentisch 6 zu sehen. An Letzteren schließt sich rechts ein Auflagetisch 7 an, der auf Portalen 8 - Fig. 2 - ruht. Seitlich an dem Auflagetisch 7 sind Füh­ rungen 10 und Feinzahnstangen 11 vorgesehen. An diesen ist ein Schlitten 12, der durch einen Servomotor 14 und Ketten­ trieb 15 über ein Ritzel 13 angetrieben ist, in der X-Achse hin- und her bewegbar.

Auf dem Schlitten ist eine Tafelhandhabungsvorrichtung 9 montiert. Diese besteht aus einem durch einen Hubzylinder 16 auf- und abbewegbarem Saug-Magnetgreifer 18, der durch einen Servomotor 17 um 360° verdrehbar ist. Vorne an dem Schlitten 12 sind ferner durch einem Hubzylinder 21 absenk­ bare Spannzangen 19 mit ihren Spannzylindern 20 vorgesehen. Links von der Blechtafelschere 1 ist ein Auswurfförderband 22 im Anschluß an die Messer 4 angeordnet, das durch einen Hubzylinder 23 auf das Niveau einer anschließenden durch einen Schwenkzylinder 25 betätigbaren Schrottweiche 24 ab­ senkbar ist. Diese führt in der gezeichneten Transportstel­ lung die Werkstücke einem Förderband 26 zu, oder wenn diese durch seinen Schwenkzylinder 27 hochgeschwenkt ist, in eine darunter befindliche Stapelvorrichtung 28.

In Baueinheit mit dem Scherengestell 2 ist ein in Fig. 3 als Torgestell 30 erkennbares Gestellteil vorgesehen. An diesem sind oben seitlich gelagerte Gleitstangen 31 und sowie ein Spindeltrieb 32 nebst seinem Antriebsmotor 33 angeordnet. Durch diese ist ein Schlitten 34 über eine nicht dargestellte Spindelmutter in der Y-Achse hin- und herbewegbar angetrieben.

An dem Schlitten 34 ist ein Plasmabrenner 35 mit seiner Zustellvorrichtung 36 montiert, der über eine an einem Galgen 37 geführte Energieführungskette 38 versorgt wird. An dem Auflagetisch 7 ist in der Eingriffsbahn des Plasma­ brenners 35 ein Tischschlitz 39 vorgesehen, unter dem eine Kühlmittelwanne 40 angeordnet ist. Ferner ist an dem Schlit­ ten 34 ein Lochstempel 41 mit Plungerkolben angeordnet, der an einer Druckstelze 42 des Gestells 30 abgestützt ist. In der Eingriffsbahn des Lochstempels 41 ist ebenfalls ein Tischschlitz 43 vorgesehen.

Unter dem Auflagetisch 7 ist dem Lochstempel 41 an einem an Gleitstangen 44 gelagerten Schlitten 48 eine Matrize 47 und ein Aufnehmerschacht 48 zugeordnet. Ein für den Schlitten 49 vorgesehener Spindeltrieb 45 ist über einen Kettentrieb 46 synchron mit dem Schlitten 49 ange­ trieben.

Bei Betätigung dieser Lochstanze wird die Matrize 47 auf einer an das Gestell 30 angeschlossenen Bodentraverse 50 abgestützt. 51 ist ein Transportband für die durch den Auf­ nehmerschacht 48 abgeworfenen Stanzteile.

Die einzelnen Antriebssysteme sind mit nicht dargestellten Wegmeßsystemen bzw. Endschaltern ausgestattet, welche die Schalt- und Weginformationen für die vorgesehene Datenver­ arbeitung liefern.

Es erscheint überflüssig, den Informationsfluß der einzel­ nen Bahnsteuerungsketten für die nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahren mittels Bahnsteuerungssystemketten zu veranschaulichen, die je nach dem Bearbeitungsverfahren durch die Datenverarbeitung mit oder ohne Funktionszusam­ menhang verknüpft werden.

Die mit der beschriebenen Trennvorrichtung durchführbaren Herstellungsverfahren seien nachfolgend an Hand einiger Be­ arbeitungsbeispiele wie folgt beschrieben:

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Arbeitsspiel wird zunächst eine Rohblechtafel durch den Saug-Magnetgreifer 18 von einer nicht dargestellten Tafelauflage aufgenommen und an allen vier Rändern nacheinander besäumt (Schnittlinien 60).

Die sodann wieder auf dem Auflagetisch 7 abgelegte Tafel wird sodann von den Spannzangen 19, 20 aufgenommen und von diesen im Arbeitsschritt A zu der Lochstanze 41-47 ver­ bracht, welche entlang den Bahnreihen B und C Löcher 61 in die Tafel stanzt. Sodann wird die Tafel unter den Plasma­ brenner 35 gefördert und durch diesen Formschnitte 62 und danach Lochausschnitte 63 in den Reihen D und E durchge­ führt. Dieselben Arbeitsschritte wiederholen sich an der gegenüberliegenden Tafelseite in umgekehrter Reihenfolge. Die Tafel wird dann wieder von dem Saug-Magnetgreifer 18 übernommen und die Tafel um 90° gedreht und unter die Messer 4 geführt, welche die Werkstücke mit einem Scher­ schnitt entlang der Schnittlinien 64 abtrennt. Fig. 4a zeigt das bearbeitete und abgetrennte Werkstück. Dabei werden die abgetrennten Abfälle für jedes Werk­ stück einzeln abgeräumt, so daß der Auflagetisch frei ist. Dieselben Bearbeitungen erfahren die Blechtafeln gemäß den Fig. 5 und 6, wo gleiche Vorgänge mit gleichen Be­ zugszeichen versehen sind.

Bei dem in Fig. 7 veranschaulichten Arbeitsbeispiel sind die Zuschnitte der Blechtafel nach einem Schneidplan opti­ miert, so daß Abfall verringert bzw. vermieden wird. Die Teile werden nacheinander mittels geradem Scherschnitt 64 abgetrennt. Davor erfolgen die Querteilungen 65 und Formschnitte 63 im Schmelzverfahren.

Fig. 8 schließlich veranschaulicht einen Optimierungsplan, bei dem in parallel zu der Y-Achse der Blechtafel gelegenen Reihen Werkstücke 67, 68, 69 und 70 gleicher geometrischer Form aneinandergereiht sind. Die Bearbeitung erfolgt je­ doch nacheinander in den Reihen H bis P. Nach Bearbeitung der ersten Reihe H wird diese durch Scherschnitt abgetrennt und die Werkstücke werden von dem Auswurfförderband 22 über die Schrottweiche 24 bei hochgeschwenktem Förderband 26 in die Stapelvorrichtung 28 gefördert und gelangen da­ bei sortiert an die für sie vorgesehenen Stapelplätze.

• Aufstellung der Bezugszeichen:  1 Tafelschere
   2 Scherengestell
   3 Scherenantrieb
   4 Messer
   5 Niederhalter
   6 Scherentisch
   7 Auflagetisch
   8 Portal
   9 Tafelhandhabungsvorrichtung
  10 Führungen
  11 Feinzahnstangen
  12 Schlitten
  13 Ritzel
  14 Servomotor
  15 Kettenantrieb
  16 Hubzylinder
  17 Servomotor (Drehantrieb)
  18 Saug-Magnetgreifer
  19 Spannzangen
  20 Spannzylinder
  21 Hubzylinder
  22 Auswurfförderband
  23 Hubzylinder
  24 Schrottweiche
  24 a Schrottbehälter
  25 Schwenkzylinder
  26 Förderband
  27 Schwenkzylinder
  28 Stapelvorrichtung
  29
  30 Torgestell (Gestell)
  31 Gleitstangen
  32 Spindeltrieb
  33 Antriebsmotor
  34 Schlitten
  35 Schmelzschneideinrichtung
  36 Zustellvorrichtung
  37 Energieabnahmegalgen
  38 Energieführungskette
  39 Tischschlitz
  40 Kühlmittelwanne
  41 Lochstempel
  42 Druckstelze
  43 Tischschlitz
  44 Gleitstangen
  45 Spindeltrieb
  46 Kettentrieb
  47 Matrize
  48 Aufnahmeschacht
  49 Schlitten
  50 Bodentraversewand
  51 Transportband
  60 Besäumschnitte
  61 Lochungen
  62 Formschnitte
  63 Lochschnitte
  64 Trennschnitte im Scherenschnitt
  65 Trennschnitte im Schmelzverfahren
  67-70 Reihen parallel zu der Y-Achse

Claims (13)

1. Trennvorrichtung zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln insbesondere Blechtafeln, gekennzeichnet durch eine Tafelschere (Langmesser­ schere) (1) mit einem an den Scherentisch (6) anschließen­ den Auflagetisch (7) und einer diesem zugeordneten aus wenigstens einem Ausrichtteil wie einer Schiene und Spannzangen (19) bestehenden in der x-Achse hin­ und herbewegbar angetriebenen Tafelhandhabungsvorrichtung (10-15, 19-21), bei welcher in Zustellrichtung vor ihren Messern (4) in einem an ihrem Gestell (2) anschließen­ den bzw. angeschlossenem Gestell (30) wenigstens eine in der y-Achse hin- und herbewegbar und in der z-Achse zustell­ bar angetriebene Schmelzschneidvorrichtung (35, 36) vorge­ sehen ist und die Antriebseinheiten der Tafelhandhabungs­ vorrichtung (10-15, 19-21) und der Schmelzschneidvorrichtung (35, 36) mit Wegmeßsystemen kombiniert und die Trennvor­ richtung durch eine Datenverarbeitung gesteuert ist.

2. Trennschneidvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Tafelhandhabungs­ vorrichtung (10-15, 19-21) und der Schmelzschneidvor­ richtung (35, 36) Zahnstangen bzw. Spindeltriebe (11 bzw. 32 und 33) dienen.

3. Trennvorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schlitten (12) der Tafelhandhabungsvorrichtung (10-15, 19-21) eine um 360° drehbare z.B. aus einem kombinierten Saug- Magnetgreifer (16-18) für die Tafeln bestehende Haftvorrichtung angeordnet und der Drehantrieb (17) derselben mit einem Drehmeßsystem kombiniert und an die Datenverarbeitung angeschlossen ist.

4. Trennvorrichtung nach Patentanspruch 1 und mindestens einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzschneidevorrichtung ein Plasmabrenner (35, 36) vorgesehen ist.

5. Trennvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schmelzschneidvorrichtung ein Laser­ brenner vorgesehen ist.

6. Trennvorrichtung nach den Patentansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, sowohl ein Plasmabrenner als auch ein Laserbrenner gemeinsam an einem Schlitten (34) angeordnet sind.

7. Trennvorrichtung nach den Patentansprüchen 4 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingriffsbahn des Plasmabrenners (35, 36) bzw. der Brenner der Auflagetisch (7) einen Schlitz (39) bzw. Schlitze oder eine Mulde zur Kühlmitteleinwirkung und Schlackenabfuhr aufweist.

8. Trennvorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unterhalb des Schlitzes (39) eine Wanne (40) mit einem Kühlmittel wie Wasser oder dgl. angeordnet ist.

9. Trennvorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder den Schneidbrenner(n) (35, 36) eine Lochstanze (41-48) zugeordnet ist, die aus einem an dem Schlitten (34) angeordneten Lochstempel (41) und aus einer Matrize (47) besteht, die unterhalb eines Tischschlitzes (43) an dem Auflagetisch (7) mittels eines an Gleitstangen (44) geführten und über einen Spindeltrieb (45) angetriebenen Schlitten (49), an dem der Matrize (47) ein Aufnahmeschacht (48) zugeordnet ist, mit dem Schlitten (34) synchron durch den Servomotor (33) und Kettentrieb (46) angetrieben ist.

10. Trennvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß hinter dem Scherentisch (6) ein Auswurfförderband (22, 23) angeordnet und hydraulisch auf das Niveau eines Schrottbehälters (24 a) einer Schrottweiche (24, 25) absenkbar ist und sich an Letztere ein weiterer Förderer (26, 27) an­ schließt, der so schwenkbar angeordnet ist, daß er in einer Stellung den Abwurf der Werkstücke in eine Stapelvorrichtung (28) freigibt und in einer anderen die Weiterförderung der­ selben bewirkt.

11. Verfahren zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln insbesondere Blechtafeln unter Verwendung der in Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 1 und mindestens einem der folgenden Patentansprüche gekennzeichneten Trennvor­ richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Werkstücke zu­ nächst entlang der ersten Reihe von in der X-Achse paral­ lelen Reihen der Blechtafeln eingeteilten Werkstückreihen erfolgt und diese sodann mit einem Scherenschnitt von der Blechtafel abgetrennt werden und danach die zweite und die folgenden Reihen in der gleichen Weise bearbeitet werden.

12. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Werkstücke von in der Y-Achse parallelen Reihen der Blechtafeln eine unterschiedliche geometrische Form aufweisen, so daß sie nach dem Scherschnitt sortiert an dafür vorgesehene Stapelplätze gelangen.

13. Verfahren nach Patentanspruch 11 oder 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussonderung aus den Blechtafeln herausgeschnittenen Abfällen reihenweise erfolgt.