DE3712682C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennschneidvorrichtung zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln insbesondere Blechtafeln, die durch eine Datenver­ arbeitungsanlage gesteuert ist, 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 Koordinatentisch. Die durch die Stanzpresse beareiteten 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 vorge­ sehen, deren koordinierte Winkelstellungen durch verschiedene Sicherungs­ organe überwacht werden müssen.

Das Auftrennen der Werkstücke ist dabei durch das notwendige Verdrehen der Messer umständlich und schon der geringste Verschleiß kann Ausschuß ver­ ursachen. 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 Blechdicken.

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, sodaß 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, wobei 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 Stanzpresse kommen unter den geschilderten Umständen nicht zum Tragen, sodaß eine rationelle Fertigung mit den bekannten Maschinen nicht zu ermöglichen ist.

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

Aus der europäischen Patentanmeldung 56 143 ist eine Metallschneidma­ schine ersichtlich, bei welcher im Unterschied zu der vorbeschriebenen Vorrichtung die zu bearbeitenden Blechtafeln an einem Schneidfeld eines Auflagetisches befestigt werden, entlang dem in der X-Achse eine Brücke verfahrbar ist, an der drei Schlitten in der Y-Achse durch ein endloses Band miteinander verbunden durch einen Motor hin- und herbewegbar sind. Durch an den Schlitten angeordnete Schneidbrenner werden durch gemeinsame Bewegungen der Brücke und der Schneidbrenner Abschnitte aus der Blechtafel ausgeschnitten. Die bearbeiteten Werkstücke werden anschließend in einem weiteren Arbeitsgang durch an den Schlitten ferner vorgesehene Magnetbau­ gruppen aufgenommen und durch Verfahren der Brücke und ggf. auch der Schlitten zu Sammelkörben am Tischende verbracht. Dabei können in einer durch eine Eingabesteuereinheit gesteuerten Weise die Werkstücke selektiv einzeln oder zu mehreren aufgenommen und abgesetzt werden.

Anschließend müssen Schrot und Schlacken vor Auflage einer neuen Blech­ tafel von dem Schneidfeld abgeräumt werden.

Auch hierbei ist somit das Aufnehmen und ggf. das Sortieren der Werkstücke sowie das Abräumen des Schrottes und das Entfernen der Schlacken zeitraubend und umständlich und erfordert aufwendige Vorrichtungen und Steuerorgane.

Desweiteren ist beim Innenbrennen eine Stanzlochung der Blechtafeln nicht durchführbar, sodaß beim sogenannten Durchschießen der Lochung der Düsenverschleiß groß ist und auch mit einem zusätzlichen größeren Zeitaufwand gerechnet werden muß. Auch entstehen dabei Krater, was Aus­ schuß verursachen kann.

Auch ein Besäumen der Blechtafeln ist bei einer derartigen Schneidma­ schine nicht möglich, sodaß man dieses auf einer gesonderten Vorrichtung vornehmen muß oder auf den Einsatz teuerer Blechtafeln angewiesen ist. Ebenso ist auch eine wärme- und gasabführende Wasserkühlung hierbei nicht möglich.

Bei einer aus der DE-OS 36 00 822 bekannten Anlage zum automatischen Be­ schicken und Abräumen von Brennschneid- und Plasmaschneidanlagen sind Paletten vorgesehen, in welche die Tafeln aufgelegt und über ein Förder­ system in den Arbeitsbereich der Maschine eingeführt werden. Die Palet­ ten sind dabei als Schneidrost ausgebildet und weisen kopf- und längs­ seitige Anschläge für die auch hier in einem gesonderten Arbeitsgang vor­ her besäumten Blechtafeln auf.

Auch hierbei ist weder eine Lochung noch eine Kühlung möglich und das Auf­ nehmen der Werkstücke sowie das Abräumen des Schrotts und der Schlacke ist hiermit lediglich nach außerhalb der Maschine verlagert und dort ebenso zeit­ raubend und umständlich zu bewerkstelligen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demzufolge darin, eine Trennschneidvorrichtung der eingangs aufgeführten Art zu schaffen, bei welcher Tafel, insbeson­ dere Blechtafel, in allen handelsüblichen Abmessungen einwandfrei und ohne größeren Zeitaufwand zu besäumen und anschließend Werkstücke je­ glicher Geometrien mit großer Genauigkeit zu bearbeiten und besonders rasch und mit großer Genauigkeit abzutrennen sind, wobei der Schrott ohne größeren Zeitaufwand kontinuierlich abzuräumen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Bauweise der Trennvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie der Patentansprüche 2 und 3 gelöst, was auch ein neuartiges Herstellungsverfahren gemäß den Patentansprüchen 11 bis 13 ermöglicht.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken einer maschinenmäßigen Trennung der Koordinatenfunktionen auf verschiedene Antriebe und deren Wegmeß­ systeme, wodurch eine abschnittsweise Bearbeitung der Tafeln und ein konti­ nuierliches rasches Abtrennen der Werkstücke sowie eine größere Weginfor­ mationsdichte 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 gemäß Patent­ anspruch 11 und automatisches Stapeln derselben,
• - kontinuierliches Abräumen der Ausschnitte (Schrott),
• - kontinuierliche Abnahme des Tafelgewichtes, geringerer Verschleiß.

In den Unteransprüchen 2 und 4 - 10 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der beanspruchten Vorrichtung aufgeführt.

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

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Trennvor­ richtung,

Fig. 2 ein Schnittbild der Vorrich­ tung gemäß der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnittbild der Vorrich­ tung gemäß der Linie II-II in Fig. 1 und die

Fig. 4 bis 8 Bearbeitungsbeispiele.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Trennschneidvorrichtung 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 (vgl. 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 herbewegbar.

Auf dem Schlitten ist eine Tafelhandhabungsvorrichtung 9 montiert. Diese besteht aus einem durch einen Hubzylinder 16 auf- und abbewegbare Saug-Magnetgreifer 18, der durch einen Servomotor 17 um 360° verdrehbar ist. Vorne an dem Schlitten 12 sind ferner durch einen 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 dieses durch seinen Schwenkzylinder 27 hochgeschwenkt ist, in eine darunter befindliche Stapelvorrichtung 28.

In Baueinheit mit dem Scherenestell 2 ist ein in Fig. 3 als Torgestell 30 erkennbares Gestellteil vorgesehen. An diesem sind oben seitlich gelagerte Gleitstangen 31 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 49 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 Bearbeitungsbeispiel wird zunächst eine Rohblechtafel durch den Saug-Magnetgreifer 18 von einer nicht dargestellten Tafelauflage aufgenommen und an allen vier Rändern nacheinander besäumt. (Schnittlinien der Besäumschnitte 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, sodaß 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, sodaß Abfall verringert bzw. vermieden wird. Die Teile werden nacheinander mittels geradem Scherschnitt 64 abgetrennt. Davor erfolgen die Querteilungen 65 und Formschnitte (Lochausschnitte) 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 Stapelvorrichung 28 gefördert und gelangen da­ bei sortiert an die für sie vorgesehenen Stapelplätze.

Claims (13)

1. Trennschneidvorrichtung zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln insbesondere Blechtafeln, welche durch eine Datenverar­ beitungsanlage gesteuert ist, gekennzeichnet durch eine Tafelschere (Langmesserschere) (1) mit einem an den Scherentisch (6) anschlies­ senden 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 Tafelhandhabungs­ vorrichtung (9) (10-15, 19-21), bei welcher in Zustellrichung vor ihren Messern (4) in einem an ihrem Gestell (2) anschließenden bzw. angeschlossenen Gestell (30) wenigstens eine in der Y-Achse hin- und herbewegbar und in der Z-Achse zustellbar angetriebene Schmelzschneid­ vorrichtung (35, 36) vorgesehen ist und die Antriebseinheiten der Tafel­ handhabungsvorrichtung (10-15, 19-21) und der Schmelzschneidvorrichtung (35, 36) mit Wegmeßsystemen kombiniert ist.

2. Trennschneidvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Tafelhandhabungsvorrichtung (10-15, 19-21) und der Schmelzschneidvorrichtung (35, 36) Zahnstangen- bzw. Spindeltriebe (11 bzw. 32 und 33) angeordnet sind.

3. Trennschneidvorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, 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 ange­ ordnet und der Drehantrieb (17) derselben mit einem Drehmeßsystem kombi­ niert und an die Datenverarbeitungsanlage angeschlossen ist.

4. Trennschneidvorrichtung nach Patentanspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelz­ schneidvorrichtung (35, 36) ein Plasmabrenner (35) vorgesehen ist.

5. Trennschneidvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelzschneidvorrichtung statt des Plasmabrenners (35) ein Laserbrenner vorgesehen ist.

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

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

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

9. Trennschneidvorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der oder den Schmelzschneidvorrichtung(en) (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 eine Spindeltrieb (45) angetriebenen Schlitten (49), an dem der Matrize (47) ein Aufnahme­ schacht (48) zugeordnet ist, mit dem Schlitten (34) synchron durch den Servomotor (33) und Kettentrieb (46) angetrieben ist.

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

11. Verfahren zum Herstellen und Abtrennen von Werkstücken aus Tafeln ins­ besondere Blechtafeln unter Verwendung der in Patentanspruch 1 bzw. einer durch Patentanspruch 1 und mindestens einen der folgenden Patent­ ansprüche 2 bis 10 gekennzeichneten Trennschneidvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Werkstücke zunächst entlang der ersten Reihe von in der X-Achse parallelen Reihen der Blechtafeln ein­ geteilten Werkstückreihen erfolgt und diese sodann mit einem Scher­ schnitt 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 Blech­ tafeln eine unterschiedliche geometrische Form aufweisen, sodaß sie nach dem Scherschnitt sortiert an dafür vorgesehene Stapelplätze ge­ langen.

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