DE4300876A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Präzisionsbauteilen aus mindestens zwei Stanzteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her­ stellung von Präzisionsbauteilen aus mindestens zwei Einzelstanz­ teilen.

Derartige Einzelteile werden in tausendfacher Stückzahl weitgehend automatisiert durch Stanzautomaten hergestellt, ein Beispiel einer solchen Herstellung ist in der DE-PS 39 15 281 dargestellt.

Ein Teil der Endprodukte, die beispielsweise Stecker sein können, wie sie in der Autoelektrik verwendet werden, sind jedoch nicht durch einteilige Stanzteile herstellbar, sondern müssen aus zwei oder mehreren Stanzteilen zusammengefügt werden. Die naheliegendste und auch kostspieligste Möglichkeit dies zu bewerkstelligen, ist die individuelle Zusammenfügung von Einzelteilen per Hand, es sind jedoch auch schon teilautomatisierte Verfahren im Gebrauch, bei denen die Materialbahnen, aus denen die Einzelteile ausgestanzt werden, gemeinsam dem Stanzautomaten zugeführt werden, was jedoch erhebliche Steuerungs- und Synchronisationsprobleme aufwirft. Eine vollautomatische Zusammenführung der Einzelstanzteile zum Endprodukt ist hierbei nicht möglich gewesen.

Wegen der bei solchen Teilen erheblichen Stückzahlen ist jedoch eine weitgehende Vollautomatisierung des Herstellungsprozesses auch von mehrteiligen Präzisionsbauteilen der beschriebenen Art zwingende Notwendigkeit geworden, um diese Präzisionsbauteile mit vertretbaren Kosten in großen Serien zu fertigen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Durchführung dieses Verfahrens zu konzipieren, mit dem insbesondere zweiteilige, grundsätzlich aber auch mehrteilige Präzisionsbauteile gemeinsam und vollautomatisch aus Einzelstanz­ teilen herstellbar sind, wobei eine konstruktiv einfache Lösung zur Umsetzung des Verfahrens erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und dem Anspruch 3 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Mitnehmervorrichtung besteht darin, daß sie ohne große Umrüstungen oder Umstellungen mit den üblichen Stanzautomaten eingesetzt werden kann, sofern ein geeignetes Stanzwerkzeug zur gemeinsamen Ausstanzung der Einzelteile im Stanzautomaten eingesetzt wird. Durch die Parallelzuführung befinden sich die ausgestanzten Einzelteile dann auch in aller Regel in einer Position, wo eine einfache Zusammenführung beispielsweise durch Zusammenstecken im Stanzautomaten selbst oder in einem nach­ geschalteten Folgewerkzeug auch automatisch vorgenommen werden kann, ohne daß separate Synchronisationsprozesse oder sonstige Steuerungs­ vorgänge erforderlich wären.

Hierbei ist besonders zu erwähnen, daß die erfindungsgemäße Mitnehmervorrichtung auch dann einsetzbar bzw. nachrüstbar ist, wenn im Stanzautomaten spezifische Justiervorgänge zur exakten Positio­ nierung der Stanzteile ausgeführt werden, die zu geringfügigen Horizontalverschiebungen der beiden Materialbahnen absolut und relativ zueinander führen.

Insgesamt ist die erfindungsgemäße Mitnehmervorrichtung konstruktiv sehr einfach aus mechanischen Bauteilen modulartig zusammensetzbar, was eine schnelle Umrüstung, einfache Wartung und unkomplizierte Betriebsweise ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 Eine Seitenansicht eines mit zwei Materialbahnen A und B beschickten Stanzautomaten einschließlich der erfindungsgemäßen Mitnehmervorrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Mitnehmervorrichtung in der Zeichenebene der Fig. 1 und der Ebene A,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Mitnehmervorrichtung in der Ebene B der Fig. 2, und

Fig. 3A einen Vertikalschnitt einer modifizierten Mitnehmer­ vorrichtung entsprechend der Darstellung der Fig. 3.

Anhand der Fig. 1 soll das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden:

Ziel des Verfahrens ist die Herstellung eines (im Ausführungsbei­ spiel) zweiteiligen Präzisionsbauteils, beispielsweise eines Steckers für Leiterplatten, wie sie beispielsweise in der Autoelektrik Verwendung finden. Jedes dieser Präzisionsbauteile besteht aus im Ausführungsbeispiel zwei Einzelteilen, die in an sich bekannter Weise in einem Stanzautomat S aus Materialbahnen A bzw. B durch Einwirkung entsprechender Stanzwerkzeuge SW hergestellt werden. Das Stanzwerkzeug SW dient dabei zur Ausstanzung der Konturen des jeweiligen Einzelteils und zur Vereinzelung der Einzelbauteile aus den taktweise herangeführten Materialbahnen A, B. Nach Ausstanzung der Einzelteile und gegebenenfalls geeigneter Formung werden dann entweder im Stanzautomaten selbst oder in nachgeschalteten Verar­ beitungsstationen die Einzelteile zusammengefügt, beispielsweise durch Ineinanderstecken oder Aufeinanderschieben von ineinander­ greifenden Abschnitten der Einzelbauteile, wodurch dann das Präzisionsbauteil als Endprodukt dieses Verfahrens entsteht.

Vor jedem Takt des Stanzautomaten S muß folglich mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung V des Stanzautomaten S ein vorgegebener Abschnitt der Materialbahnen A, B in das Stanzwerkzeug SW eingeschoben werden, wobei die Länge des eingeschobenen Abschnittes A, B im wesentlichen der Länge des betreffenden Einzelteils entspricht und durchaus verschieden sein kann. Es müssen also bei jedem Vorschubtakt in der Regel verschieden lange Abschnitte der Materialbahnen A und B in den Stanzautomaten S vorgeschoben werden, die in an sich bekannter Weise von zwei Abwickelhaspeln HA, HB in geeigneter Position vor dem Stanzautomaten abgerollt werden können.

Aus Vorstehendem folgt, daß das grundlegende technische Problem darin besteht, den Vorschub der beiden Materialbahnen A, B in das Stanz­ werkzeug S in zeitlicher und räumlicher Hinsicht so zu koordinieren, daß bei jedem Stanztakt aus jeder Materialbahn ein Einzelteil hergestellt wird, und daß diese beiden Einzelteile so gegeneinander präzise positioniert sind, daß unmittelbar darauf (im Stanzautomaten S oder in einem nachgeschalteten Werkzeug) die Zusammenfügung dieser Einzelteile zu dem Endprodukt, einem Präzisionsbauteil, vollautomatisch erfolgen kann.

Zu dieser zeitlichen und räumlichen Koordination dient das erfin­ dungsgemäße Verfahren und eine zur Realisierung dieses Verfahrens vorgesehene Mitnehmervorrichtung P, die dem Stanzautomaten S vorgeschaltet und von dessen Vorschubeinrichtung V gesteuert wird.

Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, daß der Vorschub, der von der Vorschubeinrichtung V vermittelt wird, bei bekannten Stanz­ werkzeugen nur einen Grobwert vorgibt, wogegen eine Feinjustierung des Materialbandes beispielsweise mittels seitlicher Lochleisten erzeugt wird, in die im Stanzautomaten kegelstumpfartige Werkzeuge zur Zentrierung und Positionierung eingreifen. Dies muß bei der Konzeption der erfindungsgemäßen Mitnehmervorrichtung P besonders berücksichtigt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß die Vorschubeinrichtung V lediglich auf eine der Materialbahnen wirkt (in der folgenden Beschreibung auf die Materialbahn A) und die derart erzeugte Zug­ bewegung auf die Materialbahn A in der Mitnehmervorrichtung P zwangsweise auf die dort parallel laufende, andere Materialbahn B übertragen wird, wobei das Über/Untersetzungsverhältnis dieser Übertragung so einstellbar ist, daß das gewünschte Vorschubverhältnis der beiden Materialbahnen (entsprechend der Länge der beiden Einzelteile) erreichbar ist. Dies hat zur Folge, daß mit jedem Vorschubtakt genau diejenige Länge der Materialbahn in das Stanzwerkzeug SW eingeschoben wird, die einem Einzelteil entspricht.

Diese starre Koppelung zwischen dem extern (von der Vorschubein­ richtung V erzeugten) der Materialbahn A aufgeprägten Vorschub und dem daraus resultierenden Vorschub der Materialbahn B wird jedoch nur in der Verarbeitungsrichtung (Pfeil F in Fig. 1) erzeugt, wogegen die oben beschriebene Feinjustierung der Einzelbauteile im Stanz­ werkzeug SW unabhängig voneinander erfolgt, d. h., eine Feinjustierung der Materialbahn B im Stanzwerkzeug SW hat keine Rückwirkungen auf den Vorschub der Materialbahn A, insofern besteht also eine Zwangskopplung der Bewegung von der Materialbahn A zur Materialbahn B, aber nicht umgekehrt. Damit ist gewährleistet, daß die in den Stanzwerkzeugen vorgenommenen Feinjustierungen zur exakten Positionierung der Einzelteile unter dem Stanzwerkzeug keine Aus­ wirkungen auf den Koppelmechanismus haben, wie er von der Mitnehmer­ vorrichtung P vermittelt wird.

Die konstruktive Umsetzung dieses Verfahrensprinzips mit Hilfe einer geeigneten Mitnehmervorrichtung P wird nun anhand zunächst der Fig. 2 und 3 im einzelnen erläutert, die eine solche Mitnehmer­ vorrichtung P in zwei zueinander orthogonalen Vertikalschnitten darstellen; hierbei soll zunächst der mechanische Aufbau der Mitnehmervorrichtung P von unten nach oben erläutert werden:

Basis für den gesamten Aufbau bildet eine Grundplatte 22, auf der sich im definierten Abstand voneinander zwei Seitenteile 3A, 3B erheben, die funktionell eine Art Aufnahmeschacht für die zwischen ihnen befindlichen Bauteile bilden. Den oberen Abschluß der Mit­ nehmervorrichtung bildet eine Deckplatte 1.

In seitlichen Öffnungen der Seitenteile 3A, 3B ist über zwei Rillen­ kugellager 12A, 12B eine Mitnehmerwelle 12 gelagert und mit Hilfe von Deckscheiben 17A, 17B gesichert. Die Mitnehmerwelle trägt zwei Rollen 10, 11, die derart voneinander beabstandet sind, daß über sie jeweils eine Materialbahn A, B geführt wird. Beim dargestellten Ausführungs­ beispiel sind die beiden Rollen 10, 11 von gleichem Durchmesser, so daß dementsprechend bei einer Drehung der Rolle 10 infolge eines Vorschubs der Materialbahn A über die Rolle 11 der Materialbahn B, die über die Rolle 11 läuft, die gleiche Vorschublänge vermittelt wird.

Die gemeinsame Mitnehmerwelle 12 mit den beiden Rollen 10 und 11 dient folglich der oben beschriebenen Zwangskopplung zwischen den beiden Materialbahnen A und B im Sinne eines gemeinsamen Vorschubes in den Stanzautomaten S.

Um diese Zwangskopplung in der "Gegenrichtung" (von der Rolle 11 entsprechend der Materialbahn B zur Rolle 10 entsprechend der Materialbahn A) aufzuheben, weist die Rolle 11 eine Freilaufeinrichtung auf, bestehend aus einem Hülsenfreilauf 11A und beidseitig angeordneten Stellringen 13, 14, sowie einer Zwischenführung 25. Diese Freilaufeinrichtung bewirkt, daß beispielsweise ein Rückwärtsschub der Materialbahn B infolge eines Feinjustierungsvorganges im Stanzwerkzeug dieser Materialbahn nicht über die Mitnehmerwelle 12 und die Rolle 10 der Materialbahn A aufgeprägt wird. Die Konzeption dieses Mitnehmermechanismus schafft die Voraussetzung für die Zwangsübertragung des Vorschubs der Materialbahn A auf die Materialbahn B in Verarbeitungsrichtung F, aber auch die Entkopplung eventueller gegenläufiger Bewegungen der beiden Materialbahnen aufgrund von Feineinstellungen im Stanzautomaten S.

Zur zuverlässigen Kopplung der Vorschubbewegung der Materialbahn A auf die Materialbahn B muß natürlich sichergestellt sein, daß zwischen den Materialbahnen und den ihnen zugeordneten Rollen 10, 11 eine zuverlässige Kraftübertragung gewährleistet ist, hierzu dienen die weiter oberhalb angeordneten Bauteile:

In zwei Lagerblöcken 6, 7 sind mittels Lagerstiften 6A, 6B zwei weitere Rollen 8, 9 gehalten, die auf den Materialbahnen A, B aufsitzen, derart, daß die Materialbahnen A, B durch den zwischen den Rollen 8 und 10 gebildeten Rollenspalt WA bzw. den durch die Rollen 9 und 11 gebildeten Rollenspalt WB geführt werden. Die Rollen 8 und 9 dienen folglich als Laufscheiben und zur Erzeugung eines geeigneten Anpreßdruckes zur schlupffreien Kopplung des Vorschubes von der
Materialbahn A auf die Materialbahn B. Um dies zu erreichen sind oberhalb der Lagerblöcke 6, 7 Druckplatten 4, 5 in dem von den Seitenteilen 3A, 3B gebildeten Rahmen eingelassen, sowie eine gemeinsame Distanzplatte 2 (Fig. 2), die unterhalb der Deckplatte 1 befestigt ist. Zwischen der Distanzplatte 2 und den Druckplatten 4, 5 arbeitet jeweils eine Federeinrichtung E1, E2, bestehend aus jeweils einer Spiralfeder, deren unteres Ende sich in der Druckplatte 4, 5 abstützt und deren oberes Ende von einem über Öffnungen der Deckplatte 1 zugänglichen und verstellbaren Gewindestift beaufschlagt wird.

Damit kann durch die Deckplatte 1 hindurch durch Verdrehen des Gewindestiftes der Anpreßdruck der Rollen 8 und 9 auf die ihnen zugeordneten Materialbahnen A, B einzeln und unabhängig voneinander eingestellt werden, um die erwähnte schlupffreie Zwangskoppelung zwischen den beiden Materialbahnen A und B sicherzustellen.

Die Lagerblöcke 6, 7, die Druckplatten 4, 5 und die gemeinsame Distanzplatte 2 weisen weiterhin Bohrungen auf, die mindestens eine Führungssäule F1, F2 zur Lagefixierung dieser Bauteile im Rahmen 3A, 3B aufnehmen.

Zur schnellen Fixierung und Positionierung dieses Bauteilensembles dient eine Schnellspanneinrichtung, bestehend aus jeweils einem Schnellspannhebel S1, S2, der sich auf der Deckplatte 1 abstützt und der über einen Gewindestift G1, G2 in eine passende Gewindebohrung jeweils einer der Druckplatten 4, 5 eingreift. Mit dieser Schnell­ spanneinrichtung ist eine Grob-Vertikalpositionierung der Rollen 8 und 9 (unabhängig voneinander) möglich, wogegen die oben beschriebene Einstellvorrichtung mittels der Federeinrichtungen F1, F2 (Fig. 2) zur Feineinstellung des Anpreßdruckes dient.

Der beschriebene modulartige Aufbau der Mitnehmervorrichtung P gestattet ein schnelles Auswechseln der vorschubbestimmenden Bauteile und eine feinfühlige Abstimmung des Anpreßdruckes der zugeordneten Rollenpaare auf die Materialbahnen, der in einem bestimmten Bereich liegen muß, um einerseits einen zuverlässigen Mitnahmeeffekt zu gewährleisten, andererseits Blockierungen und Verklemmungen auszuschließen.

Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Mitnehmervorrichtung P erzeugt gleiche Vorschublänge bei den Materialbahnen A und B bei möglichen unterschiedlichen Dicken der Materialbahnen, die durch die beschriebenen Einstell- und Schnell­ spannvorrichtungen berücksichtigt werden können.

In Fig. 3A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel als Variante skizziert, dessen Bauteile identisch mit den Bauteilen sind, die in Fig. 3 dargestellt sind, so daß nur die abweichenden Bauteile mit Bezugszeichen versehen worden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel geht es darum, unterschiedliche Vorschublängen für die Materialbahn A und die Materialbahn B zu erzeugen, wobei die Vorschublänge für die Materialbahn B 10 LE (Längeneinheiten) betragen soll, bei einer Vorschublänge von 12,6 LE bei der Materialbahn A; der Vorschub, der der Materialbahn A von der Vorschubeinrichtung V übermittelt wird, soll also im entsprechenden Verhältnis untersetzt an die Materialbahn B weitergegeben werden.

Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß eine Rolle 11′ auf der Mitnehmerwelle 12 montiert wird, deren Durchmesser und damit deren Umfang im Verhältnis 1,26 : 1 gegenüber dem Durchmesser bzw. dem Umfang der Rolle 10 reduziert ist. Entsprechend dem geringeren Durchmesser der Rolle 11′ sitzen die darüberliegenden Baueinheiten entsprechend tiefer, was durch einen verlängerten Gewindestift G2, der Schnellspanneinrichtung berücksichtigt wird. Aus diesem Beispiel wird ersichtlich, wie einfach die Erzeugung von Vorschubuntersetzungen bzw. Vorschubübersetzungen bei der erfindungs­ gemäßen Mitnehmereinrichtung realisiert werden kann.

Beiden Ausführungsbeispielen sind gemeinsam Auflageplatten 18, 19, 20 und 21, die im wesentlichen in derselben Horizontalebene liegen wie die Rollenspalte WA, WB und zur sicheren Zuführung bzw. Abführung der Materialbahnen A, B dienen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Präzisionsbauteilen aus mindestens zwei mit Hilfe von Stanzwerkzeugen hergestellten Einzelteilen einer Stanzpresse, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:

• - Zuführung von mindestens zwei Materialbahnen (A, B) im wesent­ lichen parallel in eine Mitnehmervorrichtung (P),
• - in der Mitnehmervorrichtung (P) Zwangsübertragung des extern von einer Vorschubeinrichtung (V) vorgegebenen Vorschubs der ersten Materialbahn (A) auf die parallel laufende, zweite (und weiteren) Materialbahn(en) (B) mit jeweils vorgebbarem Unter-/Über­ setzungsverhältnis,
• - parallele Zuführung der derart synchronisierten Materialbahnen (A, B) zu einem gemeinsamen Stanzwerkzeug (SW) innerhalb der Stanzpresse (5), und
• - Verbindung der beiden ausgestanzten Einzelteile in ihrer vor­ gesehenen Endposition zum mehrteiligen Präzisionsbauteil.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ schub der extern angetriebenen ersten Materialbahn (A) von Verschiebungen entkoppelt wird, die der/den zweiten weiteren Materialbahn(en) (B) im Stanzwerkzeug (D) aufgeprägt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei von zwei Rollenpaaren (8, 10; 9, 11) gebildeten Rollenspalten (WA, WB) zur Führung der Materialbahnen (A, B), wobei zumindest zwei (Rollen 10, 11) in Vorschubrichtung der ersten Materialbahn (A) zwangsgekoppelt sind, deren Durchmesser so festgelegt oder einstellbar sind, daß sich das gewünschte Unter-/Übersetzungsverhältnis der Vorschublängen der Materialbahnen (A, B) einstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rollenspalte (WA, WB) und damit der Anpreßdruck auf die Materialbahnen (A, B) mittels zweier Einstellvorrichtungen auf die Dicke der beiden Materialbahnen (A, B) einzeln und unabhängig voneinander einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Rollen (11) eine Freilaufeinrichtung aufweist derart, daß eigen­ ständige oder aufgeprägte Verschiebungen der zweiten Materialbahn (B) insbesondere über das Maß des von der ersten Materialbahn (A) durch die Kopplung der beiden Rollen (10, 11) erzwungenen Vorschubs hinaus nicht zu einer Beaufschlagung der zugehörigen Rolle (26) mit der ersten Materialbahn (A) führen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frei­ laufeinrichtung aus einem Hülsenfreilauf (11A) und zwei Stell­ ringen (13, 14) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zwangsgekoppelten Rollen (10, 11) auf einer Mitnehmerwelle (12) gelagert sind, die der ersten Materialbahn (A) zugeordnete Rolle (10) starr und unmittelbar, die der zweiten Materialbahn (B) zugeordnete Rolle (11) über die Freilaufeinrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den zwangsgekoppelten Rollen (10, 11) gegenüberliegenden Rollen (8, 9) mittels je eines Lagerstiftes (6A, 7A) und entkoppelt voneinander in je einem Lagerblock (6, 7) gehalten sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einstellvorrichtung aus folgenden Bauteilen besteht:

• - einer Druckplatte (4, 5), die je einen der Lagerblöcke (6, 7) beaufschlagt,
• - einer gemeinsamen Deckplatte (1), auf der sich die Schnell­ spannhebel (51, 52) abstützen, und
• - Federeinrichtungen (E1, E2), die die Druckplatte (4, 5) beauf­ schlagen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (E1, E2) aus je einer Spiralfeder besteht, deren eines Ende sich in der Druckplatte (4, 5) abstützt, und deren anderes Ende von einem über Öffnungen der Deckplatte (1) zugänglichen und verstellbaren Gewindestift beaufschlagt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerwelle (12) der zwangsgekoppelten Rollen (10, 11) unterhalb der Materialbahnen (A, B) in einem Rahmen (3A, 3B) gelagert sind, in dem auch die Lagerblöcke (6, 7) der beiden freilaufenden Rollen (8, 9) geführt sind.

12. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerblöcke (6, 7), die Druckplatten (4, 5) und eine gemeinsame Distanzplatte (2) Bohrungen aufweisen, die mindestens eine Führungssäule (F1, F2) zur Lagefixierung dieser Bauteile im Rahmen (3A, 3B) aufnehmen.

13. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Deckplatte (1), Distanzplatte (2) und Druckplatten (4, 5) über zwei Schnellspanneinrichtungen vertikal positionierbar und festsetzbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schnellspanneinrichtung aus je einem Schnellspannhebel (S1, S2) besteht, der sich auf der Deckplatte (1) abstützt, mit einem Gewindestift (G1, G2), der in eine Gewindebohrung der zugehörigen Druckplatte (4, 5) eingreift.