DE4301309A1 - Schneidpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidpresse ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schneidpresse entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Zum wirtschaftlichen Betrieb beispielsweise einer Revol­ verschneidpresse ist bekanntlich die Einstellung optima­ ler oberer und unterer Totpunkte der Hubbewegung des Stanzwerkzeugs erforderlich. Der obere Totpunkt muß hierbei knapp oberhalb des höchsten Punktes des jeweili­ gen Werkstückes eingestellt werden und ist somit unter anderem auch werkstückspezifisch zu sehen. Das Stenz­ werkzeug ist üblicherweise in einer Werkzeugaufnahme gehalten und weist eine seinem Nachschliffgrad entspre­ chende Werkzeuglänge auf, die bei der Festlegung des oberen Totpunktes berücksichtigt werden muß. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die Länge des einzelnen Werkstücks vor dem Einsetzen in die Werkzeugaufnahme manuell zu messen und den ermittelten Meßwert in den entsprechenden Datenspeicher einer den Hub des Stanzan­ triebs regelnden Steuerung einzugeben. Der in diesem Sinne korrekt eingestellte Hub ist dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Schneidkante des Stanzwerkzeugs im oberen Totpunkt geringfügig oberhalb des Werkstückes und im unteren Totpunkt etwa an der Unterkante des Schnitt­ zylinders der Matrize des Unterwerkzeugs befindet. Nachteilig an dieser bekannten Art der Maschineneinstel­ lung ist jedoch, daß sich zahlreiche Fehlermöglichkeiten ergeben, so z. B. eine fehlerhafte Werkzeuglängenmessung und/oder eine fehlerhafte Eingabe der gemessenen Werk­ zeuglänge in den Datenspeicher, gegebenenfalls in Ver­ bindung mit einer ebenfalls fehlerhaften Zuordnung eines Meßwertes zu der Werkzeugaufnahme des einzelnen Werk­ zeugs. Stehen im Ergebnis für die Steuerung keine korrek­ ten Werkzeuglängenwerte zur Verfügung, ergeben sich keine optimalen Werte für den Hub und es führt dies zu einem unwirtschaftlichen Betrieb der Presse oder zu Maschinen- und/oder Werkzeugschäden.

Eine weitere Störquelle des Betriebs dieser Revolver­ schneidpressen besteht in möglichen Werkzeugbrüchen, insbesondere im Bereich der Schneidkante des einzelnen Stanzwerkzeugs. Derartige Störungen werden bei den bisher bekannten Maschinentypen nicht unmittelbar er­ kannt, sondern erst im Rahmen nachgeordneter Qualitäts­ kontrollen der bearbeitenden Werkstücke festgestellt.

Es ist nach alledem die Aufgabe der Erfindung, eine Schneidpresse mit Hinblick auf eine vereinfachte, auto­ matisierte Hubeinstellung sowie mit Hinblick auf die Kontrolle von Werkzeugbrüchen hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Schneidpres­ se durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des An­ spruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach die Anordnung eines, den Verfahrweg des Stanzwerkzeugs schneidenden Strahlen­ ganges, der zwischen einem Sender und einem Empfänger verläuft, welche relativ zu dem zu bearbeitenden Werk­ stück verfahrbar angeordnet sind, so daß über den Schnittpunkt dieses Strahlenganges mit dem Verfahrweg des Stanzwerkzeugs ein dem oberen Totpunkt des Stanzhu­ bes zumindest unmittelbar benachbarter Punkt definierbar ist, der durch entsprechendes Verfahren des aus Sender und Empfänger bestehenden Elementenpaares in unmittelba­ rer Nähe der Werkstückoberfläche gelegt werden kann. Die zu stanzenden Werkstücke weisen in der Regel eine tafel­ artige Gestalt auf und sind lediglich mit gewissen Erhebungen, Sicken oder dergleichen versehen, welche bei der Festlegung des oberen Totpunktes berücksichtigt werden müssen, um ein einwandfreies, d. h. von dem Stanz­ werkzeug unbehindertes Positionieren relativ zu der jeweiligen Bearbeitungsposition zu ermöglichen. Dieses Positionieren kann in an sich bekannter Weise mittels eines Koordinatentisches geschehen. Indem der genannte Empfänger ebenso wie ein, die Bewegung des Stanzwerkzeugs erfassender Weggeber mit einer Steuerung in Verbindung stehen, ist unabhängig von der konkreten Werkzeuglänge bei eingestellter Position lediglich des Senders sowie des Empfängers anhand des Zeitpunkts der Unterbrechung des Strahlenganges durch die Schneidkante des Stanzwerk­ zeugs in Verbindung mit der über den Weggeber geliefer­ ten Weginformation der obere Totpunkt automatisch fest­ legbar, und zwar ohne daß es der vorherigen Feststellung der jeweiligen Werkzeuglänge bedarf. Aus den übrigen Maschinendaten ist der untere Totpunkt der Hubbewegung einfach festlegbar, so daß die erfindungsgemäß ausgerü­ stete Schneidpresse den Vorteil bietet, daß ein nachge­ schliffenes Stanzwerkzeug lediglich in eine Werkzeugauf­ nahme eingesetzt werden muß, ohne daß vor dem Beginn des Betriebes umfangreiche, zeit- und kostenaufwendige Justiervorgänge erforderlich werden. Entsprechend der erforderlichen Meßgenauigkeit ist die Verwendung eines solchen Strahlenganges bzw. eines solchen Elementenpaa­ res bestehend aus Sender und Empfänger erforderlich, welches einen scharf gebündelten Strahl erzeugt. Soweit diese Bedingung erfüllt ist, können grundsätzlich belie­ bige Strahlungsquellen benutzt werden, welche den Aufbau einer aus Sender, Strahlengang und Empfänger bestehenden Strahlungskette ermöglichen. Als Weggeber kann grund­ sätzlich jedes Meßsystem eingesetzt werden, welches ausgangsseitig ein vorzugsweise elektrisches Meßsignal in analoger oder digital kodierter Form mit einer hinrei­ chenden Meßgenauigkeit liefert. Die aus Sender und Empfänger bestehende Strahlungskette muß darüber hinaus verfahrbar an dem Maschinengestell der Schneidpresse angeordnet sein, und zwar verfahrbar in Richtung auf das Werkstück hin, welches im allgemeinen gleichbedeutend ist mit einer Verfahrbarkeit in Richtung der Verfahrbar­ keit des Stanzwerkzeugs. Die konkrete Ausbildung des hierzu erforderlichen Antriebes kann ebenfalls beliebig vorgenommen werden, soweit eine ausreichende Einstellge­ nauigkeit gegeben ist.

Anwendung finden kann das erfindungsgemäße Prinzip bei grundsätzlich allen Arten von Schneidpressen, so z. B. Schneidpressen mit einer Einzelkopfstation, jedoch auch Revolverschneidpressen.

Sowohl der Stanzantrieb als auch die Antriebe des Sen­ ders sowie des Empfängers sind entsprechend den Merkma­ len der Ansprüche 3 und 4 vorzugsweise als druckmittel­ beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten ausgestaltet. In Verbindung mit Proportionalventilen läßt sich auf diesem Wege eine genaue Einstellung von Zwischenpositio­ nen innerhalb maximal möglicher Hubbewegungen erreichen.

Die Merkmale des Anspruchs 5 stellen den praktisch häufigsten Anwendungsfall der Erfindung dar. Es ist dies eine Revolverschneidpresse, wobei der genannte Strah­ lengang senkrecht zum Verfahrweg des Stanzwerkzeugs verläuft und wobei die Strahlungskette in der Nähe der Arbeitsstation angeordnet ist, so daß sich der Strahlen­ gang zwischen den Revolvertellern und oberhalb des Werkstücks erstreckt. Im letzteren Fall ist davon ausge­ gangen, daß sich die Revolverteller vertikal übereinan­ der befinden. Die Erfindung ist naturgemäß gleichermaßen auch bei um eine horizontale Achse drehbar angeordneten Revolvertellern gleichermaßen anwendbar.

Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb der eingangs dargelegten Schneidpresse vorzuschlagen, welches einen weitestgehend automatisier­ ten Betrieb bei der Hubeinstellung sowie der Kontrolle auf mögliche Werkzeugbrüche hin ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 6.

Man erkennt, daß lediglich die aus Sender und Empfänger bestehende Strahlungskette relativ zu dem zu bearbeiten­ den Werkstück auf einen kleinstmöglichen Abstand hin eingestellt werden muß, wohingegen sämtliche, den Hub betreffende Justiervorgänge automatisiert ablaufen. Auf diese Weise ergibt sich nicht nur eine Zeit- und Kosten­ ersparnis, sondern es werden gleichzeitig auch zahlreiche Bedien- und Einstellfehler vermieden.

Die Merkmale des Anspruchs 7 lassen erkennen, daß die Erfindung gleichzeitig eine permanente oder zu willkür­ lichen Zeiten aktivierbare Kontrolle des Betriebs der Schneidpresse auf mögliche Werkzeugbrüche hin ermög­ licht. Ein Werkzeugbruch wird hiernach lediglich durch Vergleich des Wertes eines Wegelements mit einem vorgeb­ baren Wert festgestellt, wobei ersteres Wegelement dem Abstand zwischen dem oberen Totpunkt und dem Schnitt­ punkt des Strahlengang es mit dem Verfahrweg des Stanz­ werkzeugs entspricht. Verändert sich dieses Wegelement im Sinne einer Verlängerung, ist dies als Anzeichen für einen Werkzeugbruch zu werten, welches über die Steue­ rung in geeigneter Weise zur Anzeige gebracht werden kann, so daß zu einem frühen Zeitpunkt das verschlissene Werkzeug ausgetauscht und durch ein einwandfreies Werk­ zeug ausgewechselt werden kann. Es werden auf diese Weise Fehlerquellen wie ein Werkzeugbruch zeitlich unmittelbar nach ihrem ersten Auftreten erkannt, so daß beschleunigt Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungs­ beispiel einer erfindungsgemäß ausgerüsteten Revolver­ schneidpresse näher erläutert werden.

Mit 1 ist die gemeinsame Achse zweier, mit Abstand übereinander angeordneter Revolverteller 2, 3 bezeichnet, die in einem zeichnerisch nicht dargestellten Maschinen­ gestell in geeigneter Weise gelagert und in definierter Weise um diese Achse antreibbar sind. Jeder Revolvertel­ ler trägt in an sich bekannter Weise im Umfangsbereich eine Vielzahl von Werkzeugsätzen, wobei das im oberen Revolverteller 2 gehaltene Oberwerkzeug 4 eines einzel­ nen Werkzeugsatzes im Regelfall aus einem Stempelhalter, einem Stempel und einem Abstreifer besteht und wobei das in dem unteren Revolverteller gehaltene Unterwerkzeug 5 zumindest aus einem Matrizenschuh nebst Matrize besteht. Das Ober- 4 und das Unterwerkzeug 5 sind in geeigneter, zeichnerisch nicht näher dargestellter Weise an dem jeweiligen Revolverteller 1, 2 befestigt.

In ebenfalls bekannter Weise ist das Oberwerkzeug 4 in einer Drehwinkelstation, welche die Arbeitsstation bildet, mit einem Stanzantrieb 6 kuppelbar. Der Stanzan­ trieb ist als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet, über dessen Kolbenstange 7 die für den Stanzvorgang benötigte Kraft übertragen wird.

Mit dem Stanzantrieb 6 ist in der zeichnerischen Dar­ stellung das Stanzwerkzeug 8 gekuppelt, welches bei der Durchführung des Stanzvorgangs mit der zugeordneten Matrize 9 des jeweiligen Unterwerkzeugs zusammenwirkt. Die Lage des Stanzantriebes 6 definiert die Arbeitssta­ tion der Schneidpresse und es erstreckt sich die Achse 8′ des in der Arbeitsstation befindlichen Werkzeugsatzes parallel zur Achse 1 der Revolverteller 3, 4.

Das zu stanzende Werkstück 10, hier ein tafelartiges Blech ist für die Durchführung des Stanzvorgangs bei­ spielsweise mittels eines zeichnerisch nicht darge­ stellten Koordinatentisches in eine vorausbestimmte Position relativ zu der Arbeitsstation verfahren und wird in dieser Position in geeigneter Weise gehalten. Zur Durchführung des Stanzvorgangs wird das Stanzwerk­ zeug 8 in Richtung der Achse 8′ auf das Werkstück 10 hin, durch dieses hindurch und anschließend wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt. Der Hub des Stanzwerk­ zeugs 8 wird derart festgelegt, daß im oberen Totpunkt sich die Unterkante bzw. Schneidkante des Stanzwerkzeugs 8 geringfügig oberhalb der Oberseite des Werkstücks 10 befindet und daß im unteren Totpunkt sich diese Schneid­ kante im Bereich der Unterkante des Matrizenprofils des Unterwerkzeugs befindet. Mit 11 ist ein, die Bewegung der Kolbenstange 7 erfassender Weggeber bezeichnet, der mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Steuerung in Verbindung steht. Der Weggeber 11 führt ausgangsseitig ein vorzugsweise elektrisches Meßsignal. Es ist die Druckmittelbeaufschlagung des Stanzantriebs 6 derart bemessen, daß innerhalb dessen Maximalhubes die Einstel­ lung beliebiger Wege und insbesondere beliebige Zwi­ schenhübe möglich ist. Dies kann beispielsweise mit proportional arbeitenden Wegeventilen erreicht werden.

Der Stanzantrieb 6 ermöglicht in Verbindung mit der genannten Steuerung somit eine dem Einzelfall genau angepaßte Hubeinstellung.

Mit 12 ist ein, seitlich bezüglich der Revolverteller, insbesondere der Arbeitsstation angeordneter Sender bezeichnet, der mit einem diesem gegenüberliegenden, sich ebenfalls seitlich bezüglich der Arbeitsstation befindlichen Empfänger 13 zusammenwirkt. Der Sender 12 bildet mit dem Empfänger 13 einen, den Verfahrweg des Stanzwerkzeugs 8 in der Arbeitsstation schneidenden Strahlengang 14.

Mit 15, 16 sind druckmittelbeaufschlagbare Kolben- Zylinder-Einheiten bezeichnet, deren Zylinder in geeig­ neter Weise an dem Maschinengestell der Revolverschneid­ presse befestigt sind und deren Kolben mit Führungstei­ len 17, 18 in fester Verbindung stehen, an denen jeweils der Sender 12 bzw. der Empfänger 13 angebracht sind. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 erstrecken sich paral­ lel zur Achse 1 der Revolverschneidpresse. Wesentlich ist, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 dahinge­ hend steuerbar sind, daß beliebige Positionen des Sen­ ders 12 und des Empfängers 13 entlang des Verschiebewe­ ges einstellbar sind oder daß ein fester unterer Totpunkt angefahren wird, dessen Position der Steuerung bekannt ist. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 stehen mit der Steuerung in Verbindung, über welche die Ausfahrpositionen der Führungsteile 17, 18 beispielsweise unter Zwischen­ anordnung von Proportionalventilen steuerbar sind, oder es wird die Kolben-Zylinder-Einheit dahingehend gesteuert, daß deren fester unterer Totpunkt angefahren wird. Wesent­ lich ist in diesem Zusammenhang ferner, daß die Ausfahr­ positionen des Senders 12 sowie des Empfängers 13 stets dahingehend ausgelegt sind, daß sich der Strahlengang 14 parallel zu den Ebenen der Revolverteller 2, 3 erstreckt und sich geringfügig oberhalb der Hochstellungen 19 befindet.

Erfindungsgemäß wird der Strahlengang 14 zur Definition des oberen Totpunktes des Stanzhubes benutzt, worauf im folgenden noch näher eingegangen werden wird.

Zur Festlegung des oberen Totpunktes des Stanzhubes werden zunächst der Sender 12 sowie der Empfänger 13 durch entsprechende Beaufschlagung der Kolben-Zylinder- Einheiten 15, 16 in ihre, in der Zeichnung dargestellte werkstückspezifische Position verfahren. Diese Position ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlengang mit geringstmöglichem Abstand oberhalb der höchsten Ausfor­ mung bzw. Hochstellungen 19 des Werkstücks 10 verläuft. Falls die Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 stets dahin­ gehend gesteuert werden, daß diese deren festen unteren Totpunkt anfahren, ist dieser derart plaziert, daß er sich geringfügig oberhalb der größtmöglichen Hochstel­ lungen 19 befindet. Bei diesen Hochstellungen handelt es sich um Rillen oder sonstige, aus der Ebene des Werkstücks 10 oberseitig herausragende Strukturelemente. Es wird nunmehr durch entsprechende Beaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 6 das in der Arbeitsstation befindliche Stanzwerkzeug 8 in seiner Achsrichtung in Richtung auf das Werkstück 10 hin verfahren, wobei der Verfahrweg über den Weggeber 11 erfaßt und der Steuerung kontinuierlich übertragen wird. Sobald die Werkzeug­ schneidkante des Stanzwerkzeugs den Strahlengang 14 unterbricht wird über den Empfänger 13 ein diesen Zustand anzeigendes Signal der Steuerung übertragen, wobei aus diesem Signal in Verbindung mit der über den Weggeber 11 erfaßten Weginformation durch die Steuerung der obere Totpunkt des Stanzhubes festgelegt wird. Aus der Position dieses oberen Totpunktes in Verbindung mit der bekannten Position des Unterwerkzeugs ist über die Steuerung der optimale Stanzhub, insbesondere die Lage von oberem und unterem Totpunkt errechenbar und es wird die Revolver­ schneidpresse in der Folge mit den, diesem konkreten Stanzwerkzeug zugeordneten Stanzhub betrieben. Dieser obere Totpunkt ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Werkzeugschneidkante geringfügig oberhalb des Lichtstrah­ les 14 befindet, so daß ausgehend von diesem oberen Totpunkt bis zur Unterbrechung des Strahlenganges 14 ein definiertes Wegelement durchfahren werden muß. Dieses Wegelement, welches der Steuerung als Rechengröße durch Auswertung der Signale des Weggebers 11 sowie des Empfän­ gers 13 zur Verfügung steht, bleibt unverändert, solange sich keine Veränderungen im Bereich der Schneidkante des Stanzwerkzeugs 8 ergeben. Kommt es jedoch im Verlauf des Betriebs des jeweiligen Stanzwerkzeugs zu Brüchen im Bereich dieser Schneidkante, ist diese "Werkzeugverände­ rung" anhand der hiermit verbundenen Verlängerung des genannten Wegelementes sofort als solche erkennbar, wobei dieser Erkennungsvorgang über die Steuerung in geeigneter Weise sichtbar oder wahrnehmbar gemacht werden kann.

Eine derartige Werkzeugbruchkontrolle kann regelmäßig bzw. automatisch oder zu vorgebbaren Zeitpunkten durch den Benutzer der Schneidpresse eingeleitet werden.

Claims (7)

1. Schneidpresse mit einem Stanzantrieb (6) zumindest für das in der Arbeitsposition befindliche, zwecks Bearbeitung in Richtung auf ein Werkstück (10) hin verfahrbare Stanzwerkzeug (8) eines Werkzeugsatzes, wobei der Stanzantrieb (6) hubveränderbar ausgebildet ist und mit einer Steuerung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Verfahrweg des Stanzwerkzeugs (8) von dem Strahlengang (14) zwischen einem Sender (12) und einem Empfänger (13) geschnitten wird,
• - daß sowohl der Sender (12) als auch der Empfänger (13) relativ zu dem Werkstück (10) verfahrbar an dem Maschinengestell der Schneidpresse angeordnet sind,
• - daß der Stanzantrieb (6) mit einem, den Verfahrweg des Stanzwerkzeugs (8) erfassenden Weggeber (11) ausgerüstet ist und
• - daß sowohl der Weggeber (11) als auch der Empfänger (13) mit der Steuerung in Verbindung stehen.

2. Schneidpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß ein Werkzeugsatz in an sich bekannter Weise aus einem Oberwerkzeug (4) , welches mit dem Stanzan­ trieb (6) kuppelbar ist und einem Unterwerkzeug (5) besteht, wobei das Oberwerkzeug (4) wenigstens das Stanzwerkzeug (8), nämlich einen Stempel und das Unterwerkzeug (5) wenigstens eine Matrize beinhal­ tet,
• - daß der Strahlengang (14) senkrecht zu dem Verfahr­ weg des Stanzwerkzeugs (8) oberhalb des Werkstücks (10) verläuft und
• - daß die Position des Senders (12) sowie des Empfän­ gers (13) nach Maßgabe eines geringstmöglichen Abstands oberhalb des höchsten Punkts des Werk­ stücks (10) eingestellt ist.

3. Schneidpresse nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stanz­ antrieb (6) als druckmittelbeaufschlagbare Kolben- Zylinder-Einheit ausgestaltet ist.

4. Schneidpresse nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Sender (12) als auch der Empfänger (13) unter Mitwir­ kung von druckmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder- Einheiten (15, 16) verfahrbar angeordnet ist.

5. Schneidpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von Werkzeugsätzen im peripheren Bereich zweier, übereinander angeordneter, zueinander koaxialer Revolverteller (2, 3) angeordnet sind und
• - daß sich der Sender (12) sowie der Empfänger (13) seitlich neben der Arbeitsstation der Revolverteller (2, 3) befinden.

6. Verfahren zum Betrieb einer Schneidpresse gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß das Stanzwerkzeug (8) mittels des Stanzantriebs (6) in Richtung auf den Strahlengang (14) hin verfahren wird,
• - daß über die Steuerung anhand des Zeitpunkts der Unterbrechung des Strahlengangs (14) durch die Schneidkante des Stanzwerkzeugs (8) in Verbindung mit der Weginformation des Weggebers (11) sowie von Daten betreffend die Position eines Unterwerkzeugs der obere Totpunkt der Hubbewegung des Stanzvor­ gangs und der Hub festgelegt werden und
• - daß die Schneidpresse nach Maßgabe dieses werkzeug- und werkstückspezifischen Hubes betrieben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der obere Totpunkt der Hubbewegung um ein kleinstmögliches Wegelement oberhalb des Strahlen­ ganges (14) festgelegt wird und
• - daß dieses Wegelement ausgehend von dem oberen Totpunkt bis zur Unterbrechung des Strahlenganges während des Betriebs der Schneidpresse kontinuier­ lich oder zu wählbaren Zeitpunkten mit einem vor­ gebbaren Wert zwecks Erkennung eines Werkzeugbruchs verglichen wird.