DE60113688T2

DE60113688T2 - Blechbearbeitungsmaschine mit antrieb zum wechsel der kraftrichtung

Info

Publication number: DE60113688T2
Application number: DE60113688T
Authority: DE
Inventors: Mika Virtanen; Jorma Taijonlahti
Original assignee: Lillbacka Jetair Oy
Current assignee: Lillbacka Jetair Oy
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: US6401514B1; WO2002000367B1; AU2001274397A1; ES2248342T3; ATE305343T1; EP1299200A2; EP1299200B1; WO2002000367A2; DE60113688D1; WO2002000367A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Blechbearbeitungszentren und Maschinen, wie beispielsweise Revolverpressen, und insbesondere eine Blechbearbeitungsmaschine, die einen Richtungswechselmechanismus zum Antrieb des Maschinenwerkzeugs benützt.
Hintergrund der Erfindung
In Dokument US 6021658 wird eine Blechbearbeitungsmaschine offenbart, die einen Kontaktmechanismus – beispielsweise in Form einer Rolle – benützt, der in die Richtung parallel zu der Ebene des Werkstücks beweglich ist, um einen Kontakt mit dem Stößel der Werkzeuganordnung zum Antrieb des Werkzeugs in eine Richtung herzustellen, die im Wesentlichen rechtwinkelig zu der Richtung ist, in die die Rolle angetrieben wird. Durch den dermaßen erfolgenden Wechsel einer Kraft, die in einer Richtung beweglich ist, zum Antrieb des Werkzeugs in eine andere Richtung ist die in US 6021658 beschriebene Maschine fähig, eine Reihe innovativer Techniken auszuführen, die mit älteren Blechbearbeitungsmaschinen nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten erreichbar wären.
Wie in US 6021658 offenbart, wird der Mechanismus zum Wechseln der Antriebsbewegung in eine Richtung in eine Antriebskraft in eine andere Richtung durch das Zusammenwirken zwischen einer Rolle und einem vorkonfigurierten Mechanismus, etwa einem Nocken, bereitgestellt. Ein derartiger Mechanismus funktioniert gut, so lange die an einem Werkstück durchzuführende Arbeit eine bestimmte Kraft bei einer bestimmten Geschwindigkeit erfordert. Für einen Wechsel auf eine andere Kraft muss bei der in US 6021658 beschriebenen Maschine entweder die Rolle oder der Nocken des Kraftrichtungswechselmechanismus ausgetauscht werden. Es muss nicht betont werden, dass ein solcher Austausch nicht nur zeitraubend ist, sondern auch eine Stilllegung der Maschine während des Mechanismuswechselvorgangs erfordert.
Es bedarf deshalb eines verbesserten Kraftrichtungswechselmechanismus zur Verbesserung der Funktionsweise einer Blechbearbeitungsmaschine.
Zusammenfassung der Erfindung
Die verbesserte Blechbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung nützt eine Mehrzahl von Nocken, die kooperativ mit einem Kontaktmechanismus zusammen wirken, wie beispielsweise einer Rolle. In einem ersten Ausführungsbeispiel sind die Mehrzahl von Nocken fest auf einer Schlittenplatte montiert, die über dem Werkzeugmechanismus angeordnet ist. Die Schlittenplatte ist per Hydraulik- oder Servoantrieb beweglich, um einen der Nocken zwischen Rolle und Werkzeug zu positionieren. Nach seiner präzisen Positionierung durch Bewegen der Rolle in eine Richtung, beispielsweise in Richtung der x-Achse, kehrt der Nocken, der mindestens eine Oberfläche aufweist, die Kontakt mit der Rolle aufnimmt, die von der Rolle in x-Richtung ausgeübte Kraft in eine andere Richtung um, beispielsweise in Richtung der z-Achse, um das Werkzeug auf diese Weise entlang der z-Achse zu bewegen.
Für die vorliegende Erfindung könnte das Werkzeug auch die Matrize sein. Deshalb können zwei unterschiedliche Schlittenplatten, eine für das obere Werkzeug und eine für das untere Werkzeug, beispielsweise die Matrize, vorgesehen sein, um beide Werkzeuge auf eine Weise zu bewegen, wie in US 6021658 beschrieben.
Um die Schlittenplatte so zu bewegen, dass ein bestimmter Nocken über dem Werkzeug positioniert wird, insbesondere über dem das Werkzeug antreibenden Stößel, kann ein Antriebsmechanismus, wie beispielsweise ein Servomotor oder ein hydraulischer Antrieb, verwendet werden. Die Positionierung der Schlittenplatte kann auf präzise Art und Weise mittels eines Kugelspindelantriebs erfolgen, dessen Präzision mit einem damit verbundenen Sensor überwacht werden kann.
Die Positionierung der Schlittenplatte kann linear erfolgen. Es kann aber auch eine Rotationsbewegung der Schlittenplatte bewirkt werden, um den entsprechenden Nocken zwischen der Antriebsrolle und dem Stößel der Maschine anzuordnen. Eine solche Rotationsbewegung ist insbesondere wirksam, wenn eine gerade Anzahl von Nocken auf der Schlittenplatte konzentrisch angeordnet ist.
Anstatt der Anbringung einer Schlittenplatte mit einem Mehrzahl von Nocken, die auf dieser zwischen der Antriebsrolle und dem Stößel montiert sind, weist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einer Blechbearbeitungsmaschine eine Mehrzahl von Nocken auf, die an einem entlang einer linearen Führung in einer ersten Richtung beweglichen Schlitten montiert sind. Diese Nocken sind hintereinander entlang dem Schlitten montiert, so dass wenn der Schlitten in der ersten Richtung angetrieben wird, ein bestimmter Nocken in Kontakt mit einem über dem Stößel montierten Kontaktmechanismus kommt und der Stößel in eine andere Richtung angetrieben wird, um das Werkzeug anzutreiben. Durch die Steuerung der Schlittenbewegung entlang der Führung kann das Werkzeug über die unterschiedlichen Nocken mit unterschiedlichen Kräften bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden.
Für das erste Ausführungsbeispiel, bei dem eine Mehrzahl von Nocken an einer Schlittenplatte montiert sind, insofern als jeweils nur einer der Nocken zwischen dem Antriebsmechanismus und dem Stößel positioniert ist, kann der freie Nocken gegen einen anderen Nocken ausgetauscht werden, während die Maschine in Betrieb ist.
Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Blechbearbeitungsmaschine mit einem Mechanismus zum Wechseln der Kraftrichtung zu schaffen, die es dem Benutzer ermöglicht, aus einer Auswahl den gewünschten Nocken mit der geeigneten Geschwindigkeit und Kraft zum Stanzen des Werkzeugs auszuwählen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, dem Benutzer die Wahl für die Kraft und Geschwindigkeit zu ermöglichen, mit der er die Stanzoperation der Maschine ausführt, ohne diese zuerst in den Leerlauf versetzen oder anhalten zu müssen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Blechbearbeitungsmaschine zu schaffen, die ein Werkstück mit unterschiedlichen Kräften und Geschwindigkeiten während des selben Arbeitsvorgangs bearbeiten kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die genannten Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich und die Erfindung selbst am besten verstanden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.
1 ist eine Darstellung eines exemplarischen Antriebsmechanismus der Blechbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine halbperspektivische Ansicht einer Schlittenplatte, auf der zwei unterschiedliche Nocken montiert sind;
3 ist eine Draufsicht der Schlittenplatte der 2, in der das Zusammenwirken zwischen einem der Nocken, der Rolle und dem angetriebenen Stößel dargestellt ist;
4 ist eine Seitenansicht, in der einer der Nocken an der Schlittenplatte der 3 in Kontakt mit der Rolle des Antriebsmechanismus zum Wechseln der Rollenbewegung in eine Richtung in eine Bewegung in eine andere Richtung zum Antrieb des Werkzeugs dargestellt ist;
5 zeigt die Anwendung des an der Schlittenplatte der 3 montierten anderen Nockens zum Antrieb des Werkzeugs;
6 ist eine Illustration der Schlittenplatte der 3, die in einer Rotationsbewegung bewegt wird, und des Austauschs eines Nocken auf der Schlittenplatte gegen einen anderen Nocken, während der andere Nocken der Schlittenplatte zum Wechseln der Richtungsbewegung des Antriebsmechanismus zum Antrieb des Werkzeugs verwendet wird;
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Schlittenplatte, auf der eine Mehrzahl von Nocken montiert sind ("MULTICAM^TM");
8a–8c sind Querschnittansichten unterschiedlicher beispielhafter Nocken und der entsprechenden Kontaktflächen dieser Nocken zur Durchführung des Wechsels der Bewegungen in eine Richtung in Bewegungen in eine andere Richtung; und
9 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Richtungswechselnocken an einem Schlitten montiert sind, der entlang einer Führung beweglich ist, die entlang der x-Achse verläuft.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein Gesamtüberblick des Mechanismus zum Wechseln der Bewegung des Antriebs von einer Richtung auf eine Bewegung in eine andere Richtung zum Antrieb des Werkzeugs ist in 1 dargestellt. Wie dargestellt, hat die Blechbearbeitungsmaschine einen Rahmen 2 in gestrichelter Kontur, an dem ein Antriebsmechanismus 4 zum Antrieb eines Kontakthalters 6 bidirektional in eine Richtung, beispielsweise entlang der x-Achse, montiert ist. Um den Kontakthalter 6 entlang der x-Achse anzutreiben, besitzt der Antriebsmechanismus einen Schlitten 8, der eine Schraubenwelle 10 und eine darum angebrachte Mutternanordnung 12 besitzt. Die Schraubenwelle 10 ist wiederum mit dem Ausgang eines Servomotors 14 oder eines anderen, gleichwertigen Motorantriebs verbunden, beispielsweise eines Hydraulikmotors. Der Betrieb des Servomotors 14 wird von einer Prozessorsteuerung 16 gesteuert.
Der Schlitten 8 umfasst auch einen linearen Antrieb 18, an dem mittels der Lager 20 eine Antriebswelle 22 befestigt ist, die mit dem Kontakthalter 6 verbunden ist. Beweglich an den Kontakthalter 6 gekoppelt sind zwei Führungslagerrollen 24, die beweglich über einen oberen Rahmen 26 der Blechbearbeitungsmaschine gleiten. Wenn der Servomotor 14 eingeschaltet wird, dreht sich die Schraubenwelle 10 im oder gegen den Uhrzeigersinn, um auf diese Weise die Mutternanordnung 12 am Gewinde entlang zu bewegen. Und vorausgesetzt, dass die Antriebswelle 22 fest mit der Mutternanordnung 12 verbunden ist, bringt die Bewegung der Mutternanordnung 12 ihrerseits die Welle 22 dazu, sich in Richtung der x-Achse zu bewegen und damit den Kontakthalter 6 in die selbe Richtung zu treiben. Die Betätigung des Servermotors 14 und damit die Bewegung der Mutternanordnung 12 und der Antriebswelle 22 entlang der x-Achse wird von der Steuerung 16 gesteuert.
Am Kontakthalter 6 ist ein drehbarer Rotationsmechanismus angebracht, wie beispielsweise eine Rolle 28. Die Rolle 28 ist wiederum in Relation zu einem Nocken 30 positioniert, der mit dem Kopf eines Stößels 32 in Verbindung steht und in diesen integriert sein kann, der bidirektional in eine andere Richtung beweglich ist, beispielsweise in die Richtung der z-Achse. Der Stößel 32 ist in einem Gehäuse 34 montiert, bei dem es sich um ein Gehäuse eines pneumatischen Antriebs handeln kann, in dem die geeignete Feder 36 enthalten ist, um eine konstant aufwärts drückende Kraft gegen den oberen Abschnitt des Stößels 32 bereitzustellen und damit den Nocken 30 ununterbrochen gegen die Rolle 28 des Kontakthalters 6 zu drücken.
Die Blechbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung besitzt des Weiteren herkömmliche obere und untere Revolver 35 und 37, die jeweils eine Mehrzahl zusammen wirkender Werkzeuge an ihren Außenumfängen halten. Ein solches Werkzeugpaar wird unterhalb des Stößels 32 dargestellt. Insbesondere das obere Werkzeug 38 wird dermaßen vom Stößel 32 gepresst dargestellt, dass es mit einem unteren Werkzeug bzw. der Matrize 40 zusammen wirkt, um die Arbeit an einem auf einem Tisch 44 platzierten Werkstück 42 auszuführen. Das Werkstück 42 wird bekannterweise von einem Einspannmechanismus 33 bewegt, der eine Anzahl von Klemmen umfassen kann, die geeignet sind, das Werkstück 32 auf dem Arbeitstisch 44 entlang den x- und y-Achsen zu bewegen.
Wie in US 6021658 offenbart, kann durch die Steuerung der Bewegung des Kontakthalters 6 in Beziehung zum Nocken 30 ein effizienter Antrieb des Schlittens 32 in vertikaler Richtung zum Antrieb des Werkzeugs 38 bewirkt werden, damit dieses in Zusammenarbeit mit der Matrize 40 Löcher in das Werkstück 42 zu stanzen vermag. Das System der 1 funktioniert gut. Es ist allerdings auf die Anwendung eines einzelnen Richtungswechselnockens 30 beschränkt.
Zur Verbesserung des Systems der 1 haben die Erfinder das Konzept eines Richtungswechselmechanismus vorgestellt, der eine Mehrzahl von Einheiten umfasst, von denen eine jede so funktionieren könnte, dass sie die Bewegung des Antriebsmechanismus in eine Richtung auf eine Bewegung in eine andere Richtung wechseln kann, die im rechten Winkel zu der einen Richtung stehen kann. Durch das Vorhandensein mehrerer Richtungswechseleinheiten, deren entsprechende Winkel unterschiedlich vorkonfiguriert sind, können die Kraft und die Geschwindigkeit, mit der ein Werkzeug von jeder der Einheiten gestanzt wird, voreingestellt werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, setzten die Erfinder eine Schlittenplatte, wie beispielsweise die Platte 46 in 2, zwischen dem Kontakthalter 6 und dem Stößel 32 ein. Wie anhand der exemplarischen Schlittenplatte 46 der 2 dargestellt, sind daran zwei Nocken 48 und 50 montiert. An der exemplarischen Platte 46 besitzt jeder Nocken 48 und 50 zwei Kontaktflächen 48a, 48b bzw. 50a, 50b. Jede der beiden Oberflächen der Nocken 48 und 50 ist so konfiguriert, dass sie in Kontakt mit der Rolle 38 kommt, so dass die Schlittenplatte 46 bidirektional bewegt werden kann, wie durch den bidirektionalen Pfeil 52 angezeigt, um den Stößel 32 anzutreiben.
Bezüglich des exemplarischen Nockens 48 ist zu beachten, dass die Oberfläche 48a so konfiguriert ist, dass sie in einem Winkel, beispielsweise 8 Grad, gegen die Mitte des Nockens 48 zu abfällt, um sich mit der Oberfläche 48b zu schneiden, von der ebenfalls angenommen wird, dass sie in einem Winkel von 8 Grad von ihrer Basis ansteigt. Der Punkt, an dem sich die Oberflächen 48a und 48b treffen, bildet einen Scheitel des Nockens 48. Gleichermaßen erstreckt sich die Oberfläche 50a des Nockens 50 in einem Winkel aufwärts, beispielsweise 15 Grad, um sich mit der Oberfläche 50b an einem Scheitel 50c zu schneiden. Es ist zu beachten, dass die Winkel von 8 bzw. 15 Grad für die Nocken 48 und 50 nur illustrativ gemeint sind, als Winkel, mit dem eine Kontaktfläche eines Nocken von ihrer Basis weg ansteigend konfiguriert werden könnte, um eine effiziente Kombination von Kraft und Geschwindigkeit zum Antrieb des Stößels 32 zu erzielen, um das Werkzeug 38 zu stanzen.
Für die exemplarischen Nocken, die an der Schlittenplatte 46 befestigt sind, kann anhand der folgenden Gleichung die Bewegung des Stößels durch Steuerung der Bewegung der Schraubenwelle 10 vordefiniert werden.

F_v: = F_h/Tan (Winkel), wobei
F_v: = vertikale Kraft im Stößelkopf
F_h: = horizontale Kraft zur Bewegung der Nockenelemente
Winkel: = Winkel des Nockenelements.

Aus der oben aufgestellten Gleichung lässt sich problemlos berechnen, dass ein Nocken, der einen kleineren Winkel aufweist, eine größere Kraft auf einen Stößel 32 aufbringen kann. Wenn wir folglich die exemplarisch angenommenen Winkel von 8 Grad bzw. 15 Grad nehmen, lässt sich berechnen, dass für den Nocken 48 eine Kraft von 200 KN generiert wird; für den Nocken 50 wird demgegenüber eine Kraft von 100 KN generiert.
In umgekehrter Relation zu der Kraft steht die Geschwindigkeit, mit der der Stößel angetrieben werden könnte: Je kleiner die Kraft, desto höher die Geschwindigkeit. Mit anderen Worten, wenn der Nocken 48 von der Rolle 48 kontaktiert wird, wird eine Kraft von 200 KN generiert, um auf die Schlittenplatte 46 bei einer Geschwindigkeit zu drücken, die geringer ist als wenn 100 KN generiert werden, wenn die Rolle 28 die Oberflächen 50a, 50b des Nockens 50 kontaktiert. Einfach gesagt: Da der Nocken 50 einen größeren Winkel hat, ist seine Geschwindigkeit in Relation zum Nocken 48 höher. Folglich muss er von der Rolle 28 nicht so lange gedrückt werden wie der Nocken 48. Deshalb könnte ein kürzerer Hub der Schraubenwelle 10 erreicht werden, wenn der Nocken 50 verwendet wird.
In 3 ist die Wechselbeziehung zwischen Schlittenplatte 46, Nocken 48 und 50, Rolle 28, Stößel 32 und Werkzeug 38 dargestellt. Wir nehmen bezüglich der Darstellung in 3 an, dass die Schlittenplatte 46 so bewegt wurde, dass der Nocken 48 in Kontakt mit der Rolle 28 positioniert wurde. Wie dargestellt, ist der so positionierte Nocken 48 zwischen dem Stößel 32 und der Rolle 28 eingefügt, so dass wenn die Rolle 28 entlang der x-Achse bewegt wird, die Schlittenplatte in Richtung in das Papier hinein und aus diesem heraus bewegt wird, um den Stößel 32 und damit das Werkzeug 38 anzutreiben, und gleichermaßen in einer Richtung senkrecht zur x-Achse.
4 ist eine Seitenansicht zur Illustration der Wechselbeziehung zwischen der Rolle 28, dem Nocken 48, der Schlittenplatte 46 und dem Stößel 32. Wie dargestellt, wurde die Schlittenplatte 46 von der Steuerung 54 in Ausrichtung mit der Rolle 28 und dem Stößel 32 an der z-Achse bewegt. Obzwar nicht dargestellt, betreibt die Stößel 54 einen Antrieb, wie beispielsweise einen Kugelspindelantrieb, zur Bewegung der Schlittenplatte 46 linear entlang der zwischen der Rolle 28 und dem Stößel 32 liegenden Ebene. Nach der Positionierung zwischen der Rolle 28 und dem Stößel 32 und während der Bewegung entlang der x-Achse kommt die Rolle 28 in Kontakt mit den Oberflächen 48a und 48b des Nocken 48, um die Schlittenplatte 46 damit abwärts zu drücken. Diese Abwärtsbewegung treibt wiederum den Stößel 38 dazu an, nach unten gegen den Stößel 32 zu drücken, um auf das Werkstück 42 bearbeitend einzuwirken.
In 5 ist die Bewegung der Schlittenplatte 46 durch die Steuerung 54 zur Ausrichtung der Rolle 28, des Nockens 50 und des Stößels 32 an der z-Achse dargestellt. Indem der Nocken 50 auf diese Weise in Kontakt mit der Rolle 28 gebracht wird, wie oben erwähnt, wird eine schnellere, aber weniger starke Kraft auf den Stößel 32 ausgeübt, um gegen das Werkzeug 38 zu drücken. Die Bewegung der Schlittenplatte 46 zur Ausrichtung eines ausgewählten Nockens zum Antrieb eines Werkzeugs kann beispielsweise mit Zahnrädern bewirkt werden, die in die Schlittenplatte 46 integriert sind und in mitwirkende Zahnräder eines Servo- oder Hydraulikantriebsmotors eingreifen, die von der Steuerung 54 gesteuert werden. Es ist zu beachten, dass zwar 4 und 5 jeweils das Pressen des Stößels 32 durch die Schlittenplatte 46 darstellen, doch die gleiche Anordnung mit Bezug auf die Schlittenplatte 46 gleichermaßen dazu verwendet werden kann, das untere Werkzeug oder die Matrize 40 wie in 1 dargestellt zu pressen. Mit anderen Worten, eine ähnliche Anordnung eines Antriebskontaktmechanismus mit aneinandergrenzenden Nocken kann in der Blechbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung ebenfalls vorgesehen sein, um die untere Matrize 40 zum Aufwärtsformen oder Aufwärtspressen eines Werkstücks gegen ein oberes Werkzeug anzutreiben.
Wie in 6 dargestellt, könnte die Schlittenplatte 46, anstatt so wie in 4 und 5 dargestellt linear bewegt zu werden, auch um ein Rotationszentrum 58 gedreht werden, wie mit den Richtungspfeilen 56a, 56b dargestellt. In 6 verdient die Tatsache Beachtung, dass wenn einer der Nocken, beispielsweise Nocken 48, in Position mit der Rolle 28 ausgerichtet und damit wie in der gestrichelten Linie 60 dargestellt kontaktiert wird, welche der Mittellinie der Rollenbewegung der Rolle 28 entspricht, um gegen den Stößel 32 zu drücken, der andere Nocken, namentlich Nocken 50 gemäß 6, durch einen anderen Richtungswechseleinheitsnocken ersetzt werden kann, wie beispielsweise durch die Nockeneinheit 62. Dies lässt sich durch die Bereitstellung zusammenpassender (nicht dargestellter) Flansche/Rillen zu den Nocken und zur Schlittenplatte 46 erreichen, so dass ein Nocken problemlos mit der Schlittenplatte 46 gekoppelt werden könnte. Natürlich können auch andere äquivalente Mittel, wie etwa passende Ankerbolzen und Schrauben verwendet werden, um einen Nocken mit der Schlittenplatte 46 zu verbinden.
Obwohl in 6 nicht dargestellt, ist relativ zu der Schlittenplatte 46 ein Magazin oder ein Aufbewahrungsbehälter angeordnet, der eine Mehrzahl von Nocken mit unterschiedlichen geneigten Kontaktflächen angeordnet oder kann die Nockeneinheit 62 sogar ersetzen, so dass der Nocken 50 und auch der Nocken 48, nachdem die Platte 46 um 180 Grad gedreht worden ist, durch ausgewählte Exemplare einer "unbeschränkten" Anzahl von Nocken ersetzt werden kann. Die im Magazin gelagerten Nocken können von einem prozessorgesteuerten Nockenwechsler abgerufen werden, der den nicht verwendeten Nocken an der Platte 46 automatisch mit dem abgerufenen Nocken ersetzt. Ein solcher Nockenwechsler könnte beispielsweise computergesteuerte Klemmvorrichtungen besitzen, die – nicht unbedingt in der nachstehenden Reihenfolge – den zu ersetzenden Nocken erfassen und von der Nockenplatte entfernen, einen geeigneten oder gewünschten Nocken aus dem Nockenmagazin abrufen und dann den abgerufenen Nocken fest am richtigen Ort auf der Schlittenplatte anbringen.
Vorausgesetzt, dass, wie in 6 dargestellt, der Nockenwechselvorgang (Nocken 50 wird durch einen anderen Nocken ersetzt, etwa Nocken 62) mit dem Pressvorgang (Nocken 48 wird gepresst) synchronisiert wird, könnte eine unbeschränkte Zahl unterschiedlicher Stanz- oder Pressvorgänge stattfinden, da die Schlittenplatte 46 zur Positionierung eines neuen Nocken unter dem Nockenantrieb drehbar ist, sobald ein Arbeitsvorgang unter Verwendung eines bestimmten Nocken abgeschlossen ist.
Es ist weiter zu beachten, dass die in 6 dargestellten Nocken 48 und 50 jeweils mehr als zwei Kontaktflächen aufweisen. Im Unterschied zu den in 2 und 3 dargestellten Nocken besitzen die Nocken 48 und 50 in 6 jeweils 4 Kontaktflächen, die beispielsweise als 48a, 48b, 48c, 48d bzw. 50a, 50b, 50c, 50d bezeichnet sind. Die jeweiligen Winkel angrenzender Oberflächen, beispielsweise zwischen den Oberflächen 50b, 50d und 50a, 50c in Nocken 50 könnten voneinander abweichen, aber auch von dem Winkel zwischen den Endflächen, d. h. der Flächen 50c, 50d und der Basis der Schlittenplatte 46. Entsprechend könnte die Rolle 28, wenn sie in Kontakt mit jeder der Oberflächen 48a bis 48d oder 50a bis 50d ist, unterschiedliche Kräfte bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf den Stößel 32 ausüben. Diese Variation der Kraft bzw. der Geschwindigkeit zum Antrieb des Stößels 32 ist für bestimmte Vorgänge wünschenswert, wie beispielsweise einen Vorgang, bei dem das Werkzeug anfänglich mit höherer Geschwindigkeit in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks bewegt wird und dann eine höhere Kraft auf das Werkzeug zum Stanzen des Werkstücks ausgeübt wird. Ein weiterer Arbeitsvorgang, der einen Nocken mit mehreren Kontaktflächen erfordern könnte, ist das Formen.
Wie in 7 dargestellt, kann die Schlittenplatte 46 mit mehr als zwei Richtungswechseleinheiten versehen sein. Mit anderen Worten, eine Mehrzahl von Richtungswechseleinheiten oder Nocken kann an einer einzelnen Schlittenplatte 46 montiert sein. Deshalb könnte über die Schlittenplatte gemäß 2 und 3 gesagt werden, dass es sich um eine TWIN CAMT^TM handelt, wohingegen die Platte 46 gemäß 7 eine MULTICAM^TM ist. Da jeder an einer Schlittenplatte 46 montierte Nocken einen unterschiedlichen Neigungswinkel hat, kann die Bedienperson eine größere Auswahl zum Antrieb des Nocken 32 treffen.
Anstelle geneigter Kontaktflächen, die sich zur Ausbildung eines Scheitels schneiden, können die für die Schlittenplatte 46 vorgesehenen Nocken auch mit nichtlinearen Oberflächen konfiguriert sein, wie 64, 66 und 68 in 8a, 8b bzw. 8c. Je nach der auf einem Werkstück gewünschten Bearbeitungsart kann folglich ein Nocken mit einer speziell konturierten Kontaktfläche geplant werden, um die Erfordernisse für diesen bestimmten Arbeitsgang zu erfüllen. Obwohl in 8a–8c drei Nocken mit jeweils unterschiedlich konturierten Oberflächen dargestellt sind, ist zu beachten, dass die Erfinder auch andere konturierte Oberflächen linearer und nichtlinearer Art in die Erfindung einbeziehen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 9 dargestellt. Gemäß Darstellung umfasst das in 9 dargestellte System eine lineare Führung 70, die längs in einer Richtung am Rahmen der Blechbearbeitungsmaschine befestigt ist. An der Längsführung 70 ist mittels einer Anzahl von Greifelementen 72 mit Lagern ein Schlitten 74 beweglich montiert. An der Unterseite des Schlittens 74 sind eine Mehrzahl von Richtungswechseleinheiten in Form der Nocken 76 und 78 montiert. Obwohl nur zwei Nocken am Schlitten 74 montiert dargestellt sind, können am Schlitten 74 in der Praxis eine größere Zahl an Nocken montiert sein. Wie dargestellt, besitzen die Nocken 76 und 78 mehrere Kontaktflächen, wie beispielsweise 78a, 78b, 78c und 78d bezüglich des Nocken 78. Die Bewegung des Schlittens 74 entlang der Führung 70 wird beispielsweise durch einen Kugelspindelmechanismus bereitgestellt, dessen Energie von einem Antriebsmechanismus kommt, wie beispielsweise vom Servomotor 14.
Wie des Weiteren in 9 dargestellt, ist die Rolle 28 an einem oberen Abschnitt 32a des Stößels 32 befestigt, so dass wenn die Rolle 28 in Kontakt mit einer Oberfläche einer der Richtungswechseleinheiten kommt und von dieser abgelenkt wird, diese den Stößel 32 zur Bewegung entlang der z-Achse zwingen würde.
Weiterhin angenommen, dass die am Schlitten 74 montierten Nocken aneinander ausgerichtet oder hintereinander aufgereiht sind, könnte die Rolle 28 durch bidirektionales Bewegen des Schlittens 74 entlang der x-Achse von einer Mehrzahl von Nocken kontaktiert werden, beispielsweise von beiden Nocken 76 und 78, wie in dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der 9 dargestellt. Diese Fähigkeit, den Stößel 32 mit unterschiedlichen Kräften und Geschwindigkeiten in einem einzigen Arbeitsgang anzutreiben, beispielsweise die Bewegung des Schlittens 74 in einer Richtung, bedeutet, dass Arbeitsvorgänge, welche unterschiedliche Kräfte und Geschwindigkeiten erfordern, mit diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wesentlich leichter durchgeführt werden können.
Beispielsweise könnte eine bestimmte Stelle des Werkstücks mit dem Werkzeug 38 bearbeitet werden, dessen Bewegung beispielsweise durch die aufwärts geneigte Oberfläche des ersten Nocken ausgelöst wurde. Wenn sich das Werkzeug 38 zurückzieht, weil die Rolle 28 mit der abwärts geneigten Oberfläche des Nocken in Kontakt kommt, könnte das Stück von der Steuerung 33 (1) so bewegt werden, dass eine andere Stelle desselben unter dem Werkzeug 38 positioniert ist. Und wenn der Schlitten 74 weiter in die eine Richtung bewegt wird, wird die Rolle 28 von einem anderen Nocken gepresst, um von den geneigten Kontaktflächen dieses Nocken angetrieben zu werden, um das Werkzeug dazu zu bringen, das Werkstück an dieser anderen Stelle zu bearbeiten.
Im Sinne einer größeren Nockenauswahl können am Schlitten 74 zusätzliche (nicht dargestellte) Nocken hinter den Nocken 76 und 78 (in die Richtung in das Papier hinein) vorgesehen sein, so dass durch Bewegen des Schlittens 74 in eine Richtung auf den Leser zu mit der Rolle 28 eine unterschiedliche Nockengruppe entlang der x-Achse für andere Betriebsarten ausgerichtet werden kann.
Zwar wurden hier zu Erklärungszwecken bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart, doch sollten einschlägigen Fachpersonen zahlreiche vollständig oder teilweise durchführbare Änderungen, Modifikationen, Variationen, Ersetzungen und Äquivalente offensichtlich sein. Die Erfindung wird ausschließlich durch den Geltungsbereich der angehängten Patentansprüche beschränkt.

Claims

Blechbearbeitungsmaschine, umfassend: ein Antriebsmittel (4), das in einer Richtung (x) beweglich sind; mindestens ein Werkzeugmittel (32), das in eine andere Richtung (z) beweglich ist, und ein Richtungswechselmittel (74), das beweglich zwischen dem Antriebsmittel und dem Werkzeugmittel eingefügt ist, um die Bewegung des Antriebsmittels in die eine Richtung in eine Bewegung des Werkzeugmittels in die andere Richtung zu wechseln, wenn das Antriebsmittel in die eine Richtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselmittel mindestens zwei auswählbare Kontaktmittel (76, 78) besitzt, deren jedes mindestens eine Oberfläche (78a, 78b, 78c, 78d) zur Kontaktaufnahme mit dem Werkzeugmittel aufweist.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Richtungswechselmittel des Weiteren ein Rotationsmittel (28) umfasst; und wobei jedes der Kontaktmittel einen Nocken umfasst, der mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d) aufweist, die jeweils in einem Winkel geneigt sind, um sich an einem Scheitel zu schneiden, wobei die Oberflächen jeweils Kontakt mit dem Rotationsmittel aufnehmen, wenn das Antriebsmittel in die eine Richtung bewegt wird, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung anzutreiben.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei jedes der Kontaktmittel Folgendes umfasst: einen Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d), die jeweils in einem Winkel geneigt sind, so dass sie sich mit der anderen schneiden, um einen Scheitel zu bilden, wobei die Oberflächen jeweils in Kontakt mit dem Werkzeugmittel treten, wenn der Nocken in die eine Richtung getrieben wird, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung zu treiben.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Kontaktmittel jeweils einen Nocken umfassen, der mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d) aufweist, die gegeneinander so angewinkelt sind, dass sie einen Scheitel bilden, wobei die von den Neigungen der Oberflächen ausgebildeten Winkel für jeden Nocken unterschiedlich sind, so dass von den einzelnen Nocken unterschiedliche Kräfte auf das Werkzeugmittel gelenkt werden.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Kontaktmittel einen Nocken umfasst, der mindestens eine nicht-lineare Oberfläche (64, 66, 68) aufweist, die, wenn sie in die eine Richtung angetrieben wird, das Werkzeugmittel in die andere Richtung antreibt.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel des weiteren umfasst: ein Führungsmittel (70), das sich in die eine Richtung erstreckt; und ein Schlittenmittel (74), das beweglich an das Führungsmittel gekoppelt ist und auf dem die mindestens zwei wählbaren Kontaktmittel hintereinander montiert sind.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, des weiteren Folgendes umfassend: ein Führungsmittel (70), das sich in die eine Richtung erstreckt; und ein Schlittenmittel (74), das entlang der Führungsmittel bewegt werden kann, wobei an das Schlittenmittel die mindestens zwei wählbaren Kontaktmittel gekoppelt sind; wobei das Antriebsmittel das Schlittenmittel das Führungsmittel entlang bewegt und das Schlittenmittel mindestens eines der mindestens zwei wählbaren Kontaktmittel in Kontakt mit dem Werkzeugmittel positioniert, wenn es selektiv vom Antriebsmittel bidirektional das Führungsmittel entlang angetrieben wird.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, des weiteren umfassend: Rotationsmittel (28), die zwischen dem Kontaktmittel und dem Werkzeugmittel eingefügt sind, wobei das Rotationsmittel von dem einen Kontaktmittel in Rotation versetzt wird, wenn das eine Kontaktmittel damit Kontakt aufnimmt, wobei das Rotationsmittel in Arbeitsverbindung mit dem Werkzeugmittel steht, so dass es, sobald das Rotationsmittel von dem Kontaktmittel in Rotation versetzt wird, das Werkzeugmittel in die andere Richtung antreibt.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, wobei jedes der Kontaktmittel einen Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d) umfasst, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, um sich an einem Scheitel zu schneiden, wobei die zwei Oberflächen und der Scheitel jeweils zu jedem Zeitpunkt auf das Werkzeugmittel einwirken, zu dem jedes Kontaktmittel in Kontakt mit dem Werkzeugmittel gebracht wird, wobei die andere Richtung im Wesentlichen rechtwinkelig zu der einen Richtung steht.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, wobei die Kontaktmittel jeweils einen Nocken umfassen, der mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d) aufweist, die gegeneinander so angewinkelt sind, dass sie einen Scheitel bilden, wobei die von den Neigungen der Oberflächen ausgebildeten Winkel für jeden Nocken unterschiedlich sind, so dass von den einzelnen Nocken unterschiedliche Kräfte generiert werden, wenn die Nocken das Führungsmittel entlang in Kontakt mit dem Werkzeugmittel bewegt werden, wobei die mindestens zwei wählbaren Kontaktmittel hintereinander an das Schlittenmittel gekoppelt sind.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 7, wobei mindestens eines der Kontaktmittel einen Nocken umfasst, der mindestens eine nicht-lineare Oberfläche (64, 66, 68) aufweist, die auf das Werkzeugmittel einwirkt, wenn sie in Kontakt mit dem Werkzeug gebracht wird.
Blechbearbeitungsmaschine, umfassend: ein Antriebsmittel (4), das in eine Richtung (x) beweglich ist; mindestens ein Werkzeugmittel (32), das in eine andere Richtung (z) beweglich ist; und ein Richtungswechselmittel (74), das beweglich zwischen dem Antriebsmittel und dem Werkzeugmittel eingefügt ist, um die Bewegung des Antriebsmittels in die eine Richtung in eine Bewegung des Werkzeugmittels in die andere Richtung zu ändern, wenn das Antriebsmittel in die eine Richtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselmittel mindestens zwei auswählbare Kontaktmittel (76, 78) besitzt, deren jedes mindestens eine Oberfläche (78a, 78b, 78c, 78d) zur Kontaktaufnahme mit dem Antriebsmittel aufweist.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, wobei das Richtungswechselmittel des weiteren umfasst: ein Rotationsmittel (28); eine Platte (46), auf der das Kontaktmittel montiert ist; und ein weiteres Antriebsmittel (54) zum Antrieb der Platte zum selektiven Bewegen jedes einzelnen Kontaktmittels in eine Kontaktposition mit dem Rotationsmittel zum Antrieb des Werkzeugmittels in die andere Richtung.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 13, wobei an der Platte mindestens drei Kontaktmittel montiert sind, wobei jedes Kontaktmittel einen Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (48a, 48b, 50a, 50b) umfasst, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, um sich an einem Scheitel (50c) zu schneiden, wobei die Oberflächen selektiv in Kontakt mit dem Rotationsmittel bewegt werden, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung zu bewegen.
Blechbearbeitungsmaschine nach Anspruch 12, wobei das Werkzeugmittel mindestens ein Stanzwerkzeug zur Ausführung von Arbeiten an einem auf einem Werktisch der Maschine platzierten Werkstück umfasst und das Stanzwerkzeug zusammenwirkend mit einer entsprechenden Matrize arbeitet und das Werkstück zwischen dem Stanzwerkzeug und der Matrize eingefügt ist.
Verfahren zum Betrieb einer Blechbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 – 15, wobei die Betätigung des Werkzeugmittels durch das Antriebsmittel folgende Schritte umfasst: a) Bewegen des Antriebsmittels in die eine Richtung (x); b) Bewegen des einen Werkzeugmittels in die andere Richtung (z); c) Einfügen eines Richtungswechselmittels (74) auf bewegliche Art und Weise zwischen dem Antriebsmittel und dem Werkzeugmittel, um die Bewegung des Antriebsmittels in die eine Richtung in eine Bewegung des Werkzeugmittels in die andere Richtung zu wechseln, wenn das Antriebsmittel in die eine Richtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselmittel mindestens zwei wählbare Kontaktmittel (76, 78) aufweist, die je mindestens eine Oberfläche (78a, 78b, 78c, 78d) zur Herstellung eines Kontakts mit dem Werkzeugmittel besitzen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt c des weiteren folgende Schritte umfasst: Konfigurieren des Richtungswechselmittels mit Einbeziehung eines Rotationsmittels (28); Konfigurieren jedes der Kontaktmittel als Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d), die jeweils in einem Winkel geneigt sind, um sich in einem Scheitel zu schneiden; und Bewegen das Antriebsmittels in die eine Richtung, um die Oberflächen jeweils mit dem Rotationsmittel in Kontakt zu bringen, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 16, des weiteren folgende Schritte umfassend: Konfigurieren jedes der Kontaktmittel als Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d), die jeweils in einem Winkel geneigt sind, um sich mit der anderen unter Ausbildung eines Scheitels zu schneiden; und Bewegen das Antriebsmittels in die eine Richtung, um die Oberflächen jeweils mit dem Werkzeugmittel in Kontakt zu bringen, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 16, des weiteren folgende Schritte umfassend: Konfigurieren mindestens eines der Kontaktmittel als Nocken mit mindestens einer nicht-linearen Oberfläche (64, 66, 68); und Bewegen das Antriebsmittels in die eine Richtung, um die nicht-lineare Oberfläche gegen das Werkzeugmittel anzutreiben, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 16, des weiteren folgenden Schritt umfassend: Konfigurieren jedes der Kontaktmittel als Nocken mit mindestens zwei Oberflächen (78a, 78b, 78c, 78d), die gegeneinander so angewinkelt sind, dass sie einen Scheitel bilden, wobei die von den Neigungen der Oberflächen ausgebildeten Winkel für jeden Nocken unterschiedlich sind, so dass von den einzelnen Nocken unterschiedliche Kräfte auf das Werkzeugmittel gelenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, des weiteren folgende Schritte umfassend: Verlängern des Führungsmittels (70) in die eine Richtung; Montieren der Kontaktmittel hintereinander auf einem Schlittenmittel (74) angeordnet; und bewegliches Koppeln des Schlittenmittels an das Führungsmittel.
Verfahren zum Betrieb einer Blechbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 12–15, wobei das Betätigen des Werkzeugmittels durch das Antriebsmittel folgende Schritte umfasst: a) Bewegen des Antriebsmittels in die eine Richtung (x); b) Bewegen des Werkzeugmittels in die andere Richtung (z); c) Einfügen eines Richtungswechselmittels (45) auf bewegliche Art und Weise zwischen dem Antriebsmittel und dem Werkzeugmittel, um die Bewegung des Antriebsmittels in die eine Richtung in eine Bewegung des Werkzeugmittels in die andere Richtung zu wechseln, wenn das Antriebsmittel in die eine Richtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselmittel mindestens zwei wählbare Kontaktmittel (48, 50) aufweist, die je mindestens eine Oberfläche (48a, 48b, 50a, 50b) zur Herstellung eines Kontakts mit dem Antriebsmittel besitzen.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt c des weiteren folgende Schritte umfasst: Konfigurieren des Richtungswechselmittels unter Einbeziehung eines Rotationsmittels (28); Montieren des Kontaktmittels auf einer Schlittenplatte (46); und Antreiben der Schlittenplatte mit einem anderen Antriebsmittel (54), um jedes der Kontaktmittel selektiv in eine Kontaktposition mit dem Rotationsmittel zu bewegen, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 23, des weiteren folgende Schritte umfassend: Montieren von mindestens drei Kontaktmitteln an der Schlittenplatte, wobei jedes der Kontaktmittel einen Nocken mit mindestens zwei Oberflächen aufweist, die gegeneinander so angewinkelt sind, dass sie sich in einem Scheitel schneiden; und selektives Bewegen der Oberflächen in Kontakt mit dem Rotationsmittel, um das Werkzeugmittel in die andere Richtung zu bewegen.