DE69615807T2

DE69615807T2 - Vorrichtung zum Lochen von blattförmigen Materialien

Info

Publication number: DE69615807T2
Application number: DE69615807T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Kitamura; Satoshi Matsubayashi; Motoo Noritake; Hiroyuki Tsuji
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Mitsui High Tec Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH09174490A; US5857397A; EP0781635B1; CN1097506C; JP3392998B2; EP0781635A1; CN1157204A; DE69615807D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer Platte mittels einer Matrize und eines Stanzers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie aus der US-A-4.791.721 bekannt.

Beschreibung des Standes der Technik:

Allgemein werden verschiedene Stanz- oder Bearbeitungsvorrichtungen verwendet, um Löcher oder Öffnungen in Werkstücke zu stanzen. Beispielsweise ist eine Schritt-Stanzanordnung mit Matrizen und Stanzern bekannt, die aufeinander zu un voneinander weg bewegt werden können, um der Reihe nach Löcher in ein Werkstück zu stanzen, das zwischen den Matrizen und Stanzern hindurch weiterbefördert wird, und eine zusammengesetzte Schneid-und-Stanz-Anordnung zum gleichzeitigen Schneiden und Stanzen eines Werkstücks mit einer Matrize, die Löcher aufweist, die einem Bearbeitungsmuster für das Werkstück entsprechen, und einer Anzahl an Stanzern, die der Anzahl dieser Löcher in der Matrize entspricht.
In der Schritt-Stanzanordnung werden, da nur das Werkstück bewegt wird, von außen Kräfte ausgeübt, um das Werkstück zu bewegen. Das Werkstück ist normalerweise so weit von den Matrizen beabstandet, dass es nacheinander durch die Matrizen und Stanzer hindurch weiterbefördert werden kann. Daher unterliegt das Werkstück Kräften von außen, wenn es mit den Stanzern gestanzt wird. Wenn das Werkstück eine dünne und/oder weiche Platte umfasst, besteht die Tendenz, dass in der Platte durch die Kräfte, die von außen ausgeübt werden, um die Platte zu bewegen, und auch die von außen zum Stanzen der Platte ausgeübten Kräfte Spannungen entstehen. Wenn die Platte unter Spannung gesetzt wird, verringert sich die Abmessungsgenauigkeit von Löchern, die in sie hineingestanzt werden, insbesondere, wenn viele kleine Löcher in die Platte gestanzt werden, und sie kann nicht mit hoher Präzision durch die Matrizen und Stanzer hindurch weiterbefördert werden.
Die zusammengesetzte Schneid-und-Stanz-Anordnung weist entsprechend dem Bearbeitungsmuster für das Werkstück eine gleich große Anzahl an Stanzern wie Löchern in der Matrize auf. Wenn das Bearbeitungsmuster viele kleine Löcher aufweist, muss die zusammengesetzte Schneid-und-Stanzanordnung so viele Stanzer mit kleinem Durchmesser aufweisen, wie Löcher in der Matrize vorhanden sind. Es ist relativ kostspielig, derartige Stanzer mit kleinem Durchmesser herzustellen, und derartige Stanzer mit kleinem Durchmesser tendieren dazu, bei der Verwendung beschädigt zu werden. Das führt dazu, dass die zusammengesetzte Schneid-und-Stanz-Anordnung mit vielen Stanzern mit kleinem Durchmesser ein ziemlich komplexes Wartungsverfahren erfordert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Platten-Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die verschiedene Platten mit großer Genauigkeit bearbeiten kann und eine relativ einfache Struktur aufweist.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Platten-Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, wie in Anspruch 1 dargelegt. Beim Betrieb der Vorrichtung werden eine auf der Matrize montierte Platte und die Matrize durch den Beförderungsmechanismus in Bezug aufeinander bewegt, und die Platte wird durch die Matrize und die Stanzer in aufeinanderfolgenden Bearbeitungszyklen an aufeinanderfolgenden Positionen bearbeitet. Da sich die Platte im Gleichklang mit der Matrize bewegt, werden auf die Platte keine übermäßigen Kräfte von außen ausgeübt, wenn sie bearbeitet wird. Daher wird, auch wenn die Platte eine dünne und/oder weiche Platte ist, verhindert, dass sie übermäßig unter Spannung gesetzt wird, während sie bearbeitet wird. Da die Anzahl der Stanzer relativ klein sein kann, ist es möglich, die Platten-Bearbeitungsvorrichtung auf relativ kostengünstige Weise herzustellen und mit einem relativ einfachen Wartungsverfahren zu warten.
Die Platten-Bearbeitungsvorrichtung weist auch Positionierungsmittel zum Positionieren der Matrize in Bezug auf die Stanzer auf. Als Folge können die Matrize und die Stanzer präzise in Bezug auf ihre relative Position eingestellt werden, wodurch die Platte mit hoher Präzision bearbeitet werden kann.
Die obigen und andere fakultative Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klar ersichtlich, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines veranschaulichenden Beispiels gezeigt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Platten-Bearbeitungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 2 ist ein seitlicher Aufriss der Platten-Bearbeitungsvorrichtung;
Fig. 3 ist eine vertikale Querschnittansicht der Platten-Bearbeitungsvorrichtung, die eine obere Stanzerbasis und eine untere Matrizenbasis zeigt, die voneinander weg bewegt werden;
Fig. 4 ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht der Platten-Bearbeitungsvorrichtung, die Stanzer zeigt, die in entsprechende Löcher eintreten;
Fig. 5 ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht, die die Weise zeigt, wie Löcher durch die Platten-Bearbeitungsvorrichtung in eine Platte gestanzt werden;
Fig. 6A ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht, die eine Matrize zeigt, bevor sie in Bezug auf eine untere Matrizenbasis bewegt wird;
Fig. 6B ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht, die einen, zwischen zwei benachbarten Rollen auf der Matrize eingeschobenen Finger zeigt;
Fig. 6C ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht, die die Matrize zeigt, nachdem sie um einen Teilschritt in Bezug auf die untere Matrizenbasis bewegt worden ist; und
Fig. 6D ist eine vergrößerte vertikale Teilschnittansicht, die die Matrize zeigt, die in einer neuen Bearbeitungsposition auf der Platte angeordnet ist, die mit den Stanzern ausgerichtet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst eine Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 gemäß vorliegender Erfindung eine feststehende untere Matrizenbasis 12, eine obere Stanzerbasis 14, die in die durch Pfeil A angegebene Richtungen vertikal zur unteren Matrizenbasis 12 hin und von ihr weg bewegt werden kann, eine Matrize 20, die eine zu bearbeitende Platte 16 trägt und zur horizontalen Bewegung in die durch Pfeil B angegebenen Richtungen beweglich auf der unteren Matrizenbasis 12 angeordnet ist, wobei die Matrize 20 ein Bearbeitungsmuster 18 zur Bearbeitung, d. h. zum Stanzen der Platte 16 aufweist, eine Anordnung von Stanzern 22, die auf der oberen Stanzerbasis 14 angeordnet ist, um die Platte 16 nach dem Bearbeitungsmuster 18 in einer vorbestimmten Anzahl von Bearbeitungszyklen zu stanzen, und einen Vorschubmechanismus 24, um die Matrize 20 mit der darauf montierten Platte 16 in die durch Pfeil B angegebene Richtung zu bewegen, um eine nächste Bearbeitungsposition auf der Platte 16 jedesmal mit der Anordnung von Stanzern 22 auszurichten, wenn die Platte 16 in einem Bearbeitungszyklus von der Matrize 20 und der Anordnung von Stanzern 22 gestanzt wird.
Die obere Stanzerbasis 14 wird durch vier Hauptpfosten 26 vertikal beweglich über der unteren Matrizenbasis 12 gehalten. Die Untere Matrizenbasis 12 weist eine Führungsnut 28 auf, die in ihrer Deckfläche unterhalb der oberen Stanzerbasis 14 definiert ist und die sich in die durch Pfeil B angegebene Richtung erstreckt. Die Matrize 20 wird beweglich in der Führungsnut 28 aufgenommen und weist zwei Anordnungen von Positionierungslöchern 32a, 32b auf, die in ihrer Deckfläche definiert und auf jeder Seite des Bearbeitungsmusters 18 angeordnet sind. Die Positionierungslöcher 32a, 32b sind in der durch Pfeil B angegebenen Richtung in gleichen Intervallen beabstandet. Die Positionierungslöcher 32a, 32b dienen als Teil eines Positionierungsmittels 30, um die Matrize 20 in Bezug auf die Stanzer 22 zu positionieren.
Die Matrize 20 weist einen Schlitz 34 auf, der in ihrer Deckfläche entlang einer Seitenkante davon angrenzend an die Anordnung von Positionierungslöchern 32a in der durch Pfeil B angegebenen Richtung definiert ist. Im Schlitz 34 sind eine Anordnung gleichmäßig beabstandeter Rollen 36 untergebracht, die um jeweilige horizontale Achsen drehbar sind.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist die untere Matrizenbasis 12 einen Positionierungszylinder 37 auf, der darin unterhalb der Führungsnut 28 montiert ist und eine sich nach oben erstreckende Stange 37a aufweist, die nacheinander jeweils in eines der Positionierungslöcher 32a in der Matrize 20 eingefügt werden kann.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der Vorschubmechanismus 24 einen ersten Zylinder 38 mit einer Stange 38a, die sich in eine Richtung erstreckt, die der durch Pfeil B angegebenen Richtung entgegengesetzt ist. Die Stange 38a weist ein distales Ende auf, das an einen beweglichen. Tisch 40 gekoppelt ist, der beweglich auf einer Schiene 42 angeordnet ist, die von der unteren Matrizenbasis 12 nach oben ragt und sich parallel zum ersten Zylinder 38 erstreckt.
Der Vorschubmechanismus 24 umfasst auch einen zweiten Zylinder 44, der auf der beweglichen Basis 40 montiert ist und eine sich nach unten erstreckenden Stange 44a (siehe Fig. 2) aufweist, an die ein Ende eines Eingreifarms (Aufgabemittel) 46 gekoppelt ist. Der Eingreifarm 46 erstreckt sich horizontal zu einer Position oberhalb von Schlitz 34 und weist an seinem gegenüberliegenden Ende einen Finger 48 auf, der nach unten ragt, um zwischen zwei benachbarten Rollen 36 angeordnet zu werden.
Die obere Stanzerbasis 14 weist zwei Hilfspfosten 50a, 50b auf, die horizontal voneinander beabstandet sind, um selektiv in die Positionierungslöcher 32a, 32b in der Matrize 20 eingesetzt zu werden. Die Hilfspfosten 50a, 50b dienen als Teil des Positionierungsmittels 30.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, werden die Stanzer auf einer Unterseite einer Stanzerhalterung 52 gehalten, die auf einer Unterseite der oberen Stanzerbasis 14 montiert ist. Ein Abstreifer 54 ist zur vertikalen Bewegung in Bezug auf die Stanzer 22 ebenfalls auf der Unterseite der oberen Stanzerbasis 14 montiert. Der Abstreifer 54 ist normalerweise durch Federn vorgespannt, um sich abwärts zu bewegen. Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Abstreifer 54 eine Anordnung von Stanzerführungslöchern 58 auf, die jeweils die Stanzer 22 aufnehmen. Die Stanzerführungslöcher 58 weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser von Löchern 18a ist, die im Bearbeitungsmuster 18 definiert sind.
Nachstehend wird der Betrieb der Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 beschrieben.
Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, wird die Platte 1b auf die Matrize 20 gelegt, während die obere Stanzerbasis 14 von der unteren Matrizenbasis 12 abgehoben ist. Dann wird der Positionierungszylinder 37 betätigt, um die Stange 37a in eines der Positionierungslöcher 32a einzuführen, um dadurch die Matrize 20 vorübergehend in Bezug auf die untere Matrizenbasis 12 zu positionieren.
Dann wird die obere Stanzerbasis 14 entlang der Hauptpfosten 26 zur unteren Matrizenbasis 12 hin gesenkt. Die Hilfspfosten 50a, 50b werden in jeweilige der Positionierungslöcher 32a, 32b eingefügt. Die Matrize 20 ist nun in Bezug auf die obere Stanzerbasis 14 präzise positioniert, wie in Fig. 4 gezeigt. Während die Platte 16 auf der Matrize 20 vom Abstreifer 54 angepresst wird, der durch die Federn 56 vorgespannt ist, wird die Platte 16 mit den Stanzern 22 gestanzt, wodurch in bestimmten Bearbeitungspositionen Löcher 60 darin ausgebildet werden, wie in den Fig. 5 und 6A gezeigt.
Daraufhin wird die obere Stanzerbasis 14 hochgehoben, und der Positionierungszylinder 37 wird betätigt, um die Stange 37a aus dem Positionierungsloch 32a zurückzuziehen. Der zweite Zylinder 44 wird betätigt, um den Eingreifarm 46 mit seiner Stange 44a zu senken, bis der Finger 48 zwischen zwei benachbarten Rollen 36 eingesetzt ist, wie in Fig. 6B gezeigt. Der erste Zylinder 38 wird dann betätigt, um zu bewirken, dass die Stange 38a die bewegliche Basis 40 um eine vorbestimmte Strecke in die durch Pfeil B angegebene Richtung bewegt. Die Matrize 20 wird nun durch den Finger 48, der in die Rollen 36 eingreift, wie in Fig. 6C gezeigt, um einen bestimmten Abstand, z. B. den Achsabstand zwischen den Rollen 20, in die durch Pfeil B angegebene Richtung bewegt.
Dann wird der Positionierungszylinder 37 betätigt, um die Stange 37a in ein anderes der Positionierungslöcher 32a einzusetzen. Der Eingreifarm 46 wird vom zweiten Zylinder 44 angehoben und dann gemeinsam mit der beweglichen Basis 40 vom ersten Zylinder 38 in eine bestimmte Warteposition zurückgeführt. Die Platte 16 auf der Matrize 20 wird so angeordnet, dass ihre neue Bearbeitungsposition mit den Stanzern 22 ausgerichtet ist, wie in Fig. 6D gezeigt.
Die Stanzer 22 werden gesenkt, um in der neuen Bearbeitungsposition auf die oben beschriebene Weise eine weitere Anordnung von Löchern 60 in der Platte 16 auszubilden. Nachdem die Platte 16 vollständig nach dem Bearbeitungsmuster 18 gestanzt worden ist, wird die Platte 16 von der Matrize 20 genommen.
Wie oben beschrieben, wird die Platte 16 auf das Bearbeitungsmuster 18 der Matrize 20 gelegt und wird dann durch den Vorschubmechanismus 24 intermittierend gemeinsam mit der Matrize 20 in der durch Pfeil B angegebenen Richtung weiterbewegt, während die Platte 16 von den Stanzern 22 und der Matrize gestanzt wird.
Da die Platte 16 die ganze Zeit im Gleichklang und in engem Kontakt mit der Matrize 20 bewegt wird, werden auf die Platte 16 keine abrupten Kräfte von außen ausgeübt. Auch wenn die Platte 16 eine dünne und weiche Platte ist, wird verhindert, dass sie übermäßig unter Spannung gesetzt wird, wenn sie mit den Stanzern 22 und der Matrize gestanzt wird. Daher kann die Platte 16 mit der Bearbeitungsgenauigkeit des Bearbeitungsmusters 18 bearbeitet werden, auch wenn es sich um ein feines Stanzmuster handelt, so dass die Löcher 60 mit hoher Präzision effizient in der Platte 16 ausgebildet werden können.
Insofern, als die Anzahl an Stanzern 22 relativ klein ist, können die Stanzer 22 beispielsweise in einer einzelnen Anordnung vorgesehen sein, und sind die Kosten für die Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 relativ niedrig, und somit ist kein aufwändiges Wartungsverfahren zum Warten der Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 erforderlich, wenn einige der Stanzer 22 beschädigt sind oder das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Da die Präzision der Löcher 60 von der Abmessungsgenauigkeit der Stanzer 22 abhängt, sind unerwünschte Schwankungen in der Präzision der Löcher 60 relativ klein, da die Anzahl an Stanzern 22 relativ klein ist.
Wenn das Bearbeitungsmuster 18 ein Muster zum Einstanzen vieler kleiner Löcher ist, werden die Stanzer 22 üblicherweise nach einem Schleifverfahren hergestellt, und die Löcher 18a werden üblicherweise durch ein Entladeverfahren gebildet. Daher ist die Lebensdauer der Matrize 20 aufgrund des Vorhandenseins einer modifizierten Schicht, die beim Entladeverfahren erzeugt wird, tendenziell relativ kurz. Da die Stanzer 22 häufiger verwendet werden als die Löcher 18a, stimmen die Wartungszeiten für die Stanzer 22 und die Matrize 20 im Wesentlichen miteinander überein. Folglich kann das Wartungsverfahren für die Stanzer 22 und die Matrize 20 effizient durchgeführt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Vorschubmechanismus 24 die ersten und zweiten Zylinder 38, 44 auf, um den Eingreifarm 46 zu bewegen. Der Vorschubmechanismus 24 kann jedoch eine CNC-Steuerungsvorrichtung umfassen, die einen CNC-Aktuator zur Positionierung der Matrize 20 in Bezug auf die untere Matrizenbasis 12 umfasst. Wenn eine solche CNC-Steuerungsvorrichtung eingesetzt wird, ist es in Hinblick auf relative Positionierungsfehler, die durch die untere Matrizenbasis 12 und die Matrize 20 verursacht werden, vorzuziehen, dass die Matrize 20 und der CNC- Aktuator in Bezug aufeinander in einem vorbestimmten Bereich verlagerbar sind.
Bei der Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10, wie oben beschrieben, werden, da sich die Platte 16 und die Matrize 20 im Gleichklang miteinander bewegen, auf die Platte 16 keine unerwünschten Kräfte von außen ausgeübt, wenn sie bearbeitet wird. Daher wird, auch wenn die Platte 16 eine dünne und/oder weiche Platte ist, verhindert, dass sie übermäßig unter Spannung gesetzt wird, wenn sie bearbeitet wird. Da die Anzahl der Stanzer 22 relativ klein ist, kann die Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 relativ kostengünstig hergestellt und nach einem relativ einfachen Wartungsverfahren gewartet werden.
Die Platten-Bearbeitungsvorrichtung 10 weist das Aufgabemittel zum Bewegen der Matrize 20 mit der darauf angeordneten Platte 16 um eine vorbestimmte Distanz für jeden Bearbeitungszyklus und das Positionierungsmittel zum Positionieren der Matrize 20 in Bezug auf die, Stanzer 22 auf. Als Folge können die Matrize 20 und die Stanzer 22 präzise in Bezug auf ihre relative Position angeordnet werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die Platte 16 mit hoher Präzision bearbeitet wird.

Claims

1. Vorrichtung (10) zur Bearbeitung einer Platte (16), umfassend:

einen Rahmen (12);

eine Matrize (20) auf der die zu bearbeitende Platte (16) angeordnet ist, wobei die Matrize (20) auf dem Rahmen (12) montiert ist und ein Bearbeitungsmuster (18) für die Platte (16) aufweist;

einen Stanzkopf mit einer Vielzahl von Stanzern (22), der in Bezug auf den Rahmen zur Matrize (20) hin und von ihr weg hin- und herbewegt werden kann, um die Platte (16) in Zusammenwirken mit der Matrize (20) zu bearbeiten;

einen Vorschubmechanismus (24), um die Matrize (20) in Bezug auf den Rahmen (12) und den Stanzkopf (14) zu bewegen, wobei die Platte (16) auf der Matrize angeordnet ist; und

erste Positionierungsmittel (32a, b, 50a, b) auf dem Stanzkopf (14) und der Matrize (20), um den Stanzkopf und die Matrize (20) während der Stanzbewegung des Stanzkopfs auszurichten;

dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubmechanismus (24) so ausgebildet ist, dass er die Matrize mit der Platte darauf nacheinander in eine Vielzahl von vorbestimmten Bearbeitungspositionen auf dem Rahmen bringt und dass zweite Positionierungsmittel (32a, 37a) auf dem Rahmen (12) und der Matrize (20) vorhanden sind, um die Matrize (20) vor und während der Stanzbewegung des Stanzkopfs in jeder der Vielzahl von Bearbeitungspositionen auf dem Rahmen der Platte zu positionieren und zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste Positionierungsmittel Stifte (50a, b) auf dem Stanzkopf und eine Anordnung damit zusammenwirkender Ausnehmungen (32a, b) der Matrize umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die zweiten Positionierungsmittel einen Stift (37a), der auf dem Rahmen beweglich ist, und eine Anordnung damit zusammenwirkender Ausnehmungen (32a) der Matrize umfasst.