DE69719436T2 - Zusammengesetzte Verarbeitungseinrichtung - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundbearbeitungseinheit, bestehend aus einer Stanzpressenstufe und einer Laserbearbeitungsstufe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (wie z. B. in der JP-02307628 offenbart) und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Einheit.
- Es wurde bereits eine Verbundbearbeitungseinheit, die aus einer Stanzpressenstufe und einer Laserbearbeitungsstufe besteht, verwendet. Bei diesem Typ einer Verbundbearbeitungseinheit ist die Laserbearbeitungsstufe vorgesehen, um eine Feinbearbeitung und die Bearbeitung von komplizierten Formen, wie z. B. solche, die nicht durch das Stanzen bearbeitet werden können, durchzuführen, wegen der Betriebskosten und der Bearbeitungswirksamkeit wird jedoch überwiegend das Stanzpressen angewendet. Daher ist die Stanzfähigkeit (Stanztonnenmenge) eine wichtige Eigenschaft der Stanzpressenstufe.
- Ist eine hohe Stanzfähigkeit bei der Stanzbearbeitung erforderlich, findet sie jedoch selten Anwendung, und da eine Stanzpressenstufe mit einer hohen Stanzfähigkeit für diese selten angewendete Bearbeitung vorgesehen ist, ist der Betrieb der Anlage unwirtschaftlich.
- Darüber hinaus werden bei dieser Art von Verbundbearbeitungseinheit, bestehend aus einer Stanzpressenstufe und einer Laserbearbeitungsstufe, durch die großen Vibrationen während der Stanzbearbeitung die optischen Einrichtungen beeinträchtigt, so dass das Beibehalten einer hohen Präzision bei der Laserbearbeitung schwierig ist.
- Umgekehrt ist es, um den Geräuschpegel und die Vibrationen der Stanzpresseneinheit zu reduzieren, zweckmäßig, die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt, wenn das Stanzwerkzeug die Werkstückoberfläche berührt, durch das Verändern der Stanzgeschwindigkeit im Mittelhub zu reduzieren. Diese Art von Geschwindigkeitsveränderung im Mittelhub ist üblicherweise bei mechanischen Stanzvorrichtungen nicht möglich und erfordert eine hydraulische Presse.
- Die Gerätekosten für die hydraulische Presse sind hoch, da eine hydraulische Einheit erforderlich ist. Um dieses Problem zu lösen, hat der vorliegende Anmelder eine Vorrichtung untersucht, bei welcher die Stanze direkt von einem Servomotor angetrieben wird. Jedoch ist beim direkten Antrieb mittels eines Servomotors das Erreichen einer ausreichenden Stanzfähigkeit zur Stanzbearbeitung, wenn das Werkstück dick ist oder wenn das zu stanzende Loch einen großen Durchmesser hat, infolge der Beschränkungen bei der üblicherweise erzeugten Motorausgangsleistung schwierig.
- Um diese Probleme zu lösen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbundbearbeitungseinheit vorzuschlagen, die sowohl für die Stanzbearbeitung als auch für die Laserbearbeitung verwendbar ist, bei der die Kosten bei einer hohen Wirksamkeit gering sind, geringe Produktionskosten und eine präzise Bearbeitung bei gemeinsamer Anwendung der Stanzbearbeitung und der Laserbearbeitung möglich sind, und bei der die Auswirkungen der Vibrationen auf die Laserbearbeitungsstufe während der Stanzbearbeitung neutralisiert werden können.
- Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, besteht die Verbundbearbeitungseinheit der vorliegenden Erfindung aus einer Stanzpressenstufe, die von einem Servomotor angetrieben wird, und einer Laserbearbeitungsstufe mit einer maximalen Bearbeitungsausgangsleistung, die höher als die der Stanzpressenstufe ist.
- Mit dieser Verbundbearbeitungseinheit kann die Bearbeitung von Löchern und normalen Werkstücken mit einer hohen Bearbeitungswirksamkeit und niedrigen Betriebskosten durch die Stanzpressenstufe und das Bearbeiten des Werkstücks oder Lochs, das nicht durch die Stanzpressenstufe durchgeführt werden kann, durch die Laserbearbeitungsstufe durchgeführt werden. Da eine Laserbearbeitungsstufe vorgesehen ist, kann die Werkstückbearbeitung problemlos durchgeführt werden, auch wenn die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe gering ist. Da das Stanzantriebssystem durch einen Servomotor angetrieben wird, kann die Stanzgeschwindigkeit mittels einer einfachen Anordnung und mit einer guten Steuerbarkeit im Mittelhub verändert werden, so dass eine Geräuschverringerung während der Beibehaltung einer hohen Stoßrate erreicht wird. Folglich steuert die Stanzbearbeitung die Geschwindigkeit durch einen Servomotor, und da ein geringer Geräuschpegel und geringe Vibrationen erreichbar sind, kann die Laserbearbeitung eine hohe Präzision beibehalten, ohne die optischen Einrichtungen oder dgl. der Laserbearbeitungsstufe, auf die sich Vibrationen in nachteilhafter Weise auswirken, zu beeinträchtigen.
- Bei der zuvor genannten Anordnung kann das Stanzantriebssystem der Stanzpressenstufe einen Servomotor und ein Kurbelsystem, das die Drehung des Servomotors in eine Reziprokbewegung umsetzt, aufweisen.
- In diesem Fall kann das Stanzantriebssystem einen einfachen Aufbau ohne die Verwendung eines speziellen Systems, wie z. B. eines Leistungssteigerungssystems oder dgl., umfassen, kann die Anzahl der Teile verringert werden, und die gesamte Vorrichtung hinsichtlich der Größe reduziert und vereinfacht werden.
- Bei jeder Anordnung der zuvor genannten Verbundbearbeitungseinheit übersteigt die Ausgangsleistung, die während der Werkstückbearbeitung erforderlich ist, nicht die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpresseneinheit, und darüber hinaus wird, wenn eine Bearbeitung mittels eines Werkzeuges, das an der Stanzpressenstufe vorgesehen ist, möglich ist, die Bearbeitung durch die Stanzpressenstufe durchgeführt, jedoch in allen anderen Fällen, die Werkstückbearbeitung mittels der Laserbearbeitungsstufe durchgeführt.
- Durch diese Anordnung wird eine Werkstückbearbeitung, die entweder durch die Laserbearbeitungsstufe oder die Stanzpressenstufe durchgeführt werden kann, störungsfrei durch die Stanzpressenstufe durchgeführt, so dass eine Werkstückbearbeitung mit reduzierten Energiekosten ermöglicht wird. Darüber hinaus kann die Bearbeitungszeit auf die minimal erforderliche Zeitdauer beschränkt werden.
- Fig. 1A ist eine Seitenansicht der Verbundbearbeitungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 1B ist ein erläuterndes Diagramm der Stanzbearbeitung;
- Fig. 1C ist ein erläuterndes Diagramm der Laserbearbeitung; und
- Fig. 1D ist ein erläuterndes Diagramm eines Lochdurchmessers im Werkstück;
- Fig. 2A ist eine Seitenansicht im Schnitt der Pressen-Antriebsstufe an der Stanzpressenstufe; und
- Fig. 2B ist eine teilweise vergrößerte Voderansicht davon;
- Fig. 3 ist eine Draufsicht der gesamten Verbundbearbeitungseinheit der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Verbundbearbeitungseinheit und die Steuerung zeigt.
- Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben.
- Diese Verbundbearbeitungseinheit besteht aus einer Stanzpressenstufe 1 und einer Laserbearbeitungsstufe 2. Bei einer Anordnung, bei der ein Rahmen 3 und eine Tischvorrichtung 4 gemeinsam für beide, d. h. für 1 und 2, vorgesehen sind, wird ein Stanzantriebssystem 5 der Stanzpressenstufe 1 von einem Servomotor 6 angetrieben und die Laserbearbeitungsstufe 2 hat eine maximale Bearbeitungsausgangsleistung, die höher als die der Stanzpressenstufe 1 ist. Folglich hat die Laserbearbeitungsstufe 2 eine Ausgangsleistung, durch die sie eher in der Lage ist, ein dickes Werkstück mit einer Dicke t zu schneiden, als die Stanzpressenstufe 1. Bei dieser Ausführungsform wird für die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe 1 ein Wert von 10 Tonnen angenommen. Der Rahmen 3 ist von der Seite betrachtet C-förmig gebildet und die Tischvorrichtung 4 ist auf einem Bett 25 angeordnet, dessen Vorderseite durchgehend ist.
- Die Stanzpressenstufe 1 umfasst eine Revolver-Stanzpresse, die aus dem Stanzantriebssystem 5 und den Revolvern 9A, 9B besteht. Das Stanzantriebssystem 5 treibt einen Preßkolben 7, der am Ende eines oberen Rahmens 3a des Rahmens 3 angeordnet ist, derart an, dass die Geschwindigkeit über ein Kurbelsystem 8 durch den Servomotor 6 gesteuert werden kann. Die Revolver 9A, 9B sind mit Werkzeugen 23A, 23B, welche Stanzwerkzeuge und Formwerkzeuge sind, in Umfangsrichtung versehen, und sind in dem Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Rahmen 3a, 3b des Rahmens 3 angeordnet.
- Die Laserbearbeitungsstufe 2 besteht aus einem Laserkopf 14, der in der Nähe des Preßkolbens 7 am äußersten Ende des oberen Rahmens 3a angeordnet ist, einem Lasergenerator 12, der seitlich des Rahmens 3 am Boden angeordnet ist, und einer Leitung 13, die oberhalb des oberen Rahmens 3a angeordnet ist und das Laserlicht vom Lasergenerator 12 zum Laserkopf 14 leitet.
- Fig. 2 zeigt das Stanzantriebssystem 5. Der Servomotor 6 hat eine Geschwindigkeits-Reduktionseinheit 15 am äußersten Ende, weist eine äußere Form auf, die sich in Axialrichtung des Motors erstreckt, und ist im oberen Rahmen 3a in Längsrichtung (in Y-Richtung nach vorne/hinten) des oberen Rahmens 3a gelagert. Das Kurbelsystem 8 ist vom exzentrischen Nockentyp und die exzentrische Nocke 16 ist so gelagert, dass sie sich frei um eine Drehachse 0, die identisch mit der Motorwelle 6a des Servomotors 6 ist, in einem Lagerpaar am äußeren Ende des oberen Rahmens 3a drehen kann.
- Die exzentrische Nocke 16 und die Motorwelle 6a des Servomotors 6 sind über eine Kupplung 19 miteinander verbunden. Ein Abschnitt 16a der exzentrischen Welle der exzentrischen Nocke 16 ist in ein Loch am oberen Ende des Kurbelarmes 20 eingesetzt, so dass er sich frei in einem (nicht in den Zeichnungen gezeigten) Lager drehen kann. Der Preßkolben 7 ist mit dem unteren Ende des Kurbelarms 20 durch einen Stift 21 verbunden, und der Preßkolben 7 ist so gelagert, dass er sich in vertikaler Richtung in einer Preßkolbenführung 22, die an der Unterseite des oberen Rahmens 3a angeordnet ist, frei bewegen kann. Ein in Form einer T-Nut gebildeter Kopfverbinderabschnitt, der mit dem Kopf des Stanzwerkzeuges 23, das im oberen Revolver 9A gehalten ist, verbunden ist, befindet sich am äußeren Ende des Preßkolbens. Man beachte, dass das Stanzantriebssystem 5 keine Trägheitsbeaufschlagungseinrichtung, wie z. B. ein Sprungrad oder dgl., hat.
- Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht die Tischvorrichtung 4 aus einem mittig angebrachten Tisch 26a, der auf einem Bett 25 angeordnet ist, und einem seitlich verstellbaren Tisch 26b, wobei der verstellbare Tisch 26b längs Schienen 27 auf dem Bett 25 zusammen mit dem Wagen 28 (in Y-Richtung) vor- und zurückbewegt wird. Ein Kreuzschlitten 30 mit einem Werkstückhalter 29 ist so angeordnet, dass er sich frei nach links und nach rechts (X-Richtung) auf dem Wagen 28 bewegen kann, und das Werkstück W, das im Werkstückhalter 29 gehalten ist, wird in X- und Y- Richtung auf dem Tisch 26a, 26b durch das Bewegen des Wagens 28 und des Kreuzschlittens 30 zugeführt.
- Im folgenden wird das Verfahren zum Betreiben dieser Verbundbearbeitungseinheit beschrieben.
- Wenn die Stanzbearbeitung mit der maximalen Bearbeitungsausgangsleistung (bei diesem Beispiel 10 Tonnen), welche die Stanzleistungsfähigkeit der Stanzpressenvorrichtung 1 ist, bezüglich der Dicke t, dem Material und dem Durchmesser (Umfang) des zu bearbeitenden Loches im Werkstück W möglich ist, wird die Bearbeitung durch die Stanzpressenstufe 1 (Fig. 1B) durchgeführt. Bei dieser Art von Bearbeitung durch die Stanzpressenstufe 1 kann eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit als bei der Bearbeitung durch die Laserbearbeitungsstufe 2 erreicht werden und darüber hinaus sind die Betriebskosten geringer.
- Wenn die Stanzbearbeitung mit der maximalen Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe 1 nicht möglich ist, wird die Bearbeitung durch die Laserbearbeitungsstufe 2 durchgeführt. D. h., wenn die Werkstückdicke t größer als eine vorgegebene Dicke ist, wie in Fig. 1C gezeigt, oder wenn eine Bearbeitung von Löchern mit einem großen Umfang, wie das in Fig. 1D angegebene Loch H&sub2;, durchgeführt werden soll, wird die Laserbearbeitung durchgeführt.
- Darüber hinaus wird die Bearbeitung unter Verwendung der Laserbearbeitungsstufe 2 zum Schneiden von komplizierten Formen, die mit den in den Revolvern 9A, 9B angeordneten Werkzeugen nicht durchgeführt werden kann, auch durchgeführt, wenn die Bearbeitung unterhalb der maximalen Bearbeitungsausgsangsleistung der Stanzpressenstufe 1 liegt.
- D. h., dass die für die Werkstückbearbeitung erforderliche Ausgangsleistung die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe 1 nicht übersteigt und darüber hinaus wird eine Bearbeitung durch die Stanzpressenstufe 1 immer dann ausgeführt, wenn eine Bearbeitung durch die am Revolver 9A, 9B der Stanzpressenstufe 1 vorgesehenen Werkzeuge 23A, 23B möglich ist. In allen anderen Fällen wird die Werkstückbearbeitung durch die Laserbearbeitungsstufe 2 durchgeführt. Die richtige Verwendung der Stanzpressenstufe 1 und der Laserbearbeitungsstufe 2 ist im Bearbeitungsprogramm 31 der NC-Einrichtung (Fig. 4), die die Steuerungsvorrichtung ist, die diese Verbundbearbeitungseinheit steuert, festgelegt.
- Da diese Verbundbearbeitungseinheit eine Laserbearbeitungsstufe 2 dieser Art hat, kann die Werkstückbearbeitung problemlos durchgeführt werden, auch wenn die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe 1 niedrig gehalten wird. Die Stanzbearbeitung führt eine Geschwindigkeitssteuerung durch den Servomotor 6 durch und, da ein niedriger Geräuschpegel und geringe Vibrationen erreicht werden können, kann die Laserbearbeitung mit einer hohen Präzision aufrechterhalten werden, ohne die optischen Einrichtungen oder dgl. der Bearbeitungsstufe, für die Vibrationen nachteilig sind, zu beeinträchtigen.
- Üblicherweise sind die meisten Stanzbearbeitungen unter Verwendung einer geringen Stanzleistungsfähigkeit möglich und die Laserbearbeitungsstufe 2 kann nur für die Bearbeitung, die eine große Stanzleistungsfähigkeit erfordert, oder zur Bearbeitung von komplizierten Formen verwendet werden. Folglich können, auch nach Betrachtung der verschiedenen Vorteile und Nachteile, wie z. B. der höheren Betriebskosten und der niedrigen Bearbeitungswirksamkeit infolge der Verwendung der Laserbearbeitungsstufe 2, oder wenn eine Verbundbearbeitungseinheit unter Verwendung einer Stanzpressenstufe mit einer großen Stanzleistungsfähigkeit geschaffen wird, die Gerätekosten durch die Verwendung der Stanzpressenstufe 1 mit geringer Stanzleistungsfähigkeit, wie bei der vorliegenden Erfindung, reduziert werden.
- Darüber hinaus ist, da die Stanzantriebsstufe 5 der Stanzpressenstufe 1, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, den Preßkolben 7 lediglich durch den Servomotor 6 und das Kurbelsystem 8 direkt antreibt, die Steuerbarkeit sehr hoch, kann durch die Verringerung der Stanzgeschwindigkeit des Mittelhubs unmittelbar vor der Berührung mit dem Werkstück W ein niedriger Geräuschpegel erreicht werden und darüber hinaus eine Steuerung, die die Abnahme der Trefferrate auf ein Minimum beschränkt, in einfacher Weise durchgeführt werden. Folglich ist eine hocheffiziente Stanzbearbeitung von mehreren zu bearbeitenden Löchern möglich und die Abnahme bei der Wirksamkeit wird durch die Laserbearbeitung einiger Löcher ausgeglichen.
- Es ist zweckmäßig, die standardisierten Lochdurchmesser (Umfangslänge), das Werkstückmaterial und die Dicke zur Entscheidung, ob eine Bearbeitung durch die. Stanzpressenstufe 1 oder die Laserbearbeitungsstufe 2 durchgeführt werden soll, durch die Produktionsschritte des Bearbeitungsprogramms 31 zum numerischen Steuern der Verbundbearbeitungseinrichtung voreinzustellen.
- Z. B. wird, wie in Fig. 4 gezeigt, wenn die Verbundbearbeitungseinheit 33 durch das Ausführen der NC-Einrrichtung 32 eines Bearbeitungsprogramms 31, das automatisch von der Autoprogrammiereinrichtung 36 generiert wurde, gesteuert wird, eine Stanz/Laser-Bestimmungseinrichtung 34 in der Autoprogrammiereinrichtung 36 eingestellt. Die Autoprogrammiereinrichtung 36 ist eine Einrichtung, die automatisch das Bearbeitungsprogramm 31 durch die Eingabe der Werkstück- Bearbeitungsdaten, wie z. B. die Bearbeitungsform 35, die Bearbeitungsbedingungen und das Material oder dgl., generiert. Die Stanz/Laser- Bestimmungseinrichtung 34 ist mit Bestimmungsstandards versehen, die entweder der Stanzpressenstufe 1 oder der Laserbearbeitungsstufe 2 vorher festgelegt Werte, die aus der gegenseitigen Beziehung der Werkstückdicke, des Materials und der Umfangslänge bezüglich der Lochbearbeitung abgeleitet werden, zuordnet. Diese Bestimmungsstandards bestimmen jeden der eingestellten Werte für die Werkstückdicke, das Material und die Umfangslänge, und es ist zweckmäßig, diese in Tabellenform anzugeben.
- Da die Verbundbearbeitungseinheit der vorliegenden Erfindung aus einer Stanzpressenstufe, die von einem Servomotor angetrieben wird, und aus einer Laserbearbeitungsstufe mit einer maximalen Bearbeitungsausgangsleistung, die höher als die der Stanzpressenstufe ist, besteht, und eine Laserbearbeitungsabschnitt vorgesehen ist, kann die Werkstückbearbeitung problemlos durchgeführt werden, auch wenn die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpressenstufe niedrig gehalten wird. Da bei der Stanzbearbeitung eine Geschwindigkeitssteuerung durch einen Servomotor durchführt und ein niedriger Geräuschpegel und geringe Vibrationen erreichbar sind, kann die Laserbearbeitung mit einer hohen Präzision aufrechterhalten werden, ohne die optischen Vorrichtungen oder dgl. der Laserbearbeitungsstufe, für die sich Vibrationen in nachteilhafter Weise auswirken, zu beeinträchtigen.
- Bei der obigen Anordnung kann, wenn das Stanzantriebssystem der Stanzpressenstufe einen Servomotor und ein Kurbelsystem aufweist, das die Drehung des Servomotors in eine Reziprokbewegung des Preßkolben umsetzt, das Stanzantriebssystem einen einfachen Aufbau ohne ein spezielles System haben, wie z. B. ein Leistungssteigerungssystem oder dgl., die Anzahl der Stufen reduziert werden und die gesamte Vorrichtung in der Größe reduziert und vereinfacht werden.
- Bei der zuvor genannten Anordnung der zuvor genannten Verbundbearbeitungseinheit wird, wenn die Ausgangsleistung, die während der Werkstückbearbeitung erforderlich ist, nicht die maximale Bearbeitungsausgangsleistung der Stanzpresseneinrichtung übersteigt, und darüber hinaus eine Bearbeitung durch ein Werkzeug, welches an der Stanzpressenstufe vorgesehen ist, möglich ist, eine Bearbeitung durch die Stanzpressenstufe durchgeführt, jedoch in allen anderen Fällen eine Werkstückbearbeitung durch die Laserbearbeitungsstufe durchgeführt und eine Werkstückbearbeitung, die sowohl durch die Laserbearbeitungsstufe als auch durch die Stanzpressenstufe durchgeführt werden kann, wird sicher durch die Stanzpressenstufe durchgeführt, so dass die Werkstückbearbeitung mit verringerten Energiekosten durchgeführt werden kann. Darüber hinaus kann die Bearbeitungszeit auf eine minimal erforderliche Zeitdauer beschränkt werden.
Claims (3)
1. Verbundbearbeitungseinheit, bestehend aus einer Stanzpressenstufe (1)
und einer Laserbearbeitungsstufe (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Servomotor (6) zum Antrieb der Stanzpressenstufe (1) vorgesehen ist,
und
- die Laserbearbeitungsstufe (2) eine maximale
Bearbeitungsausgangsleistung hat, die höher als die der Stanzpressenstufe (1) ist.
2. Verbundbearbeitungseinheit nach Anspruch 1, bei der ein
Stanzantriebssystem (5) der Stanzpressenstufe (1) den Servomotor (6) und ein
Kurbelsystem (8) umfasst, das die Drehung des Servomotors (6) in eine
Reziprokbewegung umsetzt.
3. Verfahren zum Betreiben einer Verbundbearbeitungseinheit mit einer
Stanzpressenstufe (1), die von einem Servomotor (6) angetrieben wird, und einer
Laserbearbeitungsstufe (2) mit einer maximalen
Bearbeitungsausgangsleistung höher als die der Stanzpressenstufe (1), umfassend die folgenden
Schritte:
- Bestimmen, ob die Stanzbearbeitung durch die jeweilige maximale
Bearbeitungsausgangsleistung bezüglich der Dicke (t) und des Materials eines
Werkstücks (W) ebenso wie bezüglich der Umfangslänge eines im
Werkstück (W) zu bearbeitenden Lochs (H) möglich ist,
- Durchführen der Stanzbearbeitung, wenn gemäss dieser Bestimmung
möglich, und wenn ein jeweiliges Werkzeug (23A, 23B) an der Stanzpressenstufe
(1) vorgesehen ist, und
- Durchführen einer Werkstückbearbeitung durch die Laserbearbeitungsstufe
(2), wenn die Stanzbearbeitung nicht möglich ist.
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