EP1252010B1 - Presse - Google Patents

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Publication number
EP1252010B1
EP1252010B1 EP01905662A EP01905662A EP1252010B1 EP 1252010 B1 EP1252010 B1 EP 1252010B1 EP 01905662 A EP01905662 A EP 01905662A EP 01905662 A EP01905662 A EP 01905662A EP 1252010 B1 EP1252010 B1 EP 1252010B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press according
tappet
machine
cylinder unit
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01905662A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1252010A1 (de
Inventor
Hans-Rudolf Gubler
Johannes Haack
Ernst Rytz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Feintool International Holding AG
Original Assignee
Feintool International Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Feintool International Holding AG filed Critical Feintool International Holding AG
Publication of EP1252010A1 publication Critical patent/EP1252010A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1252010B1 publication Critical patent/EP1252010B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/04—Frames; Guides
    • B30B15/041—Guides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/869—Means to drive or to guide tool
    • Y10T83/8821—With simple rectilinear reciprocating motion only
    • Y10T83/8824—With provision for dynamic balance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/869—Means to drive or to guide tool
    • Y10T83/8821—With simple rectilinear reciprocating motion only
    • Y10T83/8858—Fluid pressure actuated
    • Y10T83/8864—Plural cylinders

Definitions

  • the invention relates to a fine blanking press for producing fine cutting parts of a metal strip or for preforming a part by means of a tool, one part of which is attached to an upper platen and another part to a lower platen, wherein one of the platen is associated with a ram, the is supported by at least one plunger drive piston unit against a machine-fixed element, which is connected via at least two guide columns fixed to an opposite, also machine-fixed element on which the other platen is arranged, wherein the plunger is displaceable along the guide columns and wherein the opposite machine-fixed element is a ring-cylinder unit assigned.
  • a fineblanking press with hydraulically coupled ring prongs and counter-holding cylinder is known.
  • a stand is provided in which columns are arranged. These pillars penetrate an upper crosshead of the stand and are there fixedly connected to a crossbar, wherein in the traverse a double acting ring-shaped cylinder is integrated.
  • a plunger is movably arranged along the columns.
  • a press of the o. G. Art is known from US-A 3,802,310.
  • the present invention is based on the object to provide a fine blanking press, wherein the stiffness forming elements of the press and the leadership of the plunger are at least partially decoupled and the effect of shear forces or moments is reduced to the leadership.
  • the one machine-fixed element is fixedly connected to the opposite machine-fixed element via machine frame plates, wherein the one machine-fixed element, the opposite machine-fixed element and the machine frame plates form an outer fixed frame which takes over the static and dynamic forces of the system.
  • two synchronously operating ram drive piston units are provided, through which the four movements "quick closing, buttons, cutting / forming, rapid return” are performed. These are clamped, double-acting cylinders. Rapid traction cylinders, as used in known presses, are no longer necessary.
  • the ram guide is preferably effected with two to four guide columns in the corner regions of the press.
  • the guide columns serve primarily the ram guide and take only tilting moments from the tool stress. In the border areas of the press load, the guide columns take over tie rod function if necessary.
  • the actual press body is formed by an upper and lower yoke and by machine frame plates, which are usually provided four machine frame plates, each having openings for a StanzstMailzu- - and removal, tool room operation and Generaleabtransport or mounting holes. This creates a compact press, in which the press body, the control of the static and dynamic stresses and the guide columns are associated with the ram guide tasks.
  • the ram guide itself takes place via at least two spaced guide bushings.
  • the walls of the ram are preferably pulled laterally so that the actual working area of the tool is between the two guide bushes. This ensures that in the working area of the tool, a motion-neutral zone is formed, so that tilting of the plunger have no negative impact on the active elements of the tool.
  • This ring cylinder unit is usually located in or on top of the upper yoke, which in turn is a double-acting cylinder with a purge.
  • the pressure force acting on a corresponding piston is transmitted via pressure bolts and pressure plates which also sit in the yoke in the tool room.
  • pressure fluid is displaced from the corresponding pressure chamber of the ring-toothed cylinder unit by means of the pressure pin and the pressure plate.
  • This pressurized fluid is transferred to preferably four compensating pistons, which stand on the lower yoke and whose piston rods act on the underside of the ram.
  • the ram drive power is supported and the displacement work of the serration function is compensated and no longer has to be subtracted from the total force as in the known presses. Presses of this design thus have about 30% higher usable press force with the same size.
  • the displacer volume of the ring cylinder unit corresponds to the volume of the compensation piston.
  • the plunger itself is associated with a Schmidthaltekraftzylinderü, which in turn is a double-acting cylinder with flushing.
  • the counter holding power cylinder unit or its cylinder sit in or under the plunger. Again, the force of the piston is transmitted via pressure pins and pressure plates by the plunger in the tool room.
  • the displaced pressure fluid is preferably fed to two to three compensation piston in an analogous manner as in the ring cylinder unit, which are preferably integrated in the cylinder of the counter holding power cylinder unit and the piston rods are supported against the lower yoke.
  • the displacement work of the counter-holding function is compensated and supports the plunger drive force.
  • the displacement volume corresponds approximately to the volume of the compensation piston.
  • the displacement work of the counter-holding function must therefore not be subtracted from the total force of the press in this application. Presses of this design thus have a total of about 40% higher usable press force than presses of known type.
  • the ring-cylinder unit and the counter-force cylinder unit both in terms of pressure and thus the force, as well as with respect to the way to be independently adjustable.
  • This also ensures a freely selectable, controlled and / or regulated plunger speed at each operating point and thus guarantees optimum part quality while at the same time optimizing the life of the active elements of the tools.
  • the inventive press P has a rigid upper yoke 1 and a rigid lower yoke 2.
  • Upper yoke 1 and lower yoke 2 are fixed outwardly by machine frame plates 3.1 and 3.2 and form the press stand.
  • the upper yoke 1 and the lower yoke 2 are connected to each other via guide columns 4.1 and 4.2, wherein preferably four guide columns are provided in the corner regions of the press.
  • the connection with the guide columns 4.1 and 4.2 can be fixed or articulated as tie rods.
  • a plunger 5 is guided, said plunger 5 per guide column having two spaced guide bushings 6.1 and 6.2.
  • parts 7 of the plunger 5 are also formed extended, so that a greater spacing of the guide bushings 6.1 and 6.2 is ensured.
  • the plunger 5 is driven by a ram drive piston unit 8.
  • a ram drive piston unit 8 Preferably, two ram drive piston units 8 are provided, which engage the ram 5 as symmetrically as possible. In the embodiment, however, only one ram drive piston unit 8 is shown.
  • the ram drive piston unit 8 is a double-acting pretensioned cylinder 9 with rinsing, in which a piston 10 separates two pressure chambers 11 and 12 from one another. From the cylinder 9 performs a piston rod 13, which is connected to the plunger 5.
  • the plunger 5 is also assigned a counter holding force cylinder unit 20.
  • the Gegenhaltekraftzylinderussi 20 has a cylinder 21 which rests on a bottom 22 of the plunger 5.
  • a piston 23 separates two pressure chambers 24 and 25 from each other, while from the piston 20 a piston rod 26 leads out of the cylinder 21 and via pressure plates 27 with pressure bolts 28.1 and 28.2 is in communication.
  • These pressure bolts 28.1 and 28.2 pass through the plunger 5 and also a tool clamping plate 29 and engage in a not shown in detail lower tool, where they support a counter-holder, as he is known in a fine blanking tool.
  • the Gegenhaltekraftzylinderussi 20 is connected via a fluid connection not shown in detail with a compensation piston 14 in connection. Its piston 15 is seated in the cylinder 21 and here again separates two pressure chambers 17 and 18 from each other. The integration in the cylinder 21 can be dispensed with hose connections.
  • a push rod 19 is connected, which supports the cylinder 21 of the Gegenhaltekraftzylinderü 20 and is supported against the lower yoke 2.
  • a piston 32 separates two working spaces 33 and 34 from each other.
  • a piston rod 35 leads to a pressure plate 36, which in turn via pressure pins 37.1, 37.2 and 37.3 after passing through a tool clamping plate 38 with a serrated plate of a tool not shown in detail, as is also known from the prior art.
  • the ring-cylinder unit 30 is in fluid communication with at least one further compensation piston 39, which is seated on the lower yoke 2 with a corresponding cylinder housing 40.
  • a piston 41 in turn separates two working chambers 42 and 43, wherein a piston rod 44 connected to the piston 41 leads out of the cylinder 40 and is connected to the underside 22 of the plunger 5.
  • a tool as shown for example in "fineblanking" Manual for Practice, 2nd edition, 1977, page 85 ff., Essentially consists of an upper tool part and a lower tool part.
  • the upper tool part has a retrograde annular serrated plate with a serration surrounding a fixed cutting die. Opposite the cutting punch is a compliant ejector in the lower tool part Assigned (counter-holder), which in turn is surrounded by a fixed cutting plate.
  • the ring prong penetrates into the material of a punching strip and surrounds the part to be cut out.
  • the workpiece to be cut out is clamped between punch and ejector (counterholder).
  • the ram force now begins to cut out the workpiece, at the same time the annular serrated plate is displaced back against the ring-tooth force, and the ejector is displaced against the counter-holding force by the material thickness of the workpiece in the die.
  • Such a tool is preferably assembled outside the press on tool change plates 29, 38 and inserted via cantilever in the machine. This is shown for example in WO97 / 35710.
  • the cantilever beams are usually part of the machine.
  • the tool change plates 29, 38 are positioned by means of hydraulically operated centering pins and clamped hydraulically via tension or pivoting tensioning clamps. This process can semi-automatic or fully automatic via the press control are set in motion.
  • the semi or fully automatic punching operation After inserting the tool package and the semi or fully automatic input of all tool and workpiece-dependent process parameters, the semi or fully automatic punching operation can be recorded.
  • the pressure chambers 11, 12 are at the beginning of a tappet stroke; 17, 18; 24, 25; 33, 34; 42, 43 under a process-related working pressure.
  • the closing movement of the plunger 5 is now initiated in the sense that, for example, the valve is opened to the pressure chamber 11.
  • the pressure chamber 12 is still under the process-related working pressure, immediately sets the closing movement.
  • any desired path / time or speed diagram can be run within the installed capacity via the valve positions to the pressure chambers 11 and 12.
  • the pressure medium is not brought to the required pressure for the required ram movement and the required ram force, but rather the pressure chamber (eg 11) is deliberately relieved and the pressure medium is flushed into the pressure chamber 12 as a useful pressure medium.
  • the plunger 5, guided on the guide columns 4.1, 4.2 moves upwards as shown.
  • the annular tooth is pressed into the stamped strip material.
  • the annular serrated plate runs back and displaces the pressure pins 37.1 to 37.3 and the pressure plate 36 upwards.
  • the piston 32 is also pushed upward, and the pressure medium in the pressure chamber 33 is displaced pressure constant.
  • the displacement of the pressure medium from the pressure chamber 33 takes place in the pressure chamber 42 of the compensation piston 39, so that the piston rod 44 is pressed against the underside 22 of the plunger 5 and supports the plunger drive force.
  • the pressure pin 28.1 and 28.2 and the pressure plate 27 are pressed by the material thickness down, also the piston 23 of the Gegenhaltekraftzylinderussi 20.
  • This pressure medium from the pressure chamber 25 is pressure constant in the Pressure chamber 18 of the compensation piston 14 displaced, so that the push rod 19 presses against the lower yoke 2 and also supports the plunger drive force.
  • the displacer volume of the ring-gear cylinder unit and the counterforce cylinder 20 corresponds to the volume of the respective compensation pistons 14 and 39, respectively.
  • a press P according to the invention can thus fine-cut an analog workpiece with about 40% of the power.
  • the machine is equipped with all sorts of automation components, such as inlet feed and outlet feed for a punching strip, lubricator, parts feeder, parts transfer device, waste-removal device, etc ..

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Feinschneidpresse zum Herstellen von Feinschneidteilen aus einem Metallstreifen oder zum Vorformen eines Teils mittels eines Werkzeuges, dessen eines Teil an einer oberen Werkzeugaufspannplatte und ein anderes Teil an einer unteren Werkzeugaufspannplatte befestigt ist, wobei einer der Werkzeugaufspannplatten ein Stössel zugeordnet ist, der sich über zumindest eine Stösselantriebskolbeneinheit gegen ein maschinenfestes Element abstützt, welches über zumindest zwei Führungssäulen fest mit einem gegenüberliegenden, ebenfalls maschinenfesten Element verbunden ist, an dem die andere Werkzeugaufspannplatte angeordnet ist, wobei der Stössel entlang den Führungssäulen verschiebbar ist und wobei dem gegenüberliegenden maschinenfesten Element eine Ringzackenzylindereinheit zugeordnet ist.
  • Aus der DE 196 42 635 A1 ist eine Feinschneidpresse mit hydraulisch gekoppelten Ringzacken und Gegenhalterzylinder bekannt. Dabei ist ein Ständer vorgesehen, in welchem Säulen angeordnet sind. Diese Säulen durchdringen ein oberes Querhaupt des Ständers und sind dort fest mit einer Traverse verbunden, wobei in der Traverse ein doppelt wirkender Ringzackenzylinder integriert ist. Im Inneren des Ständers ist ein Stössel entlang den Säulen bewegbar angeordnet.
  • Aus der DE 17 04 183 A ist eine Presse bekannt, bei der das obere maschinenfeste Element über zumindest zwei Führungssäulen und Stützen mit einem unteren maschinenfesten Element festverbunden ist.
  • Eine Presse der o. g. Art ist aus der US-A 3,802,310 bekannt. Dort sind zwei maschinenfeste Elemente durch vier Führungssäulen miteinander verbunden. Entlang diesen Führungssäulen sind ein oberer und ein unterer Stössel gegeneinander führbar.
  • Der vorliegenden Erfindung liegst die Aufgabe zugrunde, eine Feinschneidpresse zu schaffen, bei der die Steifigkeit bildenden Elemente der Presse und die Führung des Stössels zumindest teilweise entkoppelt sind und die Wirkung von Querkräften oder Momenten auf die Führung reduziert wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass das eine maschinenfeste Element über Maschinenrahmenplatten mit den gegenüberliegenden maschinenfesten Element festverbunden, wobei das eine maschinenfeste Element, das gegenüberliegende maschinenfeste Element und die Maschinenrahmenplatten einen äusseren festen Rahmen bilden, der die statischen und dynamischen Kräfte des Systems übernimmt.
  • Bei diesem Pressenkonzept übernimmt der äussere Pressenrahmen die statischen und dynamischen Kräfte des Systems, jedoch keine Stösselführungsaufgabe. Dies ergibt ein äusserst starres System, bei dem auch bei extrem zentrischen und aussermittiger Belastung keine Einwirkung der Querkräfte und Momente vom Pressenrahmen auf die Stösselführung stattfindet, was sich äusserst positiv auf die Stösselführung und die Werkzeuglebensdauer auswirkt.
  • Bevorzugt sind zwei synchron arbeitende Stösselantriebskolbeneinheiten vorgesehen, durch welche die vier Bewegungen "Schnellschliessen, Tasten, Schneiden/Umformen, Schnellrücklauf" durchgeführt werden. Dabei handelt es sich um eingespannte, doppelt wirkende Zylinder. Eilgang-Zylinder, wie sie bei bekannten Pressen Anwendung findet, sind nicht mehr notwendig.
  • Die Stösselführung wird bevorzugt mit zwei bis vier Führungssäulen in den Eckbereichen der Presse bewirkt. Die Führungssäulen dienen in erster Linie der Stösselführung und nehmen nur Kippmomente aus der Werkzeugbeanspruchung auf. In den Grenzbereichen der Pressenbelastung übernehmen die Führungssäulen nötigenfalls Zugankerfunktion. Der eigentliche Pressenkörper wird aus einem oberen und unterem Joch und durch Maschinenrahmenplatten gebildet, wobei in der Regel vier Maschinenrahmenplatten vorgesehen sind, die jeweils noch Öffnungen für eine Stanzstreifenzu- und - abfuhr, Werkzeugraumbedienung und Teileabtransport bzw. Montageöffnungen aufweisen. Damit entsteht eine kompakte Presse, bei der dem Pressenkörper die Beherrschung der statischen und dynamischen Beanspruchungen und den Führungssäulen die Stösselführungsaufgaben zugeordnet sind.
  • Die Stösselführung selbst erfolgt über zumindest zwei beabstandete Führungsbuchsen. Zu ihrer Anordnung sind bevorzugt die Wände des Stössels seitlich hochgezogen, so dass der eigentliche Arbeitsbereich des Werkzeuges zwischen den beiden Führungsbuchsen liegt. Hierdurch wird erreicht, dass im Arbeitsbereich des Werkzeuges eine bewegungsneutrale Zone entsteht, so dass Kippungen des Stössels keine negativen Auswirkungen auf die Aktivelemente des Werkzeuges haben.
  • Sofern es sich um eine Feinschneidpresse handelt, soll dem einen Joch eine Ringzackenzylindereinheit zugeordnet sein. Diese Ringzackenzylindereinheit sitzt nornalerweise im oder oben auf dem oberen Joch, wobei es sich wiederum um einen doppelt wirkenden Zylinder mit Umspülung handelt.
  • Die Druckkraft, die auf einen entsprechenden Kolben einwirkt, wird über Druckbolzen und Druckplatten die ebenfalls in dem Joch sitzen, in den Werkzeugraum übertragen.
  • Während des Arbeitsweges wird mittels den Druckbolzen und der Druckplatte Druckfluid aus dem entsprechenden Druckraum der Ringzackenzylindereinheit verdrängt. Dieses Druckfluid wird zu bevorzugt vier Kompensationskolben übertragen, die auf dem unteren Joch stehen und deren Kolbenstangen auf die Unterseite des Stössels wirken. Hierdurch wird die Stösselantriebskraft unterstützt und die Verdrängungsarbeit der Ringzackenfunktion wird kompensiert und muss nicht mehr wie bei den bekannten Pressen von der Gesamtkraft subtrahiert werden. Pressen dieser Bauart verfügen somit um ca 30% höhere nutzbare Pressenkraft bei gleicher Baugrösse. Bevorzugt entspricht das Verdrängervolumen der Ringzackenzylindereinheit dem Volumen der Kompensationskolben.
  • Dem Stössel selbst ist eine Gegenhaltekraftzylindereinheit zugeordnet, bei der es sich wiederum um einen doppelt wirkenden Zylinder mit Umspülung handelt. Die Gegenhaltekraftzylindereinheit bzw. deren Zylinder sitzen im oder unter dem Stössel. Auch hier wird die Kraft des Kolbens über Druckbolzen und Druckplatten durch den Stössel in den Werkzeugraum übertragen.
  • Bei der Arbeit der Gegenhaltekraftzylindereinheit wird in analoger Weise wie bei der Ringzackenzylindereinheit das verdrängte Druckfluid bevorzugt zwei bis drei Kompensationskolben zugeleitet, die bevorzugt im Zylinder der Gegenhaltekraftzylindereinheit integriert sind und deren Kolbenstangen sich gegen das untere Joch abstützen. Dadurch wird die Verdrängungsarbeit der Gegenhaltefunktion kompensiert und die Stösselantriebskraft unterstützt. Auch hier entspricht das Verdrängervolumen in etwa dem Volumen der Kompensationskolben. Die Verdrängungsarbeit der Gegenhaltefunktion muss somit auch in dieser Anwendung nicht mehr von der Gesamtkraft der Presse subtrahiert werden. Pressen diese Bauart verfügen somit gesamthaft über eine um ca. 40% höhere nutzbare Pressenkraft als Pressen bekannter Bauart.
  • Bevorzugt sollen die Ringzackenzylindereinheit und die Gegenkraftzylindereinheit, sowohl was den Druck und damit die Kraft anbelangt, als auch bezüglich des Weges, unabhängig voneinander einstellbar sein.
  • Dies gewährleistet auch eine in jedem Betriebspunkt frei wählbare, gesteuerte und/oder geregelte Stösselgeschwindigkeit und garantiert damit eine optimale Teilequalität bei gleichzeitiger optimaler Lebensdauer der Aktivelemente der Werkzeuge.
  • Da die Stösselbewegungen der erfindungsgemässen Presse nur noch mittels der Stösselantriebskolbeneinheiten durchgeführt werden, womit die Eilschliess- und Eilrücklaufzylinder entfallen, kann über einen Hub (Stösselzyklus UT-OT-UT) jeder beliebige Weg/Zeit Verlauf, welcher dem Leistungsvermögen der Stösselantriebskolbeneinheiten entspricht, gefahren werden. Weil dadurch die steuerungstechnisch bedingten "shakehands" zwischen den Aktoren und Sensoren des Stösselantriebes und der Eilgangzylinderfunktionen in der Steuerung entfallen, kann die Stösselzykluszeit zeitlich verbessert werden, was zu höheren Produktionsstückzahlen und optimalen Werkzeugstandmengen führt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Presse, wobei linksseitig zur Hälfte eine Öffnungslage und rechtsseitig zur Hälfte eine Schliesslage dargestellt ist.
  • Die erfindungsgemässe Presse P besitzt ein biegesteifes oberes Joch 1 und ein biegesteifes unteres Joch 2. Oberes Joch 1 und unteres Joch 2 sind nach aussen hin durch Maschinenrahmenplatten 3.1 und 3.2 fest verbunden und bilden den Pressenständer.
  • Ferner sind das obere Joch 1 und das untere Joch 2 über Führungssäulen 4.1 und 4.2 miteinander verbunden, wobei bevorzugt vier Führungssäulen in den Eckbereichen der Presse vorgesehen sind. Die Verbindung mit den Führungssäulen 4.1 und 4.2 kann fest oder als Zuganker gelenkig gelagert sein.
  • An den Führungssäulen 4.1 und 4.2 wird ein Stössel 5 geführt, wobei dieser Stössel 5 je Führungssäule zwei beabstandete Führungsbuchsen 6.1 und 6.2 aufweisen. Zu diesem Zweck sind Teile 7 des Stössels 5 auch verlängert ausgebildet, so dass eine grössere Beabstandung der Führungsbuchsen 6.1 und 6.2 gewährleistet ist.
  • Der Stössel 5 wird von einer Stösselantriebskolbeneinheit 8 angetrieben. Bevorzugt sind zwei Stösselantriebskolbeneinheiten 8 vorgesehen, die möglichst symmetrisch den Stössel 5 angreifen. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch nur eine Stösselantriebskolbeneinheit 8 gezeigt.
  • Bei der Stösselantriebskolbeneinheit 8 handelt es sich um einen doppelt wirkenden vorgespannten Zylinder 9 mit Umspülung, in dem ein Kolben 10 zwei Druckräume 11 und 12 voneinander trennt. Aus dem Zylinder 9 führt eine Kolbenstange 13, welche mit dem Stössel 5 verbunden ist.
  • Dem Stössel 5 ist ferner eine Gegenhaltekraftzylindereinheit 20 zugeordnet.
  • Die Gegenhaltekraftzylindereinheit 20 besitzt einen Zylinder 21, der auf einer Unterseite 22 des Stössels 5 aufsitzt. In dem Zylinder 21 trennt wiederum ein Kolben 23 zwei Druckräume 24 und 25 voneinander, während vom Kolben 20 eine Kolbenstange 26 aus dem Zylinder 21 führt und über Druckplatten 27 mit Druckbolzen 28.1 und 28.2 in Verbindung steht. Diese Druckbolzen 28.1 und 28.2 durchsetzen den Stössel 5 und auch eine Werkzeugaufspannplatte 29 und greifen in ein nicht näher gezeigtes unteres Werkzeug ein, wobei sie dort einen Gegenhalter unterstützen, wie er bei einem Feinschneidwerkzeug bekannt ist.
  • Die Gegenhaltekraftzylindereinheit 20 steht über eine nicht näher gezeigte Fluidverbindung mit einem Kompensationskolben 14 in Verbindung. Dessen Kolben 15 sitzt im Zylinder 21 und trennt auch hier wiederum zwei Druckräume 17 und 18 voneinander. Durch die Integration in dem Zylinder 21 kann auf Schlauchverbindungen verzichtet werden.
  • Mit dem Kolben 15 ist eine Druckstange 19 verbunden, welche den Zylinder 21 der Gegenhaltekraftzylindereinheit 20 unterstützt und sich gegen das untere Joch 2 abstützt.
  • Auf dem oberen Joch 1 sitzt eine Ringzackenzylindereinheit 30 auf. In dem entsprechenden Zylinder 31 trennt ein Kolben 32 zwei Arbeitsräume 33 und 34 voneinander.
  • Von dem Kolben 32 führt eine Kolbenstange 35 zu einer Druckplatte 36, die wiederum über Druckbolzen 37.1, 37.2 und 37.3 nach Durchsetzen einer Werkzeugaufspannplatte 38 mit einer Ringzackenplatte eines nicht näher gezeigten Werkzeuges in Verbindung steht, wie sie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Die Ringzackenzylindereinheit 30 steht in Fluidverbindung mit zumindest einem weiteren Kompensationskolben 39, der auf dem unteren Joch 2 mit einem entsprechenden Zylindergehäuse 40 aufsitzt. Ein Kolben 41 trennt wiederum zwei Arbeitsräume 42 und 43, wobei eine mit dem Kolben 41 verbundene Kolbenstange 44 aus dem Zylinder 40 herausführt und mit der Unterseite 22 des Stössels 5 verbunden ist.
  • Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
  • Ein Werkzeug, wie es beispielsweise in "Feinschneiden" Handbuch für die Praxis, 2. Auflage, 1977, Seite 85 ff. gezeigt ist, besteht im wesentlichen aus einem oberen Werkzeugteil und einem unteren Werkzeugteil. Das obere Werkzeugteil weist eine rückläufige Ringzackenplatte mit einer Ringzacke auf, welche einen feststehenden Schneidstempel umfängt. Dem Schneidstempel gegenüberliegend ist im unteren Werkzeugteil ein nachgiebiger Auswerfer (Gegenhalter) zugeordnet, der wiederum von einer feststehenden Schneidplatte umfangen ist.
  • Bei einem Stösselhub (Arbeitszyklus), wobei das obere oder das untere Werkzeugteil mit dem Stössel verbunden sein kann, dringt die Ringzacke in das Material eines Stanzstreifens ein und umfängt das auszuschneidende Teil. Nach dem Eindringen wird das auszuschneidende Werkstück zwischen Stempel und Auswerfer (Gegenhalter)eingespannt. In diesem eingespannten Zustand beginnt nun die Stösselkraft das Werkstück auszuschneiden, wobei gleichzeitig die Ringzackenplatte gegen die Ringzackenkraft zurück verdrängt wird, und der Auswerfer gegen die Gegenhaltekraft um die Materialstärke des Werkstückes in die Matrize verdrängt wird. Nach erfolgtem Schneidvorgang, bei welchem der Schneidstempel das auszuschneidende Werkstück aus dem Stanzstreifen ausschneidet und in die Schneidplatte eindrückt, werden Ringzackenkraft und Gegenhaltekraft weggeschaltet. Die Gesamtkraft der Presse, um das Werkstück auszuschneiden,setzt sich somit wie folgt zusammen: F Gesamt = F Scheiden + F Ringzacke + F Gehenhalter
    Figure imgb0001
  • Ein derartiges Werkzeug wird bevorzugt ausserhalb der Presse an Werkzeugwechselplatten 29, 38 zusammengebaut und über Kragträger in die Maschine eingeschoben. Dies ist beispielsweise in der WO97/35710 gezeigt. Die Kragträger sind üblicherweise Bestandteil der Maschine.
  • Die Werkzeugwechselplatten 29, 38 werden über hydraulisch betätigte Zentrierbolzen positioniert und hydraulisch über Zug- oder Schwenkzugspanner geklemmt. Dieser Vorgang kann halb- oder vollautomatisch über die Pressensteuerung in Gang gesetzt werden.
  • Eine Möglichkeit der Befestigung eines Werkzeuges an den beiden Werkzeugwechselplatten 29 und 38 ist beispielsweise in der US 4 718 339 gezeigt.
  • Nach dem Einsetzen des Werkzeugpaketes und der halb- oder vollautomatisch Eingabe aller werkzeug- und werkstückabhängigen Prozessparameter kann der halb- oder vollautomatisch Stanzbetrieb aufgenommen werden.
  • Für einen Stösselhub werden heute gemäss Stand der Technik, wie beispielsweise in "Feinschneiden" Handbuch für die Praxis, 2. Auflage S 192 gezeigt, Ringzackenzylinder und Gehenhalterzylinder prozessbedingt mittels einem Druckmedium auf die gewünschte Kraft eingestellt und mittels Schnellschliesskolben der Stössel kurz vor Materialberührung des Stanzstreifens gebracht. Bei diesem Vorgang wird ein Druckmedium in den Hauptarbeitszylinder angesaugt oder eingeschoben. Nach Schliessung des Einlassventiles wird das Druckmedium auf den gewünschten Arbeitsdruck verdichtet und somit mit dem Hauptarbeitszylinder die erforderliche Gesamtkraft erzeugt und das Werkstück gemäss dem oben beschriebenen Arbeitsablauf ausgeschnitten.
  • Bei der erfindergemässen Presse P stehen zu Beginn eines Stösselhubes die Druckräume 11, 12; 17, 18; 24, 25; 33, 34; 42, 43 unter einem prozessbedingten Arbeitsdruck. Die Schliessbewegung des Stössels 5 wird nun in dem Sinne eingeleitet, dass zum Beispiel das Ventil zum Druckraum 11 geöffnet wird. Dadurch dass Druckraum 12 nach wie vor unter dem prozessbedingten Arbeitsdruck steht, setzt unverzüglich die Schliessbewegung ein. Mittels bekannter physikalischer Gesetzmässigkeiten kann über die Ventilstellungen zu den Druckräumen 11 bzw. 12 jedes beliebige Weg/Zeit- bzw. Geschwindigkeitsdiagramm im Rahmen der installierten Leistung gefahren werden. Für die erforderliche Stösselbewegung und die erforderliche Stösselkraft wird somit erfindungsgemäss nicht das Druckmedium auf den erforderlichen Druck gebracht, sondern der Druckraum (z.B. 11) gezielt entlastet und das Druckmedium in den Druckraum 12 als Nutz-Druckmedium umgespült.
  • Der Stössel 5, geführt an den Führungssäulen 4.1, 4.2 fährt gemäss Darstellung nach oben. Sobald beispielsweise ein Stanzstreifen zwischen unterem und oberem Werkzeug vorhanden ist, wird die Ringzacke in das Stanzstreifenmaterial eingedrückt. In Verlauf des nun beginnenden Schneidvorganges läuft die Ringzackenplatte zurück und verdrängt die Druckbolzen 37.1 bis 37.3 und die Druckplatte 36 nach oben. Hierdurch wird ebenfalls der Kolben 32 nach oben gedrückt, und das Druckmedium im Druckraum 33 wird druckkonstant verdrängt. Die Verdrängung des Druckmediums aus dem Druckraum 33 findet in den Druckraum 42 der Kompensationskolben 39 statt, so dass die Kolbenstange 44 gegen die Unterseite 22 des Stössels 5 gepresst wird und die Stösselantriebskraft unterstützt.
  • Beim Zurückweichen des Auswerfers bzw. des Gegenhalters während des Schneidvorganges werden die Druckbolzen 28.1 und 28.2 sowie die Druckplatte 27 um die Werkstoffdicke nach unten gedrückt, ebenfalls der Kolben 23 der Gegenhaltekraftzylindereinheit 20. Hierdurch wird Druckmedium aus dem der Druckraum 25 druckkonstant in den Druckraum 18 der Kompensationskolben 14 verdrängt, so dass die Druckstange 19 gegen das untere Joch 2 drückt und ebenfalls die Stösselantriebskraft unterstützt. Dabei entspricht jeweils das Verdrängervolumen der Ringzackenzylindereinheit und der Gegenkraftzylinderheit 20 dem Volumen der jeweiligen Kompensationskolben 14 bzw. 39.
  • Dadurch werden die Kräfte für die Ringzacken- und Gegenhalterfunktion über die hydraulische Druckumsetzung kompensiert. Die Presse hat somit lediglich die Schneidkraft und wenige Verlust-Prozente als Gesamtkraft aufzubringen. F Gesamt = F Schneiden + F Verluste
    Figure imgb0002
  • Eine erfindungsgemässe Presse P kann somit mit ca 40% der Leistung ein analoges Werkstück feinschneiden.
  • Selbstverständlich ist die Maschine mit allen möglichen Automatisationskomponenten bestückt, wie beispielsweise Einlaufvorschub und Auslaufvorschub für einen Stanzstreifen, Schmiergerät, Teilezufuhrgerät, Teiletransfergerät, Abfall-Entnahmegerät usw..
  • Die Maschine ist auf Flurebene aufstellbar und braucht keine Fundamentgrube. Durch die erfindungsgemässen Kompensationskolben 14 und 39 ist der Energiehaushalt insgesamt optimal. Positionszahlenliste
    1 oberes Joch 34 Druckraum 67
    2 unteres Joch 35 Kolbenstange 68
    3 Maschinenrahmenplatte 36 Druckplatte 69
    4 Führungssäule 37 Druckbolzen 70
    5 Stössel 38 Werkzeugaufspannplatte 71
    6 Führungsbuchse 39 Kompensationakolben 72
    7 Teil 40 Zylindergehäuse 73
    8 Stösselantriebsolbeneinheit 41 Kolben 74
    9 Zylinder 42 Druckraum 75
    10 Kolben 43 " 76
    11 Druckraum 44 Kolbenstange 77
    12 45 78
    13 Kolbenstange 46 79
    14 Kompensationskolben 47
    15 Kolben 48 P Presse
    16 49
    17 Druckraum 50
    18 " 51
    19 Druckstange 52
    20 Gegenkraftzylindereinheit 53
    21 Zylinder 54
    22 Unterseite 55
    23 Kolben 56
    24 Druckraum 57
    25 " 58
    26 Kolbenstange 59
    27 Druckplatte 60
    28 Druckbolzen 61
    29 werkzeugautspannplatte 62
    30 Ringzackenzylindereinheit 63
    31 Zylinder 64
    32 Kolben 65
    33 Druckraum 66

Claims (18)

  1. Feinschneidpresse zum Herstellen von Feinschneidteilen aus einem Metallstreifen oder zum Vorformen eines Teils mittels eines Werkzeuges, dessen eines Teil an einer oberen Werkzeugaufspannplatte (38) und ein anderes Teil an einer unteren Werkzeugaufspannplatte (29) befestigt ist, wobei einer der Werkzeugaufspannplatten (29) ein Stössel (5) zugeordnet ist, der sich über zumindest eine Stösselantriebskolbeneinheit (8) gegen ein maschinenfestes Element (2) abstützt, welches über zumindest zwei Führungssäulen (4.1, 4.2) fest mit einem gegenüberliegenden, ebenfalls maschinenfesten Element (1) verbunden ist, an dem die andere Werkzeugaufspannplatte (38) angeordnet ist, wobei der Stössel (5) entlang den Führungssäulen (4.1, 4.2) verschiebbar ist und wobei dem gegenüberliegenden maschinenfesten Element (1) eine Ringzackenzylindereinheit (30) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das eine maschinenfeste Element (2) über Maschinenrahmenplatten (3.1, 3.2) mit dem gegenüberliegenden maschinenfesten Element (1) fest verbunden ist, wobei das maschinenfeste Element (2) das gegenüberliegende maschinenfeste Element (1) und die Maschinenrahmenplatten (3.1, 3.2) einen äusseren Presserahmen bilden, der die statischen und dynamischen Kräfte des Systems übernimmt.
  2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzackenzylindereinheit (30) auf dem gegenüberliegenden maschinenfesten Element aufsitzt.
  3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stössel (5) von zumindest einem Kompensationskolben (39) abgestützt ist.
  4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vier Kompensationskolben (39) vorgesehen sind, die auf dem einen maschinenfesten Element (2) aufstehen und sich gegen den Stössel (5) abstützen.
  5. Presse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Kompensationskolben (39) in Fluidverbindung mit der Ringzackenzylindereinheit (30) stehen.
  6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsvolumen der Ringzackenzylindereinheit (30) dem Volumen der Kompensationskolben (39) entspricht.
  7. Presse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stössel (5) mindestens eine Gegenhaltekraftzylindereinheit (20) zugeordnet ist.
  8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhaltekraftzylindereinheit (20) an dem Stössel (5) auf der gleichen Seite angeordnet ist, an der auch eine Stösselantriebskolbeneinheit (8) und die Kompensationskolben (39) angreifen.
  9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gegenhaltekraftzylindereinheit (20) über zumindest einen Kompensationskolben (14) gegen das eine maschinenfeste Element (2) abstützt.
  10. Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhaltekraftzylinderheinheit (20) in Fluidverbindung mit dem/den Kompensationskolben (14) steht.
  11. Presse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängervolumen der Gegenhaltekraftzylindereinheit (20) dem Volumen der Kompensationskolben (14) entspricht.
  12. Presse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungsarbeit der Ringzacken- und Gegenhaltekrafteinheiten in Kompensationszylindern als Nutzkraft zum Schneiden der Feinschneidteile genutzt wird.
  13. Presse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzackenzylindereinheit (30) und die Gegenhaltekraftzylindereinheit (20) im Druck und damit in der Kraft und bevorzugt auch im Weg unabhängig voneinander einstellbar sind.
  14. Presse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stösselantriebskolbeneinheiten (8) als doppeltwirkende Zylindereinheiten mit Umspülung des Druckmediums ausgebildet sind.
  15. Presse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der synchronen Gleichlauf einer oder mehrerer Stösselantriebskolbeneinheiten (8) dadurch gewährleistet ist, dass die hydromechanischen Regelkreise der hydraulischen Verstärker der Stösselantriebskolbeneinheiten (8) über eine drehstarre Verbindung von einem gemeinsamen Servomotor angetrieben werden.
  16. Presse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die hydromechanischen Regelkreise der hydraulischen Verstärker die Stösselantriebskolbeneinheiten (8) auch bei variabler Kraft und Geschwindigkeit eine lagegeregelte Bewegung des Stössel (5) gewährleisten.
  17. Presse nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch die hydromechanischen Regelkreise der hydraulischen Verstärker der Stösselantriebskolbeneinheiten (8) auf zusätzliche elektronische absolut Wegmessysteme verzichtet werden kann.
  18. Presse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkräfte und Momente von aussermittigen Belastungen durch Maschinen-rahmenplatten (3.1, 3.2) aufgenommen werden und die Deformation der Führungssäulen (4.1, 4.2) durch Querkräfte und Momente weitgehends verhindert werden kann.
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