Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen von
bandförmigem und bogenförmigem Material, insbesondere Karton, mit
wenigstens einem Anlagebereich, in dem Stanzbögen gestapelt
angeordnet sind, und einem Tiegelbereich, in welchem durch
Zusammenwirken eines Stanzwerkzeuges und einer Gegenstanzplatte
Stanzprodukte, sogenannte Nutzen, mittels eines Stanzantriebes
hergestellt werden, wobei die Stanzbögen durch angetriebene
Greiferelemente durch die Stanzvorrichtung transportiert werden.
Aus dem nicht druckschriftlich belegbaren Stand der Technik
sind Vorrichtungen zum Stanzen bekannt, die ein Greiferkettensystem
aufweisen, mit dem Stanzbögen an einer quer zur Transportrichtung
verlaufenden Kante erfasst und gemeinsam durch die Stanzmaschine
hindurch von einer zur anderen Arbeitsposition transportiert werden.
Der Antrieb des Greiferkettensystems eifolgt mittelbar durch den
Stanzantrieb. Diese an sich vorteilhafte Vorrichtung hat jedoch den
Nachteil, dass mit Hilfe des Greiferkettensystems allenfalls für zwei
Arbeitspositionen eine hundertprozentige Zwangsführung möglich ist,
wobei sich bei größeren, drei oder vier Arbeitspositionen aufweisenden
Maschinen Ungenauigkeiten aufgrund der Kettenlängung ergeben.
Darüber hinaus ist aus dem ebenfalls nicht druckschriftlich
belegbaren Stand der Technik ein Greiferzangensystem bekannt, bei
dem eine durchgehende, wenigstens über zwei Arbeitspositionen,
seitlich der Bewegungsbahn der Stanzbögen verlaufende Greiferzange
zwei Stanzbögen seitlich jeweils erfasst und gemeinsam zur jeweils
nächsten Arbeitsposition transportiert, wobei dann die Greiferzange
nach Ablage der Stanzbögen wieder in die Ausgangsposition
zurückkehrt. Diese Greiferzange wird mittelbar über den Stanzantrieb
angetrieben, wobei die rotierende Bewegung des Stanzantriebs mit
einem hohen mechanischen Aufwand in eine Translationsbewegung
umgesetzt werden muss.
Ausgehend von dem zuerst genannten Stand der Technik
besteht die Aufgabe der Erfindung nunmehr darin, ein neues
Greifertransportsystem für eine Vorrichtung zum Stanzen zu schaffen,
welches eine höhere Positioniergenauigkeit aufweist und darüber
hinaus einen flexiblen Bewegungsablauf ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Patentanspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des
Kennzeichenteils, wonach die Greifer durch wenigstens einseitig
parallel zu einer Bewegungsbahn der Stanzbögen angeordnete
Halteelemente geführt werden und die Halteelemente von mindestens
einem separaten Antrieb um eine definierte Strecke parallel zur
Transportrichtung der Stanzbögen vor- und zurückbewegt werden,
wobei Greifer und Halteelement wenigstens in Transportrichtung
miteinander bewegungs-gekoppelt sind.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass die Stanzbögen mit einer wesentlich größeren
Positioniergenauigkeit auch auf mehrere, hintereinander angeordnete
Arbeitspositionen der Stanzmaschine transportiert werden können,
wobei durch die Trennung des Antriebs der Greifertransporteinrichtung
von dem Stanzantrieb zusätzlich die Energieverluste bzw. der
Gesamtenergieeinsatz der Vorrichtung verringert wird. Auch ist es mit
einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, einen sehr
flexiblen Bewegungsablauf der Stanzbögen herbeizuführen, wobei dies
dazu führen kann, dass auch die Bewegung von einer auf die andere
Arbeitsposition nicht mehr synchron erfolgen muss.
Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer seitlich der Bewegungsbahn
angeordnet sind und parallel zur Bewegungsbahn geführt werden,
wobei die Greifer mit der Halteelement in Transport- und
Gegenrichtung bewegungsgekoppelt sind und wobei die Greifer die
Stanzbögen an einer in Bewegungsrichtung verlaufenden Begrenzung
erfassen.
Auch ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
möglich, dass die Greifer als quer zur Transporteinrichtung
angeordnete Greiferbarren ausgebildet sind, die nur in
Transportrichtung eine Bewegungskopplung mit beidseitig zur
Bewegungsbahn angeordneten Halteelementen aufweisen und dass
die Greiferbarren die Stanzbögen an einer quer zur Transportrichtung
verlaufenden Begrenzung erfassen. Bei diesem System ergibt sich der
grundsätzliche Vorteil, dass die einzelnen Greiferbarren jeweils durch
separate, paarweise angeordnete Halteelemente angetrieben werden,
jedoch in Abhängigkeit von dem Antriebssystem beispielsweise ein
flexibler Bewegungsablauf jedes einzelnen, durch Halteelementpaare
bewegten Greiferbarrens möglich ist.
Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass die
Bewegungskopplung / -entkopplung von Halteelementen und
Greiferbarren durch Anhebung/Absenkung des separaten Antriebs
einschließlich Halteelemente erfolgt.
Im Zusammenhang mit dem vorgenannten Ausführungsbeispiel
ist es des weiteren sinnvoll, dass die Greiferbarren nach Bewegung
durch die Stanzvorrichtung wieder zum Anlagebereich
zurücktransportiert werden, damit ein geschlossenes Transportsystem
entsteht.
Die beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele können
beispielsweise einen Antrieb für die Halteelemente aus wenigstens
einer parallel zur Bewegungsbahn verlaufenden Spindel aufweisen,
wobei die Betätigung der Greifer über eine parallel zur Spindel
verlaufende Nockenwelle erfolgen kann. Dieses System wird auf
vorteilhafte Weise dazu führen, dass sogar bei Transport der
Greiferbarren durch einzelne Halteelementpaare eine
hundertprozentige Zwangsführung aller Halteelementpaare innerhalb
der Stanzmaschine möglich ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der
Antrieb für die Halteelemente jedoch auch aus wenigstens einem
elektromagnetischen Antriebssystem gebildet werden.
Dieses elektromagnetische Antriebssystem könnte
beispielsweise eine als Fahrbahn für die Halteelemente dienende
Tragschiene aufweisen, wobei die Halteelemente jeweils mit
elektronischen Magneten versehen sind, die die Halteelemente von der
Tragschiene beabstandet halten und wobei die Halteelemente jeweils
über ein vorauseilendes Magnetfeld angetrieben werden. Ein derartiges
System hätte den zusätzlichen Vorteil, dass es möglich wäre, jedes
einzelne Halteelementpaar einschließlich Greiferbarren auch
unabhängig voneinander zu steuern.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem
nachfolgenden Unteranspruch sowie aus der Beschreibung der
Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Stanzen, Fig. 2 Draufsicht auf eine Stanzmaschine gemäß Fig. 1 mit
einseitigem Spindelantrieb, Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung durch die Vorrichtung zum
Stanzen gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Stanzvorrichtung mit beidseitigem
elektromagnetischem Antrieb der Greiferbarren, Fig. 5 eine vergrößerte Teilausschnittszeichnung des
elektromagnetischen Antriebs einschließlich Greiferbarren und Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung eines Spindelantriebs für
einen Greiferbarren.
In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum Stanzen insgesamt
mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
In einer Stanzvorrichtung 10 werden Stanzbögen 11, zum
Beispiel aus Pappe, weiterverarbeitet. Man erkennt in der Fig. 1, dass
die Stanzbögen 11 eingangs der Stanzvorrichtung 10 zunächst auf
einem Stapel 12 angeordnet werden. Durch eine in Fig. 1 nicht
dargestellte, jedoch in den Fig. 2 und 4 erkennbare Fördereinrichtung
13 wird jeweils ein Stanzbogen 11 in eine Anlageposition 14
transportiert. In Fig. 1 wird im Bereich der Anlage 14 der Stanzbogen
11 von einem nicht dargestellten Greifertransportsystem erfasst und
entlang der strichpunktierten Linie in einen Stanz- bzw. Tiegelbereich
15 transportiert, in dem aus einem Stanzbogen 11 eine größere Anzahl
von Nutzen 16 (Zuschnitte) gestanzt werden. Von dort aus wird der
gestanzte Bogen 11 in die Ausbrechstation 17 transportiert, in der die
Randabschnitte von den Nutzen 16 entfernt werden. Danach erfolgt in
der so genannten Nutzentrennstation 18 (s. Fig. 4).eine Trennung der
einzelnen Nutzen 16.
Im Stanz- bzw. Tiegelbereich 15 ist oberhalb der
Bewegungsbahn des Greifertransportsystems ein Stanzwerkzeug 19
ortsfest angeordnet, welches als Bandstahlschnitt bezeichnet wird,
während unterhalb eine hubbeweglich im Maschinenrahmen gelagerte
Gegenstanzplatte 20 vorhanden ist.
Nach einer grundsätzlichen Einführung bezüglich des Aufbaus
einer Stanzvorrichtung 10 wird nun schwerpunktmäßig - beginnend mit
Fig. 2 - ein Greifertransportsystem 21 dargestellt und beschrieben.
Gemäß Fig. 2 und 3 handelt es sich hierbei um eine sich längs einer
Bewegungsbahn b der Stanzbögen 11 erstreckende Greiferzange 22,
die an einem Halteelement 23 angeordnet ist, welches an einer
Führungsstange 24 gelagert und von einer Spindel 25 angetrieben wird.
Man erkennt, dass sich gemäß Fig. 2 die Greiferzange 22 über
zwei Arbeitspositionen, nämlich der Anlage 14 und dem Stanz- bzw.
Tiegelbereich 15, erstreckt. Die in Fig. 2 dargestellte Position der
Greiferzange 22 stellt in y-Richtung die Maximalposition dar, während
sich die Greiferzange 22 in x-Richtung bis zur Markierung A bewegen
kann. In der dargestellten Position wird zunächst die Greiferzange 22
auf elektrische, elektronische, hydraulische, pneumatische oder
mechanische Weise geöffnet und dann ausgehend vom Stapel 12 über
die Fördereinrichtung 13 ein Stanzbogen 11 in die Aniageposition 14
und damit in eine genau definierte Position in die Greiferzange 22
bewegt. Nachdem dies geschehen ist, schließt die Greiferzange 22 und
die Spindel 25 wird über einen Motor M solange angetrieben, bis sich
das Greifertransportsystem 21 in x-Richtung bis zur Markierung A
bewegt hat. Dann wird auf vorbeschriebene Weise die Greiferzange 22
geöffnet und in y-Richtung wieder in die Ausgangsposition gemäß Fig.
2 bewegt. In dieser Position ergreift die Greiferzange 22 wieder ein in
der Anlage 14 befindlichen Stanzbogen 11 und zugleich einen im
Stanz- bzw. Tiegelbereich 15 angeordneten Stanzbogen 11. Dieser
Bewegungsablauf wiederholt sich ständig, wodurch nach und nach
sämtliche Stanzbögen 11 paarweise durch die Stanzvorrichtung
hindurch bewegt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Stanzvorrichtung 10 ist in den
Fig. 4 bis 6 dargestellt. In der Fig. 4 sind von rechts nach links der
Stapel 12, die Transporteinrichtung 13, die Anlage 14, der Stanz- oder
Tiegelbereich 15, die Ausbrechstation 17 und die Nutzentrennstation 18
zu erkennen. Der Transport der Stanzbögen 11 erfolgt bei dieser
Ausführungsform jedoch über so genannte Greiferbarren 26, die
beidseitig der Bewegungsbahn b von Halteelementen 27 erfasst
werden, die mit einem separaten Linearantrieb bewegungsverbunden
sind. Der lineare Antrieb kann als Spindelantrieb 28 (s. Fig. 6) oder als
elektromagnetischer Antrieb 29 (s. Fig. 5) ausgestaltet sein.
Beim Spindelantrieb 28 sitzt das Halteelement 27 auf einer
Führungsstange 30 und wird über eine Spindel 31 in Transportrichtung
T der Stanzbögen 11 sowie in Gegenrichtung angetrieben. Das
Halteelement 27 weist stanzbogenseitig eine Ausnehmung 32 für einen
Endbereich 33 des Greiferbarrens 26 (s. Fig. 5) auf. Die Ausnehmung
32 ist mit einer Zentrierbohrung 34 für einen am freien Endbereich 33
angeordneten Zentrierzapfen 35 (s. Fig. 5) versehen.
Das Greifertransportsystems 21 (s. Fig. 4) hat nun folgenden
Bewegungsablauf: Wiederum wird ein Stanzbogen 11 vom Stapel 12
mittels der Fördervorrichtung 13 in die Anlageposition 14 transportiert.
Vor dem Transport werden die seitlichen Spindelantriebe 28 abgesenkt,
so dass sich der an der Anlageposition 14 angeordnete Greiferbarren
26 in einer nicht dargestellten Verriegelungsposition der
Stanzvorrichtung 10 befindet, in der die einzelnen Greiferelemente 36
geöffnet werden. Der Stanzbogen 11 wird somit beim Transport in die
Anlageposition 14 zugleich den geöffneten Greifelementen 36
zugeführt. Danach werden die Greiferelemente 36 geschlossen und der
Greiferbarren 26 wird durch eine Vertikalbewegung der Spindelantriebe
28 beidseitig angehoben. Aufgrund des synchronen Antriebs der
beiderseits der Bewegungsbahn b angeordneten Spindeln 28 durch
eine elektronische Steuerungseinrichtung 37 ergibt sich nun eine
Bewegung des Greiferbarrens 26 einschließlich des Stanzbogens 11 in
den Stanz- bzw. Tiegelbereich 15. Nach dem Stanzvorgang werden
sämtliche Greiferbarren 26 mittels der Spindelantriebe 28 in jeweils die
nächste Arbeitsposition transportiert. Nach der Nutzentrennstation 18
werden dann die letzten Randabschnitte aus dem Greiferbarren 26
entfernt und jeder einzelne Greiferbarren 26 auf nicht dargestellte
Weise wieder an den Anfang der Stanzmaschine 10 zurückgeführt.
Dies ist schematisch in der Fig. 1 strichpunktiert dargestellt.
Die oben geschilderte Bewegungskopplung der Greiferbarren 26
mit dem Linearantrieb 28, 29 und den Halteelementen 27 durch
Anheben des Linearantriebes 28, 29 kann jedoch auch auf eine andere
Weise geschehen. Beispielsweise ist es möglich, dass die
Ausnehmung 32 nach unten weist, so dass durch Absenken des
Linearantriebs 28, 29 und der damit verbundenen Halteelemente 27
eine Bewegungskopplung mit den Greiferbarren 26 erfolgt. Genauso ist
es denkbar, dass durch eine Seitwärtsbewegung des Linearantriebs 28,
29 einschließlich der Haltelemente 27 eine Bewegungskopplung oder -
ent-kopplung erfolgt. Letztlich ist konstruktiv auch eine
Bewegungskopplung bzw. -entkopplung durch eine Dreh- oder
Kippbewegung des Linearantriebs 28, 29 bzw. der Halteelemente 27
vorstellbar.
In Zusammenhang mit der in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsform ist es jedoch auch denkbar, dass jeder einzelne
Greiferbarren 26 separat durch beidseitige Halteelemente 27, die auf
einer Tragschiene 38 in Transportrichtung T beweglich angeordnet
sind, angetrieben werden. Hierbei handelt es sich um einen
elektromagnetischen Antrieb 29 nach Art der Magnetbahn-Schwebetechnik.
Das Halteelement 27 sitzt auf der T-förmigen
Tragschiene 38 (s. Fig. 5), die beidseitig von Schenkeln 39 des
Halteelementes 27 beabstandet umgriffen wird. Gegenüberliegend von
Stirnseiten 40 eines oberen Querelements 41 der Tragschiene 38 sind
am Halteelement 27 jeweils Führungsmagneten 42 angeordnet.
Unterhalb des oberen Querelements 41 sind beidseitig am
Halteelement 28 so genannte Tragmagneten 43 angeordnet.
Der elektromagnetische Antrieb arbeitet letztendlich nach dem
Prinzip des so genannten elektromagnetischen Schwebens. Wird an
die Tragmagneten 43 eine Spannung angelegt, erzeugt der durch die
Magnetspulen fließende Strom ein magnetisches Feld, welches das
Halteelement 27 unter das obere Querelement 41 der Tragschiene 38
zieht. Damit aber das Halteelement 27 das obere Querelement 41 der
Tragschiene 38 nicht berührt, wird der Strom wieder abgeschaltet,
sobald die Bewegung beginnt. In diesem Moment beginnt das
Halteelement 27 aufgrund der Schwerkraft, sich in Gegenrichtung zu
bewegen. Damit es jedoch nicht oberseitig die Tragschiene 38 berührt,
wird die Spannung wieder eingeschaltet, wodurch das Halteelement 27
wieder von unten an das obere Querelement 41 gezogen wird. Diesen
Vorgang des Ein- und Ausschaltens übernimmt ein elektronisches
Regelsystem. Es schaltet 100.000 Mal pro Sekunde.
Als Antrieb und zugleich als Bremse des Halteelements 27 dient
ein so genannter synchroner Langstator-Linearmotor, dessen aktiver
Teil auf nicht dargestellte Weise an der Tragschiene 38 angeordnet ist.
Dies bedeutet, in der Tragschiene sind Stromwicklungen eingelassen,
die mit Drehstrom gespeist werden und ein bewegliches magnetisches
Feld erzeugen. Dieses elektromagnetische Wanderfeld schreitet mit
einer Geschwindigkeit vorwärts, die der gewünschten Geschwindigkeit
des Halteelements 27 entspricht und zieht dabei das Halteelement 27
an seinen Tragmagneten 43 mit. Zur Regelung von Kraft und
Geschwindigkeit des Halteelements 27 können Amplitude und
Frequenz des Drehstroms stufenlos verändert werden. Bei Erhöhung
der Geschwindigkeit, mit der das magnetische Feld vorwärts wandert,
wird das Halteelement 27 und damit der Greiferbarren 26 beschleunigt.
Das Abbremsen erfolgt durch eine Umpolung des Magnetfelds.
Letztendlich folgt also das Halteelement 27 somit einem
vorauseilenden Magnetfeld, wobei durch Änderung der
Geschwindigkeit und der Stärke dieses Magnetfeldes die
Geschwindigkeit des Halteelements 27 beeinflusst werden kann. Somit
ist es theoretisch denkbar, dass auch einzelne Halteelementpaare 27
und somit auch einzelne Greiferbarren 26 separat gesteuert werden
können.