EP2848329A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Präzisionsschneiden von Werkstücken in einer Presse - Google Patents

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EP2848329A1
EP2848329A1 EP20140002380 EP14002380A EP2848329A1 EP 2848329 A1 EP2848329 A1 EP 2848329A1 EP 20140002380 EP20140002380 EP 20140002380 EP 14002380 A EP14002380 A EP 14002380A EP 2848329 A1 EP2848329 A1 EP 2848329A1
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EP
European Patent Office
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press
tool
holder
counter
pressure
Prior art date
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EP20140002380
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English (en)
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EP2848329B1 (de
Inventor
Norbert Ziesel
Axel Wittig
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Webo Werkzeugbau Oberschwaben GmbH
Original Assignee
Webo Werkzeugbau Oberschwaben GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D45/00—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass
    • B21D45/003—Ejecting or stripping-off devices arranged in machines or tools dealt with in this subclass in punching machines or punching tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/16—Shoulder or burr prevention, e.g. fine-blanking
    • 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
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    • Y10T83/0448—With subsequent handling [i.e., of product]
    • 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
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/202—With product handling means
    • Y10T83/2092—Means to move, guide, or permit free fall or flight of product
    • Y10T83/2096—Means to move product out of contact with tool

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for precision cutting of workpieces in a press according to the preamble of claim 1.
  • the said spring elements are therefore passive, that is, they are uncontrolled and generate only a certain pressure without a control is shown as the pressure force is controlled to achieve a specific control or regulation of the press tools.
  • the lower tool counter punch When the lower tool counter punch is supported with a discharge spring.
  • the lower punch has, moreover, an end stop in the lower tool; Accordingly, the workpiece is cut against a fixed stop of the counter-holder in the lower tool.
  • DD 293 752 A5 a spring assembly in the area of the tool lower part, but it is an uncontrolled force generator, which is not able to control the punching waste to remove from the work area of the press.
  • the second part of the publications relates to purely mechanical presses, but in which the press tools are hydraulically driven. This is especially true of the DE 10 2005 045 454 B4 refer to.
  • the object of the invention is to develop a method and a device for precision cutting of workpieces in a press so that The precision cutting can be used with less effort in any press with any press kinematics.
  • the invention is characterized by a method and an apparatus according to the subjects of the independent claims 1, 4 and 9.
  • the method consists in that in a press one or more pressing tools are arranged, of which at least one is designed as a precision cutting tool which has a function of the movement of the press ram driven by a press ram tool upper part, which with a hold-down and a cutting punch is equipped and operates against a lower tool, the counter-holder is supported on a force accumulator whose pressure force is variable by a pressure accumulator and a pressure accumulator connected to the check valve.
  • a force accumulator for supporting the counter-holder preferably a mechanical energy accumulator in the form of a plate spring package is used.
  • This has the advantage that it can be dispensed with a hydraulic piston and an associated hydraulic pump, oil reservoir and other hydraulic drive and control elements.
  • a mechanically acting spring assembly (plate spring package) as the anvil supporting element, the force curve is variable by a pressure accumulator and a cooperating with the pressure accumulator check valve.
  • the present invention is not limited to a precision cutting tool for fine cutting using a ring point, it can be any cutting or punching operations (ie not only Fine cutting operations) can also be carried out without the use of a ring tooth.
  • fine blanking is a production method for chipless cutting and, optionally, simultaneous metal forming. It allows the production of high-precision parts.
  • the raw material of the cutting contour is held in fine cutting by means of a so-called ring point. Only then does a stamp with the desired shape cut the metal.
  • a significantly reduced cutting gap about 0.5% of the sheet thickness
  • transformations or embossing on the metal can be carried out in further steps within the same operation. Therefore, more and more of fineblanking / forming is spoken.
  • the invention is not limited thereto.
  • the invention allows a precision cutting tool with which a simple punching of material can be performed by means of a cutting die.
  • precision cutting tool in general terms on a fine blanking / punching / forming. All three options are provided in combination with one another or in isolation with the precision cutting tool according to the invention.
  • the precision cutting tool according to the invention is therefore not dependent on the drive elements of the press. It works completely autonomously, which means that the press itself can work by any method. It may thus be a hydraulic or a mechanical or a servo-motor driven press or other drive kinematics of a press, which play no role in the present invention, because the drive elements of the press are completely independent of the drive elements of the precision cutting tool.
  • the counter-holder of the lower tool is associated with a preferred mechanical disc spring package, which communicates with a restraint module via a pressure chamber.
  • the retaining module preferably consists of a rechargeable pressure accumulator in conjunction with a non-return valve arranged in the flow path, the opening and closing state of which is controlled as a function of the press stroke.
  • the pressure accumulator is a pressure vessel, which is filled with a pressure medium, such as air, gas or a hydraulic medium (water or oil), and should control a pressure of about 100 to 250 bar.
  • the pressure force of the stored there pressure medium is sufficient to counteract the spring force of the spring assembly to retain this in a certain process position of the precision cutting tool.
  • FIG. 1 In FIG. 1 is generally shown that a press 1 of any kind having a press frame 2, in the press opening 3, a press ram 4 is arranged movably on any drive elements 5 in the arrow directions 6.
  • a number of press tools are arranged in the opening of the press frame 2; the type and number of press tools is arbitrary. It can be arranged in the opening 3 of the press frame 2 only a single press tool, but also a plurality of press tools.
  • the first press tool consists of a tool upper part 8 with an associated lower tool part 12.
  • the lower tool part 12 is fastened in each case on the upper side of the press table 7.
  • the second press tool consists of the upper tool part 9 and the lower tool part 13
  • the third press tool consists of the upper tool part 10 and the lower tool part 14.
  • FIG. 1 the passage direction of the workpiece to be machined in the press 1 in subsequent steps is shown. It is first processed in the tool 8, 12, then passes with the next power stroke in the tool 9, 13 and with the third power stroke in the tool 10, 14th
  • an inventive precision cutting tool 17 is arranged in the press frame 2. It consists of a tool upper part 11 and a tool lower part 15 arranged on the press table 7. In the exemplary embodiment shown, the precision cutting tool 17 is arranged at the end of the machining chain, on the right side of the press frame 2.
  • the invention is not limited thereto.
  • the precision cutting tool 17 may be installed alone in a press 1 or in any order with the press tools 8, 12; 9, 13; 10, 14 alternate. Also, more than one precision cutting tool 17 may be arranged.
  • the lower tool part 15 of the precision cutting tool 17 is active, that is, it has an active retaining module 34 capable of holding the anvil 24 (see FIG FIG. 2 ) in a certain press position to allow ejection of the waste 23.
  • FIG. 2 shows that in the tool upper part 11 one or more receptacles for a spring assembly 18 are arranged.
  • the respective spring package is prefers disc springs. Instead of such disc springs and other power storage can be used, such as hydraulic elements, mechanical springs, such as helical compression springs, spiral or wedge springs or the like.
  • the spring assemblies 18 act via associated pressure elements on a hold-down 20. Directly with the upper tool 11 a cutting punch 19 is connected.
  • the cutting punch 19 acts with its cutting edges on a tool base 15 attached to the cutting die 22.
  • a workpiece 21 In between a workpiece 21 is arranged, which forms a central waste piece, which is controlled after the cutting out of the workpiece 21 as a waste 23 to be removed from the press room.
  • a counter-holder 24 which carries a hydraulic piston 25 on its underside, which engages with a pressure plate 29 in a hydraulic cylinder.
  • a pressure chamber 32 Above the pressure plate 29, a pressure chamber 32 is formed, which is under the pressure of a pressure accumulator 28, wherein a controllable check valve 27 is liquid or air conductively connected to the pressure chamber 32.
  • the upper and lower tool parts can also be exchanged in their function, which would mean cutting upwards with ejection downwards.
  • the waste designated at 23 may represent the workpiece and 21 the waste depending on the component design.
  • FIGS. 3 to 9 a complete workflow is shown in the operation of the precision cutting tool 17.
  • FIG. 3 the position 0 is shown.
  • the press ram 4 is in its TDC and the press room is open.
  • the workpiece 21 is exposed on the tool lower part 15, and the retaining module 34 is closed, which means that the pressure accumulator 28 is filled and under pressure, wherein the check valve 27 is closed. This is represented by the solid line with the closed state 30.
  • the hydraulic piston 25 With the downwardly moving counter-holder 24, the hydraulic piston 25 is also driven with its pressure plate 29 in the hydraulic cylinder in the tool lower part 15, whereby the pressure chamber 32 expands, and thus sucks the pressure medium at automatically open in this closed state check valve 27 from the pressure accumulator 28.
  • the tool technology of the precision cutting tool can be accommodated in any press design, without being acted upon or dependent on the press drive elements themselves.
  • the method according to the invention allows a smooth cut portion of more than 70% of the vertical cut surface, while in normal cutting it is known that a smooth cut portion of about 30% and 70% break surface in the cut surface can be realized.
  • the illustrated design of the precision cutting tool is cheaper compared to the usual, hydraulically driven precision cutting tools, and it can very high stroke rates are achieved with over 80 strokes per minute, which is possible with hydraulically driven precision cutting tools only with much higher cost and significantly higher cost.
  • the invention is therefore distinguished by a precision cutting tool having a hydraulic piston in the region of its counter-holder, which cooperates with a hydraulic cylinder having on its one side a pressure chamber for a pressure accumulator, and on its opposite side has a preferably mechanical energy storage.
  • This is a self-sufficient precision cutting tool, which actively performs a restraining movement for the counter-holder in a specific working cycle without such a movement being dependent on the press elements themselves.
  • the opening and closing movement of the check valve is controlled by the movement of the press ram 4.
  • any controls may be used, such as mechanical or electronic Wegmess institute and associated control devices and an electronic coupling with the press control, which also evaluates the position of the press ram.
  • the entire precision cutting tool is due to its minority of moving parts low maintenance, especially because it can be dispensed with hydraulically driven elements.

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Abstract

Verfahren zum Präzisionsschneiden von Werkstücken mit einer Presse (1), die aus einem Pressengestell (2) besteht, in dessen Pressenöffnung (3) ein Pressenstößel (4) bewegbar angetrieben ist, der gegen einen Pressentisch (7) arbeitet, wobei mindestens eines der Pressenwerkzeug (8, 12; 9, 13; 10, 14; 11, 15; 17) als Schneidwerkzeug ausgebildet ist, das aus einem Schneidstempel (19), einem Niederhalter (20) einer Schneidmatrize (22) und einem Gegenhalter (24) besteht, wobei das Schneidwerkzeug als Präzisionsschneidwerkzeug (17) arbeitet, dessen Werkzeugunterteil (15) aus einem gesteuerten Rückhaltemodul (34) besteht, das den Gegenhalter (24) in einer bestimmten Pressenstellung zurück hält, um ein Auswerfen des Abfalls (23) zu ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Präzisionsschneiden von Werkstücken in einer Presse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Mit der DE 10 2005 045 454 B4 ist eine Presse und ein Verfahren zum Hartschneiden bekannt geworden, bei dem in einem Pressenwerkzeug mindestens ein Distanzelement vorgesehen ist, das einen festen Anschlag für die Pressenbewegung bildet. Die Presse arbeitet mit Ober- und Unterwerkzeugen, die jeweils über eine hydraulische Druckbeaufschlagung angetrieben sind, was mit dem Nachteil verbunden ist, dass die Ober- und Unterwerkzeuge mit getrennten Ölkreisläufen versorgt werden müssen.
  • In einer anderen Ausgestaltung dieser Druckschrift sind die Krafterzeuger für die Erzeugung der Anpresskraft der Ober- und Unterwerkzeuge aus mechanischen Federelementen gebildet. Ein aktives Pressenwerkzeug ist damit jedoch nicht gegeben. Diese Pressenwerkzeuge arbeiten nur passiv, und zwar entsprechend dem Hub zwischen dem Pressenstößel und dem Pressentisch.
  • Die genannten Federelemente sind demnach passiv ausgebildet, das heißt, sie sind ungesteuert und erzeugen nur eine bestimmte Andruckkraft, ohne dass eine Steuerung gezeigt ist, wie die Andruckkraft geregelt wird, um eine bestimmte Steuerung oder Regelung der Pressenwerkzeuge zu erreichen.
  • Mit dem Gegenstand der DE 199 08 603 C1 ist eine weitere Presse bekannt geworden, die ein Schneiden mit konstanter Einschnitttiefe erreicht.
  • Beim Unterwerkzeug ist der Gegenstempel mit einer Ausstoßfeder abgestützt. Der Unterstempel hat im Übrigen einen Endanschlag im Unterwerkzeug; demnach wird das Werkstück gegen einen festen Anschlag des Gegenhalters im Unterwerkzeug geschnitten.
  • Wegen der ungesteuerten Ausstoßfeder, deren Federkennlinie nicht beeinflussbar ist, besteht der Nachteil, dass beim Öffnen der Presse die Ausstoßfeder im Gegenhalter in Richtung auf den Niederhalter im Werkzeugoberteil drückt, und damit den Stanzabfall in die ursprünglich ausgestanzte Platine wieder hineinbefördert.
  • Es fehlt demnach an einer gesteuerten Bewegung der den Gegenhalter vorspannenden Krafteinheit.
  • Mit der EP 0 131 770 A1 ist allgemein das Prinzip des Feinschneidens mit einer Ringzacke gezeigt, die vom Niederhalter in das Werkstück eingeprägt wird.
  • Zwar verwendet die DD 293 752 A5 ein Federpaket im Bereich des Werkzeugunterteils, es handelt sich jedoch um einen ungesteuerten Krafterzeuger, der nicht in der Lage ist, gesteuert den Stanzabfall aus dem Arbeitsbereich der Presse zu entfernen.
  • Zusammenfassend kann der genannte Stand der Technik in Pressen unterteilt werden, die mit hydraulischen Antriebselementen arbeiten, was mit dem Nachteil verbunden ist, dass mit der Führung der Hydraulikkreisläufe und der dazugehörenden Ventile ein großer Aufwand mit hohen Kosten verbunden ist.
  • Der zweite Teil der Druckschriften bezieht sich auf rein mechanisch arbeitende Pressen, bei denen jedoch die Pressenwerkzeuge hydraulisch angetrieben sind. Dies ist insbesondere aus der DE 10 2005 045 454 B4 zu entnehmen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Präzisionsschneiden von Werkstücken in einer Presse so weiterzubilden, dass das Präzisionsschneiden mit geringerem Aufwand in jeglicher beliebigen Presse mit beliebiger Pressenkinematik eingesetzt werden kann.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche 1, 4 und 9 gekennzeichnet.
  • Nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 besteht das Verfahren darin, dass in einer Presse ein oder mehrere Presswerkzeuge angeordnet sind, von denen mindestens eines als Präzisionsschneidwerkzeug ausgebildet ist, welches in Abhängigkeit von der Bewegung des Pressenstößels ein vom Pressenstößel angetriebenes Werkzeugoberteil aufweist, das mit einem Niederhalter und einem Schneidstempel ausgerüstet ist und gegen ein Unterwerkzeug arbeitet, dessen Gegenhalter auf einem Kraftspeicher abgestützt ist, dessen Druckkraft durch einen Druckspeicher und ein mit dem Druckspeicher verbundenes Rückschlagventil veränderbar ist.
  • Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass als Kraftspeicher zur Abstützung des Gegenhalters bevorzugt ein mechanischer Kraftspeicher in der Form eines Tellerfederpaketes verwendet wird. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass auf einen Hydraulikkolben und eine dazu gehörende Hydraulikpumpe, Ölspeicher und andere hydraulische Antriebs- und Steuerelemente verzichtet werden kann.
  • Es wird in einer bevorzugten Ausgestaltung ein mechanisch wirkendes Federpaket (Tellerfederpaket) als den Gegenhalter abstützendes Element verwendet, dessen Kraftkennlinie durch einen Druckspeicher und ein mit dem Druckspeicher zusammenwirkendes Rückschlagventil veränderbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Präzisionsschneidwerkzeug zum Feinschneiden unter Verwendung einer Ringzacke beschränkt, es können beliebige Schneid- oder Stanzoperationen (also nicht nur Feinschneidoperationen) auch ohne Verwendung einer Ringzacke durchgeführt werden.
  • Bekannterweise ist das Feinschneiden ein Fertigungsverfahren zum spanlosen Trennen und, wahlweise, gleichzeitigen Umformen von Metall. Es erlaubt die Fertigung hochpräziser Teile. Im Gegensatz zum normalen Stanzen wird beim Feinschneiden das Rohmaterial der Schnittkontur folgend mittels einer sogenannten Ringzacke festgehalten. Erst dann schneidet ein Stempel mit der gewünschten Form das Metall. In Verbindung mit einem wesentlich verringerten Schneidspalt (ca. 0,5 % der Blechdicke) erreicht man einen zylindrischen Schnittanteil von bis zu 100 % der Blechdicke. Wahlweise können in weiteren Schritten innerhalb des gleichen Arbeitsganges Umformungen oder Prägungen am Metall vorgenommen werden. Deshalb wird immer mehr von Feinschneiden / Umformen gesprochen.
  • Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Die Erfindung erlaubt ein Präzisionsschneidwerkzeug, mit dem auch ein einfaches Stanzen von Material mithilfe einer Schneidmatrize durchgeführt werden kann.
  • Ebenso können andere Umformvorgänge mit dem erfindungsgemäßen Präzisionsschneidwerkzeug durchgeführt werden, sodass sich der Begriff "Präzisionsschneidwerkzeug" nach der Erfindung in allgemeiner Form auf ein Feinschneiden / Stanzen / Umformen bezieht. Alle drei Möglichkeiten sind in Kombination untereinander oder in Alleinstellung mit dem erfindungsgemäßen Präzisionsschneidwerkzeug vorgesehen.
  • Durch die Verwendung eines Druckspeichers, der lediglich in der Art eines Kolbens auf das unterseitige Federpaket wirkt, besteht der Vorteil, dass auf Hydraulikkreisläufe, eine Hydraulikpumpe, Hydrauliköl oder aufwendige Steuerelemente verzichtet werden kann. Stattdessen handelt es sich um einen einfachen Druckspeicher, der nicht notwendigerweise mit einem Hydrauliköl arbeitet. Es sind auch pneumatische Druckspeicher möglich. Demzufolge kann auf eine aufwendige und reparaturanfällige Hochdruckpumpe verzichtet werden, weil lediglich ein Druckspeicher vorhanden ist, der entsprechend den Arbeitstakten der Presse abwechselnd gesteuert gefüllt oder entleert wird, und dann aufgrund der selbsttätigen Zurückverformung (Entspannung) des Federpaketes in seinen ursprünglichen Füllzustand übergeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Präzisionsschneidwerkzeug ist demnach nicht von den Antriebselementen der Presse abhängig. Es arbeitet vollkommen autonom, was bedeutet, dass die Presse selbst nach einem beliebigen Verfahren arbeiten kann. Es kann sich demnach um eine hydraulische oder um eine mechanische oder um eine servomotorisch angetriebene Presse oder um anderweitige Antriebskinematiken einer Presse handeln, die bei der vorliegenden Erfindung keinerlei Rolle spielen, weil die Antriebselemente der Presse völlig unabhängig von den Antriebselementen des Präzisionsschneidwerkzeuges sind.
  • Demnach ergibt sich mit den Merkmalen der Erfindung erstmals der Vorteil, dass das Präzisionsschneidwerkzeug in beliebige Pressen mit beliebigen Antriebsprinzipien eingesetzt werden kann, und nicht von der Art der Presse abhängt. Anstatt eines üblichen Werkzeuges in einer Presse kann demnach als weiteres Werkzeug das autonom arbeitende Präzisionsschneidwerkzeug nach der Erfindung verwendet werden. Es kann modulartig mit anderen Werkzeugen in den Pressenraum eingebaut werden, ohne auf die Kinematik und den Antrieb der Presse selbst angewiesen zu sein.
  • Wichtig bei der Erfindung ist demnach, dass dem Gegenhalter des Unterwerkzeuges ein bevorzugt mechanisches Tellerfederpaket zugeordnet ist, das über einen Druckraum mit einem Rückhaltemodul in Verbindung steht. Das Rückhaltemodul besteht bevorzugt aus einem wiederaufladbaren Druckspeicher in Verbindung mit einem im Strömungsweg angeordneten Rückschlagventil, dessen Öffnungs- und Schließzustand in Abhängigkeit vom Pressenhub gesteuert wird.
  • Ein solches Rückhaltemodul bestehend aus dem Druckspeicher und dem steuerbaren Rückschlagventil kann im Pressenwerkzeug selbst oder in einer beliebigen Entfernung vom Präzisionsschneidwerkzeug - auch außerhalb der Presse - angeordnet sein. Beim Druckspeicher handelt es sich um ein Druckgefäß, welches mit einem Druckmedium, wie zum Beispiel Luft, Gas oder einem Hydraulikmedium (Wasser oder Öl), gefüllt ist und das einen Druck von etwa 100 bis 250 bar beherrschen sollte.
  • Wichtig bei diesem Druckmodul ist, dass die Druckkraft des dort gespeicherten Druckmediums ausreicht, der Federkraft des Federpaketes entgegenzuwirken, um dieses in einer bestimmten Verfahrensstellung des Präzisionsschneidwerkzeuges zurückzuhalten.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: schematisiert dargestellte Presse mit einer Anzahl von Pressenwerkzeugen
    • Figur 2: das Präzisionsschneidwerkzeug nach Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung
    • Figur 3: die Stellung 0 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 4: die Stellung 1 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 5: die Stellung 2 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 6: die Stellung 3 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 7: die Stellung 4 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 8: die Stellung 5 des Schneidwerkzeuges
    • Figur 9: die Stellung 6 des Schneidwerkzeuges
  • In Figur 1 ist allgemein dargestellt, dass eine Presse 1 beliebiger Art ein Pressengestell 2 aufweist, in dessen Pressenöffnung 3 ein Pressenstößel 4 über beliebige Antriebselemente 5 in den Pfeilrichtungen 6 bewegbar angeordnet ist.
  • Als Beispiel sind in der Öffnung des Pressengestells 2 eine Anzahl von Pressenwerkzeugen angeordnet; die Art und Anzahl der Pressenwerkzeuge ist beliebig. Es kann lediglich ein einziges Pressenwerkzeug, aber auch eine Vielzahl von Pressenwerkzeugen in der Öffnung 3 des Pressengestells 2 angeordnet sein.
  • Als Beispiel ist im vorliegenden Fall angegeben, dass das erste Pressenwerkzeug aus einem Werkzeugoberteil 8 mit einem dazugehörenden Werkzeugunterteil 12 besteht.
  • Das Werkzeugunterteil 12 ist jeweils auf der Oberseite des Pressentisches 7 befestigt. Das zweite Pressenwerkzeug besteht aus dem Werkzeugoberteil 9 und dem Werkzeugunterteil 13, das dritte Pressenwerkzeug besteht aus dem Werkzeugoberteil 10 und dem Werkzeugunterteil 14. In der Zeichnung nach Figur 1 ist die Durchlaufrichtung des in der Presse 1 in Folgeschritten zu bearbeitenden Werkstückes dargestellt. Es wird zunächst im Werkzeug 8, 12 bearbeitet, gelangt dann mit dem nächsten Arbeitstakt in das Werkzeug 9, 13 und mit dem dritten Arbeitstakt in das Werkzeug 10, 14.
  • Wichtig bei der Erfindung ist, dass als ein weiteres Werkzeug - entweder in Alleinstellung oder in Kombination mit anderen Werkzeugen - ein erfindungsgemäßes Präzisionsschneidwerkzeug 17 im Pressengestell 2 angeordnet ist. Es besteht aus einem Werkzeugoberteil 11 und einem auf dem Pressentisch 7 angeordneten Werkzeugunterteil 15. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Präzisionsschneidwerkzeug 17 am Schluss der Bearbeitungskette, auf der rechten Seite des Pressengestells 2, angeordnet.
  • Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Das Präzisionsschneidwerkzeug 17 kann in Alleinstellung in einer Presse 1 eingebaut sein oder in einer beliebigen Reihenfolge sich mit den Pressenwerkzeugen 8, 12; 9, 13; 10, 14 abwechseln. Es können auch mehr als ein Präzisionsschneidwerkzeug 17 angeordnet sein.
  • Wesentlich bei der Erfindung ist nun, dass das Werkzeugunterteil 15 des Präzisionsschneidwerkzeuges 17 aktiv arbeitet, das heißt, es hat ein aktives Rückhaltemodul 34, das in der Lage ist, den Gegenhalter 24 (siehe Figur 2) in einer bestimmten Pressenstellung zurückzuhalten, um ein Auswerfen des Abfalls 23 zu ermöglichen.
  • Dies wird anhand der Figur 2 näher erläutert.
  • Figur 2 zeigt, dass im Werkzeugoberteil 11 ein oder mehrere Aufnahmen für ein Federpaket 18 angeordnet sind. Bei dem jeweiligen Federpaket handelt es sich bevorzugt um Tellerfedern. Statt derartiger Tellerfedern können auch andere Kraftspeicher verwendet werden, wie zum Beispiel Hydraulikelemente, mechanische Federn, wie zum Beispiel Schraubendruckfedern, Spiral- oder Keilfedern oder dergleichen.
  • Die Federpakete 18 wirken über zugeordnete Druckelemente auf einen Niederhalter 20. Direkt mit dem Werkzeugoberteil 11 ist ein Schneidstempel 19 verbunden.
  • Der Schneidstempel 19 wirkt mit seinen Schneidkanten auf eine am Werkzeugunterteil 15 befestigte Schneidmatrize 22. Dazwischen ist ein Werkstück 21 angeordnet, das ein mittiges Abfallstück ausbildet, das nach erfolgtem Ausschneiden des Werkstückes 21 als Abfall 23 gesteuert aus dem Pressenraum entfernt werden soll.
  • Im Werkzeugunterteil 15 ist ein Gegenhalter 24 angeordnet, der einen Hydraulikkolben 25 an seiner Unterseite trägt, der mit einer Druckplatte 29 in einen Hydraulikzylinder eingreift. Oberhalb der Druckplatte 29 ist ein Druckraum 32 ausgebildet, der unter dem Druck eines Druckspeichers 28 steht, wobei ein steuerbares Rückschlagventil 27 flüssigkeits- oder luftleitend mit dem Druckraum 32 verbunden ist.
  • Des Weiteren können auch Werkzeugober- und Werkzeugunterteil in Ihrer Funktion getauscht sein, was ein Schneiden nach oben mit Auswurf nach unten bedeuten würde. Ebenso kann der in mit 23 bezeichnete Abfall das Werkstück und 21 den Abfall je nach Bauteilausbildung darstellen.
  • Die Druckplatte 29 ist an der Unterseite durch einen Kraftspeicher abgestützt, der im bevorzugten Ausführungsbeispiel als Tellerfederpaket 26 ausgebildet ist. Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt.
  • Statt einem Tellerfederpaket können sämtliche anderen hydraulischen, pneumatischen oder mechanischen Kraftspeicher verwendet werden. Es wird jedoch die Verwendung eines Federpaketes 26 bevorzugt, weil keinerlei hydraulischen Antriebselemente, Hochdruckpumpen oder dergleichen verwendet werden müssen. Das führt dazu, dass das Werkzeugunterteil 15 mithilfe des aus dem Druckspeicher 28 und dem Rückschlagventil 27 gebildeten Rückhaltemodul 34 aktiv arbeitet und nicht vom Pressenhub der Presse 1 abhängig ist.
  • In den Figuren 3 bis 9 ist ein vollständiger Arbeitsablauf beim Betrieb des Präzisionsschneidwerkzeuges 17 dargestellt.
  • In der Figur 3 ist die Stellung 0 gezeigt. Der Pressenstößel 4 befindet sich in seinem OT und der Pressenraum ist geöffnet. Das Werkstück 21 liegt frei auf dem Werkzeugunterteil 15, und das Rückhaltemodul 34 ist geschlossen, was bedeutet, dass der Druckspeicher 28 gefüllt ist und unter Druck steht, wobei das Rückschlagventil 27 geschlossen ist. Dies wird durch die durchgezogene Linie mit dem Schließzustand 30 dargestellt.
  • In der Stellung 1 nach Figur 4 fährt der Pressestößel 4 in Pfeilrichtung 6 nach unten und schließt den Pressenraum. Dadurch setzt der Niederhalter 20 auf dem Werkstück 21 auf, und der Schneidstempel 19 liegt auf der Oberseite des Werkstückes 21 auf.
  • In dieser Stellung ist der Druckspeicher im Rückhaltemodul 34 geschlossen. In der Stellung 2 fährt der Pressenstößel 4 nach Figur 5 weiter in Pfeilrichtung 6 nach unten, wodurch der Schneidstempel 19 das Werkstück 21 durchtrennt und ein mittiges Abfallstück 23 ausbildet. Das Federpaket 18 wird dadurch vorgespannt. Der Niederhalter 20 klemmt unter der Krafteinwirkung der Federpakete 18 das Werkstück 21 ein, bevor der Schneidstempel 19 die Schneidoperation am Werkstück 21 durchführt.
  • Mit dem nach unten fahrenden Gegenhalter 24 wird auch gleichzeitig der Hydraulikkolben 25 mit seiner Druckplatte 29 in den Hydraulikzylinder im Werkzeugunterteil 15 gefahren, wodurch der Druckraum 32 expandiert, und somit das Druckmedium bei automatisch in diesem Schließzustand offenem Rückschlagventil 27 aus dem Druckspeicher 28 ansaugt.
  • In der Stellung 3 nach Figur 6 ist der durchgeschnittene Zustand des Werkstücks dargestellt. Der Abfall 23 liegt auf dem Gegenhalter 24 und der untere Totpunkt der Presse ist damit erreicht. In diesem Zustand ist der maximale Füllzustand des Druckraumes 32 erreicht, und somit ist der Druckspeicher 28 maximal entleert. Das Rückschlagventil 27 geht in seinen Schließzustand 30. Dieser ist gegensätzlich zu dem in Figur 5 dargestellten Offenzustand 31.
  • Bei dem Zurückfahren des Pressenstößels 4 in Pfeilrichtung 6' bleibt das Rückschlagventil 27 im Schließzustand 30; der Niederhalter 20 wird entlastet und der Schneidstempel 19 bewegt sich vom Abfall 23 weg. Dadurch entsteht eine Freistellung 33 im Bereich des nun ausgeschnittenen Werkstückes 21.
  • In der Stellung 5 fährt der Pressenstößel 4 weiter in Pfeilrichtung 6' nach oben, wodurch der Pressenraum vergrößert wird. Der Niederhalter 20 hat keinen Kontakt mehr mit dem ausgeschnittenen Werkstück und dem ausgeschnittenen Abfall 23. Das Rückschlagventil 27 bleibt in seinem Schließzustand 30 geschlossen, und das fertig ausgeschnittene Werkstück 21 wird in Pfeilrichtung 35 entfernt.
  • In der Stellung 6 nach Figur 9 bleibt der ausgeschnittene Abfall 23 auf der Oberseite des Gegenhalters 24 liegen, der Pressenstößel 4 hat seinen oberen Totpunkt (OT) erreicht, das Rückschlagventil 27 geht in seinen Offenzustand 36, der entgegengesetzt dem Flüssigkeitsfluss nach Figur 5 ist; der Druckraum 32 wird nun durch die Federkraft des Federpaketes 26 langsam entleert; somit fließt das Öl im Offenzustand 36 zurück durch das offene Rückschlagventil 27 in den Druckspeicher 28 zurück.
  • Dies hat zur Folge, dass der Gegenhalter 24 in seiner Ursprungsposition nach Stellung 0 gemäß Figur 3 hochfährt, und der Abfall 23 über der Schnittoberfläche liegt und problemlos entnommen werden kann.
  • Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der das Verfahren ausübenden Vorrichtung ist, dass die Werkzeugtechnologie des Präzisionsschneidwerkzeuges in eine beliebige Pressenbauart untergebracht werden kann, ohne dass sie von den Pressenantriebselementen selbst beaufschlagt oder abhängig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen Glattschnittanteil von über 70% der vertikalen Schnittfläche, während beim normalen Schneiden bekanntermaßen ein Glattschnittanteil von ca. 30% und 70 Bruchfläche in der Schnittfläche realisierbar ist.
  • Die dargestellte Konstruktion des Präzisionsschneidwerkzeuges ist im Vergleich zu den üblichen, hydraulisch angetriebenen Präzisionsschneidwerkzeugen preiswerter, und es können sehr hohe Hubzahlen mit über 80 Hüben pro Minute erreicht werden, was mit hydraulisch angetriebenen Präzisionsschneidwerkzeugen nur mit wesentlich höherem Aufwand und wesentlich höheren Kosten möglich ist.
  • Die Erfindung zeichnet sich demnach durch ein Präzisionsschneidwerkzeug aus, das im Bereich seines Gegenhalters einen Hydraulikkolben aufweist, der mit einem Hydraulikzylinder zusammenarbeitet, der an seiner einen Seite einen Druckraum für einen Druckspeicher aufweist, und an seiner gegenüberliegenden Seite einen bevorzugt mechanischen Kraftspeicher aufweist. Hierbei handelt es sich um ein autarkes Präzisionsschneidwerkzeug, welches aktiv eine Rückhaltebewegung für den Gegenhalter in einem bestimmten Arbeitstakt durchführt, ohne dass eine solche Bewegung von den Pressenelementen selbst abhängig ist.
  • Die Öffnungs- und Schließbewegung des Rückschlagventils wird von der Bewegung des Pressenstößels 4 gesteuert. Hierzu können beliebige Steuerelemente verwendet werden, wie zum Beispiel mechanische oder elektronische Wegmesselemente und dazugehörende Regeleinrichtungen sowie eine elektronische Kopplung mit der Pressensteuerung, die ebenfalls die Position des Pressenstößels auswertet. Das gesamte Präzisionsschneidwerkzeug ist aufgrund seiner Minderzahl von bewegten Teilen wartungsarm, insbesondere weil auf hydraulisch angetriebene Elemente verzichtet werden kann.
    • Zeichnungslegende
    • 1
    Presse
    2
    Pressengestell
    3
    Öffnung
    4
    Pressenstößel
    5
    Antriebselement
    6
    Pfeilrichtung 6'
    7
    Pressentisch
    8
    Werkzeugoberteil
    9
    Werkzeugoberteil
    10
    Werkzeugoberteil
    11
    Werkzeugoberteil
    12
    Werkzeugunterteil
    13
    Werkzeugunterteil
    14
    Werkzeugunterteil
    15
    Werkzeugunterteil
    16
    Hinweispfeil
    17
    Präzisionsschneidwerkzeug (aktiv)
    18
    Federpaket
    19
    Schneidstempel
    20
    Niederhalter
    21
    Werkstück
    22
    Schneidmatrize
    23
    Abfall
    24
    Gegenhalter
    25
    Hydraulikkolben
    26
    Federpaket
    27
    Rückschlagventil
    28
    Druckspeicher
    29
    Druckplatte
    30
    Schließzustand
    31
    Offenzustand
    32
    Druckraum
    33
    Freistellung
    34
    Rückhaltemodul
    35
    Pfeilrichtung
    36
    Offenzustand

Claims (10)

  1. Verfahren zum Präzisionsschneiden von Werkstücken mit einer Presse (1), die aus einem Pressengestell (2) besteht, in dessen Pressenöffnung (3) ein Pressenstößel (4) bewegbar angetrieben ist, der gegen einen Pressentisch (7) arbeitet, wobei mindestens eines der Pressenwerkzeug (8, 12; 9, 13; 10, 14; 11, 15; 17) als Schneidwerkzeug ausgebildet ist, das mindestens aus einem Schneidstempel (19), einem Niederhalter (20), einer Schneidmatrize (22) und einem Gegenhalter (24) besteht, wobei das Schneidwerkzeug als Präzisionsschneidwerkzeug (17) arbeitet, dessen Werkzeugunterteil (15) aus einem gesteuerten Rückhaltemodul (34) besteht, das den Gegenhalter (24) in einer bestimmten Pressenstößelstellung zurück hält, um ein Auswerfen des Abfalls (23) zu ermöglichen dadurch gekennzeichnet, dass der im Werkzeugunterteil (15) angeordnete Gegenhalter (24) auf einem Kraftspeicher (25, 26, 29, 32) abgestützt ist, dessen Druckkraft durch einen Druckspeicher (28) und ein mit dem Druckspeicher (28) verbundenes Rückschlagventil (27) veränderbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Präzisionsschneidwerkzeug (17) eine Rückhaltebewegung für den Gegenhalter (24) in einem bestimmten Arbeitstakt durchführt, ohne dass eine solche Bewegung von den Pressenelementen oder Werkzeugexternen aktiven Vorrichtungen (z. B. Hydraulikaggregat) selbst abhängig ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanisch wirkendes Tellerfederpaket oder andere mechanische Kraftspeicher (26) als den Gegenhalter (24) abstützendes Element verwendet wird, dessen Kraftkennlinie durch den Druckspeicher (28) und ein mit dem Druckspeicher (28) zusammenwirkendes Rückschlagventil (27) und der Pressenstößelposition veränderbar ist.
  4. Presse zum Präzisionsschneiden von Werkstücken mit einem Pressengestell (2), in dessen Pressenöffnung (3) ein Pressenstößel (4) bewegbar angetrieben ist, der gegen einen Pressentisch (7) arbeitet, wobei mindestens eines der Pressenwerkzeug (8, 12; 9, 13; 10, 14; 11, 15; 17) als Schneidwerkzeug ausgebildet ist, das aus einem Schneidstempel (19, einem Niederhalter (20) einer Schneidmatrize (22) und einem Gegenhalter (24) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug als Präzisionsschneidwerkzeug (17) arbeitet, und dass der im Werkzeugunterteil (15) angeordnete Gegenhalter (24) auf einem Kraftspeicher (25, 26, 29, 32) abgestützt ist, dessen Druckkraft durch einen Druckspeicher (28) und ein mit dem Druckspeicher (28) verbundenes Rückschlagventil (27) veränderbar ist.
  5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher als Federpaket (26) ausgebildet ist.
  6. Presse nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (24) mit einer Kolben-Zylindereinheit (25, 29, 32) auf den Kraftspeicher wirkt.
  7. Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungs- und Schließzustand des Rückschlagventils (27) in Abhängigkeit vom Pressenhub bzw. Pressenstößeistellung gesteuert ist.
  8. Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (24) im Werkzeug an seiner Unterseite einen Hydraulikkolben (25) trägt, der mit einer Druckplatte (29) in einen Hydraulikzylinder eingreift, wobei oberhalb der Druckplatte (29) ein Druckraum (32) ausgebildet ist, der unter dem Druck des Druckspeichers (28) steht, wobei das steuerbare Rückschlagventil (27) flüssigkeits- oder luftleitend mit dem Druckraum (32) verbunden ist.
  9. Präzisionsschneidwerkzeug (17) geeignet zum Einbau in einem Pressengestell (2), in dessen Pressenöffnung (3) ein Pressenstößel (4) bewegbar angetrieben ist, der gegen einen Pressentisch (7) arbeitet, das mindestens aus einem Schneidstempel (19, einem Niederhalter (20) einer Schneidmatrize (22) und einem Gegenhalter (24) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der im Werkzeugunterteil (15) angeordnete Gegenhalter (24) auf einem Kraftspeicher (25, 26, 29, 32) abgestützt ist, dessen Druckkraft durch einen Druckspeicher (28) und ein mit dem Druckspeicher (28) verbundenes Rückschlagventil (27) veränderbar ist.
  10. Präzisionsschneidwerkzeug (17) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher ein Federpaket, insbesondere ein Tellerfederpaket ist.
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