EP3010709A1 - Verfahren zum verwölben des maschinenbetts und/oder des pressenstössels einer stanzpresse sowie stanzpresse - Google Patents

Verfahren zum verwölben des maschinenbetts und/oder des pressenstössels einer stanzpresse sowie stanzpresse

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EP3010709A1
EP3010709A1 EP13859602.8A EP13859602A EP3010709A1 EP 3010709 A1 EP3010709 A1 EP 3010709A1 EP 13859602 A EP13859602 A EP 13859602A EP 3010709 A1 EP3010709 A1 EP 3010709A1
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EP
European Patent Office
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machine bed
press
press ram
ram
punching
Prior art date
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EP13859602.8A
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French (fr)
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EP3010709B1 (de
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Josef Thomas Hafner
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Bruderer AG
Original Assignee
Bruderer AG
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Publication date
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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
    • B30B15/042—Prestressed frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/007—Means for maintaining the press table, the press platen or the press ram against tilting or deflection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for buckling the machine bed and / or the press ram of a punch press for at least partial compensation of a punching force induced deflection in the punching operation and a punch press, in particular for carrying out the method, according to the preambles of the independent claims.
  • EP 0 653 254 A2 discloses a press in which support units are arranged between the press bed and the tool clamping plate, which can be adjusted in height. These support units can be of mechanical, electromechanical or hydraulic type and operated by means of a control such that a deformation of the tool clamping plate is counteracted under the working pressure of the press. It is also possible, with these support units to cause a protrusion of the platen to compensate for tool types.
  • DE 44 15 577 A1 discloses a machine table with a tool clamping plate for presses in the field of metal forming, in which a plate and the platen a plurality of hydraulic compensating piston are arranged. There are displacement and bending sensors and a suitable control available for controlling the pressure in the compensation piston such that a deformation of the platen is counteracted under the working pressure of the press.
  • EP 0 653 254 A2 and DE 44 15 577 A1 basically have the disadvantage that they are mechanically complex and therefore expensive and expensive to manufacture and maintain, and that they are due to the construction with multiple punctual support of the Tool clamping plate in the punching force direction on a underlying support structure for the required height allow a relatively low structural rigidity.
  • a further disadvantage of the variants with hydraulic support units / compensating pistons is that the supporting oil cushion has a low rigidity in the punching force direction and the unavoidable deformations of the entire hydraulic system under the oil pressure generated by the support pressure results in compression of the support lead under the punching load.
  • a first aspect of the invention a method of warping of the machine bed and / or of the press ram of a punch press for at least partial compensation ⁇ a punching force-induced deflection of the machine bed or of the press ram in the punching operation.
  • a temperature gradient is generated by which the machine bed moves in the direction of the press ram.
  • the inventive method can machine beds and press ram of stamping presses with a very low investment outlay for the purpose of at least partial compensation of punching force induced deflections vorver shapes, without existing and proven structural concepts must be deviated. This is of particular importance in the field of high-speed, high-speed stamping presses, as it often requires years of detailed work to optimize the press structures with regard to their dynamic behavior and their service life. In addition, the inventive method can be used with little effort even with existing presses.
  • the temperature gradient causing the warping is generated by heating the machine bed in the region of its side facing the press ram or by heating the press ram in the region of its side facing the machine bed.
  • the local heating is a particularly simple and often host ⁇ nomic method for generating a temperature gradient, especially in product often ionsanlagen waste free is available.
  • the temperature gradient by cooling the machine bed in the region of its side facing away from the press ram or by cooling the press ram in the region of its side facing away from the machine bed. This method is particularly useful when these machine components are very warm during operation and can be locally cooled in this way, without leading to dew point falls with condensation on the machine parts.
  • flow channels arranged within the machine bed or within the press ram are flowed through by a heated or cooled, gaseous or liquid medium.
  • a heated or cooled, gaseous or liquid medium for example, heated lubricating oil of a lubricating oil circuit of the press can be used, which before cooling by the Flow channels is performed.
  • the latter method has the advantage that no additional energy is needed for heating.
  • electrical heating elements are arranged within the machine bed or within the press ram and supplied with electric current for generating heat.
  • the temperature gradient is generated by arranging a clamping plate on the machine bed, which is heated.
  • the method is a platen and arranged between the machine bed and the platen, a heating device on the machine bed, which is heated.
  • the machine bed is heated by means of the heated platen or by means of arranged between the machine bed and the platen heater on its side facing the plunger, with the result that there is a warping of the machine bed in the direction of the press ram to come.
  • the platen is shear-resistant connected to the machine bed, directly or via the heater.
  • the warping of the machine bed in the direction of the press ram can also occur exclusively as a result of introduction of thrust forces generated by thermal expansion of the clamping plate into the side of the machine bed facing the ram, or also in combination with a heating of the machine bed by the platen or the heater.
  • the Ver ⁇ vaulting of the machine bed or the press ram is set depending on parameters of the stamping process, for example, depending on a previously calculated or product-specific punching force or measured during operation maximum punching force , Furthermore, it is preferred that the warping be adjusted during the intended operation of the press. In this way, the respective operating situation can be particularly well taken into account and any changes, for Example due to increasing tool wear, be taken into account.
  • a second aspect of the invention relates to a punch press which is suitable for carrying out the method according to the first aspect of the invention.
  • the punch press has a machine bed and a press ram working against the machine bed. Further, the punch press comprises means for arching the machine bed in the direction of the press ram and / or for buckling the press ram towards the machine bed by creating a temperature gradient within the machine bed or a support structure for the lower tool parts formed with the machine bed / or within the press ram or a support structure formed with the press ram for the upper tool parts.
  • the invention makes it possible to cost-effective high-precision high-speed high-performance stamping press ⁇ to provide without departing from proven concepts structure with deflection compensation.
  • the means for arching the machine bed or the press ram are designed such that the machine bed can be heated in the region of its side facing the press ram or the press ram in the region of its side facing the machine bed Effecting the warping due to uneven heating with corresponding uneven spatial extent of the same.
  • the means for buckling the machine bed or the press ram are designed such that the machine bed in the region of its side facing away from the press ram or the press ram can be cooled in the region of its side facing away from the machine bed, causing the warping due to a uneven cooling with corresponding uneven spatial shrinkage of the same.
  • the stamping press according to the invention can have a wide variety of devices:
  • stamping press flow channels are arranged within the machine bed or within the press ram, wel ⁇ che in the best immunological operation of the press with a heated or cooled, gaseous or liquid Me ⁇ medium can be flowed through to generate the temperature gradient.
  • means are provided with which in the intended operation of the press heated lubricating oil of a lubricating oil circuit of the press can be guided through the flow channels, for generating the temperature gradient.
  • This solution is energeti ⁇ sch particularly advantageous because virtually no heating energy is needed to provide the heat.
  • electrical heating elements are arranged within the machine bed or inside the press ram, in particular resistance heating elements, which can be supplied with electrical current in the intended operation of the press, for generating the temperature gradients causing the warping.
  • resistance heating elements which can be supplied with electrical current in the intended operation of the press, for generating the temperature gradients causing the warping.
  • the punch press arranged on its machine bed on a platen, which during the normal operation of the press, in particular electrically, is heated.
  • the punch press has a clamping plate arranged on its machine bed, wherein between the machine Bed and the platen a particular electric heater is arranged, which can be operated during the operation of the press according to the intended use.
  • the platen or arranged between platen and machine bed heater so connected to the machine bed that the platen when heated, or that the heater when it is operated, the machine bed on his heated to the side facing the plunger, to produce the warping causing temperature gradient.
  • the platen is shear-resistant connected to the machine bed, directly or via the heater.
  • the heated platen or the heating device arranged between the platen and the machine bed is thermally substantially decoupled from the machine bed, so that heating of the platen or operation of the heater substantially heats up and corresponding expansion of the clamping plate comes, which as a result of the thrust-rigid coupling of the same to the machine bed, the warping of the machine bed in the direction of the press ram is to be effected.
  • the clamping plate is so connected to the machine bed, that when it is heated, the Maschi ⁇ nenbett heated on its side facing the plunger facing side, and is arranged between clamping plate and the machine bed heater such with the clamping plate and the machine bed connected, that when it is operated, it heats the platen and the machine bed on its side facing the plunger heated.
  • the means for warping the machine bed are designed to match the temperature gradient within the machine bed generate such that the machine bed in the area adjacent to the breakthrough more curved than in the areas adjacent to its longitudinal sides. In this way, an improved compensation of the deflection results under embossing load, since the machine bed in such pressing under cutting load in the area around the aperture through ⁇ bend undergoes typically greater than in the region of its longitudinal sides.
  • the means for arching the machine bed are designed in such a way that the machine bed can be heated with them in the area of its side facing the press bump near the boundaries of the opening or can be heated more strongly in these areas than in the vicinity of Long sides.
  • the means for buckling the machine bed are designed for this purpose such that the machine bed with them in the region of its side facing away from the press ram in the vicinity of the Begren- tongues of the breakthrough can be cooled or can be more cooled in these areas than in the vicinity of the long sides.
  • the means for buckling the machine bed or the press ram are adjustable, preferably during the intended operation of the press, so that a targeted and adapted to the ⁇ respective operating case setting the Verwöl ⁇ tion of the machine bed or the press ram is possible ,
  • the punch press preferably has a press control with which the warpage of the machine bed or press ram, preferably automatically, is adjustable as a function of parameters of the stamping process, preferably as a function of a calculated or product-specific punching force or a maximum measured during operation Punching force, preferably during normal operation of the press.
  • a process control with automatic adjustment of the warping of the machine bed or the press ram to the respective operating conditions is possible.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a stamping machine with upper drive.
  • FIG. 3 shows an illustration like FIG. 2 through the substructure of a first punching machine according to the invention
  • FIG. 4 shows a representation like FIG. 2 through the substructure of a second punching machine according to the invention
  • Fig. 6 is a sectional view through another inventive punching machine with sub-drive. Ways to carry out the invention
  • a punching machine is shown with top drive, wherein the machine head is shown cut with the drive 1, the plunger 2 and the slide guides 3 in the longitudinal direction, while the machine base is shown not cut with the clamping plate 4 and the machine bed 5.
  • Fig. 2 shows a section through the machine base of the stamping machine along the line X-X in Fig. 1, as it is formed according to the prior art.
  • the clamping plate 4 is arranged on the machine bed 5 and has in the center an opening 6a, which opens in the direction of gravity in a centrally arranged in the machine bed 5 opening 6b.
  • the openings 6a, 6b are used to carry away punched parts and waste from the punching zone.
  • the machine bed 5 forms a closed cavity 7a, 7b on both sides of the opening 6b, which serves as a tank for the lubricating oil 8 of the lubricating oil circuit of the stamping machine.
  • the machine bed 5 is heated more strongly by the warm lubricating oil 8 in its lower region than in its upper region, whereby it cambers already without punching force load by different thermal expansion downwards. Under load due to the punching force, an additional bending of the machine bed 5 occurs during operation The result is a corresponding loss of precision and increased tool wear.
  • Fig. 3 shows a section through the machine base of the stamping machine along the line XX in Fig. 1, as it is formed according to a first embodiment of the invention.
  • the outer contours of the clamping plate 4 and the machine bed 5 are identical here as in the embodiment according to FIG. 2.
  • the inner structure of the machine bed 5 differs significantly from that of FIG. 2.
  • the machine bed 5 on both sides of the opening 6b two superposed closed cavities 9a, 9b; 9c, 9d, of which only the upper 9a, 9c serve as a tank for the lubricating oil 8 of the lubricating oil circuit of the punching machine.
  • the machine bed 5 has three flow channels 10a, 10b, 10c arranged side by side on both sides of the opening 6b; lOd, lOe, lOf, of which in each case the flow channels 10c, 10d closest to the aperture 6b have a significantly larger flow cross-section than the other flow channels 10a, 10b, 10e, 10f.
  • the flow channels 10a-10f are maten in operation from Warming ⁇ th lubricating oil 8 of the lubricating oil circuit of the Stanzauto- flows through, which is then passed into the cavities 9a, 9c, from where it with the lubricating oil pump of the lubricating oil circuit, if appropriate after prior through a cooler, again led to the lubrication points of the punching machine.
  • the warm lubricating oil 8 is first passed through the flow channels 10c, 10d closest to the opening 6b, then through the middle flow channels 10b, 10e and finally through the outer flow channels 10a, 10f, where it gives off heat to the machine bed 5.
  • the machine bed 5 is heated more in operation in its upper region than in its lower region, causing it as a result of different thermal expansion to the top and thus arched in the direction of the plunger 2.
  • the machine bed 5 due to the order of flow through the flow channels and the different flow channel cross-sections in the areas adjacent to the opening 6b is heated more than in the areas of its longitudinal sides, resulting in a greater Verwölbung the same upwards in the areas adjacent to the opening 6b leads than in the areas of its long sides.
  • the clamping plate 4 which is fastened with a plurality of screws on the machine bed 5, follows the warping of the machine bed 5.
  • the machine bed 5 ideally under maximum Stanzkraftbelastung both longitudinally and transversely flat, ie not warped or not bent, is.
  • a loss of punching precision and increased tool wear can be effectively counteracted.
  • Fig. 4 shows a section through the machine base of the stamping machine along the line XX in Fig. 1, as it is formed according to a second embodiment of the invention.
  • the outer contours of the platen 4 and the machine bed 5 are identical to those of the embodiment according to FIG. 2, and also the internal construction of the machine bed 5 is identical to that of the machine bed of FIG. 2.
  • the warm water is first through the boundaries of the opening 6b in the machine bed 5 closest flow channels 10d, 10e, 10h, 10i, then through the inner and middle flow channels 10c, 10f, 10g, 10j arranged thereat, and finally through the outer flow channels 10a, 10b, 10k, 101.
  • the intermediate plate 11 is replaced by the Warm water circuit heated and in turn heats the abutting them contact surfaces of the machine bed 5 and the platen 4.
  • the machine bed 5 is more heated in its upper portion than in its lower portion, which is due to different thermal expansion upwards, ie in the direction on the plunger 2 to, warped.
  • the machine bed 5 bulges more strongly in the areas adjacent to the opening 6b than in the areas of the longitudinal sides , which are less strongly heated by the outer flow channels 10a, 10b, 10k, 101.
  • the clamping plate 4, which is shear-rigid manner on the intermediate plate 11 to the machine bed 5 and made of a material 5 is ge forms ⁇ with a larger thermal expansion coefficient than the material of the machine bed, passes additional shear forces in the Ma ⁇ schin bed 5 an which the warpage after reinforce above.
  • a punching machine according to the invention is shown with top drive, wherein the machine base cut with the drive 1 in the transverse direction is shown and the plunger 2 is shown partially cut.
  • the clamping plate 4 is not shown cut.
  • the plunger 2 which is driven and guided by tension columns 3, in the region of its underside a plurality of longitudinal bores, which are penetrated by resistance heating elements 12. These are subjected to electrical current during operation, whereby the plunger 2 is heated more in the region of its lower side than in its upper region and consequently as a result of differential thermal expansion downwards, i. towards the machine bed 5 to, warped.
  • the plunger 2 under ideal conditions, is under maximum punching force load even, ie. not warped or not bent, is.
  • a loss of punching precision and increased tool wear can be effectively counteracted.
  • FIG. 6 shows another punching machine according to the invention with top drive, which differs from that shown in FIG. 5 only in that heating elements 12 are not arranged in the plunger 2 itself, but in an intermediate plate 11 which secures the upper tool parts serves on the plunger 2.
  • the effect achieved here is identical to that described above, but this solution has the advantage that existing machines with a corresponding intermediate plate 11 can be easily converted into a stamping press according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwölben des Maschinenbetts (5) und/oder des Pressenstössels (2) einer Stanzpresse zur zumindest teilweisen Kompensation einer stanzkraftbedingten Durchbiegung des Maschinenbetts (5) bzw. des Pressenstössels (2) im Stanzbetrieb. Hierzu wird erfindungsgemäss innerhalb des Maschinenbetts (5) und/oder innerhalb des Pressenstössels (2) gezielt ein Temperaturgradient erzeugt, durch den sich das Maschinenbett (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu und/oder der Pressenstössel (2) in Richtung auf das Pressenbett (5) zu verwölbt. Auf diese Weise lassen sich Maschinenbetten (5) und Pressenstössel (2) von Stanzpressen mit einem sehr geringen anlagetechnischen Aufwand zur Kompensation von stanzkraftbedingten Durchbiegungen vorverformen, ohne dass von bestehenden und erprobten Strukturkonzepten abgewichen werden muss. Zudem kann das erfindungsgemässe Verfahren auch bei bestehenden Pressen angewendet werden.

Description

Verfahren zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels einer Stanzpresse sowie Stanzpresse
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels einer Stanzpresse zur zumindest teilweisen Kompensation einer stanzkraftbedingten Durchbiegung im Stanzbetrieb sowie eine Stanzpresse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Für die industrielle Herstellung von Stanz- teilen aus Blechband kommen heute schnell laufende Stanzautomaten zum Einsatz, bei denen ein oberes Werkzeugteil mit Stempeln um einen bestimmten Hub auf ein unteres Werkzeugteil mit Matrizen zu bewegt wird und damit
Schnitte und Formungen am Blechband ausführt. Die heuti- gen, so genannten Folgeschnittwerkzeuge, welche meist eine grössere Zahl von Modulen umfassen, die verschiedenste Aufgaben wie Schneiden, Biegen, Umformen und Prägen wahrnehmen, verlangen dabei nach immer längeren Werkzeugeinbauräumen .
Entsprechend hat sich in den letzten drei
Jahrzehnten die Länge des Werkzeugeinbauraumes von Stanzautomaten bei gleich bleibender Tonnage praktisch verdoppelt, was zu einem entsprechenden Anwachsen der bewegten und unbewegten Massen infolge der längeren Bauteile und gleichzeitig zu Problemen mit der Steifigkeit der Pressenstruktur führt, da die durch die Längenzunahme typischerweise abnehmende Steifigkeit einiger kritischer Bauteile, insbesondere des Maschinenbetts und des Pressenstössels, aufgrund beschränkter Platzverhältnisse nicht beliebig durch entsprechende Querschnittsvergrösserungen kompensiert werden kann. Hierdurch wiederum ergibt sich das Problem, dass es mit zunehmender Länge des Werkzeugeinbauraumes immer schwieriger wird, die Verformungen der Pressenstruktur und insbesondere die Durchbiegung des Maschinen- betts unter der Stanzbelastung, welche für eine hohe Prozesspräzision und einen geringen Werkzeugverschleiss möglichst gering sein sollte, in vertretbaren Grenzen zu halten. Insbesondere für den Fall, dass Stanzarbeiten in der eher unüblichen Stanzrichtung von hinten nach vorne durchgeführt werden, stellen diese Durchbiegungen ein grosses Problem dar.
Um die Durchbiegung von Maschinenbetten bzw. Werkzeugaufspannplatten unter der Prozessbelastung zu verringern oder bestenfalls sogar zu kompensieren, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Maschinenbett bzw. die Werkzeugaufspannplatte entgegen der Durchbiegungsrichtung zu verwölben, möglichst derart, dass diese Ver- wölbung durch die Prozessbelastung gerade aufgehoben wird, oder aber die Werkzeugaufspannplatte dynamisch mit höhenvariablen Stützelementen derart auf einer sich unter der Prozessbelastung allenfalls durchbiegenden Tragstruktur abzustützen, dass die Werkzeugaufspannplatte unter der Belastung keine wesentliche Durchbiegung erfährt.
So ist aus EP 0 653 254 A2 eine Presse be- kannt, bei welcher zwischen dem Pressenbett und der Werkzeugaufspannplatte Abstützeinheiten angeordnet sind, die in der Höhe einstellbar sind. Diese Abstützeinheiten können mechanischer, elektromechanischer oder hydraulischer Art sein und über eine Steuerung derartig betrieben wer- den, dass einer Verformung der Werkzeugaufspannplatte unter dem Arbeitsdruck der Presse entgegengewirkt wird. Auch ist es möglich, mit diesen Abstützeinheiten eine Vorwölbung der Aufspannplatte zu bewirken, um Werkzeugeigenarten zu kompensieren.
Aus DE 44 15 577 AI ist ein Maschinentisch mit einer Werkzeugaufspannplatte für Pressen im Bereich der Umformtechnik bekannt, bei dem zwischen einer Grund- platte und der Werkzeugaufspannplatte eine Vielzahl hydraulischer Kompensationskolben angeordnet sind. Es sind Weg- bzw. Biegesensoren und eine geeignete Steuerung vorhanden, zum Regeln des Druckes in den Kompensationskolben derart, dass einer Verformung der Werkzeugaufspannplatte unter dem Arbeitsdruck der Presse entgegengewirkt wird.
Die aus EP 0 653 254 A2 und DE 44 15 577 AI bekannten Systeme weisen grundsätzlich den Nachteil auf, dass sie mechanisch komplex und damit aufwendig und kos- tenintensiv in der Herstellung und Wartung sind, und dass sie aufgrund der Bauweise mit mehrfacher punktueller AbStützung der Werkzeugaufspannplatte in Stanzkraftrichtung auf einer darunter liegenden Tragstruktur für die benötigte Bauhöhe eine relativ geringe strukturelle Steifig- keit ermöglichen. Für die Varianten mit hydraulischen Ab- stüt zeinheiten/Kompensationskolben kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass das stützende Ölpolster in Stanz- kraftrichtung eine geringe Steifigkeit aufweist und die unvermeidlichen Verformungen des gesamten Hydrauliksys- tems unter dem durch den Stützdruck erzeugten Öldruck zu einem Einfedern der Abstützung unter der Stanzbelastung führen. Für die Varianten, bei denen eine Durchbiegung der Werkzeugaufspannplatte mittels dynamischer Höhenverstellung von Stützelementen verhindert werden soll, ist zu sagen, dass sich diese, sofern zu vertretbaren Kosten realisierbar, allenfalls für sehr langsame Umformprozesse eignen, nicht aber für schnelle Stanzautomaten zur Verarbeitung von Blechbändern im Folgeschnittverfahren.
Aus DE 100 10 197 AI ist eine Presse bekannt, bei welcher das Maschinenbett durch Vorspannen von im unteren Bereich das Maschinenbett in Längsrichtung durchsetzenden Zugankern in Richtung auf den Pressenstössel zu verwölbt werden kann, um eine Durchbiegung des Pressenbettes zu korrigieren oder um im lastfreien Zustand eine Vorwölbung zu erzeugen. Es ist eine Steuerung vorhanden, mittels welcher das Vorspannen der Zuganker in Abhängigkeit von ermittelten Durchbiegungen geregelt werden kann. Dieses letztgenannte System vermeidet weitestgehend die zuvor erwähnten Nachteile der zwei zuerst genannten Systeme, weist aber den Nachteil auf, dass das Maschinenbett speziell für diese Funktionsweise konstruiert werden muss, so dass von bestehenden und erprobten Strukturkonzepten abgewichen werden muss und eine Ausrüstung bestehender Pressen mit dem System kaum möglich ist.
Darstellung der Erfindung
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine technische Lösung zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist bzw. diese zumindest teilweise vermeidet oder zumindest eine Alternative zu den bestehenden Systemen dar- stellt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Stanzpresse gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst .
Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels einer Stanzpresse zur zumin¬ dest teilweisen Kompensation einer stanzkraftbedingten Durchbiegung des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels im Stanzbetrieb. Hierzu wird erfindungsgemäss innerhalb des Maschinenbetts bzw. einer mit dem Maschinenbett gebildeten Tragstruktur für die unteren Werkzeugteile und/- oder innerhalb des Pressenstössels bzw. einer mit dem Pressenstössel gebildeten Tragstruktur für die oberen Werkzeugteile gezielt ein Temperaturgradient erzeugt, durch den sich das Maschinenbett in Richtung auf den
Pressenstössel zu und/oder der Pressenstössel in Richtung auf das Pressenbett zu verwölbt.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren lassen sich Maschinenbetten und Pressenstössel von Stanzpressen mit einem sehr geringen anlagetechnischen Aufwand zwecks zumindest teilweiser Kompensation von stanzkraftbedingten Durchbiegungen vorver formen, ohne dass von bestehenden und erprobten Strukturkonzepten abgewichen werden muss. Dies ist insbesondere im Bereich der schnell laufenden Hochleistungsstanzautomaten von herausragender Bedeutung, da es hier oftmals jahrelanger Detailarbeit bedarf, um die Pressenstrukturen bezüglich ihres dynamischen Verhaltens und ihrer Lebensdauer zu optimieren. Zudem kann das erfindungsgemässe Verfahren mit wenig Aufwand auch bei bestehenden Pressen angewendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Ver- fahrens wird der die Verwölbung bewirkende Temperaturgradient durch Erwärmung des Maschinenbetts im Bereich seiner dem Pressenstössel zugewandten Seite bzw. durch Erwärmung des Pressenstössels im Bereich seiner dem Maschinenbett zugewandten Seite erzeugt. Das örtliche Erwärmen stellt eine besonders einfache und oftmals auch wirt¬ schaftliche Methode zur Erzeugung eines Temperaturgradienten dar, zumal bei Produkt ionsanlagen oftmals Abwärme gratis zur Verfügung steht.
Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, den Temperaturgradienten durch Kühlen des Maschinenbetts im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite bzw. durch Kühlen des Pressenstössels im Bereich seiner dem Maschinenbett abgewandten Seite zu erzeugen. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere dann an, wenn diese Maschinenbauteile im Betrieb sehr warm werden und auf diese Weise örtlich gekühlt werden können, ohne dass es zu Taupunktunterschreitungen mit Kondenswasserausfall an den Maschinenteilen kommt.
Die Einbringung von Wärme und/oder Kälte in die Bauteile kann auf verschiedenste Weise erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden hierzu innerhalb des Maschinenbetts bzw. innerhalb des Pressenstössels angeordnete Strömungskanäle mit einem erwärmten bzw. gekühlten, gasförmigen oder flüssigen Medium durchströmt. Hierzu kann beispielsweise erwärmtes Schmieröl eines Schmierölkreislaufs der Presse verwendet werden, welches vor dem Rückkühlen durch die Strömungskanäle geführt wird. Letztgenanntes Vorgehen hat den Vorteil, dass zur Erwärmung keine zusätzliche Energie benötigt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden innerhalb des Maschinenbetts bzw. innerhalb des Pressenstössels elektrische Heizelemente angeordnet und mit elektrischem Strom beaufschlagt, zur Erzeugung von Wärme. Bei dieser Variante ergibt sich der Vorteil, dass mit sehr einfachen Mitteln eine präzise und auf den jeweiligen Betrieb angepasste Steuerung des Tem¬ peraturgradienten möglich ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Temperaturgradient dadurch erzeugt, dass auf dem Maschinenbett eine Aufspann- platte angeordnet wird, welche beheizt wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungs form des Verfahrens wird auf dem Maschinenbett eine Aufspannplatte und zwischen dem Maschinenbett und der Aufspannplatte eine Heizeinrichtung angeordnet, welche beheizt wird.
Dabei wird gemäss einer bevorzugten Variante dieser beiden Ausführungsformen das Maschinenbett mittels der beheizten Aufspannplatte oder mittels der zwischen dem Maschinenbett und der Aufspannplatte angeordneten Heizeinrichtung auf seiner dem Stössel zugewandten Seite erwärmt, mit der Folge, dass es zu einer Verwölbung des Maschinenbetts in Richtung auf den Pressenstössel zu kommt .
Gemäss einer anderen bevorzugten Variante dieser beiden Ausführungsformen ist die Aufspannplatte schubsteif mit dem Maschinenbett verbunden, direkt oder über die Heizeinrichtung. Bei dieser Variante kann die Verwölbung des Maschinenbetts in Richtung auf den Pressenstössel zu auch ausschliesslich infolge einer Einlei- tung von durch eine Wärmedehnung der Aufspannplatte erzeugten Schubkräften in die dem Stössel zugewandte Seite des Maschinenbetts erfolgen, oder auch in Kombination mit einer Erwärmung des Maschinenbetts durch die Aufspannplatte bzw. die Heizeinrichtung.
Viele Stanzpressen weisen einen Durchbruch im Maschinenbett zum Wegführen von Stanzteilen und Abfall auf. Bei solchen Pressen ist es bevorzugt, dass der Temperaturgradient innerhalb des Maschinenbetts derartig erzeugt wird, dass sich das Maschinenbett im Bereich angrenzend an den Durchbruch stärker in Richtung auf den Pressenstössel zu verwölbt als in den Bereichen angren- zend an die Längsseiten des Maschinenbetts. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Kompensation der Durchbiegung unter Stanzbelastung, da das Maschinenbett bei solchen Pressen im Bereich um den Durchbruch herum typischerweise eine grössere Durchbiegung unter der Stanzbelastung er- fährt als im Bereich seiner Längsseiten.
Um eine derartige Verwölbung zu erzeugen, ist es bevorzugt, das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel zugewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs zu erwärmen bzw. stärker zu erwär- men als in der Nähe der Längsseiten.
Alternativ oder ergänzend ist es zur Erzielung einer solchen Verwölbung bevorzugt, das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs zu kühlen bzw. stärker zu kühlen als in der Nähe der Längsseiten .
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Ver¬ wölbung des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels in Abhängigkeit von Parametern des Stanzprozesses eingestellt wird, z.B. in Abhängigkeit von einer zuvor berechneten bzw. produktspezifischen Stanzkraft oder einer beim Betrieb gemessenen maximalen Stanzkraft. Weiter ist es bevorzugt, dass die Verwölbung während dem bestimmungs- gemässen Betrieb der Presse eingestellt wird. Auf diese Weise kann der jeweiligen Betriebssituation besonders gut Rechnung getragen werden und etwaigen Veränderungen, zum Beispiel aufgrund von zunehmendem Werkzeugverschleiss , Rechnung getragen werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Stanzpresse, welche zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung geeignet ist. Die Stanzpresse weist ein Maschinenbett und einen gegen das Maschinenbett arbeitenden Pressenstössel auf. Weiter um- fasst die Stanzpresse Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts in Richtung auf den Pressenstössel zu und/oder zum Verwölben des Pressenstössels in Richtung auf das Maschinenbett zu durch Erzeugung eines Temperaturgradienten innerhalb des Maschinenbetts bzw. einer mit dem Maschinenbett gebildeten Tragstruktur für die unteren Werkzeugteile und/oder innerhalb des Pressenstössels bzw. einer mit dem Pressenstössel gebildeten Tragstruktur für die oberen Werkzeugteile .
Durch die Erfindung wird es möglich, kostengünstig hochpräzise schnell laufende Hochleistungs-Stanz¬ pressen mit Durchbiegungskompensation zur Verfügung zu stellen, ohne von erprobten Strukturkonzepten abzuweichen .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Stanzpresse sind die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels derartig ausgebildet, dass mit ihnen das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel zugewandten Seite bzw. der Pressenstössels im Bereich seiner dem Maschinenbett zugewandten Seite er¬ wärmt werden kann, zur Bewirkung der Verwölbung aufgrund einer ungleichmässigen Erwärmung mit entsprechender un- gleichmässiger räumlicher Ausdehnung derselben.
Alternativ oder ergänzend sind die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels derartig ausgebildet, dass mit ihnen das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite bzw. der Pressenstössel im Bereich seiner dem Maschinenbett abgewandten Seite gekühlt werden kann, zur Bewirkung der Verwölbung aufgrund einer ungleichmässigen Abkühlung mit entsprechender ungleichmässiger räumlicher Schrumpfung derselben .
Zur Einbringung von Wärme oder Kälte kann die erfindungsgemässe Stanzpresse verschiedenste Einrichtun- gen aufweisen:
In einer bevorzugten Ausführungsform der Stanzpresse sind innerhalb des Maschinenbetts bzw. innerhalb des Pressenstössels Strömungskanäle angeordnet, wel¬ che im best immungsgemässen Betrieb der Presse mit einem erwärmten oder gekühlten, gasförmigen oder flüssigen Me¬ dium durchströmt werden können, zur Erzeugung des Temperaturgradienten .
Mit Vorteil sind gemäss einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform Einrichtungen vorhanden, mit denen im bestimmungsgemässen Betrieb der Presse erwärmtes Schmieröl eines Schmierölkreislaufs der Presse durch die Strömungskanäle geführt werden kann, zur Erzeugung des Temperaturgradienten. Diese Lösung ist energeti¬ sch besonders vorteilhaft, da praktisch keine Heizenergie zur Bereitstellung der Wärme benötigt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stanzpresse sind innerhalb des Maschinenbetts bzw. innerhalb des Pressenstössels elektrische Heizelemente angeordnet, insbesondere Widerstandsheizelemente, welche im bestimmungsgemässen Betrieb der Presse mit elektrischem Strom versorgt werden können, zur Erzeugung des die Verwölbung bewirkenden Temperaturgradienten. Diese Bauweise ermöglicht eine besonders gut kontrollierbare Erzeugung des Temperaturgradienten.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Stanzpresse angeordnet auf ihrem Maschinenbett eine Aufspannplatte auf, welche während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse, insbesondere elektrisch, beheizbar ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Stanzpresse eine auf ihrem Maschinenbett angeordnete Aufspannplatte auf, wobei zwischen dem Maschinen- bett und der Aufspannplatte eine insbesondere elektrische Heizeinrichtung angeordnet ist, welche während dem be- stimmungsgemässen Betrieb der Presse betrieben werden kann .
Dabei ist gemäss einer bevorzugten Variante dieser beiden Ausführungsformen die Aufspannplatte bzw. die zwischen Aufspannplatte und Maschinenbett angeordnete Heizeinrichtung derartig mit dem Maschinenbett verbunden, dass die Aufspannplatte, wenn sie beheizt wird, bzw. dass die Heizeinrichtung, wenn sie betrieben wird, das Maschinenbett auf seiner dem Stössel zugewandten Seite erwärmt, zur Erzeugung des die Verwölbung bewirkenden Temperaturgradienten .
Gemäss einer anderen bevorzugten Variante dieser beiden Ausführungsformen ist die Aufspannplatte schubsteif mit dem Maschinenbett verbunden, direkt oder über die Heizeinrichtung.
Dabei ist gemäss einer ersten bevorzugten Subvariante die beheizbare Aufspannplatte bzw. die zwi- sehen der Aufspannplatte und dem Maschinenbett angeordnete Heizeinrichtung thermisch im Wesentlichen von dem Maschinenbett entkoppelt, so dass es beim Beheizen der Aufspannplatte bzw. beim Betreiben der Heizeinrichtung im Wesentlichen zu einem Aufheizen und entsprechenden Aus- dehnen der Aufspannplatte kommt, wodurch infolge der schubsteifen Ankopplung derselben an das Maschinenbett die Verwölbung des Maschinenbetts in Richtung auf den Pressenstössel zu bewirkt wird.
Gemäss einer zweiten bevorzugten Subvariante ist die Aufspannplatte derartig mit dem Maschinenbett verbunden, dass sie, wenn sie beheizt wird, das Maschi¬ nenbett auf seiner dem Stössel zugewandten Seite erwärmt, bzw. ist die zwischen Aufspannplatte und Maschinenbett angeordnete Heizeinrichtung derartig mit der Aufspann- platte und dem Maschinenbett verbunden, dass sie, wenn sie betrieben wird, die Aufspannplatte aufheizt und das Maschinenbett auf seiner dem Stössel zugewandten Seite erwärmt. Durch diese Ausgestaltung wird beim Beheizen der Aufspannplatte bzw. beim Betreiben der Heizeinrichtung die Verwölbung des Maschinenbetts durch die von der Aufspannplatte in das Maschinenbett eingeleiteten Schub- kräfte in Kombination mit der durch die ungleichmässige Erwärmung des Maschinenbetts resultierende ungleichmässige räumlicher Ausdehnung derselben bewirkt.
Die Verwendung von beheizbaren Aufspannplatten oder von zwischen dem Maschinenbett und einer Auf- spannplatte angeordneter Heizeinrichtungen eignet sich besonders gut für die kostengünstige Nachrüstung bestehender Stanzpressen.
Weist das Maschinenbett der Stanzpresse einen Durchbruch auf zum Wegführen von Stanzteilen und Abfall, was bei den meisten schnell laufenden Stanzpressen der Fall ist, so ist es von Vorteil, dass die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts derartig ausgebildet sind, dass sie den Temperaturgradienten innerhalb des Maschinenbetts derartig erzeugen, dass sich das Maschinenbett im Bereich angrenzend an den Durchbruch stärker verwölbt als in den Bereichen angrenzend an seine Längsseiten. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Kompensation der Durchbiegung unter Stanzbelastung, da das Maschinenbett bei solchen Pressen unter Stanzbelastung im Bereich um den Durchbruch herum typischerweise eine grössere Durch¬ biegung erfährt als im Bereich seiner Längsseiten.
Bevorzugterweise sind die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts hierzu derartig ausgebildet, dass das Maschinenbett mit ihnen im Bereich seiner dem Pres- senstössei zugewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs erwärmt werden kann bzw. in diesen Bereichen stärker erwärmt werden kann als in der Nähe der Längsseiten .
Alternativ oder ergänzend sind die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts hierzu derartig ausgebildet, dass das Maschinenbett mit ihnen im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite in der Nähe der Begren- zungen des Durchbruchs gekühlt werden kann bzw. in diesen Bereichen stärker gekühlt werden kann als in der Nähe der Längsseiten .
Mit Vorteil sind die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels einstellbar, und zwar bevorzugterweise während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse, so dass eine gezielte und auf den je¬ weiligen Betriebsfall angepasste Einstellung der Verwöl¬ bung des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels möglich ist.
Hierzu weist die Stanzpresse bevorzugterweise eine Pressensteuerung auf, mit welcher die Verwölbung des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels, bevorzugterweise automatisch, in Abhängigkeit von Parametern des Stanzpro- zesses einstellbar ist, bevorzugterweise in Abhängigkeit von einer berechneten bzw. produktspezifischen Stanzkraft oder eine im Betrieb gemessenen maximalen Stanzkraft, und zwar bevorzugterweise während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse. Hierdurch wird eine Prozessführung mit automatischer Anpassung der Verwölbung des Maschinenbetts bzw. des Pressenstössels an die jeweiligen Betriebsbedingungen möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zei¬ gen :
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Stanzautomaten mit Oberantrieb;
Fig. 2 einen Schnitt durch das Maschinenun¬ terteil des Stanzautomaten entlang der Linie X-X in Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung wie Fig. 2 durch die Unterstruktur eines ersten erfindungsgemässen Stanzauto¬ maten ; Fig. 4 eine Darstellung wie Fig. 2 durch die Unterstruktur eines zweiten erfindungsgemässen Stanzautomaten;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemässen Stanzautomaten mit Unterantrieb; und
Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch einen weiteren erfindungsgemässen Stanzautomaten mit Unterantrieb . Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Stanzautomat mit Oberantrieb dargestellt, wobei das Maschinenoberteil mit dem Antrieb 1, dem Stössel 2 und den Stösselführungen 3 in Längsrichtung geschnitten dargestellt ist, während das Maschinenunterteil mit der Aufspannplatte 4 und dem Maschinenbett 5 nicht geschnitten dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Maschinenunterteil des Stanzautomaten entlang der Linie X-X in Fig. 1, wie es gemäss dem Stand der Technik ausgebildet ist. Wie zu erkennen ist, ist die Aufspannplatte 4 auf dem Maschinenbett 5 angeordnet und weist mittig einen Durchbruch 6a auf, welcher in Schwerkraftrichtung in einen mittig im Maschinenbett 5 angeordneten Durchbruch 6b einmündet. Die Durchbrüche 6a, 6b dienen dem Wegführen von Stanzteilen und Abfall aus der Stanzzone.
Wie weiter zu erkennen ist, bildet das Maschinenbett 5 zu beiden Seiten des Durchbruchs 6b jeweils einen geschlossenen Hohlraum 7a, 7b aus, welcher als Tank für das Schmieröl 8 des Schmierölkreislaufs des Stanz- automaten dient. Im Betrieb wird das Maschinenbett 5 durch das warme Schmieröl 8 in seinem unteren Bereich stärker erwärmt als in seinem oberen Bereich, wodurch es sich bereits ohne Stanzkraftbelastung durch unterschiedliche Wärmedehnung nach unten hin verwölbt. Unter der Be- lastung durch die Stanzkraft kommt es im Betrieb zu einer zusätzlichen Durchbiegung des Maschinenbetts 5, und in der Folge zu einem entsprechenden Verlust an Präzision und einem erhöhten erkzeugverschleiss .
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Maschinenunterteil des Stanzautomaten entlang der Linie X-X in Fig. 1, wie es gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Wie zu erkennen ist, sind die äusseren Konturen der Aufspannplatte 4 und des Maschinenbetts 5 hier identisch wie bei der Ausführung gemäss Fig. 2. Jedoch unterscheidet sich der innere Aufbau des Ma- schinenbetts 5 deutlich von demjenigen aus Fig. 2. Im vorliegenden Fall bildet das Maschinenbett 5 zu beiden Seiten des Durchbruchs 6b jeweils zwei übereinander angeordnete geschlossene Hohlräume 9a, 9b; 9c, 9d aus, von denen jeweils nur die oberen 9a, 9c als Tank für das Schmieröl 8 des Schmierölkreislaufs des Stanzautomaten dienen. Oberhalb der Hohlräume 9a, 9b; 9c, 9d weist das Maschinenbett 5 zu beiden Seiten des Durchbruchs 6b jeweils drei nebeneinander angeordnete Strömungskanäle 10a, 10b, 10c; lOd, lOe, lOf auf, von denen jeweils die dem Durchbruch 6b am nächsten liegenden Strömungskanäle 10c, lOd einen deutlich grösseren Strömungsquerschnitt aufweisen als die übrigen Strömungskanäle 10a, 10b, lOe, lOf. Die Strömungskanäle 10a-10f werden im Betrieb vom erwärm¬ ten Schmieröl 8 des Schmierölkreislaufs des Stanzauto- maten durchströmt, welches anschliessend in die Hohlräume 9a, 9c geleitet wird, von wo es mit der Schmierölpumpe des Schmierölkreislaufs, gegebenenfalls nach vorherigem Durchlaufen eines Kühlers, erneut zu den Schmierstellen des Stanzautomaten geführt wird. Dabei wird das warme Schmieröl 8 zuerst durch die dem Durchbruch 6b am nächsten liegenden Strömungskanäle 10c, lOd geführt, sodann durch die mittleren Strömungskanäle 10b, lOe und zum Schluss durch die äusseren Strömungskanäle 10a, lOf, wobei es Wärme an das Maschinenbett 5 abgibt. Hierdurch wird das Maschinenbett 5 im Betrieb in seinem oberen Bereich stärker erwärmt als in seinem unteren Bereich, wodurch es sich in Folge unterschiedlicher Wärmedehnung nach oben und damit in Richtung auf den Stössel 2 zu verwölbt .
Dabei wird das Maschinenbett 5 infolge der Reihenfolge der Durchströmung der Strömungskanäle und der unterschiedlichen Strömungskanalquerschnitte in den Bereichen angrenzend an den Durchbruch 6b stärker erwärmt als in den Bereichen seiner Längsseiten, was zu einer stärkeren Verwölbung desselben nach oben hin in den Bereichen angrenzend an den Durchbruch 6b führt als in den Bereichen seiner Längsseiten.
Die Aufspannplatte 4, welche mit einer Vielzahl von Verschraubungen auf dem Maschinenbett 5 befestigt ist, folgt der Verwölbung des Maschinenbetts 5. Im Betrieb kommt es unter der Belastung durch die Stanzkraft zu einer Kompensation dieser wärmedehnungsbedingten Verwölbung, so dass das Maschinenbett 5 im Idealfall unter maximaler Stanzkraftbelastung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung eben, d.h. nicht verwölbt bzw. nicht durchgebogen, ist. Hierdurch kann einem Verlust an Stanz- präzision und einem erhöhten Werkzeugverschleiss wirkungsvoll entgegengewirkt werden.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das Maschinenunterteil des Stanzautomaten entlang der Linie X-X in Fig. 1, wie es gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Wie zu erkennen ist, sind hier die äusseren Konturen der Aufspannplatte 4 und des Maschinenbetts 5 identisch wie bei der Ausführung gemäss Fig. 2, und auch der innere Aufbau des Maschinenbetts 5 ist identisch mit demjenigen des Maschinenbetts aus Fig. 2. Jedoch ist hier zwischen der Aufspannplatte 4 und dem Maschinenbett 5 eine Zwischenplatte 11 mit einer Vielzahl von Strömungskanälen 10a-101 angeordnet, welche im Betrieb von einem Warmwasser-Kreislauf durchströmt werden, z.B. von einer Rückkühleinrichtung des Schmierölkreis- laufs des Stanzautomaten. Dabei wird das warme Wasser zuerst durch die den Begrenzungen des Durchbruchs 6b im Maschinenbett 5 am nächsten liegenden Strömungskanäle 10d, 10e, 10h, lOi geführt, sodann durch die neben diesen angeordneten inneren und mittleren Strömungskanäle 10c, lOf, 10g, lOj und zum Schluss durch die äusseren Strömungskanäle 10a, 10b, 10k, 101. Dabei wird die Zwischen- platte 11 durch den Warmwasserkreislauf beheizt und erwärmt ihrerseits die an sie angrenzenden Kontaktflächen des Maschinenbetts 5 und der Aufspannplatte 4. Hierdurch wiederum wird das Maschinenbett 5 in seinem oberen Bereich stärker erwärmt als in seinem unteren Bereich, wo- durch es sich infolge unterschiedlicher Wärmedehnung nach oben, d.h. in Richtung auf den Stössel 2 zu, verwölbt.
Da hier die Erwärmung durch die den Begrenzungswandungen des Durchbruchs 6b am nächsten liegenden Strömungskanäle lOd, lOe, 10h, lOi am stärksten ist, ver- wölbt sich das Maschinenbett 5 in den Bereichen angrenzend an den Durchbruch 6b stärker nach oben als in den Bereichen der Längsseiten, welche weniger stark durch die äusseren Strömungskanäle 10a, 10b, 10k, 101 erwärmt werden. Die Aufspannplatte 4, welche über die Zwischenplatte 11 schubsteif mit dem Maschinenbett 5 verbunden ist und aus einem Material mit einem grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Maschinenbetts 5 ge¬ bildet ist, leitet zusätzliche Schubkräfte in das Ma¬ schinenbett 5 ein, welche dessen Verwölbung nach oben verstärken. Wie schon bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 kommt es im Betrieb unter der Belastung durch die
Stanzkraft zu einer Kompensation dieser Verwölbung, welche idealerweise dazu führt, dass das Maschinenbett 5 unter maximaler Stanzkraftbelastung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung eben ist, d.h. nicht verwölbt bzw. nicht durchgebogen ist. Diese Lösung weist den Vorteil auf, dass bestehende Maschinen mit einer entsprechenden Zwischenplatte 11 auf einfache Weise zu einer erfindungs- gemässen Stanzpresse umgerüstet werden können.
In Fig. 5 ist ein erfindungsgemässer Stanzautomat mit Oberantrieb dargestellt, wobei das Maschinenunterteil mit dem Antrieb 1 in Querrichtung geschnitten dargestellt ist und der Stössel 2 teilweise geschnitten dargestellt ist. Die Aufspannplatte 4 ist nicht geschnitten dargestellt.
Wie zu erkennen ist, weist der Stössel 2, welcher durch Zugsäulen 3 angetrieben und geführt ist, im Bereich seiner Unterseite mehrere Längsbohrungen auf, welche von Widerstandsheizelementen 12 durchsetzt sind. Diese werden im Betrieb mit elektrischem Strom beaufschlagt, wodurch der Stössel 2 im Bereich seiner Unter- seite stärker erwärmt wird als in seinem oberen Bereich und sich infolgedessen infolge unterschiedlicher Wärmedehnung nach unten, d.h. in Richtung auf das Maschinenbett 5 zu, verwölbt. Im Betrieb kommt es unter der Belastung durch die Stanzkraft zu einer Kompensation dieser wärmedehnungsbedingten Verwölbung, so dass der Stössel 2 im Idealfall unter maximaler Stanzkraftbelastung gerade, d.h. nicht verwölbt bzw. nicht durchgebogen, ist. Hierdurch kann einem Verlust an Stanzpräzision und einem erhöhten Werkzeugverschleiss wirkungsvoll entgegengewirkt werden.
Fig. 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäs- sen Stanzautomaten mit Oberantrieb, welcher sich von dem in Fig. 5 gezeigten lediglich dadurch unterscheidet, dass hier nicht im Stössel 2 selbst Heizelemente 12 angeordnet sind, sondern in einer Zwischenplatte 11, welche der Befestigung der oberen Werkzeugteile am Stössel 2 dient. Der hiermit erzielte Effekt ist identisch wie zuvor beschrieben, jedoch weist diese Lösung den Vorteil auf, dass bestehende Maschinen mit einer entsprechenden Zwi- schenplatte 11 auf einfache Weise zu einer erfindungs- gemässen Stanzpresse umgerüstet werden können.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verwölben des Maschinenbetts (5) und/oder des Pressenstössels (2) einer Stanzpresse zur zumindest teilweisen Kompensation einer stanzkraftbe- dingten Durchbiegung im Stanzbetrieb, wobei innerhalb des Maschinenbetts (5) bzw. einer mit dem Maschinenbett (5) gebildeten Tragstruktur (4, 5, 11) für die unteren Werkzeugteile und/oder innerhalb des Pressenstössels (2) bzw. einer mit dem Pressenstössel (2) gebildeten Tragstruktur (2, 11) für die oberen Werkzeugteile ein Temperaturgradient erzeugt wird, durch den sich das Maschinenbett (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu und/oder der Pressenstössel (2) in Richtung auf das Maschinenbett (5) zu verwölbt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Temperaturgradient durch Erwärmung des Maschinenbetts (5) im Bereich seiner dem Pressenstössel (2) zugewandten Seite und/oder Erwärmung des Pressenstössels (2) im Bereich seiner dem Maschinenbett (5) zugewandten Seite erzeugt wird .
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zum Er¬ wärmen innerhalb des Maschinenbetts (5) und/oder innerhalb des Pressenstössels (2) angeordnete elektrische Heizelemente (12) mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, zur Erzeugung des Temperaturgradienten.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Temperaturgradient durch Kühlen des Maschinenbetts im Bereich seiner dem Pressenstössel abge- wandten Seite und/oder Kühlen des Pressenstössels im Bereich seiner dem Maschinenbett abgewandten Seite erzeugt wird .
5. Verfahren nach einem der vorangehenden An¬ sprüche, wobei zur Erzeugung des Temperaturgradienten in- nerhalb des Maschinenbetts (5) und/oder innerhalb des
Pressenstössels angeordnete Strömungskanäle (10a-10f) mit einem erwärmten oder gekühlten, gasförmigen oder flüssigen Medium (8) durchströmt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei erwärmtes Schmieröl (8) eines Schmierölkreislaufs der Stanzpresse durch die Strömungskanäle (10a-10f) geführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine auf dem Maschinenbett angeordnete Aufspannplatte vorhanden ist, welche beheizt wird, zur Verwölbung des Maschinenbetts in Richtung auf den Pres- senstössel zu infolge einer Erwärmung desselben mittels der Aufspannplatte auf seiner dem Stössel zugewandten Seite und/oder zur Verwölbung des Maschinenbetts in Richtung auf den Pressenstössel zu infolge einer Einleitung von durch eine Wärmedehnung der Aufspannplatte erzeugten Schubkräften in die dem Stössel zugewandte Seite des Maschinenbetts .
8. Verfahren nach einem der vorangehenden An¬ sprüche, wobei eine auf dem Maschinenbett (5) angeordnete Aufspannplatte (4) vorhanden ist und eine zwischen dem Maschinenbett (5) und der Aufspannplatte (4) angeordnete Heizeinrichtung (11), welche beheizt wird, zur Verwölbung des Maschinenbetts (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu infolge einer Erwärmung desselben mittels der Heizeinrichtung (11) auf seiner dem Stössel (2) zugewand- ten Seite und/oder zur Verwölbung des Maschinenbetts (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu infolge einer Erwärmung der Aufspannplatte (4) mittels der Heizeinrich¬ tung (11) und einer Einleitung von durch eine Wärmedeh¬ nung der Aufspannplatte (4) erzeugten Schubkräften in die dem Stössel (2) zugewandte Seite des Maschinenbetts (5).
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Maschinenbett (5) einen Durchbruch (6b) zum Wegführen von Stanzteilen und Abfall aufweist, und wobei der Temperaturgradient innerhalb des Maschinen- betts (5) derartig erzeugt wird, dass sich das Maschinen¬ bett (5) im Bereich angrenzend an den Durchbruch (6b) stärker in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu ver- wölbt als in den Bereichen angrenzend an seine Längsseiten.
10. Verfahren nach Anspruch 2 und nach Anspruch 9, wobei das Maschinenbett (5) im Bereich seiner dem Pressenstössel (2) zugewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs (6b) stärker erwärmt wird als in der Nähe seiner Längsseiten.
11. Verfahren nach Anspruch 3 und nach Anspruch 9, wobei das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs stärker gekühlt wird als in der Nähe seiner Längsseiten.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verwölbung des Maschinenbetts (5) und/oder des Pressenstössels (2) in Abhängigkeit von
Parametern des Stanzprozesses eingestellt wird, insbeson¬ dere in Abhängigkeit von einer berechneten oder gemessenen maximalen Stanzkraft, und insbesondere, wobei die Verwölbung während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse eingestellt wird.
13. Stanzpresse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Maschinenbett (5) und mit einem gegen das Maschinenbett (5) arbeitenden Pressenstössel (2),
wobei Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f; 10a-101,
11; 12; 11, 12) vorhanden sind zum Verwölben des Maschi¬ nenbetts (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu und/oder zum Verwölben des Pressenstössels (2) in Richtung auf das Maschinenbett (5) zu durch Erzeugung eines Temperaturgradienten innerhalb des Maschinenbetts (5) bzw. einer mit dem Maschinenbett (5) gebildeten Trag¬ struktur (4, 5; 4, 5, 11) für die unteren Werkzeugteile und/oder innerhalb des Pressenstössels (2) bzw. einer mit dem Pressenstössel (2) gebildeten Tragstruktur (2, 11) für die oberen Werkzeugteile.
14. Stanzpresse nach Anspruch 13, wobei die Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f; 10a-101, 11; 12; 11, 12) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) und/oder des Pressen- stössels (2) ausgebildet sind zur Erwärmung des Maschinenbetts (5) im Bereich seiner dem Pressenstössel (2) zugewandten Seite und/oder zur Erwärmung des Pressenstös- sels (2) im Bereich seiner dem Maschinenbett (5) zugewandten Seite.
15. Stanzpresse nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels (2) innerhalb des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels (2) angeordnete elektrische Heizele¬ mente (12) umfassen, welche im bestimmungsgemässen Betrieb der Presse mit elektrischem Strom versorgbar sind, zur Erzeugung des Temperaturgradienten.
16. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels ausgebildet sind zur Kühlung des Maschinenbetts im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite und/oder zur Kühlung des Pressenstössels im Bereich seiner dem Maschinenbett abgewandten Seite.
17. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f) zum Ver¬ wölben des Maschinenbetts und/oder des Pressenstössels innerhalb des Maschinenbetts (5) und/oder innerhalb des Pressenstössels angeordnete Strömungskanäle (10a-10f) umfassen, welche im bestimmungsgemässen Betrieb der Pres¬ se mit einem erwärmten oder gekühlten, gasförmigen oder flüssigen Medium (8) durchströmbar sind, zur Erzeugung des Temperaturgradienten.
18. Stanzpresse nach Anspruch 17, wobei die
Presse einen Schmierölkreislauf umfasst und die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts und/oder des Pressen¬ stössels Einrichtungen umfassen, mit denen im bestim¬ mungsgemässen Betrieb der Presse erwärmtes Schmieröl des Schmierölkreislaufs durch die Strömungskanäle geführt werden kann.
19. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei eine auf dem Maschinenbett angeordnete Aufspannplatte vorhanden ist, welche mit den Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse beheizbar ist, zur Erzeugung des Temperaturgradienten durch Erwärmung des Maschinenbetts auf seiner dem Stössel zugewandten Seite mittels der Aufspannplatte .
20. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei eine auf dem Maschinenbett (5) angeordnete
Aufspannplatte (4) vorhanden ist, welche mit den Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f; 10a-101, 11) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse beheizbar ist und welche derartig mit dem Ma- schinenbett (5) verbunden ist, dass sie Schubkräfte auf das Maschinenbett (5) übertragen kann, zur Verwölbung des Maschinenbetts (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu infolge einer Einleitung von durch eine Wärmedehnung der Aufspannplatte (4) erzeugten Schubkräften in die dem Stössel (2) zugewandte Seite des Maschinenbetts (5).
21. Stanzpresse nach Anspruch 20, wobei zwischen der Aufspannplatte und dem Maschinenbett eine thermische Isolationsschicht vorhanden ist, zur Reduzierung eines Wärmeübergangs von der Aufspannplatte auf das Ma- schinenbett.
22. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei eine auf dem Maschinenbett (5) angeordnete Aufspannplatte (4) vorhanden ist und wobei die Mittel (10a-101, 11) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) eine zwischen dem Maschinenbett (5) und der Aufspannplatte (4) angeordnete Heizeinrichtung (11) umfassen, die während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse betreibbar ist, zur Verwölbung des Maschinenbetts (5) infolge einer Erwärmung desselben auf seiner dem Stössel (2) zugewand- ten Seite .
23. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei eine auf dem Maschinenbett (5) angeordnete Aufspannplatte (4) vorhanden ist, welche derartig mit dem Maschinenbett (5) verbunden ist, dass sie Schubkräfte auf das Maschinenbett (5) übertragen kann, und wobei die Mittel (10a-101, 11) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) eine zwischen dem Maschinenbett (5) and der Aufspannplatte (4) angeordnete Heizeinrichtung (11) umfassen, die während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse betreibbar ist, zur Verwölbung des Maschinenbetts (5) in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu infolge einer Ein- leitung von durch eine Wärmedehnung der Aufspannplatte
(4) erzeugten Schubkräften in die dem Stössel (2) zugewandte Seite des Maschinenbetts (5) .
24. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei das Maschinenbett (5) einen Durchbruch (6B) zum Wegführen von Stanzteilen und Abfall aufweist, und wobei die Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f; 10a-101, 11) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) derartig ausgebildet sind, dass sie das Maschinenbett (5) im Bereich angrenzend an den Durchbruch (6b) stärker verwölben als in den Bereichen angrenzend an die Längsseiten des Maschinenbetts (5) .
25. Stanzpresse nach Anspruch 14 und nach Anspruch 24, wobei die Mittel (8, 9a, 9c, 10a-10f; 10a-101, 11) zum Verwölben des Maschinenbetts (5) ausgebildet sind um das Maschinenbett (5) im Bereich seiner dem Pressenstössel (2) zugewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs (6b) zu erwärmen bzw. stärker zu er¬ wärmen als in der Nähe seiner Längsseiten.
26. Stanzpresse nach Anspruch 14 und nach An- spruch 25, wobei die Mittel zum Verwölben des Maschinen¬ betts ausgebildet sind um das Maschinenbett im Bereich seiner dem Pressenstössel abgewandten Seite in der Nähe der Begrenzungen des Durchbruchs zu kühlen bzw. stärker zu kühlen als in der Nähe seiner Längsseiten.
27. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 26, wobei die Mittel zum Verwölben des Maschinenbetts
(5) und/oder des Pressenstössels (2) einstellbar ausge- bildet sind, insbesondere während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse, zur Ermöglichung einer gezielten Einstellung der Verwölbung des Maschinenbetts (5) und/oder der Verwölbung des Pressenstössels (2).
28. Stanzpresse nach einem der Ansprüche 13 bis 27, wobei die Stanzpresse eine Pressensteuerung um- fasst, mit welcher die Verwölbung des Maschinenbetts (5) und/oder des Pressenstössels (2), insbesondere automatisch, in Abhängigkeit von Parametern des Stanzprozesses einstellbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von einer berechneten oder gemessenen maximalen Stanzkraft, und insbesondere während dem bestimmungsgemässen Betrieb der Presse einstellbar ist.
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