EP3946853B1 - Stanz-/perforiermaschine und bearbeitungsanlage mit einer rahmenvorrichtung zur einspannung der materialeinheit - Google Patents

Stanz-/perforiermaschine und bearbeitungsanlage mit einer rahmenvorrichtung zur einspannung der materialeinheit Download PDF

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EP3946853B1
EP3946853B1 EP20722440.3A EP20722440A EP3946853B1 EP 3946853 B1 EP3946853 B1 EP 3946853B1 EP 20722440 A EP20722440 A EP 20722440A EP 3946853 B1 EP3946853 B1 EP 3946853B1
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EP
European Patent Office
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punching
perforating
material unit
perforation
frame
Prior art date
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Active
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EP20722440.3A
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EP3946853A1 (de
EP3946853C0 (de
Inventor
Gerd STAUDINGER
Alexander Fuchs
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Wista Werkzeugfertigungs GmbH
Original Assignee
Wista Werkzeugfertigungs GmbH
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Publication date
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    • B26D5/12—Fluid-pressure means
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    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/44—Cutters therefor; Dies therefor
    • B26F2001/4481—Cutters therefor; Dies therefor having special lateral or edge outlines or special surface shapes, e.g. apertures

Definitions

  • the present invention relates to a punching/perforating machine for generating a predeterminable punching/perforation pattern in a material unit fed in the transport direction with a punching/perforating tool, with an upper tool part movable in a stroke direction with a plurality of punches/perforating needles arranged in a transverse direction in a predetermined grid , which are movable via a pressure bar, which is in operative connection via a control device with a drive unit to generate a punching/perforation stroke, and a fixed lower tool part/die, whereby the material unit is fed between the upper tool part and the lower tool part.
  • the present invention further relates to a processing system with such a punching/perforating machine in a first processing station and further processing stations for the material unit.
  • a punching machine with several punches, each interacting with a die, a drive device for the punch movements and a feed device for the cyclical further movement of the material to be punched through the punching machine.
  • At least one of the punches preferably all punches, has its own drive that can be switched on and off and/or a coupling with the drive device that can be switched on and off.
  • the punching machine also has a machine table with several receiving positions for one tool unit each.
  • the tool unit has at least one die and at least one punch that can be acted upon by the drive device.
  • the tool unit with the die and a punch that interacts with the die has its own drive that can be switched on and off or a coupling device that can be switched on and off for the transmission of the punch driving force.
  • a punching processing device for producing a punching pattern, comprising an upper die with a punch holder with a plurality of punches and with an underlying stripper plate with bores for receiving the ends of the punches projecting from the punch holder in such a way that they are extendable or retractable, and a lower die with Holes into which the ends of the punches enter during the punching process.
  • Feed devices move a material unit inserted between the lower die and the stripper plate intermittently synchronously with the punching process.
  • the punches are held in the punch holder so that they can move up and down, with the tops of heads of the punches being smooth or flush with the upper surface of the punch holder.
  • Press heads are used with a head surface for pressing down the punch heads.
  • a depression preventing stepped portion is movable by press head drive means such that either the head surface or the truncated portion is aligned with the respective punch head.
  • the press head driving devices are controlled by a control circuit that generates binary coded machining data according to the punching pattern.
  • German utility model DE 20 2017 103 498 U1 discloses a perforating machine with a machine table and a striking element that is movable relative thereto, with a perforating tool that is accommodated either on the machine table or on the striking element and to which a die is assigned on the other part, for perforating a material web that is between the perforating tool and the die in its Is driven in the longitudinal direction.
  • means are provided for the simultaneous movement of the perforating tool and the die in the transverse direction to the material web.
  • German utility model specification DE 20 2014 104 997 U1 A punch with several punches, the punch heads of which are mounted in a punch receiving plate, is described.
  • the storage of the stamp heads in the stamp receiving plate is designed in such a way that an undercut results during the return stroke of the punch, with a drive element indirectly moving the stamp receiving plate.
  • the punch has at least one locking element is assigned to at least one punch and is located between the drive element and the punch receiving plate.
  • the locking element is movable in two operating positions, with the locking element in a first operating position filling the space between the drive element and the punch head of the at least one punch and in a second operating position the locking element forms a free space above the punch head of the at least one punch and in addition the at least a punch is held at least in the second operating position of the locking element by a braking element.
  • the distance between the punching punches/perforating needles is relatively large due to the chosen geometry, so that punching/perforation patterns with a small grid dimension cannot be produced.
  • the number of needles in the known punching/perforating machines is therefore very limited per unit area.
  • a punching/perforating machine which is equipped with the following features, namely a punching/perforating tool, with a plurality of punching punches/perforating needles arranged in a longitudinal direction in a predetermined grid, which have a pressure bar which has a control device with a drive unit for generating a punching/perforation stroke is operatively connected transversely to the longitudinal direction, can be moved, a control block for controlling/activating/deactivating the punch/perforating needles by the control device during the punching/perforating process and is characterized in that the punching/perforating tool and/or the control block is/are each designed as a separate assembly, which is each arranged separately as a unit so that it can be detachably fastened within the punching/perforating machine.
  • the material unit/web is fed in cycles in the transport direction before each punching/perforation stroke and the punching or perforation is carried out, with the punching punches/perforating needles to be activated per stroke for the punching/perforating process being individually activated or deactivated can. Due to the intermittent feeding of the material unit/web, the possible perforation patterns are predetermined by the design specifications of this machine.
  • a rough cut of the material unit is first produced.
  • the material unit is then aligned on a paper support on the machine table of the punching/perforating machine and fed to the punching/perforating tool.
  • a paper support By using a paper support, a large amount of consumables is required and the punching/perforating tool or the punch/perforating needle is exposed to relatively high wear.
  • the punched/perforated pattern produced is then checked and the outer contour of the perforated/punched material unit is adapted to the final circumferential geometry in a fine cut.
  • the present invention is based on the task or technical problem of specifying a punching/perforating machine of the type mentioned at the outset, which enables economical production and the generation of an exact punching/perforation pattern without requiring any complex post-processing occur, which ensures a high degree of variability with regard to a possible punching/perforation pattern, guarantees high cycle times, ensures long-term reliable function and enables long service lives and can be easily integrated into a processing system with additional processing stations.
  • the punching/perforating machine according to the invention is therefore characterized in that the material unit is arranged or clamped in a frame device, the punching/perforating machine has a frame receiving/connecting device for receiving/connecting the frame device, the frame device with material unit between the The upper part of the tool and the lower part of the tool are fed for perforating/punching the material unit.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that the frame device has a removable frame with fixing units for connecting/clamping the edge region of the material unit into the removable frame.
  • the frame device has a cover frame which is on the Removable frame is arranged/connected to secure the connection of the edge region of the material unit.
  • the following processes take place: First, the outer contour of the material unit is produced to the finished size. In addition, continuous recesses are made in the outer edge area of the material unit. This prepared material unit is then hung on the fixing units of the removable frame and secured with a cover frame. This ensures that the material unit is aligned precisely. The removable frame with material unit is then fed to the punching/perforation tool to produce the punching/perforation pattern. After the punching/perforation pattern has been produced, the interchangeable frame is inserted or integrated precisely into a transport frame/sewing material holder and used without further modification in a further processing sewing machine or the like.
  • a quick change of the product is also possible because the removable frames can be equipped separately outside during processing by the machine. The same applies to a model change during production.
  • a particularly preferred advantageous embodiment which offers a high degree of variability with regard to the implementation of a wide variety of punching/ Perforation pattern guaranteed, is characterized by the fact that means for generating a simultaneous relative movement of the supplied frame device with material unit to the punching / perforation tool are present in a predetermined size both in the transport direction and in the transverse direction, so that the frame device with material unit before each punching / Perforation stroke can be positioned in an individual predeterminable position relative to the punching/perforation tool.
  • the material unit can be brought into any predetermined position by means of the means for generating a simultaneous relative movement of the material unit before the punching/perforating process, a wide variety of punching/perforation patterns can be made possible, which are not possible with the previously known punching/perforating machines are, while at the same time a high cycle rate and long-term reliable function can be guaranteed.
  • a particularly preferred embodiment of the punching/perforating machine according to the invention is characterized in that the means have a first drive unit which causes the material unit to move in the transport direction and a second drive unit which causes the material unit to move in the transverse direction.
  • a particularly advantageous development which ensures economical production while ensuring permanently reliable functionality and service life, is characterized in that the first drive unit and the second drive unit are each designed as a servo motor.
  • a structurally particularly simple and reliably advantageous embodiment is characterized by the fact that the drive units are connected to the material unit via coupling members.
  • An advantageous embodiment is characterized by the fact that there is a memory device in which the data for the geometry of the punching/perforation pattern is stored in terms of position and diameter, the control device is in communication connection with the memory device, the control device is connected to a control block of the punch/perforation pattern. Perforating needles for controlling/activating/deactivating the punches/perforating needles during the punching/perforating process are in operative connection, the control device is in communication connection with the means for generating a simultaneous relative movement of the material unit and the control device activates the corresponding activation of the data stored in the storage device means initiated.
  • a particularly advantageous embodiment is characterized in that the punching/perforation tool has punches/perforating needles with different diameters.
  • a particularly advantageous design which enables high cycle times and at the same time enables an individual design of the punching/perforation pattern, is characterized by the fact that a control block is present which has piston-cylinder units, the movements of which during the punching/perforation stroke are controlled individually via the control device are controllable and are individually assigned to each punch/perforating needle, a locking slide, which is connected to a corresponding piston rod of the piston-cylinder unit, the locking slide being displaceable by the movement of the piston rod into an activation or deactivation position, the locking slide in Activation position acts directly or indirectly on the punch/perforating needle when executing the stroke, the locking slide in the deactivation position has no effect on the punch/perforating needle, so that in the activation position of the locking slide it acts on the punch/perforating needle during the stroke movement and a perforation is carried out and no punching/perforation of the material unit is effected in the deactivation position of the locking slide.
  • the piston-cylinder unit is designed as a double-acting piston-cylinder unit with a first pressure chamber and a second pressure chamber
  • the first pressure chamber being permanently activated via the control device
  • the control device applies a second pressure to the second pressure chamber in the event of activation, which is greater than the first pressure, so that the locking slide extends into the activation position and thereby this movement is transferred to the assigned punch/perforating needle during the lifting movement, so that a punching or perforation of the material unit is carried out.
  • a processing system for standardized processing, in particular punching, embossing, sewing or the like, of material units, in particular made of leather, artificial leather, foil, paper or the like, is characterized by a first processing station which has a punching/perforating machine of the type described above, to which a standardized frame device with a material unit is fed for generating a predetermined punching/perforation pattern and a second processing station to which the frame device with a perforated/punched material unit is fed and which processes it further.
  • a preferred embodiment is characterized in that the second processing station has a sewing machine with a transport frame/seam material holder, into which the frame device with a perforated material unit is introduced and the material unit is provided with decorative seams and/or connecting seams.
  • further processing stations can be present which subject the frame devices with processed material units coming from the second processing station to further processing.
  • a particularly preferred embodiment of the processing system according to the invention is characterized in that there are buffer stores before and after the individual processing stations, in which the frame devices with material units are stored, which are successively removed and fed to a processing station or are stored in the buffer storage coming from a processing station.
  • controllable handling units which remove the frame devices from the buffer stores and feed them to the processing stations and, after processing, store them in the corresponding buffer stores.
  • the handling units can be designed as automatically operating robot units with gripper units that are controlled by a central control device.
  • the frame device has an electronically readable information unit which contains specific information for the respective punching/perforation pattern of the clamped material unit and/or specific information for further processing of the frame device with material unit having.
  • the same information units can be read in, for example, by the handling units or at the individual processing stations, whereby the processing stations then provide the corresponding individual information Processing of the currently supplied frame device with material unit.
  • the Fig. 1 shows a perspective example of an exemplary embodiment of a flat removable frame 120, which in the exemplary embodiment has a square peripheral contour.
  • fixing units 126 arranged in a grid pattern on the removable frame 120, which serve to ensure that a material unit M to be processed (see Fig. 2 and 3 ) can be connected and therefore positioned exactly.
  • the Fig. 2 shows the removable frame 120 with a connected material unit M and above it, in an exploded view, a cover frame 122, which essentially has the same circumferential contour as the removable frame 120 and can be attached to it for additional security of the material unit M.
  • a cover frame 122 which essentially has the same circumferential contour as the removable frame 120 and can be attached to it for additional security of the material unit M.
  • This frame device 130 is fed to a punching/perforating machine 10 to produce a predetermined punching/perforating pattern on the material unit M, which is shown in FIGS Figures 6 , 7 , 8th and 9 is shown in more detail and described below.
  • the removable frame 120 and the cover frame 122 can be made of metal or plastic, for example.
  • a known transport frame 124 is shown, which is used, for example, in sewing machines and is referred to as a material holder.
  • This transport frame 124 has connection units 127, 128, 129 in order to be able to be stored securely in a sewing machine.
  • the transport frame 124 has an insert inner contour 132, the course of which corresponds to the outer contour of the frame device 130 Fig. 3 corresponds.
  • the frame device 130 with material unit M which already has a punching/perforation pattern, is inserted into this insertion inner contour 132 and can then be further processed in the sewing machine without further modification work, for example to produce decorative seams on the material unit M.
  • the Fig. 6 shows a perspective view of a section of a punching/perforating machine 10 with a punching/perforating tool 12 with an upper tool part 12.1 and a lower tool part 12.2.
  • a frame device 130 with an unpunched or unperforated material unit M according to Fig. 3 and is connected to a frame receiving/connecting device 140.
  • the frame device 130 is fed between the upper tool part 12.1 and the lower tool part 12.2.
  • the punching/perforation tool 12 then carries out the corresponding punching or perforation in cycles.
  • the frame device 130 with material unit M is moved in the transport direction T and, if necessary, also in the transverse direction Q, depending on the punching/perforation pattern to be produced.
  • a first drive unit 70 and a second drive unit 72 are present, both of which are designed, for example, as servo motors.
  • the first drive unit 70 enables the frame device 130 to move in the transport direction T
  • the second drive unit 72 enables the frame device 130 to be displaced in the transverse direction Q.
  • Both Drive units 70, 72 are connected to the frame receiving/connecting device 140 or the frame device 130 via corresponding coupling members 74, 76.
  • the drive units 70, 72 are connected via an in Fig. 6 Control device not shown is controlled.
  • Punching/perforating machine 10 shown very schematically, has an upper machine part 54 and a lower machine part 56.
  • a pressure bar 36 is arranged on the upper side of the machine upper part 54, on which a drive unit 18 acts to generate a punching/perforation stroke H.
  • Below the pressure bar 36 there is an upper tool part 12.1 of a punching/perforating tool 12, in which punching punches/perforating needles 16 are arranged.
  • the locking slides 22 are designed to be extendable and retractable and are each assigned to a punch or a perforating needle 16.
  • the associated punch/perforating needle 16 When extended - as in Fig. 7 shown - the associated punch/perforating needle 16 is activated, so that when the punching/perforation stroke H is carried out, a supplied material unit M is perforated.
  • the material unit M is clamped within the frame device 130.
  • the lower machine part 56 has a lower tool part 12.2 of the punching/perforation tool 12 on the top side, in which the punch/perforation needle 16 is guided, for example.
  • the frame device with material unit M is fed between the lower tool part 12.2 of the punching/perforation tool 12 and the base plate 62.
  • the transport direction of the material unit M is in Fig. 7 marked with the reference symbol T.
  • a memory device 40 in which all data relating to the geometry of the patterns to be perforated or punched in the material unit M are stored, such as the position and diameter of the perforation/punching recesses.
  • the storage device 40 is in communication connection with a control device 30, the control device 30 controlling the punching/perforating machine 10 depending on the data stored in the storage device 40.
  • the control device thus activates the drive unit 18 to activate the punching/perforation stroke H.
  • the control device 30 is in communication connection with a first drive unit 70 and a second drive unit 72.
  • the first drive unit 70 acts on the material unit M in such a way that when the first drive unit 70 is activated, the material unit M carries out a movement in the transport direction T in a predetermined size.
  • the second drive unit 72 also acts on the material unit M, such that when the second drive unit 72 is activated, the material unit M undergoes a displacement in the transverse direction Q (see Fig. 8 ) in a given size.
  • the activation of the displacement of the material unit M before each punching/perforation stroke H is caused by the control device 30, which, based on information retrieved from the memory device 40, determines the size of the displacement of the material unit M in the transport direction T and/or in the transverse direction Q for the respective punching / perforation stroke H.
  • Punching/perforating machine 10 shown schematically represents a structural exemplary embodiment - also partly in a highly schematic representation - of the punching/perforating machine 10 according to 7 and 8
  • the same components have the same reference number and will not be explained again.
  • the punching/perforating machine 10 has a punching/perforating tool 12 with an upper tool part 12.1, a lower tool part 12.2 and a control block 14.
  • the control block 14 is connected to a pressure bar 36, that is to say inserted and centered in a control block guide groove 42 present on the pressure bar.
  • the pressure bar 36 is moved up and down in the lifting direction H by a drive unit 18.
  • Under the control block 14 is the corresponding upper tool part 12.1 of the punching/perforation tool 12, the grid for the perforating needles 16 is identical to that of the control block.
  • the upper tool part 12.1 of the punching/perforation tool 12 has a needle holder 34 which is inserted into a needle holder guide groove 44 in the control block.
  • the lower tool part 12.2 of the punching/perforation tool 12 with the matrices is centered by means of a centering pin, not shown.
  • This lower tool part 12.2 of the punching/perforation tool 12 is also placed in a tool guide groove 46.
  • spacer plate 60 on the needle holder 34, which on the one hand makes it easier to dismantle the punching/perforation tool 12 and on the other hand enables the use of other standard tools with the same tool profile but a different pitch.
  • the open spacer plate 60 which is provided with grid holes, is replaced by a closed variant without grid holes.
  • the perforating needles 16 are in a predetermined grid in the transverse direction Q, which is perpendicular to the plane of representation Fig. 9 runs arranged.
  • the perforating needles 16 can be customized can be either activated or deactivated with each punching/perforation stroke H.
  • This individual control is implemented in that a control device 30 is present, which is in communication connection with a storage device 40 in which the geometric data of the punching/perforation pattern to be created is stored on a material unit M supplied to the punching/perforation tool 12.
  • the control device 30 is in communication connection with a valve device 26, the valve device 26 having valve units which are each individually in communication connection with piston-cylinder units arranged on the control block 14.
  • the piston-cylinder units are designed as double-acting piston-cylinder units, with a cylinder 24, a piston 21 and a piston rod 20.
  • a first pressure chamber 28 and a second pressure chamber 32 are present in each piston-cylinder unit.
  • Each piston rod 20 is connected in its free end region to a locking slide 22, which can be moved from an activation position (extended state) and a deactivation position (retracted state) when the piston-cylinder unit is pressurized accordingly in the sliding direction S transversely to the stroke direction H. Furthermore, there is a first pressure accumulator 28.1 and a second pressure accumulator 32.1, which communicate with the valve device 26.
  • the first pressure chamber 28 provides a pressure P1
  • the second pressure chamber 32 provides a pressure P2 that is greater than the pressure P1.
  • Each perforating needle 16 is assigned a locking slide 22 with an associated controllable piston-cylinder unit.
  • the locking slide 22 is spaced from the upper head end of the perforating needle 16.
  • Below the locking slide 22 there is an extension profile 48 in the control block 14 in a corresponding guide, wherein the extension profile 48 rests on the underside of the head of the associated perforating needle 16 and the upper end face of the extension profile 48 is arranged at the height level of the underside of the locking slide 22. In the extended state of the locking slide 22, it rests on the extension profile 48, so that when the lifting movement H of the control block 14 is carried out, the perforating needle 16 is moved downwards and triggers a perforation on the material unit M.
  • the locking slide 22 has in its free end region a contour 52 which is inclined against the punching/perforation stroke direction H, which ensures that if the extension profile 48 or the perforating needle 16 has a protrusion upwards when the locking slide 22 is extended, the extension profile 48 protrudes downwards pushed and not sheared off or damaged. This ensures long-term, reliable functionality.
  • the first pressure chamber 28 and second pressure chamber 32 are individually controlled as follows via the valve device 26 and the control device 30, taking into account the stored punching/perforation pattern data.
  • the first pressure chamber 28 is permanently pressurized with the pressure P1 via the first pressure accumulator 28.1, that is, under the effect of the pressure P1, the locking slide 22 is in the retracted position Position so that when the punching/perforation stroke H is carried out, the associated perforating needle 16 does not perform any perforation.
  • the control device 30 causes, via the valve device 26, that the second pressure chamber 32 is pressurized via the second pressure accumulator 32.1 with the pressure P2, which is greater than the permanently existing pressure P1 in the first pressure chamber 28, so that the locking slide 22 extends and when the punching/perforation stroke H is carried out, the associated perforating needle 16 in conjunction with the extension profile 48 carries out a punching/perforation stroke H and produces a perforation on the material unit M.
  • Piston-cylinder units are therefore individually controlled on the control block 14 and are under a permanent first pressure P1, which essentially forms an air spring in the return stroke, with a piston rod 20 of the corresponding piston-cylinder unit for each perforating needle 16 to be controlled in the punching/perforating tool 12 is assigned, which is activated, that is extended, by applying the pressure P2.
  • the extension profile 48 is arranged between the head of the individual perforating needles 16 and the locking slide 22.
  • the extension profile 48 consists, for example, of a hardened round material with a reduced diameter, which rests loosely on the head of the perforating needle 16.
  • the offset outer diameter prevents movement of the vertically installed extension profile 48 in the control block 14 when the tool is removed.
  • the extension profile 48 is held in a fixed, defined position above the needle head by this shoulder.
  • these mechanical extension profiles 48 are used in different lengths in the control block 14 and assigned to the locking slides 22 accordingly.
  • the individual piston-cylinder units are present as special cylinders on both sides of the control block 14 and are individually controlled by control valves 26.
  • These special cylinders are arranged within the machine, for example in housings 38, each with four piston-cylinder units, to protect them from damage or access.
  • These housings 38 contain the complete electronic and pneumatic control (valve islands, pressure regulators, pressure monitoring, etc.).
  • These housings 38 are connected to the valve device 26 with their individually assigned control valves by means of a coupling system designed for this purpose.
  • the control valves of the valve device 26 can also be flexibly mounted on appropriate transport frames in order to use them on different punching machines. This means you don’t just have to rely on one work area.
  • FIG. 9 A first drive unit 70 and a second drive unit 72 are still shown in highly schematic form. These two drive units 70, 72 are controlled and activated or deactivated by the control device 30 before each punching/perforation stroke H.
  • the first drive unit 70 which is designed, for example, as a servo motor, is over in Fig. 9 Coupling members, not shown, are connected to the frame device 130 with material unit M.
  • the second drive unit 72 which is designed, for example, as a servo motor, is over in Fig. 9 Coupling members, not shown, are also connected to the frame device 130 with material unit M.
  • the frame device 130 with material unit M carries out a displacement in the transport direction T with the currently specified size.
  • the frame device 130 with material unit M carries out a movement in the transverse direction Q in the currently specified size.
  • the frame device 130 with material unit M can be arranged both in the transport direction T and in the transverse direction Q individually for each punching/perforation stroke H relative to the punching/perforation tool 12, almost any punching/perforation pattern can be generated.
  • different hole diameters can also be produced by means of perforating needles 16 of different diameters arranged in the punching/perforation tool 12 and by correspondingly moving the frame device 10 with material unit M.
  • the perforation position is determined before the respective punching/perforation stroke H
  • the nearest perforating needles with the corresponding diameter are determined and the material unit M is shifted by the corresponding amount.
  • any feeds in the transport direction T and in the transverse direction Q can be driven depending on the system by coupling the frame device 130 with the material unit M to the first and second drive units 70, 72.
  • FIG. 12 an exemplary embodiment of a processing system 100 is shown in a highly schematic manner, which shows the use of the frame device 130 in different processing operations.
  • first processing station 134 which is designed as a punching/perforating machine 10.
  • second processing station 150 which is a sewing machine 151, for example.
  • another processing station 160 may be present for further processing.
  • a first buffer 112 is connected in front of the first processing station 134, in which individual frame devices 130 are stored, each with a clamped material unit M without a punching/perforation pattern.
  • the frame devices 130 are individually removed from this first buffer 112 and fed to the perforation machine 10, which produces my punching/perforation pattern 66 in the material unit.
  • the frame device 130 with the perforated/punched material unit is then stored in a second buffer 114.
  • the frame devices 130 are then removed from the second buffer 114 and fed to the second processing station 150 or the sewing machine 151 and inserted into a transport frame 124 (sewing material holder).
  • the sewing machine 151 then produces, for example, decorative seams 68 on the punched/perforated material unit M.
  • the material unit M processed in this way with the frame device 130 is then stored in a third buffer 116 and can be removed for processing in a further processing station 160.
  • the frame devices 130 can be removed from the buffer storage 112, 114, 116, for example via in Fig. 12 Very schematically shown handling units 152, 154, 156, 158 are carried out, which also remove the processed frame device 130 from the processing stations 134,150 for storage in the buffer 114,116.
  • the handling units 152, 154, 156, 158 can, for example, be robot units that are equipped with corresponding gripper units.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanz-/Perforiermaschine zur Erzeugung eines vorgebbaren Stanz-/Perforationsmusters in einer in Transportrichtung zugeführten Materialeinheit mit einem Stanz-/ Perforationswerkzeug, mit einem in einer Hubrichtung bewegbaren Werkzeugoberteil mit mehreren in einer Querrichtung in einem vorgegebenen Raster angeordneten Stanzstempeln/Perforiernadeln, die über einen Druckbalken, der über eine Steuereinrichtung mit einem Antriebsaggregat zur Erzeugung eines Stanz-/Perforationshubs in Wirkverbindung steht, bewegbar sind und einem feststehenden Werkzeugunterteil/Matrize, wobei die Materialeinheit zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil zugeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Bearbeitungsanlage mit einer derartigen Stanz-/Perforiermaschine in einer ersten Bearbeitungsstation und weiteren Bearbeitungsstationen für die Materialeinheit.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus der DE 33 39 503 A1 ist eine Stanzmaschine mit mehreren, jeweils mit einer Matrize zusammenwirkenden Stanzstempeln, einer Antriebseinrichtung für die Stanzstempelbewegungen und einer Vorschubeinrichtung zur taktweisen Weiterbewegung des zu stanzenden Materials durch die Stanzmaschine bekannt. Bei mindestens einem der Stanzstempel, vorzugsweise bei allen Stanzstempeln, ist einer eigener ein- und ausschaltbarer Antrieb und/oder eine ein- und ausschaltbare Kopplung mit der Antriebseinrichtung vorgesehen. Die Stanzmaschine weist weiterhin einen Maschinentisch mit mehreren Aufnahmepositionen für jeweils eine Werkzeugeinheit auf. Die Werkzeugeinheit besitzt mindestens eine Matrize und mindestens einen von der Antriebseinrichtung beaufschlagbaren Stanzstempel. Die Werkzeugeinheit mit der Matrize und einem mit der Matrize zusammenwirkenden Stanzstempel weist einen eigenen ein- und schaltbaren Antrieb oder eine ein- und ausschaltbare Kopplungseinrichtung für die Übertragung der Stanzstempelantriebskraft auf.
  • In der DE 41 35 787 A1 ist eine Stanzbearbeitungsvorrichtung beschrieben zur Herstellung eines Stanzmusters umfassend ein oberes Gesenk mit einem Stanzstempelhalter mit mehreren Stanzstempeln und mit einer darunter liegenden Abstreifplatte mit Bohrungen zur Aufnahme der Enden der von dem Stanzstempelhalter vorspringenden Stanzstempeln derart, dass sie ausfahrbar oder zurückziehbar sind, und ein unteres Gesenk mit Bohrungen, in die die Enden der Stanzstempel beim Stanzvorgang eintreten. Vorschubeinrichtungen bewegen ein zwischen das untere Gesenk und die Abstreifplatte eingeführte Materialeinheit intermittierend synchron zum Stanzvorgang. Die Stanzstempel sind in dem Stanzstempelhalter auf- und abwärts bewegbar gehalten, wobei die Oberseiten von Köpfen der Stanzstempel glatt oder mit der oberen Oberfläche des Stanzstempelhalters abschließen. Dabei werden Pressköpfe eingesetzt mit einer Kopfoberfläche zum Niederdrücken der Stanzstempelköpfe. Zusätzlich ist ein Niederdrücken verhindernder abgestufter Abschnitt durch Presskopf-Antriebseinrichtungen derart beweglich, dass entweder die Kopfoberfläche oder der abgestumpfte Abschnitt mit dem jeweiligen Stanzstempelkopf ausgerichtet ist. Die Presskopf-Antriebseinrichtungen sind durch eine Steuerschaltung gesteuert, die binärcodierte Bearbeitungsdaten entsprechend dem Stanzmuster erzeugt.
  • In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 010 990 U1 ist eine Vorrichtung zum Stanzen von Werkstücken mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug beschrieben, wobei das Oberwerkzeug relativ zu dem Unterwerkzeug beweglich ist, wobei in dem Oberwerkzeug mehrere Stanzstempel und denselben zugeordnete Stellelemente angeordnet sind, welche zwischen einer betätigenden Stellung, in der die Stanzstempel bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug das Werkstück bearbeiten, und einer nicht betätigenden Stellung, in der die Stanzstempel bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug das Werkstück nicht bearbeiten, verstellbar sind, und wobei das Oberwerkzeug eine erste, obere Stempelführungsplatte mit Bohrungen zur Durchführungen der Stempel und eine zweite dem Unterwerkzeug zugewandte Stempelführungsplatte mit Bohrungen zur Durchführung der Stempel aufweist. Weiterhin ist eine zweite, mit dem Unterwerkzeug zugewandte Stempelführungsplatte des Oberwerkzeugs Teil eines Niederhalterelements, wobei die Reibung der Stanzstempel innerhalb der Bohrungen des Niederhalterelements höher ist als innerhalb der Bohrungen der oberen Stempelführungsplatten des Oberwerkzeugs.
  • Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2017 103 498 U1 offenbart eine Perforiermaschine mit einem Maschinentisch und einem relativ dazu beweglichen Schlagelement, mit einem Perforierwerkzeug, das entweder am Maschinentisch oder am Schlagelement aufgenommen ist und dem eine Matrize am jeweils anderen Teil zugeordnet ist, zur Perforierung einer Materialbahn, die zwischen dem Perforierwerkzeug und Matrize in ihrer Längsrichtung antreibbar geführt ist. Zusätzlich sind Mittel zur simultanen Bewegung des Perforierwerkzeugs und der Matrize in Querrichtung zur Materialbahn vorgesehen.
  • In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 20 2014 104 997 U1 ist eine Stanze mit mehreren Stanzstempeln, deren Stempelköpfe in einer Stempelaufnahmeplatte gelagert sind, beschrieben. Die Lagerung der Stempelköpfe in der Stempelaufnahmeplatte ist derart gestaltet, dass sich beim Rückhub der Stanzstempel eine Hinterschneidung ergibt, wobei ein Antriebselement die Stempelaufnahmeplatte mittelbar bewegt. Die Stanze weist wenigstens ein Riegelelement auf, das wenigstens einem Stanzstempel zugeordnet ist und sich zwischen dem Antriebselement und der Stempelaufnahmeplatte befindet. Das Riegelelement ist in zwei Betriebsstellungen bewegbar, wobei das Riegelelement in einer ersten Betriebsstellung den Zwischenraum zwischen dem Antriebselement und dem Stempelkopf des wenigstens einen Stanzstempels ausfüllt und in einer zweiten Betriebsstellung das Riegelelement einen Freiraum oberhalb des Stempelkopfes des wenigstens einen Stanzstempels bildet und wobei zusätzlich der wenigstens eine Stanzstempel zumindest in der zweiten Betriebsstellung des Riegelelements durch ein Bremselement gehalten wird. Des Weiteren ist bei den bekannten Stanz-/ Perforiermaschinen der Abstand zwischen den Stanzstempeln/Perforiernadeln aufgrund der gewählten Geometrie relativ groß, so dass Stanz-/Perforationsmuster mit kleinem Rastermaß nicht erzeugt werden können.
  • Die Nadelanzahl bei den bekannten Stanz-/Perforiermaschinen ist daher pro Flächeneinheit stark begrenzt.
  • Des Weiteren ist bezüglich der bekannten Stanz-/Perforiermaschinen festzuhalten, dass die Taktzahl bezüglich der durchzuführenden Stanz-/Perforationshübe aufgrund der mechanisch gewählten Konstruktionen relativ gering ist, was die Bearbeitungszeit im Produktionsprozess erhöht. Dies wirkt sich negativ auf den wirtschaftlichen Einsatz derartiger Stanz-/Perforiermaschinen aus.
  • Aus dem gattungsgebenden deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2019 000 468 U ist eine Stanz-/Perforiermaschine bekannt, die mit folgenden Merkmalen ausgestattet ist, nämlich einem Stanz-/Perforationswerkzeug, mit mehreren in einer Längsrichtung in einem vorgegebenen Raster angeordneten Stanzstempeln/Perforiernadeln, die über einen Druckbalken, der über eine Steuereinrichtung mit einem Antriebsaggregat zur Erzeugung eines Stanz-/Perforationshubs quer zur Längsrichtung in Wirkverbindung steht, bewegbar sind, einem Steuerblock zum Ansteuern/Aktivieren/Deaktivieren der Stanzstempel/Perforiernadeln durch die Steuereinrichtung beim Stanz-/Perforiervorgang und zeichnet sich dadurch aus, dass das Stanz-/Perforationswerkzeug und/oder der Steuerblock jeweils als separate Baugruppe ausgebildet ist/sind, die jeweils separat als Einheit lösbar befestigbar innerhalb der Stanz-/Perforiermaschine angeordnet ist. Bei dieser Stanz-/Perforiermaschine wird die Materialeinheit-/bahn vor jedem Stanz-/ Perforationshub taktweise in Transportrichtung zugeführt und die Stanz beziehungsweise Perforation vorgenommen, wobei die für den Stanz-/Perforiervorgang individuellen pro Hub zu aktivierenden Stanzstempel/Perforiernadeln individuell aktiviert oder deaktiviert werden können. Aufgrund der taktweisen Zuführung der Materialeinheit/-bahn sind die möglichen Perforationsmuster durch die konstruktiven Vorgaben dieser Maschine vorbestimmt.
  • Zur Bearbeitung von Materialeinheiten bei bekannten Stanz-/ Perforiermaschinen wird zunächst ein Grobzuschnitt der Materialeinheit gefertigt. Dann wird die Materialeinheit auf einer Papierauflage am Maschinentisch der Stanz-/Perforiermaschine ausgerichtet und dem Stanz-/Perforationswerkzeug zugeführt. Durch Verwendung einer Papierauflage fällt eine hohe Menge an Verbrauchsmaterial an und das Stanz-/Perforationswerkzeug beziehungsweise der Stanzstempel/die Perforiernadel sind einem relativ hohen Verschleiß ausgesetzt. Danach wird das hergestellte Stanz-/Perforationsmuster kontrolliert und die Außenkontur der perforierten/gestanzten Materialeinheit in einem Feinzuschnitt an die endgültige Umfangsgeometrie angepasst. Zusätzlich werden im Randbereich Löcher eingestanzt, die dazu dienen, dass die Materialeinheit in einen Rahmen eingespannt werden kann, der in einem weiteren Bearbeitungsvorgang einer Nähmaschine zugeführt wird, die beispielsweise Ziernähte oder Verbindungsnähte herstellt. Diese Bearbeitungsvorgänge sind sehr zeitintensiv und führen mitunter zu Ungenauigkeiten, die die Optik der bearbeiteten Materialeinheit negativ beeinflussen.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, eine Stanz-/Perforiermaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die eine wirtschaftliche Herstellung und die Erzeugung eines exakten Stanz-/Perforationsmusters ermöglicht, bei der keine aufwendigen Nachbearbeitungen anfallen, die eine hohe Variabilität bezüglich eines möglichen Stanz-/Perforationsmusters gewährleistet, hohe Taktzahlen garantiert, eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistet und hohe Standzeiten ermöglicht und in eine Bearbeitungsanlage mit weiteren Bearbeitungsstationen problemlos eingebunden werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Stanz-/Perforiermaschine ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Stanz-/Perforiermaschine zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass die Materialeinheit in einer Rahmenvorrichtung angeordnet beziehungsweise eingespannt vorhanden ist, die Stanz-/Perforiermaschine eine Rahmenaufnahme-/Anschlusseinrichtung zur Aufnahme/zum Anschluss der Rahmenvorrichtung aufweist, wobei die Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil zum Perforieren/ Stanzen der Materialeinheit zugeführt wird.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rahmenvorrichtung einen Wechselrahmen mit Fixiereinheiten zum Anschluss/zum Einspannen des Randbereichs der Materialeinheit in den Wechselrahmen aufweist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rahmenvorrichtung einen Abdeckrahmen aufweist, der auf dem Wechselrahmen zur Sicherung des Anschlusses des Randbereichs der Materialeinheit angeordnet/angeschlossen ist.
  • Verfahrensmäßig laufen im Rahmen der Bearbeitung der Materialeinheit, die einem Stanz-/Perforationswerkzeug zugeführt wird, folgende Vorgänge ab: Zunächst wird die Außenkontur der Materialeinheit auf Fertigmaß hergestellt. Zusätzlich werden im Außenrandbereich der Materialeinheit durchgehende Ausnehmungen hergestellt. Diese vorbereitete Materialeinheit wird dann an Fixiereinheiten des Wechselrahmens eingehängt und mit einem Abdeckrahmen gesichert. Dadurch ist die Materialeinheit positionsgenau ausgerichtet. Der Wechselrahmen mit Materialeinheit wird dann dem Stanz-/Perforationswerkzeug zur Herstellung des Stanz-/Perforationsmusters zugeführt. Nachdem das Stanz-/ Perforationsmuster hergestellt ist, wird der Wechselrahmen passgenau in einen Transportrahmen/Nähguthalter eingesetzt beziehungsweise integriert und ohne weiteren Umbau in einer weiter verarbeitende Nähmaschine oder dergleichen eingesetzt.
  • Dadurch entfällt die zeitraubende Neuausrichtung der jeweiligen Maschine und die dadurch entstehenden Ungenauigkeiten. Außerdem entfällt gegenüber den bisherigen Verfahren ein Arbeitsgang im Zuschnittprozess, da die Außenkontur bereits auf Fertigmaß hergestellt werden kann und keine nachträgliche Korrektur aufgrund der genauen Positionierung der Materialeinheit im Wechselrahmen erforderlich ist. Weitere systembezogene Arbeitsgänge können bei Maschinen, die in diesem Arbeitsablauf eingebunden sind, problemlos integriert werden.
  • Ebenso ist ein schneller Wechsel des Produkts möglich, weil die Wechselrahmen während der Bearbeitung durch die Maschine zwischenzeitlich außerhalb separat bestückt werden können. Das gleiche gilt auch für einen Modellwechsel während der Produktion.
  • Eine besonders bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltung, die eine hohe Variabilität bezüglich der Umsetzung unterschiedlichster Stanz-/ Perforationsmuster gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel zum Erzeugen einer simultanen Relativbewegung der zugeführten Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit zum Stanz-/ Perforationswerkzeug in einer vorgebbaren Größe sowohl in Transportrichtung als auch in Querrichtung vorhanden sind, so dass die Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit vor jedem Stanz-/ Perforationshub in einer individuellen vorgebbaren Position relativ zum Stanz-/Perforationswerkzeug positionierbar ist.
  • Dadurch, dass durch die Mittel zur Erzeugung einer simultanen Relativbewegung der Materialeinheit vor dem Stanz-/Perforiervorgang die Materialeinheit in eine beliebige vorgebbare Position bringbar ist, können die unterschiedlichsten Stanz-/Perforationsmuster ermöglicht werden, die mit dem bisher bekannten Stanz-/Perforiermaschinen nicht möglich sind, wobei gleichzeitig eine hohe Taktzahl und eine dauerhaft zuverlässige Funktion gewährleistet werden kann.
  • Im Gegensatz zu dem im Stand der Technik bekannten Maschinen wird nicht das Stanz-/Perforationswerkzeug verschoben, sondern lediglich die Materialeinheit oder deren Aufnahmeeinheit, was deutlich geringere Kräfte benötigt, somit schnellere Taktzeiten ermöglicht und einem erhöhten Verschleiß entgegenwirkt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stanz-/Perforiermaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel ein erstes Antriebsaggregat aufweisen, das eine Bewegung der Materialeinheit in Transportrichtung und ein zweites Antriebsaggregat, das die Bewegung der Materialeinheit in Querrichtung bewirkt.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, die eine wirtschaftliche Herstellung bei Gewährleistung einer dauerhaft zuverlässigen Funktionalität und Standzeit gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat jeweils als Servomotor ausgebildet ist.
  • Eine konstruktiv besonders einfache und zuverlässig vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsaggregate über Koppelglieder an die Materialeinheit angeschlossen sind.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Speichereinrichtung vorhanden ist, in der die Daten für die Geometrie des Stanz-/Perforationsmusters bezüglich Position und Durchmesser abgelegt sind, die Steuereinrichtung mit der Speichereinrichtung in Kommunikationsverbindung steht, die Steuereinrichtung mit einem Steuerblock der Stanzstempel/Perforiernadeln zum Ansteuern/ Aktivieren/Deaktivieren der Stanzstempel/Perforiernadeln beim Stanz-/Perforiervorgang in Wirkverbindung steht, die Steuereinrichtung mit den Mitteln zum Erzeugen einer simultanen Relativbewegung der Materialeinheit in Kommunikationsverbindung steht und die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten die entsprechende Aktivierung der Mittel veranlasst.
  • Bezüglich der Vielfalt der Gestaltung der optischen Erscheinung des Stanz-/Perforationsmusters zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass das Stanz-/Perforationswerkzeug Stanzstempel/Perforiernadeln mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
  • Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die hohe Taktzeiten ermöglicht und gleichzeitig eine individuelle Ausgestaltung des Stanz-/Perforationsmusters ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Steuerblock vorhanden ist, der Kolben-Zylindereinheiten aufweist, deren Bewegungen beim Stanz-/Perforationshub individuell über die Steuereinrichtung ansteuerbar sind und individuell jedem Stanzstempel/jeder Perforiernadel zugeordnet sind, einem Sperrschieber, der jeweils an eine entsprechende Kolbenstange der Kolben-Zylindereinheit angeschlossen ist, wobei der Sperrschieber durch die Bewegung der Kolbenstange in eine Aktivierungs- beziehungsweise Deaktivierungsposition verschiebbar ist, der Sperrschieber in Aktivierungsposition direkt oder indirekt auf den Stanzstempel/die Perforiernadel bei der Ausführung des Hubes einwirkt, der Sperrschieber in Deaktivierungsposition keine Wirkung auf den Stanzstempel/die Perforiernadel ausübt, so dass in Aktivierungsposition des Sperrschiebers dieser bei der Hubbewegung auf den Stanzstempel/Perforiernadel einwirkt und eine Perforation durchgeführt wird und in Deaktivierungsposition des Sperrschiebers keine Stanzung/Perforation der Materialeinheit bewirkt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die Stanz-/Perforiermaschine so auszugestalten, dass die Kolben-Zylindereinheit als doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheit mit einer ersten Druckkammer und einer zweiten Druckkammer ausgebildet ist, wobei die erste Druckkammer über die Steuereinrichtung permanent mit einem ersten Druck beaufschlagt wird, der bewirkt, dass der Sperrschieber sich in Deaktivierungsposition befindet beziehungsweise gehalten wird und bei Durchführung einer Stanzung beziehungsweise Perforation die Steuereinrichtung die zweite Druckkammer im Aktivierungsfall mit einem zweiten Druck beaufschlagt, der größer ist als der erste Druck, so dass der Sperrschieber in Aktivierungsposition ausfährt und dadurch bei der Hubbewegung diese Bewegung auf den/die zugeordnete/n Stanzstempel/Perforiernadel übertragen wird, so dass eine Stanzung beziehungsweise Perforation der Materialeinheit durchgeführt wird.
  • Systembedingt sind durch den mechanischen Aufbau von bekannten Stanz-/Perforiermaschinen nur feste vorgegebene Raster bezüglich des Stanz-/Perforationsmusters möglich. Dadurch, dass erfindungsgemäß die Materialeinheit relativ zu dem Stanz-/Perforationswerkzeug in unterschiedliche Richtungen positioniert werden kann, werden Möglichkeiten eröffnet, bisher nicht mögliche Perforationsmuster in der Praxis umzusetzen. Daraus ergibt sich ein nahezu unbegrenztes Darstellen vom designmäßig gewünschten Stanz-/Perforationsmustern. Ausgehend von den bisher entwickelten Teilen zur Steuerung des Musters der Stanz-/Perforiermaschine können die Mittel zum Durchführen der Bewegung der Materialeinheit problemlos eingebunden werden. Dies trifft nicht nur auf einzelne zu perforierende Materialeinheiten zu, sondern auch beim Perforieren von Rollware, wobei erfindungsgemäß der komplette Transport des zu perforierenden Materials in Transportrichtung und in Querrichtung entsprechend durch die Mittel zum Bewegen in Verbindung mit der Steuereinrichtung und Speichereinrichtung umgesetzt wird. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, durch Einsatz unterschiedlicher Stempel beziehungsweise Perforiernadeln mit unterschiedlichen Durchmessern im gleichen Arbeitsgang eine Stanzung vorzunehmen. Die Stempel/Perforiernadeln unterschiedlichen Durchmessers werden lediglich entsprechend den Ansteuersignalen der Steuereinrichtung im Bezug auf das gewünschte Musterbild angesteuert beziehungsweise aktiviert.
  • Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage zum standardisierten Bearbeiten, insbesondere Stanzen, Prägen, Nähe oder dergleichen, von Materialeinheiten, insbesondere aus Leder, Kunstleder, Folien, Papier oder dergleichen, ist gekennzeichnet durch eine erste Bearbeitungsstation, die eine Stanz-/Perforiermaschine der oben beschriebenen Art aufweist, der jeweils eine standardisierte Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit zum Erzeugen eines vorgegebenen Stanz-/ Perforationsmusters zugeführt wird und eine zweite Bearbeitungsstation, der die Rahmenvorrichtung mit perforierter/gestanzter Materialeinheit zugeführt wird und die diese weiter verarbeitet.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Bearbeitungsstation eine Nähmaschine mit einem Transportrahmen/Nähguthalter aufweist, in den die Rahmenvorrichtung mit perforierter Materialeinheit eingebracht wird und die Materialeinheit mit Ziernähten und/oder Verbindungsnähten versehen wird.
  • Erfindungsgemäß können noch weitere Bearbeitungsstationen vorhanden sein, die die von der zweiten Bearbeitungsstation kommenden Rahmenvorrichtungen mit bearbeiteter Materialeinheit einer weiteren Bearbeitung unterziehen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass vor und nach den einzelnen Bearbeitungsstationen Zwischenspeicher vorhanden sind, in denen die Rahmenvorrichtungen mit Materialeinheiten gelagert sind, die sukzessive entnommen und einer Bearbeitungsstation zugeführt werden oder von einer Bearbeitungsstation kommend im Zwischenspeicher gelagert werden.
  • Hinsichtlich eines automatisierten Bearbeitungsablaufs kann eine wirtschaftliche Herstellung dadurch ermöglicht werden, dass steuerbare Handhabungseinheiten vorhanden sind, die die Rahmenvorrichtungen aus den Zwischenspeichern entnehmen und den Bearbeitungsstationen zuführen und nach Bearbeitung in die entsprechenden Zwischenspeicher ablegen.
  • Die Handhabungseinheiten können dabei als automatisch arbeitende Robotereinheiten mit Greifereinheiten ausgebildet sein, die von einer zentralen Steuereinrichtung angesteuert werden.
  • Im Rahmen einer wirtschaftlichen Fertigung ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung besonders vorteilhaft, dass die Rahmenvorrichtung eine elektronisch lesbare Informationseinheit aufweist, die spezifische Informationen für das jeweilige Stanz-/ Perforationsmuster der eingespannten Materialeinheit und/oder spezifische Informationen für die weitere Bearbeitung der Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit aufweist. Dieselben Informationseinheiten können beispielsweise von den Handhabungseinheiten oder an den einzelnen Bearbeitungsstationen eingelesen werden, wodurch dann die Bearbeitungsstationen die entsprechende individuelle Bearbeitung der jeweils aktuell zugeführten Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit vornimmt.
  • Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Perspektivdarstellung eines Wechselrahmens,
    Fig. 2
    Perspektivdarstellung eines Wechselrahmens mit Materialeinheit und Abdeckrahmen in Explosionsdarstellung,
    Fig. 3
    Perspektivdarstellung einer Rahmenvorrichtung mit Wechselrahmen und Abdeckrahmen und eingespannter Materialeinheit,
    Fig. 4
    Perspektivdarstellung eines Transportrahmens (Nähguthalter) für eine Nähmaschine,
    Fig. 5
    Perspektivdarstellung des Transportrahmens gemäß Fig. 4 mit eingelegter Rahmenvorrichtung gemäß Fig. 3,
    Fig. 6
    ausschnittsweise Perspektivdarstellung des Stanz-/ Perforierwerkzeugs einer Stanz-/Perforiermaschine mit anstehenden beziehungsweise zugeführter Rahmenvorrichtung gemäß Fig. 3 mit zusätzlichen zwei Servomotoren, die die Rahmenvorrichtung bei dem Stanz-/ Perforationsvorgang der Materialeinheit in eine vorgebbare Position in Transportrichtung und/oder in Querrichtung verschieben können,
    Fig. 7
    stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine mit Mitteln zum Verschieben einer zugeführten Rahmenvorrichtung mit der Materialeinheit in Transport- und/oder Querrichtung in einer Ansicht in Querrichtung gesehen,
    Fig. 8
    stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß Fig. 7 in einer Ansicht in Transportrichtung gesehen,
    Fig. 9
    stark schematisierte Darstellung einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß Fig. 7 mit zusätzlich dargestellten konstruktiven Details,
    Fig. 10a-d
    schematisierte Darstellung von möglichen Stanz-/ Perforationsmustern unter Einsatz einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß den Figuren 7 bis 9,
    Fig. 11
    schematische Darstellung eines Perforationsmusters unter Einsatz einer Stanz-/Perforiermaschine gemäß den Figuren 7 bis 9, die Stanzstempel/Perforiernadeln mit unterschiedlichem Lochdurchmesser aufweist und
    Fig. 12
    schematische Darstellung einer Bearbeitungsanlage von mehreren Bearbeitungsstationen, denen jeweils aus Zwischenspeichern Rahmenvorrichtungen mit Materialeinheiten zur Bearbeitung zugeführt werden mit darunter dargestellten Bearbeitungszustände der Materialeinheit innerhalb der Rahmenvorrichtung.
    WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Die Fig. 1 zeigt in einer Perspektive ein Ausführungsbeispiel eines flachen Wechselrahmens 120, der im Ausführungsbeispiel eine quadratische Umfangskontur hat. In Umfangsrichtung sind an dem Wechselrahmen 120 rastermäßig angeordnete Fixiereinheiten 126 vorhanden, die dazu dienen, dass eine zu bearbeitende Materialeinheit M (siehe Fig. 2 und 3) angeschlossen und damit exakt positioniert werden kann.
  • Die Fig. 2 zeigt den Wechselrahmen 120 mit angeschlossener Materialeinheit M und darüber in auseinander gezogener Darstellung einen Abdeckrahmen 122, der im Wesentlichen dieselbe Umfangskontur wie der Wechselrahmen 120 aufweist und auf diesen zur zusätzlichen Sicherung der Materialeinheit M aufgesteckt werden kann. Im aufgesteckten Zustand gemäß Fig. 3 bilden die beiden Rahmen 120,126 eine Rahmenvorrichtung 130 mit innenseitig positionsgenau fixierter Materialeinheit M.
  • Diese Rahmenvorrichtung 130 wird einer Stanz-/Perforiermaschine 10 zugeführt zum Erzeugen eines vorgegebenen Stanz-/Perforationsmusters auf der Materialeinheit M, was in den Figuren 6, 7, 8 und 9 näher dargestellt ist und weiter unten beschrieben wird.
  • Der Wechselrahmen 120 und der Abdeckrahmen 122 kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff sein.
  • Weiterhin ist in Fig. 4 ein bekannter Transportrahmen 124 dargestellt, der beispielsweise bei Nähmaschinen eingesetzt und als Nähguthalter bezeichnet wird. Dieser Transportrahmen 124 weist Anschlusseinheiten 127, 128, 129 auf um in einer Nähmaschine gesichert gelagert werden zu können.
  • Des Weiteren weist der Transportrahmen 124 eine Einlegeinnenkontur 132 auf, deren Verlauf dem Außenkonturverlauf der Rahmenvorrichtung 130 gemäß Fig. 3 entspricht. In diese Einlegeinnenkontur 132 wird die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M, die bereits ein Stanz-/Perforationsmuster aufweist, eingelegt und kann dann ohne weitere Umbauarbeiten in der Nähmaschine weiter bearbeitet werden, beispielsweise zum Herstellen von Ziernähten auf der Materialeinheit M.
  • Die Fig. 6 zeigt in einer Perspektive einen Ausschnitt aus einer Stanz-/ Perforiermaschine 10 mit einem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 mit Werkzeugoberteil 12.1 und einem Werkzeugunterteil 12.2. Vor dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 steht eine Rahmenvorrichtung 130 mit einer ungestanzten beziehungsweise unperforierten Materialeinheit M gemäß Fig. 3 an und ist an einer Rahmenaufnahme-/Anschlusseinrichtung 140 angeschlossen. Die Rahmenvorrichtung 130 wird zwischen Werkzeugoberteil 12.1 und Werkzeugunterteil 12.2 zugeführt. Das Stanz-/Perforationswerkzeug 12 führt dann die entsprechende Stanzung beziehungsweise Perforation taktweise durch. Vor jedem Stanz-/Perforationstakt wird die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M in Abhängigkeit des herzustellenden Stanz-/ Perforationsmusters in Transportrichtung T und gegebenenfalls auch in Querrichtung Q bewegt. Hierzu ist ein erstes Antriebsaggregat 70 und ein zweites Antriebsaggregat 72 vorhanden, die beide beispielsweise als Servomotoren ausgebildet sind. Das erste Antriebsaggregat 70 ermöglicht eine Bewegung der Rahmenvorrichtung 130 in Transportrichtung T, das zweite Antriebsaggregat 72 ermöglicht eine Verschiebung der Rahmenvorrichtung 130 in Querrichtung Q. Beide Antriebsaggregate 70, 72 sind über entsprechende Koppelglieder 74, 76 an die Rahmenaufnahme-/Anschlusseinrichtung 140 oder die Rahmenvorrichtung 130 angeschlossen.
  • Die Antriebsaggregate 70, 72 werden über eine in Fig. 6 nicht näher dargestellte Steuereinrichtung angesteuert.
  • Die einzelnen Abläufe bei der Herstellung des Stanz-/Perforationsmusters und die weiteren Bauteile einer Stanz- und Perforiermaschine werden anhand der Figuren 7, 8 und 9 nachfolgend beschrieben.
  • Eine in den Figuren 7 und 8 stark schematisiert dargestellte Stanz-/ Perforiermaschine 10 weist ein Maschinenoberteil 54 und ein Maschinenunterteil 56 auf. Im Maschinenoberteil 54 ist oberseitig ein Druckbalken 36 angeordnet, auf den ein Antriebsaggregat 18 zur Erzeugung eines Stanz-/Perforationshubs H einwirkt. Unterhalb des Druckbalkens 36 ist beabstandet ein Werkzeugoberteil 12.1 eines Stanz-/Perforationswerkzeug 12 vorhanden, in dem Stanzstempel/Perforiernadeln 16 angeordnet sind.
  • Zwischen dem Druckbalken 36 und dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 sind Sperrschieber 22 vorhanden, die an einen Steuerblock 14 angeschlossen sind. Die Sperrschieber 22 sind aus- und einfahrbar ausgebildet und jeweils einem Stanzstempel beziehungsweise einer Perforiernadel 16 zugeordnet. Im ausgefahrenen Zustand - wie in Fig. 7 dargestellt - ist der/die zugehörige Stanzstempel/Perforiernadel 16 aktiviert, so dass bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H eine zugeführte Materialeinheit M perforiert wird. Die Materialeinheit M ist innerhalb der Rahmenvorrichtung 130 eingespannt vorhanden.
  • Das Maschinenunterteil 56 weist oberseitig ein Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 auf, in dem der Stanzstempel/ die Perforationsnadel 16 beispielsweise geführt sind. Beabstandet unterseitig ist eine Basisplatte 62 vorhanden. Die Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit M wird zwischen dem Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 und der Basisplatte 62 zugeführt. Die Transportrichtung der Materialeinheit M ist in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen T gekennzeichnet.
  • Weiterhin ist eine Speichereinrichtung 40 vorhanden, in der sämtliche Daten betreffend die Geometrie des zu perforierenden beziehungsweise zu stanzenden Mustern in der Materialeinheit M abgelegt sind, wie beispielsweise Position und Durchmesser der Perforations-/ Stanzausnehmungen. Die Speichereinrichtung 40 steht mit einer Steuereinrichtung 30 in Kommunikationsverbindung, wobei die Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung 40 gespeicherten Daten die Stanz-/Perforiermaschine 10 ansteuert. So aktiviert die Steuereinrichtung das Antriebsaggregat 18 zur Aktivierung des Stanz-/Perforationshubs H. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit einem ersten Antriebsaggregat 70 und einem zweiten Antriebsaggregat 72 in Kommunikationsverbindung. Das erste Antriebsaggregat 70 wirkt auf die Materialeinheit M ein, derart, dass bei Aktivierung des ersten Antriebsaggregats 70 die Materialeinheit M eine Bewegung in Transportrichtung T in einer vorgegebenen Größe durchführt. Weiterhin wirkt das zweite Antriebsaggregat 72 auch auf die Materialeinheit M ein, derart, dass bei Aktivierung des zweiten Antriebsaggregats 72 die Materialeinheit M eine Verschiebung in Querrichtung Q (siehe Fig. 8) in einer vorgegebenen Größe durchführt. Die Aktivierung der Verschiebung der Materialeinheit M vor jedem Stanz-/Perforationshub H wird durch die Steuereinrichtung 30 veranlasst, die aufgrund aus der Speichereinrichtung 40 abgerufenen Informationen die Größe der Verschiebung der Materialeinheit M in Transportrichtung T und/oder in Querrichtung Q für den jeweiligen Stanz-/Perforationshub H festlegt.
  • Die in Fig. 9 schematisiert dargestellte Stanz-/Perforiermaschine 10 stellt ein konstruktives Ausführungsbeispiel - auch teilweise in stark schematisierter Darstellung - der Stanz-/Perforiermaschine 10 gemäß Fig. 7 und 8 dar. Gleiche Bauteile tragen dasselbe Bezugszeichen und werden nicht noch einmal erläutert.
  • Die Stanz-/Perforiermaschine 10 weist ein Stanz-/Perforationswerkzeug 12 mit einem Werkzeugoberteil 12.1, ein Werkzeugunterteil 12.2 und einen Steuerblock 14 auf. In der durch Servohydraulik angetriebene Stanz-/Perforiermaschine 10 ist der Steuerblock 14 mit einem Druckbalken 36 verbunden, das heißt in einer an dem Druckbalken vorhandenen Steuerblockführungsnut 42 eingeführt und zentriert. Der Druckbalken 36 wird durch ein Antriebsaggregat 18 in Hubrichtung H auf und ab bewegt. Unter dem Steuerblock 14 befindet sich das entsprechende Werkzeugoberteil 12.1 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12, dessen Rasterung für die Perforiernadeln 16 mit der des Steuerblocks identisch ist. Das Werkzeugoberteil 12.1 des Stanz-/ Perforationswerkzeugs 12 weist einen Nadelhalter 34 auf, der in einer Nadelhalterführungsnut 44 im Steuerblock eingeführt ist. Das Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 mit den Matrizen wird mittels eines nicht näher dargestellten Zentrierstifts zentriert. Auch dieses Werkzeugunterteil 12.2 des Stanz-/ Perforationswerkzeugs 12 wird in einer Werkzeugführungsnut 46 platziert. Der Nadelhalter 34 bildet zusammen mit der Nadelführung, die fest mit dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 verbunden ist, eine Einheit, nämlich das Stanz-/Perforationswerkzeug 12.
  • Auf den Nadelhalter 34 befindet sich ein Distanzblech 60, welches zum Einen die Demontage des Stanz-/Perforationswerkzeugs 12 erleichtert und zum Anderen den Einsatz weiterer Standardwerkzeuge mit gleichem Werkzeugprofil aber anderer Teilung ermöglicht. Hierbei wird das offene Distanzblech 60, das mit Rasterbohrungen versehen ist, durch eine geschlossene Variante ohne Rasterbohrungen ersetzt.
  • Die Perforiernadeln 16 sind in einem vorgegebenen Raster in Querrichtung Q, die senkrecht zur Darstellungsebene von Fig. 9 verläuft angeordnet. Die Perforiernadeln 16 können individuell bei jedem Stanz-/Perforationshub H entweder aktiviert oder deaktiviert werden. Diese individuelle Ansteuerung wird dadurch umgesetzt, dass eine Steuereinrichtung 30 vorhanden ist, die mit einer Speichereinrichtung 40 in Kommunikationsverbindung steht, in der die geometrischen Daten des zu erstellenden Stanz-/Perforationsmusters auf einer dem Stanz-/Perforationswerkzeug 12 zugeführten Materialeinheit M gespeichert sind.
  • Die Steuereinrichtung 30 steht mit einer Ventileinrichtung 26 in Kommunikationsverbindung, wobei die Ventileinrichtung 26 Ventileinheiten aufweist, die jeweils individuell mit an dem Steuerblock 14 angeordneten Kolben-Zylindereinheiten in Kommunikationsverbindung stehen. Die Kolben-Zylindereinheiten sind als doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheiten ausgebildet, mit einem Zylinder 24, einem Kolben 21 und einer Kolbenstange 20. In jeder Kolben-Zylindereinheit ist eine erste Druckkammer 28 und eine zweite Druckkammer 32 vorhanden.
  • Jede Kolbenstange 20 ist in ihrem freien Endbereich an einen Sperrschieber 22 angeschlossen, der von einer Aktivierungsposition (ausgefahrener Zustand) und einer Deaktivierungsposition (eingefahrener Zustand) bei entsprechender Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit in Schieberichtung S quer zur Hubrichtung H verschiebbar ist. Weiterhin ist ein erster Druckspeicher 28.1 und ein zweiter Druckspeicher 32.1 vorhanden, die mit der Ventileinrichtung 26 kommunizieren. Die erste Druckkammer 28 stellt einen Druck P1 zur Verfügung, und die zweite Druckkammer 32 stellt einen Druck P2 zur Verfügung, der größer ist als der Druck P1.
  • Jeder Perforiernadel 16 ist ein Sperrschieber 22 mit zugehöriger ansteuerbarer Kolben-Zylindereinheit zugeordnet. Der Sperrschieber 22 ist beabstandet zum oberen Kopfende der Perforiernadel 16 vorhanden. Unterhalb des Sperrschiebers 22 ist ein Verlängerungsprofil 48 im Steuerblock 14 in einer entsprechenden Führung vorhanden, wobei das Verlängerungsprofil 48 unterseitig auf dem Kopf der zugeordneten Perforiernadel 16 anliegt und die obere Stirnseite des Verlängerungsprofils 48 auf dem Höhenniveau der Unterseite des Sperrschiebers 22 angeordnet ist. Im ausgefahrenen Zustand des Sperrschiebers 22 liegt dieser auf dem Verlängerungsprofil 48 auf, so dass bei Durchführung der Hubbewegung H des Steuerblocks 14 die Perforiernadel 16 nach unten bewegt wird und eine Perforation an der Materialeinheit M auslöst.
  • Bei eingefahrenen Sperrschieber 22 ist kein Kontakt zwischen Verlängerungsprofil 48 und Sperrschieber 22 vorhanden, da die Unterseite des Sperrschiebers 22 neben der Unterseite des Verlängerungsprofils 48 vorhanden ist. Wird in der eingefahrenen Position des Sperrschiebers 22 ein Stanz-/Perforationshub durchgeführt, so wird das Verlängerungsprofil 48 nicht von dem Sperrschieber 22 bewegungsmäßig beaufschlagt, so dass die zugeordnete Perforiernadel 16 keine Perforation durchführt.
  • Der Sperrschieber 22 weist in seinem freien Endbereich eine gegen die Stanz-/Perforationshubrichtung H geneigt verlaufende Kontur 52 auf, die gewährleistet, dass falls beim Ausfahren des Sperrschiebers 22 das Verlängerungsprofil 48 beziehungsweise die Perforiernadel 16 einen Überstand nach oben aufweist, das Verlängerungsprofil 48 nach unten geschoben und nicht abgeschert beziehungsweise beschädigt wird. Dadurch ist eine dauerhaft zuverlässige Funktionalität gewährleistet.
  • Beim Betrieb der Stanz-/Perforiermaschine werden die erste Drucckammer 28 und zweite Druckkammer 32 über die Ventileinrichtung 26 und die Steuereinrichtung 30 unter Berücksichtigung der gespeicherten Stanz-/Perforationsmusterdaten wie folgt individuell angesteuert. Die erste Druckkammer 28 wird über den ersten Druckspeicher 28.1 mit dem Druck P1 permanent beaufschlagt, das heißt unter der Wirkung des Drucks P1 befindet sich der Sperrschieber 22 in der eingefahrenen Position, so dass bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H die zugeordnete Perforiernadel 16 keine Perforation durchführt.
  • Ist eine Perforiernadel 16 bei einem Stanz-/Perforationshub H zu Aktivieren, veranlasst die Steuereinrichtung 30 über die Ventileinrichtung 26, dass die zweite Druckkammer 32 über den zweiten Druckspeicher 32.1 mit dem Druck P2 beaufschlagt wird, der größer ist als der permanent anstehende Druck P1 in der ersten Druckkammer 28, so dass der Sperrschieber 22 ausfährt und bei Durchführung des Stanz-/Perforationshubs H die zugeordnete Perforiernadel 16 in Verbindung mit dem Verlängerungsprofil 48 einen Stanz-/Perforationshub H durchführt und eine Perforation auf der Materialeinheit M herstellt.
  • An dem Steuerblock 14 sind somit individuell angesteuerte und unter einem permanenten ersten Druck P1 stehende, der quasi eine Luftfeder im Rückhub bildet, Kolben-Zylindereinheiten vorhanden, wobei für jede anzusteuernde Perforiernadel 16 im Stanz-/Perforationswerkzeug 12 eine Kolbenstange 20 der entsprechenden Kolben-Zylindereinheit zugeordnet ist, die durch Beaufschlagung mit dem Druck P2 aktiviert, das heißt ausgefahren, wird.
  • Durch den voneinander getrennten Aufbau von Steuerblock 14 und Stanz-/Perforationswerkzeug 12 in Verbindung mit den in Hubrichtung H und in Querrichtung Q versetzt innerhalb eines Gehäuses 38 angeordneten Kolben-Zylinderaggregaten, ist es möglich, einen minimalen Abstand bezüglich des Rastermaßes zwischen den Perforiernadeln 16 im Werkzeug 12 zu erreichen, welcher beispielsweise einer Standardperforation im Automobilbau entspricht. Daraus kann beispielsweise eine maximale Nadelanzahl von 1024 Nadeln auf einer Perforationsbreite von 1,9456 mm erreicht werden.
  • Diese hohe Nadelanzahl pro Flächeneinheit kann bei den bekannten Systemen nicht erreicht werden.
  • Wie bereits oben beschrieben, wird zwischen dem Kopf der einzelnen Perforiernadeln 16 und Sperrschieber 22 das Verlängerungsprofil 48 angeordnet. Das Verlängerungsprofil 48 besteht beispielsweise aus einem gehärteten und im Durchmesser abgesetzten Rundmaterial, welches lose auf dem Kopf der Perforiernadel 16 aufliegt. Durch den abgesetzten Außendurchmesser wird eine Bewegung des senkrecht eingebauten Verlängerungsprofils 48 im Steuerblock 14 beim Einbeziehungsweise Ausbau des Werkzeugs verhindert. Gleichzeitig wird das Verlängerungsprofil 48 durch diesen Absatz in einer fix definierten Position über dem Nadelkopf gehalten.
  • Um die Differenz zwischen dem vorgegebenen Nadeldurchmesser beziehungsweise Nadelabstand und dem zwangsläufig breiteren Sperrschieber 22 mit der dazugehörigen Kolbenstange 20 auszugleichen, werden diese mechanischen Verlängerungsprofile 48 in unterschiedlichen Längen im Steuerblock 14 eingesetzt und den Sperrschiebern 22 entsprechend zugeordnet.
  • Die einzelnen Kolben-Zylindereinheiten sind als Spezialzylinder am Steuerblock 14 beidseitig vorhanden und werden von Steuerventilen 26 individuell angesteuert. Diese Spezialzylinder sind innerhalb der Maschine beispielsweise in Gehäusen 38 mit jeweils vier Kolben-Zylindereinheiten angeordnet, um sie vor Beschädigungen oder Zugriff zu schützen. Diese Gehäuse 38 beinhalten die komplette elektronische und pneumatische Ansteuerung (Ventilinseln, Druckregler, Drucküberwachung etc.). Diese Gehäuse 38 werden mittels eines dafür konstruierten Kopplungssystem mit der Ventileinrichtung 26 mit ihren individuell zugeordneten Steuerventilen verbunden. Alternativ können die Steuerventile der Ventileinrichtung 26 aber auch flexibel auf entsprechenden Transportgestellen montiert werden, um diese an verschiedenen Stanzmaschinen einzusetzen. Dadurch ist man nicht nur auf einen Arbeitsbereich angewiesen.
  • Durch den dauerhaft anstehenden Gegendruck P1 im Rückhub der Kolbenstange 20 der Kolben-Zylindereinheiten kann die Schaltzeit zwischen den Stanzungen stark reduziert werden. Daraus ergibt sich eine wesentlich höhere Taktzahl (zum Beispiel 160 bis 180 pro Minute) der Stanzeinheit im Vergleich zu den bekannten Stanz-/Perforiermaschinen.
  • Weiterhin ist in Fig. 9 noch stark schematisiert ein erstes Antriebsaggregat 70 und ein zweites Antriebseaggregat 72 dargestellt. Diese beiden Antriebsaggregate 70, 72 werden von der Steuereinrichtung 30 vor jedem Stanz-/Perforationshub H angesteuert und aktiviert oder deaktiviert. Das erste Antriebsaggregat 70, das beispielsweise als Servomotor ausgebildet ist, ist über in Fig. 9 nicht näher dargestellte Koppelglieder an die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M angeschlossen. Das zweite Antriebsaggregat 72, das beispielsweise als Servomotor ausgebildet ist, ist über in Fig. 9 nicht näher dargestellte Koppelglieder ebenfalls an die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M angeschlossen. Bei Aktivierung des ersten Antriebsaggregats 70 durch die Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung 40 gespeicherten Daten führt die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M eine Verschiebung in Transportrichtung T mit der jeweils aktuell vorgegebenen Größe aus. Bei Aktivierung des zweiten Antriebsaggregats 72 durch die Steuereinrichtung 30 führt die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M eine Bewegung in Querrichtung Q in der jeweils aktuell vorgegebenen Größe durch.
  • Dadurch, dass die Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M sowohl in Transportrichtung T als auch in Querrichtung Q individuell für jeden Stanz-/Perforationshub H relativ zu dem Stanz-/ Perforationswerkzeug 12 angeordnet werden kann, können nahezu beliebige Stanz-/Perforationsmuster erzeugt werden.
  • In den Figuren 10a, b, c und d sind beispielhaft Stanz-/Perforationsmuster angegeben. Grundsätzlich ist es durch die Verschiebemöglichkeit der Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M möglich jegliche gewünschte Platzierung der Löcher vorzunehmen.
  • Wie in Fig. 11 dargestellt können auch verschiedene Lochdurchmesser erzeugt werden, mittels von im Stanz-/Perforationswerkzeug 12 angeordneten Perforiernadeln 16 unterschiedlichen Durchmessers und durch entsprechendes Verschieben der Rahmenvorrichtung 10 mit Materialeinheit M. Mit Hilfe einer Software wird vor dem jeweiligen Stanz-/Perforationshub H, die der Perforationsposition am nächsten liegenden Perforiernadeln mit entsprechendem Durchmesser ermittelt und die Materialeinheit M um das entsprechende Maß verschoben.
  • Durch den beispielhaft beschriebenen mechanischen Aufbau des Stanz-/Perforationswerkzeug 12 können systembedingt beliebige Vorschübe in Transportrichtung T und in Querrichtung Q durch Kopplung der Rahmenvorrichtung 130 mit Materialeinheit M an die ersten und zweiten Antriebsaggregate 70, 72 gefahren werden. Dadurch besteht unter anderem die Möglichkeit, auch bogen- und kreisförmige Konturen herzustellen (siehe beispielsweise Fig. 10a). Insgesamt ergeben sich nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Darstellung von Stanz-/Perforationsmustern nach jedem gewünschten Design. Es müssen lediglich die entsprechenden Dateien, die die Informationen über die Geometrie des Stanz-/Perforationsmusters enthalten, insbesondere hinsichtlich der Position und Größe, in die Speichereinrichtung 40 eingelesen werden.
  • In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsanlage 100 stark schematisiert dargestellt, die den Einsatz der Rahmenvorrichtung 130 bei unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen zeigt.
  • Dabei ist eine erste Bearbeitungsstation 134 vorhanden, die als Stanz-/ Perforiermaschine 10 ausgebildet ist. Nach der ersten Bearbeitungsstation 134 ist eine zweite Bearbeitungsstation 150 nachgeschaltet, die beispielsweise eine Nähmaschine 151 ist. Danach kann noch eine weitere Bearbeitungsstation 160 zur weiteren Bearbeitung vorhanden sein.
  • Vor der ersten Bearbeitungsstation 134 ist ein erster Zwischenspeicher 112 geschaltet, in dem einzelne Rahmenvorrichtungen 130 jeweils mit eingespannter Materialeinheit M ohne Stanz-/Perforationsmuster gelagert sind.
  • Aus diesem ersten Zwischenspeicher 112 werden die Rahmenvorrichtungen 130 einzeln entnommen und der Perforationsmaschine 10 zugeführt, die in der Materialeinheit Mein Stanz-/ Perforationsmuster 66 erzeugt. Danach wird die Rahmenvorrichtung 130 mit perforierter/gestanzter Materialeinheit in einen zweiten Zwischenspeicher 114 eingelagert. Aus dem zweiten Zwischenspeicher 114 werden die Rahmenvorrichtungen 130 dann entnommen und der zweiten Bearbeitungsstation 150 beziehungsweise der Nähmaschine 151 zugeführt und dabei in einen Transportrahmen 124 (Nähguthalter) eingesetzt. Die Nähmaschine 151 stellt dann beispielsweise Ziernähte 68 auf der gestanzten/perforierten Materialeinheit M her. Die so bearbeiteten Materialeinheit M mit Rahmenvorrichtung 130 wird dann in einem dritten Zwischenspeicher 116 eingelagert und kann zur Bearbeitung in einer weiteren Bearbeitungsstation 160 entnommen werden.
  • Die Entnahme der Rahmenvorrichtungen 130 aus den Zwischenspeicher 112, 114, 116 kann beispielsweise über in Fig. 12 stark schematisiert dargestellte Handhabungseinheiten 152, 154, 156, 158 vorgenommen werden, die auch die Entnahme der bearbeiteten Rahmenvorrichtung 130 aus den Bearbeitungsstationen 134,150 zur Einlagerung in den Zwischenspeicher 114,116 vornehmen.
  • Die Handhabungseinheiten 152, 154, 156, 158 können beispielsweise Robotereinheiten sein, die mit entsprechenden Greifereinheiten ausgestattet sind.
  • Mit der dargestellten Bearbeitungsanlage 100 ist ein wirtschaftliches, automatisch und zuverlässiges Bearbeiten (Stanzen, Prägen, Nähen oder dergleichen) von Material wie beispielsweise Leder, Kunstleder, Folien, Papier oder dergleichen, beispielsweise in der Automobilindustrie und Papierverarbeitung umsetzbar. Mit den dargestellten Lösungen kann unter zu Hilfenahme der Rahmenvorrichtung eine zu bearbeitende Materialeinheit gleich in welcher Form und Art mit hoher Genauigkeit gestanzt, geprägt, genäht oder dergleichen werden. Die Rahmenvorrichtung kann variabel ausgestaltet sein, so dass sie in verschiedenen Maschinen (Stanz-/ Perforier-, Präge- und Nähmaschinen und dergleichen) eingesetzt werden kann.

Claims (20)

  1. Stanz-/Perforiermaschine (10) zur Erzeugung eines vorgebbaren Stanz-/Perforationsmusters in einer in Transportrichtung (T) zugeführten Materialeinheit (M) mit
    - einem Stanz-/Perforationswerkzeug (12), mit
    - - einem in einer Hubrichtung (H) bewegbaren Werkzeugoberteil (12.1) mit mehreren in einer Querrichtung (Q) in einem vorgegebenen Raster angeordneten Stanzstempeln/Perforiernadeln (16), die über einen Druckbalken (36), der über eine Steuereinrichtung (30) mit einem Antriebsaggregat (18) zur Erzeugung eines Stanz-/ Perforationshubs (H) in Wirkverbindung steht, bewegbar sind und
    - - einem feststehenden Werkzeugunterteil (12.2)/Matrize,
    - wobei die Materialeinheit (M) zwischen Werkzeugoberteil (12.1) und Werkzeugunterteil (12.2) zugeführt wird,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Materialeinheit (M) in einer Rahmenvorrichtung (130) angeordnet beziehungsweise eingespannt vorhanden ist,
    - die Stanz-/Perforiermaschine (10) eine Rahmenaufnahme-/ Anschlusseinrichtung (140) zur Aufnahme/zum Anschluss der Rahmenvorrichtung (130) aufweist,
    - wobei die Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) zwischen dem Werkzeugoberteil (12.1) und dem Werkzeugunterteil (12.2) zum Perforieren/Stanzen der Materialeinheit (M) zugeführt wird.
  2. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 1,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Rahmenvorrichtung (130) einen Wechselrahmen (120) mit Fixiereinheiten (26) zum Anschluss/zum Einspannen des Randbereichs der Materialeinheit (M) in den Wechselrahmen (120) aufweist.
  3. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 2,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Rahmenvorrichtung (130) einen Abdeckrahmen (122) aufweist, der auf dem Wechselrahmen (120) zur Sicherung des Anschlusses des Randbereichs der Materialeinheit (M) angeordnet/angeschlossen ist.
  4. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - Mittel (70, 72) zum Erzeugen einer simultanen Relativbewegung der zugeführten Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) zum Stanz-/Perforationswerkzeug (12) in einer vorgebbaren Größe sowohl in Transportrichtung (T) als auch in Querrichtung (Q) vorhanden sind, so dass die Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) vor jedem Stanz-/Perforationshub (H) in einer individuellen vorgebbaren Position relativ zum Stanz-/Perforationswerkzeug (12) positionierbar ist.
  5. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 4,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Mittel (70, 72) ein erstes Antriebsaggregat (70) aufweisen, das eine Bewegung der Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) in Transportrichtung (T) und ein zweites Antriebsaggregat (72), das die Bewegung der Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) in Querrichtung bewirkt.
  6. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 5,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - das erste Antriebsaggregat (70) und das zweite Antriebsaggregat (72) jeweils als Servomotor ausgebildet ist.
  7. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 5 oder 6,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Antriebsaggregate (70, 72) über Koppelglieder an die Rahmenvorrichtungen (130) mit Materialeinheit (M) angeschlossen sind.
  8. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine Speichereinrichtung (40) vorhanden ist, in der die Daten für die Geometrie des Stanz-/Perforationsmusters bezüglich Position und Durchmesser ablegt sind,
    - die Steuereinrichtung (30) mit der Speichereinrichtung (40) in Kommunikationsverbindung steht,
    - die Steuereinrichtung (30) mit einem Steuerblock (14) der Stanzstempel/Perforiernadeln (16) zum Ansteuern/ Aktivieren/Deaktivieren der Stanzstempel/Perforiernadeln (16) beim Stanz-/Perforiervorgang in Wirkverbindung steht,
    - die Steuereinrichtung (30) mit den Mitteln (70, 72) zum Erzeugen einer simultanen relativbewegung der Materialeinheit (M) in Kommunikationsverbindung steht und
    - die Steuereinrichtung (30) in Abhängigkeit der in der Speichereinrichtung (40) gespeicherten Daten die entsprechende Aktivierung der Mittel (70, 72) veranlasst.
  9. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Stanz-/Perforationswerkzeug (12) Stanzstempel/ Perforiernadeln (16) mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
  10. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Steuerblock (14) vorhanden ist, der Kolben-Zylindereinheiten aufweist, deren Bewegungen beim Stanz-/ Perforationshub individuell über die Steuereinrichtung (30) ansteuerbar sind und individuell jedem Stanzstempel/jeder Perforiernadel (16) zugeordnet sind,
    - einem Sperrschieber (22), der jeweils an eine entsprechende Kolbenstange (20) der Kolben-Zylindereinheit angeschlossen ist, wobei der Sperrschieber (22) durch die Bewegung der Kolbenstange (20) in eine Aktivierungs- beziehungsweise Deaktivierungsposition verschiebbar ist,
    - - der Sperrschieber in Aktivierungsposition direkt oder indirekt auf den Stanzstempel/die Perforiernadel (16) bei der Ausführung des Hubes (H) einwirkt,
    - - der Sperrschieber in Deaktivierungsposition keine Wirkung auf den Stanzstempel/die Perforiernadel (16) ausübt,
    - - so dass in Aktivierungsposition des Sperrschiebers (22) dieser bei der Hubbewegung (H) auf den Stanzstempel/ Perforiernadel (16) einwirkt und eine Perforation durchgeführt wird und in Deaktivierungsposition des Sperrschiebers keine Stanzung/Perforation der Materialeinheit (M) bewirkt wird.
  11. Stanz-/Perforiermaschine nach Anspruch 10,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Kolben-Zylindereinheit als doppelt wirkende Kolben-Zylindereinheit mit einer ersten Druckkammer (28) und einer zweiten Druckkammer (32) ausgebildet ist, wobei die erste Druckkammer (28) über die Steuereinrichtung (30) permanent mit einem ersten Druck (P1) beaufschlagt wird, der bewirkt, dass der Sperrschieber (22) sich in Deaktivierungspositition befindet beziehungsweise gehalten wird und bei Durchführung einer Stanzung beziehungsweise Perforation die Steuereinrichtung (30) die zweite Druckkammer (32) im Aktivierungsfall mit einem zweiten Druck (P2) beaufschlagt, der größer ist als der erste Druck (P1), so dass der Sperrschieber (22) in Aktivierungsposition ausfährt und dadurch bei der Hubbewegung (H) diese Bewegung auf den/die zugeordnete/n Stanzstempel / Perforiernadel übertragen wird, so dass eine Stanzung beziehungsweise Perforation der Materialeinheit (M) durchgeführt wird.
  12. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Rahmenvorrichtung (130) eine, insbesondere elektronisch lesbare, Informationseinheit aufweist, die spezifische Informationen für das jeweilige Stanz-/ Perforationsmuster der eingespannten Materialeinheit (M) und/oder Informationen für die weitere Bearbeitung der Rahmenvorrichtung mit Materialeinheit (M) aufweist.
  13. Stanz-/Perforiermaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Rahmenvorrichtung eine polygonartige, insbesondere viereckförmige, Umfangskontur aufweist.
  14. Bearbeitungsanlage (100) zum standardisierten Bearbeiten, insbesondere Stanzen, Prägen, Nähe oder dergleichen, von Materialeinheiten (M), insbesondere aus Leder, Kunstleder, Folien, Papier oder dergleichen,
    - gekennzeichnet durch
    - eine erste Bearbeitungsstation (134), die eine Stanz-/ Perforiermaschine (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche aufweist, der jeweils eine standardisierte Rahmenvorrichtung (130) mit Materialeinheit (M) zum Erzeugen eines vorgegebenen Stanz-/ Perforartionsmusters zugeführt wird und
    - eine zweite Bearbeitungsstation (150), der die Rahmenvorrichtung (130) mit perforierter/gestanzter Materialeinheit (M) zugeführt wird und die diese weiter verarbeitet.
  15. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 14,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - die zweite Bearbeitungsstation (150) eine Nähmaschine (151) mit einem Transportrahmen (124)/Nähguthalter aufweist, in den die Rahmenvorrichtung (130) mit perforierter Materialeinheit (M) eingebracht wird und die Materialeinheit (M) mit Ziernähten und/oder Verbindungsnähten versehen wird.
  16. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 15,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - zumindest eine weitere Bearbeitungsstation (160) vorhanden ist, der die von der zweiten Bearbeitungsstation (150) kommenden Rahmenvorrichtungen (130) mit bearbeiteter Materialeinheit (M) einer weiteren Bearbeitung unterzieht.
  17. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 14 bis 16,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein erster Zwischenspeicher (112) vorhanden ist, der der ersten Bearbeitungsstation (134) vorgelagert ist, in dem Rahmenvorrichtungen (130) mit noch nicht perforierten/ gestanzten Materialeinheiten (M) gelagert sind, die sukzessive der ersten Bearbeitungsstation (134) zugeführt werden.
  18. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 14 bis 17,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein zweiter Zwischenspeicher (114) vorhanden ist, der der ersten Bearbeitungsstation (134) nachgeschaltet ist, in dem Rahmenvorrichtungen (130) mit einem Stanz-/Perforationsmuster versehene Materialeinheiten (M) gelagert sind, die sukzessive der zweiten Bearbeitungsstation zugeführt werden.
  19. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 16 bis 18,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein dritter Zwischenspeicher (116) vorhanden ist, der der zweiten Bearbeitungsstation (150) nachgeschaltet ist und in dem die Rahmenvorrichtungen (130) mit bearbeiteter Materialeinheit (M) gelagert sind, die einer weiteren Bearbeitungsstation (160) zur weiteren Bearbeitung sukzessive zugeführt werden.
  20. Bearbeitungsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19,
    - dadurch gekennzeichnet, dass
    - steuerbare Handhabungseinheiten (152, 154, 156, 158) vorhanden sind, die die Rahmenvorrichtungen (130) aus den Zwischenspeichern (112,114,116) entnehmen und den Bearbeitungsstationen zuführen und nach Bearbeitung in die entsprechenden Zwischenspeicher (114, 116) ablegen.
EP20722440.3A 2019-04-05 2020-04-01 Stanz-/perforiermaschine und bearbeitungsanlage mit einer rahmenvorrichtung zur einspannung der materialeinheit Active EP3946853B1 (de)

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