WO2007113018A1 - Stanzvorrichtung, insbesondere für kunststoffformteile - Google Patents

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spindle
punching
base plate
nut
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Andreas Giehlen
Bernd Heidel
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Kraussmaffei Technologies Gmbh
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means

Definitions

  • the present invention relates to a punching device, in particular for plastic molded parts according to the preamble of claim 1.
  • Punching devices for plastic moldings are well known and used, for example, to cut off protruding edges, holes, cutouts of a plastic product or more refined plastic parts (especially a plastic molded part produced with a skin).
  • a plunger, or a directly used upper tool that acts as a plunger which is also referred to as a punching plate or punching device
  • a cutting device usually arranged with a punching knife.
  • the punching device is driven hydraulically so far. In most cases, several hydraulic cylinders are often used, which are acted upon jointly by a suitable hydraulic unit.
  • hydraulically driven punching devices are the compliance with safety regulations for hydraulic presses.
  • the safety requirements are based on the various possibilities of system failure, which can lead to specific hazard scenarios.
  • separate ram locks such as hydraulic clamping heads or so-called press safety valves are required.
  • press safety valves are required.
  • these occupational health and safety requirements are highly cost-intensive.
  • hydraulic drives have the disadvantage that after a penetration of the punching knife through the stamped the moving punching device, also called plunger, encounters only a very small counterforce and partially performs an uncontrolled movement in the punching direction, wherein the driving oil column is relaxed. This uncontrolled movement is undesirable and can lead to mechanical and hydraulic shocks.
  • Object of the present invention is to provide a punching device available, which is better controlled in their movement.
  • a generic punching device proposed to form the drive as an electric drive with at least one spindle-nut combination, wherein the relative movement of punching device to the base plate by a relative rotation of spindle and nut takes place and either the spindle or the nut or both is rotationally driven by an electric motor.
  • the drive of the punching device or the plunger is carried out by an electric motor.
  • servo motors can be used, wherein between the motors and the motor-driven part of the spindle-nut combination, a transmission can be arranged. With such a transmission, the force acting on the punching device can be generated in a desired range depending on the driving power of the electric motor.
  • the electric drives can act on the spindles, but also on the nuts.
  • the relative rotation of the spindle and nut converts the rotary motion of the electric motors into linear motion.
  • the force-displacement curve must be very finely controlled during the movement of the punching device or the plunger.
  • high-resolution distance measuring units in conjunction with the currently available electric servomotor technology can be used to precisely set all motion parameters and adhere precisely during operation.
  • FIG. 1 shows a schematic front view of an embodiment of a punching device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the punching device according to FIG. 1,
  • Figure 3 is a schematic plan view of the punching plate of the invention
  • Punching device of Figure 1 and Figure 5 is a schematic representation of the drive train for the punching plate consisting of electric motor and spindle-nut combination.
  • a base plate 12 which has a substantially rectangular Eckeck in plan view, wherein four holes are provided in the corner regions of the base plate 12, in each of which a guide rail 14 inserted vertically aligned and is fixed in it.
  • the base plate 12 has a flat upper working surface on which a product to be punched can be received in a corresponding receptacle.
  • a punching plate 16 On the guide rails 14 is a punching plate 16, which is also referred to as a plunger or upper tool, taken up and down movably received.
  • the punching plate 16 has in plan view - as well as the base plate 12 - a rectangular cross section, which corresponds to the shape of the base plate 12 or is designed as a directly used upper tool. In the corner regions, the spars 14 are guided in accordance with drilling moderately designed recordings.
  • each drive for the punching plate 16 is arranged on the two end faces of the punching devices, namely transversely opposite one another.
  • the position of the drive can also be placed elsewhere depending on the requirements of the punching device.
  • Each drive comprises, as is detailed in Figure 5, an electric motor 26 ', a flange bearing 24' and a nut member 22 'and a spindle 20'. In the figures, between the engine 26 'and
  • Each of the two flange bearings 24 ' is fixed to the base plate 12 and supports each associated spindle 20', 20 "in its axial direction so that the spindle is not slidable axially relative to the base plate 12.
  • At the punching plate 16 there is a nut for each drive 22 ', 22 "fixedly connected to the punching plate 16 is arranged. Through each nut 22 'and 22 "extends an associated spindle 20' and 20".
  • the spindles 20 'and 20 are driven by associated electric motors 26", which are designed as servomotors. When the spindles 20 'and 20 “are rotationally driven, the associated nuts 22' and 22" move up or down depending on the direction of rotation, thereby moving the punching plate 16 fixedly connected to the nuts 22 'and 22 ".
  • the operation of the present punching device is predetermined. If, in the case of a product inserted into the punching device, the ends are to be punched out or severed, or else the product is to be cut as it is, then with the punching device open, i. when the punching plate 16 is moved upwards, the product is positioned on the base plate 12 with a corresponding holder or in a corresponding holder (not shown). By driving the two electric motors 26 'in the same direction, the punching plate 16 is moved downwards, so that the punching blades, not shown, separate the ends. In this case, a fine movement control is possible, and a rash of the punching plate after cutting the edges of the product can be prevented. In other words, the electrically operated punching plate 16 continues its path independent of force and controlled or stops in a desired position.
  • the direction of rotation of the motors 26 ' is reversed, so that the punching plate 16 moves upward again.
  • the punched product and the stamped edges can be removed from the device.
  • the construction of the drive unit is carried out with a self-locking or fall protection of the punching plate 16. This provides sufficient security even in the event of a failure the control system or the electrical system. In such a case, the electrically driven punching plate remains in its current position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile, umfassend eine Grundplatte (12), zumindest zwei Führungselemente (14), die an der Grundplatte (12) befestigt sind, eine an den Führungselementen (14) hin- und her beweglich geführte Stanzeinrichtung (16), die zur Aufnahme eines Stanzwerkzeuges ausgebildet ist, sowie einen Antrieb zum Bewegen der Stanzeinrichtung (16) relativ zur Grundplatte (12). Zur besseren Kontrolle der Stanzplattenbewegung wird vorgeschlagen, dass der Antrieb als elektrischer Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination (20', 22'; 20', 22') ausgebildet ist, wobei die relative Bewegung von Stanzeinrichtung (16) zur Grundplatte (12) durch relative Verdrehung von Spindel (20', 20') und Mutter (22', 22') erfolgt und entweder die Spindel (20', 20') oder die Mutter (22', 22') von einem elektrischen Motor (26') drehangetrieben ist.

Description

Beschreibung
Titel
Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stanzvorrichtungen für Kunststoffformteile sind allgemein bekannt und dafür verwendet, beispielsweise überstehende Ränder, Löcher, Formausschnitte eines Kunststoffproduktes oder auch weiter veredelte Kunststoffteile (insbesondere eines mit einer Haut hergestellten Kunststoffformteil) abzutrennen. Zu diesem Zweck ist an einem Stößel, oder einem direkt verwendeten Oberwerkzeug das als Stößel fungiert, der nachfolgend auch als Stanzplatte oder Stanzeinrichtung bezeichnet wird, eine Schneidvorrichtung, zumeist mit einem Stanzmesser, angeordnet. Durch Antrieb der Stanzeinrichtung trennt das Messer die nicht benötigten Ränder ab, stanzt Löcher und Formausschnitte ein und stellt so ein für die Weiterverarbeitung oder einen Einbau geeignetes Kunststoffformteil her.
Die Stanzeinrichtung wird dabei bisher hydraulisch angetrieben. Zumeist werden oftmals mehrere hydraulische Zylinder verwendet, die von einem geeigneten Hydraulikaggregat gemeinsam beaufschlagt sind.
Nachteilig bei solchermaßen hydraulisch angetriebenen Stanzvorrichtungen ist jedoch auch die Beachtung von Sicherheitsvorschriften zu hydraulischen Pressen. Die Sicherheitsauflagen sind durch die verschiedenen Möglichkeiten eines Systemausfalls begründet, welcher zu bestimmten Gefährdungsszenarien führen kann. Um diese Gefährdungsszenarien auszuschließen, sind beispielsweise separate Stößelsicherungen, wie hydraulische Klemmköpfe oder sogenannte Pressensicherheitsventile erforderlich. Diese Auflagen zur Gewährleistung des Arbeitsschutzes für die Bediener wirken sich jedoch stark kostentreibend aus. Überdies besitzen hydraulische Antriebe den Nachteil, dass nach einem Durchdringen des Stanzmessers durch das Stanzgut die bewegende Stanzeinrichtung, auch Stößel genannt, auf eine nur noch ganz geringe Gegenkraft stößt und teilweise eine unkontrollierte Bewegung in Stanzrichtung durchführt, wobei die antreibende Ölsäule entspannt wird. Diese unkontrollierte Bewegung ist unerwünscht und kann zu mechanischen und hydraulischen Schlägen führen.
In der DE 20 2005 012 996 U1 ist eine Presse mit einem Pressenunterteil und einem relativ dazu vertikal verfahrbaren, zweigeteilten Pressenoberteil offenbart. Pressenunterteil und -Oberteil sind mittels Gewindespindelelementen derart miteinander verbunden, dass durch Drehbewegung der Gewindespindelelemente die beiden Teile des Pressenoberteils in entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
Überdies gibt es eine Reihe von Anwendungen, bei denen die Stanzwerkzeuge selbst mittels elektrischer Antriebe betrieben werden. Solche Ausführungsformen sind beispielsweise in der EP 1 502, EP 482 360 A2 und DE 201 08 706 U1 beschrieben. Dabei wird meist ein Pressenstempel, dessen Gehäuse an einer feststehenden Platte angeordnet ist, mittels einer Spindel-Mutter-Anordnung in Linearrichtung bewegt. Entweder die Spindel oder die Mutter werden über einen elektrischen Antrieb drehangetrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stanzeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die in ihrem Bewegungsablauf besser kontrollierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Demgemäß wird bei einer gattungsgemäßen Stanzvorrichtung vorgeschlagen, den Antrieb als elektrischen Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination auszubilden, wobei die relative Bewegung von Stanzeinrichtung zur Grundplatte durch eine relative Verdrehung von Spindel und Mutter erfolgt und entweder die Spindel oder die Mutter oder auch beide von einem elektrischen Motor drehangetrieben ist. Damit erfolgt der Antrieb der Stanzeinrichtung oder des Stößels elektromotorisch. Dadurch, dass man eine Spindel-Mutter-Kombination verwendet, die eine Selbsthemmung besitzt, ist eine sehr gute Kontrolle über alle Bewegungen der Stanzplatte gegeben. Im Gegensatz zu den hydraulisch angetriebenen Stanzeinheiten muss nach einem Durchbruch des Messers durch das Stanzgut und der daraus resultierenden niedrigen Gegenkraft kein Vorschnellen des Stößels befürchtet werden. Vielmehr setzt die elektrisch betriebene Stanzeinrichtung ihren Weg kraftunabhängig kontrolliert weiter fort.
Vorzugsweise können Servomotore verwendet werden, wobei zwischen den Motoren und dem motorisch angetriebenen Teil der Spindel-Mutter-Kombination ein Getriebe angeordnet sein kann. Mit solch einem Getriebe lässt sich die Krafteinwirkung auf die Stanzeinrichtung je nach Antriebsleistung des Elektromotors in einem gewünschten Bereich erzeugen.
Die elektrischen Antriebe können auf die Spindeln, aber auch auf die Muttern wirken. Durch die relative Rotation von Spindel und Mutter wird die Rotationsbewegung der Elektromotoren in eine Linearbewegung umgewandelt.
Je nach Auslegung der Spindel-Mutter-Kombination in Verbindung mit einem Elektromotor ist bei der Bewegung der Stanzeinrichtung oder des Stößels der Kraft-Weg- Verlauf sehr fein zu kontrollieren. Auch lassen sich durch hochauflösende Wegmesseinheiten in Verbindung mit der derzeitig zur Verfügung stehenden elektrischen Servomotortechnik alle Bewegungsparameter funktionsgenau festlegen und beim Betrieb genau einhalten.
Auch ist den Sicherheitsauflagen Genüge getan. Sollte es zu einem Ausfall des Steuerungssystems der Anlage kommen, so verharrt die elektrisch angetriebene Stanzeinrichtung aufgrund der Selbsthemmung oder durch Einbau von absturzsichernden Elementen der Spindeleinheit immer in ihrer Position.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im weiteren näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in Figur 1 eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht der Stanzvorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf die Stanzplatte der erfindungsgemäßen
Stanzvorrichtung aus Figur 1 , Figur 4 eine schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen
Stanzvorrichtung aus Figur 1 und Figur 5 eine schematische Darstellung des Antriebsstranges für die Stanzplatte bestehend aus Elektromotor und Spindel-Mutter-Kombination.
Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung ist eine Grundplatte 12 vorgesehen, die in Draufsicht einen im wesentlichen recht- eckförmigen Querschnitt besitzt, wobei in den Eckbereichen der Grundplatte 12 vier Bohrungen vorgesehen sind, in denen jeweils ein Führungsholm 14 vertikal ausgerichtet eingesteckt und darin befestigt ist. Die Grundplatte 12 weist eine ebene obere Arbeitsfläche auf, auf der in einer entsprechenden Aufnahme ein zu stanzendes Produkt aufgenommen werden kann.
An den Führungsholmen 14 ist eine Stanzplatte 16, die auch als Stößel oder Oberwerkzeug bezeichnet wird, nach oben und unten beweglich geführt aufgenommen. Die Stanzplatte 16 hat in Draufsicht - genauso wie die Grundplatte 12 - einen rechteckigen Querschnitt, der der Form der Grundplatte 12 entspricht oder als direkt verwendetes Oberwerkzeug ausgeführt ist. In den Eckbereichen sind die Holme 14 in entsprechend bohrungsmäßig ausgestalteten Aufnahmen geführt.
Am oberen Ende der Führungsholme 14 sind diese mittels einer Jochplatte 18 miteinander verbunden.
Wie in den Figuren 2 bis 4 zu erkennen ist, sind an den beiden Stirnseiten der Stanzvorrichtungen jeweils ein Antrieb für die Stanzplatte 16 angeordnet, und zwar quer gegenüberliegend. Die Lage des Antriebs kann jedoch je nach Anforderung an die Stanzvorrichtung auch an anderer Stelle platziert werden. Jeder Antrieb umfasst, wie in Figur 5 näher aufgeführt ist, einen Elektromotor 26', ein Flanschlager 24' sowie ein Mutterelement 22' und eine Spindel 20'. In den Figuren ist zwischen dem Motor 26' und
- A - der aus dem Flanschlager herausragenden Welle keine Verbindung eingezeichnet. Beim Betrieb sind diese beiden Wellen jedoch miteinander verbunden.
Jedes der zwei Flanschlager 24' ist an der Grundplatte 12 befestigt und stützt jede zugehörige Spindel 20', 20" in deren Axialrichtung ab, so dass die Spindel axial zur Grundplatte 12 gesehen nicht verschiebbar ist. An der Stanzplatte 16 sind für jeden Antrieb eine Mutter 22', 22" fest mit der Stanzplatte 16 verbunden angeordnet. Durch jede Mutter 22' und 22" erstreckt sich eine zugehörige Spindel 20' und 20". Die Spindeln 20' und 20" werden durch zugehörige Elektromotoren 26", die als Servomotoren ausgebildet sind, angetrieben. Beim Drehantrieb der Spindeln 20' und 20" verschieben sich die zugehörigen Muttern 22' und 22" je nach Drehrichtung nach oben oder unten und bewegen dabei die fest mit den Muttern 22' und 22" verbundene Stanzplatte 16 mit.
Damit ist die Funktionsweise der vorliegenden Stanzvorrichtung vorgegeben. Sollen bei einem in die Stanzvorrichtung eingelegten Produkt die Enden ausgestanzt oder abgetrennt oder das Produkt sonst wie beschnitten werden, so wird bei geöffneter Stanzvorrichtung, d.h. bei nach oben verfahrener Stanzplatte 16 das Produkt mit einer entsprechenden Halterung oder in einer entsprechenden Halterung (nicht dargestellt) auf der Grundplatte 12 positioniert. Durch gleichsinniges Antreiben der beiden Elektromotore 26' wird die Stanzplatte 16 nach unten verfahren, so dass die nicht dargestellten Stanzmesser die Enden abtrennen. Dabei ist eine feine Bewegungskontrolle möglich, und ein Vorschnellen der Stanzplatte nach dem Durchschneiden der Ränder des Produktes kann verhindert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt setzt die elektrisch betriebene Stanzplatte 16 ihren Weg kraftunabhängig und kontrolliert weiter fort oder stoppt in einer gewünschten Position.
Ist die gewünschte untere Position der Stanzplatte 16 erreicht, so wird die Drehrichtung der Motoren 26' umgedreht, so dass sich die Stanzplatte 16 wieder nach oben bewegt. Nach dem Öffnen der Stanzvorrichtung kann das ausgestanzte Produkt sowie die abgestanzten Ränder aus der Vorrichtung entnommen werden. Die Konstruktion der Antriebseinheit ist mit einer Selbsthemmung oder Absturzsicherung der Stanzplatte 16 ausgeführt. Dadurch ist eine ausreichende Sicherheit auch für den Fall eines Ausfalls des Steuersystems oder der Elektrik gewährleistet. In einem solchen Fall verharrt die elektrisch angetriebene Stanzplatte in ihrer aktuellen Position.
Insgesamt lassen sich mit der vorliegenden Erfindung niedrige Herstellkosten, aber auch niedrige Betriebskosten realisieren. Zudem ist eine hervorragende Kontrolle der Stanzbewegung möglich. Dabei kann mit einer Selbsthemmung eine Sicherheitsvorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ein geringes Betriebsgeräusch, geringe Außenabmessungen, ein geringer Wartungsaufwand sowie eine hohe Verfügbarkeit.
Bezugszeichenliste
Grundplatte
Holm
Stanzplatte
Jochplatte ', 20" Spindel ', 22" Gewinde ', 24" Lager ', 26" Motor

Claims

Ansprüche
1. Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile, umfassend
- eine Grundplatte (12),
- zumindest zwei Führungselemente (14), die an der Grundplatte (12) befestigt sind,
- eine an den Führungselementen (14) hin- und her beweglich geführte Platte (16) sowie
- einen Antrieb zum Bewegen der Platte (16) relativ zur Grundplatte (12), wobei der Antrieb als elektrischer Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination (20', 22'; 20", 22") ausgebildet ist, die relative Bewegung von Platte (16) zur Grundplatte (12) durch relative Verdrehung von Spindel (20', 20") und Mutter (22', 22") erfolgt und entweder die Spindel (20', 20") oder die Mutter (22', 22") oder sowohl Spindel wie auch Mutter von einem elektrischen Motor (26') drehangetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Platte als Stanzeinrichtung (16) zur Aufnahme eines Stanzwerkzeuges und
- die Spindel-Mutter-Kombination mit einer Selbsthemmung ausgebildet sind.
2. Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Motoren elektrische Servomotoren (26') verwendet sind.
3. Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Motoren (26') und dem motorisch angetriebenen Teil der Spindel-Mutter-Kombination (20', 22") ein Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.
4. Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Motor (26') eine zugeordnete Spindel (20', 20") antreibt.
5. Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, der den Abstand oder die Abstandsveränderung zwischen der Grundplatte (12) und der Stanzeinrichtung (16) ermittelt.
6. Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, der die Kraft ermittelt, mit der Stanzeinrichtung (16) und Grundplatte (12) aufeinandergedrückt werden.
7. Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente als Holme (14) ausgebildet sind.
8. Stanzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Holmenden über ein Jochelement (18) miteinander verbunden sind.
PCT/EP2007/050737 2006-03-30 2007-01-25 Stanzvorrichtung, insbesondere für kunststoffformteile WO2007113018A1 (de)

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