BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches.
Platten- oder Blechteile können auf verschiedene Art aus Plattenmaterial hergestellt werden. Wenn aber die gesamte Kette von Arbeitsstufen beispielsweise von aufgewickeltem Plattenmaterial bis zu einem fertigen Blechprodukt betrachtet wird, das durch Verwendung einer Reihe von Arbeitsverfahren hergestellt wurde, kann der gröbste Pegel in Verfahren für kurze und lange Produktionsabläufe aufgeteilt werden.
In den kürzeren Produktionsabläufen wird die maschinelle Bearbeitung dadurch durchgeführt, dass die Platten oder Bleche in Streifen aufgeschnitten werden, wonach die Streifen in Teile von passender Länge aufgeschnitten werden. Danach geht die maschinelle Bearbeitung nach Bedarf weiter mit Stanzen, Bohren, Einkerben usw. Wenn dieses Verfahren benutzt wird, sind die Werkzeugkosten relativ niedrig und die Lieferzeit kurz. Die Herstellungskosten sind deshalb hoch, weil viele Arbeitsstufen benötigt werden und mehrere Bewegungen von einer Arbeitsstation zur anderen erforderlich sind. Die dimensionale Genauigkeit ist niedrig.
Die neuesten Ausrüstungen für kurze Produktionsabläufe bestehen aus sogenannten Blechbearbeitungszentren, in welchen die maschinelle Bearbeitung durch Stanzen, Dekupieren und Laserschneiden erfolgt. Die Eigenschaften für Blechbearbeitungszentren sind etwa wie folgt: - die dimensionale Genauigkeit ist gut, - Standardwerkzeuge können benutzt werden, - Standardgrössen von Blechen können verwendet werden, - die Lieferzeit ist kurz, - die Ausrüstung ist sehr kostspielig, - der Kapitalanteil an den Herstellungskosten ist gross, -Umstellung auf unbemannte Herstellung ist kostspielig und schwer durchführbar, und - die Herstellung von kleinen Teilen ist nicht konkurrenzfähig.
Ein Verfahren zur Handhabung von Blechmaterialien in diesen Blechbearbeitungszentren besteht darin, dass das von der Rolle abgewickelte Blech zunächst in Platten aufgeschnitten wird, die automatisch dem eigentlichen Bearbeitungszentrum zugeführt werden. Am Bearbeitungszentrum werden die Bleche mittels eines oder mehrerer der obengenannten Verfahren bearbeitet, wobei die eigentlichen Werkzeuge befestigt und der zu bearbeitende Punkt durch Bewegung des Bleches in die richtige Position dirigiert wird. Eine solche Ausrüstung ist voluminös und sehr kostspielig.
Streifenförmiges Blechmaterial wurde in kurzen Produktionsverläufen durch Heissschneide-Verfahren und vollständig analog mit diesem Verfahren, also durch Verwendung von Laser behandelt. Hier verhindert die kleine Anzahl von alternativen maschinellen Bearbeitungsverfahren, d. h. nur ein Verarbeitungsverfahren, entweder infolge der ineffizienten dimensionalen Genauigkeit oder der niedrigen Geschwindigkeit die Verwendung. Falls der Teil ein bedeutendes Schneiden im Verhältnis zu seiner Grösse erfordert, und die zu schneidenden Formen derart sind, dass sie leichter durch andere Schneideverfahren bewältigt werden können, bildet die geringe Geschwindigkeit ein Problem.
Das Stanzen wurde auch für die maschinelle Bearbeitung von streifenförmigem Blechmaterial verwendet. Bei diesem Verfahren wird das Band in Transferintervallen vorgeschoben, welche mindestens der Grösse des Endproduktes entsprechen, wobei das Schneiden des Produkts und dessen Trennung vom Streifen mit dem Transfer synchronisiert sind. Zudem schliesst das Verfahren einen Strahl ein, der das Stanzwerkzeug einschliesst und quer im Verhältnis zur Bewegungsrichtung des Bleches bewegt werden kann. Mittels dieser Werkzeuge findet das Stanzen statt, nachdem das Werkzeug oder die Werkzeuge zum beabsichtigten Punkt durch Transfer des Bleches über eine geeignete Stufe in der Längsrichtung und über eine geeignete Distanz in der Querrichtung gebracht wurden.
Bei diesem Verfahren bestehen ferner die folgenden Probleme: (1) die Längsbewegung ist nur in den Stufen und durch Bewegung der Bleche vorwärtsgerichtet und infolgedessen entstehen Ungenauigkeiten und dimensionale Begrenzungen hinsichtlich der Form des Teils; (2) das Arbeitsverfahren ist auf ein einziges, d. h. auf das Stanzen begrenzt;
(3) alle Teile über die Gesamtbreite des Bleches werden gleichzeitig ausgeschnitten, in welchem Falle entweder a) nur ein Teil über die gesamte Breite geschnitten wird, welche die Grösse des Teils begrenzt oder ein vorangehendes Aufschneiden des Bleches in die richtige Breite voraussetzt, oder b) sofern mehrere Teile parallel vorhanden sind, werden mehrere ähnliche parallele Schneidewerkzeuge benötigt, die sowohl miteinander als auch mit der vorangehenden Stanze ausgerichtet sind, was zu komplizierten und kostspieligen Werkzeugen führt; (4) die Zwischenräume zwischen den Mustern des Endprodukts, so dass die Blechoberfläche nur in speziellen Fällen erfolgreich und wirksam ausgenutzt wird.
Ein langer Produktionsverlauf findet mittels Pressen und Speisegeräten von einer Streifenrolle statt, die im voraus auf die richtige Breite zugeschnitten ist. Die maschinelle Bearbeitung wird mittels Serienwerkzeugen durchgeführt, wobei das Arbeitsstück in einem Pressvorgang fertig hergestellt ist. Die Vorteile dieses Verfahrens schliessen hohe Verarbeitungsgenauigkeit und niedrige Herstellungskosten ein, sofern der Produktionsverlauf genügend lang ist.
Die Nachteile sind u. a. wie folgt: -lange Lieferzeit (Aufbereitung des Werkzeuges, Schneiden des aufgewickelten Streifens im voraus), - kostspielige Werkzeuge (normalerweise für die Herstellung von nur einem Produkt geeignet), - beim Aufschneiden des aufgewickelten Streifens im voraus, geht ein Teil des Rohmaterials als Abfall verloren, - der im voraus aufgeschnittene Streifen muss in der richtigen Menge bestellt werden, weil sonst entweder die Anzahl der Produkte zu klein ist oder eine bestimmte Menge des Streifens übrigbleibt, - die Produktion kann nicht in einem unbemannten System während längerer Zeit als derjenigen ausgeführt werden, die bis zum Ende des aufgewickelten Streifens erforderlich ist, - in kurzen Produktionsläufen sind die Herstellungskosten hoch.
Die grössten Nachteile der laufenden maschinellen Bearbei tungsverfahren bestehen entweder darin, dass die Herstellung des Endproduktes in mehreren Teilarbeitsstufen auf verschiedene Maschinen verteilt werden muss oder dass es notwendig ist, in eine unvernünftig komplizierte und kostspielige Maschine zu investieren. In beiden Fällen sind die Kosten zu hoch.
Ferner werden die Schwierigkeiten dadurch erhöht, dass unabhängig von der gewählten Alternative ferner entschieden werden muss, ob eine für kurze oder lange Produktionsabläufe geeignete Aufstellung gewählt werden soll, in welchem Falle eine der Alternativen daran leidet. Ein für alle anderen Verfahren und Kombinationen von Verfahren gemeinsamer Nachteil mit der Ausnahme vom heissen Laserschneiden, besteht in der bedeutenden Menge von Abfallmaterialien zwischen den Mustern und der Kante des Streifens. Der Nachteil von heissem Laserschneiden besteht in der Anwendung von einem einzigen Arbeitsverfahren, das nicht für alle Teile oder Stücke anwendbar ist.
Nachfolgend werden die folgenden Anforderungen für das Verfahren zur Verwendung der Maschine aufgelistet:
1) Es muss möglich sein, ein gelagertes Normmaterial, entweder in flacher oder aufgewickelter Form zu verwenden, so dass es während des gesamten Herstellungsverfahrens nicht in Teilen oder Streifen gemäss der Breite des Produkts aufgeschnitten wird. Dies ist notwendig, damit die Anzahl der Arbeitsstufen bedeutend reduziert wird, um die Anzahl der alternativen Materialien und den Materialabfall bedeutend zu reduzieren.
2) Das Verfahren muss derart sein, dass, wenn es angewendet wird, soll es möglich sein, praktisch jede maschinelle Bearbeitung, wie Stanzen, Dekupieren, Bohren, Laserschneiden usw. in einer frei wählbaren Kombination je nach der Situation einzusetzen.
3) Das Verfahren muss derart sein, dass die Werkzeugart im Betrieb individuell, entsprechend der Grösse von jeder einzelnen Charge, ausgewählt werden kann. So wird beispielsweise ein kurzer Produktionsverlauf mittels Laserschneidens und Bohrens, ein langer Produktionsverlauf durch mehrstufiges Stanzen und Schneiden und ein sehr langer Produktionsverlauf mittels herkömmlicher Serienwerkzeuge in einer Presse durchgeführt.
4) Es muss möglich sein, das Produkt ohne Mehrverlust an Material in jedem Moment zu wechseln.
5) Das Verfahren muss leicht automatisierbar sein, damit eine kontinuierliche Bemannung nicht erforderlich ist.
6) Die erzielte dimensionale Genauigkeit muss gut sein.
Alle obengenannten Aufgaben können nicht mittels der herkömmlichen, bereits offenbarten Verfahren gelöst werden.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird eine entscheidende Verbesserung in bezug auf alle vorgenannten, oben beschriebenen Nachteile erreicht. Dies wird gemäss dem Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches erreicht.
Die nachfolgenden Faktoren können als die wichtigsten Vorteile der Erfindung betrachtet werden: -Normierte Bleche und Blechrollenkönnen als Rohmaterial verwendet werden, - durch Kombination der Standardwerkzeuge ist es möglich, viele verschiedene Arten von Teilen herzustellen, - hohe Massgenauigkeit, - die Herstellungskosten sind auch bei kurzen Produktionsläufen niedrig, - es ist möglich, das möglichst preisgünstige Rohmaterial zu verwenden, - der Rohmaterialverlust ist kleiner als bei anderen Verfahren, - es ist möglich, volle Blechrollen mit einem Gewicht von z.
B. 10000 kg/Rolle zu verwenden, in welchem Falle die Herstellung unbemannt durch die Gesamtlänge der Rolle, beispielsweise während 400 Stunden durchführbar ist, - die Herstellung kann computergesteuert sein, in welchem Falle der gesamte Betrieb des Unternehmens computerisiert werden kann.
- das nachfolgende Verfeinern des Teils kann leicht durch Verwendung von Manipulatoren und Robotern durchgeführt werden, - es ist direkt als Teil einer automatischen Produktionsanlage geeignet, - das Auswechseln und das Einstellen des Werkzeuges kann automatisiert werden, - Änderungen der Serie können mittels eines Computerprogrammes ausgeführt werden, - es ist möglich, verschiedene Herstellungsverfahren, wie Bohren, Stanzen, Schneiden, Ziehen, Stossen, Dekupieren, Plasmaschneiden und Laserschneiden anzuwenden, - die Qualitätssteuerung des Werkstückes kann hundertprozentig sofort von einem Computer ausgeführt werden, - es ist möglich, die meisten Rohmaterialien maschinell zu bearbeiten, - es ist möglich, die genaue erforderliche Anzahl von Produkten herzustellen. Das übrigbleibende Material kann für andere Produktion benutzt werden, weil normierte Grössen verwendet werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine axonometrische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Festlegung des Abstandes zwischen den Produkten an einem Blech;
Fig. 4 eine Ansicht von unten von einer Vorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 5 eine Variante zu Fig. 3;
Fig. 6 ein Produkt, das mittels des erfindungsgemässen Verfahrens leicht herstellbar ist.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die maschinelle Bearbeitung aus Stanzen, wobei aber die Verwendung von anderen maschinellen Bearbeitungsverfahren nur das Auswechseln eines Werkzeuges und nicht des Verfahrens gemäss der Erfindung zur gemeinsamen oder separaten Verwendung.
In den Fig. 1 und 2 kommt das Rohmaterial oder Blech 15 von einer Blechrolle 5, die aus Normmaterial besteht. Die Vorwärtsbewegung des Blechmaterials erfolgt mittels eines Motors 13 und Rollen 10, zwischen welchen das zeitweise vorwärtsbewegte Blech 15 eingepresst ist. Auch andere Transfervorrichtungen können dabei verwendet werden. Im vorliegenden Falle sind drei hydraulische Pressen 8 am Rahmen 9 befestigt, in welchem die Werkzeuge aus zwei Stanzwerkzeugen 2und einem oberen Schneideblatt 1 bestehen. Gegenüber diesen sind Gegenkörper 4 und ein niederes Schneideblatt 3 vorhanden.
Dies ist dadurch möglich, dass der Rahmen beispielsweise U-förmig ausgebildet ist, an dessen beiden Zweigen, an aneinander gegenüberliegenden Punkten, das obere und das untere Werkzeug beispielsweise mittels Montageplatten befestigt sind, die nicht in der Figur gezeigt sind. Der Werkzeughalter-Rahmen 9 ist beispielsweise an Führungen 11 montiert, die aus mehreren bestehen können und/ oder in unterschiedlicher Weise positioniert sind. Der Rahmen 9 wird quer zur Bewegungsrichtung 16 des Blechs 15 in der Richtung 17 mittels einer Transfervorrichtung 12, beispielsweise in der Form einer Kugelschraube mittels eines Motors 14 bewegt.
Die maschinelle Bearbeitung des Werkstückes und dessen Abtrennung vom Blech 15 wird quer zur Förderrichtung 16 des Bleches durchgeführt, wobei an der ersten Kante 18 der Blechplatte 15 angefangen wird. In der ersten maschinellen Bearbeitungsstufe macht das vorderste Stanzwerkzeug 2 ein Loch im ersten Werkstück in dessen Bereich a. Die Schneidevorrichtung und das letztgenannte Stanzwerkzeug 2 befinden sich zu diesem Zeitpunkt ausserhalb der Kante 18 der Blechplatte. In der folgenden Stufe macht das vorderste Stanzwerkzeug 2 ein erstes Loch in dessen Bereich b und das letztgenannte der Stanzwerkzeuge 2 gleichzeitig das zweite Loch im Bereich a des ersten Stücks und trennt die beiden Abfallteile 7. In der dritten Stufe arbeiten die Stanzwerkzeuge in den Bereichen c und b wie oben, während die Schneidevorrichtungen 3, 4 das erste fertige Werkstück 6 vom Bereich a trennen.
Danach bewegen sich die Stanzwerkzeuge zu den Bereichen d und c und die Schneidevorrichtung zum Bereich b, wo die obengenannten Arbeitsstufen wiederholt werden. Wenn die Schneidevorrichtungen 3, 4 die beiden letzten fertigen Werkstücke in dieser Reihe vom Bereich m abgetrennt haben, zu welchem Zeitpunkt die Stanzwerkzeuge sich ausserhalb der anderen Kante 19 des Bleches befinden, kehrt der gesamte Rahmen 9 zusammen mit den Werkzeugen zur ersten Kante 18 zurück und fängt an die obengenannte Kette von Arbeitsstufen zur anderen Kante 19 des Bleches hin zu wiederholen.
Das Verfahren geht in dieser Weise so lange weiter, bis die bestellten Serien von Arbeitsstücken hergestellt sind, wonach entweder die Blechrolle gegen eine andere ausgetauscht wird oder im oberen Falle, die Werkzeuge gegeneinander ausgetauscht werden und die maschinelle Bearbeitung eines neuen Stückes, beispielsweise weiter vom gleichen Blech entfernt, sofern das Material das gleiche ist, angefangen wird.
Wenn nach dem obigen Verfahren vorgegangen wird, ist nur ein Werkzeugsatz gemäss dem Stück erforderlich, und die Werkzeuge müssen nur in bezug aufeinander ausgerichtet werden, in welchem Falle die Werkzeugkosten niedrig bleiben und eine hohe Präzision erreicht wird. Das Abfallmaterial ist so gering, wie überhaupt theoretisch im betreffenden Maschinenverfahren möglich, weil das Vorschneiden in Streifen nicht erforderlich ist.
Das Intervall zwischen Materialwechsel ist sehr lang, weil die Rolle viel mehr Material als beispielsweise aufgeschnittene Rollen enthält, die der Breite eines Produktes entsprechen. Die Materialeinsparungen werden ferner durch die Tatsache erhöht, dass die Bearbeitung an der Blechkante 18 anfängt und bis zur Kante 19 weitergeht, es in verschiedenen Bearbeitungsbahnen 1 bis II usw. (Fig. 3) möglich ist, das Produkt 20 in der Weise aufzuteilen, wie dies als die beste Lösung erscheint, und zwar entweder in der Bewegungsrichtung 16 des Bleches 15, wie in Fig.
3 gezeigt, oderin der Bewegungsrichtung 17 des Rahmens 9 des Werkzeughalters oder gleichzeitig in beiden Richtungen über die Gesamtfläche des Bleches 15. In Fig. 3, in welcher das Werkstück die Länge A aufweist, hat die Einsparung eine Grösse B (was nur zur Illustration des Prinzipes dient, weil eine noch bessere Anordnung für den betreffenden Teil gefunden werden kann).
Das Werkstück 20 kann in der Mitte des Bleches durch dasjenige 21 ersetzt werden, wobei die einzige begrenzende Bedingung darin besteht, dass das Blech dasselbe ist. Eine derartige Aufteilung sowie Austausch sind in anderen Kombinationen der maschinellen Bearbeitungsverfahren nicht möglich.
Das obengenannte Verfahren ist vielleicht eines der primitivsten, erfindungsgemässen Ausführungsbeispiele. Das Verfahren ist aber zur Verwendung mit bedeutend komplizierterer Ausrüstung geeignet. Die Anzahl der Werkzeuge 2, 4 und 1, 3 kann bedeutend grösser sein, sie können leicht durch Bolzenbefestigung oder automatisch ersetzt werden, und deren Positionen können aus diesem Grunde geändert werden. Falls Steuerlogik, beispielsweise numerische Steuerung, zum Verfahren hinzugefügt wird, kann zum Beispiel eine Dekupierfunktion erzeugt werden. In diesem Fall kann das Stanzwerkzeug montiert werden, um beispielsweise 50 Stanzvorgänge durchzuführen, während sich der Rahmen 9 mit einer gleichmässigen Kleinstufengeschwindigkeit bewegt, wonach das andere Werkzeug einen Stanzvorgang ausführt.
Dieser Dekupiervorgang kann dadurch erweitert werden, dass ein oder mehrere Werkzeughalter 23 im Werkzeughalterrahmen 9 in unterschiedlichen Richtungen führbar sind.
Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt, in welcher der Werkzeughalter 23 mittels eines Transfergerätes 37 in der Richtung 22 bewegbar ist, die zur Bewegungsrichtung 17 des Rahmens quer oder senkrecht verläuft. In diesem Falle können das Dekupieren, das Schlitzen oder das Laserschneiden gleichzeitig in zwei gegenseitigen, senkrechten Richtungen 17 und 22 bewegt werden, die gleichzeitig voneinander unabhängig sind.
Mittels dieser Anordnung wird auch die Bewegung des Bleches 15 während der maschinellen Bearbeitung von einer Reihe der Arbeitsstücke vermieden, wobei eine solche Bewegung leicht zu Fehlern im Werkstück führen können. In bezug auf die Steuerung besteht der grösste Vorteil bei der Bewegung des Werk zeughalterrahmens 9 und bei seiner Bewegung relativ zum Rahmen darin, dass ein Maschinenelement benutzt wird, das einen linearen Transfer erzeugt, wobei viele verschiedene Typen von solchen Maschinenelementen bestehen.
Im Werkzeughalterrahmen 9 können viele Werkzeughalter 23, 25 und 27 vorhanden sein, von welchen alle, einige oder nur einer, beispielsweise derjenige 23 während der Arbeit steuerbar oder nur in Verbindung mit dem Austausch von den Werkzeugen einstellbar sind/ist, wobei jedem mehrere Werkzeugsätze 24, 26 und 27 zugeordnet werden können. In einem individuellen Werkzeugsatz können mehrere Werkzeuge, beispielsweise mehrere Stanzwerkzeuge in einer hydraulischen Presse vorhanden sein. Jeder Werkzeugsatz kann von einem beliebigen Typ des maschinellen Bearbeitungsverfahrens mit dessen Steuergeräten und Leistungsquellen sein.
Sofern erforderlich, ist es ferner möglich, eine gemeinsame Leistungsquellezuverwenden. Die Werkzeughalter oder einige davon, können unter dem Blech 15, beispielsweise im unteren Zweig des Rahmens 9 positioniert werden oder es können Werkzeughalter auf den beiden Seiten des Bleches 15 vorgesehen werden, die gleichzeitig im Betrieb sind. In diesem Falle ist es möglich, die Asymmetrie der Maschinenspur in der Richtung der Blechstärke und deren Einfluss auf das fertige Werkstück zu berücksichtigen. Es ist beispielweise möglich, verschiedene Löcher in einem und dem gleichen Werkstück aus unterschiedlichen Richtungen auszustanzen.
Die an den Werkzeughaltern zu befestigenden Werkzeuge können beliebige maschinelle Bearbeitungsverfahren ausführen, die von den Begrenzungsbedingungen einer individuellen Maschinenkonstruktion abhängen, wie beispielsweise Bohren, Stanzen, Schneiden, Dekupieren, Plasmaschneiden, Stossen usw. zugelassen sind, sowie ferner Formgebungsverfahren, wie das Abfräsen einer Seiten- oder Vorderkante des Bleches, die Umbördelung, das Druckgiessen usw. Im vorliegenden Patentgesuch mit Ansprüchen umfasst die maschinelle Bearbeitung auch die Formgebung.
Der Werkzeughalterrahmen 9 ist quer zur Förderrichtung 16 des Bleches 15, oder im allgemeinen ist die aus Werkzeughalter, wie 23, 25, 27 usw. bestehende Einheit relativ hierzu beweg- und führbar, die durch eine lineare Bewegung oder mittels eines exzentrischen Antriebes usw. relativ zum Rahmen bewegbar ist; wobei die an jedem Halter befestigten und unabhängig voneinander verwendbaren Werkzeuge eine hierarchaische Einheit (vgl.
Entscheidungsbaum usw.) bilden. Eine solche Einheit ist zur Steuerung durch Verwendung von Mikrocomputern, vollständigen Computern oder speziellen Mikrocomputern geeignet, in welchem Falle deren Programmierung einfach dadurch durchgeführt werden kann, dass man die maschinelle Hierarchie mit der Hauptprogramm-Unterprogramm-Hierarchie folgt. Obschon der Rahmen, die Werkzeughalter und die Werkzeuge mit ihren Betätigungsvorrichtungen als solche voneinander unabhängig sind, muss ihr Betrieb im Verhältnis zueinander selbstverständlich richtig aufeinanderfolgen, d. h. dass sie gegenseitig synchronisiert sind.
Wenn Werkzeughalter 23, 25, 27 usw., die in einer ausreichend anpassungsfähigen Art einstell- und steuerbar sind, und ein logisches Steuergerät, z. B. ein Mikrocomputer, benutzt werden, das ausreichend anpassungsfähig und flexibel ist, kann beispielsweise das Werkstück auf dem Blech 15 in einer Weise positioniert werden, die zu einer grossen Einsparung an Oberfläche führt. In Fig. 5 ist jede zweite Reihe von Werkstücken ein Spiegelbild der benachbarten Reihen. In der Tat können die Arbeitsstücke willkürlich auf das Blech positioniert werden, wobei sogar jedes einzelne Werkstück 29 bis 36 in einer unterschiedlichen Position angeordnet wird, sofern die Abdeckung der Blechfläche 15 wirksam ist und die maschinelle Bearbeitung in einer Richtung quer zur Blechfläche 15 stattfindet.
Eine wirksame Steuerung und eine anpassungsfähige Möglichkeit zur Bewegung der Werkzeuge gemäss der Erfindung ermöglichen ferner eine Normierung der Werkzeuge. Dies bedeutet, dass jede Öffnung, jede Lochkombination und jede Aussenlinie eines Stücks nicht ein separates Werkzeug erfordern, das speziell hierfür hergestellt wurde. Wenn beispielsweise das Stück gemäss Fig. 6 a) durch Verwendung eines Serienwerkzeuges in einer Presse hergestellt wird, werden 32 Stanzwerkzeuge sowie eine Schneidevorrichtung im Werkzeug benötigt, was sehr kostspielig ist; b) durch Laserschneiden hergestellt wird, ist die maschinelle Bearbeitung sehr langsam; c) in mehreren Arbeitsstufen durch Verwendung von herkömmlichen Werkstattechniken hergestellt wird, ist die maschinelle Bearbeitung langsam und kostspielig.
Durch Verwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung ist es möglich, diejenigen maschinellen Verarbeitungsverfahren und Werkzeuge zu wählen, die für die Grösse der Serien, beispielsweise Löcher 37 durch Verwendung vom Stanzwerkzeug 1, Löcher 38 durch Verwendung des Stanzwerkzeuges 2, alle kleinen Löcher 39 (verglichen mit dem Durchmesser, wegen der grossen Blechdicke) mittels des Bohrers 3, Öffnungen 40 und den Umriss durch Laserschneiden, geeignet sind. In diesem Falle werden die Bohrungen, wie das Laserschneiden, numerisch gesteuert. Wenn die zu erzeugenden Serien in der Grösse zunehmen, findet eine Verschiebung zum Stanzen und Schneiden in einem geeigneten Umfang statt.
Was nun die Details des Werkstückhalterrahmens 9 und die maschinelle Bearbeitungstechnik anbetrifft, so ist zu berücksichtigen, dass, falls der Rahmen von der gezeigten U-förmigen Art ist, muss berücksichtigt werden, dass das zuletzt bewegende Werkzeug in der Bewegungsrichtung 17 an jeder Reihe die Schneidestufe ausführen muss, damit ein entfernter Blechbereich 15 resultiert, der dem entfernten Werkstück entspricht, um Platz für den Mittelteil der U-Form zu schaffen. Falls die oberen Werkzeughalter ohne einen U-förmigen Rahmen, z. B. numerisch in Ausrichtung mit den unteren, betreffenden Gegenhaltern geführt werden, oder falls die maschinellen Bearbeitungsverfahren derart sind, dass keine unteren Gegenhalter benötigt werden, kann das Abfallmaterial in Streifen belassen werden, weil der Weg, auf dem es in diesem Falle entfernt wird, immer frei ist.
Normalerweise ist es besonders zweckmässig, das Abfallmaterial abzuschneiden, weil dann die Vorderkante der Blechplatte 15 in ihrer Bewegungsrichtung immer sauber ist, was es leicht macht, die Arbeit fortzusetzen. Die Bewegung der übrigbleibenden Blechrolle und deren Handhabung, sofern die Arbeit auf dieser Stufe unterbrochen wird, ist auch dann ohne zusätzliche Arbeitsstufen möglich.
Die Erfindung ist nicht auf das obengenannte Beispiel begrenzt, und das Verfahren kann abgeändert und verschiedene maschinelle Bearbeitungsverfahren und Maschinenelemente können benutzt werden, die hier nicht erwähnt sind. Ferner kann Computertechnologie eingesetzt werden, um das Verfahren auszuführen.
DESCRIPTION
The invention relates to a method according to the preamble of the first claim.
Plate or sheet metal parts can be manufactured from plate material in various ways. However, when considering the entire chain of work stages, for example from rolled sheet material to a finished sheet product made using a number of work processes, the roughest level can be broken down into processes for short and long production runs.
In the shorter production processes, machining is carried out by cutting the plates or sheets into strips, after which the strips are cut into parts of a suitable length. After that, machining continues as necessary with punching, drilling, notching, etc. When this method is used, the tool costs are relatively low and the delivery time is short. The manufacturing costs are high because many work stages are required and several movements from one work station to another are required. The dimensional accuracy is low.
The latest equipment for short production processes consists of so-called sheet metal processing centers, in which the machine processing takes place by punching, cutting and laser cutting. The properties for sheet metal processing centers are approximately as follows: - the dimensional accuracy is good, - standard tools can be used, - standard sizes of sheet metal can be used, - the delivery time is short, - the equipment is very expensive, - the share of capital in the manufacturing costs is large, - Switching to unmanned production is expensive and difficult to carry out, and - the production of small parts is not competitive.
One method for handling sheet metal materials in these sheet metal processing centers is that the sheet metal unwound from the roll is first cut into plates which are automatically fed to the actual processing center. At the machining center, the sheets are processed using one or more of the above-mentioned methods, the actual tools being attached and the point to be machined being directed into the correct position by moving the sheet. Such equipment is bulky and very expensive.
Strip-shaped sheet material was treated in short production runs by hot cutting processes and completely analogously with this process, that is, by using a laser. Here, the small number of alternative machining processes, i.e. H. only one processing method, either due to inefficient dimensional accuracy or slow speed of use. If the part requires significant cutting in relation to its size, and the shapes to be cut are such that they can be handled more easily by other cutting methods, the slow speed is a problem.
Stamping was also used for the machining of strip-shaped sheet metal. In this method, the tape is fed at transfer intervals which correspond at least to the size of the end product, the cutting of the product and its separation from the strip being synchronized with the transfer. In addition, the process includes a beam that encloses the punch and can be moved transversely in relation to the direction of movement of the sheet. By means of these tools, the punching takes place after the tool or tools have been brought to the intended point by transferring the sheet over a suitable step in the longitudinal direction and over a suitable distance in the transverse direction.
This method also has the following problems: (1) the longitudinal movement is only forward in the steps and by moving the sheets, and as a result there are inaccuracies and dimensional limitations in the shape of the part; (2) the working process is based on a single, i.e. H. limited to punching;
(3) all parts across the entire width of the sheet are cut out simultaneously, in which case either a) only a part is cut across the entire width, which limits the size of the part or presupposes a previous cutting of the sheet into the correct width, or b ) if there are several parts in parallel, several similar parallel cutting tools are needed, which are aligned with each other as well as with the previous punch, which leads to complicated and expensive tools; (4) the gaps between the samples of the end product, so that the sheet surface is only successfully and effectively used in special cases.
A long production process takes place using presses and feeders from a strip roll, which is cut to the correct width in advance. The machining is carried out using series tools, with the work piece being finished in one pressing operation. The advantages of this process include high processing accuracy and low manufacturing costs, provided the production process is long enough.
The disadvantages are u. a. as follows: - long delivery time (preparation of the tool, cutting of the wound strip in advance), - expensive tools (usually suitable for the production of only one product), - when cutting the wound strip in advance, part of the raw material goes into waste lost, - the pre-cut strip must be ordered in the correct quantity, otherwise the number of products will be too small or a certain quantity of the strip will remain, - production cannot be carried out in an unmanned system for a longer period than that that is required until the end of the wound strip - in short production runs, the manufacturing costs are high.
The main drawbacks of the current machining processes are either that the production of the end product has to be divided into several sub-work stages on different machines or that it is necessary to invest in an unreasonably complicated and expensive machine. In both cases the costs are too high.
The difficulties are further exacerbated by the fact that, regardless of the alternative chosen, a decision must also be made as to whether a configuration suitable for short or long production processes should be chosen, in which case one of the alternatives suffers. A disadvantage common to all other methods and combinations of methods with the exception of hot laser cutting is the significant amount of waste material between the patterns and the edge of the strip. The disadvantage of hot laser cutting is the use of a single working process that is not applicable to all parts or pieces.
The following are the requirements for the procedure for using the machine:
1) It must be possible to use a stored standard material, either in flat or wound form, so that it is not cut into parts or strips according to the width of the product during the entire manufacturing process. This is necessary so that the number of work stages is significantly reduced, in order to significantly reduce the number of alternative materials and the material waste.
2) The process must be such that, when used, it should be possible to use practically any machining, such as punching, cutting, drilling, laser cutting, etc., in a freely selectable combination depending on the situation.
3) The procedure must be such that the type of tool can be selected individually in operation, according to the size of each individual batch. For example, a short production process using laser cutting and drilling, a long production process using multi-stage punching and cutting and a very long production process using conventional series tools are carried out in a press.
4) It must be possible to change the product at any moment without loss of material.
5) The process must be easy to automate so that continuous manning is not necessary.
6) The dimensional accuracy achieved must be good.
All of the above-mentioned tasks cannot be solved using the conventional methods already disclosed.
In the method according to the invention, a decisive improvement is achieved in relation to all of the above-mentioned disadvantages. This is achieved according to the characterizing part of the first claim.
The following factors can be considered as the most important advantages of the invention: -Normalized sheets and sheet metal rolls can be used as raw material, - by combining the standard tools, it is possible to produce many different types of parts, - high dimensional accuracy, - the manufacturing costs are also short Production runs low, - it is possible to use the most inexpensive raw material, - the raw material loss is smaller than with other processes, - it is possible to use full sheet metal rolls with a weight of e.g.
B. 10000 kg / roll, in which case the production can be carried out unmanned by the total length of the roll, for example during 400 hours, - the production can be computer-controlled, in which case the entire operation of the company can be computerized.
- Subsequent refinement of the part can easily be carried out using manipulators and robots, - It is directly suitable as part of an automatic production system, - The changing and setting of the tool can be automated, - Changes to the series can be carried out using a computer program , - it is possible to use various manufacturing processes such as drilling, punching, cutting, drawing, pounding, decoding, plasma cutting and laser cutting, - the quality control of the workpiece can be carried out 100% immediately by a computer, - it is possible to machine most raw materials by machine to process, - it is possible to manufacture the exact required number of products. The remaining material can be used for other production because standardized sizes are used.
Exemplary embodiments of the object of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
1 shows an axonometric representation of a device for carrying out the method according to a first embodiment;
Fig. 2 is a schematic side view of the device of Fig. 1;
3 shows a device for determining the distance between the products on a metal sheet;
4 shows a view from below of a device for explaining the method according to the invention;
Fig. 5 shows a variant of Fig. 3;
Fig. 6 shows a product that is easy to manufacture using the inventive method.
1 shows an overall illustration of an exemplary embodiment of the invention. In this embodiment, the machining consists of punching, but the use of other machining methods only involves the replacement of a tool and not the method according to the invention for joint or separate use.
1 and 2, the raw material or sheet 15 comes from a sheet roll 5, which consists of standard material. The sheet metal material is moved forward by means of a motor 13 and rollers 10, between which the sheet 15 which is moved forward at times is pressed. Other transfer devices can also be used. In the present case, three hydraulic presses 8 are attached to the frame 9, in which the tools consist of two punching tools 2 and an upper cutting blade 1. Opposite this, counter body 4 and a low cutting blade 3 are available.
This is possible because the frame is, for example, U-shaped, on the two branches of which, at points opposite one another, the upper and lower tools are fastened, for example by means of mounting plates, which are not shown in the figure. The tool holder frame 9 is mounted, for example, on guides 11, which can consist of several and / or are positioned in different ways. The frame 9 is moved transversely to the direction of movement 16 of the sheet 15 in the direction 17 by means of a transfer device 12, for example in the form of a ball screw by means of a motor 14.
The machining of the workpiece and its separation from the sheet 15 is carried out transversely to the conveying direction 16 of the sheet, starting at the first edge 18 of the sheet plate 15. In the first machining stage, the foremost punch 2 makes a hole in the first workpiece in its area a. The cutting device and the latter punching tool 2 are at this time outside the edge 18 of the sheet metal plate. In the following stage, the foremost punch 2 makes a first hole in its area b and the latter of the punch 2 simultaneously makes the second hole in area a of the first piece and separates the two waste parts 7. In the third step, the dies work in areas c and b as above, while the cutting devices 3, 4 separate the first finished workpiece 6 from the region a.
Thereafter, the dies move to areas d and c and the cutter to area b where the above steps are repeated. When the cutting devices 3, 4 have separated the last two finished workpieces in this row from the area m, at which time the punching tools are located outside the other edge 19 of the sheet, the entire frame 9 together with the tools returns to the first edge 18 and begins to repeat the above-mentioned chain of work stages to the other edge 19 of the sheet.
The process continues in this way until the ordered series of workpieces are produced, after which either the sheet metal roll is exchanged for another one or, in the upper case, the tools are exchanged for one another and the machining of a new piece, for example from the same one If the material is the same, sheet metal is removed.
If the above procedure is followed, only one tool set according to the piece is required and the tools need only be aligned with each other, in which case the tool costs remain low and high precision is achieved. The waste material is as small as is theoretically possible in the machine process concerned because pre-cutting into strips is not necessary.
The interval between material changes is very long because the roll contains much more material than, for example, cut rolls that correspond to the width of a product. The material savings are further increased by the fact that the processing begins at the sheet edge 18 and continues to the edge 19, it is possible in various processing tracks 1 to II etc. (FIG. 3) to divide the product 20 in such a way as this appears to be the best solution, either in the direction of movement 16 of the sheet 15, as shown in FIG.
3, or in the direction of movement 17 of the frame 9 of the tool holder or simultaneously in both directions over the entire area of the sheet 15. In FIG. 3, in which the workpiece has the length A, the saving has a size B (which is only to illustrate the Principle, because an even better arrangement can be found for the part in question).
The workpiece 20 can be replaced by that 21 in the middle of the sheet, the only limiting condition being that the sheet is the same. Such a division and exchange are not possible in other combinations of the machining processes.
The above-mentioned method is perhaps one of the most primitive exemplary embodiments according to the invention. However, the method is suitable for use with significantly more complex equipment. The number of tools 2, 4 and 1, 3 can be significantly larger, they can easily be replaced by bolt fastening or automatically, and their positions can be changed for this reason. If control logic, for example numerical control, is added to the method, for example a decompression function can be generated. In this case, the punch may be mounted to perform, for example, 50 punching operations while the frame 9 is moving at a steady, small-step speed, after which the other tool performs a punching operation.
This decompression process can be expanded in that one or more tool holders 23 can be guided in the tool holder frame 9 in different directions.
Such an arrangement is shown in FIG. 4, in which the tool holder 23 can be moved by means of a transfer device 37 in the direction 22 which is transverse or perpendicular to the direction of movement 17 of the frame. In this case, the cropping, slitting or laser cutting can be moved simultaneously in two mutually perpendicular directions 17 and 22, which are independent of one another at the same time.
By means of this arrangement, the movement of the sheet 15 during the machining of a number of the workpieces is also avoided, such movement being able to easily lead to errors in the workpiece. In terms of control, the greatest advantage in moving the tool holder frame 9 and moving it relative to the frame is that a machine element that generates a linear transfer is used, and there are many different types of such machine elements.
Many tool holders 23, 25 and 27 can be present in the tool holder frame 9, all of which, some or only one, for example the one 23, can be controlled during work or can only be set in connection with the exchange of tools, each of which has a plurality of tool sets 24 , 26 and 27 can be assigned. Several tools, for example several punching tools, can be present in a hydraulic press in an individual tool set. Each tool set can be of any type of machining process with its control devices and power sources.
If necessary, it is also possible to use a common power source. The tool holders or some of them can be positioned under the plate 15, for example in the lower branch of the frame 9, or tool holders can be provided on the two sides of the plate 15 which are in operation at the same time. In this case, it is possible to take into account the asymmetry of the machine track in the direction of the sheet thickness and its influence on the finished workpiece. For example, it is possible to punch out different holes in the same workpiece from different directions.
The tools to be fastened to the tool holders can carry out any machining processes which depend on the limiting conditions of an individual machine construction, such as drilling, punching, cutting, plucking, plasma cutting, pounding, etc., as well as shaping processes, such as milling a side or leading edge of the sheet, the flanging, die casting etc. In the present patent application with claims, the machining also includes the shaping.
The tool holder frame 9 is transverse to the conveying direction 16 of the sheet 15, or in general the unit consisting of tool holders, such as 23, 25, 27 etc., can be moved and guided relative thereto, by a linear movement or by means of an eccentric drive, etc., relative is movable to the frame; the tools attached to each holder and usable independently of one another form a hierarchical unit (cf.
Decision tree, etc.). Such a unit is suitable for control by using microcomputers, full computers or special microcomputers, in which case their programming can be carried out simply by following the machine hierarchy with the main program-subroutine hierarchy. Although the frame, the tool holder and the tools with their actuating devices as such are independent of one another, their operation in relation to one another must of course follow one another correctly, i. H. that they're mutually synchronized.
If tool holder 23, 25, 27 etc., which are adjustable and controllable in a sufficiently adaptable manner, and a logical control device, e.g. B. a microcomputer can be used, which is sufficiently adaptable and flexible, for example, the workpiece can be positioned on the sheet 15 in a manner that leads to a large saving in surface area. In Fig. 5, every other row of workpieces is a mirror image of the adjacent rows. In fact, the workpieces can be positioned arbitrarily on the sheet metal, with even each individual workpiece 29 to 36 being arranged in a different position, provided the coverage of the sheet surface 15 is effective and the machining takes place in a direction transverse to the sheet surface 15.
Effective control and an adaptable possibility of moving the tools according to the invention further enable the tools to be normalized. This means that every opening, every hole combination and every outer line of a piece does not require a separate tool that was specially made for this. If, for example, the piece according to FIG. 6 a) is produced by using a series tool in a press, 32 punching tools and a cutting device in the tool are required, which is very expensive; b) is made by laser cutting, the machining is very slow; c) is manufactured in several stages by using conventional workshop techniques, the machining is slow and expensive.
By using the method according to the invention, it is possible to choose those machine processing methods and tools that are suitable for the size of the series, for example holes 37 using the punch 1, holes 38 using the punch 2, all small holes 39 (compared to FIG the diameter, due to the large sheet thickness) by means of the drill 3, openings 40 and the outline by laser cutting, are suitable. In this case, the holes, such as laser cutting, are numerically controlled. If the series to be produced increase in size, there is a shift to punching and cutting to a suitable extent.
As far as the details of the workpiece holder frame 9 and the machining technology are concerned, it must be taken into account that if the frame is of the U-shaped type shown, it must be taken into account that the last moving tool in the direction of movement 17 has the cutting step on each row must perform so that a removed sheet metal region 15 results, which corresponds to the removed workpiece to make room for the central part of the U-shape. If the upper tool holder without a U-shaped frame, e.g. B. be carried out numerically in alignment with the lower counterholders concerned, or if the machining processes are such that no lower counterholders are required, the waste material can be left in strips because of the way in which it is removed in this case, is always free.
Usually, it is particularly convenient to cut off the waste material because then the leading edge of the plate 15 is always clean in its direction of movement, which makes it easy to continue the work. The movement of the remaining sheet metal roll and its handling, if the work is interrupted at this stage, is also possible without additional work stages.
The invention is not limited to the above example, and the method can be modified and various machining methods and machine elements can be used, which are not mentioned here. Computer technology can also be used to carry out the method.