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Die
Erfindung bezieht sich auf Nutenstanzen mit einer Einrichtung zum
Stößel anheben
und Stößelhublagenregelung
zur Ausführung
von intermittierendem Stanzen von Platinen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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In
Elektrobleche, als Rotor- oder Statorbleche für die Motoren- und Generatorenfertigung,
können
Nuten- und gegebenenfalls Lochstanzungen in verschiedenen Herstellverfahren
eingebracht werden.
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Eine
Möglichkeit
ist das Einzelnutverfahren, welches auf Nutenstanzen durchgeführt wird.
Diese Nutenstanzen zeichnen sich durch hohe Hubzahlen von größer 1000
pro Minute und einer sehr hohen Teilgenauigkeit aus. Die Teilgenauigkeit
ergibt sich durch eine Verdrehung des Bleches nach jedem Stößelhub um
einen exakten Winkelschnitt. Dabei kann die Stanzung fortlaufend
mit gleicher Teilung erfolgen oder es werden periodisch eine bestimmte
Anzahl von Nuten nicht gestanzt.
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Das
Stanzen von Nutbildern aus gestanzten und nicht gestanzten Bereichen
wird als intermittierendes Stanzen bezeichnet. Für das Auslassen von Stanzungen
wird der Stößel soweit
angehoben, dass das Stanzwerkzeug keinen Kontakt mehr zur Platinen
hat. Der Stößel führt weiterhin
seine Hübe
aus die dann als Leerhübe
keine Stanzung der Platine ausführen.
Gleichzeitig taktet die Teileinrichtung die Platine um den gewünschten
Winkel ohne Stanzungen weiter bis in die Drehlage in der das Stanzwerkzeug
wieder die Platine stanzt.
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Eine
Besonderheit ist das Zweistellungsstanzen. Zwei Werkzeugstempel,
z. B. ein Nutstempel und ein Lochstempel, sind am Werkzeuggestell
in unterschiedlicher Höhe
angeordnet. Um das gewünschte
Nut- und Lochbild zu fertigen sind nachfolgende 2 Operationsvarianten
möglich:
- 1. Lochen und Nuten
- 2. Lochen oder Nuten, d. h. nur der tiefere Stempel ist wirksam
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Die
beschriebenen Abläufe
beziehen sich auf das sogenannte mechanische intermittieren.
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Bekannt
ist die Veränderung
der Stößellage aus
der
DE 38 30 644 A1 .
Offenbart ist ein Exzenterzapfen der sich in der Antriebskinematik
des Stößels befindet.
In Wirkverbindung mit dem Exzenterzapfen steht die Kolbenstange
eines Zylinders. Die Veränderung
der Hublage des Stößels geschieht durch
eine Verdrehung des Exzenterzapfens. Zu diesem Zweck wird der Zylinder
mit einem Druckmedium beaufschlagt und die Kolbenstange fährt, je
nach gewünschter
Stößellage,
aus oder ein.
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Nachteilig
an dieser Lösung
ist, dass der Zylinder jeweils seinen gesamten Hub durchfährt. Die Hublagenveränderung
ist somit immer ein fester Wert und kann nicht individuell auf die
optimalen Arbeitsbedingungen, z. B. bei Änderung der Blechdicken, angepaßt werden.
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Ein
weiterer Nachteil entsteht bei insbesonders hohen Hubzahlen, da
aus Zeitgründen
keine Maßnahmen
für eine
Endlagendämpfung
möglich sind.
Dieses führt
zu einem entsprechenden Verschleiß der Anschlagflächen und
zu unerwünschten Funktionsstörungen.
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Der
Stößelhub ergibt
sich bei der Abwärtsbewegung
aus den 3 Phasen:
- 1. Sicherheitsabstand zur
Platine
- 2. Stanzen entsprechend Blechdicke
- 3. Überschnitt
nach dem Austritt aus der Platine
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Bei
dem Rückhub
bewirkt in der oberen Stößellage
die Abstreifbewegung eine sichere Trennung von Werkzeug und Platine.
Aus dieser Aufzählung und
unter Berücksichtigung
der hohen Hubzahl ist die Notwendigkeit einer optimierten Hubgröße klar
ersichtlich.
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Aus
dem Dokument
EP 0 941
832 A1 ist eine Exzenterpresse mit beliebigem Einsatzbereich
bekannt geworden, deren Exzentrizität mittels eines Servomotors
während
des laufenden Betriebes verstellt werden kann, so dass beliebige
Weg-Zeit-Verläufe
der Stößelbewegung
einstellbar sind. Aufgabe und Zielsetzung dieses Dokuments ist jedoch
die Verringerung von Trägheitskräften zur
Herstellung von schnellen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen eines
Stößels. Die
Parameter der Ziehkurve sind demnach die Hubhöhe und Größe und Position einzelner Kurvenabschnitte.
Auf diese Weise können von
Sinusschwingungen deutlich abweichende Stößelkurven erzeugt werden.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Der
Erfindung stellt sich die Aufgabe, für Nutenstanzen eine Einrichtung
für eine
Regelung der Stößellage
bei einer mechanisch intermittierenden Stanzanlage vorzuschlagen,
welche sich durch eine hohe Funktionssicherheit bei vernachlässigbarem Verschleiß auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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In
den Unteransprüchen
sind zweckmäßige und
vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung
aufgeführt.
Die vorgeschlagene Lösung
hat den Vorteil durch Verzicht auf feste, vorgegebene Hubwege eine
hohe Flexibilität
und Einstellmöglichkeit
der Stellage und der Größe des Stanzhubes
zu gewährleisten.
In Verbindung mit dem Einsatz von Drehmeldern bzw. Wegmeßsystemen
wird der Aufbau eines Regelkreises ermöglicht.
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Dieser
Regelkreis, in Verbindung mit einer Optimierung der Stößellage
und der Hubgröße, führt zu einer
Steigerung der Teileausbringung und damit zu einer Erhöhung der
Wirtschaftlichkeit der Anlagen.
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Als
Regelgröße können dabei
z. B. in Abhängigkeit
von der Platinendicke, Sollwerte und ein Toleranzband vorgegeben
werden. Eine andere Möglichkeit
ist der Einsatz von Fuzzy-Regelsystemen welche die Hubparameter:
Sicherheitsabstand, Überschnitt
und Abstreifung während
der Produktion durch den Fuzzy Controller minimiert.
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Diese
Lösung
ist insbesondere auch bei hohen Hubzahlen zur Beherrschbarkeit des
Masseneinflußes,
der Maschinen- und Werkzeugsteifigkeit, der Temperatur, des Platinenwerkstoffes
usw. sinnvoll. Diese Parameter führen
zu einer Vergrößerung des Überschnittes
und zu einem unerwünschten
Verschleiß des
Werkzeugstempels bei dem tieferen durchfahren der Platine und gegebenfalls
eintauchen in die Werkzeugmatrize.
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Weiterhin
wird durch das gewählte
Konzept, welches ohne Festanschläge
arbeitet, der Verschleiß der
Verstelleinrichtung auf ein Minimum reduziert. Der Grundgedanke
der Verstellung der Stößellage über einen
Exzenter wird beibehalten. Jedoch wird die Exzenterverstellung durch
einen regelbaren Servomotor in Wirkverbindung mit einem Zahnriementrieb
ausgeführt.
Da sich der Exzenterbolzen gleichzeitig in der Antriebskinematik
des Stößels, als
Drehpunkt für
einen Schwenkhebel, befindet ist eine sichere vertikale Positionierung
des Stößels gegeben.
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Mit
dem gleichen Antrieb kann der Stößel auch
noch um größere Beträge angehoben
werden. So ist beispielhaft für
das Einlegen oder für
die Entnahme der Blechplatine aus dem Werkzeugraum ein größerer Freiraum
erforderlich, der ebenfalls durch die Erfindung in vorteilhafter
Weise ermöglicht
wird.
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Auch
für einen
Werkzeugwechsel kann der erzielbare größere Freiraum in günstiger
Weise nutzbar sein.
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Der
Antrieb von Nutenstanzen kann in Abhängigkeit von Hub- und Geschwindigkeit
in unterschiedlichsten Formen ausgeführt werden. Beispielhaft sind
nachfolgend 2 Ausführungen
genannt:
- 1. Pleuelstange und Einfachhebelsystem,
d. h. bei einer Umdrehung der Exzenterwelle wird ein Stößelhub ausgeführt.
- 2. Pleuelstange mit Doppelkniehebel und Massenausgleich. Der
Kniehebel schwenkt in 2 Richtungen, dadurch werden bei einer Umdrehung
der Exzenterwelle 2 Stößelhübe ausgeführt.
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Zur
Veränderung
der Stößellage
müßte
bei
Variante 1 der Exzenterbolzen nur in eine Richtung gedreht werden,
bei
Variante 2 muß der
Exzenterbolzen in Abhängigkeit
von der Kniehebelstellung in unterschiedlichen Richtungen und Verdrehwinkel
gedreht werden.
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Hier
bietet die Erfindung als weiteren Vorteil die Möglichkeit, dass bei allen technisch
sinnvollen Varianten eines Antriebes mittels Hebel eine Lageregulierung
des Stößels durchführbar ist.
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Weitere
Einzelteile und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
dargestellt in den 1 bis 4.
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Es
zeigen:
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1 Längsschnitt
durch eine Nutenstanze
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2 Eine
Ansicht der Verstelleinrichtung für die Stößellage
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3 eine
Einzelheit der Versteileinrichtung
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4 Doppel-Kniehebelantrieb
schematisch
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Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
eine Nutenstanze 1, bestehend aus einem Körper 2,
mit Platinen- oder Rondenaufnahme 3, Antrieb Teileinrichtung 4 der über ein
spielfreies Getriebe 5 die Schwenk- bzw. Vorschubbewegung
der Platinenaufnahme 3 bewirkt. Antrieb 4 ist
in der Regel ein Servomotor der zur genauen Positionierung mit einem
hochauflösenden
Drehgeber ausgerüstet
ist.
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Antrieb 6 dient über ein
Mutter/Spindelsystem 7 zur Teilkreisverstellung und somit
auch als Rüstachse
für die Einstellung
auf unterschiedliche Rondendurchmesser. Der eigentliche Stößelantrieb ist
nicht dargestellt und besteht aus einem Hauptmotor, Riementrieb,
Schwungrad und Kupplungs-/Bremskombination
die in Wirkverbindung mit der Exzenterwelle 8 stehen. Beispielhaft
ist als Antriebssystem das Einfachhebelsystem dargestellt mit einem
auf der Exzenterwelle 8 drehbar gelagertem Pleuel 9 der über den
Einfachhebel 10 den Stößel 11 antreibt.
In der Werkzeugaufnahme 12 des Stößel 11 ist das jeweilige
Stanzwerkzeug befestigt.
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Die
Platine in der Regel in Form einer Ronde, ist mit der Nummer 34 bezeichnet.
Dreh- und Lagerpunkt des Einfachhebels 10 ist der Bolzen 13 der
als Exzenterbolzen ausgeführt
sein kann oder fest mit einer Exzenterbuchse 26 verbunden
ist. Durch Verdrehung dieses Bolzen 13 mit Exzenterbuchse 26 ändert sich
der Drehpunkt des Einfachhebels 10. Über Bolzen 14 ist
der Stößel 11 mit
dem Einfachhebel 10 verbunden und dadurch bewirkt jegliche
Lageveränderung
des Einfachhebel 10 auch eine Lageveränderung des Stößels 11.
Eine Stößellagenveränderung über das
Exzenterprinzip ist bekannt, der eigentliche erfinderische Gedanke
ist die Verstellung des Exzenters über den Servoantrieb 15 wie
in 2 und 3 näher dargestellt.
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Wie
aus den 2, 3 ersichtlich
ist der Servoantrieb 15 auf dem Körper 2 der Nutenstanze 1 befestigt.
An dem Servoantrieb 15 ist ein Getriebe 16 angeflanscht
und über
eine zwischengeschaltete Kupplung 17 wird die Zahnriemenscheibe 18 angetrieben.
Die Zahnriemenscheibe 18 treibt über Zahnriemen 19 die
Zahnriemenscheibe 20 an. Da die Zahnriemenscheibe 20 fest
mit dem Bolzen 13 und Exzenterbuchse 26 verbunden
ist bewirkt deren Verdrehung gleichzeitig auch eine Verdrehung der
Exzentereinheit 13, 26 und damit die gewünschte Lageveränderung
des Drehpunktes für
den Einfachhebel 10.
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Durch
dieses vorgeschlagene Antriebskonzept kann jeder beliebige Verstellwinkel,
sowohl in seiner Größe als auch
in der Richtung, erreicht werden. Kleinere Verstellwinkel sind für eine Intermittierung
erforderlich, während
Verstellwinkel von ca. 180° für den Platinen-
bzw. Rondenwechsel oder gegebenenfalls für einen Werkzeugwechsel erforderlich sind.
Eine genaue Überwachung
der Lage ist durch den Drehmelder 21, als Absolutwertgeber,
garantiert. Beispielhaft ist der Drehmelder 21 am Servoantrieb 15 angebaut,
ein Anbau z. B. an dem Bolzen 13 ist ebenfalls möglich. In
Verbindung mit einem Weg und/oder Dickenmeßgerät 22 (1)
kann ein kompletter Regelkreis aufgebaut werden.
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Da
die Steuerung bzw. Regelung der Nutenstanze als offenes baugruppenorientiertes
Multiprozessorsystem mit zentralem und lokalem Feldbussystem aufgebaut
ist kann ohne weiteres ein zusätzliches
Softwaremodul für
die Stößellagenregelung
integriert werden. Ein weiterer Vorteil ergibt, dass die geforderte
hohe Genauigkeit während
dem Stanzzyklus durch die regelmäßige Lagekontrolle
aller Positionierachsen gewährleistet
ist.
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Werden
auf der Nutenstanze 1 Platinen 34 ohne Intermittierung
verarbeitet, so kann als zusätzliche
Einrichtung die Lage der Exzentereinheit 13, 26 mechanisch
verriegelt werden. Zu diesem Zweck ist ein Riegel 23, mit
dem Bolzen 13 fest verbunden. Ein vertikal verschiebbarer Übergriff 24 gewährleistet eine
sichere Lagefixierung des Bolzen 13. Ist auch im Intermittierbetrieb
eine zusätzliche
Verdrehlagensicherung gewünscht,
kann ein Anschlag 25 vorgesehen werden.
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Eine
schematische Darstellung eines alternativen Antriebskonzept für Nutenstanzen
zeigt 4. Zum besseren Verständnis werden dabei funktionsgleiche
Bauteile mit den gleichen Positionsnummern wie in 1 bis 3 gekennzeichnet.
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Pleuel 9 ist
im Anlenkpunkt 29 mit Doppelhebel 27 verbunden.
Hebel 28 im Anlenkpunkt 30 und Hebel 31 im
Anlenkpunkt 35 bilden mit dem Doppelhebel 27 ein
Doppel-Kniehebelsystem. Der Doppelhebel 27 ist auf der
Exzentereinheit 13, 26 drehbar gelagert. Beispielhaft
ist eine Exzentrizität
mit 36 bezeichnet deren Verstellung in der bereits beschriebenen
Form durch den Servoantrieb 15 erfolgt. Die Besonderheit
dieses Antriebssystemes ergibt sich dadurch, dass bei einer Umdrehung
der Exzenterwelle 8 der Stößel 11 zwei komplette
Hübe ausführt. Eine Drehung
der Exzenterwelle 8 um 180° bewirkt einen Arbeits- und einen Rückhub des
Stößels 11.
In geänderter
Linienart ist der Kniehebel nach erfolgtem ersten Hub dargestellt.
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Während der
Hebel 31 zum Massenausgleich mit der Ausgleichsmasse 32 verbunden
sind, besteht über
Hebel 28 die Verbindung zum Stößel 11. In gleicher
Art wie bereits beschrieben findet die Änderung der Stößellage
durch Drehung der Exzentereinheit 13, 26 statt.
Die 3 angedeuteten Stößelstellungen
entsprechen dem unteren Totpunkt (UT), dem oberen Totpunkt (OT)
und in 37 einer angehobenen Stößellage, wie dargestellt. Da
sich bei jedem kompletten Stößelhub jedoch
die Ausgangslage für
den nächsten
Hub, bezogen auf die Vertikalachse 33, ändert muß bei einem intermittierendem
Stanzen auch eine Drehsinnänderung
bei der Verschwenkung der Exzentereinheit 13, 26 möglich sein.
Entsprechend muß auch
die Hubgröße bzw.
der Schwenkwinkel eine Variable sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. So können statt des Zahnriementriebes
auch andere spielarme Bewegungsübertragungsmittel
verwendet werden. Wie bereits erwähnt, kann die Verstelleinrichtung
auch für
andere Hebelantriebssysteme von Nutenstanzen, ohne Einschränkung Verwendung
finden.
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- 1
- Nutenstanze
- 2
- Körper
- 3
- Platinenaufnahme
- 4
- Antrieb
Teileeinrichtung
- 5
- Getriebe
- 6
- Antrieb
Teilkreisverstellung
- 7
- Mutter-/Spindelsystem
- 8
- Exzenterwelle
- 9
- Pleuel
- 10
- Einfachhebel
- 11
- Stößel
- 12
- Werkzeugaufnahme
- 13
- Bolzen
- 14
- Bolzen
- 15
- Servoantrieb
- 16
- Getriebe
- 17
- Kupplung
- 18
- Zahnriemenscheibe
- 19
- Zahnriemen
- 20
- Zahnriemenscheibe
- 21
- Drehmelder
- 22
- Weg
und/oder Dickenmeßgerät
- 23
- Riegel
- 24
- Übergriff
- 25
- Anschlag
- 26
- Exzenterbuchse
- 27
- Doppelhebel
- 28
- Hebel
- 29
- Anlenkpunkt
- 30
- Anlenkpunkt
- 31
- Hebel
- 32
- Ausgleichsmasse
- 33
- Vertikalachse
- 34
- Platine
- 35
- Anlenkpunkt
- 36
- Exzentrizität
- 37
- Stößellage