Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem mit Indexvorschub
zum Stanzen, Biegen, Ziehen sowie zum Ausführen von anderen
Bearbeitungsarten an einem Werkstück, beispielsweise in einer
Reihe von Systemen zum sequentiellen Durchführen verschiedener
Bearbeitungsarten, während das Werkstück zu den
aufeinanderfolgenden Bearbeitungsprozessen im Indexvorschub vorgeschoben wird,
bis schließlich der gesamte Bearbeitungsprozeß mit dem letzten
Prozeß vollendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Zum Herstellen von Metallblecherzeugnissen einer vorgegebenen
Gestalt oder Form durch Stanzen, Biegen, Ziehen, Pressen oder
andere Bearbeitungsarten eines Metallbleches, beispielsweise
eines Stahlbleches, hat man bisher das Werkstück einigen
Vorgängen oder Prozessen unterzogen. Wenn es um die Herstellung
einer großen Menge der Metallblecherzeugnisse geht, hat man
Vorrichtungen eingesetzt, die mit einem einzigen
Metallbearbeitungsstempel- oder -Stößel einige Bearbeitungsvorgänge oder
Bearbeitungsstufen dadurch ermöglichen, daß das Werkstück den
aufeinanderfolgenden Stufen sequentiell zugeführt wird, wobei dann
der gesamte Bearbeitungsvorgang in der letzten Stufe vollendet
wird. Diese Art eines metallbearbeitenden
Mehrstufen-Werkzeugblocks, der Stufenpresse genannt wird, hat den Vorteil, daß die
Bearbeitung mit hoher Effizienz ausgeführt werden kann, weil mit
einem einzigen Stempelhub der Presse ein Metallblecherzeugnis
fertigestellt werden kann.
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Während die oben beschriebene herkömmliche Art einer
Stufenpresse zahlreiche Vorteile hat, nämlich einen hohen
Erzeugnisausstoß, eine kurze Austragzeit beginnend mit der
Werkstückbeschickung bis hin zur Fertigstellung mit weniger Zwischenlager
produkten, sowie eine Massenproduktion mit einer geringen
Anzahl Arbeitskräfte, treten jedoch die nachstehenden Probleme
auf. Die Konstruktion des Metallwerkzeugblocks ist extrem
komplex, weil eine Vielzahl Stempel/Stößel- Matritze/Gesenksätze in
einem einzigen Werkzeugblock integriert werden müssen, was eine
hohen Anforderungen genügende Technologie zur Herstellung des
Werkzeugblocks bedingt und deshalb mit einer längeren
Herstellungszeit und erhöhten Herstellungskosten verbunden ist.
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Zum Austauschen und Reparieren eines beschädigten
metallbearbeitenden Werkzeugblocks und/oder zum Ersetzen eines Teils des
Werkzeugblocks muß der gesamte Werkzeugblock zerlegt werden, was
äußerst mühsam ist, und dementsprechend zeitaufwendig und
arbeitsintentiv ist. Feer müssen bei einem Fertigungssystem, das
zum Herstellen einer großen Vielfalt von Erzeugnissen in
kleineren Mengen gedacht ist, bei jeder auch noch so geringen
Änderung der Gestaltung und Größe der Werkstücke speziell
ausgelegte Metallbearbeitungswerkzeuge hergestellt werden. Dies führt zu
hohen Werkzeugherstellungskosten, und es kommt bei der
Einführung des sogenannten flexiblen Fertigungssystems (FMS), das in
jüngster Zeit zunehmend propagiert wird, zu Schwierigkeiten.
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Zur überwindung dieser Schwierigkeiten hat der Anmelder eine
Patentanmeldung betreffend ein Bearbeitungssystem mit
Indexvorschub eingereicht, das bezüglich seiner Konstruktion einfach ist
und leicht in Teilbereichen einer Anpassung bzw. Nachstellung
unterzogen werden kann (vergleiche beispielsweise Japanische
Patentanmeldungen Nr. 121,760/1990 und Nr. 121,761/1990). Die
Erfindung stellt eine weitere Verbesserung dieser Vorschläge
dar.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht den Hauptteil einer
Ausführungsform eines Bearbeitungssystems mit Indexvorschub, das
der Erfindung zugrunde liegt. Nach Fig. 1 sind mit den
Bezugszahlen 100 bis 500 versehene Bearbeitungseinheiten in der
Vorschubrichtung eines Werkstücks (nicht gezeigt) auf einer
Grundplatte 1 in Abständen von 2P voneinander angeordnet (P ist ein
Vorschubschritt des Werkstücks). In jeder dieser Bearbeitungs
einheiten 100 bis 500 ist zum Ausführen von mehreren
Bearbeitungsvorgängen jeweils ein Bearbeitungswerkzeugpaar vorgesehen,
also ein Paar, das aus einem Stempel, Stößel oder dergleichen
und aus einem Gegenstempel, einer Gegenplatte, Matrize oder
dergleichen gebildet ist. Es wird jetzt der Aufbau dieses
Indexvorschub-Bearbeitungssystems beispielshalber anhand der
Bearbeitungseinheit 100 beschrieben. Ein Bearbeitungseinheit-Rahmen
101, der im wesentlichen eine U-förmige Gestalt hat, weist an
seinem unteren Ende einen schwalbenschwanzförmigen Fuß 102 auf,
der einstückig mit dem übrigen ausgebildet ist, und dazu dient,
in eine schwalbenschwanzförmige Nut 103 einzugreifen, die auf
der Grundplatte 1 vorgesehen ist. Die Bearbeitungseinheit 100
kann somit in der Werkstückvorschubrichtung durch Verschieben
eingestellt werden, wobei die Schwalbenschwanzverbindung eine
Verschiebung senkrecht zur Werkstückvorschubrichtung begrenzt.
Ferner sind vorgesehen eine Verschiebeeinstellvorrichtung 104,
eine Klemme 105 und am oberen Ende des Bearbeitungseinheit-
Rahmens 101 ein hydraulischer Zylinder 106. An einer seitlichen
Oberfläche des hydraulischen Zylinders 106 ist eine
Positionsmeßvorrichtung 107 angeordnet.
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Eine Kassette 108 hat im wesentlichen eine U-förmige Gestalt und
ist austauschbar im Bearbeitungseinheit-Rahmen 101 vorgesehen.
Im oberen Abschnitt der Kassette ist vertikal verschiebbar ein
Stempel oder ein Gegenstempel (nicht gezeigt) und im unteren
Abschnitt der Kassette ein Gegenstempel bzw. ein Stempel (nicht
gezeigt) vorgesehen. Hierbei handelt es sich um das oben
erwähnte Werkzeugpaar aus Stempel und Gegenstempel (Gegenplatte,
Matrize oder dergleichen). Die Kassette 108 ist durch Angriff an
Positionierteilen 309 und 310 positioniert, die in der Figur bei
der Bearbeitungseinheit 300 dargestellt sind. Ferner ist eine
Feststell- oder Klemmschraube 111 vorgesehen. Die Kassette 108
wird in einer vorbestimmten Lage im Bearbeitungseinheit-Rahmen
101 positioniert und befestigt, und zwar mit Hilfe der
Positionierteile (normalerweise nicht zu sehen, weil verdeckt,
vergleiche aber die Bezugszahlen 309 und 310 in der
Bearbeitungseinheit 300). Mit Hilfe der Klemmschraube 111 wird die Kassette
fest in ihrer Position gehalten. Nachdem die Kassette 108 fest
im Bearbeitungseinheit-Rahmen 101 angebracht ist, wird der
Betätigungskolben (nicht gezeigt) des hydraulischen Zylinders 106
mit dem vertikal verschiebbaren Stempel oder
Bearbeitungswerkzeug, wie oben beschrieben, verbunden.
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Figuren 2A und 2B sind Schaubilder, die die Bearbeitungszustände
eines Werkstücks erläutern sollen. Hierbei ist Fig. 2A eine
Ansicht von oben, und Fig. 2B eine Ansicht im Querschnitt von der
Seite. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszahlen versehen
wie in Fig. 1. In Fig. 2A und Fig. 2B kennzeichnet die
Bezugszahl 2 ein Werkstück, das intermittierend mit einem Schritt P in
der Richtung eines in der Figur eingezeichneten Pfeils
vorgeschoben wird. Es erfolgt somit ein Indexvorschub des Werkstücks
2 in einen Spalt zwischen einem Bearbeitungswerkzeugpaar, also
einem Stempel-Gegenstempel-Paar, das nach der obigen Fig. 1 in
der Kassette 108 (und gleichermaßen in den anderen Kassetten)
vorgesehen ist. Nach Figuren 1 bis 2B sind die
Bearbeitungseinheiten 100 bis 500 derart ausgestaltet, daß zunächst ein
Stanzvorgang zum Herstellen von Führungslöchern 3, dann ein
Einschnittvorgang zum Ausbilden von bogenförmigen Einschnitten 4
und schließlich ein erster bis dritter Ziehvorgang ausgeführt
werden.
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Die Bearbeitungseinheit 100 hat einen Stempel und Gegenstempel
(Gegenplatte, Matrize) zum Stanzen der Führungslöcher 3, und
Führungen (nicht gezeigt) , die in die Führungslöcher 3 mit
Abständen P eingreifen, und zwar auf der stromabgelegenen Seite
bezüglich der Vorschubrichtung des Werkstücks 2. Folglich werden beim
Betrieb der Bearbeitungseinheit 100 die Führungslöcher 3
sequentiell gestanzt und dann die Führungen in die gestanzten
Führungslöcher 3 eingeführt, um zu verhindern, daß das Werkstück 2
in ungewünschter Weise von einem vorgegebenen Ort bzw. einer
vorgegebenen Bahn abweicht. Auf diese Weise wird die
Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt.
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Als nächstes werden in der Bearbeitungseinheit 200 die
bogenförmigen Einschnitte 4 ausgebildet, und in der
Bearbeitungseinheit 300 wird dann der erste Ziehvorgang vorgenommen, wobei ein
tassenförmiger Vorsprung 5 gebildet wird und die bogenförmigen
Einschnitte 4 hinsichtlich ihrer Breite gedehnt werden, so daß
sie in bogenförmige Nuten 6 übergehen. In der
Bearbeitungseinheit 400 wird der zweite Ziehvorgang ausgeführt und die
Auflagelöcher 7 vorgesehen, und zwar bei gleichzeitiger Vergrößerung
der Höhe des Vorsprungs 5. Beim dritten Ziehschritt in der
Bearbeitungseinheit 500 wird der Vorsprung auf eine vorbestimmte
Höhe gebracht. Oblgeich es in den Figuren nicht dargestellt ist,
erfolgt noch ein Kantenschneidvorgang und andere Operationen, um
ein Metallblecherzeugnis mit einer vorbestimmten tassenförmigen
Gestalt zu fertigen. Selbstverständlich wird auch in den
Bearbeitungseinheiten 200 bis 500 zwecks Aufrechterhaltung einer
vorgegebenen Genauigkeit eine Positionierung ausgeführt, und
zwar dadurch, daß Führungen in die ausgebildeten Führungslöcher
3 eingreifen.
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Das oben beschriebene Bearbeitungssystem mit Indexvorschub ist
im Vergleich zu herkömmlichen Stufenpressen in einfacher Weise
konstruiert und leicht herzustellen. Es bietet den Vorteil, daß
selbst in einem Fertigungssystem, bei dem eine große Vielfalt
von Erzeugnissen in kleiner Menge herzustellen ist, eine
hocheffiziente Bearbeitung erreicht wird. Es treten allderdings die
nachstehenden Probleme bei der Indexvorschubbearbeitung
einschließlich den Ziehvorgängen auf.
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Figuren 3A bis 3C sind Querschnittsansichten zur Erläuterung der
Ziehvorgänge. Hierbei zeigt Fig. 3A den Zustand vor dem Ziehen,
Fig. 3B den Zustand während des Ziehvorganges und Fig. 3C den
Zustand im Anschluß an das Ziehen. In Fig. 3A bis Fig. 3C sind
ein Stempel 11 und eine Schnittplatte 12 zu sehen, die beide in
den in Fig. 1 und Fig. 2A dargestellten Bearbeitungseinheiten
100 und 200 vorkommen können. Ferner sind vorgesehen eine
Ziehmatrize und ein Ziehring 13 und ein Ziehstempel 14, die beide in
den Bearbeitungseinheiten 300 bis 500 nach Fig. 1 und Fig. 2A
vorgesehen sein können. Im Ziehring 13 ist ein Auswerferstift 16
vorgesehen, der durch eine Feder 15 in Richtung nach unten
vorgespannt und derart ausgebildet ist, daß er in vertikaler
Richtung verschoben werden kann. Der Ziehstempel 14 ist an einer
Halteplatte 17 fest angebracht und mit einem
Werkstück-Stützkissen 18 ausgerüstet. Das Stützkissen 18 ist mit einer
verschiebbaren Platte 20 über eine Stange 19 verbunden, die vertikal
verschiebbar durch die Halteplatte 17 geführt ist. Das Stützkissen
18 und die verschiebbare Platte 20 sind durch eine Feder 21 in
Richtung nach oben vorgespannt
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Zum Ausführen eines Ziehvorganges mit der obigen Konstruktion
werden der Stempel 11 und der Ziehring 13 aus dem in Fig. 3A
dargestellten Zustand mit Hilfe des beispielsweise in Fig. 1
dargestellten hydraulischen Zylinders 106 nach unten verschoben,
wobei der in Fig. 3B dargestellte Ziehvorgang ausgeführt wird.
Das bedeutet, daß von dem Stempel 11 zusammen mit der
Schnittplatte ein Stanzvorgang und vom Ziehring 13 zusammen mit dem
Ziehstempel 14 ein Ziehvorgang ausgeführt wird. Während des
Ziehvorganges halten der Ziehring 13 und das
Werkstück-Stützkissen 18 sowie der Auswerferstift 16 und der Ziehstempel 14 das
Werkstück 2 von oben und unten zwischen sich, und der
Ziehstempel 14 tritt dann in den Ziehring 13 ein, um den Ziehvorgang
auszuführen. Während dieses Ziehvorganges drückt das Werkstück-
Stützkissen 18 das Werkstück 2 gegen die untere Stirnfläche des
Ziehringes 13, und zwar mit einem vorbestimmten Federdruck. Auf
diese Weise wird es dem Werkstück 2 gestattet, an dieser Stelle
horizontal bewegt zu werden, um die plastische Deformation des
Werkstücks 2 vorzunehmen, und es wird daran gehindert,
unerwünschte Verwerfungen oder Falten zu bilden. Die Ziehtiefe oder
Ziehhöhe eines ausgebildeten Vorsprungs 5 ist mit dem Symbol h
bezeichnet. Nach Vollendung des Ziehvorganges werden der Stempel
11 und der Ziehrring 13 bei der Rückkehrbewegung des
hydraulischen Zylinders 106 nach oben geschoben, wie es in Fig. 3C
dargestellt ist, so daß das Werkstück 2 einen Indexvorschub
vornehmen kann. Es ist erkennbar, daß der Vorsprung 5 mit Hilfe des
Auswerferstiftes 16, der durch die Feder 15 nach unten
vorbelastet ist, aus dem Ziehring 13 leicht ausgestoßen werden kann.
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Wie es aus Fig. 3B ersichtlich ist, wird das Werkstück 2
ausgehend von einem Niveau, den es vor dem Ziehvorgang einnimmt,
während des Ziehens und der Deformation zwischen dem Stempel 11
und dem Ziehring 13, um die Ziehtiefe h nach unten gestoßen, und
es kehrt dann im Anschluß an den Ziehvorgang auf das
ursprüngliche Niveau zurück, wie es in Fig. 3C dargestellt ist. Wird das
Werkstück 2 in dieser Weise nach oben und unten bewegt, treten
in dem Werkstück 2 Zug-, Druck- und Biegespannungen auf, die zu
einer Deformation der Erzeugnisse sowie zu einer geringeren
Abmessungsgenauigkeit führen können. Eine Vergrößerung der
Abstände der Bearbeitungseinheiten würde diese Schwierigkeiten
lindern, jedoch die Abmessungen des Gesamtsystems erhöhen, so daß
das System einen unerwünscht großen Raumbedarf hätte.
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Wie es aus Fig. 3A bis Fig. 3C ersichtlich ist, führt der
Ziehring 13 einen hin- und hergehenden Hub von 2h + α bei jedem
Ziehvorgang aus. Mit dem Symbol α ist hier ein Spalt gemeint,
der so gewählt ist, daß der Indexvorschub des Werkstücks 2 glatt
vonstatten geht. Es wird also ein Hub von 2h + α des Ziehringes
13 benötigt, um eine Ziehtiefe h zu erreichen. Generall gilt,
daß mit größer werdendem Hub eines hydraulischen Zylinders auch
die erforderliche Energie anwächst. Bei
Index-Vorschub-Bearbeitungssystemen, auf die die Erfindung anwendbar ist und die eine
Vielzahlbearbeitungseinheiten mit unabhängigen
Antriebsvorrichtungen haben, macht es die Verwendung der oben erwähnten
hydraulischen Zylinder als Antriebsvorrichtungen erforderlich, daß in
den Bearbeitungseinheiten einschließlch denjenigen
Bearbeitungseinheiten, die dem Ziehvorgang nachfolgen, Hübe auftreten, die
2h + α oder noch mehr betragen. Dies stellt ein Problem
bezüglich des notwendigerweise höheren Volumens an Betätigungsfluid
dar.
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Ferner ist anzumerken, daß herkömmliche
Indexvorschub-Bearbeitungssysteme im allgemeinen streifenförmige Werkstücke
handhaben und deshalb in den meisten Fällen Vorgänge wie Biegen,
Ziehen, Stanzen, Lochen und andere Metallblechbearbeitungen
vornehmen. Aus diesem Grunde ist es schwierig, bestimmte
Erzeugnisse zu handhaben, bei denen beispielsweise im Zuge des
Indexvorschub-Bearbeitungsprozesses Gewindelöcher vorgesehen werden
müssen. Solche Erzeugnisse wurden deshalb in der Weise
hergestellt, daß im Anschluß an die Vollendung des Indexvorschub-
Bearbeitungsprozesses die Gewindelöcher am Werkstück 2 separat
vorgesehen wurden. Dies führte zu erhöhten Kosten.
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Weil Erzeugnisse, die durch Bearbeitung mit Indexvorschub
hergestellt werden, im allgemeinen kleine Abmessungen haben und
kontinuierlich gefertigt werden, ist die Menge der in einem
Produktionszug hergestellten Erzeugnisse im allgemeinen groß.
Das zusätzliche Vorsehen von Gewindelöchern an einer derart
großen Menge von Erzeugnissen, die bereis einer Bearbeitung mit
Indexvorschub unterzogen worden sind, erfordert nicht nur den
Einsatz von speziellen der Bearbeitung dienenden Spann- und
Haltevorrichtungen, sondern es wird auch zusätzlich Zeit und
Arbeitskraft benötigt, um die Erzeugnisse auf diesen Vorrichtungen
zu befestigen, und von Ihnen wieder zu entfernen. Dies ist mit
einigen Problemen verbunden, wie beispielsweise erhöhte
Bearbeitungskosten und Schwierigkeiten bei der Verbesserung der
Abmessungsgenauigkeit aufgrund von Lageänderungen in der
Referenzebene.
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Unabhängige hydraulische Spezialzweckzylinder 106 und andere
Gerätschaften sind in einer Vielzahl Bearbeitungseinheiten
untergebracht, wie es aus Fig. 1 hervorgeht. Oblgeich diese
Anordnung einen unabhängigen Betrieb der Einheiten und die
Standardisierung gemeinsamer Komponenten zum Austauschen ermöglicht,
muß man, wenn eine besondere Bearbeitungseinheit eine größere
Antriebskraft oder Bearbeitungslast benötigt als andere
Einheiten, in dieser Einheit einen hydraulischen Zylinder vorsehen,
der speziellen Anforderungen genügt. Dies führt nicht nur zu
einer Erhöhung der Herstelungskosten, sondern bereitet auch die
Schwierigkeit, ein Gleichgewicht mit den anderen hydraulischen
Zylindern aufrecht zu erhalten.
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Oblgeich man als Maßnahme zum Herabsetzen der Antriebskraft oder
Bearbeitungslast den besonderen Bearbeitungsprozeß in
Mehfachschritten unterteilen kann, erhöht eine solche Vorgehensweise
die Anzahl der Bearbeitungsprozesse und bedingt die Installation
zusätzlicher Bearbeitungseinheiten. All dies führt zu höheren
Kosten und einer wachsenden Systemgröße.
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Ferner wird das Arbeitsfluid der hydraulischen Zylinder im
allgemeinen unter demselben Druck gehalten, und zwar ein Druck, der
beispielsweise 140 kg/cm² beträgt. Bei der oben beschriebenen
Werkstückbearbeitung benötigt man jedoch einen hohen Fluiddruck
nur während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges, also beim
Biegen, Ziehen, Stanzen oder Lochen, wohingegen beim lastfreien
Bewegen des Stempels oder des Gegenstempels in Richtung auf das
Werkstück oder vom Werkstück weg ein hoher Fluiddruck nicht
benötigt wird. Zum anderen ist eine hohe Energiemenge zum Anheben
des Drucks des Arbeitsfluids in den hydraulischen Zylindern
erforderlich. Da herkömmliche hydraulische Zylinder zu allen
Zeiten ein unter hohem Druck stehendes Arbeitsfluid benötigen und
längere Hübe ausführen, als erforderlich, wird von einer
Fluidmenge Gebrauch gemacht, die größer als notwendig ist. Dies ist
mit einem entsprechend höheren Energieverbrauch verbunden.
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In der US-A-3,835,682 ist eine Presse offenbart, die den
Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet. Der Rahmen dieser bekannten
Presse enthält eine Reihe Unterrahmen, die Platten aufweisen,
welche von Schrauben und Zwischenwänden in einer feststehenden
räumlichen Beziehung gehalten werden. Innerhalb der Unterrahmen
sind mehrere Zylinder/Stempel-Anordnungen montiert, von denen
jede Anordnung einen verschiebbaren Zylinderblock und einen
feststehenden Stempel aufweist. Die Anordnungen werden von einem
hydraulischen Arbeitsfluid betätigt, das ihnen durch
Verbindungs- und Leitungsgänge zugeführt wird. Die verschiebbaren
oberen Werkzeuge der Presse sind an den Zylinderblöcken befestigt,
und die feststehenden unteren Werkzeuge sind an stationären
Trägern angebracht. Die Zylinder/Stempel-Anordnungen stimmen
miteinander überein, jedoch können die Zylinder mit separaten
hydraulischen Energiequellen verbunden werden, so daß es möglich
ist, den auf die Zylinder/Stempl-Anordnungen ausgeübten Druck
unterschiedlich zu steuern. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform wird die Presse dafür eingesetzt, um eine U-formige Platte
in eine 0-förmige Gestalt zwischen den Preßwerkzeugen zu biegen.
Außer dem Biegen oder Deformieren von Metallblech sind keine
anderen Bearbeitungsprozesse angesprochen. Ein Indexvorschub des
Werkstücks ist ebenfalls nicht erwähnt.
Kurze Darlegung der Erfindung
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Ein Ziel der im Anspruch 1 definierten Erfindung ist es, ein
Indexvorschub-Bearbeitungssystem vorzusehen, bei dem die
Bearbeitungskosten niedriger sind und die Genauigkeit der
Abmessungen der Erzeugnisse höher ist, wobei zusätzlich zu den üblichen
Metallblechbearbeitungsprozessen andere Bearbeitungsprozesse
einbezogen sind, wie beispielsweise die Ausbildung von
Gewindegängen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist auf ein
Indexvorschubbearbeitungssystem gerichtet, bei dem Änderungen
bezüglich des Bearbeitungsniveaus des Werkstücks vermieden sind und
der Energieverbrauch bei der Indexvorschub-Bearbeitung,
einschließlich von Zieh- oder Biegevorgängen, vermindert ist.
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Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht ein
Indexvorschub-Bearbeitungssystem mit einer solchen Konstruktion
vor, daß die Antriebskraft für die Arbeitslast einer besonderen
Bearbeitungseinheit wahlweise erhöht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht den
hauptsächlichen Teil eines Indexvorschub-Bearbeitungssystems, auf dem die
Erfindung beruht.
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Figuren 2A und 2B zeigen in einer Ansicht von oben und in einer
Querschnittsansicht von der Seite den Bearbeitungszustand eines
Werkstücks.
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Fig. 3A bis Fig. 3C sind Querschnittsansichten und dienen zur
Erläuterung der bei einem Ziehvorgang auftretenden Zustände,
wobei Fig. 3A den Zustand vor dem Ziehen, Fig. 3B den Zustand
während des Ziehens und Fig. 3C im Zustand im Anschluß an das
Ziehen
zeigt.
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Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine Ansicht von vorn im Schnitt und
eine Ansicht von der Seite des hauptsächlichen Teils einer
ersten Ausführungsform der ersten Art Kassetten, die in einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden.
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Fig. 6 in einer geschnittenen Ansicht den Zustand eines ersten
Ziehschrittes bei der ersten Ausführungsform der ersten Art
Kassetten, die bei der Erfindung verwendet werden.
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Fig. 7A bis Fig. 7D zeigen geschnittene Ansichten zur
Erläuterung eines zweiten Ziehschrittes bei der ersten Ausführungsform
der ersten Art Kassetten, die bei der Erfindung verwendet
werden.
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Fig. 8 zeigt eine geschnittene Ansicht zur Erläuterung des
wesentlichen Teils einer Ausführungsform der zweiten Art von
Kassetten, die bei der Erfindung verwendet werden.
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Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Ansicht von der Seite
des hauptsächlichen Teils einer zweiten Ausführungsform der
ersten Art Kassetten, die bei der Erfindung verwendet werden.
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Fig. 10 ist eine Ansicht im Schnitt längs der Linie A-A in
Fig. 9.
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Fig. 11 ist eine vergrößerte längs geschnittene Ansicht und
dient zur Erläuterung der an ein in Fig. 9 gezeigtes Relaisteil
85 angrenzenden Umgebung.
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Fig. 12 ist eine längs geschnittene Ansicht und zeigt den
hauptsächlichen Teil eines abgewandelten hydraulischen Zylinders 81
von Fig. 9.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine längs geschnittene Ansicht von
vorn und eine Ansicht von der Seite des hauptsächlichen Teils
der ersten Ausführungsform der ersten Art Kassetten, die in der
Erfindung verwendet werden. Ein in Figuren 4 und 5 dargestellter
Bearbeitungseinheit-Rahmen 301 entspricht demjenigen, der
anhand des ersten Ziehvorganges nach Fig. 1 erläutert wurde. Der
Bearbeitungseinheit-Rahmen 301 ist an der Grundplatte 1 mittels
einer Schwalbenschwanzverbindung befestigt, die einen am Rahmen
vorgesehenen schwalbenschwanzförmigen Fuß 302 aufweist, der in
eine schwalbenschwanzförmige Nut 303 in der Grundplatte 1
eingreift. Eine Kassette 308 mit Tiefziehwerkzeugen in Form eines
Ringes und eines Stempels, was später im einzelnen noch
beschrieben wird, ist an einer vorbestimmten Stelle des
Bearbeitungseinheit-Rahmens 301 mit Hilfe von Positionierteilen 309 und
310 sowie einer Festklemmschraube 311 fest angebracht. Ein
hydraulischer Zylinder 306 dient zum Betätigen des Tiefziehringes,
der später noch beschrieben wird.
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Eine Werkzeughalterung 31 trägt an ihrem unteren Ende den
Tiefziehring 32, der dort fest angebracht ist. Die Ring- oder
Werkzeughalterung 31 ist vertikal verschiebbar in einer Hülse 33
vorgesehen, die fest in die Kassette 308 eingepaßt ist, und sie
ist über ein Verbindungsglied 34 mit einer Stange 35 verbunden,
die dem hydraulischen Zylinder 306 zugeordnet ist. Ein vertikal
verschiebbarer Auswerferstift 36, ist verschiebbar in die
Werkzeughalterung 31 und den das Werkzeug darstellenden Ring 32
eingesetzt und durch eine Feder 37 in Richtung nach unten
vorgespannt. Eine Positionsmeßvorrichtung 38 ist am oberen Teil des
hydraulischen Zylinders 306 vorgesehen.
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Ein Trag- oder Halteteil 39 ist am unteren Teil der Kassette 308
fest angebracht und tragt ein Werkstuck-Stützkissen 40 und einen
Stempel 41 in vertikal verschiebbarer Art und Weise. Ein dem
Stützkissen zugeordneter hydraulischer Zylinder 42 und ein dem
Stempel zugeordneter hydraulischer Zylinder 43 sind im unteren
Teil des Bearbeitungseinheit-Rahmens 301 vorgesehen und entweder
direkt oder über einer Stange oder ein anderes Verbindungsteil
mit dem Stützkisse 40 bzw. dem Stempel 41 verbunden. Eine
Positionsmeßvorrichtung 44 ist am unteren Teil des hydraulischen
Zylinders 43 für den Stempel vorgesehen. Die
Positionsmeßvorrichtungen 38 und 44 erfassen die vertikal verschiebbaren Enden
des Ringes 32 und des Stempels 41, so daß die Beaufschlagung und
Freigabe von Hydraulikdruck auf den hydraulischen Zylinder 306
und den hydraulischen Zylinder 43 für den Stempel steuerbar ist.
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Unter Bezugnahme auf die oben beschriebene Konstruktion wird
zunächst der hydraulische Zylinder 306 betätigt, um den Ring 32
und den Auswerferstift 36 so lange abzusenken, bis deren untere
Enden in Berührung mit dem Werkstück 2 kommen, wobei das
Werkstück 2 auf dem Halteteil 39, dem Stützkissen 40 und dem Stempel
41 aufliegt. Dann wird Arbeitsfluid in den hydraulischen
Stützkissenzylinder 42 und den hydraulischen Stempelzylinder 43
eingelassen, wodurch das Stützkissen 40 und der Stempel 41 nach
oben bewegt werden. Auf diese Weise wird das Werkstück 2 fest
zwischen dem Stützkissen 40 und dem Ring 32 gehalten, während
der Stempel 41 gegen die Vorspannkraft der Feder 37 in den Ring
32 eindringt, um den ersten Ziehvorgang auszuführen (die
Ausbildung des Vorsprungs 5 nochmals (s. Fig. 2B) durch die
Bearbeitungseinheit 300 in Fig. 2A).
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Fig. 6 ist eine Ansicht von der Seite und zeigt den Zustand beim
ersten Ziehvorgang. Gleiche Teile sind mit denselben
Bezugszahlen belegt wie in Fig. 4 und Fig. 5. Wie es aus Fig. 6
ersichtlich ist, ist selbst nach dem Eintritt des Stempels 41 in den
Ring 32 beim ersten Ziehschritt das Niveau des Werkstücks 2 im
wesentlichen das gleiche wie vor der Bearbeitung, so daß im
Gegensatz zu dem in Fig. 38 dargestellten Bearbeitungszustand in
einem herkömmlichen System keine unerwünschten Deformationen im
Werkstück 2 auftreten.
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Wenn nach Vollendung des ersten Ziehvorganges der hydraulische
Druck im hydraulischen Stützkissen-Zylinder 42 und im
hydraulischen Stempel-Zylinder 43 abgesenkt wird, kommt es zu einer
Freigabe durch das Stützkissen 40 und der Stempel 41 wird
abgesenkt. Dadurch kann sich der Auswerferstift 36 unter der
Einwirkung der Feder 37 nach unten verschieben. Gleichzeitig mit
diesem Vorgang oder im Anschluß an den Ablauf einer gewissen
Zeitspanne wird der hydraulische Zylinder 306 in der
entgegengesetzten Richtung beaufschlagt, so daß der Ring 32 angehoben und
das Werkstück 2 unter der Einwirkung der Kraft der Feder 37 aus
dem Ring 32 austritt, wobei eine Rückkehr in den in Fig. 4 und
Fig.5 dargestellten Zustand eintritt und der erste Ziehvorgang
vollendet ist.
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Fig. 7A bis Fig. 7D sind geschnittene Ansichten, die den
Zustand beim zweiten Ziehvorgang zeigen. Gleiche Teile sind mit
denselben Bezugszahlen versehen wie in Fig. 6. Nach Vollendung
des ersten in Fig. 6 dargestellten Ziehvorganges wird das
Werkstück 2 zu der Bearbeitungseinheit 400 mit Indexvorschub weiter
bewegt, und zwar zum Ausführen des zweiten Ziehvorgangs des
Vorsprungs 5, wie es aus Fig. 1 sowie Fig. 2A bis Fig. 2B
ersichtlich ist. In Fig. 7A bis Fig. 7D haben die Komponententeile
dieselben Bezugszahlen wie diejenigen in Fig. 6, um das Verständnis
zu erleichtern.
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Wenn gemäß Fig. 7A der Ring 32 und der Auswerferstift 36
abgesenkt werden, gerät der Auswerferstift 36 in Berührung mit dem
oberen Ende des Vorsprungs 5, der während des ersten
Ziehvorganges ausgebildet wurde. Wie es aus Fig. 78 hervorgeht, werden
dann das Stützkissen 40 und der Stempel 41 angehoben, die beide
in den Vorsprung 5 eintreten, und das obere Ende des Vorsprungs
5 erreichen. In diesem Zustand wird dann der Stempel 41 weiter
angehoben, so daß er in den Ring 32 eintritt und dabei einen
Teil des zweiten Ziehvorganges ausführt, wobei die Höhe des
Vorsprungs 5 vergrößert wird, wie es aus Fig. 7C hervorgeht.
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Bei dem betrachteten Fall drückt das Stützkissen 40 den äußeren
Rand des oberen Endes des Vorsprungs 5 mit einem vorbestimmten
Druck gegen den Ring 32, wobei das Werkstück 2 gleiten und sich
plastisch deformieren kann, jedoch die Erzeugung von Falten
verhindert wird. Der Tiefziehring 32 wird dann abgesenkt, wie es
aus Fig. 7D hervorgeht, um mit dem zweiten Ziehvorgang
fortzufahren und ihn schließlich zu beenden, wobei das Werkstück 2
zwischen dem Ring und dem Stützkissen 40 gehalten wird. Nach
Vollendung des zweiten Ziehvorganges wird der Stempel 41
abgesenkt und der Ring 32 angehoben. Dabei wird der Auswerferstift
36 im Ring 32 nach unten bewegt, wodurch das obere Ende des
Vorsprungs 5 nach unten gedrückt wird, bis ein Zustand erreicht
ist, der demjenigen nach Fig. 7A entspricht. Während des zweiten
Ziehvorqanges bleibt das Werkstück im wesentlichen auf dem
selben Niveau, wie es auch für den ersten Ziehvorqang der Fall war.
Beim dritten Ziehvorgang erfolgen im wesentlichen die oben
beschriebenen gleichen Prozeduren.
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Obgleich die Beschreibung bei diesem Ausführungsbeispiel auf
einen Ziehvorgang abgestellt worden ist, gilt prinzipiell das
gleiche auch für Biege- und Preßvorgänge. Obgleich die
Beschreibung auf ölhydraulische Zylinder als Antriebsmittel verweist,
können auch andere Arten Fluiddruckzylinder eingesetzt werden,
die beispielsweise von Luft, Wasser und dergleichen Gebrauch
machen, oder es können anstelle der hydraulischen Zylinder auch
andere Antriebsmittel eingesetzt werden. Die Abstände zwischen
den Bearbeitungseinheiten betragen generall mP (m ist eine ganze
positive Zahl) . Im Bedarfsfall können jedoch diese Abstände
geändert werden.
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Fig. 8 ist eine geschnittene Ansicht und zeigt den
hauptsächlichen Teil einer Ausführungsform der zweiten Art Kassetten, die
bei der Erfindung verwendet werden. In Fig. 8 ist eine
Gewindeschneideinheit 50 zu sehen, die in derselben Weise wie die
Bearbeitungseinheiten 100 bis 500 oder die Kassette 108 und
dergleichen ausgebildet sein kann, und auf der Grundplatte 1 direkt
oder mittels eines Bearbeitungseinheit-Rahmens 101 und
dergleichen vorgesehen sein kann. Die Gewindeschneideinheit so ist mit
Abständen von mP zwischen irgendwelchen Bearbeitungseinheiten
vorgesehen. Eine Kassettenbasis 51 ist in Form eines Kastens
ausgebildet, an dessen oberen Ende mittels eines Tisches 52 eine
Spindeleinheit abgestützt ist. Der Tisch 52 ist mit Hilfe einer
Einstellschraube 54 horizontal verschiebbar auf der
Kassettenbasis 51 angeordnet. Die Einstellschraube 54 kann mit Hilfe
eines Handgriffes 55 gedreht werden.
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Eine am Tisch 52 fest angebrachte Leitspindelmutter 56 dient zur
Aufnahme einer Leitspindelschraube 57. Ein Spindelmotor 58 ist
über eine an seiner Ausgangswelle 59 vorgesehene Kupplung 60 mit
der Hauptspindelschraube 57 verbunden. In der Kupplung 60
befindet sich eine in axialer Richtung erstreckende Nut 61, in der
sich ein am oberen Ende der Leitspindelschraube 57 vorgesehener
Stift 62 gleitend verschieben kann. Weiterhin sind vorgesehen
ein Positionsfühler-Mitnehmer 63, ein Fühler 64 fur eine obere
Grenze, ein Fühler 65 für eine untere Grenze und ein Gewinde-
Schneider-Halter 66, der am unteren Ende der Leitspindelschraube
57 vorgesehen ist und dazu dient, einen austauschbaren
Gewindeschneider 67 zu halten. Am Gewindeschneiderhalter 66 ist ein
Werkstückgegenhalter 68 so vorgesehen, daß er gegenüber dem
Gewindeschneiderhalter drehbar ist. Auf dem unteren Teil der
Kassettenbasis 51 ist eine Stützplatte 69 vorgesehen, die eine
Werkstückführung 70 trägt, die beispielsweise eine auf dem Kopf
stehende L-Form hat, um das Werkstück 2 in einer solchen Weise
zu führen, daß das Werkstück 2 bei der gezeigten Darstellung in
einer zur Papierebene senkrechten Richtung verschoben werden
kann.
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Als nächstes soll die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels mit
der obigen Konstruktion beschrieben werden. Beim Betrieb des in
Fig. 8 dargestellten Spindelmotors 58 führt die über die
Kupplung 60 und den Stift 62 angetriebene Leitspindelschraube 57
eine Drehbewegung aus, wobei der Werkstückgegenhalter 68 und der
vom Gewindeschneiderhalter 66 gehaltene Gewindeschneider 67
zusammen mit der Leitspindelschraube nach unten bewegt werden.
Sobald der Werkstückgegenhalter 68 in Berührung mit der Oberfläche
des Werkstücks 2 kommt, stellt der Werkstückgegenhalter 68 seine
Drehbewegung ein und drückt das Werkstück 2 nach unten gegen die
Stützplatte 69, und zwar unter der Einwirkung einer Druckfeder
68a. Der Gewindeschneider 67 setzt seine Abwärtsbewegung fort
und bildet im Werkstück ein Gewindeloch (nicht gezeigt) aus.
Nach Beendigung des Gewindeschneidvorganges durch den
Gewindeschneider 67 betätigt der Positionsfühler-Mitnehmer 63 den
Fühler 65 für die untere Grenze, wodurch die Drehrichtung des
Spindelmotors 58 umgekehrt und die Leitspindelschraube 57 angehoben
wird. Dabei drückt der Werkstückgegenhalter 68 immer noch gegen
das Werkstück 2 und wird vom Gewindeschneiderhalter 66 erst dann
angehoben, nachdem der Gewindeschneider 67 vom Werkstück 2
zurückgezogen worden ist. Sobald der Positionsfühler-Mitnehmer 63
den Fühler 64 für die obere Grenze betätigt, wird der
Spindelmotor 58 abgeschaltet, und der betrachtete
Gewindeschneidvorgang ist beendet. Das Werkstück 2 wird dann durch Indexvorschub
um eine vorbestimmte Strecke zwecks Durchführung des nächsten
Gewindeschneidvorgangs geschoben.
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Obgleich die obige Beschreibung auf die Ausbildung eines
Innengewindes mit einem entsprechenden Gewindeschneider gerichtet
ist, könnte man mit der prinzipiell selben Anordnung auch ein
Außengewinde auf einem runden Vorsprung eines Werkstücks
schneiden. Ferner kann man die Leitspindelschraube und die
Leitspindelschraubenmutter durch andere geeignete Vorschub- oder
Stoßvorrichtungen ersetzen, um andere maschinelle
Bearbeitungsoperationen ausführen zu können, wie beispielsweise Bohren,
Versenken, Anfasen, Plansenken, Sicken, Riefen und dergleichen.
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Fig. 9 ist eine geschnittene Ansicht von der Seite und zeigt den
wesentlichen Teil einer zweiten Ausführungsform der ersten Art
Kassetten, die nach der Erfindung verwendet werden. Fig. 10 ist
ein Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 9. Gemäß Fig. 9 und
Fig. 10 ist der Bearbeitungseinheit-Rahmen 301 der dort
gezeigten Bearbeitungseinheit 300 an der Grundplatte 1 dadurch
angebracht, daß der schwalbenschwanzförmige Fuß 302 des Rahmens in
die an der Grundplatte 1 vorgesehene schwalbenschwanzförmige Nut
303 eingreift, und diese Schwalbenschwanzverbindung mit einer
Feststell- oder Klemmvorrichtung 304 festgesichert ist. Die
Kassette 308 ist austauschbar im Bearbeitungseinheit-Rahmen 301
vorgesehen, wie es später noch beschrieben wird. Ein
hydraulischer
Zylinder 306 stellt eine Hilfsantriebsvorrichtung dar, die
am oberen Ende des Barbeitungseinheit-Rahmens 301 vorgesehen
ist. Der hydraulische Zylinder 306 ist auch üblicherweise am
Bearbeitungsinheit-Rahmen als Antriebsvorrichtung
vorgesehen, wird jedoch nach der Erfindung als
Hilfsantriebsvorrichtung eingesetzt, um den hydraulischen Druck zu verstärken, wie
es stärker noch beschrieben wird.
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Als nächstes soll der Aufbau der Kassette 308 erläutert werden.
In eine flache Grundplatte 71 ist ein Werkzeughalter 72 mit
einem austauschbaren Werkzeug 73 eingelassen. Der
Werkzeughalter 72 und das Werkzeug 73 sind nach Art einer zueinander
passenden Vorsprung/Ausnehmung/Anordnung ausgebildet und bezüglich
eines Referenzteils 74 radial ausgerichtet. An den vier Enden
der Grundplatte 71 sind Führungsstangen 75 vorgesehen. An den
oberen Enden der Führungsstangen 75 ist eine Befestigungsplatte
76 angebracht. Ferner sind vorgesehen eine verschiebbare
Halterungsplatte 77 und eine einen Abstreifer tragende Platte 78, die
längs der Führungsstangen 74 verschiebbar ist. Ein Stempel 79,
der zusammen mit dem Werkzeug 73 in Form einer Schnittplatte ein
Werkzeugpaar darstellt, ist an der verschiebbaren
Halterungsplatte 77 in einer solchen Weise befestigt, daß er durch die
Abstreiferplatte 78 läuft. Die verschiebbare Halterungsplatte 77
und die Abstreiferplatte 78 sind über Stützstifte 80 in einer
solchen Weise miteinander verbunden, daß sie gegeneinander
verschiebbar sind.
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Ein hydraulischer Zylinder 81, der die Hauptantriebsvorrichtung
darstellt, ist am oberen Ende der Befestigungsplatte 76 fest
angebracht, und enthält einen vertikal verschiebbaren Kolben 84
mit einer daran befestigten Kolbenstange 83. Die Stange 83 ist
über ein Hubeinstellteil 86 mit der verschiebbaren
Halterungsplatte 77 verbunden. Ferner sind vorgesehen ein Positionierteil
310, ein Festklemmteil 311, eine auf der Grundplatte 1
vorgesehene Skala 312 und eine Positionsmeßvorrichtung 313. Die
hydraulischen Zylinder 306 und 81 haben eine solche Konstruktion, daß
die Kolben 307 und 84 dadurch individuell antreibbar sind, daß
ein Arbeitsfluid von einer hydraulischen Schaltung über
Selektorventile 91 und 92 sowie zugehörige Leitungen 91a, 91b, 92a
und 92b zuführbar und entnehmbar ist.
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Ein Zwischenverbindungs- oder Relaisteil 85 hat einen Aufbau,
der anhand von Fig. 11 im einzelnen noch erläutert wird, und es
ist zwischen einer Kolbenstange 314, die einstückig mit dem
Kolen 307 des hydraulischen Zylinders 306 ausgebildet ist, und dem
hydraulischen Zylinder 81 vorgesehen. Wie es aus Fig. 11
hervorgeht, ist eine Relaisstange 93 an ihrem oberen Teil mit einem
einstückig angeformten Flansch 94 versehen und die Relaisstange
ist in einer solchen Weise vorgesehen, daß sie in den
hydraulischen Zylinder 81 eintreten kann. Am oberen Ende des
hydraulischen Zylinders 81 ist ein beispielsweise U-förmiges
Halterungsteil vorgesehen, das die durch eine Schraubenfeder 96 in
Richtung nach oben vorgespannte Relaisstange 93 beherbergt. Die
Relaisstange 93 ist in einer solchen Weise vorgesehen, daß ihr
unteres Ende bei einer Stelle endet, die geringfügig oberhalb
einer Öffnung 97 (der Leitung 92a) für das Arbeitsfluid des
hydraulischen Zylinders 81 liegt. Auf der Oberseite des Flansches
94 befindet sich ein Berührungs- oder Kontaktteil 98, das mit
der Stange 314 lose in Berührung bringbar ist. Der hydraulische
Zylinder 306 bildet die bereits erwähnte
Hilfsantriebsvorrichtung.
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Die Arbeitsweise des den obigen Aufbau habenden
Ausführungsbeispiels wird jetzt unter Bezugnahmeauf Figuren 9 bis 11
erläutert. Nach Einstellung der Arbeisposition des Stempels 79 mit
Hilfe der Hubeinstellvorrichtung 86 wird das Arbeitsfluid von
der hydraulischen Schaltung dem oberen Abschnitt des
hydraulischen Zylinders 81 über das Selektorventil 92 und die Leitung
92a zugeführt. Dadurch wird der Kolben 84 zusammen mit der
Stange 83 nach unten bewegt, und zwar mit dem Ergebnis, daß die
Abstreiferplatte 78 in Berührung mit einem Werkstück (nicht
gezeigt) kommt. Der Stempel 79 und das Gegenwerkzeug 73 können
dann eine gewünschte Bearbeitung am Werkstück vornehmen, wie
beispielsweise Stanzen, Biegen, Ziehen, Pressen und dergleichen.
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Bei der letzten Stufe eines beispielshalber in Betracht
gezogenen Ziehvorganges, in welchem Fall eine noch größere
Antriebskraft erforderlich ist, wird dem oberen Abschnitt des
hydraulischen Zylinders 306, der die Hilfsantriebsvorrichtung bildet,
mit Hilfe einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) über die
Leitung 91a und das Selektorventil 91 das Arbeitsfluid zugeführt
und zwar ausgelöst durch ein Erfassungsignal, das von einer
Positionserfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) erzeugt wird, die
überprüft, ob der Kolben 84 und die Stange 83 des hydraulischen
Zylinders 81, der die Hauptantriebsvorrichtung bildet, eine
vorbestimmte Position erreicht haben. Aufgrund der
Arbeitsfluidzufuhr wird die mit dem Kolben 307 verbundene Stange 314 nach
unten bewegt und kommt im Verlaufe dieser Bewegung in Berührung
mit dem Ende in Fig. 11 dargestellten Kontaktteil 98, woraufhin
auch die Relaisstange 93 abgesenkt wird. Die Relaisstange 93
tritt dann gegen die Druckkraft der Schraubenfeder 96 in den
hydraulischen Zylinder 81 ein.
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Darüber hinaus kommt es beim Absenken der Relaisstange 93 zu
einem Abschließen der Öffnung 97 der Rohrleitung 92a, wodurch
das Arbeitsfluid im oberen Teil des hydraulischen Zylinders 81
eingeschlossen wird. Dies bedeutet, daß jetzt eine größere
Druckkraft auf die Stange 83 ausgeübt werden kann, weil der
Druck des Arbeitsfluids im hydraulischen Zylinder 81 mit dem
Eintreten der Relaisstange 93 in den hydraulischen Zylinder 81
erhöht wird. Unter der Annahme, daß die Querschnittsfäche des
Kolbens 84 und diejenige der Relaisstange 93 gleich A&sub1; bzw. A&sub2;
betragen, kann der Druck des Arbeitsfluids im hydraulischen
Zylinder 81 um das A&sub1;/A&sub2;-fache gesteigert werden. Beträgt
beispielsweise der Druck des Arbeitsfluids in den Rohrleitungen 81a
und 92a gleich 140 kg/cm² und ist A&sub1;/A&sub2; = 3, dann kann der Druck
des Arbeitsfluids im hydraulischen Zylinder 81 auf 420 kg/cm²
erhöht werden.
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Erreicht dann der Stempel 79 seine unterste Position, wird die
Zufuhr von Arbeitsfluid zum oberen Teil der hydraulischen
Zylinder 306 und 81 unterbunden, und aufgrund der Wirkung der
Selektorventile 91 und 92 kommt es zu einer Zufuhr von Arbeitsfluid
zu den unteren Abschnitten der Zylinder 306 und 81. Dadurch wird
zunächst der Stempel 79 angehoben und dann auch die
Absteiferplatte 78 nach oben bewegt, bis der Stempel 79 bei seiner
obersten Position zum Anhalten kommt. Nachdem alle
Bearbeitungseinheiten ihre obersten Positionen erreicht haben, wird das
Werkstück bei der Darstellung gemäß Fig. 2A und Fig. 2B im
Indexbetrieb nach links verschoben, so daß dann die nächste
Bearbeitung vorgenommen werden kann. Wird unter Bezugnahme auf Fig. 11
die Stange 314 angehoben, kommt es auch zu einer
Aufwärtsbewegung der Relaisstange 93 unter der Einwirkung der Vorspannkraft
der Schraubenfeder 96 sowie unter der Einwirkung des Drucks des
Arbeitsfluids im hydraulischen Zylinder 81. Die Relaisstange
kommt dann zu einem Halt, sobald der Flansch 94 in Berührung mit
der Haltevorrichtung 95 kommt, wobei es dann zu einer Trennung
des unteren Endes der Stange 314 vom Kontaktteil 98 kommt.
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Auf diese Weise werden das untere Ende der Stange 314 und das
Kontaktteil 98 im inaktiven Zustand voneinander getrennt, so daß
es in diesem Zustand auch möglich ist, die in Fig. 9
dargestellte Kassette ohne weiteres auszutauschen bzw. zu ersetzen.
Weiterhin sei bemerkt, daß der Betrieb 314 und der Relaisstange 93
durch eine ungenaue axiale Ausrichtung dieser beiden Stangen 314
und 93 kaum beeinträchtigt wird.
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Fig. 12 ist ein Längsschnitt durch den wesentlichen Teil einer
Abwandlung des in Fig. 9 und Fig. 11 dargestellten hydraulischen
Zylinders 81. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszahlen
versehen wie in Fig. 9 und Fig. 11. Bei der Abwandlung nach Fig. 12
ist die Öffnung 97 der Rohrleitung 92a nahe bei der oberen
Position des Kolbens 84 im hydraulischen Zylinder 81 vorgesehen, und
in der Leitung 92a befindet sich ein Rückschlagventil 99. Das
Arbeitsfluid, das in den oberen Abschnitt oberhalb des Kolbens
84 in den hydraulischen Zylinder 81 gelangt ist, wird deshalb
in diesem Abschnitt abgschlossen, sobald die Relaisstange 93
abgesenkt wird. Auf diese Weise kann gleichermaßen wie bei dem
in Fig. 11 dargestellten Fall der Druck des Arbeitsfluids erhöht
werden. Die Folge davon ist, daß eine große Druckkraft auf die
Stange 83 ausgeübt werden kann.
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Obgleich die obige Beschreibung auf ölhydraulische Zylinder als
Antriebsvorrichtung für die Bearbeitungseinheiten Bezug nimmt,
können auch andere Arbeitsfluide eingesetzt werden, wie
beispielsweise Luft, Wasser und dergleichen. Ferner wurde die
Beschreibung anhand eines Falles erläutert, bei dem zwei Stufen
hydraulischer Zylinder vorgesehen sind. Stattdessen können aber
auch drei oder noch mehr Stufen hydraulischer Zylinder in
Abhängigkeit davon vorgesehen sein, wie groß die aufzubringende
Antriebskraft sein soll. Weiterhin ist der Aufbau der Kassetten
nicht auf solche begrenzt, die auf der Grundplatte eine von
Führungsstangen getragene Befestigungsplatte aufweisen. Es können
auch andere Ständerarten verwendet werden, wie beispielsweise
hohle, tunnelförmige oder eckige, solange sichergestellt ist,
daß die Konstruktion eine maschinelle Bearbeitungsvorrichtung
beherbergen kann und der Vorschub eines bandförmigen Werkstücks
gewährleistet ist.
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Die nach Aufbau und Arbeitsweise oben erläuterte Erfindung hat
die folgenden vorteilhaften Wirkungen.
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1. Der Hub der Antriebsvorrichtung und der Energieverbrauch
können bei maschinellen Bearbeitungsvorgängen mit Indexvorschub
einschließlich von Zieh- und Biegevorgängen vermindert werden.
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2. Da das Werkstück im wesentlichen auf demselben Nieveau
bearbeitet wird, treten im Werkstück keine unerwünschten
Deformationen und Verspannungen auf, so daß die Berbeitungsgenauigkeit
besser wird.
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3. Da der Hub beim Ziehen und auch bei anderen
Bearbeitungsvorgängen klein ist, können die metallischen Werkzeuge und auch
andere Werkzeuge leichter hergestellt werden, und die
Abmessungsgenauigkeit wird verbessert.
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4. Da die maschinelle Bearbeitung im Verein mit einem
Indexvorschub des Werkstücks ausgeführt wird, ist die
Bearbeitungseffizienz hoch, und es wird eine Kostenverminderung erreicht.
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5. Im Vergleich zur Bearbeitung einzelner Erzeugnisse werden
keine diesbezüglichen maschinellen Einspannvorrichtungen
benötigt, so daß der zusätzliche Zeit- und Arbeitsaufwand zum
Installieren und Entfernen maschineller Einspannvorrichtungen
geringer ist, was auch mit einer Verbesserung der
Bearbeitungsgenauigkeit einhergeht.
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6. Da die erfindungsgemäße Konstruktion von einer solchen Art
ist, daß eine Hilfsantriebsvorrichtung nur dann betätigt wird,
wenn für die maschinelle Bearbeitung eine größere Antriebskraft
erforderlich ist, braucht man ein Hochdruck-Arbeitsfluid nicht
separat bereitzustellen, und der Energieverbrauch kann
vermindert werden.
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7. Da die Bearbeitungsposition der Antriebsvorrichtung jeder
Bearbeitungseinheit gesteuert wird, kann der Verbrauch an
Arbeitsfluid herabgesetzt und die zur Bearbeitung erforderliche
Zeit verringert werden.
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8. Da die Hauptantriebsvorrichtung und die
Hilfsantriebsvorrichtung separat in Kassetten bzw. in Bearbeitungseinheit-Rahmen
vorgesehen sind, kann man dem verstärkten Druck durch Erhöhen
der Festigkeit der Kassetten Rechnung tragen, und es ist nicht
erforderlich, die Bearbeitungseinheit-Rahmen zu verstärken. Dies
gestattet die Verwendung von standardisierten
Bearbeitungseinheit-Rahmen.
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9. Selbst wenn die Antriebskraft oder Arbeitslast einer
besonderen Bearbeitungseinheit erhöht werden muß, ist im wesentlichen
eine Änderung der Antriebsvorrichtung des Bearbeitungseinheit-
Rahmens nicht erforderlich. Dies bedeutet, daß das gesamte
System kompakt ausgebildet werden kann.
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10. Da eine Kassette einen relativ großen Raum bereitstellt,
kann eine Vielzahl Bearbeitungsvorrichtungen in ein und dieselbe
Kassette einbezogen werden, und zwar teilweise auch aufgrund des
unter 1. aufgeführten Umstands. Dadurch wird es ermöglicht, daß
auch Erzeugnisse mit größeren Abmessungen mit Indexvorschub
weiterbewegt werden können.
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11. Selbst wenn eine Bearbeitungsvorrichtung in einer Kassette
ersetzt werden muß, kann die Positionierung von
Komponententeilen rasch und mit hoher Präzision erfolgen, wodurch die
Bearbeitungsgeschwindigkeit des gesamten Systems verbessert werden
kann.