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Dokumentenidentifikation DE19536036C2 27.07.2000
Titel Schrittvorschub-Bearbeitungssystem
Anmelder Institute of Technology Precision Electrical Discharge Work's, Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Futamura, Shoji, Kawasaki, Kanagawa, JP;
Unno, Keizo, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter Patentanwälte Reichel und Reichel, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 28.09.1995
DE-Aktenzeichen 19536036
Offenlegungstag 11.04.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.07.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.07.2000
IPC-Hauptklasse B23Q 39/00
IPC-Nebenklasse B21D 35/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Schrittvorschub-Bearbeitungssystem, in welchem ein Werkstück Stanz-, Biege-, Tiefzieh- oder anderen Bearbeitungsprozessen unterworfen wird, wobei alle Bearbeitungsprozesse durch aufeinanderfolgenden Schrittvorschub des Werkstückes zum folgenden Prozeß, um dem Werkstück jeweils eine Bearbeitung hinzuzufügen bis der gesamte Bearbeitungsvorgang mit dem Endprozeß vervollständigt wird, in einem einzigen System durchgeführt werden, und insbesondere auf ein Schrittvorschub-Bearbeitungssystem, das einen einfachen Aufbau der Antriebseinheit aufweist und bei dem eine geringe Arbeitsenergie erforderlich ist.

Wenn ein Metallblecherzeugnis einer vorherbestimmten Form dadurch hergestellt wird, daß ein Blechmaterial, wie Stahlblech, gestanzt, gebogen, tiefgezogen, gepreßt und anderen Bearbeitungsvorgängen unterworfen wird, sind üblicherweise verschiedene Prozesse einbezogen. Wenn eine große Anzahl von Metallblecherzeugnissen hergestellt wird, wird jeder Bearbeitungsprozeß oder jede Bearbeitungsstufe einzeln, in einer Einzelbearbeitungsform an dem Werkstück ausgeführt, und danach wird das Werkstück dem nächsten Bearbeitungsschritt zugeführt, um weitere Bearbeitungen an ihm vorzunehmen, bis alle Bearbeitungsschritte abgeschlossen sind. Die Art der Bearbeitungsform, die in einem solchen System benutzt wird, wird allgemein als Schrittvorschub-Bearbeitungsform bezeichnet. Die Schrittvorschub-Bearbeitungsform ist sehr leistungsfähig, weil ein einzelnes Metallblecherzeugnis z. B. in einem Arbeitsdurchlauf der Presse erhalten werden kann.

Die bekannte Schrittvorschub-Bearbeitungsform hat eine Anzahl von Vorteilen, wie eine hohe Produktionsrate, kürzere Produktdurchlaufzeiten vom Beginn der Bearbeitung des Werkstücks bis zur Vollendung der Bearbeitung, weniger arbeitsaufwendige Vorgänge in den Zwischenschritten, und Massenproduktion mit wenigen Bedienungspersonen, wobei jedoch die folgenden Nachteile gegeben sind.

Wenn mehrere Paare von Ober- und Unterwerkzeugen in eine einzelne Schrittvorschub-Form einbezogen werden müssen, wird der Aufbau der Form kompliziert und erfordert eine hochpräzise Formherstellungstechnologie. Das führt zu langen Herstellungszeiträumen und zu hohen Herstellungskosten.

Ferner muß die gesamte Form demontiert werden, um eine teilweise beschädigte Form zu reparieren und einzustellen, und die Einstellvorgänge sind sehr schwierig und erfordern viel Zeit und Mühe. Wenn Werkstücke, die geringfügig unterschiedliche Formen und Größen haben, benutzt werden um eine breite Vielfalt von Erzeugnissen in kleiner Menge herzustellen, müssen Formen für diese unterschiedlichen Produktformen und - größen angefertigt werden, woraus erhöhte Kosten für die Formen resultieren. Deshalb kann die bekannte Schrittvorschub- Bearbeitungsform nicht für das sogenannte flexible Fertigungssystem (FMS) genutzt werden, welches in den letzten Jahren an Popularität gewonnen hat.

Um diese Probleme zu lösen, hat der vorliegende Anmelder Patentanmeldungen für Schrittvorschub-Bearbeitungssysteme eingereicht, die einen einfachen Aufbau zeigen und bei denen teilweise Anpassungen und andere Arbeitsgänge leicht ausgeführt werden können (Japanische Patentanmeldungen Nummer Hei- 2(1990)-121760 und Hei-2(1990)-121761; siehe EP 0456205 A1.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Schrittvorschub-Bearbeitungssystems, das dieser Erfindung zugrunde liegt. In Fig. 1 beziehen sich die Bezugszahlen 100-500 auf Bearbeitungseinheiten, welche auf einer Grundplatte 1 z. B. in Abständen 2P (P sei die Vorschubschrittweite eines Werkstückes) in der Vorschubrichtung des Werkstückes (nicht gezeigt), angeordnet sind. Diese Bearbeitungseinrichtungen 100-500 umfassen Paare von Ober- und Unterwerkzeugen, die einer Vielzahl von Bearbeitungsprozessen entsprechen. Im Folgenden wird der Aufbau der Bearbeitungseinheiten beschrieben, wobei die Bearbeitungseinheit 100 als Beispiel genommen wird.

Bezugszahl 101 bezieht sich auf einen Bearbeitungseinheitenträger, der im wesentlichen u-förmig ausgebildet ist und an seinem unteren Ende einen einstückig angeformten Schwalbenschwanz 102 aufweist, welcher in eine Schwalbenschwanznut 103 eingreift, die auf der Grundplatte 1 so vorgesehen ist, daß die Bewegung der Bearbeitungseinheit 101 in der Vorschubrichtung des Werkstückes eingestellt, und die Bewegung des Werkstückes in der Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstückes eingeschränkt werden kann. Bezugszahl 104 bezieht sich auf eine Bewegungseinstellvorrichtung, 105 auf eine Klemmvorrichtung, und 106 auf einen hydraulischen Zylinder, der auf dem oberen Ende des Bearbeitungseinheitenträgers 101 vorgesehen ist. Bezugszahl 107 bezieht sich auf ein Lagemeßinstrument, das an der Seite des hydraulischen Zylinders 106 vorgesehen ist.

Bezugszahl 108 bezieht sich auf eine Kassette, die im wesentlichen u-förmig ausgebildet ist und im oberen Teil, ein senkrecht bewegbares Ober- oder Unterwerkzeug (keines von beiden ist in der Figur gezeigt) aufweist, und einem Unter- oder Oberwerkzeug (keines von beiden ist in der Figur gezeigt), das zu dem zuvor erwähnten Ober- oder Unterwerkzeug paßt und auf dem unteren Teil auswechselbar auf dem Bearbeitungseinheitenträger 101 vorgesehen ist. Die Kassette 108 wird dadurch in die richtige Lage gebracht, daß sie in die Positionierelemente 309 und 310 eingreift, wie es bei der Bearbeitungseinheit 300 gezeigt ist. Bezugszahl 111 bezieht sich auf eine Klemmschraube. D. h., die Kassette 108 kann durch befestigen an dem Bearbeitungseinheitenträger 101 über die Positionierelemente (nicht gezeigt; Es sei verwiesen auf die Bezugszahlen 309 und 310 in der Bearbeitungseinheit 300.) in eine vorbestimmte Lage gebracht, und dort durch das Festziehen der Klemmschraube 111 fest angebracht werden. Nachdem die Kassette 108 in dieser Stellung arretiert ist, wird eine Antriebsstange (nicht gezeigt) des hydraulischen Zylinders 106 mit einem Ober- oder Unterwerkzeug verbunden, das in senkrecht bewegbarer Weise vorgesehen ist, wie zuvor beschrieben.

Die Fig. 2A und 2B sind eine Ansicht von oben und ein Schnitt, die ein Beispiel des Bearbeitungszustandes eines Werkstücks veranschaulichen. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, wie in Fig. 1 gezeigt. In den Fig. 2A und 2B stellt Bezugszahl 2 ein Werkstück dar, welches absatzweise mit der Schrittweite P in Pfeilrichtung vorgeschoben wird. D. h., das Werkstück 2 wird in den Zwischenraum zwischen einem Ober- und Unterwerkzeug schrittvorgeschoben, der in der Kassette 108 (dasselbe gilt für die anderen Kassetten) vorgesehen ist. In den Fig. 1, 2A und 2B sind die Bearbeitungseinheiten 100-500 dafür vorgesehen, den Prozeß für die Bearbeitung von Führungslöchern 3, den Prozeß für die Bearbeitung von kreisbogenförmigen Schlitzen 4 und die Prozesse des ersten und dritten Tiefzieharbeitsgangs auszuführen.

Die Bearbeitungseinheit 100 weist ein Ober- und ein Unterwerkzeug für die Anfertigung der Führungslöcher 3 und Führungen (nicht gezeigt) für das Eingreifen in die Führungslöcher 3 auf, die an den Positionen P, auf der Abgabeseite, gesehen in der Richtung in der das Werkstück 2 zugeführt wird, angeordnet sind. Weil die Bearbeitungseinheit 100 eingesetzt wird um jeweils die Führungslöcher 3 zu stanzen, greifen die Führungen folglich in die ausgestanzten Führungslöcher 3 ein, um das Werkstück 2 vor einer ungewollten Verschiebung zu sichern und die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhalten.

Die kreisbogenförmigen Schlitze 4 werden in der Bearbeitungseinheit 200 in das Werkstück 2 eingebracht. In der Bearbeitungseinheit 300 erfolgt der erste Tiefzieharbeitsgang um einen napfförmigen Vorsprung auf dem Werkstück 2 auszubilden, während die kreisbogenförmigen Schlitze 4 in der Breite zu kreisbogenförmigen Nuten 6 erweitert werden. In der Bearbeitungseinheit 400 erfolgt der zweite Tiefzieharbeitsgang, und es werden Flanschlöcher 7 ausgebildet, und die Höhe des Vorsprungs 5 wird vergrößert. In der Bearbeitungseinheit 500 erfolgt der dritte Tiefzieharbeitsgang, und die Höhe des Vorsprungs 5 wird weiter, bis zu einem vorbestimmten Maß, vergrößert. Obwohl in der Figur nicht gezeigt, werden Kantenbearbeitung und andere Arbeitsgänge ebenfalls ausgeführt, um ein Metallblecherzeugnis einer vorbestimmten Form zu erhalten. In den Bearbeitungseinheiten 200-500 wird das Ausrichten ebenfalls mit Hilfe der Führungen ausgeführt, die dafür vorgesehen sind in die Führungslöcher einzugreifen, um einen vorgegebenen Genauigkeitsgrad zu erhalten.

Das Schrittvorschub-Bearbeitungssystem mit dem zuvor beschriebenen Aufbau ist einfacher aufgebaut als die bekannten Schrittvorschubformen, leicht herzustellen und kann selbst in einer Fertigungsanlage für die Herstellung einer breiten Vielfalt von Erzeugnissen in kleinen Mengen eine hochleistungsfähige Bearbeitung liefern, jedoch es weist die folgenden Probleme auf.

Die Bearbeitungseinheiten 100-500 werden durch einen hydraulischen Zylinder 106 und weitere Zylinder, die im oberen Teil vorgesehen sind, betrieben. Im allgemeinen ist die Arbeitsgeschwindigkeit eines hydraulischen Zylinders aufgrund seines Aufbaus langsamer als diejenige anderer mechanischer Antriebsvorrichtungen, wie des Kurbelmechanismus. Daraus ergibt sich eine langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit für das Gesamtsystem.

Ferner macht es die Tatsache, daß jede der Bearbeitungseinheiten 100-500 ihren eigenen, unabhängigen hydraulischen Zylinder hat, möglich, wahlweise irgendeine Bearbeitungseinheit in einen inaktiven Zustand zu versetzen, während eine größere Menge von Betriebsfluid erforderlich ist, um alle hydraulischen Zylinder zu betreiben. Dies führt zu einer Erhöhung der Kapazität der hydraulischen Pumpen, welche eine hydraulische Einheit bilden, und zu einer Zunahme der erforderlichen Energie.

Weiterhin muß der Bearbeitungseinheitenträger (dies bezieht sich z. B. auf Bezugszahl 101 in Fig. 1), welcher einen Teil der Bearbeitungseinheit bildet, einen robusten Aufbau haben, weil die Rückwirkungskraft auf den hydraulischen Zylinder 106 auf den Bearbeitungseinheitenträger übertragen wird, wenn der hydraulische Zylinder 106 betätigt wird. Dies vergrößert die Abmessungen des Bearbeitungseinheitenträgers 101 und der anderen Träger, sowie diejenige des Schrittvorschub- Bearbeitungssystems.

In der EP 04 56 205 A1 ist ein Schrittvorschub- Bearbeitungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschrieben. Bei diesem Schrittvorschub-Bearbeitungssystem werden die Bearbeitungseinheiten einzeln angetrieben, was einen erheblichen konstruktiven Aufwand mit sich bringt.

In der DE 39 35 498 A1 ist eine Preßeinrichtung beschrieben, mit der bekannte Revolverteller-Systeme, Werkzeug- Kassettensysteme und Systeme mit Vielfach-Stanzkopf ersetzt werden können. Die Einrichtung besitzt eine Grundplatte mit Stempeln und eine zweite Grundplatte mit Matrizen. Zumindest einige der Stempel werden mittels eines einzigen, gemeinsamen Betätigungsorgans, welches mit Hilfe von Zwischengliedern den Druck auf die Stempel verteilt, betätigt. Die Zwischenglieder sind ein- und ausschaltbar, so daß wahlweise einzelne Stempel mit Druck beaufschlagbar sind. Das Ein- und Aussschalten wird dadurch ermöglicht, daß die Zwischenglieder zwei gegeneinander verschiebbare Teile aufweisen, zwischen denen ein Zwischenraum ausgebildet ist, der wahlweise mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt wird oder nicht; hierdurch kann der untere Teil des Zwischengliedes von dem oberen entkoppelt werden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich der obere Teil des Zwischengliedes bei jedem Hub gegen den unteren verschiebt, wenn der jeweilige Stempel abgeschaltet ist, wodurch die Abdichtung des Zwischenraums leidet, was eine häufigere Wartung erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittvorschub-Bearbeitungssystem dahingehend zu verbessern, daß es weniger Energie für seine Antriebsvorrichtung benötigt, einen kompakten Aufbau aufweist und wartungsarm ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.

Die Erfindung besteht darin, daß ein Schrittvorschub- Bearbeitungssystem eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten aufweist, die in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet sind, in denen ein Stößel, der einen Teil der Bearbeitungseinheit darstellt, senkrecht bewegbar am oberen Ende des Bearbeitungseinheitenträgers vorgesehen ist, ein hydraulischer Zylinder in der Bearbeitungseinheit oder dem Stößel vorgesehen ist, ein Kolben senkrecht bewegbar in dem hydraulischen Zylinder vorgesehen ist, eine Antriebseinheit, die eine exzentrisch rotierende Welle und den Kolben umfaßt, die miteinander über eine Verbindungsstange oder über eine Verbindungsstange und den Stößel gekoppelt werden können, welche oberhalb der Bearbeitungseinheit vorgesehen ist, und ein Hydraulikkreis, der so vorgesehen ist, daß das Betriebsfluid vom Hydraulikkreis wahlweise auf der Oberseite oder auf der Unterseite des Kolbens zugeführt werden kann, um ein Koppeln oder Entkoppeln zwischen dem Stößel und den Bearbeitungseinrichtungen zu bewirken.

Als Antriebsvorrichtung für die Erfindung kann der Aufbau einer mechanischen Presse (Kurbelpresse), der einen Kurbelmechanismus nutzt, verwendet werden, d. h., ein Aufbau bei dem eine Kupplung so vorgesehen ist, daß die Antriebskraft wahlweise auf eine rotierende Kurbelwelle übertragen werden kann und die Drehbewegung eines Schwungrads auf die Kurbel übertragen wird, um dem Stößel, der mit der Kurbel über eine Verbindungsstange verbunden ist, eine lineare Bewegung zu erteilen.

Eine kurbellose Ausführung, bei der der Stößel durch eine Exzenterscheibe oder ein Exzenterrad anstatt einer Kurbel betätigt wird kann zusätzlich benutzt werden um die Biegesteifigkeit des zuvor beschriebenen Kurbelabschnitts oder die Verdrehsteifigkeit des Übertragungswellensystems zu vergrößern. Die kurbellose Ausführung ist besonders für formgebende Arbeitsgänge, die eine große Hubhöhe erfordern, oder für Tiefzieharbeitsgänge geeignet.

Es kann ein Hydraulikkreis mit einem Drucksteuerventil oder einem Ausgleichsventil vorgesehen werden, welcher so angelegt ist, daß der Druck in dem Hydraulikkreis auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, indem überschüssiges Betriebsfluid abgeführt wird, wenn der Druck, der auf das Betriebsfluid ausgeübt wird, welches auf der Unterseite des Kolbens zugeführt wurde, über ein vorherbestimmtes Niveau ansteigt.

Mit dem zuvor beschriebenen Aufbau kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Gesamtsystems erhöht werden, weil jede der Bearbeitungseinheiten mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden kann. Durch Verwendung eines Aufbaus, bei welchem das Betriebsfluid vom Hydraulikkreis wahlweise auf der Oberseite des Kolbens zugeführt werden kann, kann eine beliebige Bearbeitungseinheit in einen inaktiven Zustand versetzt werden. D. h., wenn Betriebsfluid auf der Oberseite des Kolbens zugeführt wird und auf der Unterseite des Kolbens kein Betriebsfluid zugeführt wird, vergrößert sich der Abstand zwischen dem Stößel und dem Kolben, was bewirkt, daß der Stößel sich unter der Wirkung der Kurbel oder des Exzenterrads senkrecht bewegt, während er von den Bearbeitungseinrichtungen, die einen Teil der Bearbeitungseinheit bilden, entkoppelt ist. Dies kann eine beliebige Bearbeitungseinheit in einen inaktiven Zustand versetzen.

Wenn Betriebsfluid auf der Unterseite des Kolbens zugeführt wird, verringert sich der Abstand zwischen dem Stößel und dem Kolben, was die Bearbeitungseinheit in einen aktiven Zustand versetzt, um die vorherbestimmte Schrittvorschub- Bearbeitung auszuführen. In diesem Fall, dient das, auf der Unterseite des Kolbens zugeführte Betriebsfluid als Dämpfungsmedium gegen die Antriebs- oder Druckwirkung des Stößels auf die Bearbeitungseinheit, wodurch der Stoß während der Bearbeitung gedämpft wird.

Durch Einsatz eines Aufbaus, bei dem das Betriebsfluid über ein Drucksteuerventil oder ein Ausgleichsventil in einen Vorratsbehälter abgeführt wird, wenn der Druck des Betriebsfluids auf der Unterseite des Kolbens unter einen vorgegebenen Druck abfällt, wird der Betrieb des Stößels unterbrochen, wenn Fremdmaterial in die Bearbeitungseinheit eindringt, wodurch die Bauteile vor ungewollter Beschädigung geschützt werden.

Da sich bei einem erfindungsgemäßen System Kolben und Zylinder auch bei Abschaltung eines Elements zusammen bewegen, können Dichtungsprobleme gegenüber dem Stand der Technik seltener auftreten.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schrittvorschub- Bearbeitungssystems, das dieser Erfindung zugrunde liegt;

Fig. 2A und 2B eine Ansicht von oben und einen Schnitt, die den Zustand veranschaulichen in dem ein Werkstück bearbeitet wird;

Fig. 3 und 4 eine Ansicht von vorn, teilweise geschnitten, und eine Ansicht von der Seite, teilweise geschnitten, einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht von vorn, teilweise geschnitten, von Teil A in Fig. 3;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie B-B, in der Pfeilrichtung, die in Fig. 5 gezeigt ist;

Fig. 7 ein hydraulisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 eine Ansicht von vorn, teilweise geschnitten, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

In den Fig. 3 und 4, bezieht sich die Bezugszahl 11 auf einen Ständer aus einem Stahlmaterial, der z. B. mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet ist, und eine Kurbelwelle 13 über eine Vielzahl von Lagern 12 drehbar stützt.

Die Bezugszahlen 14 und 15 beziehen sich auf ein Schwungrad bzw. eine Kupplung, die beide an einem Ende der Kurbelwelle 13 vorgesehen und so konstruiert sind, daß die Drehbewegung eines Elektromotors 16 über einen Riemen 17 auf die Kurbelwelle 13 übertragen wird.

Die Kupplung 15 ist so konstruiert, daß die Drehbewegung des Schwungrades 14 auf die Kurbelwelle 13 übertragen wird. Diese Bauteile bilden eine Kurbelpresse, wobei der Druck durch das Übertragen einer linearen Wirkung auf den Stößel 18 erzeugt wird, der so konstruiert ist, wie später beschrieben wird. Die Stellung, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, stellt den unteren Totpunkt des Stößels 18 dar, der durch einen Kurbelstift 19 über eine Verbindungsstange 20 nach unten gedrückt wird.

Die Bezugszahl 21 bezieht sich auf eine Bearbeitungseinheit, von der drei Einheiten als Beispiel in dem Ständer 11 in einer Richtung in der das Werkstück (nicht gezeigt) vorgeschoben wird, vorgesehen sind (in der horizontalen Richtung in Fig. 3, z. B.). Eine Kassette 23, die Bearbeitungseinrichtungen enthält, ist z. B. auswechselbar auf einem Bearbeitungseinheitenträger 22 vorgesehen, der im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist. Auf dem oberen Teil des Bearbeitungseinheitenträgers 22 ist der Stößel 18 senkrecht bewegbar vorgesehen. Die Bezugszahl 24 bezieht sich auf eine Bewegungseinstellvorrichtung, und 25 auf eine Klemmvorrichtung.

Die Bewegung der Bearbeitungseinheit 21 auf der Grundplatte, die auf dem Ständer 11 in der Richtung vorgesehen ist, in der das Werkstück vorgeschoben wird, ist einstellbar, während die Bewegung der Bearbeitungseinheit 21 in einer Richtung senkrecht zur Werkstück-Vorschubrichtung eingeschränkt ist.

Die Verbindungsstange 20 ist so ausgebildet, daß die Bewegung der Verbindungsstange 20 in der axialen Richtung des Kurbelstiftes 19 eingestellt werden kann.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Führungsnut 31 auf dem Bearbeitungseinheitenträger 22 in senkrechter Richtung so vorgesehen, daß der Stößel 18 durch das Heranführen von Vorsprüngen 32, die auf dem Stößel so vorgesehen sind, daß sie in die Führungsnut eingreifen und mit ihr in gleitenden Kontakt kommen, senkrecht bewegt werden kann. Ein Werkstück 34 wird über eine sphärische Verbindung 33 auf dem unteren Ende des Stößels 18 bereitgestellt. Die Kassette 23 hat einen solchen Aufbau, daß eine bewegbare Platte 27, die z. B. über Führungen 26 senkrecht bewegbar an die Kassette 23 angepaßt ist, durch eine Feder (nicht gezeigt) aufwärts gerichtet vorgespannt wird. Ein vorbestimmter Bearbeitunsvorgang kann dadurch ausgeführt werden, daß eine herangeführte obere Form (nicht gezeigt), die auf der bewegbaren Platte 27 vorgesehen ist, mit einer unteren Form (nicht gezeigt), die unterhalb der oberen Form fest angebracht ist, in Kontakt kommt oder in diese eingreift.

Ein hydraulischer Zylinder 35 ist auf dem Stößel 18 vorgesehen. Ein Kolben 36 ist in den hydraulischen Zylinder 35 senkrecht bewegbar eingepaßt, und der obere Teil des Kolbens 36 ist über ein Verbindungsglied 37 mit der Verbindungsstange 20 verbunden. Da sich bei einer solchen Ausführung die Verbindungsstange 20 hin- und herbewegt, wenn sie durch den Kurbelstift 19 in senkrechter Richtung bewegt werden soll, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, wird das untere Ende der Verbindungsstange 20 als sphärischer Körper 38 ausgebildet, welcher gleitend und rotierend in eine sphärische Vertiefung 39 eingreift, die am oberen Ende des Kolbens 36 vorgesehen ist.

Bezugszahl 40 bezieht sich auf einen Kolbenaufnehmer, der in der Form eines Hohlzylinders ausgeführt und über einen Flansch 41 oberhalb des hydraulischen Zylinders 35 und des Kolbens 36, fest an den Stößel 18 angepaßt ist. Bezugszahl 42 bezieht sich auf einen Kolbenring, und 43 auf eine Dichtung. Am unteren Ende des hydraulischen Zylinders 35 sind Zufuhr- und Entnahmeöffnungen (nicht gezeigt) für ein Betriebsfluid vorgesehen, ebenso auf den mittleren Abschnitten des hydraulischen Zylinders 35, die dem unteren Ende des Kolbenaufnehmers 40 gegenüberliegen, so daß das Betriebsfluid durch diese Öffnungen zugeführt und abgeführt werden kann.

Fig. 7 ist ein hydraulisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Teile werden durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet, wie in den Fig. 3 bis 6. In Fig. 7, bezieht sich die Bezugszahl 51 auf eine hydraulische Pumpe, die von einem Motor 52 angetrieben wird, und ein Rohrleitungsnetz ist so angeordnet, daß das Betriebsfluid, das einen vorherbestimmten Druck aufweist, über ein Kontrollventil 53 druckgetrieben in den hydraulischen Zylinder 35 und einen Druckspeicher 54 eingespeist werden kann. Bezugszahl 55 bezieht sich auf einen Druckschalter, bei dessen Ansprechen der Motor 52 eingeschaltet wird, wenn der Druck des Betriebsfluids in dem Rohrleitungsnetz unter einen vorherbestimmten Wert fällt, und der ausgeschaltet wird, um den Motor 52 abzuschalten, wenn der Druck einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Bezugszahl 56 bezieht sich auf ein Druckmeßinstrument.

Bezugszahl 57 bezieht sich auf ein Magnetventil, das so eingebunden ist, daß die Zufuhr und Abfuhr des Betriebsfluids zum und vom hydraulischen Zylinder 35 über ein Kontrollventil 58 und ein Druckausgleich- und Reduzierventil 59 gesteuert werden kann. Bezugszahl 60 bezieht sich auf ein Druckmeßinstrument und 61 auf einen Vorratsbehälter.

In den beiden rechten Bearbeitungseinheiten 21 der drei Bearbeitungseinheiten 21, die in Fig. 7 gezeigt sind, wird das Betriebsfluid über das Druckausgleich- und Reduzierventil 59 durch Linksverschieben des Magnetventils 57 mittels des darauf befindlichen Magneten, auf der Unterseite des Kolbens 36 in den hydraulischen Zylinder 35 eingespeist, während das Betriebsfluid auf der Oberseite des Kolbens 36 über das Kontrollventil 58 und das Magnetventil 57, das durch das Einführen von Betriebsfluid in das Druckausgleich- und Reduzierventil 59 inaktiv geworden ist, in den Vorratsbehälter 61 abgeführt wird. Folglich bewegt sich der hydraulische Zylinder 35 in Bezug auf den Kolben 36, der mit der Verbindungsstange 20 verbunden ist, nach unten.

Die eine, auf der linken Seite befindliche Bearbeitungseinheit 21 in Fig. 7, befindet sich andererseits in einem Zustand, wo das Magnetventil 57 durch den darauf befindlichen Magneten oder eine Feder nach rechts verschoben ist. Folglich wird das Betriebsfluid über das Kontrollventil 58 auf der Oberseite des Kolbens 36 in den hydraulischen Zylinder 35 zugeführt, während das Betriebsfluid auf der Unterseite des Kolbens 36 über das Druckausgleich- und Reduzierventil 59 und das Magnetventil 57, in den Druckspeicher 61 abgeführt wird. Deshalb wird der hydraulische Zylinder in Bezug auf den Kolben 36, der mit der Verbindungsstange 20 verbunden ist, nach oben verschoben. Die relativen Stellungen des hydraulischen Zylinders 35 und des Kolbens 36 in Fig. 7 beziehen sich auf diejenigen in der weiter vorn beschriebenen Fig. 3.

Bei den beiden rechten Bearbeitungseinheiten 21 der drei Bearbeitungseinheiten 21 in Fig. 3, ist der Stößel 18 deshalb in einem Zustand, wo der Stößel 18 die Kassette 23 betätigen kann, während der Stößel 18 der einen, linken Bearbeitungseinheit 21 in einem Zustand ist, wo der Stößel 18 die Kassette 23 nicht betätigen kann, weil der Stößel 18 nicht mit der Kassette 23 in Kontakt kommt oder in diese eingreift. Wenn ein Werkstück (nicht gezeigt) in diesem Zustand z. B. von rechts nach links schrittvorgeschoben wird, und die Kurbelwelle 13 zum Rotieren gebracht wird, bewegen sich alle drei Stößel 18 senkrecht, jedoch eine Bearbeitung erfolgt nur in den zwei rechten Bearbeitungseinheiten 21, während in der linken Bearbeitungseinheit 21 keine Bearbeitung erfolgt. Das bedeutet, daß sogar, wenn die Schrittvorschub-Bearbeitung mittels einer mechanischen Presse, wie einer Kurbelpresse, ausgeführt wird, irgendeine spezielle Bearbeitungseinheit wahlweise in einen inaktiven Zustand versetzt werden kann.

Sogar, wenn während des Betriebes Fremdmaterial in die Bearbeitungseinheit 21 eindringt, kann das Schrittvorschub- Bearbeitungssystem dieser Erfindung möglichen Schäden an den Bauteilen vorbeugen, wenn die Kurbel mit einer vorherbestimmten Hubhöhe betrieben wird. Das heißt, daß unterhalb des Kolbens 36 in den zwei rechten Bearbeitungseinheiten 21, die in einem aktiven Zustand sind, wie in Fig. 7 gezeigt, immer Betriebsfluid vorhanden ist. Wenn folglich Fremdmaterial in die Bearbeitungseinheit 21 eindringt, steigt der Druck des Betriebsfluids in dem hydraulischen Zylinder 35 am unteren Teilstück des Kolbens 36 steil an, wenn ein Stößel (nicht gezeigt) herunterfährt, d. h., der Kolben 36 und der hydraulische Zylinder 35 herunterfahren.

Dieser Druckanstieg betätigt das Druchausgleich- und Reduzierventil, wobei der Fluß des Betriebsfluids vom Magnetventil 57 abgesperrt und das Betriebsfluid in dem unteren Teilstück des Kolbens 36 in den Druckspeicher abgeführt wird.

Ein Teil des Betriebsfluids wird andererseits über das Kontrollventil 58 in den oberen Teil des Kolbens 36 eingespeist. Deshalb wird der hydraulische Zylinder 35, d. h., der Stößel 18, der in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, trotz des Herunterfahrens der Verbindungsstange 20 und des Kolbens 36, am Herunterfahren gehindert, und im Ergebnis wird der ungewollten Zerstörung der Bauteile vorgebeugt.

Wenn das Magnetventil 57, das in Fig. 7 gezeigt ist, durch Einsetzen eines Magnetventils das von der Art ist, daß es einen Neutralpunkt hat, wo es dem hydraulischen Zylinder 35 kein Betriebsfluid zuführt, eingesetzt wird, ist es möglich Betriebsfluid oberhalb und unterhalb des Kolbens 36 in den hydraulischen Zylinder 35 so einzuführen, daß man den Kolben 36 auf eine gegebene Position in dem hydraulischen Zylinder 35 einstellen und die Hubhöhe der Bearbeitungseinheit 21 beliebig ändern und den unteren Totpunkt des hydraulischen Zylinders auf irgendeinen gewünschten Wert einstellen kann.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht von vorn, teilweise geschnitten, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die mit Fig. 5 übereinstimmt, anschaulich macht. Gleiche Teile werden durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 5. In Fig. 8 ist der hydraulische Zylinder 35 über der bewegbaren Platte 27 vorgesehen, und der Kolben 36, der in dem hydraulischen Zylinder 35 vorgesehen ist, steht mit dem Werkstück 34 in Verbindung. Der Hydraulikkreis, der den hydraulischen Zylinder 35 einschließt, ist ähnlich demjenigen, der in Fig. 7 gezeigt ist. Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann diese Ausführungsform dieselbe Arbeitsweise zeigen, wie die vorhergehende Ausführungsform.

In dieser Ausführungsform wurde eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, wobei drei Bearbeitungseinheiten angeordnet sind. Die Anzahl der Bearbeitungseinheiten, die vorgesehen sind, kann beliebig gewählt werden, und Vielfachsätze von Schrittvorschub-Bearbeitungssystemen können hintereinander angeordnet werden.

Die beschriebene Erfindung, die zuvor beschriebenen Aufbau und Wirkungsweise aufweist, kann die folgenden Wirkungen erzielen:

  • 1. Wenn die Antriebsvorrichtung der Bearbeitungseinheit die Antriebskraft durch einen mechanischen Mechanismus überträgt, kann die Bearbeitungseinheit mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden, was die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Gesamtsystems erhöht.
  • 2. Wenn diese Erfindung einen derartigen Aufbau hat, daß ein hydraulischer Zylinder und ein Kolben in einem Stößel in einer Bearbeitungseinheit vereinigt sind, dient das Betriebsfluid als ein Dämpfungsmedium, um Stöße während der Bearbeitung zu dämpfen.
  • 3. Wenn sich Betriebsfluid im unteren Teil des Kolbens befindet, kann das Betriebsfluid bei einer Abnormalität, wie dem Eintritt von Fremdmaterial, durch ein Drucksteuerventil oder ein Ausgleichsventil abgeführt werden, um einen Arbeitsgang mit voller Hubhöhe des Stößels zu unterbrechen und der Zerstörung von Bauteilen vorzubeugen.
  • 4. Wenn der hydraulische Zylinder, der die Bearbeitungseinheit einsetzt, lediglich benutzt wird um die Hubhöhe des Stößels einzustellen, ist weniger Betriebsfluid erforderlich, und deshalb kann die hydraulische Pumpe, die den hydraulischen Zylinder einsetzt, eine geringe Leistung aufweisen. Das System benötigt einen geringen Energiebetrag.
  • 5. Der Bearbeitungseinheitenträger, der einen Teil der Bearbeitungseinheit darstellt, ist von einem Aufbau, daß auf ihn während der Bearbeitung keine äußeren Kräfte wirken. Dies resultiert in einer kleinen, kompakten Bearbeitungseinheit.


Anspruch[de]
  1. 1. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem, das eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) aufweist, von denen jede eine Kassette (108; 23) umfaßt, die mit einer Bearbeitungseinrichtung ausgestattet ist, und von denen jede auswechselbar auf einem Bearbeitungseinheitenträger (101; 22), angeordnet in Abständen mP (m sei eine gegebene positive ganze Zahl, und P sei die Vorschubschrittweite eines Werkstückes) in einer Richtung, in der das Werkstück (2) entsprechend einer Vielzahl von Bearbeitungsprozessen (3, 4, 5, 6, 7) vorgeschoben wird, vorgesehen ist, wobei die Bearbeitungsprozesse (3, 4, 5, 6, 7) an dem schrittvorgeschobenen Werkstück (2) in der Bearbeitungseinheit (100-500; 21) aufeinanderfolgend ausgeführt werden, gekennzeichnet durch

    eine in einem Ständer (11) gelagerte Kurbelwelle (13) mit exzentrisch rotierenden Kurbelstiften (19),

    je einen Stößel (18) für das Betätigen der jeweiligen Bearbeitungseinrichtungen (21), der senkrecht bewegbar an einem oberen Ende eines Bearbeitungseinheitenträgers (22) eingreift,

    je einen hydraulischen Zylinder (35), der jeweils in der Bearbeitungseinheit (21) ausgebildet ist,

    je einen Kolben (36), der in dem hydraulischen Zylinder (35) senkrecht bewegbar angeordnet ist,

    Verbindungsstangen (20), die an den exzentrisch rotierenden Kurbelstiften (19) und den Kolben (36) angreifen, und

    einen Hydraulikkreis, der so ausgebildet ist, daß, wenn Fluid in den Zylinder oberhalb des Kolbens (36) zugeführt wird, der Stößel (18) von den Bearbeitungseinrichtungen entkoppelt wird, und, wenn Hydraulikfluid in den Zylinder unterhalb des Kolbens (36) zugeführt wird, der Stößel (18) in die Bearbeitungseinrichtung eingreift.
  2. 2. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei ein sphärischer Körper (38) einstückig am unteren Ende der Verbindungsstange (20) angeformt ist, und das obere Ende des Stößels (18) als sphärische Vertiefung (39) ausgebildet ist, wobei der sphärische Körper (38) gleitend und rotierend in die Vertiefung (39) eingreift.
  3. 3. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Bereich (38, 39) bei dem der Stößel (18) und die Bearbeitungseinrichtungen ineinandergreifend sphärisch ausgebildet ist.
  4. 4. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) auswechselbar auf einer Grundplatte (1) des Ständers (11) vorgesehen ist.
  5. 5. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei über einen Schwalbenschwanz (102) und eine Schwalbenschwanznut (103) eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) bereitgestellt wird, wobei diese auf einer Grundplatte (1) des Ständers (11) in der Richtung vorgesehen sind, in der das Werkstück (2) vorgeschoben wird, dergestalt, daß die Bewegung der Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) in der Richtung, in der das Werkstück (2) vorgeschoben wird, einstellbar ist, und daß die Bewegung der Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) in der Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstücks (2) einschränkbar ist.
  6. 6. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem, das eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) aufweist, von denen jede eine Kassette (108; 23) umfaßt, die mit einer Bearbeitungseinrichtung ausgestattet ist, und von denen jede auswechselbar auf einem Bearbeitungseinheitenträger (101; 22), angeordnet in Abständen mP (m sei eine gegebene positive ganze Zahl, und P sei die Vorschubschrittweite eines Werkstückes) in einer Richtung, in der das Werkstück (2) entsprechend einer Vielzahl von Bearbeitungsprozessen (3, 4, 5, 6, 7) vorgeschoben wird, vorgesehen ist, wobei die Bearbeitungsprozesse 3, 4, 5, 6, 7) an dem schrittvorgeschobenen Werkstück (2) in der Bearbeitungseinheit (100-500; 21) aufeinanderfolgend ausgeführt werden, gekennzeichnet durch

    eine in einem Ständer (11) gelagerte Kurbelwelle (13) mit exzentrisch rotierenden Kurbelstiften (19),

    je einen Stößel (18) für das Betätigen der jeweiligen Bearbeitungseinrichtungen (21), der senkrecht bewegbar an einem oberen Ende eines Bearbeitungseinheitenträgers (22) eingreift, je einen hydraulischen Zylinder (35), der jeweils in dem Stößel (18) ausgebildet ist,

    je einen Kolben (36), der in dem hydraulischen Zylinder (35) senkrecht bewegbar angeordnet ist,

    Verbindungsstangen (20), die an den exzentrisch rotierenden Kurbelstiften (19) und den Kolben (36) angreifen, und

    einen Hydraulikkreis, der so ausgebildet ist, daß, wenn Fluid in den Zylinder oberhalb des Kolbens (36) zugeführt wird, der Stößel (18) von den Bearbeitungseinrichtungen entkoppelt wird, und, wenn Hydraulikfluid in den Zylinder unterhalb des Kolbens (36) zugeführt wird, der Stößel (18) in die Bearbeitungseinrichtung eingreift.
  7. 7. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 6, wobei ein sphärischer Körper (38) einstückig am unteren Ende der Verbindungsstange (20) angeformt ist, und das obere Ende des Stößels (18) als sphärische Vertiefung (39) ausgebildet ist, wobei der sphärische Körper (38) gleitend und rotierend in die Vertiefung (39) eingreift.
  8. 8. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 6, wobei ein Bereich (38, 39) bei dem der Stößel (18) und die Bearbeitungseinrichtungen ineinandergreifend sphärisch ausgebildet ist.
  9. 9. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 6, wobei eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) auswechselbar auf einer Grundplatte (1) des Ständers (11) vorgesehen ist.
  10. 10. Schrittvorschub-Bearbeitungssystem nach Anspruch 6, wobei über einen Schwalbenschwanz (102) und eine Schwalbenschwanznut (103) eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) bereitgestellt wird, wobei diese auf einer Grundplatte (1) des Ständers (11) in der Richtung vorgesehen sind, in der das Werkstück (2) vorgeschoben wird, dergestalt, daß die Bewegung der Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) in der Richtung, in der das Werkstück (2) vorgeschoben wird, einstellbar ist, und daß die Bewegung der Bearbeitungseinheiten (100-500; 21) in der Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstücks (2) einschränkbar ist.






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