[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen
Flachmaterials (Blech) mittels einer kombinierten Stanz-/Umformmaschine, wobei das
Verfahren die Bearbeitungsschritte "Stanzen" des Blechs mittels eines Stanzwerkzeugs,
"Umformen" des Blechs mittels eines Umformwerkzeugs (z.B. eines Werkzeugs zum Erzeugen
von Sicken, Gewindedurchzügen oder Kiemen), "Wechseln" von Umform- und Stanzwerkzeugen
und "Schmieren" von umzuformenden Blechpositionen umfasst, sowie eine kombinierte
Stanz-/Umformmaschine zum Durchführen dieses Verfahrens und ein Computerprogramm zum
Ansteuern der kombinierten Stanz-/Umformmaschine nach diesem Verfahren.
[0002] Die Umformung von Blechen erfolgt in der Regel mit einem Umformwerkzeug, das im Wesentlichen
aus zwei Formwerkzeughälften (Stempel und Matrize) besteht. Die Formwerkzeughälften
befinden sich während der Umformung in Kontakt mit dem umzuformenden Blech und üben
dabei eine Kraft aus, welche die Formänderung des Blechs bewirkt. Während der Umformung
kommt es zu einer Relativbewegung zwischen dem umzuformenden Blech und den Formwerkzeughälften.
Dabei entstehen bei Anlage des umzuformenden Blechs an den Formwerkzeughälften Reibungskräfte,
die durch das Auftragen von Schmiermittel auf das umzuformende Blech oder die Formwerkzeughälften
vermindert werden. Seither konnte während der Bearbeitung des Blechs nur das obere
Formwerkzeug (Stempel) geschmiert werden, da das untere Formwerkzeugs (Matrize) durch
das Blech abgedeckt wurde und daher nicht zugänglich war. Aus diesem Grund wurde bisher
die Blechunterseite außerhalb der Umformmaschine an den umzuformenden Bearbeitungspositionen
manuell geschmiert, was mit hohem Zeitaufwand und einer Umweltbelastung durch Überschmierung
verbunden war.
[0003] Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kombinierte Stanz-/Umformmaschine
und ein Bearbeitungsverfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
dass die Schmierung während der Bearbeitung auf das Blech aufgetragen werden kann
bzw. dass die Bearbeitung zeitoptimiert ausgeführt wird, sowie ein Computerprogramm
(Software) zur entsprechenden Ansteuerung der kombinierten Stanz-/Umformmaschine bereitzustellen.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bearbeitungsverfahren gelöst, bei dem
die Schmierungen mittels einer seitlich versetzt zum jeweils eingewechselten Stanz-
bzw. Umformwerkzeug angeordneten Sprüheinrichtung auf das Blech aufgetragen werden
und zumindest an einer Blechposition zwischen "Schmieren" und "Umformen" dieser Blechposition
mindestens ein Bearbeitungsschritt an einer anderen Position ausgeführt wird.
[0005] Erfindungsgemäß wird ein Schmiermittel, z.B. ein Luft-Ölgemisch, im Abstand zum Arbeitsort
des Umformwerkzeugs auf eine umzuformende Blechposition aufgesprüht und anschließend
diese geschmierte Blechposition zum Bearbeitungswerkzeug gefahren. Dabei wird die
Reihenfolge aller Bearbeitungsschritte so gewählt, dass die Gesamtbearbeitungszeit
möglichst kurz bzw. zeitoptimiert ist und insbesondere kürzer ist als in dem Fall,
bei dem unmittelbar nach "Schmieren" einer Blechposition diese Blechposition umgeformt
wird.
[0006] Wenn das Verfahren auch den Bearbeitungsschritt "Schmieren" von zu stanzenden Blechpositionen
umfasst, wird vorzugsweise zumindest an einer Blechposition zwischen "Schmieren" und
"Stanzen" dieser Blechposition mindestens ein Bearbeitungsschritt an einer anderen
Position ausgeführt. Dabei wird die Reihenfolge aller Bearbeitungsschritte so gewählt,
dass die Gesamtbearbeitungszeit möglichst kurz bzw. zeitoptimiert und insbesondere
kürzer ist als in dem Fall, bei dem unmittelbar nach "Schmieren" einer Blechposition
diese Blechposition gestanzt wird.
[0007] Bevorzugt wird zwischen dem Umformen bzw. Stanzen zweier geschmierter Blechpositionen
eine begrenzte Anzahl an Umformungen bzw. Stanzungen nichtgeschmierter Blechpositionen
ausgeführt, um die Anzahl an Schmierungen zu optimieren. So kann es beispielsweise
ausreichend sein, nur jede zweite oder dritte Umformung bzw. Stanzung zu schmieren.
[0008] Um die Verschmutzung der Maschine durch Schmiermittel gering zu halten, sollte zwischen
Schmierung und der zugehörigen Umformung bzw. Stanzung nur eine begrenzte Anzahl an
Umpositionierung erfolgen. Daher wird bevorzugt zwischen "Schmieren" und "Umformen"
bzw. "Stanzen" der gleichen Blechposition nur eine begrenzte Anzahl an Bearbeitungsschritten
an anderen Positionen ausgeführt.
[0009] Von Vorteil ist es, wenn jeweils alle Bearbeitungsschritte, die ohne Werkzeugwechsel
möglich sind, nacheinander ausgeführt werden und wenn eine Blechposition erst nach
Aufbringen einer Schmierung umgeformt bzw. gestanzt wird.
[0010] In der Regel wird als nächste zu bearbeitende Blechposition diejenige ausgewählt,
die ausgehend von der aktuellen Blechposition am schnellsten zu erreichen ist, möglichst
unter Berücksichtigung folgender Randbedingungen:
(a) Nur solche Blechpositionen stehen zur Auswahl, die ohne Werkzeugwechsel bearbeitet
werden können;
(b) Blechpositionen stehen zum Umformen bzw. Stanzen erst zur Auswahl, wenn sie zuvor
geschmiert worden sind.
[0011] Es ist aber auch möglich, Schmierpositionen einer nächsten Bearbeitung (nach Werkzeugwechsel)
oder sogar alle Schmierpositionen, die im Laufe der gesamten Abarbeitung des Blechs
auftreten, als nächste zu bearbeitende Blechpositionen auszuwählen.
[0012] Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich der Maschine erfindungsgemäß durch eine
kombinierte Stanz-/Umformmaschine gelöst, die gegenseitig auswechselbare Stanz- und
Umformwerkzeuge zum Bearbeiten eines verfahrbaren Blechs und eine seitlich versetzt
zum eingewechselten Stanz- bzw. Umformwerkzeug angeordnete Sprüheinrichtung zum Auftragen
einer Schmierung auf das Blech umfasst. Die Sprüheinrichtung dient vorzugsweise zum
Schmieren der Blechunterseite, aber kann erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich
auch oberhalb des Blechs angeordnet sein.
[0013] Mit der Sprüheinrichtung kann erstmals gezielt die Unterseite des bearbeiteten Blechs
und damit die untere Formwerkzeughälfte (Matrize) geschmiert werden. Bei kombinierten
Stanz-/Umformmaschinen mit starrer Rutsche zum Abführen von gestanzten Teilen kann
die Sprüheinrichtung bzw. ihre Sprühdüse vorteilhafterweise am oberen Teil der starren
Rutsche seitlich vor der Matrizenaufnahme vorgesehen sein.
[0014] Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm (Software) zur Ansteuerung einer
kombinierten Stanz-/Umformmaschine nach dem oben beschriebenen Verfahren.
[0015] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.
Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je
für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten
und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen,
sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
[0016] Es zeigen:
- Fig. 1
- die erfindungsgemäße kombinierte Stanz-/Umformmaschine in einer schematischen Seitenansicht;
- Fig. 2
- die Draufsicht auf ein Blech, das an verschiedenen Positionen bearbeitet werden soll;
und
- Fig. 3
- ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für die Bearbeitung des in Fig. 2 gezeigten Blechs
mittels der erfindungsgemäßen Stanz-/Umformmaschine.
[0017] Die in
Fig. 1 gezeigte kombinierte Stanz-/Umformmaschine 1 umfasst wechselbare Stanz- und Umformwerkzeuge
zum Bearbeiten eines Blechs
2, das in der Maschine 1 am Arbeitsort des jeweils eingewechselten Stanz- bzw. Umformwerkzeugs
3 vorbei verfahren wird, wie durch einen Doppelpfeil
4 angedeutet ist. Das Stanz- bzw. Umformwerkzeug 3 besteht jeweils aus oberen und unteren
Stanz- bzw. Umformwerkzeugen
3a, 3b, zwischen denen das Blech 2 angeordnet ist. Mit
5 ist die ortsfeste Aufnahme für das untere Stanz- bzw. Umformwerkzeug (Matrize) 3b
bezeichnet. Das Umformwerkzeug dient beispielsweise zum Erzeugen von Sicken, Gewindedurchzügen
oder Kiemen.
[0018] Im Abstand a (z.B. 100 mm) zur Mitte des unteren Stanz- bzw. Umformwerkzeug 3b ist
seitlich neben der Aufnahme 5 eine ortsfeste Sprüheinrichtung
6 mit einer Sprühdüse
7 angeordnet, um auf die Unterseite des Blechs 2 eine Schmierung
8, z.B. einen Ölfleck, mit einem Durchmesser
b aufzusprühen. Die Sprüheinrichtung 6 ist über ein elektrisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil
9 mit einem unter Druck stehenden Ölbehälter
10 verbindbar. Durch Bestromen des Ventils 9 gelangt Öl unter Druck zur Sprühdüse 7
und wird dort am Düsenausgang mit einem Luftstrom vermischt und auf das Blech 2 gesprüht.
Dieses Luft-Ölgemisch wird im Abstand a zum Arbeitsort des eingewechselten unteren
Stanz- bzw. Umformwerkzeugs 3b auf eine umzuformende Blechposition aufgesprüht, und
im weiteren Bearbeitungsverlauf wird diese geschmierte Blechposition zum Stanz- bzw.
Umformwerkzeug 3 zur Bearbeitung gefahren.
[0019] In
Fig. 2 sind auf dem Blech 2 beispielhaft vier Bearbeitungspositionen
P1 bis
P4 gezeigt, die mit der kombinierten Stanz/Umformmaschine 1 bearbeitet werden sollen.
Die Positionen P1, P4 sollen mit einem ersten Stanzwerkzeug gestanzt und mit einem
ersten Umformwerkzeug umgeformt und die Positionen P2, P3 mit einem zweiten Stanzwerkzeug
gestanzt und mit einem zweiten Umformwerkzeug umgeformt werden. Die Reihenfolge aller
Bearbeitungsschritte wird so gewählt, dass die Gesamtbearbeitungszeit so kurz wie
möglich ist. Im Rahmen dieser Optimierung wird ausgehend von der aktuellen Blechposition
(Startposition), die am schnellsten erreichbare nächste Blechposition ermittelt. Die
Zeit, die zur Umpositionierung benötigt wird, wird aus Verfahrweg und Beschleunigung
entlang der Verfahrachsen berechnet. Die zur Auswahl für die nächste Blechposition
stehenden Blechpositionen können unterschiedlich sein. Normalerweise stehen nur Blechpositionen
zur Auswahl, die ohne Werkzeugwechsel erfolgen können. Blechpositionen, die zuvor
eine Schmierung erfordern, stehen erst zur Auswahl, wenn die Schmierung dieser Blechposition
erfolgt ist. Auch Schmierpositionen einer nächsten Bearbeitung (nach Werkzeugwechsel)
oder sogar alle Schmierpositionen, die im Laufe der gesamten Bearbeitung des Blechs
auftreten, können zur Auswahl stehen.
[0020] Der Durchmesser b der aufgesprühten punktförmigen Schmierung 8 beträgt z.B. 30 mm.
Sollen größere Flächen oder längere Bahnen, z.B. für eine Nibbelbearbeitung, geschmiert
werden, wird das Blech während des Sprühvorgangs entsprechend verfahren.
[0021] In
Fig. 3 sind die zur Bearbeitung des Blechs 2 erforderlichen Bearbeitungsschritte in einem
Ablaufdiagramm dargestellt, wobei die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte im Hinblick
auf eine möglichst kurze Gesamtbearbeitungszeit optimiert ist. Zum Schmieren einer
Blechposition wird das Blech 2 verfahren, bis diese Blechposition oberhalb der Sprühdüse
7 angeordnet ist. Zum Stanzen und Umformen einer Blechposition wird das Blech 2 verfahren,
bis diese Blechposition im Werkzeug 3 entsprechend angeordnet ist. Die einzelnen Bearbeitungsschritte
sind in einer das Verfahren und Bearbeiten des Blechs steuernden Steuereinheit (Computer)
der Maschine 1 als Bearbeitungsprogramm (Computerprogramm bzw. Software) implementiert.
[0022] Zunächst wird bei eingebautem ersten Stanzwerkzeug die Blechposition P1 geschmiert
und mit dem ersten Stanzwerkzeug gestanzt, gefolgt vom "Schmieren" der Blechposition
P2. Dann wird die Blechposition P4 geschmiert und mit dem ersten Stanzwerkzeug gestanzt,
gefolgt vom "Schmieren" der Blechposition P3. Nach dem Werkzeugwechsel auf das zweite
Stanzwerkzeug werden die Blechpositionen P3, P2 mit dem zweiten Stanzwerkzeug gestanzt.
Nach dem Werkzeugwechsel auf das erste Umformwerkzeug wird die Blechposition P1 geschmiert
und umgeformt, gefolgt vom "Schmieren" der Blechposition P2. Dann wird die Blechposition
P4 geschmiert und mit dem ersten Umformwerkzeug geschmiert und umgeformt, gefolgt
vom "Schmieren" der Blechposition P3. Nach dem Werkzeugwechsel auf das zweite Umformwerkzeug
werden die Blechpositionen P3, P2 mit dem zweiten Umformwerkzeug gestanzt.
[0023] Durch die von der Stanz- bzw. Umformmitte um a beabstandeten Position der Sprühdüse
7 entsteht auf einer Seite des Blechs ein Totbereich, der nicht geschmiert werden
kann. Sollen in diesem Totbereich Bearbeitungen geschmiert werden, so kann immer abwechselnd
im schmierbaren und im nicht schmierbaren Bereich eine Bearbeitung durchgeführt werden.
Hierdurch wird gewährleistet, dass von der letzten geschmierten Bearbeitung noch ein
ausreichender Schmierfilm auf dem Werkzeug vorhanden ist.
1. Verfahren zum Bearbeiten eines Blechs (2) mittels einer kombinierten Stanz-/Umformmaschine
(1), wobei das Verfahren die Bearbeitungsschritte "Stanzen" des Blechs (2) mittels
eines Stanzwerkzeugs (3), "Umformen" des Blechs (2) mittels eines Umformwerkzeugs
(3), "Wechseln" von Umform- und Stanzwerkzeugen (3) und "Schmieren" von umzuformenden
Blechpositionen (P1-P4) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmierungen (8) mittels einer seitlich versetzt zum jeweils eingewechselten
Stanz- bzw. Umformwerkzeug (3) angeordneten Sprüheinrichtung (6) auf das Blech (2),
insbesondere auf die Blechunterseite, aufgesprüht werden und dass zumindest an einer
Blechposition (P2) zwischen "Schmieren" und "Umformen" dieser Blechposition (P2) mindestens
ein Bearbeitungsschritt an einer anderen Position ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch den Bearbeitungsschritt "Schmieren" von zu stanzenden Blechpositionen
(P1-P4) umfasst und dass zumindest an einer Blechposition (P2) zwischen "Schmieren"
und "Stanzen" dieser Blechposition (P2) mindestens ein Bearbeitungsschritt an einer
anderen Position ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umformen bzw. Stanzen zweier geschmierter Blechpositionen nur eine begrenzte
Anzahl an Umformungen nichtgeschmierter Blechpositionen ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen "Schmieren" und "Umformen" bzw. "Stanzen" der gleichen Blechposition (P2)
nur eine begrenzte Anzahl an Bearbeitungsschritten an anderen Positionen ausgeführt
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils alle Bearbeitungsschritte, die ohne Werkzeugwechsel möglich sind, nacheinander
ausgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blechposition erst nach Aufbringen einer Schmierung (8) umgeformt bzw. gestanzt
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als nächste zu bearbeitende Blechposition diejenige ausgewählt wird, die ausgehend
von der aktuellen Blechposition am schnellsten zu erreichen ist.
8. Kombinierte Stanz-/Umformmaschine (1), insbesondere zum Durchführen des Verfahrens
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend gegenseitig auswechselbare Stanz-
und Umformwerkzeuge (3) zum Bearbeiten eines verfahrbaren Blechs (2) und eine seitlich
versetzt zum eingewechselten Stanz- bzw. Umformwerkzeug (3) angeordnete Sprüheinrichtung
(6) zum Auftragen einer Schmierung (8) auf das Blech (2).
9. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung (6) unterhalb des Blechs (2) angeordnet ist.
10. Computerprogramm zur Ansteuerung einer kombinierten Stanz-/Umformmaschine (1) nach
dem Verfahren nach einem der Ansprüche1 bis 7.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Verfahren zum Bearbeiten eines Blechs (2) mittels einer kombinierten Stanz/Umformmaschine
(1), wobei das Verfahren die Bearbeitungsschritte "Stanzen" des Blechs (2) mittels
eines Stanzwerkzeugs (3), "Umformen" des Blechs (2) mittels eines Umformwerkzeugs
(3), "Wechseln" von Umform- und Stanzwerkzeugen (3) und "Schmieren" von umzuformenden
Blechpositionen (P1-P4) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schmierungen (8) mittels einer seitlich versetzt zum jeweils eingewechselten
Stanz- bzw. Umformwerkzeug (3) angeordneten Sprüheinrichtung (6) auf das Blech (2),
insbesondere auf die Blechunterseite, aufgesprüht werden und dass zumindest an einer
Blechposition (P2) zwischen "Schmieren" und "Umformen" dieser Blechposition (P2) mindestens
ein Bearbeitungsschritt an einer anderen Position ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch den Bearbeitungsschritt "Schmieren" von zu stanzenden Blechpositionen
(P1-P4) umfasst und dass zumindest an einer Blechposition (P2) zwischen "Schmieren"
und "Stanzen" dieser Blechposition (P2) mindestens ein Bearbeitungsschritt an einer
anderen Position ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umformen bzw. Stanzen zweier geschmierter Blechpositionen nur eine begrenzte
Anzahl an Umformungen nichtgeschmierter Blechpositionen ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen "Schmieren" und "Umformen" bzw. "Stanzen" der gleichen Blechposition (P2)
nur eine begrenzte Anzahl an Bearbeitungsschritten an anderen Positionen ausgeführt
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils alle Bearbeitungsschritte, die ohne Werkzeugwechsel möglich sind, nacheinander
ausgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blechposition erst nach Aufbringen einer Schmierung (8) umgeformt bzw. gestanzt
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als nächste zu bearbeitende Blechposition diejenige ausgewählt wird, die ausgehend
von der aktuellen Blechposition am schnellsten zu erreichen ist.
8. Kombinierte Stanz-/Umformmaschine (1) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend gegenseitig auswechselbare Stanz- und Umformwerkzeuge
(3) zum Bearbeiten eines verfahrbaren Blechs (2) und eine seitlich versetzt zum eingewechselten
Stanz- bzw. Umformwerkzeug (3) angeordnete Sprüheinrichtung (6) zum Auftragen einer
Schmierung (8) auf das Blech (2).
9. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung (6) unterhalb des Blechs (2) angeordnet ist.
10. Computerprogramm zur Ansteuerung einer kombinierten Stanz/Umformmaschine (1) nach
dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.