Die Erfindung betrifft ein Werkzeug mit einer Vorschubeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Produktionsanlage bestehend aus einer Presse und einem solchen Werkzeug nach Anspruch 10.
Gattungsgemäße Werkzeuge sind in der Technik seit langem bekannt und dienen der Herstellung von Stanz- und/oder Biegeteilen in großen Stückzahlen. Insbesondere in der Elektroindustrie spielen derartige Werkzeuge bei der Herstellung von Kontaktelementen aller Art eine sehr große Rolle. Ein solches Werkzeug besteht stets aus einer stationären ersten Werkzeughälfte und einer gegenüber dieser ersten Werkzeughälfte oszillierend antreibbaren zweiten Werkzeughälfte. Hierbei ist die erste Werkzeughälfte in der Regel die untere Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte die obere Werkzeughälfte.
Ein solches Werkzeug hat wenigstens zwei charakteristische Richtungen, nämlich die Richtung der oszillierenden Bewegung (Hubrichtung, in der Regel die Z-Richtung) sowie die Vorschubrichtung, in der sich die zu fertigen Teile durch das Werkzeug bewegen, wobei sie während dieser Vorschubbewegung an einem Transportstreifen gehalten bleiben. Diese Vorschubrichtung ist in der Regel senkrecht zur Hubrichtung und kann beispielsweise als X-Richtung bezeichnet werden. Es ist eine Vorschubeinrichtung vorhanden, welche die Teile, welche mit einem Transportstreifen verbunden bleiben, durch das Werkzeug in Transportrichtung fördert. Häufig wird dem Werkzeug ein noch ein unbearbeitetes Metallband zugeführt; in diesem Fall ist diese Vorschubeinrichtung in der Regel als ein Paar gegenläufiger Walzen ausgebildet, zwischen denen das unbearbeitete Metallband läuft. Hierbei ist zumindest eine der beiden Walzen von einem Servomotor angetrieben, welcher elektronisch mit der Presse, welche die zweite Werkzeughälfte antreibt, synchronisiert ist. Nach Abschluss eines Vorschub-Taktes und bevor das Werkzeug vollständig geschlossen ist, wird der Abstand zwischen den beiden Walzen vergrößert, um Spannungen im Band zu vermeiden (sogenanntes "Atmen"). Die Kraftübertragung zwischen den Walzen und dem Metallband erfolgt ausschließlich über Reibungskräfte.
Es gibt auch Werkzeuge, denen bereits vorgeformte Einzelteile zugeführt werden, wobei auch die vorgeformten Einzelteile an einem Transportstreifen gehalten sind, welcher in der Regel gelocht ist. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Werkzeug dazu dient, zweiteilige Elemente, beispielsweise zweiteilige Kontaktelemente, insbesondere Crimpelemente, herzustellen. In diesem Fall weist das Werkzeug zwei zueinander gegenläufige, also antiparallel orientierte Transportrichtungen und eine Montagestation, an der die zweiteiligen Elemente aus zwei Einzelteilen montiert werden, auf. Hierbei ist für jede Transportrichtung eine separate Vorschubeinrichtung vorgesehen.
Für den Vorschub der vorgeformten Einzelteile steht in diesem Fall nur der relativ dünne Transportstreifen zur Verfügung. Bisher werden für diesen Einsatzzweck zwei Arten von Vorschubeinrichtungen eingesetzt, welche vollständig unterschiedliche Funktionsweisen haben:
Nachteilig an diesem Konstruktionsprinzip ist, dass die Vorschublänge pro Takt maximal so groß sein kann wie die Hubhöhe der Presse. Zur Erhöhung der Produktivität besteht jedoch vielfach der Wunsch, die oben erwähnten Werkzeuge zur Herstellung von zweiteiligen Kontaktelementen so auszugestalten, dass sie zwei Montagestationen, an denen erste und zweite Einzelteile zusammengefügt werden, aufweisen. Dies erfordert natürlich entsprechend große Vorschublängen, welche entsprechend große Hubhöhen notwendig machen. Große Hubhöhen sind jedoch aus mechanischen Gründen problematisch und machen zumeist eine Reduzierung der Taktfrequenz notwendig. Eine Reduzierung der Taktfrequenz steht natürlich im Gegensatz zu dem Ziel, die Produktivität zu erhöhen.
Auch die
Die zweite Art von Vorschubeinrichtungen für diesen Zweck ist im wesentlichen genauso aufgebaut wie die weiter oben beschriebenen Vorschubeinrichtungen, sie weisen nämlich ein gegenläufiges Walzenpaar auf, zwischen denen der Transportstreifen läuft. Auch hier ist zumindest eine Walze durch einen Servomotor angetrieben, welcher mit der Presse synchronisiert ist. Hier gibt es keinen Zusammenhang zwischen der Amplitude der Hubbewegung und der maximalen Vorschublänge und der Vorschub kann sowohl bei sich öffnendem als auch bei sich schließendem Werkzeug erfolgen. Dennoch können auch hier keine beliebig großen Vorschublängen realisiert werden. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die Kraftübertragung ausschließlich über Reibungskräfte erfolgt. Möchte man einen großen Vorschub erreichen, so sind große Beschleunigungen notwendig. Diese können jedoch nur mit entsprechend hohen Klemmkräften erreicht werden. Zu hohe Klemmkräfte können jedoch, insbesondere im Zusammenhang mit hohen Beschleunigungen, zu einer Deformation des Transportstreifens führen, was jedoch unter allen Umständen vermieden werden muss. Somit ist die bei hohen Taktzahlen erreichbare Vorschublänge auch bei dieser Art von Vorschubeinrichtungen limitiert.
Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem große Vorschublängen bei gleichzeitig hohen Taktzahlen erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine Produktionsanlage bestehend aus einer Presse und einem solchen Werkzeug ist in Anspruch 10 angegeben.
Erfindungsgemäß werden die beiden oben beschriebenen Prinzipien miteinander kombiniert, wobei die eigentliche Vorschubmechanik wie beim oben beschriebenen ersten Konstruktionsprinzip ausgebildet ist, für deren Antrieb jedoch ein Elektromotor, insbesondere ein Servomotor, eingesetzt wird. Die Kopplung erfolgt über ein Pleuelgetriebe. Das heißt, dass für die Vorschubbewegung die Rotationsbewegung eines Elektromotors ursächlich ist, der Transportstreifen jedoch nicht über eine Rotationsbewegung angetrieben wird, sondern über eine Nase, welche eine oszillierende Bewegung parallel zur Vorschubrichtung durchführt und welche bei einer Bewegung in Vorschubrichtung in Eingriff mit einem Loch des gelochten Transportstreifens kommt und bei einer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung nicht in Eingriff mit einem solchen Loch steht. Diese Nase ist ein Teil eines Vorschubelementes, welches über ein Pleuelgetriebe mit der Antriebswelle des Elektromotores verbunden ist. Die Vorschubkraft wird ausschließlich über die Nase in den Transportstreifen eingeleitet, wobei die Nase sich hierbei in einem Loch des Vorschubstreifens befindet.
Somit erreicht man einen von der Hubbewegung unabhängigen, klemmkraftfreien, schlupffreien Vorschub, der sowohl bei sich öffnendem Werkzeug als auch bei sich schließendem Werkzeug arbeiten kann. Dies ermöglicht gegenüber dem bisherigen Stand der Technik deutlich größere Vorschubwege pro Takt, wobei der Vorschub sowohl während des Öffnens als auch während des Schließens des Werkzeugs erfolgen kann.
Gemäß Anspruch 2 weist die Nase vorzugsweise eine schräg verlaufende Rückseite auf, so dass sie beim Zurückziehen des Vorschubelementes entgegen der Vorschubrichtung "von allein" aus dem Loch des Transportstreifens herausrutscht und somit außer Eingriff mit dem Transportstreifen kommt.
Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 ist das Vorschubelement vorzugsweise wenigstens zweiteilig aufgebaut, wobei das Element, welches unmittelbar mit dem Pleuel verbunden ist, ausschließlich eine Oszilliationsbewegung parallel zur Vorschubrichtung ausführen kann. An diesem Oszillationselement ist wenigstens ein Schwenkelement, welches die Nase trägt, beweglich gehalten. Vorzugsweise ist dieses Schwenkelement um eine Achse schwenkbar am Oszillationselement gehalten. Hierdurch werden die beiden notwendigen Bewegungen der Nase voneinander entkoppelt, was die Konstruktion wesentlich vereinfacht.
Gemäß Anspruch 5 kann das Oszillationselement wenigstens zwei Schwenkelemente tragen, wodurch Belastung jeder einzelnen Nase reduziert wird.
Weiter vorzugweise führt die Antriebsachse des Elektromotors eine oszillierende Bewegung durch, wodurch es insbesondere vermieden werden kann, dass das Pleuelgetriebe als Kurbelgetriebe ausgeführt werden muss.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Um die Erfindung besser verstehen zu können, wird zunächst mit Bezug auf die
Man sieht die erste Werkzeughälfte 10 und die zweite Werkzeughälfte 50. Die erste Werkzeughälfte 10 ist hierbei die stationäre, untere Werkzeughälfte, während die zweite Werkzeughälfte mittels einer Presse (nicht dargestellt) antreibbar ist, so dass sie in Z-Richtung eine oszillierende Hubbewegung durchführt. Das Werkzeug weist zwei sich in X-Richtung erstreckende Transportwege 12, 14 auf, welche schematisch als breite Nuten in der ersten Werkzeughälfte 10 dargestellt sind. Diese beiden Transportwege 12, 14 sind an einer Montagestation mittels einer Querverbindung 16 verbunden, welche auch hier schematisch als Nut dargestellt ist. Diese Nut erstreckt sich in Y-Richtung, also senkrecht zur Richtung der Transportwege und senkrecht zur Richtung der Hubbewegung. In der Querverbindung 16 ist ein Schieber 17 angeordnet, welcher Teil einer Querschubeinrichtung ist.
Dem Werkzeug wird am ersten Ende 12a des ersten Transportweges ein Metallband zugeführt und aus diesem Metallband werden auf dem Weg zur Montagestation erste Einzelteile geformt. Als Vorschubeinrichtung, welche die Einzelteile in einer ersten Transportrichtung, nämlich der X-Richtung, fördert, kann eine gewöhnliche Vorschubeinrichtung mit zwei gegenläufigen Walzen dienen, wie dies oben bereits erläutert wurde.
Weiterhin werden dem Werkeug am ersten Ende 14a des zweiten Transportweges 14 vorgeformte Einzelteile zugeführt, welche mit einem gelochten Transportstreifen verbunden sind. Diese vorgeformten Einzelteile werden mittels einer erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung in einer zweiten Transportrichtung, nämlich in -X-Richtung, der Montagestation zugefördert, wo sie mit den ersten Einzelteilen zusammengefügt werden.
Der Vorschub erfolgt jeweils mit der Hubbewegung der zweiten Werkzeughälfte synchronisiert, nämlich bei geöffnetem Werkzeug.
Da sich die vorliegende Erfindung ausschließlich mit der Vorschubeinrichtung, welche den gelochten Transportstreifen (und damit die vorgeformten Einzelteile) vorschiebt, beschäftigt, wird im folgenden ausschließlich diese beschrieben. Hierbei gilt, sofern nichts anderes gesagt ist: "Vorschubeinrichtung" ist die Vorschubeinrichtung für den gelochen Transportstreifen, "Transportrichtung" ist die Transportrichtung des glochten Transportstreifens (und der vorgeformte Einzelteile), also in
Die Funktionsweise der Vorschubeinrichtung ist wie folgt: In der in
Die
Der Elektromotor 64 der Presse wird von einer Steuerung 66 der Presse 60 angesteuert, wobei in der Regel auch eine Signalrückleitung vorgesehen ist. Diese Signalrückleitung versorgt die Steuerung mit Daten, welche in unmittelbarem Bezug zur Position der oberen Pressenplatte stehen, so dass die Steuerung die Position der oberen Pressenplatte zu jeder zeit "kennt". Der Servomotor 22 der Vorschubeinrichtung 20 wird direkt oder - wie gezeigt - indirekt über ein zwischengeschaltetes Steuergerät 68 von der Steuerung der Presse angesteuert, so dass der Servomotor (und damit die Vorschubeinrichtung insgesamt) vom Steuergerät 68 mit der Presse synchronisiert wird. Der Servomotor führt eine getaktete, hin- und hergehende Bewegung aus.
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