[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Feinschneidpresse, wie sie zum sogenannten
Feinschneiden eines metallischen Werkstücks und insbesondere einer Platine Verwendung
findet.
[0002] Beim Feinschneiden handelt es sich um ein Fertigungsverfahren zum spanlosen Schneiden
und ggf. auch gleichzeitigem Umformen eines metallenen Bauteils. Im Gegensatz zum
normalen Stanzen wird beim Feinschneiden das zu schneidende metallene Bauteil mittels
einer sogenannten Ringzacke festgehalten, die parallel zur gewünschten Schnittlinie
in das zu schneidende metallene Bauteil hineingedrückt wird und somit ein Nachfließen
des Materials während des Schneidvorgangs behindert. Auf diese Weise lassen sich sehr
saubere Schnittkanten erzielen.
[0003] Bekannte Feinstanzpressen besitzen eine sehr geringe Energieeffizienz, da eine Vielzahl
von Kolben-Zylinder-Einheiten betätigt und entsprechende große und schwere Bauteile
über einen relativ langen Weg verstellt werden müssen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feinschneidpresse zu schaffen, mit
der ein sicheres Abstreifen des geschnittenen metallenen Bauteils möglich ist und
die mit hoher Energieeffizienz arbeitet.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Feinschneidpresse mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Die Feinschneidpresse besitzt einen Rahmen, der ein oberes
Querhaupt aufweist, auf dessen Unterseite ein Oberwerkzeug angeordnet ist, eine Traverse,
die oberhalb des oberen Querhaupts angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zu
diese
m verläuft, zumindest eine Arbeitseinheit, die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet
ist und zwischen dem oberen Querhaupt und der Traverse so wirksam ist, dass die Traverse
mittels der Arbeitseinheit relativ zum oberen Querhaupt aktiv anhebbar und absenkbar
ist, d.h. durch Aufbringen einer von den Arbeitseinheiten aufgebrachten, äußeren Kraft
angehoben und abgesenkt wird, einen Stößel, der unterhalb des oberen Querhaupts angeordnet
ist und ein Unterwerkzeug trägt, zumindest eine Schließeinheit, die als Kolben-Zylinder-Einheit
ausgebildet ist und zwischen der Traverse und dem Stößel so wirksam ist, dass der
Stößel mittels der Schließeinheit relativ zur Traverse anhebbar oder absenkbar ist,
eine Gegenhaltereinheit, die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist und unterhalb
des Stößels angeordnet ist und mittels der der Stößel zumindest anhebbar ist, und
eine Ringzackeneinheit, die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist, vorzugsweise
auf der Traverse angeordnet ist und über Ringzackenhalter auf eine Ringzacke einwirkt,
mittels der das Nachfließen von Material einer zu bearbeitenden Platine behindert
ist.
[0006] Weiterbildungen einer derartigen Feinschneidpresse sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0007] Das erfinderische Konzept für eine Feinschneidpresse lässt sich wie folgt darstellten:
Unterhalb des Stößels befinden sich zumindest eine Gegenhaltereinheit sowie vorzugsweise
zwei Ausstoßeinheiten, die zwischen der Gegenhalteeinheit oder einem damit in Wirkverbindung
stehenden Druckstück und dem Stößel wirksam sind. Die Gegenhaltereinheit kann vorzugsweise
als sogenannter Mehrflächenzylinder ausgeführt sein, wie er an sich bekannt ist. Der
Mehrflächenzylinder ist so dimensioniert, dass die für die Schließbewegung benötigte
Ölmenge möglichst klein ist.
[0008] Auf dem oberen Querhaupt ist eine vertikal bewegliche Traverse angeordnet, in die
die Schließeinheit, die Arbeitseinheit sowie die Ringzackeneinheit eingebaut sind.
Die Schließeinheit dient zur Kraftübertragung der Arbeitseinheit und der Ringzackeneinheit
auf den Stößel. Die Arbeitszylinder der Arbeitseinheit stützen sich am oberen Querhaupt
ab und schieben die Traverse nach oben. Der Kolben der Ringzackeneinheit ist über
Ringzackenhalter oder Stifte durch den Rahmen bzw. das Maschinengestell geführt und
wirkt auf die Ringzacke als beweglicher Teil des Oberwerkzeugs. Um die Traverse aktiv
nach unten ziehen zu können, sind die Arbeitszylinder der Arbeitseinheiten als Differenzialzylinder
ausgestaltet.
[0009] Der Ablauf eines Feinschneid-Vorgangs stellt sich wie folgt dar: Der Stößel wird
von dem Gegenhalterkolben der Gegenhaltereinheit angehoben und schließt dabei das
Werkzeug, wobei die Ringzacke auf ihren Solldruck aufgeladen sein kann. Alle Räume
der Schließeinheiten sind auf Systemdruck aufgeladen und hydraulisch miteinander verbunden
(Umspülung) und die Traverse liegt auf dem oberen Querhaupt auf. Kurz vor dem Materialkontakt
wird die Umspülung der Schließeinheiten aufgehoben und deren oberer Zylinderraum entlastet.
Dadurch wird der Stößel aktiv gegen die Traverse gezogen, was zum Eindrücken der Ringzacke
führt. Gleichzeitig baut sich die Gegenhalterkraft auf dem umzuformenden Bauteil (Platine)
auf. Dieser Vorgang ist abgeschlossen, wenn die Gegenhalterkraft aufgebaut und die
Ringzacke eingedrückt ist. Anschließend fahren die Arbeitskolben der Arbeitseinheiten
aus und der Stößel legt seinen Umform- oder Ziehweg zurück. In den Schließeinheiten
stellt sich dabei in etwa die Summenkraft aus Arbeitseinheitkraft und Ringzackeneinheitkraft
ein. Die gegebenenfalls vorhandenen Ausstoßkolben der Ausstoßeinheiten im Stößel werden
drucklos verdrängt.
[0010] Nach Erreichen des oberen Totpunktes und dem anschließenden Entlasten der Arbeitseinheiten,
der Gegenhaltereinheit und der Ringzackeneinheit wird ein Teil der Schließzylinder
mit einem regelbaren Ölstrom versorgt, der zu einem Absenken des Stößels durch Eigengewicht
mit definierter Geschwindigkeit führt. Die Traverse verbleibt dabei in ihrer angehobenen
Position und wird von der Kolbenseite der Arbeitseinheiten gestützt. Der Ölstrom aus
den Ausstoßzylindern wird gesperrt und die Ausstoßzylinder tragen den Gegenhalter,
der nach unten gesteuert wird. Sobald die Bedingungen zum Abstreifen der Ringzacke
erfüllt ist, wird die Traverse durch Verstellen der Arbeitszylinder der Arbeitseinheiten
aktiv nach unten gezogen. Bei der Gegenhaltereinheit wird diese Aufgabe von den Ausstoßzylindern
übernommen, die den Gegenhalter nach oben schieben. Wenn keine Ausstoßeinheiten vorhanden
sind, wird der Stößel zum Auswerfen des Bauteils mittels der Schließeinheiten aktiv
nach unten geschoben, während die Gegenhaltereinheit hydraulisch festgehalten wird
(Ölabfluss aus dem Zylinder wird gesperrt).
[0011] Aufgrund der Tatsache, dass die Ringzacke und der Gegenhalter beim Schneiden lediglich
ihre Kraft aufbauen und nicht den Ziehweg des Stößels zurücklegen, reduziert sich
der Energiebedarf wesentlich. Ein weiterer energetisch positiver Effekt ist der Einsatz
von Kurzhubkolben und Kurzhubzylindern für die Arbeitseinheiten und die Ringzackeneinheit,
wodurch das Kompressionsvolumen erheblich gemindert ist.
[0012] Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
- Fig. 1
- den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Feinschneidpresse in einer Ausgangsstellung,
- Fig. 2
- die Feinschneidpresse in einer 1. Phase eines Bearbeitungszyklus,
- Fig. 3
- die Feinschneidpresse in einer 2. Phase des Bearbeitungszyklus,
- Fig. 4
- die Feinschneidpresse in einer 3. Phase des Bearbeitungszyklus,
- Fig. 5
- die Feinschneidpresse in einer 4. Phase des Bearbeitungszyklus und
- Fig. 6
- die Feinschneidpresse in einer 5. Phase des Bearbeitungszyklus.
[0013] Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Feinschneidpresse 10 mit einem vertikalen,
geschlossenen Rahmen 11, der vertikale Stützen 12, ein oberes Querhaupt 13 und ein
unteres Querhaupt 14 umfasst. Auf das obere Querhaupt 13 sind auf der Oberseite zwei
auf Abstand nebeneinander angeordnete Arbeitseinheiten 15 aufgesetzt. Jede Arbeitseinheit
15 ist als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgestaltet und umfasst einen Arbeitszylinder
16, in dem ein als Differentialkolben ausgeführter und mit einer Arbeitskolbenstange
18 versehener Arbeitskolben 17 läuft, der mit dem oberen Querhaupt 13 verbunden. Die
beiden Arbeitszylinder 16 sind mit einer Traverse 19 verbunden, die oberhalb des oberen
Querhaupts 13 angeordnet ist und im Wesentlichen parallel zu diesem verläuft. Durch
Aktivierung der Arbeitseinheiten 15 kann die Traverse 19 relativ zum oberen Querhaupt
13 verstellt, d.h. angehoben und abgesenkt werden. Die Arbeitseinheiten 15 sind in
ihrer Bewegung synchronisiert, d.h. die Arbeitskolben 17 werden als Einheit auf und
ab bewegt, so dass die Traverse 19 immer in einer horizontalen Lage gehalten ist.
[0014] Auf der dem oberen Querhaupt 13 abgewandten Oberseite der Traverse 19 sind in deren
Endbereichen Schließeinheiten 21 angeordnet, die jeweils als Kolben-Zylinder-Einheit
ausgestaltet ist. Jede Schließeinheit 21 umfasst einen Schließzylinder 22, in dem
ein Schließkolben 23 verschieblich aufgenommen ist. Der Schließkolben 23, der als
Gleichgangkolben ausgebildet ist, ist mit einer Schließkolbenstange 24 verbunden,
die sich im Wesentlichen vertikal erstreckt und die Traverse 19 an einer Durchbrechung
28 und das obere Querhaupt 13 an einer Durchbrechung 25 durchdringt. Die Schließzylinder
22 sind mit der Traverse 19 verbunden und in ihrer Bewegung synchronisiert, so dass
die Schließkolben 23 und somit auch die Schließkolbenstangen 24 nur als Einheit bewegt
werden können.
[0015] An ihren unteren, innerhalb des Rahmens 11 angeordneten Enden tragen die Schließkolbenstangen
24 einen horizontal verlaufenden Stößel 26, der parallel zum oberen Querhaupt 13 sowie
zur Traverse 19 verläuft und mittels der Schließeinheiten 21 relativ zur Traverse
19 verstellt, d.h. angehoben und abgesenkt werden kann.
[0016] Auf der dem oberen Querhaupt 13 zugewandten Oberseite des Stößels 26 ist ein Unterwerkzeug
27 angeordnet, das mit einem Oberwerkzeug 20 zusammenwirkt, das auf der unteren, dem
Stößel 26 zugewandten Seite des oberen Querhaupts 13 ortsfest angeordnet ist. Zwischen
dem Oberwerkzeug 20 und dem Unterwerkzeug 27 ist in Figur 1 eine zu bearbeitende metallene
Platine P schematisch darstellt.
[0017] Auf der dem oberen Querhaupt 13 abgewandten Unterseite des Stößels 26 ist eine Ausnehmung
29 ausgebildet, in deren Randbereich mehrere Ausstoßeinheiten 30 angeordnet sind,
die jeweils als Kolben-Zylinder-Einheit ausgestaltet sind. Jede Ausstoßeinheit 30
besitzt einen am Stößel 26 angebrachten Ausstoßzylinder 31, in dem ein Ausstoßkolben
32 verschieblich aufgenommen ist. In der Ausnehmung 29 des Stößels 26 liegt auf den
Ausstoßkolben 32 ein plattenartiger Abschnitt eines Druckstücks 33 auf, das auf einer
Oberseite einen stangenartigen vertikalen Ansatz 34 trägt, der den Stößel 26 an einer
Durchbrechung 35 und auch das Unterwerkzeug 27 durchdringt und direkt auf die Platine
P einwirken kann.
[0018] Unterhalb des Stößels 26 ist am unteren Querhaupt 14 eine Gegenhaltereinheit 36 angebracht,
die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist und einen Gegenhalterzylinder 37 aufweist,
in dem ein Gegenhalterkolben 38 verschieblich aufgenommen ist. Der Gegenhalterkolben
38 ist mit dem Druckstück 33 verbunden.
[0019] Auf der Oberseite der Traverse 19 ist zwischen den beiden Arbeitseinheiten 15 und
oberhalb des Oberwerkzeugs 20 eine Ringzackeneinheit 40 angeordnet, die als Kolben-Zylinder-Einheit
ausgestaltet ist und einen Ringzackenzylinder 41 aufweist, der an der Traverse 19
angebracht ist. In dem Ringzackenzylinder 41 ist ein Ringzackenkolben 42 verschieblich
aufgenommen, der in eine Durchbrechung 45 der Traverse 19 eingreift. In dem oberen
Querhaupt 13 sind Ringzackenhalter 44 vertikal verschieblich geführt, die an ihrem
unteren Ende im Bereich des Oberwerkzeugs 20 liegen und mit ihren oberen Enden in
die Durchbrechung 45 der Traverse 19 eingreifen und mit dem Ringzackenkolben 42 in
Verbindung stehen.
[0020] Im Folgenden wird ein Bearbeitungszyklus einer Platine P anhand der Figuren 1 bis
6 in den einzelnen Phasen erläutert. Dabei zeigt Figur 1 die Grundstellung, bei der
die Platine P zwischen die geöffneten bzw. auf Abstand angeordneten Werkzeuge 20 und
27 eingebracht ist. Die Schließeinheiten 21 sind druckausgeglichen und auf einen Haltedruck
aufgeladen. Die Arbeitseinheiten 15 sind drucklos und der Kolben der Ringzacke 42
liegt aufgeladen an einem inneren (nicht dargestellten) Anschlag an. Die Gegenhaltereinheit
36 befindet sich in ihrer unteren Stellung und die Ausstoßeinheiten 30 sind ebenfalls
drucklos.
[0021] Figur 2 zeigt eine erste Phase des Zyklus während des Schließens der Werkzeuge 20
und 27 bzw. der Aufwärtsbewegung des Stößels 26. Die Gegenhaltereinheit 36 wird aktiviert,
wodurch der Gegenhalterkolben 38 nach oben verfahren wird und dadurch über das Druckstück
33 den Stößel 26 nach oben schiebt, wodurch das Unterwerkzeug 27 auf das Oberwerkzeug
20 zu bewegt wird. Während dieses Vorgangs werden auch die Schließkolbenstangen 24
und die Schließkolben 23 relativ zu dem jeweiligen Schließzylinder 22 nach oben bewegt,
wobei die Hydraulikflüssigkeit in den Schließeinheiten 21 umgespült wird. Die Arbeitseinheiten
15 sind weiterhin drucklos. Der Kolben der Ringzacke 42 liegt weiterhin aufgeladen
an dem inneren Anschlag an und auch die Ausstoßeinheiten 30 sind weiterhin drucklos.
[0022] Figur 3 zeigt den Zustand, in dem der Stößel 26 angehoben ist bzw. die Werkzeuge
20 und 27 geschlossen sind, wobei die Platine P zwischen den Werkzeugen 20 und 27
eingespannt ist. Die dazu notwendige Spannkraft wird von der Gegenhaltereinheit 26
aufgebracht. Die Schließeinheiten 21 sind druckausgeglichen und auf den Haltedruck
aufgeladen. Die Arbeitseinheiten 15 sind weiterhin drucklos und der Kolben der Ringzacke
42 liegt weiterhin aufgeladen an dem inneren Anschlag an.
[0023] Anschließend wird die Ringzacke von oben in die Platine P eingedrückt. Zu diesem
Zweck werden die Schließeinheiten 21 aktiviert, wodurch der Stößel 26 aktiv nach oben
in Richtung des oberen Querhaupts 13 und der Traverse 19 gezogen wird und die Ringzacke
sich über die Druckstifte 44 am Ringzackenkolben abstützt. Durch diese Bewegung des
Stößels 26 und damit des Unterwerkzeugs 27 wird die Platine P gegen die Ringzacke
gedrückt, wodurch diese von dem inneren Anschlag abgehoben ist und sich auf der Platine
P abstützt und in diese eindringt. Die Arbeitseinheiten 15 sind weiterhin drucklos
und die Gegenhaltereinheit 36 übt weiterhin eine Druckkraft auf die Platine P aus.
Die Ausstoßeinheiten 30 sind ebenfalls weiterhin drucklos.
[0024] Figur 4 zeigt die Phase des Bearbeitungszyklus beim oder unmittelbar nach dem Schneiden
der Platine P. Die Schließeinheiten 21 sind hydraulisch blockiert und die Arbeitseinheiten
15 werden aktiviert, wodurch die Traverse 19 von dem oberen Querhaupt 14 nach oben
abgehoben wird. Aufgrund der hydraulischen Blockierung der Schließeinheiten 21 führt
dies dazu, dass auch der Stößel 26 über die Schließkolbenstangen 24 angehoben wird.
Dies führt zu einer Relativverschiebung zwischen dem Unterwerkzeug 27 und dem Oberwerkzeug
20, wodurch ein gewünschter Bereich P' aus der Platine P ausgeschnitten wird. Die
Ringzackenkolben ist weiterhin vom inneren Anschlag abgehoben und leitet seine Kraft
über die Ringzackenhalter 44 in die Ringzacke und über diese in die Platine P ein.
[0025] Die Anhebung des Stößels 26 hat diesen auch relativ zum Druckstück 33 angehoben,
wobei von der Gegenhaltereinheit 36 weiterhin eine Druckkraft über das Druckstück
33 auf den ausgeschnittenen Bereich P' der Platine P aufgebracht wird. Die Ausstoßeinheiten
30 sind weiterhin drucklos und die Ausstoßkolben 32 sind durch die Anhebung des Stößels
26 drucklos verdrängt.
[0026] In einem nachfolgenden Schritt wird das System allmählich entlastet. Die Schließeinheiten
21 entlasten durch eine gedrosselte Umspülung der Hydraulikflüssigkeit, wodurch der
Stößel 26 langsam abgesenkt wird. Die Arbeitseinheiten 15 halten die Traverse 19 unter
Lastdruck in Position. Die Gegenhaltereinheit 36 baut ihre Druckkraft ab und ist hinsichtlich
ihrer Absenkung synchronisiert mit der Bewegung des Stößels 26. Die Ausstoßeinheiten
30 sind weiterhin drucklos. Die Ringzackeneinheit 40 wird hydraulisch blockiert und
dadurch passiv entlastet.
[0027] Anschließend werden die Arbeitseinheiten 15 aktiviert, wodurch die Traverse 19 nach
unten in Richtung des oberen Querhaupts 14 bewegt wird. Dabei wird aufgrund der hydraulischen
Blockierung der Ringzackeneinheit 40 in passiver Weise eine Abstreifkraft aufgebaut.
Dieser Zustand ist in Figur 5 dargestellt. Nachdem die Gegenhaltereinheit 36 ihre
Kraft abgebaut hat, können die Ausstoßeinheiten 30 aktiviert werden, wodurch die Ausstoßplatte
33 und damit auch die Ausstoßstange 34 relativ zum Stößel 36 angehoben werden. Durch
diese Bewegung wird der aus der Platine P ausgeschnittene Bereich P' aus dem Unterwerkzeug
27 angehoben, wie es in Figur 6 dargestellt ist, und kann in einem nachfolgenden Schritt
aus der Feinschneidpresse entnommen werden.
1. Feinschneidpresse (10) mit
- einem Rahmen (11), der ein oberes Querhaupt (13) aufweist, auf dessen Unterseite
ein Oberwerkzeug (20) angeordnet ist,
- einer Traverse (19), die oberhalb des oberen Querhaupts (13) angeordnet ist und
im Wesentlichen parallel zu diesem verläuft,
- zumindest einer Arbeitseinheit (15), die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet
ist und zwischen dem oberen Querhaupt (13) und der Traverse (19) so wirksam ist, dass
die Traverse (19) mittels der Arbeitseinheit (15) relativ zum oberen Querhaupt (13)
aktiv anhebbar und absenkbar ist,
- einem Stößel (26), der unterhalb des oberen Querhaupts (13) angeordnet ist und ein
Unterwerkzeug (27) trägt,
- zumindest einer Schließeinheit (21), die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet
ist und zwischen der Traverse (19) und dem Stößel (26) so wirksam ist, dass der Stößel
(26) mittels der Schließeinheit (21) relativ zur Traverse (19) anhebbar oder absenkbar
und in einer beliebigen Position eines Schließkolbens der Schließeinheit (21) blockierbar
ist,
- einer Gegenhaltereinheit (36), die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist und
unterhalb des Stößels (26) angeordnet ist und mittels der der Stößel (26) zumindest
anhebbar ist, und
- einer Ringzackeneinheit (40), die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und auf
der Traverse (19) angeordnet ist und mittels der ein Fließen des Materials einer zu
bearbeitenden Platine (P) behindert ist.
2. Feinschneidpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Arbeitseinheiten (15) vorgesehen sind, die in ihren Bewegungen synchronisiert
sind.
3. Feinschneidpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinheit (15) eine Differenzial-Kolben-Zylinder-Einheit ist.
4. Feinschneidpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schließeinheiten (21) vorgesehen sind, die in ihren Bewegungen synchronisiert
sind.
5. Feinschneidpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (21) eine Gleichgang-Kolben-Zylinder-Einheit ist.
6. Feinschneidpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzackeneinheit (40) eine Kolben-Zylinder-Einheit ist.
7. Feinschneidpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzackeneinheit (40) eine Differenzial-Kolben-Plungerzylinder-Einheit ist.
8. Feinschneidpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhaltereinheit (36) über ein Druckstück (33) auf den Stößel (26) einwirkt.
9. Feinschneidpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstück (33) und dem Stößel (26) zumindest eine Ausstoßeinheit (30)
angeordnet ist, die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist.
10. Feinschneidpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ausstoßeinheiten (30) vorgesehen sind, die in ihren Bewegungen synchronisiert
sind.
11. Feinschneidpresse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßeinheit (30) eine Kolben-Plungerzylinder-Einheit ist.