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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Drehzahlen eines Hauptmotors und eines Vorschubmotors eines Stanzautomaten, der einen relativ zu einer Aufspannplatte zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und herbewegbaren, vom Hauptmotor über eine Exzenterwelle und mindestens ein Pleuel angetriebenen Stößel sowie eine umzuformendes Material dem Bereich zwischen den Stößel und die Aufspannplatte zuführende, vom Vorschubmotor angetriebene Transporteinrichtung umfasst, wobei die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors während einer Hubbewegung des Stößels mittels einer Steuereinrichtung veränderbar sind und folgende Parameter vorgegeben oder vorgebbar sind: die während eines Umformvorgangs im Bereich des unteren Totpunkts herrschende Arbeitsdrehzahl und die außerhalb des Bereichs des unteren Totpunkts maximal zulässige Drehzahl des Hauptmotors, die maximale Drehzahl des Vorschubmotors, der Vorschubstartpunkt und der Vorschubendpunkt der Vorschubbewegung des umzuformenden Materials relativ zur Winkelstellung der Exzenterwelle oder zur Lage des Stößels sowie die während der Dauer der Vorschubbewegung vom umzuformenden Material zurückzulegende Vorschubstrecke, und wobei die Steuereinrichtung die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors in Abhängigkeit von mindestens einem der vorgegebenen bzw. vorgebbaren Parameter steuert.
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Stanzautomaten mit einem Hauptmotor, der über eine Exzenterwelle und mindestens ein Pleuel einen Stößel zu einer hin- und hergehenden Bewegung relativ zu einer Aufspannplatte antreibt, und mit einer Transporteinrichtung, die mittels eines Vorschubmotors das umzuformende Material im Takt der Stößelbewegung dem Bereich zwischen der Aufspannplatte und dem Stößel zuführt, sind in vielseitiger Form bekannt. Sie sind in der
EP 1 413 424 A1 beschrieben. Die Vorschubbewegung des umzuformenden Materials ist hierbei möglichst exakt an die Hubbewegung des Stößels anzupassen, um sicherzustellen, dass das umzuformende Material störungsfrei in den Bereich zwischen Aufspannplatte und Stößel eingeführt und exakt positioniert werden kann während der Öffnungsphase des Stanzautomaten, d. h. während der Stößel sich im Bereich seines oberen Totpunktes bewegt. In vielen Fällen kann vom Benutzer die zur Bearbeitung eines bestimmten Materials mit bestimmten Werkzeugen erforderliche Arbeitsdrehzahl des Hauptmotors, die dieser während eines Umformvorganges im Bereich des unteren Totpunktes der Stößelbewegung aufweist, und auch die außerhalb des Bereichs des unteren Totpunktes maximal zulässige Drehzahl des Hauptmotors vorgegeben werden. Außerdem wird üblicherweise vom Benutzer der Vorschubstartpunkt und der Vorschubendpunkt der Vorschubbewegung des umzuformenden Materials relativ zur Winkelstellung der Exzenterwelle oder auch relativ zur Lage des Stößels bezogen auf die Aufspannplatte vorgegeben, d. h. der Benutzer bestimmt, in welchem Abschnitt der Taktbewegung des Stößels das umzuformende Material zugeführt werden soll. Dieses Vorschubintervall ist beispielsweise von der Länge der zum Einsatz kommenden Werkzeuge, die an der der Aufspannplatte zugewandten Stirnseite des Stößels sowie an der dem Stößel zugewandten Oberseite der Aufspannplatte montiert sind, abhängig. Anstatt unmittelbar den Vorschubendpunkt vorzugeben kann der Benutzer selbstverständlich auch die Länge des Vorschubintervalls, also den Abstand zwischen dem Vorschubstartpunkt und dem Vorschubendpunkt vorgeben. Die Länge des Vorschubintervalls wird üblicherweise als Vorschubwinkel bezeichnet. Darüber hinaus gibt der Benutzer üblicherweise auch die während der Dauer der Vorschubbewegung vom umzuformenden Material zurückzulegende Vorschubstrecke vor. Hierbei kann es vorkommen, dass von Hub zu Hub unterschiedliche Vorschubstrecken vorgegeben werden, so dass beispielsweise ein Material mit zyklischem oder sogar vollständig unregelmäßigem Perforationsmuster erzielt werden kann.
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Die Steuerung der Vorschubbewegung des umzuformenden Materials erfolgt in vielen Fällen mit Hilfe eines elektronischen Nockenschaltwerks, das bei einer bestimmten Winkelstellung der Exzenterwelle die Vorschubbewegung auslöst, wobei das umzuformende Material mit maximaler Drehzahl des Vorschubmotors dem Bereich zwischen dem Stößel und der Aufspannplatte zugeführt wird. Ist die Stößelbewegung langsamer als die Bewegung des umzuformenden Materials, so endet die Vorschubbewegung noch bevor der Stößel seine dem Vorschubendpunkt entsprechende Stellung erreicht hat. Ist jedoch die Bewegung des Stößels schneller als die Vorschubbewegung, so wird die Bewegung des Stößels im oberen Totpunkt solange unterbrochen, bis das umzuformende Material die zurückzulegende Vorschubstrecke überwunden hat, und anschließend wird die Bewegung des Stößels wieder aktiviert. Die zyklische Unterbrechung der Stößelbewegung ist allerdings mit einem ganz erheblichen Verschleiß des Stanzautomaten verbunden, insbesondere dessen Bremse und Kupplung unterliegen dabei einer großen mechanischen Belastung. Darüber hinaus führt die zyklische Unterbrechung der Stößelbewegung zu einer Verlängerung der Zykluszeit des Stößels, d. h. zu einer Verlängerung der Zeit, die der Stößel zur Durchführung einer vollständigen Hubbewegung benötigt. Dadurch wird die Produktivität des Stanzautomaten verringert.
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Es sind auch Stanzautomaten bekannt, bei denen die Vorschubbewegung durch an der Exzenterwelle angeordnete Winkelkodierer gesteuert wird. Hierbei versucht die Vorschubbewegung der Drehzahl der Exzenterwelle zu folgen, die für die Steuereinrichtung des Stanzautomaten als Leitachse wirkt. Der Vorschub kann somit – abgesehen von einer Regeldifferenz zwischen Sollwert und Istwert, die auch als Schleppabstand bezeichnet wird – synchron zur Exzenterwelle des Stanzautomaten erfolgen, sofern die hierfür erforderliche Drehzahl des Vorschubmotors kleiner ist als dessen maximal zulässige Drehzahl. Dies wiederum hängt von der geforderten Vorschubstrecke ab. Wird eine verhältnismäßig lange Vorschubstrecke gefordert, so ist der Vorschubmotor nicht mehr in der Lage, innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls bei der gegebenen Drehzahl des Hauptmotors, d. h bei der gegebenen Geschwindigkeit des Stößels, das umzuformende Material um die geforderte Vorschubstrecke zu bewegen. Auch bei einer derartigen Steuerung der Vorschubbewegung muss daher bei verhältnismäßig langen Vorschubstrecken die Bewegung des Stößels im oberen Totpunkt unterbrochen werden, damit das umzuformende Material innerhalb des Vorschubintervalls um die geforderte Vorschubstrecke bewegt werden kann. Auch derartige Steuerungen können somit eine ganz erhebliche mechanische Belastung des Stanzautomaten sowie eine Verringerung von dessen Produktivität zur Folge haben.
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Aus der
DE 10 2006 015 711 B3 ist eine Stanzeinrichtung bekannt mit einem Haupt- und einem Vorschubantrieb, wobei die Stößelbewegung relativ zur Vorschubbewegung frei programmierbar ist und die Antriebsmotoren für den Vorschub und die Stößelbewegung als rotative elektrische Servomotoren ausgebildet sind.
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In der
DE 103 19 550 A1 wird eine motorisch angetriebene Exzenterpresse beschrieben mit einer Steuerung, die sowohl den Stößelantrieb als auch eine Werkstück-Vorschubeinrichtung in Form eines in X- und Y-Richtung beweglichen Tisches beaufschlagt und die Synchronizität der Haupt- und Vorschubbewegung sicherstellt. Die Drehzahl der Motoren ist hierbei veränderbar.
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Aus der
WO 2007/091964 A2 ist eine zeitoptimierte Synchronisierung einer Pressenstraße mit vorrangig robotergestützter Materialzuführung bekannt. Der Hauptantriebmotor einer Stanzpresse kann hierbei in seiner Drehzahl variiert werden mit synchronisierter Abstimmung mit einer zugeordneten Materialzuführungseinrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die mechanische Belastung des Stanzautomaten verringert und dessen Produktivität gesteigert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren können die Drehzahlen sowohl des Hauptmotors als auch des Vorschubmotors während einer Hubbewegung des Stößels verändert werden. Es ist daher unabhängig von der geforderten Vorschublänge und des vorgegebenen Vorschubintervalls nicht mehr erforderlich, die Bewegung des Stößels zu unterbrechen. Selbst wenn eine verhältnismäßig lange Vorschubstrecke vorgegeben wird, kann das umzuformende Material innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls diese Vorschubstrecke zurücklegen, ohne dass eine Unterbrechung der Stößelbewegung erforderlich ist. Vielmehr erfolgt die Stößelbewegung in jedem Falle synchron zur Vorschubbewegung, d. h. der Stößel wird auch im Bereich zwischen dem Vorschubstartpunkt und dem Vorschubendpunkt ohne eine Unterbrechung bewegt, wobei erforderlichenfalls die Drehzahl des Hauptmotors und damit die Geschwindigkeit des Stößels abgesenkt wird, so dass das umzuformende Material um die erforderliche Vorschubstrecke dem Bereich zwischen dem Stößel und der Aufspannplatte zugeführt werden kann. Die Bewegung des umzuformenden Materials synchron zur Bewegung des Stößels erfolgt unter der Randbedingung, dass in jedem Falle unter Berücksichtigung der vorgegebenen Parameter, also insbesondere unter Berücksichtigung der während des Umformvorganges herrschenden Arbeitsdrehzahl und der außerhalb des Bereichs des unteren Totpunkts maximal zulässigen Drehzahl des Hauptmotors sowie der maximal zulässigen Drehzahl des Vorschubmotors und der während des Vorschubintervalls im Bereich zwischen dem Vorschubstartpunkt und dem Vorschubendpunkt vom umzuformenden Material zurückzulegenden Vorschubstrecke. Wird nur eine verhältnismäßig kurze Vorschubstrecke gefordert, so kann im Bereich außerhalb des Umformvorganges für den Hauptmotor eine große Drehzahl, im Idealfall die maximal zulässige Drehzahl des Hauptmotors, gewählt werden, da der Vorschubmotor die zur Überwindung der geforderten Vorschubstrecke erforderliche Drehzahl ohne Weiteres einnehmen kann, ohne durch seine maximal zulässige Drehzahl beschränkt zu sein. Dadurch kann eine sehr kurze Zykluszeit und damit eine hohe Produktivität des Stanzautomaten erreicht werden. Selbst wenn jedoch verhältnismäßig lange Vorschubstrecken gefordert werden, so wird hierzu die Drehzahl des Hauptmotors nur so weit abgesenkt, dass das umzuformende Material innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls bei maximal zulässiger Drehzahl des Vorschubmotors um die geforderte Vorschubstrecke zugeführt werden kann, es ist aber nicht erforderlich, die Bewegung des Stößels im Bereich des oberen Totpunktes zu unterbrechen. Eine starke Belastung des Stanzautomaten kann somit vermieden werden und die Produktivität des Stanzautomaten kann auf hohem Niveau gehalten werden.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Vorschubbewegung interaktiv mit der Stößelbewegung verknüpft, so dass sich bei langen Vorschubstrecken die Geschwindigkeit des Stößels an die Vorschubbewegung des umzuformenden Materials anpassen kann. Die Vorschubbewegung erfolgt synchron zur Bewegung des Stößels. Dadurch kann eine hohe Prozesssicherheit erzielt werden. Dies wiederum ermöglicht eine sehr präzise Bearbeitung des umzuformenden Materials.
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Gemäß der Erfindung errechnet die Steuereinrichtung die theoretische Drehzahl des Vorschubmotors, die bei maximal zulässiger Drehzahl des Hauptmotors zur Überwindung der Vorschubstrecke innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls zwischen dem Vorschubstartpunkt und dem Vorschubendpunkt erforderlich wäre. Dann wird die tatsächliche Drehzahl des Vorschubmotors an diese theoretische Drehzahl angepasst, sofern die theoretische Drehzahl kleiner ist als die maximal zulässige Drehzahl des Vorschubmotors. Ansonsten wird die bei maximal zulässiger Drehzahl des Vorschubmotors zur Erzielung einer synchronen Bewegung von Stößel und umzuformenden Material erforderliche Drehzahl des Hauptmotors errechnet und die tatsächliche Drehzahl des Hauptmotors wird an diese errechnete Drehzahl angepasst. Die maximal zulässige Drehzahl des Hauptmotors ist durch die maximale Hubzahl des Stößels vorgegeben. Daraus berechnet sich die Zeit, die der Stößel zur Überwindung des Vorschubintervalls benötigt. Soll das umzuformende Material innerhalb dieser Zeit um die vorgegebene Vorschubstrecke bewegt werden, so erfordert dies eine bestimmte, von der Steuereinrichtung berechenbare theoretische Drehzahl des Vorschubmotors. Ist diese theoretische Drehzahl kleiner als die maximal zulässige Drehzahl des Vorschubmotors, so kann die tatsächliche Drehzahl des Vorschubmotors an diese theoretische Drehzahl angepasst werden, um innerhalb des Vorschubintervalls das umzuformende Material um die vorgegebene Vorschubstrecke zu bewegen. Ist jedoch die Drehzahl, die der Vorschubmotor theoretisch aufweisen müsste, um das umzuformende Material bei maximaler Drehzahl des Hauptmotors innerhalb des Vorschubintervalls um die geforderte Vorschubstrecke zu bewegen, größer als die maximal zulässige Drehzahl des Vorschubmotors, so nimmt der Vorschubmotor seine maximale Drehzahl ein und die Steuereinrichtung berechnet für den Hauptmotor die zur Erzielung einer synchronen Bewegung von umzuformenden Material und Stößel erforderliche Drehzahl und passt die tatsächliche Drehzahl des Hauptmotors an diese berechnete Drehzahl an.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine optimale Produktivität des Stanzautomaten, wobei dieser einer möglichst geringen Belastung unterliegt, selbst wenn von Hub zu Hub unterschiedliche Vorschublängen gefordert werden.
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Günstig ist es, wenn man den Vorschubstartpunkt, den Vorschubendpunkt, die Vorschubstrecke, die Arbeitsdrehzahl des Hauptmotors und/oder die maximale Drehzahl des Hauptmotors hubspezifisch vorgibt. Wie bereits erläutert, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass man die vom umzuformenden Material innerhalb des Vorschubintervalls zurückzulegende Vorschubstrecke von Hub zu Hub ändert. Dies wiederum bewirkt, dass auch die Drehzahlen des Vorschubmotors und des Hauptmotors von der Steuereinrichtung von Hub zu Hub verändert werden zur Erzielung einer synchron zur Stößelbewegung erfolgenden Vorschubbewegung bei möglichst geringer Zykluszeit für eine komplette Hubbewegung.
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Ein Stanzautomat zur Durchführung des voranstehend erläuterten Verfahrens weist einen Hauptmotor, eine Exzenterwelle und mindestens ein Pleuel sowie einen relativ zu einer Aufspannplatte zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und herbewegbaren Stößel auf. Darüber hinaus umfasst der Stanzautomat eine Transporteinrichtung mit einem Vorschubmotor zum Zuführen von umzuformendem Material in den Bereich zwischen der Aufspannplatte und dem Stößel. Außerdem weist der Stanzautomat eine Steuereinrichtung auf zur Steuerung der Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors, wobei der Steuereinrichtung die während eines Umformvorganges im Bereich des unteren Totpunkts herrschende Arbeitsdrehzahl und die außerhalb des Bereichs des unteren Totpunkts maximal zulässige Drehzahl des Hauptmotors sowie die maximal zulässige Drehzahl des Vorschubmotors, der Vorschubstartpunkt und der Vorschubendpunkt der Vorschubbewegung des umzuformenden Materials relativ zur Winkelstellung der Exzenterwelle oder zur Lage des Stößels und auch die während der Dauer der Vorschubbewegung vom umzuformenden Material zurückzulegende Vorschubstrecke vorgegeben oder vorgebbar sind und die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors steuerbar sind. Bei einem derartigen Stanzautomaten erfolgt die Vorschubbewegung synchron zur Stößelbewegung, wobei die Zykluszeit für eine komplette Hubbewegung des Stößels unter Berücksichtigung der vorgegebenen Parameter so gering wie möglich ist.
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Wie bereits erläutert, zeichnet sich der Stanzautomat durch eine hohe Produktivität aus und durch eine geringe mechanische Belastung, und zwar auch dann, wenn von Hub zu Hub unterschiedliche Vorschubstrecken vom umzuformenden Material zurückgelegt werden müssen. Hierzu können die Drehzahlen sowohl des Hauptmotors als auch des Vorschubmotors während einer Hubbewegung des Stößels zur Erzielung einer möglichst kurzen Zykluszeit verändert werden unter Sicherstellung einer synchronen Bewegung des Stößels und des umzuformenden Materials. Selbst bei sehr langen Vorschubstrecken ist es nicht erforderlich, die Bewegung des Stößels im Bereich des oberen Totpunktes zu unterbrechen. Der Stößel führt vielmehr im Vorschubintervall eine Bewegung synchron zum umzuformenden Material aus. Die Steuereinrichtung gibt hierbei die Drehzahlen des Vorschubmotors und des Hauptmotors eindeutig vor. Dies hat zur Folge, dass die Lage des umzuformenden Materials relativ zur Aufspannplatte und die Lage des Stößels relativ zur Aufspannplatte während der gesamten Hubbewegung des Stößels eindeutig vorgegeben sind.
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Vorzugsweise sind Hauptmotor und Vorschubmotor als Servomotoren ausgestattet. Dies ermöglicht eine besonders präzise Steuerung der Drehzahlen der Motoren mittels der Steuereinrichtung des Stanzautomaten.
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Die Winkelstellung der Exzenterwelle und/oder die Lage des Stößels relativ zur Aufspannplatte sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Stanzautomaten mittels einer ersten, mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sensoreinrichtung erfassbar und die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors sind während einer Hubbewegung des Stößels in Abhängigkeit vom Sensorsignal der ersten Sensoreinrichtung steuerbar. Die erste Sensoreinrichtung kann somit der Steuereinrichtung ein Sensorsignal zur Verfügung stellen, das als Leitwert für die Steuerung der Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors dient.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lage des umzuformenden Materials relativ zur Aufspannplatte mittels einer zweiten, mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sensoreinrichtung erfassbar ist und die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors während einer Hubbewegung des Stößels in Abhängigkeit vom Sensorsignal der zweiten Sensoreinrichtung steuerbar sind. Die Lage des umzuformenden Materials kann somit fortlaufend erfasst werden und unter Berücksichtigung dieser Lage können die Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors gesteuert werden.
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Von Vorteil ist es, wenn die Ist-Drehzahlen des Hauptmotors und des Vorschubmotors erfassbar sind und von der Steuereinrichtung mit berechneten Solldrehzahlen vergleichbar sind. Dies ermöglicht eine Regelung der Drehzahlen von Hauptmotor und Vorschubmotor. Die Solldrehzahlen können entsprechend dem voranstehend erläuterten Verfahren berechnet und anschließend mit den Ist-Drehzahlen verglichen werden, die beispielsweise mittels Encoder erfasst werden können, die die Winkelstellung der Motorwellen des Hauptmotors bzw. des Vorschubmotors erfassen.
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Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Stanzautomaten mit einem hin- und herbewegbaren Stößel und einer Transporteinrichtung zum Zuführen von umzuformendem Material;
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2: eine schematische Darstellung der Bewegung des Stößels und
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3: eine schematische Darstellung der Bewegung des umzuformenden Materials.
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In 1 ist schematisch ein Stanzautomat 10 dargestellt mit einer Stanzvorrichtung 12, einer Transporteinrichtung 14 und einer Steuereinrichtung 16. Die Stanzvorrichtung 12 weist ein rahmenartiges Gestell 18 mit einem Gestellunterteil 20 und einem Gestelloberteil 22 auf. Das Gestellunterteil 20 trägt eine Aufspannplatte 24, an deren Oberseite 25 an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nicht dargestellte Unterwerkzeuge montiert werden können.
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Das Gestelloberteil 22 lagert eine Exzenterwelle 26, die über ein Getriebe 28 und eine Kupplung 30 von einem Hauptmotor 32 in Drehung versetzt werden kann. Der Hauptmotor 32 weist eine Motorwelle 34 auf, deren Drehzahl von einem ersten Encoder 36 erfasst werden kann.
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Über ein erstes Pleuel 38 und ein zweites Pleuel 40 ist ein in vertikaler Richtung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und herbewegbarer Stößel 42 mit der Exzenterwelle 26 gekoppelt. An der der Aufspannplatte 24 zugewandten Stirnseite 43 des Stößels 42 können mit den an der Oberseite 25 der Aufspannplatte 24 montierten Unterwerkzeugen zusammenwirkende Oberwerkzeuge montiert werden. Diese Oberwerkzeuge sind an sich bekannt und daher in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt.
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Durch das Zusammenwirken der oberseitig an der Aufspannplatte 24 montierten Unterwerkzeuge mit den unterseitig an dem Stößel 42 montierten Oberwerkzeugen kann umzuformendes Material, in der dargestellten Ausführungsform ein Bandmaterial 45, umgeformt werden. Die Zuführung des Bandmaterials 45 in den Bereich zwischen Stößel 42 und Aufspannplatte 24 erfolgt mittels der Transporteinrichtung, in der dargestellten Ausführungsform eine Vorschubeinrichtung 14. Diese umfasst Vorschubelemente in Form einer oberen Vorschubwalze 48 und einer unteren Vorschubwalze 49, die zwischen sich das Bandmaterial 45 aufnehmen. Zum Vorschieben des Bandmaterials 45 in den Bereich zwischen Stößel 42 und Aufspannplatte 24 wird das Bandmaterial 45 zwischen die obere Vorschubwalze 48 und die untere Vorschubwalze 49 eingespannt und dann durch eine gegenläufige Drehbewegung der beiden Walzen 48 und 49 um einen bestimmten Rotationswinkel und damit um eine vorgebbare Vorschubstrecke vorgeschoben. Der Antrieb der oberen Vorschubwalze 48 und der unteren Vorschubwalze 49 erfolgt mittels eines Vorschubmotors 50, der ebenso wie der Hauptmotor 32 als elektrischer Servomotor ausgestaltet ist. Die Drehzahl der Motorwelle 52 des Vorschubmotors 50 ist von einem zweiten Encoder 54 erfassbar.
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Anstelle eines Walzenvorschubes kann auch ein Zangenvorschub mit Linearmotorantrieb zum Einsatz kommen oder auch eine sonstige, an sich bekannte Transfereinrichtung.
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Zur Erfassung der Winkelstellung der Exzenterwelle 26 kommt eine an der Exzenterwelle 26 angeordnete erste Sensoreinrichtung 56 zum Einsatz. Alternativ kann die Stanzvorrichtung 12 einen Lineargeber 60 umfassen, der die Lage des Stößels 42 relativ zur Aufspannplatte 24 erfasst. Zur Erfassung der Lage des Bandmaterials 45 relativ zur Aufspannplatte 24 kann die Stanzvorrichtung 12 eine zweite Sensoreinrichtung 58 aufweisen.
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Die Steuerungseinrichtung 16 umfasst eine Eingabeeinheit in Form einer Tastatur 62 und eine Anzeigeeinheit in Form eines Monitors 64 sowie ein Steuerungsglied mit mindestens einem Mikroprozessor 66, der über in der Zeichnung nicht dargestellte Steuerleitungen mit dem Hauptmotor 32 und dem Vorschubmotor 50 verbunden ist und der über in der Zeichnung nicht dargestellte Signalleitungen mit dem ersten Encoder 36, dem zweiten Encoder 54 und der ersten Sensoreinrichtung 56, oder dem ersten Encoder 36, der zweiten Sensoreinrichtung 58 sowie dem Lineargeber 60 verbunden ist.
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Aufgrund der vom Hauptmotor 32 hervorgerufenen Drehbewegung der Exzenterwelle 26 führt der Stößel eine hin- und hergehende Hubbewegung aus zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT. Im oberen Totpunkt OT nimmt der Stößel 42 eine zur Aufspannplatte 24 maximal beabstandete Lage ein, und der untere Totpunkt UT entspricht einer Position des Stößels 42, in der er sich der Aufspannplatte 24 maximal annähert. Die Bewegung des Stößels in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Exzenterwelle 26 ist in 2 schematisch dargestellt. Im Winkelbereich zwischen 150° und dem unteren Totpunkt UT, d. h. einer Winkelstellung von 180° der Exzenterwelle 26, erfolgt der Umformvorgang des Bandmaterials 45, in diesem Bereich weist der von der Steuereinrichtung 16 steuerbare Hauptmotor 32 eine vom Benutzer vorgebbare Arbeitsdrehzahl auf, die von dem zu bearbeitenden Bandmaterial sowie den zum Einsatz kommenden Werkzeugen abhängig ist. In einem sich an den unteren Totpunkt UT anschließenden Winkelbereich, der sich beispielsweise bis zu einer Winkelstellung von 310° der Exzenterwelle 26 erstrecken kann, beschleunigt der Hauptmotor 32 seine Drehzahl, so dass er im Bereich des oberen Totpunktes OT, beispielsweise zwischen den Winkelstellungen der Exzenterwelle 26 von 310° bis 18° eine maximale Drehzahl aufweisen kann. In einem anschließenden Winkelbereich von 18° bis 150° verringert der Hauptmotor 32 seine Drehzahl, so dass er anschließend im Bereich zwischen 150° und dem unteren Totpunkt UT wieder seine Arbeitsdrehzahl erreicht.
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Das Bandmaterial 45 wird mittels der Vorschubeinrichtung 14 im Takt der Hubbewegung des Stößels 42 dem Bereich zwischen dem Stößel 42 und der Aufspannplatte 24 zugeführt. Die Bewegung des Bandmaterials 45 ist in 3 schematisch dargestellt. Das Bandmaterial 45 wird mittels der Vorschubwalzen 48 und 49 während eines Vorschubintervalls zugeführt, dessen Lage und Ausdehnung vom Benutzer vorgegeben werden kann, indem er mittels der Tastatur 62 einen Vorschubstartpunkt, der beispielsweise einer Winkelstellung der Exzenterwelle 26 von 275° entsprechen kann, und einen Vorschubendpunkt, der beispielsweise einer Winkelstellung der Exzenterwelle 26 von 45° entsprechen kann, eingibt. Alternativ kann der Benutzer auch den Vorschubstartpunkt und die Ausdehnung des Vorschubintervalls zwischen Vorschubstartpunkt und Vorschubendpunkt eingeben. Das Vorschubintervall erstreckt sich somit im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Winkelbereich von 130°. Innerhalb dieses Vorschubintervalls wird das Bandmaterial 45 von der Vorschubeinrichtung 14 über eine mittels der Tastatur 62 der Steuereinrichtung 16 vorgebbare Vorschubstrecke dem Bereich zwischen dem Stößel 42 und der Aufspannplatte 24 zugeführt. Die Vorschubstrecke kann beispielsweise einige Millimeter betragen oder auch einige Zentimeter oder gar mehr als ein Meter. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorschubstrecke abhängig ist vom jeweiligen Hub des Stößels 42, d. h. die Vorschubstrecke kann sich von Hub zu Hub ändern, so dass das Bandmaterial 45 beispielsweise mit eifern zyklischen oder sogar vollkommen unregelmäßigen Perforationsmuster versehen werden kann.
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Der Mikroprozessor 66 der Steuereinrichtung 16 steuert die Drehzahlen des Hauptmotors 32 und des Vorschubmotors 50 dergestalt, dass die Vorschubbewegung des Bandmaterials 45 innerhalb des Vorschubintervalls synchron zur Bewegung des Stößels 42 erfolgt. Hierbei berechnet die Steuereinrichtung 16 für den Hauptmotor 32 und für den Vorschubmotor 50 jeweils eine Solldrehzahl, und die tatsächlichen Drehzahlen des Hauptmotors 32 und des Vorschubmotors 50 werden mittels des ersten Encoders 36 und des zweiten Encoders 54 mit den berechneten Solldrehzahlen verglichen und in Abhängigkeit von der erfassten Abweichung nachgeregelt. Die Solldrehzahlen des Hauptmotors 32 und des Vorschubmotors 50 berechnet die Steuereinrichtung 16 dergestalt, dass die Zykluszeit für eine komplette Hubbewegung des Stößels 42, also für eine Bewegung ausgehend von dessen oberen Totpunkt OT über den unteren Totpunkt UT zurück zum oberen Totpunkt OT, so gering wie möglich ist unter Berücksichtigung der während des Umformvorganges des Bandmaterials 45 vorliegenden Arbeitsdrehzahl des Hauptmotors 32 und der außerhalb des Bereichs des unteren Totpunktes UT maximal möglichen Drehzahl des Hauptmotors 32 sowie unter Berücksichtigung der maximalen Drehzahl des Vorschubmotors 50, des Vorschubstartpunktes und des Vorschubendpunktes und auch unter Berücksichtigung der während der Dauer der Vorschubbewegung vom Bandmaterial 45 zurückzulegenden Vorschubstrecke. Die Steuereinrichtung 16 ist somit bestrebt, die Zykluszeit für eine Hubbewegung des Stößels 42 möglichst gering zu halten, wobei allerdings die maximal zulässigen Drehzahlen des Hauptmotors 32 und des Vorschubmotors 50 nicht überschritten werden dürfen und wobei die Bewegung des Bandmaterials 45 während des Vorschubintervalls synchron zur Bewegung des Stößels 42 erfolgt. Die Steuereinrichtung 16 stimmt hierzu die Drehzahlen des Hauptmotors 32 und des Vorschubmotors 50 auf die Drehzahl desjenigen der beiden Motoren ab, der für die vorgegebene Bewegung vom Vorschubstartpunkt zum Vorschubendpunkt die längere Laufzeit erfordert.
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Die Steuereinrichtung 16 kann beispielsweise zunächst die theoretische Drehzahl des Vorschubmotors 50 berechnen, die dieser bei maximaler Drehzahl des Hauptmotors 32 zur Überwindung der vorgegebenen Vorschubstrecke innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls zwischen dem Vorschubstartpunkt und dem Vorschubendpunkt aufweisen müsste, und anschließend kann die tatsächliche Drehzahl des Vorschubmotors 50 an diese berechnete theoretische Drehzahl angepasst werden, sofern die theoretische Drehzahl kleiner ist als die vom jeweiligen Bandmaterial 45 und den zum Einsatz kommenden Unter- und Oberwerkzeugen abhängige maximale Drehzahl des Vorschubmotors 50. Ist jedoch die theoretische Drehzahl des Vorschubmotors größer als dessen maximal zulässige Drehzahl, so kann die Steuereinrichtung auf Basis der maximal zulässigen Drehzahl des Vorschubmotors die zur Erzielung einer synchronen Bewegung von Stößel 42 und Bandmaterial 45 erforderliche Drehzahl des Hauptmotors berechnen und dessen tatsächliche Drehzahl an die errechnete Drehzahl anpassen. Es können somit interpolierende Achsen zum Einsatz kommen, die abhängig von der Vorschubstrecke die Drehzahl des Vorschubmotors und des Hauptmotors steuern, so dass die Synchronität der beiden Motoren gewährleistet ist. Synchronität bedeutet hierbei gleicher Startzeitpunkt und gleicher Endzeitpunkt bezogen auf Winkelstellung der Exzenterwelle.
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Beim Stanzautomaten 10 erfolgt somit eine kontinuierliche Bewegung des Stößels 42 unabhängig davon, wie groß das vom Bandmaterial 45 und den zum Einsatz kommenden Werkzeugen abhängige Vorschubintervall ist und wie lange die vorgegebene Vorschubstrecke ist. In jedem Falle erfolgt die Bewegung des Bandmaterials 45 synchron zur Bewegung des Stößels 42 während des Vorschubintervalls. Bei relativ kurzen Vorschubstrecken nimmt der Hauptmotor 32 im Bereich des oberen Totpunktes seine maximal zulässige Drehzahl ein und die Drehzahl des Vorschubmotors 50 wird an die Drehzahl des Hauptmotors 32 angepasst, so dass die Bewegung des Bandmaterials 45 synchron zur Bewegung des Stößels 42 erfolgt. Bei relativ langen Vorschubstrecken, die von der Transporteinrichtung 14 bei maximal zulässiger Drehzahl des Hauptmotors 32 innerhalb des vorgegebenen Vorschubintervalls nicht bewältigt werden können, wird der Vorschubmotor 50 mit maximal zulässiger Drehzahl betrieben und die Drehzahl des Hauptmotors 32 wird zur Erzielung einer Bewegung des Bandmaterials 45 synchron zur Bewegung des Stößels 42 an die Drehzahl des Vorschubmotors 50 angepasst.
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Der Stanzautomat 10 zeichnet sich durch eine sehr hohe Produktivität aus, da die Bewegung des Stößels 42 selbst dann nicht unterbrochen werden muss, wenn eine verhältnismäßig lange Vorschubstrecke gefordert wird. Mit der Unterbrechung des Stößels 42 verbundene mechanische Belastungen des Stanzautomaten 10 können dadurch verhindert werden und die Zykluszeiten für eine komplette Hubbewegung des Stößels 42 können gering gehalten werden.
