DE4128194A1 - Vorrichtung zum automatischen herstellen von blechteilen - Google Patents

Description

Die automatische Herstellung von immer kleineren Losgrößen von Blechteilen stellt hohe Anforderungen an die Ferti­ gungstechnik. Es werden schon die verschiedenartigsten Automaten angeboten, die rechnergesteuert die verschie­ denen Arbeitsgänge zur Herstellung solcher Blechteile ausführen, die aber alle den Nachteil haben, daß sie sehr teuer und außerdem nicht einfach für die Herstellung von anderen Blechteilen umrüstbar sind. So sind bei­ spielsweise kombinierte Stanz- und Laser-Schneidmaschinen bekannt (Firma Trumpf), mit denen mittels eines Revol­ verstanzwerkzeuges durch Verschieben der Blechtafel die verschiedenen Stanzvorgänge durchführbar sind und bei denen anschließend wiederum durch Verschieben der Blech­ tafel die Umrißkonturen der Blechteile durch eine Laser­ optik ausschneidbar sind. Mit dieser bekannten Maschine kann nicht unmittelbar von einem Blechband abgearbeitet werden, auch die Fertigungszeit ist relativ groß, da das Stanzen und anschließende Laserschneiden zeitlich nacheinander durchgeführt werden muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine im Aufbau ein­ fache Vorrichtung zum automatischen Herstellen von Blech­ teilen zu schaffen, die universell einsetzbar ist, das fortlaufende Abarbeiten der Blechteile von einem Blechband ermöglicht und bei der außerdem die Fertigungszeit so gering wie möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die Vorrichtungskombination laut Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere auch bezüglich einer vor­ teilhaften Ausgestaltung der dabei verwendeten Stanzvor­ richtung, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Prinzip aus handelsüblichen Vorrichtungen zusammengebaut, sie kann daher relativ preiswert hergestellt werden. Sie ermöglicht es erstmals, daß nicht von vorher zugeschnittenen Blech­ tafeln abgearbeitet wird, sondern daß die Blechteile unmittelbar aus einem fortlaufend zugeführten Blechband herausgearbeitet werden. Damit ist praktisch ein voll­ automatischer Betrieb einer solchen Vorrichtung möglich, es genügt eine einzige Überwachungsperson. Auch die Fertigungszeit kann durch die erfindungsgemäße Kombination wesentlich herabgesetzt werden, da während des Stanz- und Senkvorganges in der Stanzmaschine gleichzeitig das Ausschneider der Blechteile in der Schneidvorrichtung durchgeführt wird und zwar an einer Blechtafel, welche vorher von dem Blechband abgeschnitten wurde und welche die vorher an diesem Blechbandabschnitt bereits durch­ geführten Stanzungen und Senkungen aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorzugsweise eine Laser-Schneidvorrichtung benutzt, bei welcher die Laser­ optik oberhalb der feststehenden Blechtafel verschiebbar ist, es wird also nicht wie bei den meist üblichen Vor­ richtungen dieser Art die Blechtafel gegenüber der fest­ stehenden Laseroptik verschoben. Damit ist es möglich, an der Laser-Schneidvorrichtung eine einfache Vorrichtung zum Trennen der gewünschten Blechteile vom Blechabfall vorzusehen. Anstelle der Laser-Schneidvorrichtung könnte auch eine Wasserstrahl-Schneidvorrichtung benutzt werden. Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Stanzvorrichtung zu benutzen, bei welcher eine Vielzahl von Stanz-, Senk-, Präge- oder Nachloch-Werkzeugen in einer Werkzeugkassette angeordnet ist, die, gesteuert durch die zentrale Steuervorrichtung, in Querrichtung zur Bandförderrichtung verschiebbar ist, wobei nur ein einziger Stanzstößel vorgesehen ist, dessen Einwirkung auf das jeweils ausgewählte Werkzeug der Werkzeugkassette ebenfalls durch die zentrale Steuervorrichtung gesteuert ist. Eine solche Stanz- und Prägevorrichtung ist im Aufbau sehr einfach, es können in einem Arbeitsgang die ver­ schiedenartigsten Stanz-, Senk- oder Prägearbeiten mit den verschiedenartigsten Werkzeugen durchgeführt werden, die auf engstem Raum in einer Werkzeugkassette angeordnet sind, die automatisch über die zentrale Steuereinrichtung gegebenenfalls gegen eine solche mit anderen Werkzeugen ausgewechselt werden kann. Durch die Verwendung eines einzigen Stanzstößels ist es möglich, die jeweilige Ein­ dringtiefe des Werkzeuges in das Blechmaterial exakt zu steuern, was insbesondere bei der Herstellung von Senkungen von Vorteil ist. Eine solche Stanz- und Senk­ vorrichtung benötigt auch weniger Platz als bekannte Vorrichtungen dieser Art, bei denen jedem Werkzeug ein eigener gesondert gesteuerter Stößel zugeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die dabei verwendete Stanz- und Senkvorrichtung im Detail.

Fig. 3 und 4 zeigen Details der Vorrichtung nach Fig. 2 im Schnitt.

Bei der Vorrichtung zum automatischen Herstellen von Blechteilen nach Fig. 1 wird ein Blechband 1 von einer Haspel 2 abgezogen, in einer Richtvorrichtung 3 gerichtet und über eine Bandschlaufe einer Bandvorschubsvorrichtung 4 zugeführt, die das Band einer Stanzvorrichtung 5 zu­ führt, in welcher über verschiedene wählbare Werkzeuge am Blechband die verschiedenartigsten Stanz-, Senk-, Präge- oder Nachloch-Arbeiten durchführbar sind. Der Stanzvorrichtung 5 ist vorzugsweise noch eine Gewindeform­ vorrichtung 6 zugeordnet, mit der es möglich ist, in vorher gestanzten und mit entsprechenden Senkungen ver­ sehenen Löchern des Blechbandes Gewinde auszuformen oder einzuschneiden. Aus der Stanzvorrichtung 5 wird das Blechband 1 einer im Abstand davonangeordneten Laser-Schneidvorrichtung 7 mit fliegender Laseroptik 8 zugeführt, in Bandförderrichtung hinter dieser La­ ser-Schneidvorrichtung 7 ist eine Vorrichtung 9 zum Trennen der gewünschten Blechteile vom Blechabfall vor­ gesehen.

All diese Vorrichtungen sind über einen zentralen Rechner 10 steuerbar, wie dies durch die Wirkverbindungen schema­ tisch angedeutet ist. Dem Rechner werden die Daten der herzustellenden Blechteile beispielsweise aus einem üb­ lichen CAD-System zugeführt, der Rechner erstellt aus diesen Auftragsdaten die Programme für die einzelnen Anlagenkomponenten und leitet diese Programme kontinu­ ierlich an die jeweiligen Steuereinrichtungen der Vor­ richtungen 4 bis 9 weiter. In einem Schachtelprozeß legt der Rechner automatisch unter Berücksichtigung der optimalen Materialausnutzung und der wählbaren Ferti­ gungsprioritäten für die einzelnen Blechteile deren Ver­ teilung auf der Oberfläche des Blechbandes fest. Außerdem steuert der Rechner 10 die einzelnen Anlagenkomponenten noch wie folgt:

Über die Bandvorschubsvorrichtung 4 wird das Blechband 1 in vorbestimmten Schritten der Stanzvorrichtung 5 zu­ geführt, die Schritte werden entsprechend der Werkzeug­ betätigung der Stanzvorrichtung gewählt, sie richten sich nach der Lage der Stanzwerkzeuge in der Stanzvor­ richtung und der vorgegebenen Lage der Stanzung, Senkung, Prägung oder Nachlochung im Blechband 1, die vorgegeben ist durch die vom Rechner gewählte Verteilung der Blech­ teile auf der Blechbandoberfläche. Auf diese Weise werden durch schrittweises Zuführen des Blechbandes 1 in die Stanzvorrichtung 5 und entsprechende Steuerung der Werk­ zeuge dieser Stanzvorrichtung 5 die gewünschten Stanzungen und Senkungen im Blechband durchgeführt. Gegebenenfalls werden gleichzeitig über die Vorrichtung 6 an vorbestimm­ ten Stanz- und Senklöchern des Blechbandes Gewinde aus­ geformt oder geschnitten. Nachdem so in einem Abschnitt vorbestimmter Länge des Blechbandes die Stanz- und Senk­ arbeiten durchgeführt sind wird das Blechband über die Vorschubvorrichtung 4 in die im Abstand davon angeordnete Laser-Schneidvorrichtung 7 eingeführt und es wird dort dann der bereits gestanzte Blechbandabschnitt 11 vom Band 1 abgeschnitten, er verbleibt als Blechtafel 11 in der Laser-Schneidvorrichtung 7. Die Länge dieser Blech­ tafel 11 ist gegeben durch den Abstand zwischen der Stanzvorrichtung 5 und der Laser-Schneidvorrichtung 7. Das Blechbandende 12, das noch nicht bearbeitet ist, wird anschließend dann durch die Vorschubvorrichtung 4 wieder in die Stanzvorrichtung 5 zurückgezogen und es werden dann anschließend an diesem Blechbandende 12 wieder die gewünschten Stanz- und Senkarbeiten durchge­ führt. Gleichzeitig werden an der Blechtafel 11 in der Laser-Schneidvorrichtung 7 durch entsprechendes gesteu­ ertes Verschieben der Laseroptik 8 die Außen- und Innen­ konturen der gewünschten Blechteile ausgeschnitten. Dieser Vorgang wiederholt sich automatisch fortlaufend, es können so von einem Blechband fortlaufend automatisch bei ge­ ringster Fertigungszeit die verschiedenartigsten Blech­ teile hergestellt werden. Auch die Trennung zwischen gefertigten Blechteilen und Blechabfall erfolgt auto­ matisch und zwar in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein über den Rechner 10 gesteuertes Förderband 13 und mehrere quer zum Förderband 13 gesteuert ver­ schiebbare Behälter 14. Der Rechner 10 weiß, wann bei­ spielsweise ein Blechteil 15 in seiner Außenkontur fertig ausgeschnitten ist und dann auf das unterhalb des Ar­ beitstisches der Laser-Schneidvorrichtung 7 angeordnete Förderband 13 abfällt. Es ist dann nur noch nötig, den für die fertigen Blechteile vorgesehenen Behälter 16 gegenüber dem Förderband 13 so zu positionieren, daß dieses auf das Förderband 13 abgefallene Bauteil 15 in diesen Behälter abgelegt wird. Wenn gesteuert über den Rechner 10 bestimmt ist, daß beispielsweise eine Innen­ kontur 17 aus einem Blechteil ausgeschnitten wird, so wird dieses auf das Förderband 13 abfallende Abfallteil 17 in einen Abfallbehälter 18 abgelegt, der zu diesem Zweck gesteuert über den Rechner 10 in die Bewegungsbahn dieses Teiles 17 verschoben wird. In gleicher Weise könnte auch mittels eines richtungsgesteuerten Förderbandes unterhalb der Arbeitsfläche der Laser-Schneidvorrichtung 7 die Trennung der Teile erfolgen, wobei auf einer Seite des Förderbandes der Behälter für die fertigen Blechteile und auf der anderen Seite ein Behälter für Blechabfall vorgesehen ist. Wenn ein fertiges Blechteil auf dieses Förderband abfällt, wird dieses in Richtung des Behälters für fertige Blechteile bewegt, bei Abfall eines Blechab­ falles in umgekehrter Richtung.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Stanzvorrichtung 5 eine in den Fig. 2 bis 4 näher dar­ gestellte Vorrichtung zu benutzen. Diese Stanzvorrichtung umfaßt eine Werkzeugkassette 20, in welcher in mehreren Reihen und Zeilen eine Vielzahl von Werkzeugen 21 zum Stanzen, Senken, Prägen oder Nachlochen verteilt ange­ ordnet sind, in Fig. 2 ist der Übersichtlichkeit halber nur eines dieser in verschiedener Größe vorgesehenen Werkzeuge 21 dargestellt. Diese Werkzeugkassette 20 mit einer Vielzahl von verschiedenen Werkzeugen 21 ist in Richtung Y1 quer zur Förderrichtung X1 des Blechbandes 1 über einen Steuerantrieb 22 verschiebbar, gesteuert über den Rechner 10 kann jedes beliebige Werkzeug 21 in einer vorbestimmten Stellung quer zur Blechband-Vor­ schubrichtung positioniert werden. Zur Ausführung eines gewünschten Arbeitsganges mit diesem ausgewählten und positionierten Werkzeug 21 ist dann nur noch wiederum gesteuert über den Rechner 10 das Blechband 1 durch die Vorschubvorrichtung 4 in Bandlaufrichtung in der Stellung zu positionieren, an welcher über das ausgewählte Werkzeug der gewünschte Arbeitsgang durchgeführt werden soll. Die einzelnen in mehreren Reihen und Zeilen in der Werk­ zeugkassette 20 verteilten Werkzeuge 21 werden durch einen einzigen Stanzstößel betätigt und zwar ist entweder oberhalb der Ebene der zu betätigenden Werkzeuge 21 ein in X2/Y2-Richtung verschiebbarer einziger Hydraulikzylin­ der angebracht, der über dem ausgewählten Werkzeug 21 positioniert werden kann und dann bei Ausübung seines Hubes in Richtung Z1 auf das ausgewählte Werkzeug 21 aufschlägt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ober­ halb der Werkzeugkassette eine für alle Werkzeuge 21 gemeinsame Stößelplatte 24 vorzusehen, die über einen Hydraulik-Zylinder 25 oder einen Exzenter in Z1-Richtung in einem Gestell 27 verschiebbar gelagert ist (Führungen 28). In dem Raum zwischen dieser Stößelplatte und den Enden der Werkzeuge 21 ist ein verschiebbarer Zwischen­ stößel 23 vorgesehen, der über den Rechner 10 und ein Positionierungssystem 26 in X2/Y2-Richtung oberhalb der Werkzeuge 21 verschiebbar und so gesteuert über den Rechner 10 über das jeweils ausgewählte Werkzeug 21 positionierbar ist. Nach Positionierung dieses Zwischen­ stößels 23 wird dann beim Absenken der Stößelplatte 24 nur dieses eine ausgewählte Werkzeug 21 betätigt. Eine solche Betätigung der einzelnen Werkzeuge der Werkzeug­ kassette 20 über nur einen einzigen gemeinsamen Stößel besitzt den Vorteil, daß trotz einer Vielzahl von Werk­ zeugen für jedes einzelne dieser Werkzeuge jeweils eine exakte Absenktiefe eingehalten werden kann, was insbeson­ dere beim Ausführen von Senkungen über ein Senkwerkzeug von Vorteil ist. Außerdem wird hierdurch Platz gespart gegenüber einer üblichen Lösung mit jeweils getrennten Hydraulikstößeln für jedes einzelne Werkzeug. Die Werk­ zeugkassette 20 ist außerdem auswechselbar, sie kann gesteuert über den Rechner 10 automatisch gegen eine andere Kassette mit anderen Werkzeugen ausgetauscht werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum automatischen Herstellen von Blech­ teilen, gekennzeichnet durch folgende Kombination:

• a) eine automatische Stanzvorrichtung (5) mit einer Vielzahl von verschiedenen wählbaren Werkzeugen (21) zum Stanzen, Senken, Prägen oder Nachlochen von Blech;
• b) eine Vorrichtung (4) zum Zuführen eines fortlau­ fenden Blechbandes (1) zur Stanzvorrichtung (5);
• c) eine automatische Strahl-Schneidvorrichtung (7, 8) in Bandförderrichtung hinter der Stanzvorrichtung (5);
• d) eine zentrale Steuervorrichtung (10), durch welche die Blechband-Zuführvorrichtung (4), die Stanz­ vorrichtung (5) und die Schneidvorrichtung (7, 8) derart steuerbar sind, daß das Blechband (1) mit einem durch die jeweils ausgewählten Werkzeuge (21) der Stanzvorrichtung (5) vorgegebenen Vorschub in die Stanzvorrichtung (5) zuführbar ist und nach Ausführung der durch die Steuervorrichtung (10) vorbestimmten Arbeitsvorgänge das Blechband (1) durch die Stanzvorrichtung (5) hindurch zur nach­ folgenden Schneidvorrichtung (7) gefördert wird, dort vom Blechband (1) eine Blechtafel (11) in einer durch die Steuervorrichtung (10) und den Abstand zwischen Stanzvorrichtung (5) und Schneid­ vorrichtung (7) vorbestimmten Länge abgeschnitten und dann das Blechbandende (12) wieder in die Stanzvorrichtung zurückgezogen wird, woraufhin in der Schneidvorrichtung (7) aus der abgeschnit­ tenen Blechtafel (11) gesteuert über die Steuervor­ richtung (10) die Blechteile ausgeschnitten und gleichzeitig in der Stanzvorrichtung am Blechband neue vorbestimmte Arbeitsvorgänge durchgeführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneidvorrichtung eine Laser-Schneidvorrichtung (7) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Laser-Schneidvorrichtung (7) eine über die feststehend positionierte Blechtafel (11) verschiebbare Laseroptik (8) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stanzvorrichtung (5) eine Vorrichtung (6) zum Gewindeformen aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Schneidvorrichtung (7, 8) eine Vorrichtung (9, 13, 14, 16, 18) zum Trennen der ausgeschnittenen Blechteile (15) von Blechabfall (17) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennvorrichtung ein unterhalb der Arbeitsplatte der Laser-Schneidvor­ richtung (7) angeordnetes Förderband (13) und mehrere damit zusammenwirkende getrennte Behälter (14, 16, 18) aufweist und gesteuert über die zentrale Steuer­ vorrichtung (10) durch Laufrichtungssteuerung dieses Förderbandes (13) oder durch gesteuertes Verschieben der Behälter (14, 16, 18) die Blechteile (15) vom Abfall (17) trennbar sind.

7. Stanz-, Senk- oder Nachlochvorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Werkzeugen (21) zum Stanzen, Senken, Prägen oder Nachlochen in einer quer zur Blechvor­ schubrichtung verschiebbaren Werkzeugkassette (20) angeordnet ist, deren jeweilige Positionierung über dem Blech durch eine zentrale Steuervorrichtung aus­ wählbar ist, und oberhalb dieser Werkzeugkassette ein einziger in Richtung auf die Werkzeuge (21) ab­ senkbarer Stanzstößel vorgesehen ist, dessen Einwirkung auf jeweils eines der ausgewählten Werkzeuge (21) über die zentrale Steuervorrichtung steuerbar ist.

8. Stanz- und Senkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug­ kassette (20) gesteuert durch die zentrale Steuer­ vorrichtung (10) automatisch auswechselbar ist.