ARBEITSMASCHINEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung für

Arbeitsmaschinen, insbesondere für Pressen, Stanz- oder

Nibbelmaschinen, sowie ein Verfahren zur Schnittschlagdämpfung. Die Erfindung kommt zum Einsatz bei Arbeitsmaschinen, welche einen

Maschinenrahmen und einen Arbeitsantrieb zum Bewegen eines

Arbeitswerkzeugs entlang einer Arbeitsrichtung aufweisen, und bei welchen der Maschinenrahmen durch eine vom Arbeitsantrieb zur

Bearbeitung eines Werkstücks ausgeübte Arbeitskraft elastisch verformt wird, wobei der Arbeitsantrieb eine Steuergröße zur Ermittlung der

Arbeitskraft vorsieht.

[0002] Beim Bearbeiten, beispielsweise beim Stanzen, eines festen Werkstückes, treten zwischen Arbeitswerkzeug und Maschinenrahmen zeitlich stark variierende Kräfte auf, die sich insbesondere auch sprunghaft ändern können. Dabei kann vereinfacht zwischen einer Druckaufbauphase und einer Schnittdurchbruchphase unterschieden werden. Während der Druckaufbauphase liegt das Arbeitswerkzeug auf dem Werkstück auf und es wird mittels des Arbeitsantriebs eine erhöhte Arbeitskraft aufgebaut. Der Maschinenrahmen nimmt die vom Arbeitsantrieb auf das Werkstück ausgeübte Arbeitskraft auf, da das Werkstück eine der Arbeitskraft entsprechende Gegenkraft bereitstellt. Dabei wird der Maschinenrahmen in einem gewissen Ausmaß elastisch verformt. Insbesondere findet eine Dehnung des Maschinenrahmens entlang der Richtung der Arbeitskraft des Arbeitsantriebs statt. Während der Druckaufbauphase kann dadurch eine vergleichsweise hohe Energie in der elastischen Verformung des Maschinenrahmens gespeichert werden.

[0003] Im Moment des Schnittdurchbruchs gibt das Werkstück dem

Arbeitswerkzeug schlagartig nach. Damit entfällt die durch das Werkstück bereitgestellte Gegenkraft plötzlich, was zu einer entsprechend

schlagartigen Entspannung des elastisch verformten Maschinenrahmens führt. Bei der Entspannung erfolgt somit eine elastische Rückverformung, typischerweise innerhalb von Bruchteilen einer Millisekunde. Die

gespeicherte Energie wird teilweise in Form von Schallwellen frei, was zu einer als„Schnittschlag" bezeichneten Lärmentwicklung führt.

[0004] Durch die plötzliche Rückverformung unterliegen die Arbeitsmaschinen, insbesondere der Maschinenrahmen und angebaute Funktionselemente, einer besonders erhöhten Belastung. Dies kann einerseits die

Lebensdauer der Arbeitsmaschine verringern, und andererseits nachteilig für die Qualität der Bearbeitung des Werkstücks sein.

[0005] Zur Dämpfung des unerwünschten Schnittschlages sind insbesondere

Vorrichtungen mit hydraulischen Dämpfungszylindern bekannt geworden. So zeigt beispielsweise die DE 10 2005 053 350 A1 eine steuerbare Abstützeinrichtung zur Erzeugung einer veränderlichen Kraft zwischen einem Stößel und einem Pressentisch einer Presse. Die

Abstützeinrichtung wird dabei in Abhängigkeit der Position des Stößels gesteuert. Die Vorrichtung wird nun so auf das zu bearbeitende Werkstück eingestellt, dass im Moment des Schnittdurchbruchs die

Abstützeinrichtung die Arbeitskraft des Stößels aufnimmt. Diese Lösung erfordert eine technisch aufwendige Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stößelposition und macht es erforderlich, die Abstützeinrichtung für verschiedene Materialien und verschiedene geometrische Abmessungen des zu bearbeitenden Werkstückes zu kalibrieren.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Verringerung der Belastung, insbesondere des Maschinenrahmens, eine aktive Schnittschlagdämpfung bereitzustellen, welche auf einfache und wirtschaftliche Weise betrieben werden kann.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 15, welche sich auf Arbeitsmaschinen der eingangs beschriebenen Art beziehen.

[0008] Die Vorrichtung nach Anspruch 1 sieht einen Stützzylinder mit einem längs der Arbeitsrichtung bewegbaren Stützkolben vor, welcher einen

Stützdruckraum begrenzt, der zum Bewegen des Stützkolbens mit

Druckfluid beaufschlagbar ist. In Zusammenwirkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist dabei vorgesehen, dass der Stützzylinder derart am Maschinenrahmen angeordnet ist, dass eine elastische Rückverformung des Maschinenrahmens über eine Bewegung des Stützkolbens im Stützzylinder dämpfbar ist, und dass die Vorrichtung eine von der

Steuergröße des Arbeitsantriebs steuerbare Stelleinheit aufweist, welche zwischen einer Drosselstellung und einer Durchlassstellung zur

wahlweisen Drosselung oder zur im Wesentlichen drosselfreien Freigabe des Abflusses von Druckfluid aus dem Stützdruckraum schaltbar ist. Die Stelleinheit ist dabei derart ausgebildet, dass ein Schaltschwellwert vorgebbar ist, und dass die Stelleinheit die Durchlassstellung einnimmt, wenn die Steuergröße unterhalb des Schaltschwellwertes liegt, und wobei die Stelleinheit zur Dämpfung der elastischen Rückverformung in die Drosselstellung schaltet, wenn die Steuergröße den Schaltschwellwert überschreitet.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt der Stützzylinder

insbesondere auf solche Abschnitte des Maschinenrahmens, die durch die Arbeitskraft elastisch verformt werden und sich beim Schnittdurchbruch des Werkstückes entsprechend elastisch rückverformen. Im Moment des Schnittdurchbruchs stellt der Stützzylinder zumindest kurzzeitig eine Stützkraft bereit, die der schlagartigen Rückverformung des

Maschinenrahmens entgegenwirkt. Diese Stützkraft wirkt somit auf den Maschinenrahmen zumindest kurzzeitig in einer Weise, die der Wirkung der Arbeitskraft kurz vor oder im Moment des Schnittdurchbruches ähnlich ist. Die elastische Rückverformung wird dann durch eine Bewegung des Stützkolbens im Stützzylinder gedämpft, beispielsweise indem der

Stützkolben während der elastischen Rückverformung eingedrückt wird. Die elastische Rückverformung ist somit mit einer Bewegung des

Stützkolbens im Stützzylinder verbunden. Hierzu kann sich insbesondere der Stützkolben umittelbar oder mittelbar am Maschinenrahmen abstützen.

[0010] Die Schnittschlagdämpfung ist dabei keine passive Dämpfung, sondern wird aktiv in Abhängigkeit des Arbeitsantriebes gesteuert. Als

Steuerkriterium dient die mit der Arbeitskraft in Zusammenhang stehende Steuergröße des Arbeitsantriebs. Eine direkte Steuerung der Dämpfung über beispielsweise die Position des Arbeitswerkzeuges oder den

Zeitpunkt im Verlaufe eines Arbeitsvorganges, wie aus dem Stand der Technik bekannt, findet somit bei der erfindungsgemäßen Schnittschlagdämpfung gerade nicht statt.

[001 1] Über den Schaltschwellwert für die Steuergröße wird eine Schwelle für die Arbeitskraft festgelegt. Überschreitet die Arbeitskraft diese Schwelle während das Arbeitswerkzeug Druck auf das Werkstück aufbaut

(Druckaufbauphase), so schaltet die Stelleinheit von der Durchlassstellung in die Drosselstellung. Bei Vorliegen der Drosselstellung ist ein Abfluss von Druckfluid aus dem Stützdruckraum nur noch langsam, das heißt gedrosselt, möglich.

[0012] Beim Schnittdurchbruch des Werkstückes führt die elastische

Rückverformung zu einer Bewegung des Stützkolbens im Stützzylinder. Da diese Bewegung mit einer Volumensänderung des Stützdruckraumes verbunden ist, wirkt der Stützzylinder bei Vorliegen der Drosselstellung einer schnellen Rückverformung des Maschinenrahmens entgegen. Der eingangs geschilderte Schnittschlag und die damit verbundene

nachteiligen Wirkungen werden somit vermieden oder zumindest verringert.

[0013] Die Schnittschlagdämpfung der Rückverformung des Maschinenrahmens wird insofern nur dann aktiviert, wenn die aufgewendete Arbeitskraft die durch den Schaltschwellwert für die Steuergröße vorgegebene Schwelle überschreitet. In der Praxis entsteht ein schädlicher Schnittschlag nur bei Kräften, die eine gewisse Mindestkraft überschreiten und zu einer elastischen Verformung eines gewissen Ausmaßes führen. Nur in diesen Fällen ist eine Schnittschlagdämpfung erforderlich. Bei der

erfindungsgemäßen Schnittschlagdämpfung kann der Schaltschwellwert derart gewählt werden, dass die Dämpfung nur in den erforderlichen Fällen erfolgt. Ist beispielsweise das zu stanzende Werkstück sehr dünn oder leicht stanzbar, so wird die Schaltschwelle nicht überschritten und die Schnittschlagdämpfung nicht aktiviert, wie oben geschildert. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil mit der Dämpfung der schlagartigen elastischen Rückverformung eine Zeitverzögerung verbunden ist. Damit verbessert die erfindungsgemäße Schnittschlagdämpfung die

Wirtschaftlichkeit einer Arbeitsmaschine auch dadurch, dass eine

Prozessverlangsamung vermieden wird, wenn eine Schnittschlagdämpfung nicht erforderlich ist.

[0014] Die beschriebene Aktivierung der Schnittschlagdämpfung über den

Schaltschwellwert hat außerdem den Vorteil, dass die Voreinstellung der Schnittschlagdämpfung unabhängig vom konkret zu bearbeitenden Werkstück oder vom konkreten Zeitverlauf beziehungsweise Kraftverlauf des Arbeitsprozesses erfolgen kann. Bei einer Aktivierung der

Schnittschlagdämpfung in Abhängigkeit der Position des

Arbeitswerkzeuges, wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann demgegenüber eine neue Kalibrierung erforderlich werden, wenn die Beschaffenheit des Werkstückes (zum Beispiel Dicke oder Festigkeit) geändert wird. Auch bei einer Aktivierung der Schnittschlagdämpfung in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufes des Bearbeitungsvorgangs ist eine Neukalibrierung erforderlich, wenn der Arbeitsprozess verändert wird. Die erfindungsgemäße Schnittschlagdämpfung hingegen kann unabhängig vom Werkstück oder vom Arbeitsprozess voreingestellt werden.

[0015] In der Praxis wird vorzugsweise die Schaltschwelle derart gewählt, dass die Schnittschlagdämpfung im Verlauf des Arbeitsprozesses zur

Bearbeitung des Werkstückes vor dem Schnittdurchbruch aktiviert wird, und nicht erst bei Detektierung eines Schnittdurchbruches wie aus dem Stand der Technik bekannt. Damit kann erreicht werden, dass auch solche elastische Rückverform prozesse, die innerhalb sehr kurzer Zeit (innerhalb von Bruchteilen von Millisekunden) erfolgen, vollständig von der

Schnittschlagdämpfung erfasst werden.

[0016] Die Erfindung wird dadurch weiter ausgestaltet, dass der

Maschinenrahmen einen ersten Rahmenabschnitt aufweist, an welchem der Arbeitsantrieb angeordnet ist, und der Maschinenrahmen einen zweiten Rahmenabschnitt aufweist, an welchem das Werkstück zu seiner Bearbeitung anlegbar ist, wobei der Stützzylinder derart zwischen dem ersten Rahmenabschnitt und dem zweiten Rahmenabschnitt wirkend angeordnet ist, dass eine elastische Rückverformung des

Maschinenrahmens dämpfbar ist. Hierbei kann der Stützzylinder am ersten Rahmenabschnitt angeordnet sein und der Stützkolben mittelbar oder unmittelbar gegen den zweiten Rahmenabschnitt wirken. Selbstverständlich kann auch umgekehrt der Stützzylinder am zweiten Rahmenabschnitt angeordnet sein und der Stützkolben mittelbar oder unmittelbar gegen den ersten Rahmenabschnitt wirken. Es spielt hierbei keine Rolle, ob der Maschinenrahmen in Form eines umlaufenden

Rahmens („O-Gestell"), oder in Form eines einseitig offenen Rahmens („C-Gestells") ausgebildet ist. In jedem Fall stellt der Maschinenrahmen eine Kraftverbindung zwischen dem Arbeitsantrieb und dem Werkstück bereit, über welche die Gegenkraft zur auf das Werkstück wirkenden Arbeitskraft übertragen werden kann.

[0017] Bevorzugterweise ist die Stelleinheit in einer Druckleitung angeordnet, über welche der Stützdruckraum mit einem Reservoir für Druckfluid verbindbar ist. Die Drosselung erfolgt dann innerhalb der Druckleitung. Denkbar ist, dass über die Druckleitung auch eine Verbindung des Stützdruckraumes mit einer Druckfluidversorgung (ND) erfolgt.

[0018] Die Stelleinheit ist vorteilhafterweise als Drosselventil ausgebildet,

welches in Drosselstellung einen gegenüber der Durchlassstellung verringerten Strömungsquerschnitt für Druckfluid aufweist. Sowohl in Drosselstellung, als auch in Durchlassstellung strömt somit das Druckfluid ausschließlich durch das Drosselventil.

[0019] Andererseits ist denkbar, dass die Stelleinheit eine Strömungsblende zur Drosselung des Abflusses und eine zur Strömungsblende parallele Bypass-Leitung aufweist, in welcher ein Stellventil angeordnet ist, das in Drosselstellung geschlossen und in Durchlassstellung geöffnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird folglich in Durchlassstellung in zusätzlicher Strömungspfad parallel zur Drossel bereitgestellt.

[0020] Eine mögliche Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Arbeitsantrieb als hydraulischer Zylinder mit einem Arbeitsdruckraum ausgebildet ist, welcher zum Bewegen des Arbeitswerkzeuges in

Arbeitsrichtung mit Druck beaufschlagbar ist. Der Druck im

Arbeitsdruckraum stellt somit die Steuergröße zur Ermittlung der

Arbeitskraft des Arbeitsantriebs dar. Hydraulische Antriebe kommen meist dann vorteilhaft zum Einsatz, wenn große Arbeitskräfte bereitgestellt werden sollen. [0021] Zum Umschalten von der Durchlassstellung in die Drosselstellung sieht die Stelleinheit vorteilhafterweise eine hydraulische Wirkfläche vor, wobei die Wirkfläche zur Vorgabe des Schaltschwellwertes in Durchlassstellung vorspannbar ist und die Wirkfläche mit dem im Arbeitsdruckraum herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Sowohl der Arbeitsantrieb als auch die Stelleinheit werden bei dieser Ausführungsform somit durch Druckbeaufschlagung, insbesondere hydraulisch, betrieben. Die

Steuerung der Stelleinheit erfolgt dabei durch den im Arbeitsdruckraum herrschenden Druck. Die Wirkfläche ist insbesondere an einem Stellglied angeordnet, welches zum Umschalten von der Durchlassstellung in die Drosselstellung bewegbar ist. Zur Vorspannung in Durchlassstellung kann beispielsweise eine mechanische Feder vorgesehen sein. Andererseits ist denkbar, dass die Stelleinheit als hydraulisches Ventil mit einem

Doppelkolben ausgebildet ist, welcher einen Druckraum begrenzt, der zur Vorspannung der Stelleinheit in Durchlassstellung hydraulisch

beaufschlagbar ist.

[0022] Anstelle des hydraulischen Arbeitsantriebs ist denkbar, dass der

Arbeitsantrieb als elektrischer Antrieb ausgebildet ist, der zum Bewegen des Arbeitswerkzeugs mit Antriebsstrom elektrisch versorgbar ist. Somit stellt der Antriebsstrom die Steuergröße zur Ermittlung der Arbeitskraft des Arbeitsantriebs dar. Beispielsweise kann ein Elektromotor vorgesehen sein, welcher über ein Getriebe einen Arbeitskolben antreibt, an dem das Arbeitswerkzeug angeordnet ist. Bei dem Elektromotor steht dabei der Antriebsstrom in einem Zusammenhang mit dem Drehmoment des Elektromotors und damit mit der Arbeitskraft.

[0023] Dabei weist die Stelleinheit vorteilhafterweise ein elektrisch betätigbares Schaltglied zum Umschalten von der Durchlassstellung in die

Drosselstellung auf, wobei das Schaltglied zur Vorgabe des

Schaltschwellwertes in Durchlassstellung vorspannbar ist und in

Abhängigkeit des Antriebsstromes in Drosselstellung schaltbar ist. Hierzu kann beispielsweise ein Magnetventil zum Einsatz kommen, welches einen zwischen Durchlassstellung und Drosselstellung bewegbaren Ventilkolben aufweist, der in Durchlassstellung vorgespannt ist. [0024] Gegenüber einer hydraulischen Ausführung weist eine Vorrichtung mit einem elektrischen Arbeitsantrieb, insbesondere in Zusammenwirkung mit dem elektrisch betätigbaren Schaltglied, bewegliche Bauteile mit üblicherweise geringerer Masse auf. Dies hat den Vorteil, dass einerseits schnelle Bewegungsänderungen und damit schnelle Arbeitsprozesse des Arbeitswerkzeuges möglich sind, andererseits die Schnittschlagdämpfung über ein vergleichsweise reaktionsschnelles, elektrisch betätigbares Schaltglied innerhalb sehr kurzer Zeit aktiviert werden kann.

[0025] Anstelle einer hydraulischen oder elektrischen Ausführung des

Arbeitsantriebs ist die Erfindung auch auf weitere Antriebskonzepte anwendbar. Wird beispielsweise das Arbeitswerkzeug von einem

Schwungrad über einen Exzenter angetrieben, so kann die Steuergröße zur Ermittlung der Arbeitskraft beispielsweise von entsprechend

angeordneten Kraft- oder Drehmomentsensoren bereitgestellt werden.

[0026] Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Regelventil vorgesehen, über welches der Stützdruckraum mit einer Druckfluidversorgung verbindbar ist. Dadurch kann der Stützdruckraum während eines

Arbeitsvorganges derart mit Druckfluid befüllt werden, dass der

Stützkolben eine der elastischen Verformung des Maschinenrahmens folgende Bewegung aktiv ausführt.

[0027] Insbesondere ist denkbar, dass der Stützdruckraum während des

Arbeitsprozesses mit Druckfluid beaufschlagt wird und dadurch der Stützkolben auf den Maschinenrahmen eine Kraft derart ausübt, dass der Maschinenrahmen in Richtung der elastischen Verformung vorgespannt wird. In diesem Zusammenhang hat sich herausgestellt, dass die beschriebene Schnittschlagdämpfung effektiver arbeitet, wenn der Maschinenrahmen während der elastischen Verformung über den

Stützzylinder vorgespannt wird.

[0028] Eine bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Regelventil in der Druckleitung zwischen dem Stellglied und dem Reservoir angeordnet ist, wobei das Regelventil derart ausgebildet ist, dass das Stellglied wahlweise mit der Druckfluidversorgung oder dem Reservoir verbindbar ist. Damit ist zur Versorgung des Stützdruckraumes lediglich eine einzige Druckleitung vorgesehen, was einen übersichtlichen und kompakten Aufbau ermöglicht. Als Regelventil kann beispielsweise ein 3/2-Wegeventil zum Einsatz kommen, dass einen mit der Druckleitung verbundenen Steuerantrieb aufweist, welcher wahlweise mit einem mit der Druckfluidversorgung oder mit einem mit dem Reservoir verbundenen Zugang verbindbar ist.

[0029] Als besonders bevorzugte Ausgestaltung weist der Maschinenrahmen einen Auflageabschnitt auf, auf dem das Werkstück zur Bearbeitung auflegbar ist, wobei der Stützkolben bei Beaufschlagung des

Stützdruckraumes auf das Werkstück wirkt. Insbesondere wirkt der Stützkolben in dem Bereich auf das Werkstück, in dem das Werkstück auf dem Auflageabschnitt aufliegt.

[0030] Am Maschinenrahmen kann insbesondere wenigstens ein Stützbolzen mit einem Auflageteller derart angeordnet sein, dass der Stützkolben über das Werkstück auf einen Stützbolzen wirkt. Die mittelbare Wirkung des

Stützkolbens über das Werkstück auf den Maschinenrahmen hat den Vorteil, dass der Stützkolben in unmittelbarer Nähe zum Arbeitsantrieb angeordnet werden kann. Dies kann vorteilhaft für die Qualität der

Dämpfung der elastischen Rückverformung sein, da die elastische

Verformung hauptsächlich im Bereich des Arbeitsantriebs auftritt. Da sich der Stützkolben am Werkstück abstützt, wird der dem Werkstück während Bearbeitung zur Verfügung stehende Platz nicht eingeschränkt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sehr große, beispielsweise

plattenartige Werkstücke bearbeitet werden sollen. Dies macht oftmals Maschinenrahmen mit ausgedehnten Trägerabschnitten erforderlich, um genügend Raum zur Aufnahme eines großen Werkstückes bereitzustellen. Derartige Maschinenrahmen unterliegen jedoch im Bereich des

ausgedehnten Trägerabschnittes einer vergleichsweise starken

elastischen Verformung. Die oben beschriebene Ausgestaltung ermöglicht es, den Stützkolben ohne Behinderung des Werkstückes gerade in dem Bereich anzuordnen, in dem eine große Verformung beziehungsweise Rückverformung des Maschinenrahmens auftritt.

[0031] Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich daraus, dass der Stützkolben einen Freigabedruckraum begrenzt, welcher zum Bewegen des

Stützkolbens entgegen der Arbeitsrichtung mit Druckfluid beaufschlagbar ist. Dies ermöglicht es, den Stützkolben im Stützzylinder einzufahren, was beispielsweise für einen Wechsel oder Vorschub des Werkstückes oder für Umbauarbeiten an der Arbeitsmaschine und/oder der Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung vorteilhaft ist.

[0032] Bevorzugterweise sind wenigstens zwei gemeinsam wirkende

Stützzylinder vorgesehen, welche insbesondere symmetrisch in Bezug auf den Arbeitsantrieb angeordnet sind. Dadurch können asymmetrische Belastungen des Maschinenrahmens vermieden werden, da die

Dämpfung der elastischen Rückverformung symmetrisch in Bezug auf den die elastische Verformung hervorrufenden Arbeitsantrieb erfolgt.

Andererseits ist denkbar, dass die Stützzylinder asymmetrisch in Bezug auf den Arbeitsantrieb angeordnet sind. Dies kann beispielsweise bei Arbeitsmaschinen mit einem asymmetrisch, z.B. als C-Gestell,

ausgebildeten Maschinenrahmen vorteilhaft sein.

[0033] Die gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur

Schnittschlagdämpfung gelöst, welches bei Arbeitsmaschinen der eingangs beschriebenen Art zum Einsatz kommt. Zur Durchführung des Verfahrens ist ein maschinenrahmenseitiger Stützzylinder erforderlich, welcher einen durch Beaufschlagung eines Stützdruckraumes mit einem Druckfluid bewegbaren Stützkolben umfasst und welcher derart am

Maschinenrahmen angeordnet ist, dass eine elastische Rückverformung des Maschinenrahmens über eine Bewegung des Stützkolbens im

Stützzylinder dämpfbar ist. Während der elastischen Verformung des Maschinenrahmens wird bei dem Verfahren der Stützdruckraum mit Druckfluid befüllt, wodurch der Stützkolben im Stützzylinder bewegt wird. Bei dem Verfahren ist ferner ein Schaltschwellwert für die Steuergröße vorgegeben, wobei zur Dämpfung der elastischen Rückverformung des Maschinenrahmens der Abfluss von Druckfluid aus dem Stützdruckraum gedrosselt wird, wenn die Steuergröße den Schaltschwellwert

überschreitet. Wie bereits weiter oben zur erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, ist der Abfluss von Druckfluid aus dem Stützdruckraum ansonsten im Wesentlichen freigegeben, sofern die Steuergröße unterhalb des Schaltschwellwertes liegt.

[0034] Das Verfahren wird dadurch weiter ausgestaltet, dass der Abfluss aus dem Stützdruckraum gedrosselt wird, bevor die elastische

Rückverformung bei Bearbeitung des Werkstückes stattfindet. Wie bereits erläutert, findet die Rückverformung gerade dann statt, wenn die

Arbeitskraft bei Bearbeitung des Werkstückes schlagartig nachlässt, insbesondere wenn das Werkstück dem Arbeitswerkzeug vollständig nachgibt (Schnittdurchbruchphase). Die beschriebene erfindungsgemäße Schnittschlagdämpfung wird somit vor dem Schnittdurchbruch aktiviert. Dadurch können auch Schnittschläge, welche über einen sehr kurzen Zeitraum (wenige Bruchteile einer Millisekunde) stattfinden, von der erfindungsgemäßen Schnittschlagdämpfung vollständig erfasst werden.

[0035] Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Schnittschlagdämpfung sieht vor, dass der Stützdruckraum während der elastischen Verformung des Maschinenrahmens zur Ausübung einer Stützkraft beaufschlagt wird.

Dadurch wird der Maschinenrahmen während der Druckaufbauphase nicht nur durch den Arbeitsantrieb, sondern auch durch den Stützzylinder mit der Stützkraft vorgespannt. Dies hat sich als vorteilhaft für die Wirksamkeit der Schnittschlagdämpfung bei der elastischen Rückverformung nach dem Schnittdurchbruch des Werkstückes herausgestellt. Insbesondere kann eine gleichmäßige Vorspannung des Maschinenrahmens erzielt werden, wodurch eine erhöhte Belastung durch asymmetrische Verformung vermieden werden kann.

[0036] Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in der Figur dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.

[0037] Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stanzmaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Schnittschlagdämpfung. Die Stanzmaschine 1 hat einen Maschinenrahmen 3, welcher in Form eines umlaufend geschlossenen O-Gestells ausgebildet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass der Maschinenrahmen 3 an einer Seite offen ist („C-Gestell"). Der Maschinenrahmen 3 weist einen ersten Abschnitt 3' und einen zweiten Abschnitt 3" auf, wobei in der Figur 1 der erste Abschnitt 3' von der oberen Hälfte des O-Gestells, der zweite Abschnitt 3" von der unteren Hälfte des O-Gestells gebildet wird.

[0038] Am ersten Abschnitt 3' des Maschinenrahmens 3 ist ein Arbeitsantrieb 5 angeordnet, der einen hydraulischen Zylinder 7 umfasst, indem ein Arbeitskolben 9 entlang seiner Mittellängsachse geführt ist. Der

Arbeitskolben 9 begrenzt einen Arbeitsdruckraum 1 1 , der zum Bewegen des Arbeitskolbens 9 hydraulisch beaufschlagbar ist. Für den

Arbeitsantrieb 5 sind ferner Einrichtungen zum Bewegen des

Arbeitskolbens 9, insbesondere eine Druckmittelversorgung und

Steuerventile vorgesehen, welche in Figur 1 nicht dargestellt sind. Am Arbeitskolben 9 ist ein Arbeitswerkzeug 10 zur Bearbeitung eines

Werkstückes W angeordnet.

[0039] Die Stanzmaschine 1 weist ferner eine als Stanzmatrize 13 ausgebildete Werkstückaufnahme 14, welche dem Arbeitsantrieb 5 gegenüberliegend am zweiten Abschnitt 3" des Maschinenrahmens 3 angeordnet ist.

[0040] Wird der Arbeitsdruckraum 1 1 hydraulisch beaufschlagt, so wird der

Arbeitskolben 9 entlang seiner Mittellängsachse in Richtung des

Werkstückes W bewegt. Dies definiert eine Arbeitsrichtung für den Arbeitsantrieb 5. Wenn der Arbeitskolben 9 so weit in Arbeitsrichtung bewegt ist, dass das Arbeitswerkzeug 10 auf dem Werkstück W aufliegt, so wird durch Beaufschlagung des Arbeitsdruckraumes 1 1 eine

Arbeitskraft auf das Werkstück W ausgeübt. Der Druck im

Arbeitsdruckraum 1 1 stellt dabei eine Steuergröße dar, mittels welcher die Arbeitskraft bestimmt werden kann.

[0041] Die Vorrichtung 2 zur Schnittschlagdämpfung sieht einen Stützzylinder 16 vor, welcher am ersten Abschnitt 3' des Maschinenrahmens 3 angeordnet ist. Bei der Vorrichtung 2 ist ein mit dem Stützzylinder 16 identisch ausgebildeter weiterer Stützzylinder 16' vorgesehen, welcher mit dem Stützzylinder 16 symmetrisch in Bezug auf den Arbeitsantrieb 5 am ersten Abschnitt 3' angeordnet ist. Der Stützzylinder 16' wird mit dem

Stützzylinder 16 gemeinsam und in gleicher Weise betrieben, weshalb in der folgenden Beschreibung zur besseren Übersichtlichkeit nur auf den Stützzylinder 16 Bezug genommen wird.

[0042] Im Stützzylinder 16 ist ein Stützkolben 18 entlang der Arbeitsrichtung des Arbeitsantriebs 5 beweglich geführt. Der Stützkolben 18 begrenzt einen Stützdruckraum 20, welcher zum Bewegen des Stützkolbens in

Arbeitsrichtung mit einem hydraulischen Druckfluid beaufschlagbar ist. Der Stützkolben 18 begrenzt außerdem mit einem den Stützdruckraum 20 abgewandten Abschnitt einen Freigabedruckraum 26, welcher zum

Bewegen des Stützkolbens 18 entgegen der Arbeitsrichtung mit Druckfluid beaufschlagbar ist. Der Stützkolben 18 weist an seinem dem Werkstück W zugewandten Endabschnitt eine Auflageplatte 19 auf.

[0043] Am zweiten Abschnitt 3" sind Stützbolzen 22 mit Stütztellern 23

vorgesehen, welche derart im Bereich der Stanzmatrize 13 angeordnet sind, dass ein maschinenrahmenseitiger Auflageabschnitt 24 für das zu bearbeitende Werkstück W bereitgestellt wird. Die Stützbolzen 22 sind dabei den Stützzylindern 16, 16' derart gegenüberliegend angeordnet, dass beim Bewegen des Stützkolbens 18 in Arbeitsrichtung der

Auflageteller 19 über das Werkstück W auf den zugeordneten Stützteller 23 wirken kann.

[0044] Der Stützdruckraum 20 ist über eine Druckleitung 28 mit einem Regelventil 30 verbunden. Das Regelventil 30 ist als 3/3-Wegenventil mit drei

Zugängen ausgebildet, welches neben einer Neutralstellung zwei weitere Schaltstellungen aufweist, wobei in der einen Schaltstellung die

Druckleitung 28 mit einem Reservoir T für Druckfluid und in der anderen Schaltstellung die Druckleitung 28 mit einer Druckfluidversorgung ND verbindbar ist. Die Druckfluidversorgung ND ist dabei als ein

Druckspeicher für Druckfluid ausgebildet, welcher Druckfluid sowohl unter entsprechendem Druck bereitstellen als auch aufnehmen kann. Das Regelventil kann alternativ auch als 3/2 -Wegeventil mit drei Zugängen ausgebildet sein, über welches der Stützdruckraum 20 wahlweise mit dem Reservoir T oder der Druckfluidversorgung ND verbindbar ist.

[0045] Die Druckfluidversorgung ND steht ferner über eine

Ausgleichsdruckleitung 27 in ständiger Verbindung mit dem Freigabedruckraum 26.

[0046] In der Druckleitung 28 ist zwischen dem Stützdruckraum 20 und dem

Regelventil 30 eine als hydraulisches Drosselventil 34 ausgebildete Stelleinheit 32 angeordnet. Das Drosselventil 34 weist zwei Zugänge und zwei Schaltstellungen auf, wobei die eine Schaltstellung einer

Durchlassstellung der Stelleinheit 32, die andere Schaltstellung einer Drosselstellung der Stelleinheit 32 entspricht. Das Drosselventil 34 ist dabei derart ausgebildet, dass in der Drosselstellung ein gegenüber der Durchlassstellung verringerter Strömungsquerschnitt für Druckfluid bereitgestellt wird.

[0047] Als nicht dargestellte alternative Lösung für das Drosselventil 34 ist

denkbar, dass in der Druckleitung 28 eine Strömungsblende zur

Drosselung des Durchflusses an Druckfluid angeordnet ist, welche von einer wahlweise schließbaren Bypass-Leitung umgangen wird. Zum Schließen der Bypass-Leitung ist in dieser ein Stellventil angeordnet, welches in Drosselstellung geschlossen und in Durchlassstellung geöffnet ist.

[0048] Das Drosselventil 34 ist in an sich bekannter Weise als hydraulisch

schaltbares Wegeventil ausgebildet. Hierzu weist das Drosselventil 34 ein nicht dargestelltes Stellglied auf, welches zwischen der Durchlassstellung und der Drosselstellung geführt ist. Das Stellglied sieht eine nicht dargestellte hydraulische Wirkfläche vor, welche über einen ersten Steuerzugang 36 des Drosselventils 34 hydraulisch beaufschlagbar ist. Bei Beaufschlagung des ersten Steuerzugangs 36 wird das Stellglied in die Drosselstellung gedrängt. Entsprechend ist eine nicht dargestellte zweite hydraulische Wirkfläche vorgesehen, die über einen zweiten Steuerzugang 38 beaufschlagbar ist. Dabei wird bei Beaufschlagung der zweiten Wirkfläche das Stellglied in die Durchlassstellung bewegt. Der zweite Steuerzugang 38 steht über eine weitere Druckleitung 39 dauernd mit der Druckfluidversorgung ND in Verbindung. Dadurch wird das

Drosselventil 34 beziehungsweise die Stelleinheit 32 in Durchlassstellung vorgespannt.

[0049] Bei der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung 2 ist der erste Steuerzugang 36 über eine Steuerdruckleitung 40 mit dem Arbeitsdruckraum 1 1 des Arbeitsantriebs 5 druckverbunden. Bei ansteigendem Druck im Arbeitsdruckraum 1 1 wird somit das Drosselventil 34 ausgehend von der durch die beschriebene Vorspannung gehaltenen Durchlassstellung in die Drosselstellung umgeschaltet. Für dieses

Umschalten ist ein Schaltschwellwert dadurch festgelegt, dass die erste hydraulische Wirkfläche einen bestimmten Bruchteil der Größe der zweiten hydraulischen Wirkfläche aufweist. Alternativ ist denkbar, die Vorspannung über den Druck der Druckfluidversorgung ND oder durch ein mechanisches Federmittel einzustellen, welches das Stellglied des

Drosselventils 34 in Richtung der Durchlassstellung beaufschlagt.

[0050] Somit liegt bei der Vorrichtung 2 das Drosselventil 34 in der

Durchlassstellung vor, solange der Druck im Arbeitsdruckraum 1 1 unter der durch den Schaltschwellwert festgelegten Grenze liegt. Steigt der Druck im Arbeitsdruckraum 1 1 über diese Grenze, so schaltet das

Drosselventil 34 in die Drosselstellung, wodurch der Strömungsquerschnitt für Druckfluid eingeschränkt wird.

[0051] Der weitere Stützzylinder 16' wird vom Drosselventil 34 in derselben

Weise beeinflusst wie der Stützzylinder 16.

[0052] Im Folgenden wird die Funktion der Vorrichtung 2 zur

Schnittschlagdämpfung beim Betrieb der Stanzmaschine 1 beschrieben.

[0053] Anfangs befindet sich der Arbeitskolben 9 in einem eingefahrenen

Zustand, in dem das Arbeitswerkzeug 10 von der Werkstückaufnahme 14 beabstandet ist. Aufgrund der Vorspannung liegt die Stelleinheit 32 in der Durchlassstellung vor. Das Regelventil 30 wird zunächst derart geschaltet, dass der Stützdruckraum 20 mit dem Reservoir T in Verbindung steht. Da der Freigabedruckraum 26 über die Ausgleichsdruckleitung 27 dauernd mit der Druckfluidversorgung ND in Verbindung steht, wird der Stützkolben 18 entgegen der Arbeitsrichtung bewegt, das heißt in der Figur 1 nach oben. Damit wird der Bereich der Werkstückaufnahme 14 frei zugänglich und der Stanzmaschine 1 kann ein Werkstück W wie in der Figur 1 dargestellt zugeführt werden, wobei das Werkstück W auf den Stütztellern 23 und auf der Stanzaufnahme 13 aufliegt. [0054] Daraufhin wird der Arbeitskolben 9 in Arbeitsrichtung zum Werkstück W bewegt. Gleichzeitig wird das Regelventil 30 derart geschaltet, dass der Stützdruckraum 20 über die Druckleitung 28 mit der Druckfluidversorgung ND verbunden wird. Dabei wird dem Stützdruckraum 20 so lange

Druckfluid zugeführt, bis die Auflageplatte 19 auf dem Werkstück W aufliegt und dieses an die Stützteller 23 andrückt.

[0055] Sobald das Arbeitswerkzeug 10 auf dem Werkstück W aufliegt, führt eine stärkere Beaufschlagung des Arbeitsdruckraumes 1 1 zum Aufbau einer Arbeitskraft auf das Werkstück W (Druckaufbauphase). Dabei bringt das Werkstück W eine entsprechende Gegenkraft zur Arbeitskraft des

Arbeitsantriebs 5 auf. Während der Druckaufbauphase wirken somit Kräfte auf den Maschinenrahmen 3, insbesondere zwischen dem ersten

Rahmenabschnitt 3' und dem zweiten Rahmenabschnitt 3". Dies führt zu einer elastischen Verformung des Maschinenrahmens 3, wobei

insbesondere der erste Rahmenabschnitt 3' vom zweiten

Rahmenabschnitt 3" weggedrückt wird.

[0056] Während der Druckaufbauphase steht der Stützdruckraum 20 über das Regelventil 30 mit der Druckfluidversorgung ND in Verbindung, so dass der Stützkolben 18 der Verformung des Maschinenrahmens 3 folgend bewegt wird. Insbesondere führt ein Wegbiegen des ersten

Rahmenabschnitts 3' vom zweiten Rahmenabschnitt 3" dazu, dass der Stützkolben 18 ausgefahren wird und somit dem Stützdruckraum 20 Druckfluid zugeführt wird.

[0057] Über das Größenverhältnis der hydraulischen Wirkflächen des

Drosselventils 34 ist ein Schaltschwellwert für den Druck im

Arbeitsdruckraum 1 1 vorgegeben. Dieser ist entsprechend einer

Grenzarbeitskraft gewählt, durch die der Maschinenrahmen 3 noch nicht wesentlich elastisch verformt wird (beispielsweise im Bereich von 30% der Maximalkraft des Arbeitsantriebs 5).

[0058] Steigt der Druck im Arbeitsdruckraum 1 1 während der Druckaufbauphase über den Schaltschwellwert, so wird das Drosselventil 34 gegen die beschriebene Vorspannung in die Drosselstellung geschaltet.

[0059] Überschreitet die Arbeitskraft die maximale Kraft, welche das Werkstück W in der Stanzmatrize 13 aufnehmen kann, so gibt das Werkstück W im Wesentlichen schlagartig nach (Schnittdurchbruchphase).

Dementsprechend lässt auch die über das Werkstück W auf den

Maschinenrahmen 3 übertragene Kraft, welche zur elastischen

Verformung des Maschinenrahmens 3 führt, schlagartig nach. Da die elastische Verformung des Maschinenrahmens 3 jedoch mit einer

Bewegung des Stützkolbens 18 im Stützzylinder 16 verbunden ist, wird bei der elastischen Rückverform ung des Maschinenrahmens 3 nach dem Schnittdurchbruch des Werkstückes W der Stützkolben 18 entsprechend zurückbewegt. Im Falle der Figur 1 wird der Stützkolben 18 während der Rückverform ung wieder entgegen der Arbeitsrichtung in den Stützzylinder 16 eingedrückt. Dies ist mit einer entsprechenden Volumensänderung des Stützdruckraumes 20 verbunden. Da das Drosselventil 34 in der

Drosselstellung vorliegt, kann das Druckfluid nur über einen verkleinerten Strömungsquerschnitt abfließen. Die Rückbewegung des Stützkolbens 16 wird somit durch die Drosselung gedämpft. Je nach Schaltstellung des Regelventils 30 wird dabei das verdrängte Druckfluid in die

Druckfluidversorgung ND oder in das Reservoir T abgeführt.

[0060] Der Stützkolben 16 übt damit eine Stützkraft gegen eine schlagartig

elastische Rückverform ung des Maschinenrahmens 3 aus, was zu einer langsamen und für den Maschinenrahmen 3 weniger schädlichen oder unschädlichen Rückverformbewegung führt.

[0061] Die beschriebene Schnittschlagdämpfung bei der elastischen

Rückverform ung des Maschinenrahmens 3 erfolgt jedoch nur dann, wenn die zum Schnittdurchbruch des Werkstückes W erforderliche Kraft über der durch den Schaltschwellwert gegebenen Mindestkraft liegt. Ein weniger stabiles oder dünneres Werkstück kann folglich mit der

Stanzmaschine 1 gestanzt werden, ohne dass eine Drosselung der Rückbewegung des Stützkolben 16 erfolgt. Darüber hinaus kann mittels des Regelventils 30 die Schnittschlagdämpfung dauerhaft deaktiviert werden. Dies kann beispielsweise für einen Werkzeugwechsel,

Werkstückwechsel, beim Einrichtbetrieb der Arbeitsmaschine oder für Voreinstellungen vorteilhaft sein.