"Verfahren und Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung"

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduzierung des Schnittschlages beim Schneiden metallischer Werkstücke .

Stand der Technik

Der Schnittschlag beim Schneiden metallischer Werkstücke wird durch die Elastizität der Presse und durch den plötzlichen Abfall der Schneidkraft beim Durchbrechen des Werkzeuges durch das Werkstück, dem so genannten Schnittbruch, verursacht. Beim Schneiden werden Presse und Werkzeug vor dem Schnittbruch mit der für die überwindung des Schneidwiderstandes erforderlichen Kraft vorgespannt. Infolge der Elastizität der Presse wird dabei hauptsächlich im Pressenkörper und im Antrieb der Presse Energie gespeichert. Diese Federenergie wird beim Schnittbruch schlagartig frei und beschleunigt den Pressenstößel mit dem

Werkzeugoberteil nach unten. Gleichzeitig wird der Pressenkörper nicht nur bis in den Ausgangszustand entspannt, sondern er schwingt darüber hinaus in die entgegengesetzte Richtung. Die Auswirkungen eines derart ungedämpften Kraftabfalls oder Schnittschlages in einer Presse sind neben einer starken Lärmentwicklung vor allen Dingen sehr hohe Beanspruchungen der Pressenbauteile, insbesondere des Pressenkörpers. Von hydrau-

lischen Pressen sind Vorrichtungen zur Schnittschlagdämpfung bekannt, die aus einem Hydraulikzylinder und einer abflusssei- tig angeordneten Blende bestehen und deren Kolbenstangen durch die Bewegung des Pressenstößels eingefahren werden. Je nach Geschwindigkeit des Pressenstößels entsteht über diese Blende eine Druckdifferenz, die eine Gegenkraft auf den Pressenstößel bewirkt. Insbesondere bei Schneidarbeiten. verlangsamt sich der Pressenstößel unmittelbar vor Beginn des Schnittes zum Auf- • bringen der Schnittkraft und wird nach dem Materialdurchbruch beschleunigt. Vorzugsweise erfolgt das Aufsetzen des Pressen- Stößels auf die Kolbenstange des Schnittschlagdämpfers im Bereich der langsamen Bewegung, um eine geringe Gegenkraft durch den Schnittschlagdämpfer zu erfahren. Der Geschwindigkeitszuwachs des Pressenstößels nach dem Schnitt bewirkt durch die ^' fest eingestellte Blende eine entsprechend hohe Gegenkraft, die den Pressenstößel abbremst und so den Schnittschlag dämpft.

Nachteilig an dieser ^' Ausführung der Schnittschlagdämpfung ist, dass dem Pressenstößel eine Kraft entgegengebracht wird, die • nur von seiner Geschwindigkeit abhängig ist und damit bei hohen Geschwindigkeiten des Pressenstößels vor Schnittbeginn eine entsprechende Gegenkraft erzeugt, welche zusätzlich durch den Pressenantrieb aufgebracht werden muss. Weiterhin ist nachteilig, dass durch das Abströmen von Hydrauliköl über eine Blende mit großer Druckdifferenz ein entsprechender Wärmeeintrag in das Medium erfolgt, was zusätzliche Kühleinrichtungen erfordert .

Eine weitere Möglichkeit den Schnittschlag zu dämpfen, offenbart die EP 16 02 419 Al. Darin wird eine Presse zum Schneiden von hochfesten Blechen beschrieben, die beim Schneiden durch Abstützung des Pressenstößels auf dem dem Oberwerkzeug zuge-

ordneten Blechhalter dem Pressenstößel eine zur Blechhaltung kleinere Kraft entgegenbringt. Vorzugsweise wird vor dem Schneiden eine zur Blechhaltung kleinere Kraft zur Abstützung des Stößels aufgebracht und kurz vor dem Materialdurchbruch auf eine größere Gegenkraft umgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit ■ des Pressenstößels .

Nachteilig an dieser Ausführungsform ist die sehr aufwendige und sensible Regelung, welche sich unter Produktionsbedingungen nur sehr schwer prozesssicher aufrechterhalten lässt. Besonders problematisch ist hierbei, dass sich der Geschwindigkeitsschwellwert zur Umschaltung bei Variation der Pressenhub- zahl verändert und durch entsprechende Sensoren erfasst werden muss.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Regelungsparameter werkstückspezifisch sind und dadurch bei jedem Werkzeugwechsel angepasst werden müssen.

Aufgabe und Vorteil der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik eine Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung .zu entwickeln, welche einfach im Aufbau und prozesssicher in der Funktion ist und ohne aufwendige Regelung betrieben werden kann. Insbesondere soll vermieden werden, dass öl über eine Blende zur Erzeugung einer Gegenkraft abströmt, und dass eine Umschaltung auf eine höhere Gegenkraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Pressenstößels erfolgt.

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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8 durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. In den ünteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiter- bildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sich der Pressenstößel auf Kolbenstangen eines Hydrauliksystems abstützt, welches während des Schneidvorganges in Wirkverbindung zum Werkzeugunterteil bzw. zum Pressentisch steht und über ein abgeschlossenes ölvo- lumen verfügt. Dieses ölvolumen wird durch den Pressenstößel gegen einen schwimmenden Kolben verdrängt, der rückseitig mit dem Druck aus einem Speicher beaufschlagt wird, bis der Kolben gegen einen verstellbaren Anschlag gefahren ist. Danach baut sich der Druck aufgrund eines kleineren eingeschlossenen ölvo- lumens über einen kurzen Kompressionsweg sehr schnell auf bis bei Erreichen eines Druckschwellwertes der Kolben- eines Druck^ übersetzers gegen den gleichen Speicherdruck bewegt wird. Das Verhältnis der beiden Gegendrücke wird durch das Flächenver- hältnis des Druckübersetzers bestimmt. Der Umschaltpunkt von niedriger zu hoher Gegenkraft ist damit nur abhängig von dem Weg des Pressenstößels, der zurückgelegt werden muss, bis der schwimmende Kolben den verstellbaren Anschlag erreicht hat. ^• Der Beginn des Materialdurchbruches wird werkzeugabhängig ein- malig ermittelt und über den verstellbaren Anschlag eingestellt. Veränderte Schnittlagen, z.B. durch Nacharbeit der Schneidkanten können ebenfalls darüber kompensiert werden.

In einer ersten Ausführungsform ist jede Kolbenstange bzw. Zy- linderkammer mit jeweils einem Druckübersetzer und einem schwimmenden Kolben verbunden, d. h. bei jedem Abstützpunkt kann individuell eingestellt werden, bei welcher Stößelposition die ümschaltung auf eine höhere Gegenkraft erfolgt. In

einer anderen Ausführungsform sind jeweils mehrere Zylinder im Verbund zu einem System zusammengefasst, d. h. die Umschaltung auf eine höhere Gegenkraft erfolgt synchron durch einen gemeinsamen Einstellwert.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Kolbenstangen des Hydrauliksystems nicht wie oben beschrieben in Wirkverbindung mit dem Werkzeugunterteil bzw. dem Pressentisch stehen, sondern direkt auf den Blechhalter wir- ken.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem, anhand der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels .

Es zeigen:

Figur 1 Presse mit erfindungsgemäßer Schnittschlagdämpfungsvorrichtung Figur 2 Schnittschlagdämpfungsvorrichtung in unbelastetem Zustand

Figur 3 Schnittschlagdämpfungssystem unter geringer Belastung vor dem Materialdurchbruch

Figur .4 Schnittschlagdämpfungssystem unter hoher Belastung nach dem Materialdurchbruch

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Presse 1, in diesem Fall einer Schneidpresse. Die Presse 1 verfügt über Antriebsräder 2, welche über Exzenter 3 einen Stößel 4 in eine vertikale Hubbewegung versetzen. Die Position des Stößels 4 wird über ein Wegmeßsystem 5 erfasst. Am Stößel 4 ist die erfindungsgemäße SchnittSchlagdämpfungsvorrichtung 6 befestigt, welche wiederum mit dem Werkzeugoberteil 7 verbunden ist. Das Werkzeugunterteil 8 ist mit einem Schiebetisch 9 verbunden. Der Schiebetisch 9 wiederum ist mit dem Pressentisch 10- ver- spannt. In der dargestellten Position befindet sich zwischen dem Werkzeugoberteil 7 und dem Werkstückunterteil 8 ein Werkstück 11. Durch eine Klemmung zwischen einem Blechhalter 12 und dem Werkzeugunterteil 8 wird das Werkstück 11 gehalten. Eine detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Schnitt- Schlagdämpfungsvorrichtung 6 ist in Figur 2 zu sehen. Sämtliche- hydraulischen Komponenten sind in einer Trägerplatte 13 integriert, welche mit der Stößelplatte 14 fest verbunden ist. Das zentrale Element der Schnitttschlagdämpfungsvorrichtung 6 bildet ein Druckübersetzer 17 mit zwei unterschiedlich großen Zylinderkammern 16, 18 und den zugehörigen Kolben 15, 19. Die Zylinderkammer 16 ist über einen Verbindungskanal 20 mit einer weiteren Zylinderkammer 21, welche rückseitig mit einem Druckspeicher 22 beaufschlagt wird, verbunden. In der Zylinderkammer 21 befindet sich ein horizontal beweglicher schwimmender Kolben 23. Bei ansteigendem Druck in der Zylinderkammer 16, bewegt sich der schwimmende Kolben 23 von dieser weg bis sein Weg von einem mechanischen Anschlag 24 begrenzt wird. Die Position der mechanischen Anschlages 24 und somit der Weg des schwimmenden Kolbens 23 ist einstellbar.

In Figur 3 ist die Schnittschlagdämpfungsvorrichtung 6 in einer Stellung kurz vor dem Materialdurchbruch des zu schneiden-

den Werkstückes 11 dargestellt. Durch eine Bewegung der Kolbenstangen 25, welche sich am Werkzeugunterteil 8 abstützen, in Richtung der Stößelplatte 14, baut sich über den Kolben 16 in der Zylinderkammer 16 ein Druck auf, der groß genug ist um den schwimmenden Kolben 23 in Richtung des mechanischen Anschlages 24 zu bewegen. Sobald der schwimmende Kolben 23 den mechanischen Anschlag 24 erreicht hat, baut sich der Druck sehr schnell auf bis bei Erreichen eines Druckschwellwertes der Kolben 19 des Druckübersetzers 17 gegen den Speicherdruck bewegt wird. Durch die größere Fläche des Kolbens 19 im Vergleich zu Kolben 15 wirkt nun eine größere Gegenkraft. Dieser Vorgang ist in Figur 4 zu sehen. Der Mechanische Anschlag 24 kann nun so eingestellt werden, dass der Moment des Materialdurchbruches genau. dem Umschalten des Druckübersetzers 17 von der kleinen zur großen Gegenkraft entspricht.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschrieben Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedan- ken. So ist es beispielsweise denkbar, dass die erfindungsgemäße Schnittschlagdämpfung in den Stößel oder in das Werkzeugoberteil integriert wird.

Bezugszeichenliste

1. Presse

2. Antriebsräder 3. Exzenter

4. Stößel

5. Wegmeßsystem

6. Schnittschlagdämpfungsvorrichtung

7. Werkzeugoberteil 8. Werkzeugunterteil

9. Schiebetisch

10. Pressentisch

11. Werkstück

12. Blechhalter 13. Trägerplatte

14. Stößelplatte

15. Kolben

16. Zylinderkammer

17. Druckübersetzer 18. Zylinderkammer

19. Kolben

20. Verbindungskanal

21. Zylinderkammer

22. Druckspeicher 23. schwimmender Kolben

24.mechanischer Anschlag 25. Kolbenstange