DE19621682A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auswerfen von Blechteilen aus einer Stanze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswerfen von Blechteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der spanlosen Herstellung von Blechteilen, wie zum Beispiel Deckeln, Böden, Verschlüssen und ähnlich flachen Teilen, erfolgt nach dem Schnitt aus einer Blechtafel das Ziehen zwischen einem stationären Kern und einem bewegli­ chen Werkzeug. Zum beweglichen Werkzeug gehört eine Zieh­ glocke, die die formgebende Fläche umgibt. Das Ziehen er­ folgt mithin innerhalb der Ziehglocke, wobei das Material von einem Faltenhalterring auf Spannung gehalten wird. Am Ende des Ziehvorgangs steckt das fertig gezogene Blechteil völlig in der Glocke. Werkzeug und Ziehglocke sind übli­ cherweise an einem Stößel angebracht, der mit Hilfe einer Presse betätigt wird, und zwar üblicherweise von einer Ex­ zenterpresse. Der Kern ist hingegen stationär. Ein derar­ tiges Werkzeug ist etwa aus der US 4 574 608 oder DE 39 16 665 bekanntgeworden.

Das umgeformte Blechteil klemmt aufgrund der angeformten Seiten mehr oder weniger in der Ziehglocke fest. Zum Aus­ werfen des Blechteils ist daher erforderlich, das Blech­ teil zu einem günstigen Zeitpunkt aus der Glocke heraus zu­ drücken. Es ist bekannt, hierzu einen fremdkraftbetätigten Auswerfer vorzusehen, der entweder über eine mechanische Kopplung mit dem Stößel der Presse oder durch eine pneu­ matische Aktivierung betätigt wird. Dies geschieht norma­ lerweise am Ende des Rückhubs. Das Blechteil wird aus der Glocke herausgedrückt und durch eine geeignete Austragvor­ richtung seitlich herausbewegt, beispielsweise durch ein mechanisches Element oder durch eine Luftströmung.

Das bekannte Verfahren hat etliche Nachteile, die sich bei größerer Frequenz des Stößels noch verstärken. Wegen der notwendigerweise gesteuerten Fremdkraftbetätigung hat der Auswerfer einschließlich seines Betägigungsmechanismus eine erhebliche Eigenmasse. Beim Öffnen des Werkzeugs hat der Auswerfer wegen der naturgemäß hohen Beschleunigung die Tendenz, bereits in dieser Phase aus der Ziehglocke herauszufahren und so das Blechteil unkontrolliert zum falschen Zeitpunkt auszuwerfen. Dem kann mit entsprechen­ den Federkräften entgegengewirkt werden. In jedem Fall ist jedoch ein derartig konstruiertes Werkzeug außerordentlich aufwendig.

In der Auswerfphase im Bereich des Totpunktes nach dem Rückhub des Stößels bzw. kurz davor ist die Beschleunigung des Stößels negativ. Der Auswerfvorgang muß gegen die große bereits erwähnte Federkraft und die entgegengesetzt gerichtete Beschleunigung des Stößels geführt werden. Dies führt zu einer erheblichen Belastung der Einzelteile und auch zu Problemen beim anschließenden Austragen der Teile aus dem Werkzeugbereich, insbesondere bei höheren Stößel­ geschwindigkeiten. Aufwendige Anpaß- und Einstellarbeiten für jedes spezifische Teil sowie eine hohe Störhäufigkeit sind die Folge.

Neben dem oben beschriebenen gesteuerten Auswerfersystem, das zum Ziel hat, zu einem bestimmten Zeitpunkt des Rück­ hubes des Stößels das Blechteil auszuwerfen, sind andere Systeme bekanntgeworden, die weitaus einfacher aufgebaut sind. Bei diesen wird ein federbelasteter Auswerferring vorgesehen, der Bestandteil des Werkzeugs ist. Der Auswer­ ferring drückt das Blechteil sofort nach dem Öffnen des Werkzeugs aus der Glocke. Ein kontrollierter, gerichteter Abtransport des Blechteils aus dem Werkzeugbereich wie bei dem oben beschriebenen System ist jedoch nicht möglich. Deshalb wird das zuletzt erwähnte Auswerfersystem übli­ cherweise in geneigten Pressen oder zusammen mit aufwen­ digen Luftstromsystemen verwendet. Trotz des Einsatzes von Luftströmen bleibt der Abtransport der Blechteile unsicher, was sich nachteilig für nachgeschaltete Anlagen zur Wei­ terbearbeitung der Blechteile auswirkt. Sollen zum Bei­ spiel Konservendosendeckel angerollt werden, müssen ent­ weder aufwendige Zwischenpuffersysteme vorgesehen werden oder mehrere Anrollmaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Auswerfen von Blechteilen aus dem Werkzeug einer Presse zu schaffen, die den Aufwand für das Werkzeug sehr gering hält, die jedoch zugleich das kontrollierte Auswer­ fen an einem vorgegeben Ort ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Blechteil vom Werkzeug während des Rückhubs mit Hilfe eines Unterdrucks mitgenommen, der spätestens zu Beginn des Rückhubs zwi­ schen Blechteil und Werkzeug aufgebaut wird. Für den Auf­ bau des Unterdrucks ist erforderlich, daß das Werkzeug einschließlich des beweglichen Abschnitts zur Atmosphäre hin abgeschottet ist. Eine absolute Luftdichtheit ist nicht erforderlich. Für den Aufbau eines Vakuums bieten sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten an. Die eine besteht darin, den Unterdruck auszunutzen, der dadurch entsteht, daß das Blechteil nach Beendigung des Ziehvorgangs mit Hilfe des beweglichen Werkzeugabschnitts vom Werkzeug in Richtung Kern bewegt wird. Diese Bewegung erzeugt eine Volumenvergrößerung, wodurch ein Unterdruck entsteht, wenn der entstandene Raum nicht belüftet wird. Die andere Mög­ lichkeit besteht darin, gezielt in dem so gebildeten Raum ein Vakuum zu erzeugen, beispielsweise mit Hilfe einer Vakuumpumpe.

Der Unterdruck wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dazu verwendet, das Blechteil über eine bestimmte Strecke des Rückhubs zu bewegen in Höhe einer Austragvorrichtung, die das Blechteil seitlich zwischen den Werkzeugen herausbe­ wegt. Diese Bewegung kann mit Hilfe eines mechanischen Elements erfolgen oder durch Aufbringen einer Luftströmung.

Bliebe es jedoch bei dem aufgebauten Unterdruck am Blech­ teil, könnte das seitliche Bewegen des Blechteils Schwie­ rigkeiten bereiten. Erfindungsgemäß wird daher der Unter­ druck nach einer vorgegebenen Strecke des Rückhubs redu­ ziert dergestalt, daß die am Blechteil angreifenden Kräfte am Ort der Austragvorrichtung noch eine Anlage des Blech­ teils am Werkzeug aufrecht erhalten, jedoch von der Aus­ tragkraft sicher überwindbar sind. Idealerweise liegt das Blechteil am Werkzeug während des Rückhubs in Höhe der Austragvorrichtung nur noch "schwebend" an, ohne noch nen­ nenswert festgehalten zu werden. Allerdings hängen die Haltekräfte, die das Blechteil am Werkzeug zu halten ver­ suchen, nicht nur vom Vakuum ab, sondern auch von der Ge­ schwindigkeit des Stößels und dem Zeitpunkt, an dem das Vakuum annähernd eliminiert ist. Werden die einzelnen Parameter, soweit sie wählbar sind, richtig eingestellt, kann an einem beliebigen Ort während des Rückhubs das seitliche Austragen erfolgen. Zweckmäßigerweise findet das Auswerfen annähernd mittig an der Rückhubstrecke statt oder auch zu einem etwas späteren Zeitpunkt. Das Vakuum wird naturgemäß schon zu einem früheren Zeitpunkt abge­ schwächt. Bekanntlich findet auf halbem Wege des Rückhubs eine Beschleunigungsumkehr statt. Bereits vor dem Umkehr­ punkt wird die Beschleunigung geringer. Die durch den Un­ terdruck aufzubringende Kraft kann daher ebenfalls gerin­ ger werden, ohne daß die Mitnahme des Blechteils gefährdet wäre. Beim Umkehrpunkt für die Beschleunigung kann das Vakuum ebenfalls minimal oder Null sein, wenn zu diesem Zeitpunkt seitlich ausgetragen werden soll. Während des weiteren Rückhubs ist die Beschleunigung negativ, so daß die Eigenträgheit des Blechteils versucht, dieses in An­ lage am Werkzeug zu halten.

Der Abbau des Unterdrucks kann zum Beispiel durch ein Be­ lüften des Raums zwischen Blechteil und Werkzeug erfolgen, beispielsweise durch eine geeignete Verbindung zur Atmo­ sphäre. Alternativ kann in diesen Raum auch ein Druckstoß eingeleitet werden, der das Vakuum mehr oder weniger schlagartig aufhebt. Dieser Druckstoß darf jedoch keinen Überdruck erzeugen, da sonst schädliche dynamische Saug­ effekte zwischen beweglichem Werkzeugteil und dem Werkzeug entstehen können. Außerdem könnte das Blechteil die Haf­ tung am beweglichen Werkzeug verlieren.

Das Stanz- und Umformwerkzeug zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens weist vorzugsweise einen Kanal auf, der an der Formfläche des Werkzeugs mündet und am anderen Ende mit Atmosphäre verbindbar ist. Die Verbindung kann ständig mit Atmosphäre bestehen. Falls der Strömungsquer­ schnitt entsprechend bemessen ist, läßt er den Unterdruck­ aufbau bei der Bewegung des Blechteils mit Hilfe des be­ weglichen Werkzeugs zu. Anschließend wird das Vakuum zwar wieder aufgehoben durch die Zuströmung von Luft. Da der Stößel sich jedoch mit einer erheblichen Geschwindigkeit bewegt, ist es ohne weiteres möglich, den Unterdruckabbau zu einem Zeitpunkt zu erzielen, an dem er für das seit­ liche Austragen gewünscht ist. Eine unmittelbare Verbin­ dung mit Atmosphäre hat auch den Vorteil, daß während des Ziehens entstehender Überdruck abgebaut werden kann. Al­ ternativ sieht die Erfindung die Anordnung eines Ventils im Kanal vor, das den Strömungsquerschnitt steuert und den Kanal wahlweise abschließt oder mit Atmosphäre in Verbin­ dung setzt. Außerdem ist eine Verbindung des Kanals über das Ventil mit einer Vakuumpumpe möglich oder auch mit einer Druckquelle.

Mit Hilfe der Erfindung kann ein Blechteil in seiner Posi­ tion am beweglichen Werkzeugabschnitt an einer gewünschten Position relativ zu den Austragmitteln präsentiert werden. Die Funktion der Erfindung ist störungsfrei, stabil und sicher reproduzierbar. Einstellarbeiten entfallen. Die Werkzeugkonstruktion ist erheblich vereinfacht. Die Erfin­ dung erlaubt, Blechteile auch bei hoher Geschwindigkeit des Stößels so exakt auszubringen, daß sie bei mehreren Werkzeugen der Presse und in Reihe ohne Überlappung auf einem einzigen parallel zur Werkzeugreihe verlaufenden Transportband abgelegt werden können für die Zufuhr zu einer zum Beispiel einzigen Weiterbearbeitungsmaschine. Die Anzahl der Weiterbearbeitungsmaschinen kann in jedem Fall gegenüber herkömmlichen Systemen verringert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Werkzeuganordnung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Preßvorgangs.

Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 während der Rück­ hubphase des beweglichen Werkzeugs.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Schaltbild für den Betrieb der Werkzeuganordnung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Werkzeuganordnung weist ein bewegbares Oberwerkzeug 10 sowie einen stationären Zieh­ kern 12 auf. Letzterer weist einen kreisförmigen Abschnitt 16 mit einer Ausnehmung 14 auf. Der Abschnitt 16 ist von einem ringförmigen Faltenhalter 18 umgeben und dieser wie­ derum von einem ringförmigen Schneidwerkzeug 20. Der Fal­ tenhalter 18 ist gegenüber einer Federanordnung 22 nach unten verstellbar. Die beschriebenen Teile sind an einem Lagerbauteil 24 gelagert, das fest mit einer stationären nicht gezeigten Aufspannplatte verbunden ist.

Das Oberwerkzeug 10 weist einen kreisförmigen inneren Ab­ schnitt 26 auf und einen diesen umgebenden ringförmigen Abschnitt 28, der relativ zum ersteren axialbeweglich ist und mit Hilfe einer im einzelnen nicht näher beschriebenen Federanordnung 30 nach unten, d. h. in Richtung Kern 12 vorgespannt ist. In Fig. 1 ist die untere Totpunktstellung des Oberwerkzeugs 10 dargestellt, in der ein Deckel 31 mit mittiger ebener Spiegelfläche und gewölbtem flanschartigen Rand zwischen den Werkzeugteilen geformt wird. Der Werk­ zeugabschnitt 28 hat eine zurückgezogene Position in sei­ nem Halteteil 32, das seinerseits an einer Platte 34 zum Beispiel durch Schrauben befestigt sein kann. Die Platte 34 ist mit einem nicht gezeigten Stößel einer Exzenter­ presse verbunden ist. Die obere Anordnung nach Fig. 1 be­ wegt sich daher in Richtung des Doppelpfeils 36 in Rich­ tung Kern 12 bzw. von diesem fort. Es versteht sich, daß die Anordnung nach Fig. 1 jede beliebige Lage im Raum ein­ nehmen kann.

Der ringförmige Werkzeugabschnitt 28 ist von einer ring­ förmigen Ziehglocke 38 umgeben, die fest mit der Platte 32 verbunden ist.

Die in Fig. 1 und 2 beschriebene Werkzeuganordnung ist im Prinzip bekannt. Wesentlich ist jedoch, daß der Raum un­ terhalb des Werkzeugs 10 mit einem Kanal 42 in Verbindung steht, der durch den Werkzeugabschnitt 26 hindurch nach oben geführt ist bis in die Platte 34 hinein.

In Fig. 1 ist zu sehen, wie die Werkzeuge miteinander in Eingriff sind, um ein Blechteil, hier den Deckel 31, aus einer nicht gezeigten Tafel auszustanzen und gleichzeitig umzuformen. Dabei gelangt der Rand des Deckels in die ringförmige Ausnehmung, die durch den inneren Werkzeugab­ schnitt 26, den ringförmigen Werkzeugabschnitt 28 und die Ziehglocke 38 gebildet ist. Sobald das bewegliche Ober­ werkzeug seinen Rückhub ausführt, drückt der ringförmige Werkzeugabschnitt 28 das Blechteil nach unten, wobei das Blechteil mit seinem angeformten Flansch weiter in Anlage am ringförmigen Werkzeugabschnitt 28 und auch seitlich an der Ziehglocke 38 bleibt, wie in Fig. 2 zu erkennen. Da­ durch ist das Volumen 44 zwischen Deckel 31 und dem Werk­ zeugabschnitt 26 vergrößert, was zur Entstehung eines Un­ terdrucks führt, wenn er über den Kanal 42 nicht sofort abgebaut wird. Bei einer entsprechenden Bemessung des Strömungsquerschnitts des Kanals 42 kann jedoch dieser Unterdruckabbau mehr oder weniger verzögert vonstatten gehen, so daß das Oberwerkzeug 10 bereits einen gewissen Abstand zum Unterwerkzeug zurückgelegt hat, bevor der Un­ terdruck im wesentlichen zu Null wird. Geschieht dies etwa in Höhe des Pfeils 46, kann das Blechteil mit Hilfe einer impulsartigen Luftströmung oder dergleichen auf einfache Weise seitlich zwischen den Werkzeugen ausgetragen werden in einen seitlichen Kanal 47 hinein. Es ist jedoch auch möglich, die Druckverhältnisse im Kanal 42 gezielt zu steuern, um die Mitnahme des Deckels mit dem Oberwerkzeug bzw. das Aufheben der Haftkraft zu steuern. Eine derar­ tige Steuermöglichkeit ist in Fig. 3 angedeutet.

Der Kanal 42 ist in Fig. 3 mit dem Ausgang einer Ventilan­ ordnung 48 verbunden. Die Ventilanordnung 48 ist steuerbar, wie bei 50 angedeutet. Die Steuerung kann elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Ein Eingang R ist mit einer Vakuum­ pumpe 52 verbunden, die über eine Kupplung 54 mit einem Antriebsmotor 56 gekoppelt ist. Ein weiterer Eingang P ist mit einer Druckquelle 58 verbunden. Ein dritter Eingang S kann alternativ bei 60 mit Atmosphäre verbunden sein.

Die Druckverhältnisse im Kanal 42 können mit Hilfe der An­ ordnung nach Fig. 3 in unterschiedlicher Weise gesteuert werden. Beispielsweise kann bereits während des Ziehvor­ gangs ein Vakuum an den Kanal 42 gelegt werden, um den Überdruck, der beim Ziehen hinter dem Deckel 31 auftritt, abzubauen. Wahlweise kann während dieses Zustands der Kanal 42 auch mit Atmosphäre verbunden sein.

Während des Rückhubs kann der Kanal 42 an die Vakuumpumpe 52 angeschlossen sein. Zu einem gewünschten Zeitpunkt, beispielsweise kurz vor dem Umkehrpunkt für die Beschleu­ nigung oder auch danach wird die Verbindung mit der Va­ kuumpumpe 52 gesperrt und entweder eine Verbindung zur Atmosphäre hergestellt oder alternativ die Druckquelle 56 mit dem Kanal 42 kurzzeitig verbunden, um den Unterdruck innerhalb einer gewünschten Zeitspanne gezielt aufzuheben.

In jedem Fall ist mit Hilfe der gezeigten Anordnung er­ wünscht, daß der Deckel nach dem Umformen in der unteren Totpunktlage des Oberwerkzeugs beim Rückhub mitgenommen wird bis zu einer gewünschten Höhe, in der eine seitliche Austragkraft das Blechteil sicher vom Oberwerkzeug ent­ fernt. Die Mitnahme nach oben erfolgt durch Aufbau eines Unterdrucks. Zu diesem Zweck ist erforderlich, daß die Räume oberhalb des Deckels im Werkzeug möglichst luftab­ gedichtet sind. Eine vollständige Abdichtung ist nicht un­ bedingt erforderlich. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Blech­ teil seitlich ausgetragen werden soll, soll es möglichst wenig an dem ringförmigen Werkzeugabschnitt 28 haften, damit es relativ leicht zur Seite bewegt werden kann.

Es versteht sich, daß das Ventil 48 nach Fig. 3 nicht alle drei beschriebenen Verbindungen des Kanals 42 herstellen kann, da es nur zwei Schaltstellungen aufweist. Sollte der Kanal wahlweise mit allen drei Anschlußmöglichkeiten ver­ sehen werden, müßte die Steueranordnung entsprechend er­ weitert werden. Schließlich ist auch möglich, den Raum über einen weiteren Kanal mit Atmosphäre zu verbinden, in dem zum Beispiel ein Rückschlagventil angeordnet ist, um den Abbau eines Überdruckes während des Preßvorgangs zu bewerkstelligen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Auswerfen von Blechteilen, die in einer Stanze, die einen stationären Kern und ein von einem Antrieb hin- und herbewegtes Werkzeug mit einer dieses umgebenden Ziehglocke aufweist, aus einer Blechtafel ausgestanzt und umgeformt werden, wobei zumindest ein kreis- oder kreisringförmiger Abschnitt des Werkzeugs von einer Federanordnung vorgespannt ist und wobei das Blechteil mit Hilfe einer eine seitliche Kraft auf das Blechteil ausübenden Austragvorrichtung aus der Werk­ zeuganordnung ausgetragen wird, wenn das Werkzeug sei­ nen Rückhub ausführt und das umgeformte Blechteil vom beweglichen Werkzeugabschnitt in Richtung Ziehkern be­ wegt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech­ teil vom Werkzeug während des Rückhubes mit Hilfe eines Unterdrucks mitgenommen wird, der spätestens zu Beginn des Rückhubs zwischen Blechteil und Werkzeug aufgebaut wird und der Unterdruck nach einer vorgegebenen Strecke des Rückhubs reduziert wird dergestalt, daß die am Blechteil angreifenden Kräfte am Ort der Austragvor­ richtung noch eine Anlage des Blechteils am Werkzeug bewirken, jedoch von der Austragkraft sicher überwind­ bar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragkraft von einem Luftstrom an einem vorgege­ benen Ort zwischen den Totpunktlagen des Werkzeugs er­ zeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Reduzierung des Unterdrucks der Raum zwi­ schen Blechteil und Werkzeug belüftet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Reduzierung des Unterdrucks ein Druckstoß zugeführt wird, der jedoch keinen Überdruck im Raum zwischen Werkzeug und Blechteil erzeugt.

5. Stanz- und Umformwerkzeug, das von einem Antrieb auf einen stationären Ziehkern zu und von diesem fort be­ wegt wird und das einen kreis- oder kreisringförmigen beweglichen Werkzeugabschnitt aufweist, der von einer Federanordnung in Richtung eines stationären Ziehkerns vorgespannt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeug (10) ein Kanal (42) vorgesehen ist, der an der Formfläche des Werkzeugs (10) mündet und der am anderen Ende mit einem gewünschten Druck beaufschlagbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (42) einen definierten Strömungsquerschnitt aufweist und unmittelbar mit Atmosphäre verbindbar ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt veränderbar ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kanal (42) ein steuerbares Ventil (48) zugeordnet ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über das Ventil (48) eine Unterdruckquelle (52) an den Kanal (42) anschließbar ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Ventils (48), daß es den Kanal (42) wahlweise mit der Unterdruckquelle (52) oder mit Atmo­ sphäre (60) verbindet.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über das Ventil (48) eine Druck­ quelle (58) mit dem Kanal (42) verbindbar ist.