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Die Neuerung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Bearbeitungsmaschine sowie eine mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgerüstete Bearbeitungsmaschine.
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Die
DE 195 36 727 A1 betrifft einen Kipphebel-Stanzenantrieb für eine Stanzpresse mit hoher Ausgangsleistung und einfachem Aufbau. Das Kipphebelsystem hat einen ersten Hebel, der an einem Ende mit dem Stößel verbunden ist, so dass er frei drehbar ist und einen zweiten Hebel, der mit dem anderen Ende des ersten Hebels zwischen einem festen Ende und dessen einem festen Ende und dessen anderem freien Ende frei drehbar verbunden ist und der am festen Ende frei drehbar gelagert ist. Das freie Ende des zweiten Hebels ist mit einer Mutter einer Vorschiebespindelanordnung verbunden, die von einem Servomotor angetrieben wird.
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Nachteilig an dieser Ausgestaltungsform ist der konstruktive Aufbau der Gelenke, wobei es hier möglicherweise durch Klemmungen zu nicht immer befriedigenden Stanzergebnissen kommt.
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Der
DE 10 2005 039 691 A1 ist ein Pressenantrieb zu entnehmen. Um für einen Pressenantrieb Eilgang und Pressweg von separaten Einheiten aus aufbringen zu können, muss der Eilgangantrieb automatisch blockiert werden können, vorzugsweise unabhängig von der Lage des Kontaktpunkts zwischen Ober- und Unterwerkzeug. Dies geschieht mit Hilfe einer Gewindespindel auf der zwei Spindelmuttern laufen, die drehfest, aber längsbeweglich zueinander angeordnet sind und sich bei Kontaktierung automatisch auf der Spindel verklemmen und deren Längsbewegung beenden.
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Durch die
DE 101 22 260 A1 ist eine lineare Antriebseinrichtung zum Öffnen und Schließen von Formwerkzeugen sowie Aufbringen einer Schließkraft hierauf zu entnehmen, mit einem auf die Formwerkzeuge wirkenden Spindeltrieb mit einer ersten Spindelmutter für ein Öffnen und Schließen der Formwerkzeuge mit einer Spindel und mit einer auf die Formwerkzeuge wirkenden Kolben-/Zylindereinheit für das Aufbringen der Schließkraft.
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Die
DE 199 45 584 A1 beschreibt einen mehrdimensionalen Antrieb für Arbeitsmaschinen. Um für eine Arbeitsmaschine, wie z. B. Positioniergeräte, Mischmaschinen, Werkzeugmaschinen oder dergleichen, mit mindestens zweidimensionalem Antrieb ein Antriebssystem zu schaffen, das modular aufgebaut ist und das voneinander unabhängige Übertragungen der von den einzelnen Modulen eingeleiteten Bewegungen in die gewünschten Achsrichtungen ermöglicht, wird ein Antriebssystem vorgeschlagen, mit wenigstens zwei sich kreuzenden, unabhängig voneinander betreibbaren gleichartigen Linearantriebsmodulen, beinhaltend jeweils einen ortsfesten Stator, in den ein Läufer eintaucht, der als ein an einer Linearführung für die Linearbewegung in der X-Achse, Y-Achse oder dergleichen geführter Führungsschlitten ausgebildet ist, der sich jeweils an einem axial wirkenden Federelement mit gesteuerter Federkraft abstützt, wobei das X- bzw. Y-Achsen-Linearantriebsmodul bzw. das Z-Achsen-Linearantriebsmodul bzw. der jeweilige Führungsschlitten mit der Arbeitsplattform bzw. dem Werkzeug in Wirkverbindung stehen.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung bereit zu stellen, die im Wesentlichen universell für eine Vielzahl von Bearbeitungsmaschinen, insbesondere in unterschiedlichen Dimensionen und Leistungen eingesetzt werden kann, wobei die Grundstrukturen der Antriebstechnik, unabhängig von der Leistung der Bearbeitungsmaschine, im Wesentlichen die gleichen Bauteile beinhalten soll.
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Darüber hinaus sollen unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen vorgestellt werden, die mit einer derartigen Antriebseinrichtung ausgerüstet werden sollen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebseinrichtung, zumindest beinhaltend mindestens eine Antriebsquelle, mindestens ein Übertragungsmittel für die Antriebsleitung, mindestens einen mit dem Übertragungsmittel in Wirkverbindung stehenden Kraftübertragungselement, mindestens eine rampenartig ausgebildete geneigte Ebene, die über mindestens eine Linearführung mit dem Kraftübertragungselement in Wirkverbindung steht sowie mindestens ein mittel- oder unmittelbar mit dem Kraftübertragungselement in Wirkverbindung stehendes Bearbeitungswerkzeug, wobei die durch die Antriebsquelle erzeugte Antriebsleistung über das Übertragungsmittel, die rampenartig ausgebildete Ebene, respektive das Kraftübertragungselement, mittel- oder unmittelbar auf das jeweilige Bearbeitungswerkzeug übertragbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Neuerungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Stanz- oder Schervorrichtung, beinhaltend die neuerungsgemäße Antriebseinrichtung.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Biege- oder Tiefziehvorrichtung, beinhaltend die neuerungsgemäße Antriebseinrichtung.
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Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch eine Bohr-, Fräs- oder Schleifvorrichtung, beinhaltend die neuerungsgemäße Antriebseinrichtung.
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Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst durch eine Nieteinrichtung, beinhaltend die neuerungsgemäße Antriebseinrichtung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der neuerungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtungen, respektive Bearbeitungsmaschinen, sind den zugehörigen gegenständigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Antriebsquelle kann beispielsweise durch einen Elektromotor, einen Zylinder oder einen Exzenterantrieb gebildet sein.
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Als Übertragungsmittel kommen je nach Einsatzfall Zahnstangen, Spindeln, Ketten oder Zugstreben zum Einsatz.
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Die Kraftübertragung von der Antriebsquelle auf das jeweilige Bearbeitungswerkzeug erfolgt vorteilhafterweise über die rampenartig ausgebildete geneigte Ebene sowie damit in Wirkverbindung stehende Bauteile, wie z. B. einen Kreuzkopf.
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Als Bearbeitungswerkzeuge können Stanzwerkzeuge, Biegewerkzeuge, Tiefziehwerkzeuge, Bohrwerkzeuge, Nietwerkzeuge, Scherwerkzeuge, Fräs- und Schleifwerkzeuge eingesetzt werden. Soweit notwendig wird für den Betrieb des jeweiligen Werkzeugs ein separater Antrieb vorgesehen.
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Vorteilhafter Weise ist das als Spindel oder Zahnstange ausgebildete Übertragungsmittel horizontal angeordnet, während der Bär in vertikaler Richtung translatorisch bewegbar ist und wobei die Krafteinleitung von der Spindel oder Zahnstange in den Bär über die geneigt verlaufende Rampe dergestalt erfolgt, dass ein mit einem Kreuzkopf in Wirkverbindung stehender Kugelumlaufschuh, respektive ein Gleitlager, auf der als Linearführung ausgebildeten Rampe führ- und bewegbar ist.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Antriebsmotor ein Servomotor ist, der bedarfsweise über eine Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung, mit der Spindel oder der Zahnstange in Wirkverbindung steht.
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Andersartige Antriebsmotore, wie z. B. Schrittmotore, Elektromotore, Hydraulik- und Pneumatikmotore, sind ebenfalls denkbar.
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Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit Linearmotore einzusetzen.
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Ebenfalls denkbar sind Exzenterantriebe, hydraulische oder pneumatische Zylinder.
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Einem weiteren Gedanken der Neuerung gemäß ist die Spindel oder Zahnstange auf der dem Antriebsmotor abgewandten Seite zumindest einfach, vorteilhafterweise jedoch doppelt, gelagert.
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Der Antriebsmotor kann bedarfsweise über eine Halterung an die Kopf- oder Grundplatte angeflanscht werden.
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Der Bär kann zwischen säulenartig ausgebildeten Stützelementen im Wesentlichen spielfrei translatorisch hin und her bewegt werden, wobei die Bewegungseinrichtung, d. h. vertikal von oben nach unten oder umgekehrt, bzw. geneigt zur Horizontalen, respektive Vertikalen, für die Funktion des Anmeldungsgegenstandes unerheblich ist.
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Der Einsatz einer einzelnen geneigt verlaufenden Rampe ist materialabhängig bis zu einer vorgebbaren Leistung der jeweiligen Bearbeitungseinrichtung sinnvoll einsetzbar, so dass hohe Bearbeitungstoleranzen eingehalten werden können.
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Wird diese Leistungsgrenze überschritten, macht es, einem weiteren Gedanken der Neuerung gemäß, Sinn, den Bär über mehrere gegenläufig positionierte Rampen samt zugehöriger Antriebe und Übertragungsmittel translatorisch zu führen. Durch diese Maßnahme werden keine Seitenkräfte auf den Bär ausgeübt, so dass eine optimale Vertikalführung zur Erreichung höchster Bearbeitungstoleranzen herbeigeführt werden kann.
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Wie bereits dargelegt, kann die neuerungsgemäße Antriebseinrichtung in unterschiedlichen Dimensionen für unterschiedliche Anwendungsfälle und Materialien konzipiert werden. Lediglich die Grundstrukturen der Antriebstechnik sind unabhängig von der Dimension der Bearbeitungseinrichtung im Wesentlichen durch gleiche Bauteile gebildet. Dies gilt insbesondere für den elektromechanischen Antrieb sowie die mit dem Bär in Wirkverbindung stehenden Bauteile, die über die geneigte Rampe bewegbar sind.
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Der Einsatzbereich der neuerungsgemäßen Antriebseinrichtung ist vielfältig. Neben einer Einzelplatzbearbeitung von Materialien, wie z. B. Papier, Pappe, Blech oder dergleichen besteht auch die Möglichkeit, ein Durchlaufwerkzeug dadurch zu bilden, dass mehrere einzelne Bearbeitungsmaschinen neben- oder hintereinander angeordnet werden. Insbesondere bandförmiges Material vorgebbarer Abmessung kann dann im Durchlaufverfahren durch die einzelnen Arbeitsstationen hindurchgeführt und durch Bearbeitung der jeweiligen Materialien konfiguriert werden.
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Alternativ besteht auch die Möglichkeit, einzelne neuerungsgemäße Antriebseinrichtungen, bedarfsweise mit Abstand zueinander, im Bereich von ggf. unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen hinter- oder nebeneinander zu positionieren, um auf diese Art und Weise eine Möglichkeit aufzuzeigen, langes bandförmiges Material in einem oder mehreren Arbeitsgängen synchron oder alternierend bearbeiten zu können.
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Der Neuerungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
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1 Prinzipskizze des neuerungsgemäßen Antriebskonzepts, das für eine Vielzahl von Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden kann;
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2 Prinzipskizze einer beispielhaften neuerungsgemäßen Stanzeinrichtung;
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3 Perspektivische Darstellung der Stanzeinrichtung gemäß 2;
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4 Prinzipskizze gemäß 2 mit zwei gegenläufigen Rampen;
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5 Prinzipskizze mehrerer neuerungsgemäßer Bearbeitungseinrichtungen zur Bildung eines Durchlaufwerkzeugs;
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6 Prinzipskizze mehrerer hintereinander positionierter Bearbeitungseinrichtungen für lange Bauteile;
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7 und 8 Darstellung einer Bearbeitungsstation, bei welcher Bearbeitungswerkzeuge aus unterschiedlichen horizontalen und/oder vertikalen Richtungen auf ein Werkstück einwirken.
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1 zeigt als Prinzipskizze das neuerungsgemäße Antriebskonzept, das – wie nachfolgend beschrieben – für eine Vielzahl unterschiedlicher Bearbeitungsmaschinen, respektive Bearbeitungswerkzeuge, eingesetzt werden kann. Dargestellt ist eine Antriebseinrichtung 1, beinhaltend eine Antriebsquelle A (z. B. ein Elektromotor, ein Zylinder oder ein Kurbeltrieb), ein Übertragungsmittel B (z. B. eine Zahnstange, eine Spindel, eine Kette oder eine Zugstrebe), ein Kraftübertragungselement (z. B. ein Kreuzkopf), eine geneigt zum Übertragungselement B verlaufende Rampe D sowie ein translatorisch bewegbares Bearbeitungswerkzeug E. Das Kraftübertragungselement C weist hier nicht dargestellte Mittel zur Linearführung entlang der Rampe D auf. Die einzelnen technischen Elemente dieser Prinzipskizze werden in den nachstehenden Figurenbeschreibungen näher erläutert.
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2 zeigt beispielhaft eine Bearbeitungseinrichtung 1' in Form einer Stanzmaschine 1, der folgende Bauteile zu entnehmen sind:
eine Grundplatte 2, eine Kopfplatte 3, etwa säulenartig ausgebildete Stützelemente 4, die sich zwischen Grundplatte 2 und Kopfplatte 3 erstrecken. Kopfplattenseitig ist ein Bär 5, der nicht weiter dargestellte Stanzwerkzeuge aufnimmt, vorgesehen, der in Pfeilrichtung translatorisch auf und ab bewegbar ist. Die translatorische Bewegung des Bärs 5 wird durch einen in diesem Beispiel als Servomotor ausgebildeten Antriebsmotor 6 (Antriebsquelle) gewährleistet. Der Antriebsmotor 6 ist über eine Motorhalterung 7 mit der Kopfplatte 3 verbunden. Die Stanzmaschine 1 beinhaltet des Weiteren eine als Rollspindel ausgebildete Spindel 8 vorgebbarer Steigung (Übertragungsmittel), die mit einer Rollenmutter 9 in Wirkverbindung steht. Halterungsseitig wirkt der Antriebsmotor 6 über eine, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildete, Kupplung 7' mit dem freien Ende 10 der Rollspindel 8 zusammen, die selber im Bereich eines Rollspindelgehäuses 11 doppelt gelagert ist. Die Rollenmutter 9 ist integraler Bestandteil eines Kreuzkopfes 12 (Kraftübertragungselement) samt Linearführung 12, der über mindestens eine rampenartig ausgebildete geneigte Ebene 13 sowie eine weitere Linearführung 14 mit dem Bär 5 in Wirkverbindung steht, so dass die durch den Antriebsmotor 6 erzeugte Antriebsleistung zunächst auf die Spindel 8 sowie die Rollenmutter 9 und den Kreuzkopf 12 und anschließend über die geneigte Ebene 13 auf den Bär 5 übertragen wird. Der Bär 5 ist in der Lage, stetig wiederkehrende translatorisch auszuführende Hubvorgänge mit höchster Präzision durchzuführen. Im Bereich der Linearführung 14 ist kreuzkopfseitig eine Kugelumlaufschuh 23 vorgesehen.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Stanzeinrichtung 1' gemäß 2. Erkennbar sind folgende Bauteile:
die Grundplatte 2, die Kopfplatte 3, die Stützelemente 4, der Bär 5, der Antriebsmotor 6 samt angedeutetem Stromanschluss 6', die Motorhalterung 7, die rampenartig ausgebildete geneigte Ebene 13 sowie die Linearführung 14. Die weiteren in 2 dargestellten Bauteile sind hier von einer Abdeckung 22 bedeckt.
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4 zeigt eine Prinzipskizze in Anlehnung an 2 oder 3. Die nur skizzenhaft angedeutete Stanzmaschine 1 beinhaltet in diesem Beispiel zwei Antriebsmotore 6, die beispielsweise durch Hydraulikmotore gebildet sein können. Unterschiedlich zu 2 oder 3 ist, dass zwei rampenartig ausgebildete geneigte Ebenen 13 samt rollengelagerter Linearführungen 14 gegeben sind. Diese konstruktive Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei größer dimensionierten Stanzmaschinen 1' sich möglicherweise bei der Bewegungsübertragung von der Horizontalen über die geneigten Ebenen 13 in die Vertikale in den Bär 5 eingeleiteten Seitenkräfte sich nun aufheben, so dass der Bär 5 zur Erzeugung höchster Stanztoleranzen in vertikaler Richtung (Pfeil) bewegt werden kann.
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Für den konstruktiven Aufbau der Stanzmaschine 1' gemäß 1 bis 4 ist es unerheblich, ob die Arbeitsbewegung des Bärs 5 von oben nach unten, von unten nach oben oder geneigt zu diesen Richtungen erfolgt. Ebenfalls sekundär ist, ob eine Kopf- oder Grundplatte vorhanden ist, da auch andere Bauteile deren Funktion übernehmen können (z. B. ein Fundament oder eine andersartige Tragkonstruktion).
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5 zeigt als Prinzipskizze mehrere bedarfsweise unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen 1', die in diesem Beispiel nebeneinander angeordnet sind. Zum Einsatz können hier unterschiedliche Maschinen 1' gelangen, die in den Ansprüchen, respektive der Beschreibung erwähnt sind. Werkstückabhängig können demzufolge auch unterschiedliche mittel- oder unmittelbar betätigbare Werkzeuge zum Einsatz gelangen. Die Grundplatte 2 ist bei dieser Ausführungsform durch ein Gestell 15 ersetzt. Das Übertragungsmittel wird in diesem Beispiel durch eine durchgängige Zugstange 16 gebildet, die durch einen nicht näher dargestellten Exzenterantrieb translatorisch hin- und her bewegt wird, so dass sämtliche Maschinen 1 gleichzeitig betätigt werden können. Der konstruktive Aufbau dieser Maschinen 1 soll im Wesentlichen demjenigen der 2 oder 3 entsprechen, so dass die bisherigen Bezugszeichen auch auf diese Figur Anwendung finden. Nicht weiter dargestelltes Bandmaterial wird in Pfeilrichtung durch die Maschinen 1 hindurch geführt, so dass im Material unterschiedliche Konturen im Verlauf des Durchlaufs durch die einzelnen Maschinen 1' generiert werden können.
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6 zeigt als Prinzipskizze eine Alternative zu 5. Hier sind mehrere unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen 1' hintereinander positioniert. Nicht weiter dargestelltes längliches Bandmaterial wird gleichzeitig in den Bereich der Maschinen 1' eingebracht. Synchron oder asynchron können die Bären 5 der einzelnen Stanzmaschinen 1' in Richtung einer Grundplatte 2, (respektive eines Gestells 15), bewegt werden, um so die notwendigen Konturen im Bandmaterial einzubringen. Lediglich angedeutet sind Bearbeitungswerkzeuge, wie Stanzwerkzeuge 17, Tiefziehwerkzeuge 18 und Umbördelwerkzeuge 19.
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Die 7 und 8 zeigen Bearbeitungsstationen 20, 21, bei welchen unterschiedliche Bearbeitungsmaschinen 1' im Bereich eines zentralen Gestells 15 positioniert sind. Unabhängig von der Art der hier nicht weiter dargestellten Bearbeitungswerkzeuge können somit ebenfalls nicht dargestellte Werkstücke in horizontalen und/oder vertikalen Ebenen einer Bearbeitung unterzogen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 1'
- Bearbeitungseinrichtung
- 2
- Grundplatte
- 3
- Kopfplatte
- 4
- Stützelement
- 5
- Bär
- 6
- Antriebsmotor
- 6'
- Stromanschluss
- 7
- Motorhalterung
- 7'
- Kupplung
- 8
- Spindel (Rollspindel)
- 9
- Rollenmutter
- 10
- freies Ende
- 11
- Rollspindelgehäuse
- 12
- Kreuzkopf
- 12
- Linearführung
- 13
- geneigte Ebene (Rampe)
- 14
- Linearführung (geneigt)
- 15
- Gestell
- 16
- Zugstange
- 17
- Stanzwerkzeug
- 18
- Tiefziehwerkzeug
- 19
- Umbördelwerkzeug
- 20
- Bearbeitungsstation
- 21
- Bearbeitungsstation
- 22
- Abdeckung
- 23
- Kugelumlaufschuh
- A
- Antriebsquelle
- B
- Übertragungsmittel
- C
- Kraftübertragungselement
- D
- Rampe
- E
- Bearbeitungswerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19536727 A1 [0002]
- DE 102005039691 A1 [0004]
- DE 10122260 A1 [0005]
- DE 19945584 A1 [0006]