Stand der Technik

Werkzeuge zum Prägen einer Vertiefung in ein Plattenmaterial und zum Durchstanzen der Vertiefung in einem Arbeitsvorgang sind bekannt. Derartige Werkzeuge weisen zum Beispiel eine

antreibbare Stempeleinheit und eine der Stempeleinheit

gegenüberliegende Matrizeneinheit auf, zwischen denen das

Werkstück zur Bearbeitung positionierbar ist.

Das Prägen und Stanzen erfordert einerseits eine Kontrolle des komplexen Arbeitsvorgangs und eine entsprechende Mechanik mitsamt einer kontrollierbaren passenden Antriebsanordnung.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine eingangs dargelegte Vorrichtung zum Prägen und Stanzen von Werkstücken bereitzustellen, mit welcher Arbeitsabläufe prozesssicher realisierbar sind und welche hinsichtlich der Antriebssituation vorteilhaft ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die abhängigen Ansprüche thematisieren vorteilhafte und

zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, zum Beispiel einem Werkzeug, zum Prägen einer Vertiefung in ein plattenartiges Werkstück und zum Durchstanzen des Werkstücks im Bereich der geprägten Vertiefung, umfassend eine Stempeleinheit und eine der Stempeleinheit gegenüberliegende Matrizeneinheit, wobei zwischen der Stempeleinheit und der Matrizeneinheit das mit der

Vorrichtung bearbeitbare Werkstück positionierbar ist, wobei die Stempeleinheit einen Stempel mit einem Formstempel und mit einem Stanzstempel aufweist, wobei der Formstempel ausgebildet ist, beim Prägen der Vertiefung an einer Werkstückseite im Bereich der Vertiefung in Anlage zu kommen und wobei der Stanzstempel ausgestaltet ist, das Werkstück im Bereich der Vertiefung zu durchstanzen, wobei der Formstempel und der Stanzstempel entlang einer Fügeachse der Vorrichtung angetrieben bewegbar sind. Das Werkstück ist zum Beispiel ein Blechmaterial. Das Durchstanzen erfolgt vorzugsweise in einem Materialbereich des Werkstücks, der durch einen vorzugsweise ebenen Boden der Vertiefung

gebildet ist. Das Durchstanzen des Materials bzw. des

Vertiefungsbodens erfolgt von der Seite der Vertiefung bzw. des Bodens, an welcher der Formstempel an der Vertiefung bzw. dem Boden in Anlage kommt.

Der Kern der Erfindung liegt darin, dass der Formstempel und der Stanzstempel in einem Stempelgehäuse aufgenommen sind, wobei der Formstempel und der Stanzstempel über eine gemeinsame

Hydraulikversorgung relativ zum Stempelgehäuse entlang der

Fügeachse der Vorrichtung antreibbar sind. Die

Hydraulikversorgung ist vorzugsweise Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Erfindung ist im Hinblick auf eine reduzierte Komplexität der Antriebsituation vorteilhaft, insbesondere für den Teil des Stempel-Antriebs, welcher die Bewegung des

Formstempels und des Stanzstempels relativ zum Stempelgehäuse betrifft .

Außerdem kann vorteilhaft ein Antrieb für eine Bewegung des Stempelgehäuses, der vorzugsweise zusätzlich an der

Stempeleinheit vorhanden ist und/oder unabhängig zum Antrieb mittels der Hydraulik-Versorgung arbeitet, unabhängig von dem Hydraulikantrieb des Form- und Stanzstempels realisiert sein.

Die Hydraulikversorgung zum Beispiel mit einer Hydraulik- Druckerzeugung außerhalb des Stempelgehäuses, ist vorzugsweise verbunden mit einem oder bevorzugt zwei oder mehr

Hydraulikräumen, die im Stempelgehäuse hydraulisch getrennt voneinander vorhanden sind.

Die Hydraulikversorgung ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Formstempel und der Stanzstempel unabhängig voneinander bzw. nur jeweils einzeln oder gemeinsam mit der Hydraulikversorgung antreibbar bzw. gleichzeitig oder zeitlich getrennt bzw.

nacheinander antreibbar sind. Beispielsweise bewegen sich in einer gemeinsamen Antriebsphase der Formstempel und der

Stanzstempel· in die gleiche oder in die entgegengesetzte

Bewegungsrichtung. Bevorzugt dient die Hydraulikversorgung zur Hinbewegung in z. B. eine Fügerichtung und zur Herbewegung entgegen der Fügerichtung des Formstempels und/oder des

Stanzstempels .

Vorteilhafterweise wird mit der Hydraulikversorgung nicht nur ein aktives angetriebenes Bewegen des Formstempels und/oder des Stanzstempels ermöglicht, es ist vielmehr mit der

Hydraulikversorgung einrichtbar, dass die Hydraulikversorgung eine vorgebbare Gegen-Kraft auf den Formstempel und/oder den Stanzstempel aufbringt, die entgegen einer Bewegungsrichtung des betreffenden Stempels wirkt, wenn die Bewegung nicht von der Hydraulikversorgung herrührt, beispielsweise die Bewegung von außen bzw. nicht hydraulikseitig aufgezwungen ist. Die Gegen- Kraft wird insbesondere durch eine in einem Hydraulikraum des Stempelgehäuses untergebrachte, an dem Formstempel und/oder dem Stanzstempel anstehende Hydraulikflüssigkeit bereitgestellt. Damit kann insgesamt eine hohe Prozess-Komplexität und/oder eine hohe Prozess-Sicherheit erreicht werden, insbesondere lassen sich auch kurzzeitige unkontrollierte Zustände während des

Prozesses vermeiden.

Dies ist zum Beispiel bei einem Zurückweichen des Form- und/oder Stanzstempels der Fall, wenn z. B. das Stempelgehäuse gegen die bzw. in Richtung der Matrizeneinheit bewegt wird. Der Stanzstempel ist relativ zum Formstempel verschieblich.

Vorzugsweise ist zumindest ein vorderer bzw. matrizenseitiger Endabschnitt des Stanzstempels innerhalb eines Abschnitts des Formstempels aufgenommen bzw. außen von diesem umgeben bzw.

entlang einer entsprechenden Wand einer Ausnehmung im

Formstempel geführt. Die Formstempel-Ausnehmung ist zumindest matrizenseitig offen, so dass je nach Antriebs- bzw.

Prozesssituation unterschiedliche Relativstellungen von Stanz- und Formstempel möglich sind, z. B. ein vorderer

matrizenseitiger Endabschnitt des Stanzstempels an der

matrizenseitigen Stirnseite des Formstempels vorsteht oder eine matrizenseitige Stirnseite des Stanzstempels versenkt ist zur Stirnseite des Formstempels. Im nicht stanzenden Zustand ist die matrizenseitige Stirnseite des Stanzstempels vorzugsweise bündig mit der Stirnseite des Formstempels oder dazu geringfügig versenkt .

Der Stanzstempel weist matrizenseitig z. B. an einer

Grundkörper-Stirnseite eines Grundkörpers des Stanzstempels, wie z.B. eines Stanzkolbens, zum Beispiel genau einen zur

Grundkörper-Stirnseite vorstehenden und sich durch das Werkstück durchstanzende länglichen Stanzabschnitt mit einer Stirnfläche auf. Der Stanzabschnitt ist vorzugsweise austauschbar am

Stanzkolben aufgenommen. Der Stanzstempel weist alternativ zwei oder mehr getrennte Stanzabschnitte mit getrennten Stirnflächen auf, die zur Grundkörper-Stirnseite vorstehen. Die mehreren Stanzabschnitte können untereinander identisch oder

unterschiedlich gestaltet sein. Demgemäß wird mit genau einem Stanzabschnitt genau ein Loch oder es werden bei mehreren

Stanzabschnitten in einem Hub zwei bzw. mehr als zwei gleiche oder unterschiedliche Löcher in den vertieften Bereich des

Werkstücks gestanzt. Die Stanzabschnitte sind zum Grundkörper vorzugsweise separate z. B. austauschbare Bauteile, die in dem Grundkörper bzw. im Stanzkolben des Stanzstempels fest

aufgenommen sind. Vorzugsweise grenzt eine Grundkörper-Seite, zum Beispiel eine Vorhubseite und/oder eine Rückhubseite des Stanzstempels, an einen dazugehörigen Hydraulikraum im

Stempelgehäuse an, wobei der Hydraulikraum mit einem von der Hydraulikversorgung bereitgestellten hydraulischen Druck beaufschlagt ist.

Die Hydraulikversorgung umfasst vorzugsweise zumindest ein

Hydraulikflüssigkeitsraum bzw. z. B. ein Reservoir, in welchem Hydraulikflüssigkeit untergebracht ist. Der

Hydraulikflüssigkeitsraum ist vorzugsweise in einer zur

Stempeleinheit und Matrizeneinheit separaten bzw. gesonderten Baueinheit untergebracht, vorzugsweise mit einem Gehäuse, innerhalb dessen der Hydraulikflüssigkeitsraum bzw. das

Reservoir untergebracht ist. Im Gehäuse ist z. B. ein Kolben wie zum Beispiel ein Übersetzerkolben eines hydropneumatisehen

Druckübersetzers verschieblich untergebracht, der auf die

Hydraulikflüssigkeit wirkt.

Der Hydraulikflüssigkeitsraum ist hydraulisch mit genau einem Hydraulikraum der Stempeleinheit oder mit mehreren

Hydraulikflüssigkeitsräumen verbunden. Die hydraulische

Verbindung erfolgt vorzugsweise z. B. über eine

Hydraulikverbindung bzw. Hydraulikleitung. Die hydraulische Verbindung ist vorzugsweise als flexible Schlauchverbindung oder als starre Verbindung gestaltet, mit starrer Leitung oder mit einem starren Bauteil mit Gehäuse, innerhalb dem die Leitung vorhanden ist. Das starre Bauteil ist vorzugsweise zwischen dem Stempelgehäuse und einem Gehäuse der Hydraulikversorgung vorzugsweise daran jeweils anschließend bzw. verbunden

vorgesehen.

Eine Vorhubseite eines Kolbens ist eine Seite, auf welche ein Hydraulikraum wirkt, wobei durch Druckerhöhung in dem

Hydraulikraum der Kolben in eine Vorhubrichtung bewegbar ist, bzw. entlang der Fügeachse in eine Richtung zur Matrizeneinheit hin. Dies setzt voraus, dass für den Kolben in diese Richtung ein Bewegungsweg vorhanden ist, also z. B. der Kolben in diese Richtung nicht an einem Anschlag ansteht.

Umgekehrt ist eine Rückhubseite eines Kolbens eine Seite, auf welche ein Hydraulikraum wirkt, wobei durch Druckerhöhung in dem Hydraulikraum der Kolben in eine Rückhubrichtung bewegbar ist, bzw. entlang der Fügeachse in eine Richtung weg von der

Matrizeneinheit. Die Vorhubseite an einem Kolben umfasst einen Abschnitt an dem Kolben, der einemabschnitt gegenüberliegt, welcher zu einer Rückhubseite des Kolbens gehört, z. B.

gegenüberliegende Abschnitte eines Kolbens, die quer zu einer Kolben-Längsachse ausgerichtet sind.

Ein Vorteil ergibt sich daraus, dass die Stempeleinheit einen ersten Hydraulikraum und einen zweiten Hydraulikraum aufweist, die innerhalb des Stempelgehauses voneinander hydraulisch getrennt sind. Damit lässt sich eine Vorhubseite und/oder eine Rückhubseite des Form- und/oder des Stanzstempels mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen. Daher kann entweder eine Position des Formstempels und/oder des Stanzstempels fest vorgegeben insbesondere unveränderlich gehalten werden, oder eine Bewegung des Formstempels und/oder des Stanzstempels in eine gewünschte Richtung entlang der Fügeachse vorgegeben werden. Ein

Hydraulikraum kann auf eine Vorhubseite oder auf eine

Rückhubseite des Formstempels oder des Stanzstempels wirken bzw. daran angrenzen. Ein beispielsweise zweiter Hydraulikraum im Stempelgehäuse kann vorzugsweise zum Beispiel sowohl auf eine Vorhubseite des Formstempels als auch auf eine Rückhubseite des Stanzstempels wirken. Der erste Hydraulikraum im Stempelgehäuse wirkt vorzugsweise auf eine Vorhubseite des Stanzstempels, ohne auf den Formstempel zu wirken. Zwischen dem ersten Hydraulikraum und dem zweiten Hydraulikraum ist vorzugsweise eine hydraulische Dichtung insbesondere zwischen dem Stanzkolben und einer

Innenwand des Stempelgehäuses ausgebildet. Die Dichtung kann zum Beispiel an dem sich verschiebenden Stanzkolben außenumfänglich vorhanden sein. Damit sind innerhalb des Stempelgehäuses der erste Hydraulikraum und der zweite Hydraulikraum sicher

hydraulisch voneinander getrennt. Der erste Hydraulikraum und/oder der zweite Hydraulikraum sind vorzugsweise

größenveränderlich durch die Bewegung des Formstempels und/oder des Stanzstempels.

Es ist überdies vorteilhaft, wenn der erste Hydraulikraum über eine erste Hydraulikverbindung mit der Hydraulikversorgung verbunden ist. Damit ist im ersten Hydraulikraum gesondert bzw. steuerbar ein gewünschtes Druckniveau vorgebbar. Die erste Hydraulikverbindung wie beispielsweise eine Hydraulikleitung ist insbesondere geeignet, dass Hydraulikflüssigkeit in beide

Strömungsrichtungen durch die erste Hydraulikverbindung strömt. So kann Hydraulikflüssigkeit in den ersten Hydraulikraum

zufließen, womit sich das Volumen des ersten Hydraulikraums vergrößert, oder Hydraulikflüssigkeit kann aus dem ersten

Hydraulikraum abfließen bzw. herausströmen, unter

Volumenverkleinerung des ersten Hydraulikraums. Vorzugsweise verbindet die erste Hydraulikverbindung den ersten Hydraulikraum mit einem Hydraulik-Hochdruckraum der Hydraulikversorgung.

Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist der zweite Hydraulikraum der Stempeleinheit über eine zweite

Hydraulikverbindung mit der Hydraulikversorgung verbunden.

Vorzugsweise verbindet die zweite Hydraulikverbindung

ausschließlich den zweiten Hydraulikraum mit einem Hydraulik- Hochdruckraum der Hydraulikversorgung.

Die erste und/oder zweite Hydraulikverbindung ist zum Beispiel eine starre Rohrleitung oder eine flexible Schlauchleitung, die für einen Hochdruck-Hydraulikbetrieb ausgelegt sind.

Ein anderer Vorteil ergibt sich, wenn der erste Hydraulikraum und der zweite Hydraulikraum mit einem Hochdruckraum der

Hydraulikversorgung verbunden sind. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Hydraulikraum mit einem gemeinsamen Hochdruckraum der Hydraulikversorgung verbunden. Der Hochdruckraum der

Hydraulikversorgung ist vorzugsweise ein Hochdruckraum, in dem zeitweise ein Hydraulik-Hochdruck von z. B. mehreren hundert bar herrscht. Im Hochdruckraum kann der hydraulische Druck verändert werden, insbesondere reversibel erniedrigt und erhöht werden.

Der hydraulische Druck im Hochdruckraum kann zum Beispiel auf ein mittleres oder niedriges Druckniveau gebracht werden, welches unter dem Hochdruck-Druckniveau liegt. Demgemäß ist der Hochdruckraum ein Hydraulikraum, in dem durch beispielsweise eine übergeordnete Kontrolleinheit wie z. B. eine

Regelungseinheit ein vergleichsweise hoher Druck herrscht, wobei z. B. phasenweise ein vergleichsweise niedriger Druck bzw.

Niederdruck herrscht, je nach Betriebszustand.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Hydraulikraum der Stempeleinheit ausschließlich auf eine Vorhubseite des

Stanzstempels wirkt. Damit kann durch eine Druckerhöhung im ersten Hydraulikraum der Stanzstempel in eine erste

Bewegungsrichtung bzw. in eine Vorhubrichtung bewegt werden. Bei unveränderlichem Hochdruck im ersten Hydraulikraum, wenn kein noch höherer Druck am Stanzstempel· dagegen wirkt, kann der

Stanzstempel positionsfest bzw. in seiner Position bzw.

Vorhubposition gehalten werden.

Die Vorhubseite des Stanzstempels ist vorzugsweise eine axial ausgerichtete Seite des Stanzstempels zum Beispiel eine

Stirnseite des Stanzstempels, die der Matrizeneinheit abgewandt ist. Beispielsweise bildet die betreffende Stirnseite des

Stanzstempels einen den ersten Hydraulikraum begrenzenden

Wandabschnitt, der beweglich ist.

Vorzugsweise sind die weiteren den ersten Hydraulikraum

begrenzenden Wandabschnitte feste Abschnitte der Stempeleinheit wie des Stempelgehäuses. Die weiteren den ersten Hydraulikraum begrenzenden Wandabschnitte umfassen vorzugsweise keinen

Abschnitt des Formstempels.

Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung wirkt der zweite Hydraulikraum der Stempeleinheit auf die Rückhubseite des

Stanzstempels und auf die Vorhubseite des Formstempels. Demgemäß wirkt der zweite Hydraulikraum auf einen Abschnitt des

Stanzstempels und auf einen Abschnitt des Formstempels. Die Abschnitte des Stanzstempels und des Formstempels liegen sich vorzugsweise axial zur Bewegungsachse der Stempel bzw. zur

Fügeachse gegenüber, dazwischen ist der zweite Hydraulikraum.

Der zweite Hydraulikraum der Stempeleinheit ist vorzugsweise als Ringvolumen außen umfänglich um eine Teillänge des Stanzstempels ausgebildet .

Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Hydraulikverbindung eine Ventilanordnung zum Öffnen und/oder Schließen der ersten Hydraulikverbindung umfasst. Auf diese Weise kann ein

Druckniveau im ersten Hydraulikraum der Stempeleinheit und damit ein Bewegungszustand des Stanzstempels beeinflusst bzw.

vorgegeben werden. Damit wird, insbesondere ansteuerbar bzw. vorgebbar über die mit der Ventilanordnung kommunizierende

Kontrolleinheit ein Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch die erste Hydraulikverbindung freigegeben oder gesperrt. Die Ventilanordnung umfasst vorzugsweise ein Ventil wie z. B. ein schaltbares Magnetventil.

Im Hinblick auf eine einfache Anordnung ist es vorteilhaft, dass die zweite Hydraulikverbindung nicht absperrbar ist.

Die zweite Hydraulikverbindung weist insbesondere kein Ventil zum Öffnen und/oder Schließen der zweiten Hydraulikverbindung auf, sondern kann im einfachsten Fall allein zum Beispiel eine Hydraulikleitung ohne weitere Leitungs-Elemente sein.

Es ist alternativ möglich, dass die zweite Hydraulikverbindung z. B. mit einer Ventilanordnung absperrbar und freigebbar ist.

Nach einer vorteilhaftigen Option der Erfindung ist der erste Hydraulikraum mit einem Niederdruckraum der Hydraulikversorgung verbunden. Damit ist der Stanzstempel hydraulisch z. B. in eine Grundstellung bringbar. Ein Zurückfahren des Stanzstempels erfolgt gegen den Niederdruck im ersten Hydraulikraum. Im zweiten Hydraulikraum liegt hierzu dann Hochdruck an. Die

Verbindung des ersten Hydraulikraums mit einem Niederdruckraum ist vorzugsweise als zusätzliche Verbindung zur Verbindung des ersten Hydraulikraums mit dem Hochdruckraum der

Hydraulikversorgung einrichtbar. So kann der erste Hydraulikraum über eine entsprechende Schaltung der Ventilanordnung wahlweise mit dem Hochdruckraum oder dem Niederdruckraum verbunden sein.

Darüber hinaus liegt ein Vorteil darin, dass die erste Hydraulikverbindung über eine Zwischenverbindung mit einem

Niederruckraum der Hydraulikversorgung verbunden ist.

Vorzugsweise weist die erste Hydraulikverbindung an einer

Abzweigstelle die Zwischenverbindung mit z. B. einer

Abzweigleitung auf, welche zum Niederdruckraum hin verbunden ist.

Bevorzugt weist die Zwischenverbindung ein Ventil zum Freigeben und Absperren der Zwischenverbindung auf.

Die Ventilanordnung umfasst vorzugsweise zumindest drei,

vorzugsweise genau drei Ventile. Ein erstes Ventil der ersten Hydraulikverbindung ist zwischen der Abzweigstelle und dem

ersten Hydraulikraum vorhanden. Ein zweites Ventil der ersten Hydraulikverbindung ist zwischen der Abzweigstelle und dem

Hochdruckraum vorhanden. Ein drittes Ventil ist in der

Zwischenverbindung bzw. in der Abzweigleitung vorhanden bzw.

zwischen dem Niederdruckraum und der ersten Hydraulikverbindung.

Dadurch lassen sich sämtliche praxisrelevanten Zustände durch entsprechende Schaltkombinationen durch Schalten der drei

Ventile in jeweils einen von zwei möglichen Zuständen einrichten.

Demgemäß ist die Ventilanordnung zum Öffnen und/oder Schließen eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Hochdruckraum und der Zwischenverbindung ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt ist insbesondere durch eine Teillänge der ersten Hydraulikverbindung und die Zwischenverbindung gebildet. Vorzugsweise umfasst die Ventilanordnung ein Ventil zum Öffnen und/oder Schließen der

Zwischenverbindung bzw. des Verbindungsabschnitts zwischen dem Hochdruckraum und der Zwischenverbindung.

Bei geschlossenem Ventil, das zwischen dem Hochdruckraum und dem Verbindungsabschnitt vorhanden ist, ist der Niederdruckraum mit dem ersten Hydraulikraum hydraulisch verbindbar, wenn weitere Ventile in dieser Verbindung offen geschaltet sind.

Eine bevorzugte Ausbildungsvariante der Erfindung besteht darin, dass die Hydraulikversorgung eine hydropneumatische

Druckübersetzer-Vorrichtung umfasst. Die hydropneumatische

Druckübersetzer-Vorrichtung ist vorteilhaft, weil ein bewährtes Standardaggregat, das in unterschiedlichen Auslegungsvarianten fertig bzw. einsatzbereit zur Verfügung steht.

Ein in einem Druckübersetzer-Gehäuse vorhandener und mit

Hydraulikflüssigkeit gefüllter Hydraulikflüssigkeit-Raum der hydropneumatischen Druckübersetzer-Vorrichtung ist verbunden mit dem ersten Hydraulikraum und/oder ist verbunden mit dem zweiten Hydraulikraum der Vorrichtung. Die hydropneumatische

Druckübersetzer-Vorrichtung umfasst vorzugsweise den

Niederdruckraum als auch den Hochdruckraum der

Hydraulikversorgung.

Alternativ ist auch eine andere Hydraulikversorgung möglich, zum Beispiel mit einer Hydraulikpumpe als zentrale Einheit der

Hydraulikversorgung. Mit der Hydraul·ikpu pe wird die

Hydraulikflüssigkeit gefördert bzw. wird ein hydraulischer

Hochdruck und/oder ein hydraulischer Niederdruck der

Hydraulikversorgung bereitgestellt .

Schließlich ist es von Vorteil, wenn ein Antrieb vorgesehen ist, wobei der Antrieb ausgebildet ist, die Stempeleinheit derart anzutreiben, dass der Formstempel und der Stanzstempel gemeinsam relativ zur Matrizeneinheit entlang der Fügeachse der

Vorrichtung bzw. relativ zur Matrizeneinheit antreibbar sind.

Der Antrieb umfasst zum Beispiel eine Antriebseinheit. Der

Antrieb bzw. die Antriebseinheit ist vorzugsweise stempelseitig vorhanden bzw. Teil der Stempeleinheit. Vorzugsweise ist ein elektrischer Antrieb mit einem Elektromotor hierfür vorhanden. Mit der Antriebseinheit lässt sich das Stempelgehäuse relativ zu weiteren Komponenten eines entsprechenden Werkzeugs antreiben. Das Werkzeug umfasst zum Beispiel eine sogenannte Werkzeugzange bzw. einen sogenannten C-Bügel.

Der Antrieb ist vorzugsweise ein Linearantrieb beispielsweise ein elektrischer Linearantrieb. Mit dem Linearantrieb z. B. mit einem Elektromotor ist das Stempelgehäuse reversibel bzw. hin und her entlang der Fügeachse antreibbar.

Figurenbeschreibung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine stark schematisierte Prinzipskizze einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand einer

Schnittdarstellung der Vorrichtung und

Fig . 2 einen Ausschnitt einer schematisierten

bis Fig. 5 erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils im

Längsschnitt in unterschiedlichen

Betriebszuständen, wobei die Schnittebene gemäß Fig. 5 senkrecht zur Schnittebene gemäß der Fig. 2 bis 4 steht.

In den Figuren 1-5 ist jeweils ein Ausschnitt einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Prägen einer Vertiefung 2 (s. Fig. 4, 5) in ein plattenartiges Werkstück 3 und zum

Durchstanzen des Werkstücks 3 im Bereich der geprägten

Vertiefung 2 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist als eine Präge- Stanz-Zange 4 ausgebildet, nachfolgend als Zange 4 bezeichnet.

In Fig. 1 ist die Zange 4 rein schematisch gezeigt, mit einer Stempeleinheit 5 und mit einer der Stempeleinheit 5 entlang einer Fügeachse F gegenüberliegenden Matrizeneinheit 6, wobei zwischen der Stempeleinheit 5 und der Matrizeneinheit 6 das mit der Zange 4 bearbeitbare Werkstück 3 in seiner flachen ebenen Ausgangsform gehalten ist, also vor einer Präge- und Stanzbearbeitung. Das Werkstück 3 ist zum Beispiel ein Blech- Werkstück und besteht z. B. aus einem wenige Millimeter starken Metallmaterial .

Die Stempeleinheit 5 umfasst einen Stempel 7 mit einem

Formstempel· 8 und einem Stanzstempel 9. Der Formstempel 8 kommt beim Prägen der Vertiefung 2 an einer Werkstückseite 3a im

Bereich der Vertiefung 2 in Anlage. Der Stanzstempel 9

durchstanzt nach dem Prägevorgang mit einem an einem Grundkörper 10 des Stanzstempels 9 vorstehenden länglichen Stanzabschnitt 11 umfassend zwei Stanzstifte 12, 13 das Werkstück 3 im Bereich der Vertiefung 2.

Der Formstempel 8 und der Stanzstempel 9 sind in einem

Stempelgehäuse 14 aufgenommen, das mit einer Antriebseinheit wie einem elektrischen Antrieb 15 (s. Fig. 2) linear in eine

Richtung RI und in eine Richtung R2 angetrieben bewegbar ist, relativ zur Matrizeneinheit 6. Mit dem elektrischen Antrieb 15 wird die Stempeleinheit 5 derart angetrieben, dass der

Formstempel 8 und der Stanzstempel 9 gemeinsam mit dem

Stempelgehäuse 14 relativ zur Matrizeneinheit 6 entlang der

Fügeachse F antreibbar sind.

Demgemäß ist der Stempel 7 bzw. sind der Formstempel 8 und der Stanzstempel 9 gemeinsam entlang der Fügeachse F der Zange 4 linear angetrieben bewegbar in die Richtung RI bzw. hin zur

Matrizeneinheit 6 und zurück in die Richtung R2, die der

Richtung RI entgegengesetzt ist.

Zur Betriebsführung der Zange 4 ist eine nicht dargestellte übergeordnete programmierbare Kontrolleinheit zum Beispiel mit einer Rechnereinheit vorhanden.

Erfindungsgemäß sind der Formstempel 8 und der Stanzstempel 9 über eine gemeinsame Hydraulikversorgung 16 relativ zum

Stempelgehäuse 14 entlang der Fügeachse F der Zange 4 antreibbar.

Die Stempeleinheit 5 weist vorzugsweise innerhalb des

Stempelgehäuses 14 einen ersten Hydraulikraum 17 und einen zweiten Hydraulikraum 18 auf. Die mit einer Hydraulikflüssigkeit wie zum Beispiel einem Hydrauliköl gefüllten Hydraulikräume 17 und 18 sind innerhalb des Stempelgehäuses 14 voneinander

hydraulisch getrennt, durch das Stempelgehäuse 14 und zum

Beispiel durch umfänglich zur Fügeachse F geschlossene

Ringdichtungen 19 außenseitig an dem Grundkörper 10. Die

Ringdichtungen 19 dichten gegen eine Innenseite 14a des

Stempelgehäuses 14.

Der erste Hydraulikraum 17 ist über eine erste

Hydraulikverbindung 20 mit der Hydraulikversorgung 16 verbunden.

Der zweite Hydraulikraum 18 ist über eine zweite

Hydraulikverbindung 21 mit der Hydraulikversorgung 16 verbunden.

Der erste Hydraulikraum 17 und der zweite Hydraulikraum 18 sind mit einem Hochdruckraum 22 der Hydraulikversorgung 16 verbunden. Der Hochdruckraum 22 ist ebenfalls mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt .

Der erste Hydraulikraum 17 wirkt auf den Stempel 7 bezogen ausschließlich auf eine Vorhubseite 9a des Stanzstempels 9 bzw. des Grundkörpers 10.

Der zweite Hydraulikraum 18 wirkt auf eine Rückhubseite 9b des Stanzstempels 9 und auf eine Vorhubseite 8a des Formstempels 8.

Die erste Hydraulikverbindung 20, zum Beispiel eine

Hydraulikleitung wie eine Hydraulik-Schlauchleitung, weist eine Ventilanordnung 23 auf, vorzugsweise mit einem Ventil 24 und einem Ventil 25, zum Öffnen und/oder Schließen der ersten

Hydraulikverbindung 20.

Die zweite Hydraulikleitung 21, zum Beispiel eine Hydraulik- Schlauchleitung, ist hier beispielhaft nicht absperrbar bzw.

weist keine Ventilanordnung auf. Der zweite Hydraulikraum 18 ist immer hydraulisch verbunden mit dem Hochdruckraum 22 der

Hydraulikversorgung 16. Die Hydraulikversorgung 16 umfasst eine hydropneumatische

Druckübersetzter-Vorrichtung 26 mit einem Gehäuse 27, an welches angedeutete pneumatische Leitungen 28, 29 und 30 anschließen.

Innerhalb des Gehäuses 27 der Druckübersetzter-Vorrichtung 26 ist der Hochdruckraum 22 und ein Niederdruckraum 31 vorhanden. Die Funktionsweise der Druckübersetzter-Vorrichtung 26 ist weiter unten erläutert.

Der erste Hydraulikraum 17 ist wahlweise mit dem Hochdruckraum 22 und/oder mit dem Niederdruckraum 31 der Hydraulikversorgung 16 hydraulisch leitend verbindbar.

Hierfür schließt abzweigend an die erste Hydraulikverbindung 20 eine Zwischenverbindung 32 an für eine Verbindung mit dem

Niederruckraum 31. Die Zwischenverbindung 32 ist mit einem Ende an den Niederruckraum 31 angeschlossen und mit dem anderen Ende an die Hydraulikverbindung 20 angeschlossen. Die

Zwischenverbindung 32 weist ein Ventil 33 auf zum Öffnen

und/oder Absperren der Zwischenverbindung 32.

Die Ventilanordnung 23 umfasst das Ventil 25 zum Öffnen und/oder Schließen eines Verbindungsabschnitts 20a zwischen dem

Hochdruckraum 22 und der Zwischenverbindung 32 bzw. einem

Anschluss der Zwischenverbindung 32 an der Hydraulikverbindung 20. Der Verbindungsabschnitt 20a ist Teil der

Hydraulikverbindung 20 zwischen dem Anschluss der

Zwischenverbindung 32 und einer mit dem Hochdruckraum 22 hydraulisch verbundenen Öffnung im Gehäuse 27.

Innerhalb des Gehäuses 27 der hydropneumatischen

Druckübersetzter-Vorrichtung 26 sind ein Druckübersetzerkolben 34 und ein Speicherkolben 35 in Richtung R3 und zurück in

Richtung R4 linear bewegbar. Der Druckübersetzerkolben 34 weist einen durchmessergrößeren Kolbenabschnitt 34a und eine daran fest verbundene zentrisch sich verlängernde und zum

Kolbenabschnitt 34a durchmesserkleinere Kolbenstange 36 auf. Zur verschieblichen Bewegung des Druckübersetzerkolbens 34 in Richtung R3 wird ein vom Gehäuse 27 umschlossener vorhubseitiger Pneumatikraum 37 der Druckübersetzter-Vorrichtung 26 über die pneumatische Leitung 28 mit Druckluft beaufschlagt.

Zur verschieblichen Bewegung des Druckübersetzerkolbens 34 in Richtung R4 wird ein vom Gehäuse 27 umschlossener

rückhubseitiger Pneumatikraum 38 der Druckübersetzter- Vorrichtung 26 über die pneumatische Leitung 29 mit Druckluft beaufschlagt.

Zur verschieblichen Bewegung des Speicherkolbens 35 in Richtung R3 wird ein vom Gehäuse 27 umschlossener vorhubseitiger

Pneumatikraum 39 der Druckübersetzter-Vorrichtung 26 über die pneumatische Leitung 30 mit Druckluft beaufschlagt. Der Rückhub des Speicherkolbens 35 in Richtung R4 erfolgt durch in den mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Niederdruckraum 31 einströmende Hydraulikflüssigkeit .

Ein vergleichsweise hoher hydraulischer Druck im Hochdruckraum 22 stellt sich ein, wenn der Druckübersetzerkolben 34 sich in Richtung R3 verschiebt und mit seinem vorderen bzw. freien Ende der Kolbenstange 36 in eine Engstelle 40, die eine umfängliche Dichtung 41 aufweist, eintaucht. Bei in die Engstelle 40 eintauchender Kolbenstange 36 sind die Wand der Engstelle 40 und eine Außenseite der Kolbenstange 36 hydraulisch abgedichtet zueinander aufgrund der Dichtung 41, so dass der Hochdruckraum 22 und der Niederdruckraum 31 an der Engstelle 40 hydraulisch getrennt sind.

Die Matrizeneinheit 6 weist eine stempelseitige Stirnseite 6a zur einseitigen Auflage für das Werkstück 3 auf. Um einen zentralen positionsfesten Matrizenkörper 42 ist ein über eine Feder 44 entlang der Fügeachse F linear beweglicher Matrizen- Niederhalter bzw. Matrizenring 43 aufgenommen. In einer

Grundstellung der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 ist eine ebene flächige Auflage durch die zur Stempeleinheit 5 wirksame

Bündigkeit von Matrizenkörper 42 und Matrizenring 43 gegeben.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäße Zange 4 ist nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 erklärt, in denen die Zange 4 gemäß Fig. 1 konkretisierter dargestellt ist, wobei von der Zange 4 lediglich ein Ausschnitt gezeigt ist, umfassend Teile der

Stempeleinheit 5 und die Matrizeneinheit 6.

In Fig. 2 ist die Grundstellung der Vorrichtung 1 gezeigt, in welcher die Zange 4 geöffnet ist bzw. die Stempeleinheit 5 in Richtung R2 zurückgefahren ist, was mit dem elektrischen Antrieb 15 erfolgt. Relativ zu einer Stirnseite 5a der Stempeleinheit 5 befindet sich der Formstempel 8 in einer in Richtung RI

ausgefahrenen Stellung, wobei der Stanzstempel 9 im Formstempel versenkt bzw. eingefahren bzw. in Richtung R2 zurückgezogen ist. Zwischen der Stempeleinheit 5 und der Matrizeneinheit 6 ist kein Werkstück vorhanden.

Gemäß Fig. 3, welche dem Zustand gemäß Fig. 1 entspricht, wird die Zange 4 mit dem Antrieb 15 geschlossen, wobei das Werkstück 3 zwischen der Stempeleinheit 5 und der Matrizeneinheit 6 fixiert ist bzw. mit einer Flächenseite auf der Stirnseite 6a der Matrizeneinheit 6 anliegt und mit der anderen Flächenseite an der Stirnseite 5a an dem Formstempel 8 stirnseitig in Kontakt ist. Der Formstempel 8 ist mit hydraulischem Druck, der von der Druckübersetzer-Vorrichtung 26 über die zweite

Hydraulikverbindung 21 bereitgestellt wird, in Richtung Rl ausgefahren. Der hydraulische Druck im zweiten Hydraulikraum 18 wirkt demgemäß vorhubseitig auf den Formstempel 8 und

rückhubseitig auf den Stanzstempel 9. Der Stanzstempel 9 ist daher zurückgezogen in Richtung R2 und steht mit seinem

Stanzabschnitt 11 bzw. mit den beiden eingefahrenen Stanzstiften 12, 13 nicht über eine Stirnseite des Formstempels 8, die der Stirnseite 6a der Matrizeneinheit 6 gegenüberliegt, über.

Der Übersetzerkolben 34 der Druckübersetzer-Vorrichtung 26 wird vorhubseitig pneumatisch betätigt und in einem sogenannten Krafthub ausgefahren in Richtung R3. Dabei taucht die Kolbenstange 36 in die Engstelle 40 ein. Im Hochdruckraum 22 wird hydraulischer Hochdruck erzeugt, wobei verdrängte

Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckraum 22 über die

geöffneten bzw. offen geschalteten Ventile 25 und 33 bzw. die Verbindungsabschnitt 20a und die Zwischenverbindung 32 in den zusätzlich als Speicherraum fungierenden Niederdruckraum 31 gepumpt wird. Das Ventil 24 ist geschlossen bzw. sperrt die erste Hydraulikverbindung 20 zum Hydraulikraum 17 hin ab.

Im nächsten Schritt erfolgt das Formprägen (s. Fig. 4) bzw. die Ausbildung der Vertiefung 2 mittels des Antriebs 15. Alle drei Ventile 24, 25 und 33 sind geschlossen. Abhängig vom

zurückgelegten Bewegungsweg der Stempeleinheit 5 in Richtung RI wird eine vorgebbare Formtiefe t der Vertiefung 2 im Werkstück 3 ausgebildet, bezogen auf die unverformten Bereiche des

Werkstücks 3. Die Formtiefe t beträgt beispielsweise bis 8

Millimeter. Mit dem Bewegen der Stempeleinheit 5 wird das

Stempelgehäuse 14 in Richtung RI verfahren, wobei der

Formstempel 8 relativ zum Stempelgehäuse 14 in Richtung R2 zurückweicht, wobei gleichzeitig der Matrizen-Niederhalter bzw. der Matrizenring 43 in Richtung RI zurückweicht. Die zur

Matrizeneinheit 6 zeigende Stirnseite des Formstempels 8 steht an dem Boden der Vertiefung 2 an. Der Formstempels 8 wird gegen den im Hydraulikraum 18 anstehenden Hydraulikdruck in Richtung R2 zurückgeschoben. Dadurch wird aufgrund der geschlossenen Ventile 24, 25 und 33 beim Zurückdrängen des Formstempels 8 Hydraulikflüssigkeit aus dem sich verkleinernden Hydraulikraum 18 über die Hydraulikverbindung 21 in den Hochdruckraum 22 verdrängt. Entsprechend der verdrängten

Hydraulikflüssigkeitsmenge wird der Übersetzerkolben 34 bzw. die Kolbenstange 36 etwas in Richtung R4 zurück verschoben, gegen den Krafthubdruck im Hochdruckraum 22. Die im Hochdruckraum 22 herrschende hydraulische Formkraft bleibt konstant.

Gemäß Fig. 5 findet bei stillstehendem elektrischem Antrieb 15 der hydraulisch bzw. von der Hydraulikversorgung 16 bestimmte Stanzvorgang statt. Der Formstempel 8 liegt weiterhin unter Hochdruck am Werkstück 3 bzw. der Vertiefung 2 an. Der Stanzstempel 9 mit seinen beiden Stanzstiften 12, 13 wird hydraulisch bis zum Anschlägen an einem Anschlag 45 am

Formstempel 8 ausgefahren. Der Druckübersetzerkolben 34 wird kurz in Richtung R4 etwas zurückgesetzt, damit sich ausreichend Volumen an Hydraulikflüssigkeit im Hochdruckraum 22 vor der Kolbenstange 36 vorhanden ist. Anschließend erfolgt das erneute Ausfahren des Druckübersetzerkolbens 34 in Richtung R3, womit ein Krafthub stattfindet mit Hochdruckzustand im Hochdruckraum 22. Die Ventile 24 und 25 sind geöffnet und das Ventil 33 ist geschlossen. Dies führt dazu, dass Hydraulikflüssigkeit mit Hochdruck aus dem Hochdruckraum 22 über die Hydraulikverbindung 20 in den Hydraulikraum 17 verdrängt wird und der Stanzstempel 9 in Richtung Rl ausfährt. Nach dem Durchstanzen des Werkstücks 3 im Bereich der Vertiefung 2 durch die Stanzstifte 12 und 13, wodurch zwei Löcher gemäß der Größe bzw. Form der Stirnseite der jeweiligen Stanzstifte 12, 13 im Werkstück entstehen, ist die Bearbeitung des Werkstücks 3 abgeschlossen. Anschließend erfolgt die Rückstellung der Zange 4 in die Grundstellung gemäß Fig. 2.

Die Zange 4 öffnet mit dem Antrieb 15, wobei die Stempeleinheit 5 in Richtung R2 fährt. Außerdem fährt der Formstempel 8 in Richtung Rl hydraulisch aus bis zu einem Anschlag 46 am

Stempelgehäuse 14 (s. Fig. 2). Anschließend fährt der

Stanzkolben 9 hydraulisch zurück in Richtung R2 in die

Grundstellung. Hierfür wird hydraulischer Hochdruck im

Hydraulikraum 18 eingerichtet, der vorhubseitig am Formstempel 8 und rückhubseitig am Stanzkolben 9 wirkt. Hierzu sind die

Ventile 24 und 33 geöffnet. Das Ventil 25 ist geschlossen und sperrt den Durchfluss zum Hochdruckraum 22 ab und lässt die Hydraulikflüssigkeit in den Niederdruckraum 31 zurückströmen. Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Vertiefung

3 Werkstück

3a Werkstückseite

4 Präge-Stanz-Zange

5 Stempeleinheit

5a Stirnseite

6 Matrizeneinheit

6a Stirnseite

7 Stempel

8 Formstempel

8a Vorhubseite

9 Stanzstempel

9a Vorhubseite

9b Rückhubseite

10 Grundkörper

11 Stanzabschnitt

12 Stanzstift

13 Stanzstift

14 Stempelgehäuse

14a Innenseite

15 Antrieb

16 Hydraulikversorgung

17 Hydraulikraum

18 Hydraulikraum

19 Ringdichtung

20 Hydraulikverbindung

20a Verbindungsabschnitt

21 Hydraulikverbindung

22 Hochdruckraum

23 Ventilanordnung

24 Ventil

25 Ventil

26 Druckübersetzer-Vorrichtung

27 Gehäuse

28 Leitung 29 Leitung

30 Leitung

31 Niederdruckraum

32 Zwischenverbindung 33 Ventil

34 Druckübersetzerkolben 34a Kolbenabschnitt

35 Speicherkolben

36 Kolbenstange

37 Pneumatikraum

38 Pneumatikraum

39 Pneumatikraum

40 Engstelle

41 Dichtung

42 Matrizenkörper

43 Matrizenring

44 Feder

45 Anschlag

46 Anschlag