Welk, Rudolf (Franz-Eugen-Huber-Strasse, Illertissen, 89257, DE)
Op De, Hipt Michael (3 Chemin des Blanchards, Evilard, Evilard, CH-2533, CH)
Welk, Rudolf (Franz-Eugen-Huber-Strasse, Illertissen, 89257, DE)
| 1. | Verfahren zum Herstellen und/oder Bearbeiten von Teilen, insbesondere zum Herstellen von Stanzteilen, mit zumindest einem unter Druck und/oder Kraft setzbaren Werkzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass der/die auf das Werkzeug (1) aufgebrachte Druck/Kraft im Werkzeug (1 ) quer zur Druck und/oder Kraftrichtung verteilt wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem/der querverteilten Druck/Kraft durch Gegend ruck/kraft entgegengewirkt wird. |
| 3. | Vorrichtung zum Herstellen und/oder Bearbeiten von Teilen, insbesondere zum Herstellen von Stanzteilen, mit zumindest einem unter Druck und/oder Kraft setzbaren Werkzeug (1), welches zumindest eine Platte (2) und ein Arbeitselement (26, 32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Platte (2) und Arbeitselement (26, 32) mittels nachgiebiger Elemente (5, 6, 10, 17, 18, 28) auf Abstand (a) gehalten sind. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich Druckbolzen (6) in der Platte (2) gegen Druckelemente (5) abstützten. |
| 5. | Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbolzen (6) in der Platte (2) gehalten sind und sich andernends der Druckelemente (5) gegen zumindest eine Querbrücke (10) abstützen. |
| 6. | Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Querbrücke (10) zumindest eine Druckbolzenbrücke (17) aufsitzt. |
| 7. | Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbolzenbrücke (17) gegen die Hauptdruckrichtung der Presse verschiebbar in einem Fach (16) sitzt und sich andernends der Querbrücke (10) gegen zumindest ein weiteres Werkzeugelement (26) abstützt. |
| 8. | Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbolzenbrücke (17) ein Rückholer (20) in ihre Ausgangslage zugeordnet ist. |
| 9. | Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckelemente (5) in einem festen Teil (3) der Vorrichtung, beispielsweise in einem Tisch und/oder diesem gegenüber in einer den Tisch überspannenden Traverse, angeordnet sind, während die Druckbolzen (6) eine Wechselplatte (35) durchsetzen. |
| 10. | Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbrücke (10) gegenüber der Wechselplatte (3) zumindest ein Rastelement (13) aufweist, das mit einer entsprechenden Ausnehmung in der Wechselplatte (2) zusammenwirkt. |
| 11. | Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbolzenbrücke (17) in dem Fach (16) in einem Gestell (15) angeordnet ist. |
| 12. | Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gestell (15) eine Grundplatte (30) aufliegt, welche, gegebenenfalls über eine Höhenausgleich (31), mit einem Arbeitselement, z. B. einer Matrize (32), verbunden ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellung und/oder Bearbeiten von Teilen, insbesondere zum Herstellen von Stanzteilen, mit zumindest einem unter Druck und/oder Kraft setzbaren Werkzeug, sowie eine Vorrichtung hierfür.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf alle Maschinen, welche ein Werkzeug aufweisen, mit dem Teile unter Druck hergestellt oder bearbeitet werden sollen. Beispielsweise können die Bearbeitungsmaschinen Tiefziehvorrichtungen od. dgl. sein. Besonders Bezug genommen wird aber auf Stanzmaschinen, in denen Stanzteile in einem Werkzeug hergestellt werden, welches aus einem oberen und einem unteren Werkzeugteil besteht, zwischen denen ein Materialstreifen eingeklemmt wird. Entsprechende Schneid- oder
Umformelemente drücken dann auf das Material und trennen es heraus oder formen es um.
Eine Unterart des Stanzens ist das Feinschneiden. Eine entsprechende Feinschneidvorrichtung ist beispielsweise in der DE 35 76 129 A1 gezeigt. Ein Werkzeug zum Feinschneiden findet sich in der DE 197 51 238 A1.
Probleme bereitet unter anderem die Einleitung der Kräfte in das Werkzeug, d.h. die Anordnung der kraftübertragenden Elemente ist sehr eingeschränkt. Klassischerweise sind die Werkzeuge heute wie folgt aufgebaut:
Die Ringzacken- bzw. Gegenhalter-Druckzylinder sind zentrisch im Presskörper bzw. Stössel angeordnet. Die Kraftübertragung vom Druckzylinder zum Werkzeug erfolgt über einen sog. Einlagering bzw. eine Formplatte, die mittig über dem Druckzylinder angeordnet sind. Der Nachteil dieser zentralen Druckzylinderanordnung besteht darin, dass die Kräfteübertragung nicht auf die Werkzeugbedürfnisse abgestimmt werden kann. Des weiteren besteht keine Möglichkeit, die Arbeitsstufen in mehrere voneinander unabhängige Arbeitsstufen aufzuteilen, wenn unterschiedliche Druck- bzw. Hubhöhen erforderlich sind. Dies bezieht sich sowohl auf die Anzahl der kraftübertragenden Element, wie auch auf ihre Grosse und Position. Durch diese starre Anordnung der Druckzylinder kommt es beim Einsatz von Werkzeugen mit einer aussermittigen Belastung zum Kippen bzw. Verkanten der Druckplatte. Um diesen Schwachpunkt zu umgehen, wurden auch schon verschiebbare Druckkissen eingesetzt, die aber den grossen Nachteil haben, dass der Rüstaufwand einen nicht akzeptablen Umfang erfordert und der Pressenkörper sowie der Pressenstössel durch die grossen Öffnungen entsprechend in ihrer Struktur geschwächt werden und die Kissenabmessungen nicht beliebig verändert werden können.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben genannten Art zu entwickeln, welche eine freie und flexible Anordnung und Ansteuerung der kraftübertragenden Elemente ermöglichen, so dass im Endeffekt Stanzteile beliebiger Grosse und Geometrie gefertigt werden können.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass der/die auf das Werkzeug aufgebrachte Druck/Kraft im Werkzeug quer zur Druck- und/oder Kraftrichtung verteilt wird.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist ein Feld von kraftübertragenden Elementen, in dem diese in beliebiger Zahl, in variabler Anordnung und Übertragungsfläche ausgeführt werden können. Die Kräfte selbst, die durch die kraftübertragenden Elemente übertragen werden, können hydraulisch, pneumatisch, per Federkraft, mechanisch oder elektromotorisch erzeugt werden. Die kraftübertragenden Elemente können in ihrer Grosse und Anzahl entsprechend an das jeweilige Werkzeug-Konzept angepasst werden. Die einzelnen kraftübertragenden Elemente können unabhängig voneinander sowohl kraft- wie auch wegabhängig sein und je nach Erfordernissen des Werkzeuges gesteuert und/oder geregelt werden.
Eine entsprechende Vorrichtung setzt sich zusammen aus mehreren einzelnen kraftübertragenden Maschinenelementen (Zylindern, Federn), die in einem beliebigen Raster über die gesamte Tisch- bzw. Stösselfläche der Presse verteilt angeordnet sind. Die einzelnen Elemente/Stationen können unabhängig voneinander oder in beliebiger Anordnung druck- und/oder wegabhängig und/oder kraftabhängig gesteuert werden. Über unterschiedlich lange Brückenleisten oder beliebig geformte Formstücke in den Werkzeugwechsel-
Platten bzw. im Werkzeug, können die einzelnen Stationen/Elemente in beliebiger Anzahl und Anordnung miteinander verbunden werden. Auf diese Art und Weise können mehrere voneinander unabhängige Kraftübertragungsfelder in unterschiedlicher Länge/Ausdehnung und Kraft bereitgestellt werden.
Um jede Druckbolzen-Position der einzelnen Werkzeugstufen (Module) abzudecken, sind im Werkzeug entsprechende Querbrückenleisten (bzw. Formstücke) angeordnet. Diese Querbrücken sind entsprechend den einzelnen Werkzeugstufen ausgebildet und Bestandteil des Werkzeuges.
Durch diesen Aufbau können folgende Punkte abgedeckt werden:
- Beliebige Anzahl an Kraftübertragungsfeldern
- Unterschiedliche Kräfte der einzelnen Übertragungselemente - Beliebige Ausdehnung/Feldgrösse der Kraftübertragungselemente durch deren Kopplung durch die beschriebenen Brücken
- Unterschiedliche Wege/Hublängen der einzelnen Kraftübertragungselemente
- Nahezu beliebige Anzahl und Position von Druckbolzen (Druckbolzen = Kraftübertragungselemente im Werkzeug) - Vollflächige Werkzeugabstützung
Das erfindungsgemässe Verfahren und die entsprechende Vorrichtung haben den grossen Vorteil, dass
- die Flexibilität im konstruktiven Aufbau eines (Feinschneid-)-Werkzeuges erheblich gesteigert werden kann. Die kraftübertragenden Elemente können in ihrer Position völlig frei angeordnet werden, entsprechend den Erfordernissen, die sich aus der Stanzteilgeometrie ergeben. Diese beliebige Anordnung ermöglicht eine optimale Gestaltung der Prozessschritte und des Werkzeuges.
- die Herstellbarkeit der Feinstanzteile nicht länger durch die geometrischen Beschränkungen im Werkzeugaufbau begrenzt ist oder durch die
Einschränkungen in der Anordnung der Prozessschritte im Werkzeug reduziert wird.
- sich der Werkzeugaufbau einfacher gestalten lässt. Mehrere Prozessschritte, die in heutigen Folgewerkzeugen zum Teil in eine Werkzeugstufe integriert sind, können entzerrt werden. Dadurch lässt sich die Prozesssicherheit erhöhen, der Aufwand für die Abstimmung der Werkzeugelemente vermindern und Rüstzeiten verkürzen.
- sich das Werkzeug, anders als heute, über die gesamte Auflagefläche abstützt und dadurch die Teilepräzision und Lebensdauer des Werkzeuges gesteigert wird.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Herstellung und/oder Bearbeiten von Teilen;
Figur 2 eine teilweise dargestellten Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss Figur 1 , jedoch um 90° gedreht.
Von der Vorrichtung P zum Herstellen und/oder Bearbeiten von Teilen ist in den Figuren 1 und 2 ein Werkzeug 1 , eine darunter angeordnete Wechselplatte 2 und ein unter der Wechselplatte 2 angeordneter Tisch 3 gezeigt. Die Wechselplatte 2 ist mit dem Tisch 3 bevorzugt über T- Streifen verbunden, welche zumindest teilweise in T- Nuten 4 eingreifen. Wie dies geschieht, ist beispielsweise in der DE 36 62 351 A dargestellt.
In dem Tisch 3 ist ein Stempel 12 und in diesem ein Druckkraftelement 5, beispielsweise ein weiterer Hydraulikstempel, geführt. Den Druckkraftstempel 5 umgibt in Gebrauchslage ein Ring 36.
In dem Tisch 3 sind eine Mehrzahl von Druckkraftelementen 5 angeordnet, über denen jeweils ein Druckbolzen 6 sitzt, der in der Wechselplatte 2 geführt und gehalten ist. Zwischen einem Kopf 7 auf dem Druckbolzen 6 und einer Schulter 8 in der Wechselplatte 2 befindet sich eine Stützfeder 9, welche den Druckbolzen 6 in Stützlage hält. In dieser Stützlage stützten die Druckbolzen 6 eine Querbrücke 10 ab, so dass sich zwischen der Querbrücke 10 und der Wechselplatte 2 ein Freiraum 11 durch Bildung eines Abstandes a befindet. Diese Stützposition des Druckbolzens 6 ermöglicht ein reibungsloses Wechseln der Wechselplatte 2 zusammen mit der Querbrückenleiste 10, da die Druckbolzen 6 nicht nach unten aus der Wechselplatte 2 heraushängen.
Die Querbrücke 10 ist mit einer gefederten Kugeldruckschraube 13 bestückt. Diese Kugeldruckschraube 13 rastet in eine Nut 14 der Wechselplatte 35 ein und fixiert so die Querbrücke 10.
Die Länge der Querbrücken 10 werden entsprechend den Werkzeugbedürfnissen so ausgelegt, dass sie zwei oder mehr Druckbolzen 6 überdecken.
Auf der Querbrücke 10 liegt ein Gestell 15 auf. In diesem Gestell 15 ist ein Fach 16 erkennbar, in welchem eine Druckbolzenbrücke 17 verschiebbar geführt ist. Die Druckbolzenbrücke 17 stützt sich über einen Auflagepilz 18 gegen die Querbrücke 10 ab, wobei der Auflagepilz 18 mittels eines Schraubenbolzens 19 mit der Druckbolzenbrücke 17 verbunden ist. Der Auflagepilz 18 bewirkt, dass die Druckbolzenbrücke 17 von der Oberfläche der Wechselplatte 2 ebenfalls einen Abstand a einhält. Dieser Abstand entspricht auch dem Abstand a der Querbrücke 10 in dem Freiraum 11 der Wechselplatte 2. Er definiert den maximalen Druckkissenhub.
Die Form des Faches 16 und der Druckbolzenbrücke 17 richtet sich nach dem jeweiligen Werkzeugbedürfnissen. Ebenso wie die Querbrücke braucht auch die Druckbolzenbrücke kein gerades Formstück zu sein, sondern es sind beliebig geformte Formstücke denkbar, beispielsweise oval, rund oder im Winkel zueinander stehen. Entsprechende Ausgestaltungen weisen dann auch die Fächer 16 und Freiräume 11 auf.
Ferner ist in Figur 1 für die Druckbolzenbrücke 17 ein Rückholer 20 erkennbar. Dieser weist einen Schraubenbolzen 21 auf, der in die Druckbolzenbrücke 17 eingeschraubt ist. Der Kopf 22 stützt sich über eine Schraubenfeder 24 gegen eine untere Stufe 25 dieser Stufenbohrung 23 ab.
Durch diese Ausführung wird die Druckbolzenbrücke 17 mit den Auflagepilzen 18 nach oben gezogen, und die Unterkante der Auflagepilze 18 schliesst bündig mit der Unterkante des Gestells 15 bzw. des Werkzeug-Unterteils 1 ab. Dadurch lässt sich das Werkzeug-Unterteil 1 zum Werkzeugwechsel problemlos aus- und einschieben.
Auf die Druckbolzenbrücke 17 drückt über einen Bolzen 28 ein Werkzeugelement 26, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Auswerfer ist. Von diesem Auswerfer ist ein Auswerferring 27 gezeigt, der einem Druckbolzen 28 aufliegt. Über diesen Druckbolzen 28 kann der Auswerferring 27 gegen die Druckbolzenbrücke 17 gedrückt werden. Durch eine Schraubenfeder 29 wird er in Ausgangslage zurückgedrückt.
Der Druckbolzen 28 durchsetzt eine Grundplatte 30, welche dem Gestell 15 aufliegt. Diese Grundplatte 30 ist über einem Höhenausgleich 31 mit einer Matrize 32 verbunden, was durch einen entsprechenden Schraubenbolzen 33 geschieht. Auf der Matrize 32 ist eine Ringzacke 34 zum Feinschneiden erkennbar.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Soll beispielsweise , ein Teil aus einem Blech ausgestanzt, insbesondere feingeschnitten werden, so wird eine Feinschneidvorrichtung verwendet, wie sie beispielsweise in der DE 35 76 129 A beschrieben ist. Das entsprechende Werkzeug besteht dort aus zwei Werkzeughälften, nämlich einer oberen und einer unteren Werkzeughälfte, die erfindungsgemässe Vorrichtung kann in beiden Werkzeughälften Anwendung finden, im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung nur in einem Werkzeugteil Anwendung findet.
Erfolgt nun ein Feinschneidvorgang, so werden die beiden Werkzeughälften zusammengeführt, wobei das Blech, aus dem das Teil ausgeschnitten werden
soll, zwischen den beiden Werkzeughälften angeordnet ist. Die Matrize 32 wirkt mit einem Gegenelement zusammen, wobei auf die Matrize 32 und auch auf das Werkzeugelement 26 ein erheblicher Druck/Kraft ausgeübt wird. Erfindungsgemäss wird dieser Druck/Kraft über den Höhenausgleich 31 und die Grundplatte 30 sowie das Gestell 15 auf den bzw. die Querträger 10 übertragen, welche wiederum Kräfte (z.B. auch Kippkraft oder ungleiche Kräfte) dadurch auffangen, dass die Druckbolzen 6 der Hydraulikzylinder 5 entsprechend nachgeben. Dieses Nachgeben erfolgt im Bereich des Freiraumes 11 durch Verringerung des Abstandes a zwischen Querbrücke 10 und Wechselplatte 2.
Werden ungleiche Kräfte auf das Werkzeugelement 26 übertragen, so erfolgt hier eine Weiterleitung dieser Kräfte über die Druckbolzenbrücke 17 und den Auflagepilz 18 auf die Querbrücke 10 und von dieser wiederum über den Druckbolzen 6 auf das Druckkraftelement 5. Auf diese Weise erfolgt ein idealer Ausgleich von ungleichmässigen Kräften.
Anzahl und Anordnung der Druckbolzen 6 und der Druckelemente 5 können den einzelnen Werkzeugarbeitsstationen über die Querbrücken 10 zugeordnet werden. Die Druckbolzenbrücken 17 können dann den Erfordernissen jeder Arbeitsstation angepasst werden.
Für das Druckkraftelement 5 ist zusätzlich eine besondere Ausgestaltung vorgesehen. Bevorzugt ist es in einem Hydraulikzylinder in dem Stempel 12 aufgenommen. Auf ihm sitzen beispielsweise drei Kolben, wobei jeder Kolben einen eigenen Druckraum besitzt, der mit einem Druckmedium beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird eine Kraft auf das Druckkraftelement 5 wesentlich erhöht, welche dem Eintauchen des Druckbolzens 6 entgegenwirkt.
DR. PETER WEISS & DIPL-ING. A. BRECHT
Patentanwälte European Patent Attomey
Aktenzeichen: P 3202/PCT Datum: 05.10.2005 W/HE
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