DE102004003427B4

DE102004003427B4 - Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102004003427B4
Application number: DE200410003427
Authority: DE
Inventors: Herwig Laue
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2024-01-24
Also published as: DE102004003427A1

Abstract

Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem feststehenden ersten Stempel (11) und einem zweiten Stempel (22), der gegenüber dem ersten Stempel (11) angeordnet und relativ zu dem ersten Stempel (11) hin und her bewegbar ist, um ein Werkstück (44) zu bearbeiten, das zwischen dem ersten (11) und dem zweiten (22) Stempel angeordnet ist, wobei ein dritter Stempel (33) so in dem zweiten Stempel (22) hin und her bewegbar aufgenommen und angetrieben ist, dass in einem ersten Bearbeitungsschritt der zweite Stempel (22) auf den ersten Stempel (11) zu bewegt wird, ohne dass sich der dritte Stempel (33) relativ zu dem zweiten Stempel (22) bewegt, wobei in einem zweiten Bearbeitungsschritt der dritte Stempel (33) auf den ersten Stempel (11) zu bewegt wird, ohne dass sich der zweite Stempel (22) relativ zu dem ersten Stempel (11) bewegt, wobei der zweite Stempel (22) einen Grundkörper (27) aufweist, von dessen einer Stirnseite ein Bearbeitungskörper...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 42 900 A1 ist eine Vorrichtung zum Formen von Ausprägungen zur Befestigung in einem inneren Karosserieelement eines Kraftfahrzeugs bekannt, um die Befestigung eines äußeren Karosserieelements an dem inneren Karosserieelement zu ermöglichen. Die Vorrichtung weist einen oder mehrere feststehende Gegenhalter auf, die in einer vorbestimmten Position in einem Abstand von dem inneren Karosserieelement angeordnet sind. Bewegliche, schwimmende Haltemittel, die auf den gegenüberliegenden Seiten eines jeden feststehenden Gegenhalters angeordnet sind, werden solange in Richtung auf das innere Karosserieelement vorwärtsbewegt, bis sie dieses berühren, und genau zu dem Zeitpunkt sind die schwimmenden Haltemittel in einer feststehenden Position blockiert. Anschließend wird auf die andere Seite des inneren Karosserieelements durch mit den feststehenden Gegenhaltern fluchtende Formblöcke eine Kraft aufgetragen, um den Abschnitt zwischen dem feststehenden Gegenhalter und dem Formblock gegen den feststehenden Gegenhalter zu verformen und auf diese Weise eine Ausprägung zur Befestigung zu bilden.

Die Ausprägung formende Vorrichtung weist einen feststehenden Gegenhalter und einen ringförmigen Haltekörper auf, der gegenüber dem feststehenden Gegenhalter hin und her bewegbar ist. Der ringförmige Haltekörper schwimmt in Richtung auf das Karosserieinnenteil, um dieses aufzufinden, woraufhin der feststehende Gegenhalter von der Haltevorrichtung in eine fixierte Position an dem Karosserieinnenteil gebracht wird. Nachdem der ringförmige Haltekörper die benachbarte Fläche des Karosserieinnenteils "gefunden" hat oder mit dieser in Berührung ist, wird er hydraulisch verriegelt, und der Ausprägungen formende Block an der anderen Seite des Karosserieinnenteils – im Wesentlichen fluchtend mit dem feststehenden Gegenhalter – wird von einem Zylinder hydraulisch in Richtung auf den feststehenden Gegenhalter geführt, um den Abschnitt des Karosserieinnenteils zu verformen, der sich zwischen dem feststehenden Gegenhalter und dem Formblock befindet, um auf diese Weise eine erhöhte Ausprägung zur Befestigung darin zu bilden. Das Karosserieinnenteil wird auf jeder Seite des zu verformenden Abschnitts durch einen hydraulisch fixierten ringförmigen Haltekörper abgestützt, um die Verformung des Karosserieinnenteils, die eintritt, wenn der Formblock dagegen gedrängt wird, zu begrenzen. Die Ausprägung formende Vorrichtung kann mit einem Stanzwerkzeug versehen werden, um nach Bildung der erhöhten Ausprägung zur Befestigung in dem Karosserieinnenteil durch Verformung des letzteren eine Öffnung in der Ausprägung zur Befestigung durch Stanzen oder durch Lochen zu schaffen. Wird die Ausprägung formende Vorrichtung mit einem solchen Stanzwerkzeug versehen, erhält der feststehende Gegenhalter eine ringförmige Konfiguration, und das Stanzwerkzeug wird hin und her bewegbar innerhalb des Rings des feststehenden Gegenhalters angeordnet. Die Hin- und Herbewegung des Stanzwerkzeugs innerhalb des Rings des feststehenden Gegenhalters wird durch einen Hydraulikzylinder veranlasst.

Bei der bekannten Vorrichtung ist das Prägewerkzeug gegenüber einem Gegenhalter angeordnet und relativ zu diesem hin und her bewegbar. In dem Gegenhalter ist das Stanzwerkzeug hin und her bewegbar aufgenommen. Das Prägewerkzeug und das Stanzwerkzeug sind auf verschiedenen Seiten der Vorrichtung angeordnet und führen im Betrieb Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen durch. Zum Antrieb der beiden Werkzeuge ist jeweils ein separater Hydraulikzylinder vorgesehen.

Ferner ist aus der DE 195 24 164 C1 eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem feststehenden ersten Stempel und einem zweiten Stempel, der gegenüber dem ersten Stempel angeordnet und relativ zu dem ersten Stempel hin und her bewegbar ist, um ein Werkstück zu bearbeiten, das zwischen dem ersten und dem zweiten Stempel angeordnet ist, zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass an der anderen Stirnseite des Grundkörpers ein Bund vorgesehen ist, der einen ersten Kolben bildet, der in einem ersten Zylinderraum hin und her bewegbar aufgenommen ist, und wobei zwischen einem zweiten Kolben des dritten Stempels und einem Haltestößel, der sowohl relativ zu dem zweiten Stempel als auch relativ zu dem dritten Stempel hin und her bewegbar ist, und zwischen einem an dem ersten Stempel ausgebildeten Bund und einem an einem Haltestößel ausgebildeten Bund jeweils eine Federeinrichtung eingespannt ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden hin und her bewegbaren Stempel auf einer Seite der Vorrichtung wird die Durchführung von zwei unterschiedlichen Bearbeitungsschritten, wie Prägen und Stanzen, in einer einzigen Bewegungsrichtung ermöglicht. Der zweite Stempel weist einen insbesondere im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Grundkörper auf, von dessen einer Stirnseite ein insbesondere im Wesentlichen kreiszylindermantelförmiger Bearbeitungskörper ausgeht. Der Bearbeitungskörper dient zur Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts, zum Beispiel einem Prägevorgang an einem Blechformteil. An der anderen Stirnseite des Grundkörpers ist ein Bund vorgesehen, der einen ersten Kolben bildet, der in einem ersten Zylinderraum hin und her bewegbar aufgenommen ist. Durch diesen Aufbau wird auf einfache Art und Weise ein hydraulischer, pneumatischer oder pneumo-hydraulischer Antrieb des zweiten Stempels ermöglicht. Die Federeinrichtung ist zwischen dem zweiten Kolben und einem Haltestößel eingespannt, der sowohl relativ zu dem zweiten Stempel als auch relativ zu dem dritten Stempel hin und her bewegbar ist. Der Haltestößel dient dazu, das Werkstück vor der Bearbeitung zwischen dem ersten und dem zweiten Stempel zu fixieren.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und/oder die Steuerung des zweiten und des dritten Stempels auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sind/ist. Dadurch wird der Aufbau der Vorrichtung erheblich vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und/oder die Steuerung des zweiten und des dritten Stempels auf der gleichen Seite wie der zweite und der dritte Stempel angeordnet sind/ist. Dadurch kann auf der Seite des ersten Stempels Bauraum eingespart werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Stempel ein Durchgangsloch vorgesehen ist, das den ersten Zylinderraum mit der anderen Stirnseite des Grundkörpers verbindet. Der Durchgang ermöglicht den Durchtritt von einem Medium, zum Beispiel einem Gas oder einem Hydraulikmedium, das zum Antrieb des zweiten und des dritten Stempels verwendet werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der anderen Stirnseite des Grundkörpers ein zweiter Zylinderraum vorgesehen ist, in dem ein zweiter Kolben hin und her bewegbar aufgenommen ist, der an einem Ende des dritten Stempels vorgesehen ist. Über die beiden Kolben können die Bewegungen des zweiten und des dritten Stempels bei der Bearbeitung des Werkstücks gesteuert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben mit Hilfe einer Federeinrichtung gegen den zweiten Stempel vorgespannt ist. Die Federeinrichtung sorgt dafür, dass der dritte Stempel bei der Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts keine Wirkung entfaltet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung größer als die Gegenkraft ist, die bei der Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts auf den zweiten Kolben wirkt, und dadurch, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung kleiner als die Gegenkraft ist, die bei der Durchführung des zweiten Bearbeitungsschritts auf den zweiten Kolben wirkt. Das hat zur Folge, dass der dritte Stempel bei der Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts seine Position gegenüber dem zweiten Stempel nicht verändert und sich erst bei der Durchführung des zweiten Bearbeitungsschritts von dem zweiten Stempel weg bewegt, um den zweiten Bearbeitungsschritt durchzuführen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bearbeitungswerkzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinderräume und der die beiden Zylinderräume verbindende Durchgang mit einem Medium, insbesondere einem Hydraulikmedium, gefüllt sind. Das Medium ermöglicht den Antrieb sowohl des zweiten als auch des dritten Stempels.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der beiden Kolben und der zugehörigen Stempel mit Hilfe einer hydraulischen, einer pneumatischen oder pneumo-hydraulischen Steuerung gesteuert wird. Die Steuerung kann Wegeventileinrichtungen, insbesondere 2/2- und 3/2-Wegeventile, umfassen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit einer Wegmesseinrichtung zusammenwirkt, welche die Bewegung des zweiten Stempels überwacht. Die Wegmesseinrichtung kann so mit einer Ventileinrichtung, insbesondere einem 2/2-Wegeventil gekoppelt sein, dass eine Bewegung des dritten Stempels relativ zu dem ersten Stempel erst dann veranlasst wird, wenn der erste Bearbeitungsschritt von dem zweiten Stempel abgeschlossen ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Stempel in dem Bearbeitungskörper des zweiten Stempels hin und her bewegbar geführt ist. Dadurch wird ein kompaktes und einfach aufgebautes Werkzeug geschaffen, das zwei voneinander unabhängige Bearbeitungsschritte, wie Prägen und Stanzen, an einem Werkstück durchführen kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestößel ein zentrales Durchgangsloch aufweist, durch das der dritte Stempel geführt ist. Der Haltestößel ist somit bauraumsparend in den zweiten Stempel integriert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stempel eine Öffnung zur Aufnahme eines Endes des dritten Stempels aufweist, wenn sich der dritte Stempel bei der Durchführung des zweiten Bearbeitungsschritts auf den ersten Stempel zu bewegt. Dadurch ist es möglich, mit dem dritten Stempel Ausstanzungen an dem Werkstück vorzunehmen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist durch einen im Wesentlichen U- oder C-förmigen Halter mit einer Basis gekennzeichnet, von der ein erster Schenkel, an dem der erste Stempel befestigt ist, und ein zweiter Schenkel ausgehen, in dem der zweite Stempel hin und her bewegbar geführt ist. Der Halter schafft eine stabile Lagerung der beiden Stempel zueinander.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bearbeitungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Halter schwimmend gelagert ist. Die schwimmende Lagerung, zum Beispiel an einem Roboterarm, ermöglicht es, Ungenauigkeiten beim Positionieren der Vorrichtung auszugleichen. Die Vorrichtung muss im Betrieb, zum Beispiel mit Hilfe eines Robo terarms, nur grob so positioniert werden, dass der Kontakt mit dem Werkstück hergestellt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung vor der Bearbeitung eines Werkstücks;
2 die Bearbeitungsvorrichtung aus 1 nach der Durchführung eines ersten Bearbeitungsschritts;
3 die Bearbeitungsvorrichtung aus 1 nach der Durchführung eines zweiten Bearbeitungsschritts;
4 eine ähnliche Darstellung wie in 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die in 1 schematisch dargestellte Bearbeitungsvorrichtung umfasst einen C- oder U-förmigen Halter 1 mit einer Basis 3, von der zwei Schenkel 4, 5 ausgehen. Die Basis 3 des Halters 1 ist mit Hilfe einer schwimmenden Lagerung 6 an einem Robotergreifarm 7 befestigt.
An dem Schenkel 4 des Halters 1 erstreckt sich ein Sockel 10 nach unten. Der Sockel 10 kann zum Beispiel in den Schenkel 4 eingeschraubt sein. An dem Sockel 10 ist ein erster Stempel 11 befestigt. Der erste Stempel 11 weist einen Bund 12 auf, der zur Befestigung des Stempels 11 an dem Sockel 10 dient. Der Bund 12 kann mit Hilfe von Schraubverbindungen an dem So ckel 10 befestigt sein, die in 1 durch vier Striche angedeutet sind. Der erste Stempel 11 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders mit einer zentralen Durchgangsbohrung 13, die sich in dem Sockel 10 und dem Schenkel 4 des Halters 1 fortsetzt.
Der Sockel 10 hat ebenfalls im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders. Vom äußeren Umfang des Sockels 10 erstreckt sich eine Hülse 14 konzentrisch zu dem ersten Stempel 11. Die Hülse 14 weist an ihrem freien Ende einen radial nach innen umgebogenen Rand auf, der einen Anschlag 15 für einen Bund 18 bildet, der an einem Ende eines im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Haltestößels 19 ausgebildet ist. Der Haltestößel 19 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 20 ausgestattet, durch die der erste Stempel 11 hindurchragt. Zwischen dem an dem ersten Stempel 11 ausgebildeten Bund 12 und dem an dem Haltestößel 19 ausgebildeten Bund 18 ist eine Schraubendruckfeder 21 eingespannt. Die Schraubendruckfeder 21 dient dazu, den Bund 18 des Haltestößels 19 gegen den Anschlag 15 an der Hülse 14 zu drücken.
In dem Schenkel 5 des Halters 1 ist ein erster Zylinderraum 24 ausgebildet. In dem Zylinderraum 24 ist ein Kolben 26 hin und her bewegbar aufgenommen. Der Kolben 26 wird von einem Bund gebildet, der an einem Fuß eines Grundkörpers 27 eines zweiten Stempels 22 gebildet wird. Der Fuß des Grundkörpers 27 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders. Vom äußeren Umfang des Fußes des Grundkörpers 27 erstreckt sich ein Bearbeitungskörper 28, der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist. Radial innerhalb des Bearbeitungskörpers 28 erstreckt sich von dem Fuß des Grundkörpers 27 ein Grundkörperaufsatz 29 nach oben. Der Fuß des Grundkörpers 27 kann auch einteilig mit dem Grundkörperaufsatz 29 ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel ist der Grundkörperaufsatz 29 mit dem Fuß des Grundkörpers 27 verschraubt. Der Bearbeitungskörper 28 ist ebenfalls mit dem Fuß des Grundkörpers 27 verschraubt. Der Grundkörperaufsatz 29 hat ebenfalls im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders, in dessen freiem Ende ein zweiter Zylinderraum 31 ausgebildet ist, der nach oben hin offen ist.
In dem zweiten Zylinderraum 31 ist ein zweiter Kolben 32 hin und her bewegbar aufgenommen. Der zweite Kolben 32 wird von einem Bund gebildet, der an einem dritten Stempel 33 ausgebildet ist, der ebenfalls im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist. Vom äußeren Umfang des Grundkörperaufsatzes 29 erstreckt sich eine im Wesentlichen kreiszylindermantelförmige Hülse 35 nach oben. Die Hülse 35 weist an ihrem freien Ende einen nach innen umgebogenen Rand 36 auf, der einen Anschlag für einen Bund 37 bildet, der an einem zweiten Haltestößel 38 ausgebildet ist. Der zweite Haltestößel 38 ist mit einem zentralen Durchgangsloch 40 ausgestattet, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des dritten Stempels 33 ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der dritte Stempel 33 durch den zweiten Haltestößel 38 hindurchgeführt werden kann. Zwischen dem Bund 37 des zweiten Haltestößels 38 und dem Bund 32 des dritten Stempels 33 ist eine Schraubendruckfeder 39 eingespannt.
In dem Grundkörper 27 ist ein zentrales Durchgangsloch 41 vorgesehen, das den ersten Zylinderraum 24 mit dem zweiten Zylinderraum 31 verbindet.
Die drei Stempel 11, 22, 33 weisen eine gemeinsame Rotationssymmetrieachse 42 auf. Der Halter 1 bildet zusammen mit den drei Stempeln 11, 22, 33 ein zangenartiges Werkzeug, das auch als Bearbeitungszange bezeichnet wird. Zwischen dem ersten Stempel 11 und der Bearbeitungseinheit, die von dem zweiten Stempel 22 und dem dritten Stempel 33 gebildet wird, ist ein Werkstück 44 angeordnet. Zur korrekten Vorpositionierung der Bearbeitungszange wird zunächst der zweite Stempel 22 mit dem Werkstück 44 in Anlage gebracht. Bei Ausübung einer Anlagekraft des zweiten Stempels 22 auf das ortsfeste Werkstück 44 erfolgt aufgrund der schwimmenden Lagerung 6 des Halters 1 relativ zum Roboterarm 7 solange eine weitere Verlagerung des Halters 1, bis auch der erste Stempel 11 an dem Werkstück 44, nämlich an der entgegengesetzten Seite des Werkstücks 44, zur Anlage kommt.
Der erste Zylinderraum 24 ist nach oben hin durch eine Abschlusswand 50 begrenzt, die ein zentrales Durchgangsloch aufweist, durch das der Grundkörper 27 mit dem Bearbeitungskörper 28 hindurchgeführt ist. Zwischen der Abschlusswand 50 und dem Bund 26, der den ersten Kolben bildet, kann eine (nicht dargestellte) Schraubendruckfeder eingespannt sein, die den Kolben 26 mit dem zweiten Stempel 22 in der in 1 dargestellten Position hält, solange der Druck an der Unterseite des Bunds 26 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Außerdem gewährleistet die (nicht dargestellte) Schraubendruckfeder zwischen der Abschlusswand 50 und dem Bund 26 eine Rückstellung des zweiten Stempels im Betrieb der Vorrichtung in die in 1 dargestellte Ausgangsstellung.
Zwischen der Abschlusswand 50 und dem Stößel 26 ist ein erster Arbeitsraum 46 ausgebildet. Zwischen einem Boden 45 des ersten Zylinderraums 24 und dem Kolben 26 ist ein zweiter Arbeitsraum 47 ausgebildet. Der erste Arbeitsraum 46 steht über eine Leitung 52 mit einem 2/2-Wegeventil 54 in Verbindung. Von dem 2/2-Wegeventil 54 führt eine Leitung 56 zu einer weiteren Ventileinrichtung 60. Die Ventileinrichtung 60 steht über eine (nicht dargestellte) Leitung mit einer Druckquelle und über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Leitung mit einer Drucksenke in Verbindung. Außerdem steht die Ventilein richtung 60 über eine Leitung 62 mit dem zweiten Arbeitsraum 47 in Verbindung.
Eine Wegmesseinrichtung 70 dient dazu, die Bewegung des zweiten Stempels 22 im Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung zu erfassen. Der Betrieb der Wegmesseinrichtung 70 wird im Folgenden anhand der Darstellungen in den 2 und 3 näher erläutert.
2 zeigt den Zustand der Bearbeitungsvorrichtung nach der Durchführung eines ersten Bearbeitungsschritts. Der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 47, in dem zum Beispiel ein Hydraulikmedium angeordnet ist, wurde mit Hilfe einer geeigneten Druckquelle über die Ventileinrichtung 60 erhöht. Gleichzeitig wurde der Druck in dem ersten Arbeitsraum 46 über das 2/2-Wegeventil 54 abgebaut. Dabei hat sich der Kolben 26 und der zweite Stempel 22 in die in 2 dargestellte Position nach oben bewegt. Diese Bewegung hat zu einer Verformung des Werkstücks 44 geführt. Beim Formen beziehungsweise Prägen des Werkstücks 44 in dem ersten Bearbeitungsschritt hat der erste Stempel 11 einen Prägestempel gebildet. Bei der Verformung des Werkstücks 44 wurden die Haltestößel 19 und 38 in die in 2 dargestellten Positionen bewegt. Der dritte Stempel 33 hat seine Position relativ zu dem zweiten Stempel 22 nicht verändert. Die von der Schraubendruckfeder 39 von oben auf den zweiten Kolben 32 wirkende Kraft ist während des ersten Bearbeitungsschritts größer als die von unten auf den Kolben 32 wirkende Druckkraft, die von dem druckbeaufschlagten Hydraulikmedium erzeugt wird.
3 zeigt den Zustand der Bearbeitungsvorrichtung nach dem Durchführen eines zweiten Bearbeitungsschritts. Der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 47 wurde soweit gesteigert, bis die auf den Kolben 32 wirkende Vorspannkraft der Schrauben druckfeder 39 überwunden werden konnte. Daraufhin hat sich der dritte Stempel 33 relativ zu dem zweiten Stempel 22 nach oben auf das Werkstück 44 zu und durch das Werkstück 44 hindurch bewegt und ein dem Außendurchmesser des zweiten Stempels 22 entsprechendes Stück aus dem Werkstück 44 ausgestanzt.
Mit Hilfe der Wegmesseinrichtung 70 kann der Umschaltzeitpunkt für eine Druckerhöhung in dem zweiten Arbeitsraum 47 exakt gesteuert werden. Sobald mit Hilfe der Wegmesseinrichtung 70 festgestellt wird, dass der zweite Stempel 22 mit dem Bearbeitungskörper 28 den ersten Bearbeitungsschritt (siehe 2) durchgeführt hat, kann der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 47 solange erhöht werden, bis der dritte Stempel 33 den zweiten Bearbeitungsschritt durchgeführt hat.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sieht man, dass die Wegmesseinrichtung 70 mit Hilfe einer Stange 71 an dem Schenkel 5 des Halters 1 befestigt ist. Außerdem ist die Ventileinrichtung 54 über eine Leitung 56 mit einem Energiespeicher/Ausgleichsbehälter 75 verbunden. Der Druck in dem ersten Arbeitsraum 46 kann über die Leitung 52, das 2/2-Wegeventil 54 und die Leitung 56 in den Energiespeicher/Ausgleichsbehälter 75 entlastet werden. Durch einen hin und her bewegbaren Kolben 77 kann der Druck in dem zweiten Arbeitsraum 47 stufenweise erhöht werden, um die beiden Bearbeitungsschritte durchzuführen. Die Bewegung des Kolbens 77 für eine Druckerhöhung in dem zweiten Arbeitsraum 47 ist durch einen Pfeil 78 angedeutet. Dies kann durch einen pneumo-hydraulischen oder gegebenenfalls auch durch einen elektrohydraulischen oder elektrischen Antrieb geschehen.
Mit der in den 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung ist es möglich, Bleche von 2 bis 3 mm Stärke, aber auch Bleche von etwa 0,8 mm Stärke, in einem ersten Bearbeitungsschritt zu prägen und in einem zweiten Bearbeitungsschritt zu stanzen. Dabei ist der erste Stempel 11 fest angeordnet und nur mit einem hin und her bewegbaren, federvorgespannten Haltestößel 19 ausgestattet, der dazu dient, das Blech 44 zu halten. Der auch als Zange bezeichnete Halter 1 ist schwimmend gelagert, um Ungenauigkeiten beim Positionieren auszugleichen und beim Hin- und Herbewegen des Stempels 22 einen Ausgleich zu schaffen zwischen dem Roboterarm 7 und dem Werkstück 44. Der erste Stempel 11 bildet bei der Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts, also beim Prägen, einen Prägestempel. Beim zweiten Bearbeitungsschritt, also beim Stanzen, bildet der erste Stempel 11 eine Matrize. Der Antrieb und die Steuerung des bewegbaren zweiten und dritten Stempels 22, 33 sind auf der Seite des Schenkels 5 angeordnet. Durch das 2/2-Wegeventil 54 kann der Vorschub des zweiten Stempels 22 begrenzt werden. Wenn der Vorschub des zweiten Stempels 22 ein bestimmtes Maß erreicht hat, dann schließt das 2/2-Wegeventil 54. Dann kann der zweite Stempel 22 nicht weiter vordringen. Der in dem Arbeitsraum 47 herrschende Druck wirkt dann nur noch auf den Kolben 32 des dritten Stempels 33. Das führt dazu, dass der dritte Stempel 33 herausfährt und ein Loch in das Blech stanzt. Durch die erfindungsgemäße Steuerung ist sichergestellt, dass der Stanzstempel 33 erst dann zum Eingriff kommt, wenn die Prägung fertig ist.

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem feststehenden ersten Stempel (11) und einem zweiten Stempel (22), der gegenüber dem ersten Stempel (11) angeordnet und relativ zu dem ersten Stempel (11) hin und her bewegbar ist, um ein Werkstück (44) zu bearbeiten, das zwischen dem ersten (11) und dem zweiten (22) Stempel angeordnet ist, wobei ein dritter Stempel (33) so in dem zweiten Stempel (22) hin und her bewegbar aufgenommen und angetrieben ist, dass in einem ersten Bearbeitungsschritt der zweite Stempel (22) auf den ersten Stempel (11) zu bewegt wird, ohne dass sich der dritte Stempel (33) relativ zu dem zweiten Stempel (22) bewegt, wobei in einem zweiten Bearbeitungsschritt der dritte Stempel (33) auf den ersten Stempel (11) zu bewegt wird, ohne dass sich der zweite Stempel (22) relativ zu dem ersten Stempel (11) bewegt, wobei der zweite Stempel (22) einen Grundkörper (27) aufweist, von dessen einer Stirnseite ein Bearbeitungskörper (28) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass an der anderen Stirnseite des Grundkörpers ein Bund (26) vorgesehen ist, der einen ersten Kolben bildet, der in einem ersten Zylinderraum (24) hin und her bewegbar aufgenommen ist, und wobei zwischen einem zweiten Kolben (32) des dritten Stempels (33) und einem Haltestößel (38), der sowohl relativ zu dem zweiten Stempel (22) als auch relativ zu dem dritten Stempel (33) hin und her bewegbar ist, und zwischen einem an dem ersten Stempel (11) ausgebildeten Bund (12) und einem an einem Haltestößel (19) ausgebildeten Bund (18) jeweils eine Federeinrichtung (39, 21) eingespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und/oder die Steuerung des zweiten (22) und des dritten (33) Stempels auf einer Seite der Vorrichtung angeordnet sind/ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und/oder die Steuerung des zweiten (22) und des dritten (33) Stempels auf der gleichen Seite wie der zweite und dritte Stempel angeordnet sind/ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Stempel (22) ein Durchgangsloch (41) vorgesehen ist, das den ersten Zylinderraum (24) mit der anderen Stirnseite des Grundkörpers (27, 29) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der anderen Stirnseite des Grundkörpers (27) ein zweiter Zylinderraum (31) vorgesehen ist, in dem ein zweiter Kolben (32) hin und her bewegbar aufgenommen ist, der an einem Ende des dritten Stempels (33) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (32) mit Hilfe einer Federeinrichtung (39) gegen den zweiten Stempel (22) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung (39) größer als die Gegenkraft ist, die bei der Durchführung des ersten Bearbeitungsschritts auf den zweiten Kolben (32) wirkt, und dadurch, dass die Vorspannkraft der Federeinrichtung kleiner als die Gegenkraft ist, die bei der Durchführung des zweiten Bearbeitungsschritts auf den zweiten Kolben (26) wirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinderräume (24, 31) und das die beiden Zylinderräume verbindende Durchgangsloch (41) mit einem Medium, insbesondere einem Hydraulikmedium, gefüllt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der beiden Kolben (26, 32) und der zugehörigen Stempel (22, 33) mit Hilfe einer hydraulischen, einer pneumatischen oder einer pneumo-hydraulischen Steuerung (54, 60) gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (54, 60) mit einer Wegmesseinrichtung (70) zusammenwirkt, welche die Bewegung des zweiten Stempels (22) überwacht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Stempel (33) in dem Bearbeitungskörper (28) des zweiten Stempels (22) hin und her bewegbar geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestößel (38) ein zentrales Durchgangsloch (40) aufweist, durch das der dritte Stempel (33) geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stempel (11) eine Öffnung (13) zur Aufnahme eines Endes des dritten Stempels (33) aufweist, wenn sich der dritte Stempel (33) bei der Durchführung des zweiten Bearbeitungsschritts auf den ersten Stempel (11) zu bewegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Wesentlichen U- oder C-förmigen Halter (1) mit einer Basis (3), von der ein erster Schenkel (4), an dem der erste Stempel (11) befestigt ist, und ein zweiter Schenkel (5) ausgehen, in dem der zweite Stempel (22) hin und her bewegbar geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (1) schwimmend gelagert ist.