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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit einem Umformwerkzeug für
die Blechumformung auf einer Stanzmaschine nach dem System Trumpf.
Ein solches Umformwerkzeug besitzt ein oberes Stempelwerkzeug und
ein unteres Matrizenwerkzeug, wobei stempelseitig ein relativ zu
einem Niederhalter beweglicher oberer Formeinsatz matrizenseitig
mit einem relativ zu einer Abstreiferplatte beweglichen unteren
Formeinsatz zusammenwirkt, so daß eine Umformung des Bleches
nach oben in Bezug auf eine Stanzebene erfolgt.
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Im
Unterschied zu sogenannten Revolverstanzen, bei welchen die Stempelwerkzeuge
und die Matrizenwerkzeuge jeweils in einem revolverartigen Werkzeughalter
aufgenommen sind, sieht das System Trumpf vor, daß ein Greifersystem
die beiden Werkzeugteile jeweils für einen Bearbeitungsvorgang
in eine Bearbeitungsstation transportiert und einsetzt. Neben klassischen
Stanzwerkzeugen werden regelmäßig auch
Umformwerkzeuge eingesetzt, mit Hilfe derer in den zu bearbeitenden
Blechen Prägungen,
Abkantungen, Durchzüge
oder sonstige formgebenden Bearbeitungsvorgänge durchführbar sind.
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Die
zu bearbeitenden Blechwerkstücke
werden auf dem Werkzeugtisch in einer sogenannten Stanzebene horizontal
bewegt, so daß die
jeweils zu bearbeitende Stelle zur Bearbeitungsstation transportiert
werden kann. Umformungen werden dabei in der Regel in einer Richtung
nach oben durchgeführt, um
zu vermeiden, daß bei
einer Bewegung für
nachfolgende Bearbeitungsvorgänge
das Werkstück
nicht mehr auf seiner flächigen
Unterseite, sondern auf den dann nach unten ausgebildeten Vorsprüngen gleiten
würde.
Die Umformung des Bleches nach oben setzt aber voraus, daß in einem
Umformwerkzeug der untere Formeinsatz während des Umformvorgangs auf
einem Niveau oberhalb der Stanzebene liegt. Bei den bekannten Umformwerkzeugen
ist daher ein starrer unterer Formeinsatz vorgesehen, der entsprechend
der vorzunehmenden Umformung über
das Niveau der Stanzebene vorsteht. Um das Blechwerkstück ordnungsgemäß und ohne
Beschädigungen
in die Bearbeitungsposition zu transportieren, ist es bei dem bekannten
Umformwerkzeug notwendig, daß die
matrizenseitige Abstreiferplatte im Ausgangszustand mit Ihrer Oberseite
auf dem Niveau der Oberkante des unteres Formeinsatzes liegt. Dies
bedeutet, daß das
Blechwerkstück über seitliche
Anlaufschrägen
an der Abstreiferplatte beim Transportieren in die Bearbeitungsposition
auf das Niveau des unteren Formeinsatzes angehoben werden muß, wobei
es bei empfindlichen Oberflächen
zu Bearbeitungsspuren an der Unterseite des Blechwerkstückes kommen
kann. Beim sich anschließenden
Umformvorgang drückt
der Niederhalter des oberen Werkzeugeinsatzes das Blech seitlich
der beiden fluchtenden Formeinsätze
nieder, so daß es zu
der gewünschten
Umformung kommt. Beim Wiederanheben des oberen Stempelwerkzeuges
heben Federn dann das Blechwerkstück wieder an und es wird seitlich
verfahren, wobei es wiederum auf die Stanzebene nach unten verlagert
wird und erneut die Gefahr von Beschädigungen an der Unterseite
des Werkstückes
besteht.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Umformwerkzeug
zu schaffen, das eine Umformbearbeitung von Blechwerkstücken auf Stanzmaschinen
des Systems Trumpf erlaubt, ohne die Werkstücke beim Transportieren in
die Bearbeitungsposition aus der Stanzebene anheben zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Umformwerkzeug der eingangs beschriebenen Art
gelöst,
bei welchem das Umformwerkzeug weiterhin eine Hubvorrichtung vorweist,
mit Hilfe derer der vor dem Umformvorgang auf oder unterhalb der Stanzebene
liegende untere Formeinsatz auf ein Niveau oberhalb der Stanzebene
anhebbar ist.
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Das
erfindungsgemäße Umformwerkzeug bietet
den Vorteil, daß in
einer Ausgangsstellung keine Teile des unteren Matrizenwerkzeuges
mehr über das
Niveau der Stanzebene hervorstehen, so daß das Blechwerkstück ohne Änderung
seiner Höhenlage
in die Bearbeitungsposition transportiert werden kann. Anschließend wird
im Zusammenspiel der Hubvorrichtung mit einem Stanzhub der Stanzmaschine
die gewünschte
Umformung im Blechwerkstück
ausgebildet. Dabei spielt es keine Rolle, ob – wie bevorzugt – zunächst der
untere Formeinsatz durch Betätigung
der Hubvorrichtung angehoben wird und anschließend der Stanzhub ausgeübt wird oder
umgekehrt. Auch die synchrone Bewegung der Hubvorrichtung mit dem
Stanzhub ist ohne weiteres denkbar. Bedingt durch die Ausgangslage
des Blechwerkstückes
auf dem niedrigeren Niveau der Stanzebene erlaubt das erfindungsgemäße Umformwerkzeug
auch größere Formänderungen,
die nahezu doppelt so hoch sein können wie mit Umformwerkzeugen
gemäß dem Stand
der Technik.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher die Oberkante der matrizenseitigen Abstreiferplatte
auf dem Niveau der Stanzebene liegt. Bei einer solchen fluchtenden
Lage ergibt sich eine besonders günstige Auflage des Blechwerkstückes während des
Verlagerungsvorgangs bei einem maximalen Formänderungsvermögen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht die Hubvorrichtung im wesentlich aus einem
im Werkzeugtisch angeordneten Hubelement und einem an dessen unteren
Ende angeordneten Stellglied. Das Hubelement ist in seinem Querschnitt
zweckmäßigerweise
der in der Bearbeitungsstation vorgesehenen Öffnung angepaßt, während die
Anordnung des Stellgliedes an dem unteren Ende den Vorteil bietet,
daß das
Stellglied selbst nicht in dem Werkzeugtisch untergebracht werden muß, sondern
in dem unterhalb des Werkzeugtisches gegebenen Freiraum angeordnet
werden kann. Dort ist auch genügend
Freiraum vorhanden, um die je nach Art des Stellgliedes notwendigen
hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Anschlußleitungen
vorzusehen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß das Hubelement ein Rohrkörper ist.
Die Ausbildung des Hubelements als Rohrkörper bietet zunächst den
Vorteil, daß die
Hubvorrichtung auch dann in der Bearbeitungsstation verbleiben kann,
wenn dort gar nicht das Stempel- und Matrizenwerkzeug des Umformwerkzeuges,
sondern beispielsweise ein Stanzwerkzeug eingesetzt ist. Der Rohrkörper bietet
dann die Möglichkeit,
daß ausgestanzte
Blechteile durch sein Inneres nach unten unter den Werkzeugtisch
fallen und von dort weg transportiert werden können. Zudem stellt ein Rohrkörper eine
relativ leichtes Hubelement dar, das dennoch in der Lage ist, die
während des
Umformvorganges auftretenden Kräfte
zwischen dem Stellglied und dem Werkstück aufnehmen zu können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rohkörper in seinem unteren Bereich
wenigstens eine seitliche Öffnung,
vorzugsweise zwei sich ge genüberliegende Öffnungen
aufweist. Die Öffnungen
dienen dazu, daß ausgestanzte
Blechteile seitlich aus dem Rohrkörper herausfallen können, wodurch
es ermöglicht
wird, in einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen
Kolben des Stellgliedes an dem unteren Ende des Rohrkörpers angreifen zu
lassen. Eine solche Anordnung ist aus Stabilitätsgründen günstiger, als das Stellglied
seitlich an dem Rohrkörper
angreifen zu lassen und diesen beispielsweise nach unten offen auszubilden,
so daß die Stanzteile
unmittelbar nach unten aus dem Rohrkörper herausfallen könnten. Grundsätzlich sind
aber beide Ausführungsformen
möglich.
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Bei
einem am unteren Ende des Hohlkörpers angreifenden
Kolben ist es besonders bevorzugt, diesen mit einem zylindrischen
Vorsprung auszubilden, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser
des Rohrkörpers
entspricht. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln ein sicheres
Ineinandergreifen von Kolben und Rohrkörper ermöglicht, um die im Betrieb notwendigen
Kräfte übertragen
zu können.
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Vorzugsweise
ist der zylindrische Vorsprung an seiner Stirnseite dachförmig ausgebildet,
wobei die Seiten auf dem Niveau der unteren Flanken der beiden seitlichen Öffnungen
liegen und die Dachmitte einen den Rohrkörper teilenden Vorsprung zwischen den
beiden Öffnungen
bildet. Die dachförmige
Ausbildung des Kolbens stellt sicher, daß ausgestanzte Blechteile sicher
aus einer der beiden Öffnungen
herausfallen können,
so daß verhindert
wird, daß sich Stanzteile
in dem Rohrkörper
ansammeln und diesen nach einer gewissen Anzahl von Stanzvorgängen zusetzen
können.
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Nachfolgend
wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher auf
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines Umformwerkzeuges nach dem Stand der Technik;
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2 einen
Längsschnitt
eines Umformwerkzeuges nach der vorliegenden Erfindung;
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3 einen
vergleichenden Längsschnitt
eines Matrizenwerkzeuges nach dem Stand der Technik mit einem Matrizenwerkzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit zugehörigem
Hubelement sowie einem in der Stanzebene angeordneten Blechwerkstück;
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4 das
erfindungsgemäße Matrizenwerkzeug
aus 3 mit angehobenem Hubelement;
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5 einen
Schnitt einer unteren Bearbeitungsstation einer Stanzmaschine nach
dem System Trumpf mit eingesetztem erfindungsgemäßem Matrizenwerkzeug mit zugehöriger Hubvorrichtung;
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6 eine
geschnittene Teilansicht der Hubvorrichtung aus 5;
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7 eine
um 90° gedrehte,
geschnittene Teilansicht der Hubvorrichtung gemäß 6.
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In 1 ist
ein Umformwerkzeug 100 gezeigt, wie es aus dem Stand der
Technik bekannt ist und bei Stanzmaschinen des Systems Trumpf zur Umformung
von Blechwerkstücken 102 eingesetzt wird.
Das Umformwerkzeug besteht aus einem oberen Stempelwerkzeug 104 und
einem unteren Matrizenwerkzeug 106, die in jeweilige Halterungen
der Bearbeitungsstation einsetzbar sind. Das Stempelwerkzeug verfügt hierzu über einen
entspre chend geformten Schaft 108, während das Matrizenwerkzeug 106 über eine
Auflagefläche 110 verfügt und mit einem
zylindrischen Vorsprung 112 in eine entsprechende Ausnehmung
der Bearbeitungsstation eingreift.
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Das
Stempelwerkzeug verfügt über einen oberen
Formeinsatz 114, der über
eine Schraubenfeder 116 an einem Stempelkörper 118 abgestützt ist. Mit
dem Stempelkörper 118 ist
ferner eine Niederhalter 120 fest verbunden, der das Blech
während
eines Stanzhubes gegen eine Abstreiferplatte 122 des Matrizenwerkzeuges
drückt.
Die Abstreiferplatte 122 ist über Schraubenfedern 124 nachgiebig
an einem Matrizenkörper 126 abgestützt, mit
welchem ein unterer Formeinsatz 128 starr verbunden ist,
der mit dem oberen Formeinsatz 114 zusammenwirkt, um bei
einem Stanzhub eine Prägung 130 in
dem Blechwerkstück 102 auszubilden.
Derartige Ausformungen werden in der Regel nach oben ausgeformt,
damit das Werkstück
auf seiner Unterseite gleitend bewegt werden kann, wobei nach unten
ausgebildete Ausformungen stören
würden.
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Die
Lage des Matrizenwerkzeuges 106 in der Bearbeitungsstation
ist auf der linken Seite der Abbildung 3 ersichtlich.
Eine sogenannte Stanzebene 132 ist durch die Lage des hier
leicht erhöht
dargestellten Werkstückes 102 auf
dem Werkzeugtisch definiert, wobei das Werkstück 102 durch Halter 134 mit bürstenartigen
Vorsprüngen 136 abgestützt ist.
Aus 3 ist deutlich erkennbar, daß der untere Formeinsatz 128 deutlich über die
Stanzebene 132 hervorsteht, wobei die Abstreiferplatte 122 in
der gezeigten, entspannten Ruhestellung fluchtend mit der Oberkante
des Formeinsatzes 128 liegt. Um das Werkstück 102 überhaupt
in die Bearbeitungsstation bewegen zu können, wenn dort das Umformwerkzeug 100 angeordnet
ist, sind die Flanken der Abstreiferplatte 122 mit Anlaufschrägen 138 ausgebildet,
so daß das
Werkstück 102 beim
Transportieren in die Bearbeitungsstation über das Niveau des Formeinsatzes 128 gehoben
wird. Dabei kann es bei empfindlichen Oberflächen an den Unterseiten der
Werkstücke 102 zu
zumindest optisch störenden
Beschädigungen
kommen, so daß diese
nicht mehr als sichtbare Fläche
eingesetzt werden können,
wenn beispielsweise nur noch eine Beschichtung mit Klarlack aufgebracht
werden soll oder gar keine Nachbehandlung mehr vorgesehen ist.
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug 10 gezeigt,
das das Anheben des Werkstückes 102 in
der Bearbeitungsstation vermeidet. Das Umformwerkzeug 10 besteht
wiederum aus einem Stempeleinsatz 14 und einem Matrizeneinsatz 16, deren
Anschlußmaße so ausgeführt sind,
daß sie
in die entsprechenden Werkzeughalterungen einer Stanzmaschine nach
dem System Trumpf passen. Entsprechend verfügt der Stempeleinsatz 14 über einen
Schaft 18, der dem Schaft 108 des in 1 gezeigten
Stempeleinsatzes 100 entspricht. Der Matrizeneinsatz 16 verfügt wiederum über eine
Auflagefläche 120,
mit welcher er in einem Auflagebereich der Bearbeitungsstation (siehe
auch 5) aufliegt.
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Der
Stempeleinsatz 10 verfügt
auch über
einen oberen Formeinsatz 24, der über eine Schraubenfeder 26 an
einem Stempelkörper 28 abgestützt ist.
Ein Niederhalter 30 führt
wiederum den oberen Formeinsatz 24, wobei der wesentlichste
Unterschied des in 2 gezeigten Stempeleinsatzes 10 gegenüber dem
in 1 gezeigten Stempeleinsatz 100 darin
besteht, daß der
mögliche
Hubweg des oberen Formeinsatzes 114 durch die in den Stempelkörper erweiterte
Ausnehmung 31 vergrößert ist. Dies ist
durch die beiden Bezugszeichen x1 in 1 und
x2 in 2 veranschaulicht.
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Bei
dem Matrizenwerkzeug 16 des Umformwerkzeuges 10 bildet
ein Matrizenkörper 36 zugleich die
Abstreiferplatte, während
ein unterer Formeinsatz 38 über Schraubenfedern 34 an
dem Matrizenkörper 36 abgestützt ist.
Der untere Formeinsatz 38 ist hier einstückig mit
einer Einsatzplatte 32 ausgebildet, kann aber auch getrennt
von dieser als separates Teil ausgelegt sein. Die Einsetzplatte 32 besitzt
einen zylindrischen Außenumfang 22,
der in eine Ausnehmung der Bearbeitungsstation paßt (siehe
hierzu auch 5).
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Wie
aus 3 ersichtlich ist, befinden sich im entspannten
Ruhezustand sämtliche
Teile des Matrizenwerkzeuges 16 unterhalb der Stanzebene 132,
so daß das
Werkstück 102 bei
in der Bearbeitungsstation angeordnetem Umformwerkzeug 10 ohne
Niveauänderung
in die Bearbeitungsstellung transportiert werden kann. Um eine nach
oben gerichtete Umformung durchführen
zu können,
ist es dann vor oder während
der Durchführung
des Stanzhubes aber notwendig, den unteren Formeinsatz 38 mit
der Einsatzplatte 32 mit Hilfe eines als Rohelement ausgebildeten
Hubelements 42 in die in 4 gezeigte
Umformstellung anzuheben. In dieser Stellung des unteren Formeinsatzes 38 wird
dann der Stanzhub durchgeführt,
so daß die
Prägung 140 in dem
Werkstück 102 ausgebildet
werden kann. Bedingt durch das niedrigere Niveau der Abstreiferplatte 36 ist
auch ein größerer Verformweg
möglich
als mit dem herkömmlichen
Werkzeug, wie durch die Prägung 140 und
die Bezugszeichen x3 in 1 und x4 in 2 veranschaulicht
ist. Der hierzu notwendige größere Relativhub
zwischen dem oberen Formeinsatz 24 und dem Stempelkörper 28 wird
durch die bereits angesprochene größere Ausnehmung 31 und den
dadurch möglichen
größeren Hubweg
des Formeinsatzes 24 realisiert.
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Wie
bereits erwähnt,
ist es im Vergleich zu herkömmlichen
Umformwerkzeugen 100 bei dem neuen Umformwerkzeug 10 notwendig,
eine bewegliches Hubelement 42 vorzusehen, das Bestandteil einer
Hubvorrichtung 44 (siehe 5) ist,
die weiterhin über
eine Hubkolben 46 verfügt,
der mit einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellglied
verbunden ist. In 5 ist die untere Werkzeugaufnahme 48 einer
Bearbeitungsstation einer Stanzmaschine nach dem System Trumpf dargestellt,
eine solche Werkzeugaufnahme 48 entspricht dem Stand der
Technik und soll daher nicht näher
beschrieben werden. Sie verfügt über einen
Auflagebereich 50, auf welchem ein Distanzring 52 angeordnet
ist. Der Innendurchmesser des Distanzrings 52 entspricht
im wesentlichen einer Ausnehmung 54 im Werkzeugtisch, in
die die Einsatzplatte 32 ragt und in welcher das rohrförmige Hubelement 42 angeordnet
ist. Der Rohrkörper 42 wird
im Gegensatz zu dem Stempelwerkzeug 14 und dem Matrizenwerkzeug 16 nicht aus
der Bearbeitungsstation entfernt, wenn in dieser beispielsweise
ein Stanzvorgang mit einem entsprechend vorgesehenen Stanzwerkzeug
durchgeführt werden
soll. Ein solches Entfernen wäre
wegen der großen
Länge des
Rohrkörpers 42 selbst
dann nicht ohne weiteres möglich,
wenn der Rohrkörper 42 lösbar an
dem Kolben 46 angeordnet wäre. Allerdings ist bedingt
durch die Ausbildung des Hubelements 42 als Rohrkörper dessen
Entfernen auch gar nicht notwendig, weil der Innenquerschnitt des
Rohrkörpers 42 genügend Freiraum
bietet, damit ausgestanzte Blechteile nach unten fallen können. Damit
sich diese Stanzabfälle
nicht in dem Rohrkörper 42 ansammeln können, sind
in dessen unterem Bereich zwei sich gegenüberliegende Öffnungen 56 angeordnet, durch die
die Stanzabfälle
seitlich aus dem Rohrkörper 42 herausfallen
können.
Die genaue Ausbildung der Öffnungen 56 sowie
des Kolbens 46 sind aus 6 und 7 näher erkennbar.
Die beiden Öffnungen 56 sind
so ausgeformt, daß zwischen
ihnen relativ breite Wandabschnitte 58 stehen bleiben,
die die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen können. Das
zentrale Angreifen des Kolbens 46 am unteren Rohrende hat sich
dabei als vorteilhaft erwiesen, weil die Kräfte besonders gut und ohne
weitere Befestigungsflansche zwischen Stellglied und Rohrkörper 42 übertragbar sind.
Damit die Stanzabfälle
auch sicher aus den seitlichen Öffnungen 56 herausfallen
können,
verfügt
der Kolben 46 an seiner Oberseite über einen zylindrischen Vorsprung 60,
dessen Oberseite dachförmig ausgebildet
ist. Die unteren Flanken 62 der dachförmigen Stirnseite schließen im mittleren
Bereich ungefähr
bündig
mit unteren Flanken 64 der Öffnungen 56 ab, während die
Dachmitte 66 einen den Hohlkörper teilenden Vorsprung zwischen
den beiden Öffnungen 56 bildet.
Dieser Vorsprung 66 sorgt in Verbindung mit den Dachschrägen dafür, daß die Stanzabfälle sicher
durch die seitlichen Öffnungen
herausgeleitet werden.
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Der
Ablauf des Umformvorgangs wird in aller Regel so sein, daß vor dem
Ausführen
des Stanzhubes der Stanzmaschine zunächst mit Hilfe des Stellgliedes
der Kolben 46 den Rohrkörper 42 und
damit auch die Einsatzplatte 32 und den unteren Formeinsatz 38 anhebt.
Auf diese Weise kann mit sehr geringen Stellkräften gearbeitet werden, wobei
beispielsweise ein selbsthemmender Antrieb dann die während des
Umformvorgangs auftretenden viel höheren Kräfte aufnehmen kann. Grundsätzlich ist
es aber auch möglich,
den Stanzhub und die Hubbewegung der Hubvorrichtung synchron auszuführen oder,
bei entsprechender Ausbildung des Stellgliedes, sogar einen Ablauf vorzusehen,
bei welchem zunächst
das Stempelwerkzeug auf die Werkstückoberfläche abgesenkt wird und anschließend der
Formvorgang mit Hilfe der Hubvorrichtung 44 durchgeführt wird.
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Je
nach Ausgestaltung der Umformwerkzeuge können damit Prägungen,
Kiemen, Sicken, Prägungen,
Abkantungen und weitere formgebende Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden.
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Das
beschriebene Umformwerkzeug 10 ist besonders dort von Vorteil,
wo Werkstücke
eine besonders kratzempfindliche Oberfläche aufweisen oder es auf große Formänderungen
ankommt, die durch die tieferliegende Abstreiferplatte 36 ermöglicht werden.