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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten, insbesondere zum
Schneiden und/oder zum Umformen, von plattenartigen Werkstücken, insbesondere
von Blechen, mit einem ersten Werkzeugteil und mit einem zweiten
Werkzeugteil, die zur Bearbeitung eines zwischen den Werkzeugteilen
angeordneten Werkstückes
in einer Hubrichtung aufeinander zu bewegbar sind, wobei an dem
ersten Werkzeugteil wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung und
an dem zweiten Werkzeugteil wenigstens zwei Gegeneinrichtungen vorgesehen
sind und die Bearbeitungseinrichtung an dem ersten Werkzeugteil
und die Gegeneinrichtungen an dem zweiten Werkzeugteil relativ zueinander
um wenigstens eine Positionierachse drehbar sind, wobei die Gegeneinrichtungen
an dem zweiten Werkzeugteil in Richtung der Relativ-Drehbewegung
von Bearbeitungseinrichtung und Gegeneinrichtungen aufeinander folgen
und wobei durch die genannte Relativ-Drehbewegung die Bearbeitungseinrichtung
und eine Gegeneinrichtung zur Werkstückbearbeitung mit wenigstens
einem definierten Bearbeitungsparameter einander zuordenbar sind.
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Die
WO 0243892 A2 beschreibt
ein derartiges Werkzeug zum Schlitzen von Blechen. Das Werkzeug
weist ein oberes Werkzeugteil mit einem rechteckigen Stempel und
ein unteres Werkzeugteil mit einem an den Querschnitt des Stempels
angepassten Durchbruch auf. Als Bearbeitungseinrichtung besitzt
der Stempel eine Schneidkante. Die Schneidkante verläuft an den
Längsseiten
des Stempels gegenüber
der Blechebene geneigt und an einer zu den Längsseiten quer verlaufenden
Querseite des Stempels. Als Gegeneinrichtungen sind an dem Durchbruch
zwei Gegenschneidkanten vorgesehen, die jeweils an einer Querseite
und an den Längsseiten
des Durchbruches angeordnet sind. Zu Beginn des Schlitzvorganges
wird ein noch einseitig mit dem Blech verbundener Span ausgeschnitten,
indem die Schneidkante an dem Stempel mit einer Gegenschneidkante
an dem Durchbruch zusammenwirkt. Auch beim weiteren Schlitzvorgang
bleibt der Span an einer Seite mit dem Blech verbunden. Zum Kappen
des Spans wird der Stempel relativ zu dem Durchbruch um 180° gedreht.
Nun wirkt die bereits zu Beginn eingesetzte Schneidkante an dem
Stempel mit der zweiten Gegenschneidkante an dem Durchbruch zusammen.
Die Werkstückbearbeitung
erfolgt bei dem Anschnitt und bei dem Kapphub mit identischen Bearbeitungsparametern.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Werkzeug bereitzustellen,
dessen Einsatzmöglichkeiten
gegenüber
dem Stand der Technik erweitert sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Werkzeug nach Patentanspruch 1 gelöst. Im Sinne der Erfindung
ist durch Zuordnung der Bearbeitungseinrichtung zu unterschiedlichen
Gegeneinrichtungen wenigstens ein Bearbeitungsparameter unterschiedlich
definierbar. Damit wird erreicht, dass ein und dieselbe Bearbeitungseinrichtung
Werkstückbearbeitungen
mit unterschiedlichen Bearbeitungsparametern durchführen kann.
Aufgrund der erweiterten Einsatzmöglichkeiten des Werkzeuges
erübrigen
sich Werkzeugwechsel beispielsweise bei Änderung von Werkstückeigenschaften,
wie der Werkstückdicke,
oder bei Änderung
der zu erstellenden Bearbeitungskontur. Im Falle einer Werkzeugmaschine
mit mehreren Werkzeugen gemäß Patentanspruch
1 in einem Werkzeugmagazin ist eine Multiplikation des erfindungsgemäßen Effektes
möglich. Mit
einer derartigen Werkzeugmaschine können eine Vielzahl von Bearbeitungen
an ein und demselben oder an unterschiedlichen Werkstücken mit
unterschiedlichen Parametern durchgeführt werden, ohne dass die in
dem Werkzeugmagazin gerüsteten
Werkzeuge ausgetauscht werden müssten.
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Besondere
Ausführungsarten
des Werkzeuges nach Patentanspruch 1 ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis
13.
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Nach
Patentanspruch 2 ist wenigstens eines der beiden Werkzeugteile um
eine Werkzeugdrehachse drehbar. Zumindest eine Werkzeugdrehachse bildet
eine Positionierachse, um welche die Bearbeitungseinrichtung und
die Gegeneinrichtungen relativ zueinander drehbar sind. Üblicherweise
werden Werkzeugdrehachsen zur Ausrichtung von Bearbeitungseinrichtungen
und Gegeneinrichtungen in Bezug auf das zu bearbeitende Werkstück eingesetzt. Im
Falle des erfindungsgemäßen Werkzeuges
nach Patentanspruch 2 wird zumindest eine an sich bekannte Werkzeugdrehachse
mit einer Zusatzfunktion und somit derart verwendet, dass sich ein
konstruktiv besonders einfaches erfindungsgemäßes Werkzeug ergibt.
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Eine
einfache und kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Werkzeuges ergibt sich
auch nach Patentanspruch 3, indem die Gegeneinrichtungen an dem
zweiten Werkzeugteil in Richtung der Relativ-Drehbewegung von Bearbeitungseinrichtung und
Gegeneinrichtungen um eine Positionierachse entlang einer Kreisbahn
mit einem Abstand von der betreffenden Positionierachse aufeinander
folgen, der auf den Abstand der ihnen zuordenbaren Bearbeitungseinrichtung
von dieser Positionierachse abgestimmt ist. Damit kann die Zuordnung
der Bearbeitungseinrichtung zu den unterschiedlichen Gegeneinrichtungen
in einfacher Weise allein durch Drehung um diese Positionierachse
erfolgen. Weitere Zustelleinrichtungen an einem der Werkzeugteile
für die
Bearbeitungseinrichtung oder die Gegeneinrichtungen sind somit verzichtbar.
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Im
Falle der vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Werkzeuges
gemäß Patentanspruch
4 und Patentanspruch 5 sind als Bearbeitungseinrichtung an dem ersten
Werkzeugteil eine Schneidkante und als Gegeneinrichtungen an dem zweiten
Werkzeugteil wenigstens zwei Gegenschneidkanten vorgesehen. Ergänzend oder
alternativ sind als Gegeneinrichtungen an dem zweiten Werkzeugteil
wenigstens zwei Teilbereiche einer einzelnen Gegenschneidkante vorgesehen.
Bei der schneidenden Bearbeitung von plattenartigen Werkstücken kann
es beispielsweise aufgrund wechselnder Werkstückdicken nötig sein, die Weite des Schneidspaltes
zwischen der Schneidkante und der dieser zugeordneten Gegenschneidkante
unterschiedlich zu bemessen. Dies ist mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug
ohne Werkzeugwechsel durch die Zuordnung der Schneidkante zu verschiedenen Gegenschneidkanten
und/oder verschiedenen Teilbereichen einer Gegenschneidkante möglich.
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Das
erfindungsgemäße Werkzeug
nach Patentanspruch 6 besitzt gegenüber dem Stand der Technik erweiterte
Einsatzmöglichkeiten,
indem durch die Zuordnung einer Schneidkante zu unterschiedlichen
Gegenschneidkanten als Bearbeitungsparameter die mit Hilfe der Schneidkante
erstellte Schnittkontur unterschiedlich definierbar ist.
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Vorteilhafterweise
sind nach Patentanspruch 7 als Bearbeitungseinrichtung eine Druckfläche und als
Gegeneinrichtungen Prägekonturen
vorgesehen, wobei durch die Zuordnung der Druckfläche zu unterschiedlichen
Prägekonturen
als Bearbeitungsparameter die durch das Zusammenwirken von Druckfläche und
zugeordneter Prägekontur
erstellte Prägeform
unterschiedlich definierbar ist. Dadurch können ohne Werkzeugwechsel mit
einem einzelnen Werkzeug unterschiedliche Prägeformen in zu bearbeitende
Werkstücke
eingebracht werden.
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Nach
Patentanspruch 8 sind an dem ersten Werkzeugteil wenigstens zwei
Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen und diese jeweils wenigstens zwei
Gegeneinrichtungen an dem zweiten Werkzeugteil zuordenbar. Damit
ergibt sich eine Mehrzahl von Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Werkzeuges.
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Nach
Patentanspruch 9 ist an einem erfindungsgemäßen Werkzeug mit wenigstens
zwei Bearbeitungseinrichtungen an dem ersten Werkzeugteil eine Aktivierungsvorrichtung
vorgesehen, mittels derer eine der Bearbeitungseinrichtungen zur
Aktivierung in einen Funktionszustand überführbar ist. Störende Einflüsse der
an der Werkstückbearbeitung nicht
beteiligten Bearbeitungseinrichtung(en) werden hierdurch reduziert,
im Idealfall gänzlich
vermieden.
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Im
Falle des erfindungsgemäßen Werkzeuges
nach Patentanspruch 10 ist eine Bearbeitungseinrichtung mittels
der Aktivierungsvorrichtung in einen Funktionszustand überführbar, in
welchem sie gegenüber
der oder den weiteren Bearbeitungseinrichtungen bei der Werkstückbearbeitung
in Hubrichtung zu dem Werkstück
hin vorsteht. Störende
Einflüsse
der an der Werkstückbearbeitung
nicht beteiligten Bearbeitungseinrichtungen können mit diesem Werkzeug besonders
wirkungsvoll und einfach reduziert bzw. vermieden werden.
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Eine
Vergrößerung der
Anzahl von möglichen
Kombinationen einander zuordenbarer Bearbeitungseinrichtungen und
Gegeneinrichtungen wird nach Patentanspruch 11 erreicht, indem an
dem ersten Werkzeugteil wenigstens zwei Bearbeitungseinrichtungen
vorgesehen sind, die ein und derselben Gegeneinrichtung an dem zweiten
Werkzeugteil zuordenbar sind.
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Nach
Patentanspruch 12 ist an einem Grundkörper des ersten Werkzeugteils
ein mit wenigstens einer Bearbeitungseinrichtung versehener Träger um eine
Trägerachse
drehbar gelagert. Ergänzend
oder alternativ ist an einem Grundkörper des zweiten Werkzeugteils
ein mit wenigstens einer Gegeneinrichtung versehener Träger um eine
Trägerachse drehbar
gelagert. Wenigstens eine Trägerachse
bildet eine Positionierachse, um welche die Bearbeitungseinrichtung
und die Gegeneinrichtungen relativ zueinander drehbar sind. Um die
Relativ-Drehbewegung
einer Bearbeitungseinrichtung und der Gegeneinrichtungen zu ermöglichen,
ist bei einem Werkzeug nach Patentanspruch 12 keine Drehung des Grundkörpers nötig.
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Ein
Werkzeug nach Patentanspruch 13 bedingt einen besonders flexiblen
Fertigungsprozess. Da an dem ersten Werkzeugteil wenigstens eine
Bearbeitungseinrichtung an einem Werkzeugeinsatz vorgesehen ist,
der an einem Grundkörper
oder an einem gegenüber
dem Grundkörper
drehbaren Träger
angeordnet ist und/oder da an dem zweiten Werkzeugteil zumindest
eine Gegeneinrichtung an einem Werkzeugeinsatz vorgesehen ist, der
an einem Grundkörper
oder an einem gegenüber
dem Grundkörper
drehbaren Träger
angeordnet ist, können
der oder die Grundkörper
und der oder die gegenüber
dem Grundkörper
drehbaren Träger
für verschiedene
Werkzeuge einheitlich gestaltet werden. Erst durch das Einfügen der
Werkzeugeinsätze
in den Grundkörper
werden die Werkzeuge für
unterschiedliche Einsatzzwecke definiert. Sind die einzelnen Werkzeugeinsätze zudem
auswechselbar, kann der Einsatzzweck eines Werkzeuges variiert werden. Auch
können
einzelne Werkzeugeinsätze
verschleißbedingt
ausgewechselt werden, ohne dass die noch nicht verschlissenen Werkzeugeinsätze ersetzt
werden müssten.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges erster Bauart
zur stanzenden Werkstückbearbeitung
mit zwei verschiedenen Relativ-Drehstellungen von Werkzeugteilen,
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2:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges zweiter Bauart
zur stanzenden Werkstückbearbeitung
mit zwei verschiedenen Relativ-Drehstellungen von Werkzeugteilen,
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3:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges dritter Bauart
zur stanzenden Werkstückbearbeitung,
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4:
das untere Werkzeugteil des Werkzeuges nach 3 in der
Draufsicht,
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5:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges vierter Bauart
zur stanzenden Werkstückbearbeitung,
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6:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges fünfter Bauart
zur stanzenden Werkstückbearbeitung,
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7:
das untere Werkzeugteil des Werkzeuges nach 6 in der
Draufsicht,
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8:
eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges zur prägenden Werkstückbearbeitung,
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9:
das untere Werkzeugteil des Werkzeuges nach 8 in der
Draufsicht und
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10:
eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeuges zur rollenden
Werkstückbearbeitung.
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In
den 1 bis 10 dargestellte Werkzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g sind
alle zur Verwendung in einer üblichen
numerisch gesteuerten Basismaschine zum Schneiden und Umformen von
Blechen vorgesehen. In einer derartigen Werkzeugmaschine wird ein
erstes Werkzeugteil, das Oberwerkzeug 2, in einer maschinenseitigen
oberen Werkzeugaufnahme und ein zweites Werkzeugteil, das Unterwerkzeug 3,
in einer maschinenseitigen unteren Werkzeugaufnahme festgelegt.
Ein zwischen den beiden Werkzeugteilen angeordnetes Blech wird mittels
einer Koordinatenführung,
unterstützt
durch einen neben der unteren Werkzeugaufnahme angeordneten Werkstücktisch,
in einer Horizontalebene zwischen den beiden Werkzeugteilen positioniert. Zur
Bearbeitung des Bleches werden die beiden an einander ge genüberliegenden
Seiten des Bleches angeordneten Werkzeugteile mit einem maschinenseitigen
Hubantrieb in einer vertikalen Hubrichtung 4 aufeinander
zu bewegt. Die beiden Werkzeugteile sind mittels maschinenseitiger
Drehantriebe jeweils um eine zu der Hubrichtung 4 parallele
Werkzeugdrehachse 5 drehbar. Grundsätzlich ist es denkbar, dass
die Drehbewegung der Werkzeugteile jeweils um unterschiedliche Drehachsen
ausgeführt
wird. Die dargestellten Werkzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g sind
aber für
Maschinen ausgelegt, bei denen beide Werkzeugteile um eine gemeinsame
Werkzeugdrehachse 5 drehbar sind.
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Das
Oberwerkzeug 2 aller dargestellten Werkzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g weist
einen Grundkörper 6 mit
einem Schaft 7 und einem Justierkeil 8 auf. Der
Schaft 7 dient zum Festlegen des Oberwerkzeuges 2 in
der maschinenseitigen oberen Werkzeugaufnahme. Dabei wird die Drehstellung
des Oberwerkzeuges 2 in Bezug auf die maschinenseitige
Werkzeugaufnahme durch den Justierkeil 8 bestimmt. Das
Unterwerkzeug 3 besitzt einen Grundkörper 9, der dazu geeignet
ist, in der maschinenseitigen unteren Werkzeugaufnahme mit einer
definierten Drehstellung festgelegt zu werden.
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1 zeigt
das Werkzeug 1a zum stanzenden Bearbeiten von Blechen.
Das Oberwerkzeug 2 und das Unterwerkzeug 3 sind
in zwei verschiedenen Relativ-Drehstellungen dargestellt. An dem
Oberwerkzeug 2 ist ein Lochstempel 10 vorgesehen.
Als Bearbeitungseinrichtung weist der Lochstempel 10 eine
kreisförmige
Schneidkante 11 auf.
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An
dem Grundkörper 9 des
Unterwerkzeuges 3 ist eine Schneidplatte 12a vorgesehen.
An der Schneidplatte 12a sind entlang einer Kreisbahn 13 in Richtung
der Drehbewegung um die Werkzeugdrehachse 5 fünf Durchbrüche aufeinander
folgend angeordnet, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen „14" versehen sind. Jeder
der Durchbrüche 14 wird
von einer als Gegeneinrichtung dienenden, kreisförmigen Gegenschneidkante begrenzt.
Die Gegenschneidkanten insgesamt werden mit dem Bezugszeichen „15" bezeichnet. Sowohl
die Schneidkante 11 als auch die Gegenschneidkanten 15 sind gegenüber der
Werkzeugdrehachse 5 exzentrisch angeordnet. Der Abstand
der Schneidkante 11 und der Abstand der Gegenschneidkanten 15 von
der Werkzeugdrehachse 5 sind aufeinander abgestimmt.
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Beim
Stanzen eines Loches mit dem Werkzeug 1a wird die Schneidkante 11 an
dem Oberwerkzeug 2 in Hubrichtung 4 an einer der
Gegenschneidkanten 15 des Unterwerkzeuges 3 vorbeibewegt.
Damit die Schneidkante 11 in die kreisförmigen Durchbrüche 14 in
Hubrich tung 4 eintauchen kann, sind die Durchmesser der
Gegenschneidkanten 15 größer als der Durchmesser der
Schneidkante 11.
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Zudem
sind die Durchmesser der Gegenschneidkanten 15 voneinander
verschieden. Je nachdem welcher der Gegenschneidkanten 15 die Schneidkante 11 zugeordnet
ist, wird die Weite des Schneidspaltes zwischen der Schneidkante 11 und der
jeweiligen Gegenschneidkante 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5 unterschiedlich
definiert. Beispielsweise besitzt die Schneidkante 11 an
dem Lochstempel 10 einen Durchmesser von 6,0 Millimeter
und eine kreisförmige
Gegenschneidkante 15.1 an einem Durchbruch 14.1 einen
Durchmesser von 6,1 Millimeter. Die Durchmesser weiterer Gegenschneidkanten 15.2, 15.3, 15.4 und 15.5 betragen,
6,2 Millimeter, 6,3 Millimeter, 6,4 Millimeter und 6,5 Millimeter.
Damit wird beim Zusammenwirken der stempelseitigen Schneidkante 11 mit
der Gegenschneidkante 15.1 eine Weite des Schneidspaltes
von 0,1 Millimeter definiert, beim Zusammenwirken der Schneidkante 11 mit
der Gegenschneidkante 15.2 eine Weite des Schneidspaltes
von 0,2 Millimetern usw.
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Die
Weite des Schneidspaltes beeinflusst maßgeblich die Qualität des Bearbeitungsergebnisses.
So wird die Weite des Schneidspaltes beispielsweise in Abhängigkeit
von der Dicke des zu bearbeitenden Bleches geändert. In dem zuvor beschriebenen
Fall kann durch das Zusammenwirken der Schneidkante 11 mit
der Gegenschneidkante 15.1 ein Blech mit einer Dicke von
1,0 Millimeter bearbeitet werden, während sich durch die Kombination
der Schneidkante 11 mit der Gegenschneidkante 15.2 ein
Blech mit einer Dicke von 1,5 Millimeter mit vergleichbarer Schnittqualität stanzen
lässt.
Generell können
mit ein und demselben Werkzeug unterschiedlich dicke Bleche mit
einheitlicher Qualität
bearbeitet werden.
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Die
Zuordnung der Schneidkante 11 zu einer der Gegenschneidkanten 15 kann
in einfacher Weise durch eine Relativ-Drehbewegung der Schneidkante 11 einerseits
und der Gegenscheidkanten 15 andererseits erfolgen. Die
Positionierachse, um welche die Schneidkante 11 und die
Gegenschneidkanten 15 relativ zueinander drehbar sind,
wird hierbei durch die gemeinsame Werkzeugdrehachse 5 gebildet.
Um die Werkzeugdrehachse 5 kann sowohl allein das Oberwerkzeug 2 gegenüber dem
Unterwerkzeug 3 als auch allein das Unterwerkzeug 3 gegenüber dem Oberwerkzeug 2 gedreht
werden. Die Änderung
der Zuordnung kann aber auch durch sich überlagernde Drehbewegungen
beider Werkzeugteile um die Werkzeugdrehachse 5 bewerkstelligt
werden.
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In
der linken Teildarstellung von 1 ist die Schneidkante 11 der
Gegenschneidkante 15.1, in der rechten Teildarstellung
der Gegenschneidkante 15.3 zugeordnet. Um das Werkzeug 1a von
der erstgenannten Drehstellung in die zweitgenannte Drehstellung
zu überführen, erfolgt
in dem gezeigten Beispielsfall eine Drehbewegung des Oberwerkzeuges 2 gegenüber dem
Unterwerkzeug 3 um die Werkzeugdrehachse 5, bis
die Schneidkante 11 in Hubrichtung 4 über der
Gegenschneidkante 15.3 ausgerichtet ist.
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In 2 ist
ein Werkzeug 1b zweiter Bauart zum stanzenden Bearbeiten
von Blechen dargestellt. Ein an dem Grundkörper 6 des Oberwerkzeuges 2 vorgesehener
Rechteckstempel 16 weist an seinem unteren Ende als Bearbeitungseinrichtung
eine rechteckige Schneidkante 11 auf. Die Schneidkante 11 ist
gegenüber
der Werkzeugdrehachse 5 des Oberwerkzeuges 2 exzentrisch
angeordnet.
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An
einer Schneidplatte 12b der Unterwerkzeuges 3 sind
zwei rechteckige Durchbrüche 14 vorgesehen.
Der größere der
Durchbrüche 14 ist
nur an einer Seite von einer als Gegeneinrichtung dienenden Gegenschneidkante 15.1 begrenzt,
während
der kleinere der Durchbrüche 14 von
einer als eine weitere Gegeneinrichtung dienenden rechteckigen Gegenschneidkante 15.2 umschlossen
wird. Die Gegenschneidkanten sind insgesamt mit dem Bezugszeichen „15" versehen.
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Die
Schneidkante 11 an dem Rechteckstempel 16 des
Oberwerkzeuges 2 kann, wie in der linken Teildarstellung
von 2 gezeigt, der Gegenschneidkante 15.1 an
dem größeren der
Durchbrüche 14 zugeordnet
werden. Durch eine Relativ-Drehbewegung des Oberwerkzeuges 2 und
des Unterwerkzeuges 3 um die Werkzeugdrehachse 5 erfolgt, gemäß der rechten
Teildarstellung von 2, eine Zuordnung der Schneidkante 11 des
Oberwerkzeuges 2 zu der Gegenschneidkante 15.2 an
dem kleineren der Durchbrüche 14 des
Unterwerkzeuges 3. Somit bildet die Werkzeugdrehachse 5 eine
Positionierachse, um welche die Schneidkante 11 und die
Gegenschneidkanten 15 relativ zueinander drehbar sind.
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Befindet
sich das Werkzeug 1b in dem in der linken Teildarstellung
von 2 dargestellten Zustand, wird bei der Arbeitsbewegung
der Werkzeugteile in Hubrichtung 4 ein geradliniger Schnitt
im Werkstück
erzeugt, da in diesem Fall nur ein Teilbereich der Schneidkante 11,
nämlich
der geradlinige Teilbereich, der gegenüber der Werkzeugdrehachse 5 in
radialer Richtung außen
angeordnet ist, mit der Gegenschneidkante 15.1 zusammenwirken
kann.
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Bei
den Verhältnissen
gemäß der rechten Teildarstellung
von 2 kann hingegen ein rechteckiger Bereich aus dem
Blech gestanzt werden, da hier die gesamte Schneidkante 11 des
Oberwerkzeuges 2 mit der Gegenschneidkante 15.2 des
Unterwerkzeuges 3 zusammenwirkt.
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Die
Bearbeitungseinrichtung wird im Falle des Werkzeuges 1b durch
die rechteckige Schneidkante 11 gebildet. Je nach Drehstellung
der Werkzeugteile des Werkzeuges 1b zueinander ist der Schneidkante 11 als
Gegeneinrichtung die Gegenschneidkante 15.1 oder die Gegenschneidkante 15.2 zuordenbar.
Als Bearbeitungsparameter ist die mit Hilfe der Schneidkante 11 erstellte
Schnittkontur unterschiedlich definiert.
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Das
Werkzeug 1b bietet zudem auch die Möglichkeit relativ große Werkstücke, die
aus dem Blechverbund ausgestanzt werden, durch den größeren der
Durchbrüche 14 aus
dem Werkzeug 1b auszuschleusen. Kommt ein freigestanztes
Werkstück, nachdem
es mit dem Werkzeug 1b von dem Blechverbund getrennt wurde,
vollständig über dem
größeren der
Durchbrüche 14 zu
liegen, kann es diesen, soweit es seine Größe zulässt, nach unten passieren. Alternativ
kann das freigestanzte Werkstück
aber auch mit einer derartigen Ausrichtung gegenüber dem Unterwerkzeug 3 von
dem Blechverbund getrennt werden, dass es nicht über dem größeren der Durchbrüche 14 zu
liegen kommt.
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Die 3 und 4 zeigen
das Werkzeug 1c zum stanzenden Bearbeiten von Blechen.
Das Werkzeug 1c stimmt baulich weitgehend mit den Werkzeugen 1a, 1b nach
den 1 und 2 überein. Abgewandelt sind jedoch
die Bearbeitungseinrichtung des Oberwerkzeuges 2 und die
Gegeneinrichtungen des Unterwerkzeuges 3. Im Falle des Werkzeuges 1c gemäß 3 dient
als Bearbeitungseinrichtung eine einzelne geradlinige Schneidkante 11 an
einem Rechteckstempel 16 des Oberwerkzeuges 2.
Als Gegeneinrichtungen sind vier geradlinige Gegenschneidkanten 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 an
dem Umfang eines rechteckigen Durchbruches 14 einer Schneidplatte 12c angeordnet.
Den vier Gegenschneidkanten 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 insgesamt ist
das Bezugszeichen „15" zugeordnet.
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In
Abhängigkeit
von der Relativ-Drehstellung des Oberwerkzeuges 2 und Unterwerkzeuges 3 um die
Werkzeugdrehachse 5 ist die Schneidkante 11 einer
der vier Gegenschneidkanten 15 zugeordnet.
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In 4 stellen
gestrichelte Linien 17 eine Projektion der Schneidkante 11 des
Oberwerkzeuges 2 bei den verschiedenen Relativ-Drehstellungen
der Schneidkante 11 und der Gegenschneidkanten 15 dar.
In den verschiedenen Relativ-Drehstellungen ist der Abstand zwischen
der Schneidkante 11 und der ihr zugeordneten Gegenschneidkante 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 der
Gegenschneidkanten 15 unterschiedlich. Damit ist als Bearbeitungsparameter
die Weite des Schneidspaltes variabel.
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Die 5 bis 7 betreffen
die Werkzeuge 1d, 1e zum stanzenden Bearbeiten
von Blechen, die an dem oberen Werkzeugteil jeweils zumindest zwei einzeln
aktivierbare Bearbeitungseinrichtungen aufweisen. Werkzeuge dieser
Art werden auch Mehrfachwerkzeuge oder Multitools genannt.
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Beide
Werkzeuge 1d, 1e besitzen als Bearbeitungseinrichtungen
umlaufende Schneidkanten 11 an mehreren Stempeleinsätzen 18.
Zur Werkstückbearbeitung
ist immer nur einer der Stempeleinsätze 18 in einen Funktionszustand überführt. Die Aktivierung
des jeweiligen Stempeleinsatzes erfolgt mittels einer in das Oberwerkzeug 2 integrierten
Aktivierungsvorrichtung bekannter Bauart. Je nach Relativ-Drehstellung
eines Aktivierungselementes 19 gegenüber dem die Stempeleinsätze 18 tragenden Grundkörper 6 des
Oberwerkzeuges 2 steht einer der Stempeleinsätze 18 gegenüber dem
oder den anderen in Hubrichtung 4 hervor.
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Zur Änderung
seiner Drehstellung gegenüber
dem Grundkörper 6 weist
das Aktivierungselement 19 an dem Außenumfang eine Verzahnung 20 auf.
Ein maschinenseitiges, in die Verzahnung 20 eingreifendes,
der Einfachheit halber nicht gezeigtes Ritzel lässt bei einer Drehung des Grundkörpers 6 um
die Werkzeugdrehachse 5 entweder eine Drehung des Aktivierungselementes 19 simultan
mit dem Grundkörper 6 zu
oder hindert das Aktivierungselement 19 an einer gemeinsamen
Drehbewegung mit dem Grundkörper 6.
Wird das Aktivierungselement 19 an einer Drehbewegung mit
dem Grundkörper 6 gehindert,
so bewirkt eine Drehung des Grundkörpers 6 eine Drehbewegung
des Grundkörpers 6 gegenüber dem
Aktivierungselement 19. Der Drehwinkel wird derart gewählt, dass
ein gewünschter Stempeleinsatz
aktiviert ist.
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Das
Werkzeug 1d nach 5 besitzt
zehn einzeln auswechselbare Stempeleinsätze. Die Schneidkanten 11 sind
entlang einer Kreisbahn 21 um die Werkzeugdrehachse 5 aufeinander folgend angeordnet.
An dem Unterwerkzeug 3 sind Matrizeneinsätze 22 vorgesehen.
Insgesamt zehn einzeln auswechselbare Matrizeneinsätze folgen
entlang einer Kreisbahn 23 um die Werkzeugdrehachse 5 aufeinander.
Die Matrizeneinsätze 22 weisen
kreisförmige
Durchbrüche 14 auf,
die von kreisförmigen,
jeweils eine Gegeneinrichtung bildenden Gegenschneidkanten 15 begrenzt
sind. Der Abstand der Schneidkanten 11 von der Werkzeugdrehachse 5 und
der Abstand der Gegenschneidkanten 15 von der Werkzeugdrehachse 5 sind
aufeinander abgestimmt.
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Die
Stempeleinsätze 18 des
Oberwerkzeuges 2 und somit die an den Stempeleinsätzen 18 angeordneten
Schneidkanten 11 können
mittels der Aktivierungsvorrichtung einzeln zur Werkstückbearbeitung
aktiviert werden. Ein aktivierter, d. h. in einem Funktionszustand
befindlicher, Stempeleinsatz lässt sich
durch Drehung des Oberwerkzeuges 2 und des Unterwerkzeuges 3 relativ
zueinander um die Werkzeugdrehachse 5 jedem der Matrizeneinsätze 22 zuordnen.
Damit bildet auch bei dem Werkzeug 1d die Werkzeugdrehachse 5 eine
Positionierachse, um welche die Schneidkanten 11 und die
Gegenschneidkanten 15 relativ zueinander drehbar sind.
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Bei
zehn unterschiedlichen Stempeleinsätzen 18 und zehn unterschiedlichen
Matrizeneinsätzen 22,
wie in 5 dargestellt, sind hundert unterschiedliche Kombinationen
denkbar. In der Praxis ist es aber nicht immer sinnvoll, das Werkzeug 1d derart auszulegen,
dass alle an sich möglichen
Kombinationen für
die Werkstückbearbeitung
auch tatsächlich genutzt
werden können.
Beispielsweise besitzen fünf der
Schneidkanten 11 einen Durchmesser von 6,0 Millimetern,
6,2 Millimeter, 6,4 Millimetern, 6,8 Millimeter und 7,0 Millimeter.
Die Durchmesser von fünf der
Gegenschneidkanten 15 betragen 6,1 Millimeter, 6,3 Millimeter,
6,5 Millimeter, 6,9 Millimeter und 7,1 Millimeter. Die Schneidkante 11.1 mit
einem Durchmesser von 7,0 Millimeter ist sinnvoll nur der Gegenschneidkante 15.1 mit
einem Durchmesser von 7,1 Millimetern zuordenbar, da alle anderen
der Gegenschneidkanten 15 einen zu geringen Durchmesser aufweisen.
Die Schneidkante 11.2 mit einem Durchmesser von 6,0 Millimeter
muss zur Bearbeitung eines Bleches mit einer Blechdicke von 1,0
Millimeter mit der Gegenschneidkante 15.2 mit einem Durchmesser
von 6,1 Millimeter zusammenwirken. Dabei ist eine Weite des Schneidspaltes
von 0,1 Millimeter definiert. Zur entsprechenden Bearbeitung eines
Bleches mit einer Blechdicke von 3,0 Millimeter ist die Weite des
Schneidspaltes auf 0,3 Millimeter einzustellen, die Schneidkante 11.2 folglich
der Gegenschneidkante 15.3 mit einem Durchmesser von 6.3 Millimeter
zuzuordnen.
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Das
gleichfalls als Mehrfachwerkzeug („Multitool") ausgeführte Werkzeug 1e ist
in den 6 und 7 dargestellt. Im Gegensatz
zu dem Werkzeug 1d weist das Werkzeug 1e nur zwei
einzeln auswechselbare Stempeleinsätze auf. Deren Schneidkanten 11 umschließen zudem
unterschiedliche Konturen. Auch das Werkzeug 1e ist mit
einer Aktivierungsvorrichtung ausgerüstet, die es ermöglicht,
einen der Stempeleinsätze 18 und
die daran angeordneten Schneidkanten 11 zur Werkstückbearbeitung
in einen Funktionszustand zu überführen.
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Die
beiden Stempeleinsätze 18 und
die daran angeordneten Schneidkanten 11 sind gegenüber der
Werkzeugdrehachse 5 exzentrisch, aber mit jeweils unterschiedlichem
Abstand zu der Werkzeugdrehachse 5, angeordnet.
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In 7 ist
das Unterwerkzeug 3 des Werkzeuges 1e in der Draufsicht
dargestellt. Wie 7 entnommen werden kann, sind
jedem der Stempeleinsätze 18 vier
der Durchbrüche 14 zuordenbar.
Die Durchbrüche 14 sind
auf zwei Kreisbahnen 24.1, 24.2 um die Werkzeugdrehachse 5 aufeinander
folgend angeordnet. Die beiden Kreisbahnen 24.1, 24.2 besitzen
in Abstimmung auf die unterschiedlichen Abstände der Stempeleinsätze 18 von
der Werkzeugdrehachse 5 unterschiedliche Durchmesser. Durch
diese in radialer Richtung versetzte Anordnung der Durchbrüche 14 kann
der an dem Unterwerkzeuges 2 zur Verfügung stehende Einbauraum für Durchbrüche 14 optimal
ausgenutzt werden.
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Auch
an dem Werkzeug 1e sind die Schneidkanten 11 und
die zuordenbaren Gegenschneidkanten 15 derart gestaltet,
dass durch die Zuordnung der Schneidkanten 11 zu verschiedenen
der Gegenschneidkanten 15 als Bearbeitungsparameter die Weite
des Schneidspaltes unterschiedlich definiert ist.
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Die 8 und 9 zeigen
ein Werkzeug 1f zum prägenden
Bearbeiten von Blechen. Das Oberwerkzeug 2 des Werkzeuges 1f weist
einen gegenüber
dem Grundkörper 6 des
Oberwerkzeuges 2 um eine Trägerachse 25 drehbaren
Träger 26 auf.
Die Trägerachse 25 stimmt
mit der Werkzeugdrehachse 5 überein. An dem Außenumfang
des Trägers 26 ist eine
Verzahnung 20 vorgesehen. Mittels eines maschinenseitigen,
in die Verzahnung 20 eingreifenden Ritzels wird eine Drehbewegung
des Trägers 26 gegenüber dem
Grundkörper 6 des
Oberwerkzeuges 2, vergleichbar der Aktivierungs-Drehbewegung
des Aktivierungselementes 19 der Werkzeuge 1d, 1e nach
den 5 bis 7, gesteuert.
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Im
Gegensatz zu den Werkzeugen 1d, 1e ist die Bearbeitungseinrichtung,
eine an einem Druckelement 27 vorgesehene Druckfläche 28,
nicht unmittelbar an dem Grundkörper 6 des
Oberwerkzeuges 2 sondern an dem gegenüber dem Grundkörper 6 drehbaren
Träger 26 angebracht.
Bei einer Drehung des Grundkörpers 6 um
die Werkzeugdrehachse 5 lässt das maschinenseitige Ritzel
entweder eine Drehung des Trägers 26 simultan
mit dem Grundkörper 6 zu,
oder es hindert den Träger 26 an
einer gemeinsamen Drehbewegung mit dem Grundkörper 6. Dadurch dreht
sich auch die Druckfläche 28 entweder mit
dem Grundkörper 6 oder
der Grundkörper 6 führt eine
Drehbewegung gegenüber
der Druckfläche 28 aus.
Bei einer Drehbewegung des Grundkörpers 6 gegenüber der
eine Bearbeitungseinrichtung bildenden Druckfläche 28 erfolgt eine
Relativ-Drehbewegung der Bearbeitungseinrichtung an dem Oberwerkzeug 2 gegenüber Gegeneinrichtungen
an dem Unterwerkzeug 3, indem das Unterwerkzeug 3 mittels des
maschinenseitigen Drehantriebes des Unterwerkzeuges 3 in
gleichem Maße
wie der Grundkörper 6 des
Oberwerkzeugs 2 gedreht wird. Das Unterwerkzeug 3 zusammen
mit den daran vorgesehenen Gegeneinrichtungen führt somit eine Drehbewegung gegenüber dem
stehenden Träger 26 und
der an dem Träger 26 vorgesehenen
Bearbeitungseinrichtung aus. Vorteilhafterweise ist es zur Erzeugung
der Relativ-Drehbewegung von Bearbeitungseinrichtung und Gegeneinrichtungen
nicht nötig,
dass das Oberwerkzeug 2 und das Unterwerkzeug 3 voneinander unabhängige Drehbewegungen
ausführen
können. Es
kann ausreichen, dass beide Werkzeugteile ausschließlich simultan
um die Werkzeugdrehachse 5 gedreht werden können. Somit
ist die Steuerung der Drehantriebe der Werkzeugteile einfacher.
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Wie
in 9 dargestellt, sind an dem Grundkörper 9 des
Unterwerkzeugs 3 einzeln auswechselbare Prägeeinsätze 29 entlang
einer Kreisbahn 30 in Richtung der Relativ-Drehbewegung um die
Werkzeugdrehachse 5 aufeinander folgend angeordnet. In Hubrichtung 4 stehen
an den Prägeeinsätzen 29 Prägekonturen 31 mit
unterschiedlicher Formgebung gegenüber dem Grundkörper 9 des
Unterwerkzeuges 3 vor.
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Zwischen
den Prägeeinsätzen 29 sind
Bürsteneinsätze 32 vorgesehen,
deren Bürsten
die Prägekonturen 31 in
Hubrichtung 4 überragen.
Die Bürsteneinsätze 32 dienen
als federnde Werkstückauflage
für das
zu bearbeitende Blech.
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Je
nach Relativ-Drehstellung der Druckfläche 28 und der Prägekonturen 31 um
die Trägerachse 25 bzw.
die mit der Trägerachse 25 übereinstimmende
Werkstückdrehachse 5 ist
die Druckfläche 28 einer
der Prägekonturen 31 zugeordnet.
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Zur
Bearbeitung eines Werkstückes
werden das Oberwerkzeug 2 und das Unterwerkzeug 3 in Hubrichtung 4 aufeinander
zu bewegt. Zunächst
sorgen die Bürsteneinsätze 32 dafür, dass
die Werkstückunterseite
von den Prägekonturen 31 beabstandet ist.
Der mittels der Druckfläche 28 auf
das Werkstück ausgeübte Druck
bewirkt, dass das Werkstück
gegen die Federkraft der Bürsten
im Bereich unter der Druckfläche 28 nach
unten gegen die dort angeordnete Prägekontur gepresst wird. Dadurch
wird die jeweilige Prägeform
in die Werkstückunterseite
eingebracht. Ist der Druck auf das Werkstück aufgehoben, so drücken die
Bürsteneinsätze 32 das
Werkstück nach
oben. Infolgedessen hebt die Werkstückunterseite wieder von den
Prägekonturen 31 in
Hubrichtung 4 ab. Nach Zuordnung der Druckfläche 28 zu
einer anderen Prägekontur
kann eine andere Prägeform
in das Werkstück
eingebracht werden.
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Eine
alternative, nicht dargestellte Bauweise eines Umformwerkzeuges
dient zum Erstellen von Durchzügen
an Blechen. Das Durchzugwerkzeug entspricht baulich weitgehend den
zuvor beschriebenen Werkzeugen 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f.
Im Wesentlichen unterscheidet sich das Durchzugwerkzeug von den
zuvor beschriebenen Werkzeugen 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f dadurch,
dass es eine Bearbeitungseinrichtung an einem ersten Werkzeugteil
in Form eines Durchzugstiftes und zwei Gegeneinrichtungen an einem
zweiten Werkzeugteil umfasst, die als Durchzugsnäpfe ausgebildet sind.
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Der
Durchzugsstift und die Durchzugsnäpfe sind derart angeordnet,
dass der Durchzugsstift durch eine Relativ-Drehbewegung von Durchzugstift und
Durchzugnäpfen
um die Werkzeugdrehachse unterschiedlichen Durchzugsnäpfen zugeordnet
werden kann. Beim eigentlichen Umformvorgang wirken der Durchzugstift
und das Innere eines Durchzugnapfes formgebend auf das Blech ein.
Dabei wird in Abhängigkeit
von den Innenmaßen
des Durchzugnapfes an dem Blech ein Durchzug mit unterschiedlichen
Maßen
erstellt. Demnach können
durch Zuordnung des Durchzugstiftes zu Durchzugnäpfen mit unterschiedlichen
Innenmaßen
als Bearbeitungsparameter die Maße des erstellten Durchzuges
unterschiedlich definiert werden.
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Die
Innenmaße
der Durchzugnäpfe
können derart
gewählt
werden, dass mit dem Durchzugwerkzeug durch Zuordnung des Durchzugstiftes
zu unterschiedlichen Durchzugnäpfen
eine Bearbeitung von Blechen mit unterschiedlicher Dicke ermöglicht wird. Dabei
ist zu berücksichtigt,
dass die Innenmaße
der Durchzugnäpfe
mit zunehmender Blechdicke ebenfalls zunehmen müssen.
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10 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeuges 1g zur
rollenden Bearbeitung eines Bleches in einer die Werkzeugdrehachse 5 beinhaltenden
Schnittebene. Das Oberwerkzeug 2 umfasst eine Rolle 33,
die um eine zur Hubrichtung 4 senkrechte Drehachse 34 drehbar
ist. Die Rolle 33 besitzt als Bearbeitungseinrichtung eine
kegelförmige
Umformfläche 35.
An dem Unterwerkzeug 3 ist eine Gegenrolle 36 vorgesehen.
Die Gegenrolle 36 ist um eine Drehachse 37 drehbar,
die zur Drehachse 34 der Rolle 33 des Oberwerkzeuges 2 parallel
ausgerichtet ist. An der Gegenrolle 36 sind zwei kegelförmige Gegenflächen 38 als
Gegeneinrichtungen vorgesehen.
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Zur
Bearbeitung eines Bleches werden das Oberwerkzeug 2 und
das Unterwerkzeug 3 in Hubrichtung aufeinander zu bewegt
bis das zu bearbeitende Blech zwischen der Rolle 33 und
der Gegenrolle 36 eingeklemmt ist. Im geklemmten Zustand
wirken die Umformfläche 35 der
Rolle 33 und die in Hubrichtung 4 gegenüberliegende
Gegenfläche 38 der Gegenrolle 36 zusammen.
Durch Bewegen des Bleches in einer Horizontalebene zwischen den
beiden Werkzeugteilen wird in kontinuierlicher Arbeitsweise ein
Absatz an dem Blech erstellt.
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Vor
der Werkstückbearbeitung
kann die Umformfläche 35 durch
eine Relativ-Drehbewegung der Umformfläche 35 und der Gegenflächen 38 um
die Werkzeugdrehachse 5 einer der beiden Gegenflächen 38 zugeordnet
werden. Im Falle des Werkzeuges 1g sind die Abstände der
beiden Gegenflächen 38 von
der Werkzeugdrehachse 5 unterschiedlich. Dadurch stellt
sich der Abstand zwischen der Umformfläche 35 und der ihr
zugeordneten Gegenfläche 38 unterschiedlich
ein, je nachdem welcher der beiden Gegenflächen 38 des Unterwerkzeuges 3 die Umformfläche 35 des
Oberwerkzeuges 2 zugeordnet ist. Die unterschiedlichen
Abstände
sind so gewählt, dass
durch Änderung
der Zuordnung von Umformfläche 35 und
Gegenfläche 38 Bleche
mit unterschiedlicher Dicke bearbeitet werden können.
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Die
zuvor beschriebenen Werkzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g werden
zur Werkstückbearbeitung mittels
eines nicht dargestellten, maschinenseitigen Hubantriebes in Hubrichtung 4 aufeinander
zu bewegt. Des Weiteren werden die beiden Werkzeugteile jeweils
mittels ebenfalls nicht gezeigter, maschinenseitiger Drehantriebe
um die Werkzeugdrehachse 5 gedreht und in der jeweiligen
Relativ-Drehstellung arretiert. Die Bewegung des Werkstückes relativ zu
den Werkzeugteilen erfolgt mit einer Koordinatenführung der
Werkzeugmaschine. Zur Steuerung aller zuvor genannten Antriebe der
Werkzeugmaschine dient eine numerische Steuereinheit.
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Um
eine Bearbeitungseinrichtung und eine Gegeneinrichtung eines der
Werkzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g zur
Werkstückbearbeitung
einander zuzuordnen, werden die Werkzeugdrehantriebe durch die Steuereinheit
derart gesteuert, dass sich die erforderliche Relativ-Drehstellung der
Werkzeugteile ergibt. Im Falle eines Mehrfachwerkzeuges wird darüber hinaus
die gewünschte
Bearbeitungseinrichtung zur Werkstückbearbeitung durch die Steuereinheit aktiviert.
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Vorteilhafterweise
umfasst die numerische Steuereinheit Speichermittel, in denen Werkzeuginformationen,
insbesondere die möglichen
Relativ-Drehstellungen der Werkzeugteile, hinterlegt sind. Außerdem sind
zu jeder Relativ-Drehstellung der Bearbeitungs- und Gegeneinrichtungen
die Bearbeitungsparameter abgespeichert, welche durch diese Relativ-Drehstellung
definiert werden. Ausgehend von in einem Bearbeitungsprogramm vorgegebenen Bearbeitungsparametern
kann die Steuereinheit durch Rückgriff
auf die gespeicherten Werkzeuginformationen das für die jeweilige
Werkstückbearbeitung geeignete
Werkzeug bestimmen und gegebenenfalls dafür sorgen, dass das geeignete
Werkzeug mittels einer Werkzeugwechseleinrichtung eingewechselt wird.
Darüber
hinaus kann mittels der Steuereinheit automatisch die entsprechende
Relativ-Drehstellung der Werkzeugteile eingestellt werden.