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Das
Bearbeitungswerkzeug dient insbesondere zur Blechbearbeitung und
ist vorzugsweise ausgebildet als ein Stanzwerkzeug zum Einstanzen
von Löchern
oder als Einpresswerkzeug oder Fügewerkzeug
zum Setzen von Funktionselementen, wie beispielsweise Muttern, Schrauben
oder auch Stanzniete, Stanzmuttern, etc.
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Für eine Reihe
von Aufgaben in der Blechbearbeitung werden sogenannte Niederhalter
benötigt. Diese
positionieren und halten das oder die zu bearbeitenden Bleche in
einer definierten Bearbeitungsposition, pressen diese beispielsweise
gegen Matrizen. Beim Fügen
zweier Bleche werden die Bleche beispielsweise definiert gegeneinander
gepresst um eine zuverlässige
Fügeverbindung
auszubilden. In der Bearbeitungsposition werden dann die Bleche bearbeitet,
beispielsweise gelocht oder miteinander verbunden, insbesondere über Fügeelemente,
wie Blindder Stanzniete, Muttern und Schrauben.
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Die
Niederhalter unterstützen
den Bearbeitungsvorgang insbesondere auch dahingehend, dass die
Werkstücke
(Bleche) beim Fügen
nicht verformt werden. Durch die Niederhalter wird ein Materialfluss des
zu bearbeitenden Bleches behindert, so dass der Bearbeitungsprozess
in definierter Weise beispielsweise im Hinblick auf den Kraftbedarf,
die Formhaltigkeit etc. ablaufen kann. Unterstützt wird die definierte Bearbeitung
dadurch, dass die Werkstücke
durch den Niederhalter während
des Bearbeitungsvorgangs auf Gegenlage wie beispielsweise Matrizen positioniert
und fixiert sind. Dies ist insbesondere bei einem automatisierten
Prozess beispielsweise beim vollautomatischen Handling mit Hilfe
von Robotern von entscheidender Bedeutung. Bei den Niederhaltern
wird allgemein eine schlanke Bauform angestrebt, um den Platzbedarf
beim Bearbeitungsvorgang gering zu halten und eine gute Zugänglichkeit zu
gewährleisten.
Zudem wird weiterhin angestrebt, dass ihre Niederhaltekraft vorzugsweise
stufenlos einstellbar ist, damit die Bearbeitungseinheit insgesamt
an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben angepasst werden kann.
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Die
Niederhaltekraft wird mit Hilfe einer Krafteinheit ausgeübt. Bekannt
sind hierzu beispielsweise Federpakete. Deren Baugrößen sowie
die mit zunehmendem Federweg zunehmende Kraft lassen jedoch nur
einen beschränkten
Einsatz zu. Bei der Verwendung von hydraulischen Krafteinheiten
zur Erzeugung der Niederhaltekraft ist ein aktives Hydraulikaggregat
erforderlich, um den Niederhaltedruck zu erzeugen, was eine aufwändige Druckversorgung
erforderlich macht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Niederhalterfunktion in
einer möglichst
einfachen und kompakten Bauweise zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch eine Bearbeitungseinheit sowie ein Verfahren zur Bearbeitung
eines Werkstücks,
insbesondere eines Blechs, mit einem Bearbeitungswerkzeug mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs
15.
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Die
Bearbeitungseinheit weist hierzu einen Niederhalter sowie das Bearbeitungswerkzeug
auf. Sowohl Niederhalter als auch das Bearbeitungswerkzeug sind
gemeinsam an einer Zustelleinheit angeordnet, über die eine Zustellung in
Zustellrichtung hin zum Werkstück
und zu einer Bearbeitungsposition erfolgt. Der Niederhalter ist
hierzu über
einen Hydraulikzylinder eines Hydrauliksystems an der Zustelleinheit,
und zwar voreilend zum Bearbeitungswerkzeug angeordnet. Der Niederhalter
ist daher in Zustellrichtung betrachtet vor dem Bearbeitungswerkzeug
angeordnet. Das Hydrauliksystem weist weiterhin ein Überströmventil
für die
Hydraulikflüssigkeit
auf, welches bei Erreichen eines vorgegebenen Niederhaltedrucks öffnet. Das Überströmventil
ist hierbei insbesondere als Druckbegrenzungsventil ausgebildet.
Bei geöffnetem Überströmventil
ist das Bearbeitungswerkzeug relativverschieblich zum Niederhalter
und wird daher mit Hilfe der Zustelleinheit beim Bearbeitungsvorgang
aus der im Vergleich zum Niederhalter rückgezogenen Position in eine
vordere dem Niederhalter vorgelagerte Bearbeitungsposition gebracht.
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Beim
Bearbeitungsverfahren mit Hilfe einer derartigen Bearbeitungseinheit
wird zunächst
in einem ersten Schritt der voreilend zum Bearbeitungswerkzeug angeordnete
Niederhalter gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug in Zustellrichtung
zum Werkzeug zugestellt. Sobald der Niederhalter das Werkstück erreicht, übt der Niederhalter
auf das Werkstück
einen Druck aus, der aufgrund der weitergehenden Zustellbewegung
sich kontinuierlich aufbaut, bis ein gewünschter Niederhaltedruck erreicht ist.
Zu diesem Zeitpunkt gibt das Überströmventil
einen Strömungsweg
frei, so dass die bis zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise starre Kopplung
zwischen dem Niederhalter und der Zustelleinheit aufgelöst wird.
Durch die weitergehende Zustellbewegung wird das Bearbeitungswerkzeug
in die vordere Bearbeitungsposition verfahren und der eigentliche
Bearbeitungsvorgang wird ausgeführt.
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Von
besonderem Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass
die für
den Niederhalter erforderliche Niederhaltekraft nicht von einem
separaten System, beispielsweise von einem Federpaket oder einem
aktiven Hydrauliksystem ausgeübt wird,
sondern dass die Erzeugung der Niederhaltekraft über die sowieso vorhandene
Zustelleinheit erfolgt. Dadurch ist insgesamt ein kompakter Aufbau ermöglicht und
es sind keine zusätzlichen
aktiven Hydraulikkomponenten zur Erzeugung der Niederhaltekraft
erforderlich. Durch die Verwendung eines Hydraulikzylinders ist
hierbei quasi eine starre Kopplung zwischen der Zustelleinheit und
dem Niederhalter bis zum Erreichen des gewünschten einstellbaren Niederhaltedrucks
erreicht. Weiterhin lassen sich unterschiedlich lange Zustellwege
realisieren, ohne dass wesentliche konstruktive Änderungen vorgenommen werden
müssten.
Es lassen sich daher insbesondere auch große Hübe bzw. Zustellwege problemlos
realisieren.
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Zweckdienlicherweise
ist der Niederhaltedruck auf einen gewünschten Wert einstellbar. Dies kann
in einfacher Weise durch die Ausgestaltung des Überströmventils als ein steuer- oder
regelbares Ventil geschehen.
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Vorzugsweise
ist das hydraulische System dabei derart ausgestaltet, dass der
Niederhaltedruck über
den gesamten gewünschten
Zustellweg konstant bleibt, sobald der Niederhaltedruck erreicht
ist. Unter Zustellweg wird hierbei die in Axialrichtung zurückgelegte
Wegstrecke bei geöffnetem Überströmventil
verstanden. Der wesentliche Vorteil ist darin zu sehen, dass – anders
als beispielsweise bei Federpaketen – der Niederhaltedruck unabhängig von
dem erforderlichen Zustellweg für
das Bearbeitungswerkzeug ist. Es ist beispielsweise keine Beschädigung der
Oberfläche
des Werkstücks
durch einen zunehmenden Niederhaltedruck zu befürchten.
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Bevorzugt
ist weiterhin vorgesehen, dass das verwendete Hydrauliksystem als
eine autarke Einheit ausgebildet ist und vorzugsweise unmittelbarer
Bestandteil der Zustelleinheit ist. Unter autarke Einheit wird hierbei
verstanden, dass keine externen Hydraulikleitungen erforderlich
sind, um einen Hydraulikdruck bereit zu stellen. Das Hydrauliksystem ist
insgesamt vorzugsweise passiv ausgebildet, weist also keine eigene
Hydraulikpumpe zur Erzeugung des Hydraulikdrucks auf. Durch die
Integration des Hydrauliksystems in die Zustelleinheit ist ein besonders
kompakter Aufbau erzielt. Das Hydrauliksystem ist daher insgesamt
ein integraler Bestandteil der Bearbeitungseinheit.
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Gemäß einer
zweckdienlichen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Überströmventil
bei Erreichen des Niederhaltedrucks einen Strömungsweg für die Hydraulikflüssigkeit
in einen Speicher oder Vorratsbehälter freigibt. Bei Überschreiten
des eingestellten Niederhaltedrucks sammelt sich daher die aus dem
Hydraulikzylinder ausströmende
Hydraulikflüssigkeit
im Speicher und wird aus diesem nach Beendigung des Arbeitsvorgangs
wieder in den Zylinder zurückgepumpt.
Dies erfolgt zweckdienlicherweise mit Hilfe eines Gegendrucks, der
auf die Hydraulikflüssigkeit
im Speicher ausgeübt
wird. Der Gegendruck ist hierbei zweckdienlicherweise kleiner als
der Niederhaltedruck, so dass das Strömen der Hydraulikflüssigkeit
vom Hydraulikzylinder in den Speicher sowie vom Speicher in den
Hydraulikzylinder insbesondere automatisch in Abhängigkeit
der aktuell herrschenden Druckverhältnisse erfolgt.
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Zweckdienlicherweise
ist der Gegendruck einstellbar. Über
den Gegendruck besteht beispielsweise die Möglichkeit, nach dem Öffnen des Überströmventils
einen definierten Haltedruck für
den Niederhalter einzustellen.
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Nach
Beendigung des Bearbeitungsvorgangs fährt die Zustelleinheit entgegen
der Zustellrichtung wieder zurück.
Dadurch wird das System entlastet, d. h. auf den Niederhalter wird
keine Gegenkraft vom Werkstück
mehr ausgeübt.
Durch den Gegendruck wird dann wiederum automatisch der Niederhalter
in die zum Bearbeitungswerkzeug voreilende Position verschoben und
somit in die Ausgangsposition für
den nächsten
Bearbeitungszyklus gebracht.
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Zweckmäßigerweise
wird der Gegendruck hierbei pneumatisch ausgeübt. Hierzu ist der Speicher
beispielsweise an eine Druckluftversorgung angeschlossen und insbesondere
nach Art eines sogenannten Medienwandlers ausgebildet, bei dem der Pneumatikdruck
unmittelbar auf die Hydraulikflüssigkeit
einwirkt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist der Speicher als ein Blasenspeicher
ausgebildet, bei dem die Hydraulikflüssigkeit von einem unter Druck stehenden
Gas mit dem Gegendruck beaufschlagt wird. Die Hydraulikflüssigkeit
ist üblicherweise über eine
elastische Membran von dem Gas getrennt. Der Blasenspeicher ist
vorzugsweise als ein autarker Speicher ausgebildet, welcher nach
Art eines Druckspeichers keine externe Druckenergieversorgung im laufenden
Betrieb erforderlich macht. Der Blasenspeicher ist hierbei vorzugsweise
Bestandteil des Hydrauliksystems und damit insbesondere auch ein
integraler Bestandteil der Bearbeitungseinheit. Lediglich beim erstmaligen
Befüllen
des Druckspeichers mit dem Druckgas ist ein Anschluss an eine Gasversorgung
erforderlich.
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In
einer bevorzugten Alternative ist ein permanenter Anschluss an eine
Pneumatikleitung vorgesehen. Die Druckluft – beispielsweise mit einem Druck
von 4 bis 8 bar – wirkt
hierbei vorzugsweise in einem Leitungsstück auf die Hydraulikflüssigkeit
ein.
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Insgesamt
ist hierdurch eine äußerst kompakte
Bearbeitungseinheit ausgebildet, die für die Niederhalterfunktion
keine zusätzliche
aktive Kraftkomponente erforderlich macht. Sämtliche Komponenten im Hinblick
auf die Niederhaltefunktion sind allgemein als rein passiv wirkende
Komponenten ausgebildet. Die für
die Erzeugung der Niederhaltefunktion erforderliche Energie wird über den
sowieso vorhandenen Antrieb für
die Zustellbewegung ausgeübt.
Der Zustellantrieb ist hierbei derart ausgelegt, dass er die für die Niederhalterfunktion
zusätzlich
erforderliche Energie auch aufbringen kann.
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Gemäß einer
zweckdienlichen Weiterbildung ist zumindest ein zweites Überströmventil
vorgesehen, das für
einen im Vergleich zum ersten Überströmventil
anderen Niederhaltedruck ausgelegt ist. Zwischen den beiden Überströmventilen,
auch als Hochdruck- und als Niederdruckventil bezeichnet, kann umgeschaltet
werden, so dass wahlweise der eine oder der andere Niederhaltedruck
eingestellt werden kann. Das Umschalten erfolgt hierbei vorzugsweise
mittels eines schaltbaren Sperrventils, das insbesondere den Strömungsweg über das
für den
geringeren Druck ausgelegte Überströmventil sperrt.
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Durch
diese Maßnahme
können
durch ein einfaches Umschalten verschiedene Niederhaltedrücke und
damit Niederhaltekräfte
eingestellt werden. In einigen Anwendungsfällen ist es von Vorteil, wenn während eines
Bearbeitungsvorgangs, beispielsweise beim Einpressen eines Bolzens
in ein Blech, die Niederhaltekraft erhöht wird. Das Hochdruckventil begrenzt
den Niederhaltedruck vorzugsweise auf den 1,5fachen bis 3fachen
des Wertes des Niederdruckventils. Typische Werte für den niedrigen
Niederhaltedruck liegen bei einigen 10 bar, beispielsweise bei 30
bar bis 100 bar.
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Bei
dieser Ausführungsvariante
mit den mehreren Begrenzungsventilen wird daher bei einem Bearbeitungsvorgang
in Stufen zwischen unterschiedlichen Niederhaltedrücken umgeschaltet. Während einer
jeweiligen Stufe bleibt dabei der Niederhaltedruck über den
Zustellweg konstant.
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Gemäß einer
zweckdienlichen Ausgestaltung wirkt ein Kolben des Hydraulikzylinders
unmittelbar auf den Niederhalter ein. Zweckdienlicherweise sind
hierbei mehrere, insbesondere zwei parallel zueinander angeordnete
Hydraulikzylinder vorgesehen, deren Kolben auf eine gemeinsame Mitnehmerplatte
des Niederhalters einwirkt. Die Kolben greifen dabei vorzugsweise
lose an der Mitnehmerplatte an.
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Bevorzugt
sind der Niederhalter und das Bearbeitungswerkzeug aneinander geführt, insbesondere
bildet das Bearbeitungswerkzeug eine Führung für den Niederhalter. D. h.,
das Bearbeitungswerkzeug und der Niederhalter sind aneinander relativverschieblich
geführt.
Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Niederhalter als ein
Führungsrohr
ausgebildet ist, das am Bearbeitungswerkzeug entlang verfahrbar
angeordnet ist. Das Bearbeitungswerkzeug umfasst hierzu insbesondere
einen Stempel oder eine Betätigungsstange,
die unmittelbar starr mit der Zustelleinheit verbunden und insbesondere zentral
durch die Mitnehmerplatte geführt
ist. Insgesamt ist durch diese Ausgestaltung eine besonders gute
Führung
des Niederhalters ausgebildet.
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Das
Bearbeitungswerkzeug ist zweckdienlicherweise wahlweise als ein
Lochwerkzeug zum Einbringen von Löchern in das Blech oder als
ein Setzwerkzeug zum Einbringen von Funktionselementen in das Blech
ausgebildet. Bei der Ausgestaltung als Lochwerkzeug ist das Bearbeitungswerkzeug
daher nach Art eines Stanzstempels ausgebildet. Bei der Ausgestaltung
als Setzwerkzeug hängt
die spezielle Ausgestaltung des Bearbeitungswerkzeugs von der Art
des Funktionselements ab. Ist das Funktionselement beispielsweise
ein selbststanzendes Einpresselement, wie beispielsweise eine Stanzmutter,
so ist das Bearbeitungswerkzeug als ein Einpresswerkzeug ausgebildet,
welches in seinem Kopfbereich eine Aufnahme für das Funktionselement aufweist. Im
Allgemeinen gilt, dass das Bearbeitungswerkzeug einen Werkzeugkopf
aufweist, in dem das jeweilige Funktionselement gegriffen ist, um
es automatisch beispielsweise in ein vorgelochtes Loch des Werkstücks zu verfahren.
Als Funktionselemente werden insbesondere fügeelemente zum Fügen zweier
Bleche verstanden, wie beispielsweise Einpressele mente (Einpressmutter,
Einpressbolzen) Stanzelemente (Stanzniet, Stanzmutter) oder sonstige
Fügeelemente
wie u. a. Niete.
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Vorzugsweise
ist die Bearbeitungseinheit für die
Montage an einem Zustellstempel eines Zustellantriebs einer Bearbeitungsmaschine
ausgebildet. Der Zustellantrieb ist beispielsweise ein Spindelantrieb,
ein pneumatischer-, ein hydraulischer- und vorzugsweise ein hydropneumatischer
Antrieb. Bei letzterem ist eine schnelle Zustellung bei geringem Druck über den
Pneumatikteil und eine anschließende
langsamere Zustellung bei hohem Druck über den Hydraulikteil ermöglicht,
was für
Einpressvorgänge von
Vorteil ist. Die Bearbeitungseinheit ist an dem Zustellstempel vorzugsweise
austauschbar befestigt. Insgesamt ist dadurch eine integrierte,
in sich abgeschlossene Baueinheit umfassend das Bearbeitungswerkzeug,
den Niederhalter sowie das Hydrauliksystem, insbesondere auch in
Kombination mit dem Blasenspeicher, am Zustellstempel befestig bar.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:
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1 eine
schematische, vereinfachte Darstellung einer Bearbeitungseinheit,
die an einem Zustellstempel einer Bearbeitungsmaschine befestigt ist,
und
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2 ein
Hydraulikschaltbild des Hydrauliksystems.
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Die
Bearbeitungseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel der 1 eine
Zustelleinheit 2, die an ihrem oberen Ende ein Kupplungselement 4 zum
reversiblen Befestigen an einem Zustellstempel 6 eines hier
nicht näher
dargestellten Zustellantriebs, insbesondere hydropneumatischer Antrieb
einer Bearbeitungsschiene angeordnet ist.
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Die
Bearbeitungseinheit umfasst weiterhin ein Bearbeitungswerkzeug 8 sowie
einen Niederhalter 10, die beide unmittelbar mit der der
Zustelleinheit 2 zusammenwirken. Das Bearbeitungswerkzeug 8 ist nach
Art eines Stempels ausgebildet, der in seinem Kopfbereich ein Funktionselement 12 hält. Der
Niederhalter 10 ist insbesondere nach Art eines Führungsrohres 14 ausgebildet,
das das Bearbeitungswerkzeug 8 zu Führungszwecken umgibt. Im oberen, zur
Zustelleinheit 2 hin orientierten Bereich geht das Führungsrohr 14 in
eine Mitnehmerplatte 16 über. An dieser greifen zwei
Hydraulikzylinder 18 mit ihren jeweiligen Kolben 20 an.
Die Hydraulikzylinder 18 sind mit Hilfe von Flanschen 22 an
der Zustelleinheit 2 befestigt. Der Stempel des Bearbeitungswerkzeugs 8 ist
zentral durch die Mitnehmerplatte 16 hindurchgeführt und
mit seinem rückwärtigen Ende
ebenfalls an der Zustelleinheit 2 befestigt.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Zustelleinheit 2 nach
Art eines Zustellblocks ausgebildet ist, in den zum einen die Hydraulikzylinder 18 als auch
das obere Ende des Bearbeitungswerkzeugs 8 eingelassen
sind. Hierzu weist der Zustellblock beispielsweise zylinderartige
Aufnahmen für
die Hydraulikzylinder 18 einerseits und für das Bearbeitungswerkzeug 8 andererseits
auf. An ihrem oberen Ende sind die beiden Hydraulikzylinder 18 über eine Hydraulikleitung 24 miteinander
verbunden. Die Hydraulikleitung 24 bildet allgemein einen
Strömungsweg
für eine
im Hydraulikzylinder 18 befindliche Hydraulikflüssigkeit.
Die Hydraulikleitung 24 ist im Ausführungsbeispiel als eine Bohrung
im Zustellblock der Zustelleinheit 2 ausgebildet.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist das Bearbeitungswerkzeug 8 als ein Einpressstempel
für das
als Einpressbolzen ausgebildete Funktionselement 12 ausgebildet.
Das Funktionselement 12 wird hierbei in ein vorgelochtes
Blech 26 eingepresst. Das Blech liegt hierzu auf einem
als Matrize ausgebildeten Gegenhalter 28 auf. Beim Durchführen des
Bearbeitungsvorgangs wird die Zustelleinheit 2, angetrieben vom
Zustellstempel 6, in Zustellrichtung 30 zum Blech 26 zugestellt.
Der dem Bearbeitungswerkzeug 8 voreilende Niederhalter 10 trifft
als erstes auf die Oberseite des oberen Bleches 26 auf
und presst dieses gegen den Gegenhalter 28. Mit zunehmender Zustellbewegung
steigt der vom Niederhalter 10 ausgeübte Druck an, bis er schließlich einen
einstellbaren definierten Niederhaltedruck übersteigt. Sobald der Niederhaltedruck überstiegen
wird, öffnet
ein als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Überströmventil 32A den durch
die Hydraulikleitung 24 gebildeten Überströmweg und die Hydraulikflüssigkeit
entweicht in einen Speicher 34 (vgl. hierzu auch 2).
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Durch
die weitergehende Zustellung in Zustellrichtung 30 verfährt das
Bearbeitungswerkzeug 8 relativ zum Niederhalter 10 in
die Bearbeitungsposition und der eigentliche Bearbeitungsvorgang,
im Ausführungsbeispiel
das Einpressen des Einpressbolzens, erfolgt.
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Nach
Abschluss des Bearbeitungsvorgangs fährt die Zustelleinheit 2,
angetrieben vom Zustellstempel 6, entgegen der Zustellrichtung 30 wieder
in eine Ausgangsposition zurück,
d. h. das Bearbeitungswerkzeug 8 und insbesondere auch
der Niederhalter 10 werden vom Blech 26 wieder
zurückgezogen.
Der Niederhalter 10 wird daher wieder entlastet. Durch
einen auf die Hydraulikflüssigkeit
wirkenden Gegendruck wird diese wieder in die Hydraulikzylinder 18 eingepresst,
so dass die Kolben 20 und mit ihnen der Niederhalter 10 wieder
in die vordere, voreilende Ausgangsposition verfahren werden, in
der der Niederhalter 10 in Zustellrichtung 30 vor
dem Bearbeitungswerkzeug 8 angeordnet ist. Dies stellt
die Ausgangsposition dar, die also automatisch eingenommen wird,
bevor der nächste
Prozesszyklus beginnt.
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Aus
dem Hydraulikschema gemäß 2 ist zu
entnehmen, dass zum Speicher 34 ein erster Strömungsweg 36A gebildet
ist, in dem das einstellbare Überströmventil 32A angeordnet,
das erst bei Erreichen des Niederhaltedrucks den Strömungsweg 36A in
Strömungsrichtung
zum Speicher 34 öffnet.
Dieser erste Strömungsweg 36A ist
für hohe
Drücke
ausgelegt.
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Ergänzend ist
in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
noch vorgesehen, dass ein weiteres als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Überströmventil 32B in
einem parallelen Strömungsweg 36B angeordnet
ist. Der zweite Strömungsweg 36B ist über ein
zusätzliches
Ventil 38 freigeb- bzw. sperrbar. Das zweite Überströmventil 32B öffnet bei
im Vergleich zum ersten Überströmventil 32A geringeren
Drücken
und ist ebenfalls einstellbar. Durch diese Ausgestaltung können daher
Niederhaltedrücke über einen
sehr weiten Druckbereich problemlos eingestellt werden. Soll das
erste (Hochdruck-)Überströmventil 32A aktiv
sein, so wird der zweite (Niederdruck-)Strömungsweg 36B über das
Ventil 38 geschlossen. Soll das zweite (Niederdruck-)Überströmventil 32B aktiv
sein, so wird das Ventil 38 geöffnet und das zweite Überströmventil 32B spricht
vor dem (Überdruck-)Überströmventil 32A an.
Bei einem mehrstufigen Bearbeitungsvorgang wird daher zunächst der
geringe Niederhaltedruck eingestellt und hierzu der zweite Strömungsweg 36B freigegeben, indem
das Ventil 38 geöffnet
wird. Das Umschalten auf den höheren
Niederhaltedruck erfolgt durch Schließen des Ventils 38.
Der Druck steigt an, bis der höhere
Niederhaltedruck erreicht ist und das erste Überströmventil 32A den Strömungsweg 32A freigibt.
In einer alternativen Ausgestaltung ist lediglich ein Strömungsweg 36A und
ein Überströmventil 32A vorgesehen.
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Schließlich ist
parallel zu den Strömungswegen 36A, 36B ein
Rückstrompfad 39 vorgesehen, welcher über ein
Sperrventil 40 in Richtung zum Speicher 34 verschlossen
ist. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs, wenn die Zustelleinheit 2 wieder
zurückgefahren
wird, strömt
die Hydraulikflüssigkeit
vom Speicher 34 über
den Rückströmpfad 38 wieder
in die Hydraulikzylinder 18 zurück.
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Hierzu
wird die im Speicher 34 befindliche Hydraulikflüssigkeit
insbesondere kontinuierlich mit Druck beaufschlagt.
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Vorzugsweise
ist der Speicher 34 als ein Druckspeicher, insbesondere
als sogenannter Blasenspeicher ausgebildet. Hierzu weist der Speicher 34 eine
elastische Membran 42 auf, die ein unteres Speichervolumen,
in dem die Hydraulikflüssigkeit
bevorratet ist, von einem oberen Speichervolumen trennt. Die Membran 42 ist
nicht zwingend erforderlich. Im oberen Speichervolumen ist ein unter
Druck stehendes Gas, beispielsweise Stickstoff oder auch Druckluft
enthalten. Über
das Gas wird der auf die Hydraulikflüssigkeit wirkende Gegendruck
eingestellt. Das Gas wird über
einen Pneumatikanschluss 44 in den Speicher 34 eingebracht.
Bei einer kontinuierlichen Druckbeaufschlagung über den Pneumatikanschluss 44 kann
der Speicher 34 sehr kleinbauend und beispielsweise als
ein einfaches Leitungsstück
ausgebildet sein.
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Bevorzugt
ist allgemein ein Ventil vorgesehen, über das der Speicher drucklos
gemacht werden kann, so dass der Niederhalter 10 problemlos
relativ zum Bearbeitungswerkzeug 8 verschoben werden kann.
Dies ist beispielsweise bei Revisionen oder bei einem Werkzeugtausch
von Vorteil.
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Die
einzelnen Ventile 32A, 32B, 38 und 40 sowie
die Strömungswege 36A, 36B, 39 sind
zweckdienlicherweise innerhalb einer Hydraulik-Steuereinheit angeordnet,
die einen gemeinsamen Hydraulikanschluss einerseits zum Speicher 34 und
andererseits zu den Hydraulikzylindern 18 aufweist. Beidseitig
der vorzugsweise als eine Baueinheit ausgebildeten Hydraulik-Steuereinheit
sind an den einzelnen Ausgängen
jeweils Manometer 46 vorgesehen.
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Von
besonderem Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass
das gesamte Drucksystem vollkommen autark, also unabhängig von
externen Energie- und
Druckquellen ist und zudem rein passiv ausgebildet ist. Zweckdienlicherweise
ist das gesamte Hydrauliksystem mit der in 2 gezeigten Hydraulik-Steuereinheit
sowie dem Speicher 34 als ein integraler Bestandteil der
Zustelleinheit 2 ausgebildet. Alternativ kann die Hydraulik-Steuereinheit und
der Speicher 34 als eine separate Einheit getrennt von
der Zustelleinheit 2 beispielsweise an der Bearbeitungsmaschine
befestigt sein und mit der Zustelleinheit 2 über die
Hydraulikleitung 24 verbunden sein.
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Die
hier beschriebene Bearbeitungseinheit ist insbesondere als eine
Locheinheit zum Einbringen von Löchern
in Blechen 26 oder als Setzeinheit zum Setzen von Fügeelementen 12 in
Bleche 26 ausgebildet. Der besondere Vorteil der beschriebenen
Bearbeitungseinheit ist darin zu sehen, dass der Niederhalter 10 gemeinsam
mit dem Bearbeitungswerkzeug 8 in Zustellrichtung 30 zugestellt
wird, so dass die für
die Niederhaltefunktion notwendige Kraft von dem sowieso vorhandenen
Zustellantrieb aufgebracht wird. Dadurch sind aktive Druck- oder
Energiekomponenten zur Erzeugung eines Niederhaltedrucks nicht erforderlich
und auch nicht vorgesehen. Es können
problemlos auch lange Hübe
oder Zustellwege mit konstantem Niederhaltedruck bzw. in Stufen
konstanten Niederhaltedrücken
verwirklicht werden.
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- 2
- Zustelleinheit
- 4
- Kupplungselement
- 6
- Zustellstempel
- 8
- Bearbeitungswerkzeug
- 10
- Niederhalter
- 12
- Funktionselement
- 14
- Führungsrohr
- 16
- Mitnehmerplatte
- 18
- Hydraulikzylinder
- 20
- Kolben
- 22
- Flansch
- 24
- Hydraulikleitung
- 26
- Blech
- 28
- Gegenhalter
- 30
- Zustellrichtung
- 32A
- erstes
(Hochdruck-)Überströmventil
- 32B
- zweites
(Niederdruck-)Überströmventil
- 34
- Speicher
- 36A
- erster
(Hochdruck-)Strömungsweg
- 36B
- zweiter
(Niederdruck-)Strömungsweg
- 38
- Ventil
- 39
- Rückströmpfad
- 40
- Sperrventil
- 42
- Membran
- 44
- Pneumatikanschluss
- 46
- Manometer