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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Biegewerkzeug für eine Arbeitsmaschine,
insbesondere Draht- oder Bandbiegemaschine, zur Umformung von durch
die Arbeitsmaschine durchlaufenden Werkstücken, wobei das Biegewerkzeug
wenigstens einen Biegestempel umfasst, der in Richtung zu einem
Biegekern des Biegewerkzeugs in eine Umformstellung und weg von
diesem in eine Freigabestellung beweglich ist.
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Bei
derartigen Biegewerkzeugen kommen bei bekannten Arbeitsmaschinen
Biegestempel zum Einsatz, welche in der Regel nur linear auf das
Werkstück
zu bewegt werden können.
Diese rein lineare Bewegung der Biegestempel führt insbesondere bei starken
Verformungen bzw. groß dimensionierten Werkstücken zu
Schubbelastungen am Werkstückmaterial,
so dass dieses teilweise beschädigt
wird während
des Umformprozesses. Bei dem hier angesprochenen starken Umformen
eines Werkstücks kann
es sich beispielsweise um das Herstellen von rohrartigen Hülsen aus
Bandmaterial handeln, wobei das umzuformende Werkstück eine
Dicke von mehreren Millimetern aufweist und zu Hülsen mit Durchmessern von mehreren
Zentimetern umgebogen werden soll. Werden solche Umformvorgänge mit
linearen Biegestempeln durchgeführt,
können
die zum Umformen erforderlichen Kräfte nicht optimal vom Biegestempel
auf das Werkstück übertragen
werden, so dass die angesprochenen unerwünschten Schubbelastungen entstehen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Biegewerkzeug für eine Arbeitsmaschine bereitzustellen,
bei dem eine verbesserte Krafteinleitung vom Biegestempel auf das
Werkstück
ermöglicht
ist, um die obigen Nachteile abzuschwächen bzw. zu verhindern.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Biegestempel
mehrere Stempelglieder umfasst, die derart miteinander in Kraftübertragungsverbindung
stehen, dass sie gemeinsam von der Freigabestellung in die Umformstellung
beweglich sind, wobei wenigstens zwei Stempelglieder gelenkig miteinander
verbunden sind, insbesondere relativ zueinander drehbar um eine
erste Stempeldrehachse sind, die sich vorzugsweise im Wesentlichen
parallel zu einer Biegeachse des Biegekerns erstreckt.
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Die
Mehrgliedrigkeit des bzw. der Biegestempel in einem erfindungsgemäßen Biegewerkzeug
ermöglicht
es, dass der Biegestempel relativ zum umzuformenden Werkstück beweglich
ist bzw. wenigstens ein Stempelglied des Biegestempels relativ zum
Werkstück
beweglich ist. Diese durch die gelenkige Kraftübertragungsverbindung ermöglichte Relativbewegung
der Stempelglieder überlagert
die in der Regel geradlinige und lineare Zustellbewegung des Biegestempels
in Richtung des Werkstücks. Durch
diese Überlagerung
von mehreren Bewegungen werden andere Krafteinleitungspunkte bzw.
-bereiche am Werkstück
ermöglicht
und die vom Biegestempel aufgebrachte Kraft kann besser auf das
zu bearbeitende Werkstück übertragen
werden.
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Es
wird vorgeschlagen, dass der Biegestempel ein erstes Stempelglied
und ein damit gelenkig verbundenes zweites Stempelglied aufweist,
wobei das erste Stempelglied mit einem Biegestempelantrieb gekoppelt
ist, und wobei das erste Stempelglied vorzugsweise in einer Stempelführung linear
beweglich aufgenommen ist.
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Das
erste Stempelglied stellt demnach das Verbindungsstück zu einem
an sich beliebig ausgestalteten Stempelantrieb dar, der beispielsweise
als Exzenterantrieb, Linearantrieb oder dgl. ausgeführt sein
kann. Das erste Stempelglied ist dabei vorzugsweise in einer linearen
Stempelführung
aufgenommen, so dass durch die Stempelführung eine Art lineare Grundbewegung
des Biegestempels von der Freigabestellung in die Umformstellung
und zurück ermöglicht ist.
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Weiterbildend
wird vorgeschlagen, dass das zweite Stempelglied derart ausgestaltet
ist, dass an seinem vom ersten Stempelglied entfernten Ende ein drittes
Stempelglied anbringbar oder angebracht ist, wobei das dritte Stempelglied
relativ zum zweiten Stempelglied um eine zweite Stempelachse drehbar ist
oder/und gemeinsam mit dem zweiten Stempelglied um die erste Stempelachse
relativ zum ersten Stempelglied drehbar ist, wobei die beiden Stempelachsen
im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Durch
die gelenkige Lagerung des dritten Stempelglieds am zweiten Stempelglied
werden die Möglichkeiten,
wie der Biegestempel mit dem Werkstück beim Umformvorgang in Kontakt
zwecks Kraftübertragung
steht, weiter erweitert. Insbesondere ermöglicht eine derartige gelenkige
Verbindung des dritten Stempelglieds am zweiten Stempelglied, dass das
dritte Stempelglied relativ zur Richtung der Grundbewegung (lineare
Bewegung) verschwenkt wird, so dass das dritte Stempelglied eine
kombinierte Bewegung durchführt
beim Umformen, insbesondere eine lineare Grundbewegung und eine
hierzu überlagerte
Schwenkbewegung.
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Vorzugsweise
weist der Biegestempel im Bereich der zweiten Stempelachse insbesondere
konzentrisch zu dieser angeordnete Stempelführungselemente auf, die in
jeweiligen Kulissenführungen
aufgenommen sind, welche in einer Grundplatte und einer Abdeckplatte
des Biegewerkzeugs, zwischen denen der Biegestempel angeordnet ist,
ausgebildet sind. Dabei können
die vorgeschlagenen Kulissenführungen
geradlinig oder gekrümmt,
insbesondere kreisbogenförmig
ausgebildet sein.
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Die
Stempelführungselemente
sind vorzugsweise gleitlagerartig ausgebildet, wobei zwischen zwei
in jeweiligen Kulissenführungen
aufgenommenen Stempelführungselementen
das zweite und das dritte Stempelglied gelenkig miteinander verbunden sind.
Eine derartige Stempelführung
im Bereich des Gelenks zwischen zweitem und drittem Stempelglied ermöglicht es,
dass dieses Gelenk eine gewünschte, ggf.
der linearen Grundbewegung überlagerte
Bewegung durchführt.
Im Falle einer geradlinigen Kulissenführung kann diese mit der linearen
Grundbewegungsrichtung des Biegestempels zusammenfallen. Alternativ
können
die Kulissenführungen
gekrümmt ausgebildet
sein, so dass der Biegestempel, insbesondere das zweite und das
dritte Stempelglied, gemeinsam um die erste Stempelachse in der
Gelenkverbindung zwischen erstem und zweitem Stempelglied verschwenkt
werden können.
Eine derartige gekrümmte,
insbesondere bogenförmige
Kulissenführung
ermöglicht
einen weiteren Freiheitsgrad bei der Zustellbewegung des Biegestempels
während
des Umformprozesses. Insbesondere kann die Lage des Biegestempels
relativ zum Werkstück
beeinflusst werden, um möglichst
optimale Krafteinleitungsbedingungen beim Umformprozess zu schaffen.
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Das
dritte Stempelglied ist vorzugsweise dasjenige, welches direkt in
Berührung
kommt mit dem umzuformenden Werkstück. Hierzu wird vorgeschlagen,
dass das dritte Stempelglied eine in der Umformstellung dem Biegekern
zugewandte Umformkontur aufweist, die beim Umformen des Werkstücks in Kontakt
mit diesem steht, derart, dass das Werkstück zwischen der Umformkontur
des Stempelglieds und dem Biegekern liegt bzw. aufgenommen ist.
Wie bei derartigen Biegewerkzeugen an sich üblich, weisen das mit dem Werkstück in Kontakt
kommende Stempelglied und der Biegekern komplementäre Konturen
auf, um die gewünschte
Umformung am Werkstück
herstellen zu können.
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Vorzugsweise
weist das dritte Stempelglied dem zweiten Stempelglied zugewandte
Anschlagflächen
auf, die in Kontakt mit korrespondierenden Anschlagflächen am
zweiten Stempelglied bringbar sind oder stehen, derart, dass die
relative Dreh- bzw. Schwenkbewegung zwischen dem dritten und dem zweiten
Stempelglied begrenzbar oder begrenzt ist. Die Anschlagflächen des
dritten Stempelglieds sind dabei vorzugsweise auf der der Umformkontur
abgewandten Seite des dritten Stempelglieds ausgebildet.
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Hierzu
wird ferner vorgeschlagen, dass das dritte Stempelglied während der Bewegung
des Biegestempels von der Freigabestellung in die Umformstellung
aus seiner Anschlagstellung am zweiten Stempelglied um die zweite
Stempelachse verschwenkbar ist. Dabei können die Anschlagflächen des
zweiten und des drittel Stempelelements in vorteilhafter Weise derart
ausgebildet sein, dass das dritte Stempelglied um etwa 25° bis 50°, vorzugsweise
etwa 30° bis
45° bezogen
auf die Bewegungsrichtung des Biegestempels verschwenkbar ist. die
Bewegungsrichtung wird in diesem Fall als lineare Grundbewegungsrichtung
des Biegestempels zum Werkstück
hin bzw. von diesem weg angesehen (Bewegung des Biegestempels von
der Freigabestellung in die Umformstellung und zurück).
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Die
Schwenkbewegung des dritten Stempelglieds erfolgt vorzugsweise durch
seine Abstützung am
Werkstück
und durch die. Abstützung
der Stempelführungselemente
in den bereits oben genannten. Kulissenführungen. Wie bereits oben erwähnt, sind die
Stempelführungselemente
in Kulissenführungen aufgenommen
und das Gelenk zwischen dem zweiten und dem dritten Stempelglied
ist über
diese Stempelführungselemente
am Biegewerkzeug, insbesondere dessen Grundplatte und Abdeckung
abgestützt.
In einer derartigen Konfiguration erfolgt die Schwenkbewegung des
dritten Stempelglieds also passiv aufgrund der gelenkigen Verbindung
mit dem zweiten Stempelglied, der Abstützung der Stempelführungselemente
in den Kulissenführungen
und der Abstützung
des dritten Stempelglieds am umzuformenden Werkstück.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das dritte Stempelglied beim Bewegen des
Biegestempels von der Umformstellung in die Freigabestellung in
seine Anschlagstellung am zweiten Stempelglied selbsttätig zurück verschwenkt,
insbesondere unter Schwerkrafteinwirkung oder/und unter einer in
Richtung der Anschlagstellung wirkenden Vorspannkraft. Das selbsttätige Zurückverschwenken
des dritten Stempelglieds in seine Anschlagstellung ermöglicht es, dass
der Biegestempel ausgehend von der Freigabestellung immer gleich
an einem zu bearbeitenden bzw. umzuformenden Werkstück angreift.
Eine in die Anschlagstellung wirkende Vorspannung kann insbesondere
von Vorteil sein, wenn das Verschwenken des dritten Stempelglieds
in seine Anschlagstellung möglichst
schnell erfolgen soll.
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Das
dritte Stempelglied ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es
während
des Umformens, insbesondere zu Beginn des Umformvorgangs an wenigstens
zwei unterschiedlichen Kontaktbereichen des Werkstücks anliegt,
derart, dass vom Biegestempel ausgeübte Kräfte auf die Kontaktbereiche ausgeübt werden.
Eine derartige Ausgestaltung des dritten Stempelglieds ermöglicht das
Aufteilen der vom zweiten und vom ersten Stempelglied aufgebrachten
Kräfte
auf zwei Kontaktbereiche am Werkstück, so dass an diesen Kontaktbereichen
zu Beginn des Umformvorgangs keine extrem hohen Belastungen auftreten.
Dies führt
zu verbesserten Schubbelastungen am Werkstück, so dass keine Materialschädigungen
auftreten.
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Alternativ
zur verschwenkbaren Anbringung des dritten Stempelglieds am zweiten
Stempelglied wird vorgeschlagen, dass die Anschlagflächen derart ausgebildet
sind, dass das zweite und das dritte Stempelglied formschlüssig und
fest miteinander verbunden sind, derart, dass sie gemeinsam um die
erste Stempelachse verschwenkbar sind. In einer derartigen Ausgestaltung
erfolgt durch die Anschlagflächen
eine formschlüssige
Anlage des zweiten und des dritten Stempelelements aneinander, so
dass ein Verschwenken des dritten Stempelelements relativ zum zweiten
Stempelelement nicht mehr möglich
ist. Es ist im Übrigen
auch denkbar, dass die Anschlagflächen derart ausgebildet sind,
dass ein Verschwenken in eine Richtung möglich ist, das Verschwenken in
die Gegenrichtung jedoch eingeschränkt bzw. verhindert ist.
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Der
Biegekern weist vorzugsweise die Form eines Kreiszylinders auf,
und ferner kann das Biegewerkzeug mehrere Biegestempel, vorzugsweise
vier Biegestempel, aufweisen, welche in Umfangsrichtung um den Biegekern
gleichmäßig verteilt
angeordnet sind, derart, dass sie in im Wesentlichen radialer Richtung
zum Biegekern bzw. zur Biegeachse bewegbar sind. Bei einer derartigen
Anordnung erfolgt somit die Grundbewegung des Biegestempels (lineare
Bewegung) von der Freigabestellung in die Umformstellung und zurück in radialer
Richtung, bezogen auf den kreiszylindrisch ausgebildeten Biegekern
bzw. die zugehörige
Biegeachse. Die über
den Umfang gleichmäßig verteilt
angeordneten Biegestempel ermöglichen
das bereichsweise Umformen des Werkstücks, wobei vorzugsweise zwei
benachbarte Biegestempel das Werkstück zuerst um etwa den halben
Umfang des Biegekerns biegen und dann zwei gegenüberliegende Biegestempel das
Werkstück
auf der anderen Umfangsseite des Zylinders gegen diesen drücken, um
ein plattenartig ausgebildetes Werkstück zu einem Hohlzylinder bzw.
einer Hülse
umformen zu können.
Die beiden miteinander zu verbindenden Enden des Werkstücks können in einem
gesonderten Schritt ggf. vorgebogen sein, so dass beim Umbiegen
entlang des Biegekerns die Verbindung der zwei freien Enden des
Werkstücks
im Wesentlichen tangential zum Biegekern erfolgt. Die freien Enden
des Werkstücks
sind vorzugsweise über
eine Clinch-Verbindung miteinander verbunden.
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Die
Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Vorderansicht einer Biegemaschine mit einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Biegewerkzeugs.
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2 zeigt
eine perspektivische Teildarstellung des Biegewerkzeugs von schräg vorne.
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3 zeigt
eine Querschnittsdarstellung durch die Biegemaschine entsprechend
der Linie III-III der 1.
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4 zeigt
in den Teilfiguren a) bis c) den Biegevorgang mit einem gelenkigen
Biegestempel.
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5 zeigt
in den Teilfiguren a) und b) die Fortsetzung des Biegevorgangs der 4.
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6 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
des Biegewerkzeugs mit geradlinigen und gekrümmten Kulissenführungen
für die
Biegestempel, wobei das umzuformende Werkstück zuerst von oben umgebogen
wird.
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7 zeigt
eine alternative Anordnung der Biegestempel, um ein Werkstück zuerst
von unten umzubiegen.
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1 zeigt
eine Arbeitsmaschine 10, die als Biegemaschine zur Herstellung
von Hülsen
eingerichtet ist. Es handelt sich bei der 1 um eine
vereinfachte schematische Ansicht auf eine Vorderseite A der Biegemaschine 10.
Die Biegemaschine umfasst einen auf einem Untergrund U abgestützten wandartigen
Grundkörper 12,
an dem ein zur Bearbeitung von Werkstücken dienendes Biegewerkzeug 14 (auch
als Biegestation bezeichnet) angebracht ist. Aus der Darstellung
ist ersichtlich, dass am Grundkörper 12 Öffnungen 16 ausgespart
sind, durch welche hindurch der Blick auf ein angedeutetes zentrales
Antriebsrad 18 freigegeben ist. Mit diesem Antriebsrad 18 können Antriebsvorrichtungen 20a bis 20d für Biegestempel 22a bis 22d des
Biegewerkzeugs 14 gekoppelt werden. Die hier dargestellten Biegestempel 22a bis 22d sind
bezogen auf eine Biegeachse BA im Wesentlichen in radialer Richtung
zu einem Biegekern 24 hin und von diesem weg beweglich.
Das Biegewerkzeug 14 umfasst ferner eine am Grundkörper 12 angebrachte
Grundplatte 26 und eine hier nicht dargestellte Abdeckplatte,
die derart am Biegewerkzeug 14 anbringbar ist, dass die
Biegestempel 22a bis 22d zwischen ihr und der
Grundplatte 26 aufgenommen sind.
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Dem
Biegekern können
platinenartige Werkstücke
in unterschiedlichen Durchlaufebenen DE-1 bzw. DE-2 entlang dem
Grundkörper 12 zugeführt werden.
Wenn Werkstücke
in der Durchlaufebene DE-1 zugeführt
werden, werden sie zuerst von den oberen Biegestempeln 22a und 22b um
den Biegekern 24 gebogen und anschließend erfolgt die fertige Umformung
durch Betätigung
der Biegestempel 22c und 22d. Im Falle der Einführung von
Werkstücken auf
Durchlaufebene DE-2 formen zuerst die Biegestempel 22c und 22d das
Werkstück
nach oben um, und anschließend
wird das Werkstück
durch die von oben zustellbaren Biegestempel 22a, 22b in
die zylindrische Endform gebracht. Im Bereich 28 der Biegemaschine 10 kann
eine Presse angebracht werden, um aus einem endlosen Bandmaterial
die umzuformenden platinenartigen Werkstücke zu bilden. Alternativ können solche
Werkstücke
auch direkt aus einer Art Magazinvorrichtung zugeführt werden,
so dass keine Presse erforderlich ist an der Biegemaschine 10.
Wie bei solchen Maschinen üblich,
weist sie im Falle des Ausstanzens von Werkstücken aus Endlosmaterial auch
einen zugehörigen,
hier nicht dargestellten Einzug auf. Hinsichtlich unterschiedlicher
Materialquellen wird auf die zeitgleich eingereichte Patentanmeldung
mit dem Titel ”Arbeitsmaschine,
insbesondere Draht- oder Bandbiegemaschine” hingewiesen, deren diesbezüglicher
Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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2 zeigt
eine schematische, perspektivische Teilansicht des Biegewerkzeugs 14,
wobei als wesentliche Bestandteile die Grundplatte 26 sowie die
Biegestempel 22b und 22c dargestellt sind. Die Biegestempel 22a bis 22d umfassen
in Richtung der Biegeachse BA ein erstes Stempelglied 30,
ein zweites Stempelglied 32 und ein drittes Stempelglied 34. Diese
drei Stempelglieder sind in der 2 für die Biegestempel 22b und 22c dargestellt.
Das erste Stempelglied 30b, c ist mit dem zweiten Stempelglied 32b,
c gelenkig verbunden, derart, dass diese beiden Stempelglieder 30b,
c und 32b, c relativ zueinander verschwenkbar sind, um
eine erste Stempelachse S1. Das dritte Stempelglied 34b,
c ist am zweiten Stempelglied 32b, c ebenfalls gelenkig
angebracht und kann je nach Ausgestaltung des dritten Stempelglieds 34b,
c relativ zum zweiten Stempelglied 32b, c um eine zweite
Stempelachse S2 verschwenkt werden. Bezug nehmend auf die 2 weist
der Biegestempel 22b ein zweites Stempelglied 32b und
ein drittes Stempelglied 34b auf, welche zueinander um die
Stempelachse S2b verschwenkbar sind. Das hier in der 2 für die Biegestempel 22b und 22c Gesagte
gilt selbstverständlich
auch für
die in der 1 dargestellten Biegestempel 22a und 22d.
Die ersten Stempelglieder 30a bis 30d sind mit
dem jeweiligen Stempelantrieb 20a bis 20d verbunden,
wobei die ersten Stempelglieder 30a bis 30d linear
in Radialrichtung bezogen auf die Biegeachse B geführt sind. Somit
wird durch diese ersten Stempelglieder 30a bis 30d eine
lineare Grundbewegung für
das Bewegen der Biegestempel 22a bis 22d in eine
Umformstellung und zurück
in eine Freigabestellung erzeugt. Selbstverständlich muss zur Erzeugung dieser
linearen Grundbewegung, die durch den Zentralantrieb 18 erzeugte
Drehbewegung entsprechend übersetzt werden
in den jeweiligen Stempelantrieben 20a bis 20d.
Auf diese Bewegungsübersetzung
wird hier aber nicht im Detail eingegangen.
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Aus
der 2 ist ferner ersichtlich, dass in der Grundplatte 26 Kulissenführungen 36 vorgesehen
sind, von denen nur die Kulissenführungen 36a und 36d ersichtlich
sind. In diesen Kulissenführungen 36 sind
Stempelführungselemente 38 aufgenommen,
welche in Verbindung stehen mit dem die zweite Stempelachse S2 bildenden
Drehgelenk. Derartige Kulissenführungen
sind auch auf der nicht dargestellten Abdeckplatte des Biegewerkzeugs
ausgebildet, so dass die Biegestempel 22a bis 22d sowohl durch
Kulissenführungen 36 in
der Grundplatte 26 als auch durch Kulissenführungen
in der Abdeckplatte geführt
und abgestützt
sind.
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Die
Grundplatte weist in einem zentralen Bereich eine Öffnung 40 auf,
durch welche umzuformende Werkstücke
auch aus einer zum Grundkörper 12 orthogonalen
Querrichtung Q dem Biegewerkzeug 14 zugeführt werden
können.
Insbesondere können
Werkstücke
von einer Rückseite
des Grundkörpers 12 durch
die Öffnung 40 hindurch
zugeführt und
anschließend
durch die Biegestempel 22a bis 22d umgeformt werden.
Zum Transport von Werkstücken
in Querrichtung Q ist eine Quertransportvorrichtung 42 vorgesehen,
die Gegenstand einer gleichzeitig zur vorliegenden Anmeldung eingereichten
Patentanmeldung der Anmelderin ist mit dem Titel ”Arbeitsmaschine
mit Quertransportvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer
Hülse unter
Verwendung der Arbeitsmaschine”.
Der Inhalt dieser Patentanmeldung hinsichtlich der Ausgestaltung
der Quertransportvorrichtung wird durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung aufgenommen.
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3 zeigt
eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Schnittlinie III-III
der 1. Aus dieser Darstellung ist der Grundkörper 12 ersichtlich mit
seiner Vorderseite A und seiner Rückseite B. Auf der Vorderseite
A ist das Biegewerkzeug 14 mit seiner Grundplatte 26 angebracht.
Im Grundkörper 12 ist
eine Durchgangsöffnung 44 ausgespart,
durch welche sich hindurch die zuvor angesprochene Quertransportvorrichtung 42 erstreckt.
Die Quertransportvorrichtung 42 ist auf der Rückseite
B über
einen vorstehenden Flansch 46 abgestützt. Auf der Vorderseite A
weist die Quertransportvorrichtung 42 ein Abstützelement 48 auf,
das in einer in der Grundplatte 26 ausgebildeten Ausnehmung 50 aufgenommen
ist. In axialer Verlängerung
der Querrichtung Q ist an der Quertransportvorrichtung 42 der
Biegekern 24 angebracht. Somit werden beim Biegevorgang
die in dieser Ausführungsform
zuerst von oben wirkenden Biegekräfte über den Biegekern, das Abstützelement 48 und
die Grundplatte 26 am Grundkörper 12 der Biegemaschine
abgestützt.
In der vorliegenden Ausführungsform
werden Werkstücke
in der Querrichtungsdurchlaufebene DE-1q oberhalb einer zur Quertransportvorrichtung 42 zugehörigen Transportschiene 52 dem
Biegewerkzeug 14 zugeführt.
Die Quertransportvorrichtung 42 ist derart ausgebildet,
dass sie bezogen auf die Querachse Q auch um 180° gedreht in die Biegemaschine
eingebaut werden kann, so dass sich das Abstützelement 48 nach
oben gerichtet in der Ausnehmung 50 der Grundplatte 26 befindet.
In einem solchen Falle werden Werkstücke in der Durchlaufebene DE-2q
unterhalb der Transportschiene 52 zugeführt und liegen unterhalb des
Biegekerns 24. Der erste Umformschritt besteht in einem
solchen Fall in einem Biegen von unten, also durch die Biegestempel 22c und 22d,
wobei die dann wirkenden Kräfte über das
oben angeordnete Abstützelement 48 in
gleicher Weise abgestützt
sind, wie in der 3 für den umgekehrten Fall beschrieben.
Die Quertransportvorrichtung 42 ist durch das Abstützelement 48 und
durch die Anbringung des Biegekerns 24 an der Quertransportvorrichtung 42 mit
dem Biegewerkzeug 14 zu einer Art Einheit zusammengebaut,
welche in optimaler Weise auch das Zuführen von vorgebogenen Werkstücken in
Querrichtung Q ermöglicht. Weitere
Details zur Quertransportvorrichtung und zu einem Herstellungsverfahren
für Hülsen sind
der bereits oben angesprochenen Patentanmeldung ”Arbeitsmaschine mit Quertransportvorrichtung
und Verfahren zum Herstellen einer Hülse unter Verwendung der Arbeitsmaschine” zu entnehmen.
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Die 4 und 5 zeigen
in ihren jeweiligen Teilfiguren den Biegevorgang am Beispiel des Biegestempels 22b mit
dem gelenkig gelagerten dritten Stempelglied 34b. Ein dem
Biegewerkzeug zugeführtes
Werkstück 54 wird
zunächst
mittels einer nur angedeuteten, von vertikal oben kommenden Haltevorrichtung 56 am
Biegekern 24 fixiert. Anschließend werden die Biegestempel 22a, 22b in
radialer Richtung bezogen auf die Biegeachse BA zum Biegekern 24 hin
bewegt. Das dritte Stempelglied 34b befindet sich dabei
in der Freigabestellung des Biegestempels 22b in einer
Anschlagstellung am zweiten Stempelglied 32b, wie dies
aus der 4a) ersichtlich ist. Die Anschlagstellung
des dritten Stempelglieds 34b am zweiten Stempelglied 32b hängt insbesondere von
der Ausgestaltung der zugehörigen
Anschlagflächen 58 bzw. 60 an
den beiden Stempelgliedern 34b bzw. 32b ab.
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Wie
bereits unter Bezugnahme auf die 2 erläutert, wird
das Gelenk zwischen dem zweiten Stempelglied 32b und dem
dritten Stempelglied 34b über Stempelführungselemente 38 in
einer Kulissenführung 36b geführt. Diese
Kulissenführung
ist in Beispielen der 4 geradlinig ausgeführt.
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Wenn
ein Werkstück 54 in
das Biegewerkzeug eingeführt
worden ist, wird die durch das erste Stempelglied 30b und
das zweite Stempelglied 32b auf das dritte Stempelglied 34b in
radialer Richtung wirkende Kraft K aufgeteilt und auf zwei Kontaktbereiche
KB1 bzw. KB2 am Werkstück übertragen.
Diese Kontaktbereiche KB1 und KB2 entstehen insbesondere dadurch,
dass das dritte Stempelglied 34b eine dem Werkstück zugewandte
Kontur 62 aufweist, die in etwa einem Viertelkreisbogen
entspricht. Selbstverständlich
können
auch andere Konturen 62 vorgesehen sein. Der Kontaktbereich
KB1 ist aufgrund der gelenkigen Verbindung des dritten Stempelglieds 34b und dessen
Verschwenkbarkeit um die zweite Stempelachse S2b sehr weit von der
Biegeachse bzw. sehr weit vom tangentialen Auflagebereich 64 des
Werkstücks 54 am
Biegekern 24 entfernt. Entsprechend groß ist die Hebelwirkung, so dass
das Werkstück 54 mit
relativ geringer Kraft umgebogen werden kann, wobei hohe und ggf.
materialschädigende
Schubbelastungen vermieden werden.
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Beim
weiteren Zustellen des Biegestempels 22b in radialer Richtung
zum Biegekern 24 hin stützt sich
das dritte Stempelglied 34b kontinuierlich mit seinen Kontaktvorsprüngen 66 und 68 am
Werkstück 54 ab.
Das Werkstück 54 wird
dabei kontinuierlich um den Biegekern 24 herumgebogen,
wobei die Kontaktvorsprünge 66, 68 aufgrund
der radialen Zustellbewegung und der überlagerten Schwenkbewegung des
dritten Stempelglieds 34b entlang dem Werkstück 54 verschoben
werden (4b) und 4c)).
Im Zustand der 4c) bzw. der 5a) liegt der Kontaktvorsprung 68 bereits
so am Werkstück
an, dass dieses zwischen dem Kontaktvorsprung 68 und dem Biegekern 24 gehalten
ist. Spätestens
im Zustand gemäß 5a) kann die in 4a)
illustrierte Haltevorrichtung 56 nach oben verfahren werden,
da das Werkstück 54 nun
am Biegekern mittels der Biegestempel 22a, 22b gehalten
ist. Am Ende des Biegevorgangs (5b))
liegt das dritte Stempelglied 34b vollflächig mit
seiner Innenkontur 62 am Werkstück 54 an, derart,
dass das Werkstück 54 zwischen
dem Außenumfang
des Biegekerns 24 und der Innenkontur 62 aufgenommen
und festgehalten ist. In dieser Situation wirkt die Kraft K vollflächig auf
das Werkstück 54.
Das in den 4a) bis 4c)
und 5a), 5b)
dargestellte Verschwenken des dritten Stempelglieds 34b ist
eine passive Bewegung aufgrund der Abstützung des Stempelglieds 34b am
Werkstück
und der Führung
der Gelenkverbindung in der Kulissenführung 36b. Wenn der
Biegestempel 22b von der in 5 dargestellten
Umformstellung wieder zurück
in die in 4a) dargestellte Freigabestellung
bewegt wird, verschwenkt das dritte Stempelglied 34b unter Schwerkrafteinwirkung
selbsttätig
wieder in die Anschlagposition, in welcher die entsprechenden Anschlagflächen 58 bzw. 60 des
dritten Stempelglieds 34b bzw. des zweiten Stempelglieds 32b miteinander in
Berührung
stehen. Diese selbsttätige,
schwerkraftbedingte Rückstellung
des dritten Stempelglieds 34b kann ggf. auch unterstützt sein
durch eine Federvorspannung (Torsionsfeder oder dgl.).
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Der
in den 4 und 5 für den Biegestempel 22b beschriebene
Ablauf ergibt sich für
jeden Biegestempel, welcher ein derartiges gelenkig aufgenommenes
drittes Stempelglied 34e aufweist, also beispielsweise
auch für
den Biegestempel 22a.
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Die
durch die beiden Biegestempel 22a und 22b durchgeführte Bewegung
beim Umformvorgang des Werkstücks 54 kann
auch verglichen werden mit einem manuellen Umformen eines plattenartigen
Gegenstands durch einen Menschen mit seinen beiden Händen. Dabei übernehmen
die dritten Stempelglieder 34a und 34b mit den
jeweiligen Kontaktvorsprüngen 66, 68 die
Funktion von Händen
und Fingern (insbesondere gespreizter Daumen und Zeigefinger), wobei
diese Hand über
die Gelenkverbindung (Handgelenk) mit dem zweiten Stempelglied 32b (Unteram) verbunden
ist. Der Unterarm ist dann über
eine Art Ellbogengelenk mit dem linear beweglichen Oberarm bzw.
dem ersten Stempelglied 30a bzw. 30b verbunden.
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6 zeigt
für die
unteren Biegestempel 22c und 22d die Möglichkeit
einer gebogenen Kulissenführung 136c und 136d im
Gegensatz zu einer in 2 ersichtlichen linearen Kulissenführung 36d. Bei
den Biegestempeln 22c und 22d ist das dritte Stempelglied 34c bzw. 34d derart
ausgestaltet, dass es relativ zum zweiten Stempelglied 32c bzw. 32d nicht
verschwenkbar ist, da die Anschlagflächen zwischen zweiten und dritten
Stempelgliedern keine solche Schwenkbewegung ermöglichen. Die an sich vorhandene
Gelenkverbindung ist somit durch Ausgestaltung der Anschlagflächen versteift.
Dies zeigt, dass die Möglichkeiten
der Schwenkbewegung des dritten Stempelglieds relativ zum zweiten
Stempelglied sehr variabel ausgestaltet werden können durch entsprechende Ausformung
der korrespondierenden Anschlagflächen an den zweiten und dritten Stempelgliedern.
Aufgrund der gekrümmten
bzw. kreisbogenförmigen
Kulissenführung 136c und 136d werden
die zweiten und dritten Stempelglieder 32c, 32d und 34c, 34d gemeinsam
um die erste Stempelachse S1c bzw. S1d verschwenkt. Diese Schwenkbewegung
ist der in radialer Richtung linear verlaufenden Grundbewegung des
Biegestempels 22c, 22d überlagert und dient ebenfalls
dazu, das mit dem Werkstück
in Berührung
kommende dritte Stempelglied in eine für den Umformvorgang optimale
Position zu bringen. Selbstverständlich
können
die Form der Kulissenführung
und die Ausgestaltung der Verschwenkbarkeit der dritten Stempelglieder
relativ zu den zweiten Stempelgliedern beliebig miteinander kombiniert
werden. So ist es durchaus denkbar, dass bei den Biegestempeln 22a und 22b anders
geformte Kulissenführungen
vorgesehen werden als die hier dargestellten geradlinigen Kulissenführungen.
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7 zeigt
ein Biegewerkzeug 14, bei dem das Werkstück 54 zuerst
von der Unterseite des Biegestempels 24 nach oben umgebogen
wird. In diesem Falle weisen die Biegestempel 22c und 22d die verschwenkbaren
dritten Stempelglieder 34c und 34d auf.
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In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die dritten Stempelglieder
von den zweiten Stempelgliedern abnehmbar sind, so dass je nach Umformrichtung
(von unten nach oben bzw. von oben nach unten bezogen auf den Biegestempel)
bzw. je nach umzuformendem Werkstück anders ausgestaltete dritte
Stempelglieder angebracht werden können. Das Biegewerkzeug gemäß der 1 bis 5 kann
somit durch einfaches Auswechseln der dritten Stempelglieder 34a und 34b nach
unten und durch Wechseln der dritten Stempelglieder 34c und 34d nach
oben in ein Biegewerkzeug gemäß 7 umgebaut
werden. Zu diesem Zweck muss nur die Abdeckplatte des Biegewerkzeugs
abgenommen werden und die dritten Stempelglieder können entlang der
Stempelachse S2 von den zweiten Stempelgliedern abgenommen werden
und ausgetauscht werden.