DE102012207390A1

DE102012207390A1 - Blechbearbeitungswerkzeug mit einem am Werkzeugoberteil gehaltenen relativbeweglichen Niederhalter und mit einer Mitnehmereinrichtung sowie einer Stelleinrichtung für diesen Niederhalter

Info

Publication number: DE102012207390A1
Application number: DE201210207390
Authority: DE
Inventors: Ernst Heinl; Ingo von Wurmb; Karl-Heinz Hochmuth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2013-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft Blechbearbeitungswerkzeug (100) zum Umformen und/oder Schneiden eines Blechmaterials (200), mit einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil zwischen denen das Blechmaterial (200) angeordnet und durch Absenken des Werkzeugoberteils umgeformt und/oder geschnitten werden kann, wobei das Werkzeugoberteil einen relativbeweglichen Niederhalter (120) aufweist, mit dem das Blechmaterial (200) während dem Umformen und/oder Schneiden gegen das Werkzeugunterteil gedrückt und hierdurch in einem definierten Bereich fixiert werden kann. Es ist vorgesehen, dass das Werkzeugoberteil wenigstens eine Mitnehmereinrichtung (150) aufweist, die beim Anheben (B) des Werkzeugoberteils mit dem relativbeweglichen Niederhalter (120) in Eingriff gelangt und den Niederhalter (120) mitnimmt, und dass ferner wenigstens eine zwischen dem Niederhalter (120) und dem Werkzeugunterteil wirksame Stelleinrichtung (170) vorgesehen ist, die bereits vor dem Eingriff der Mitnehmereinrichtung (150) den Niederhalter (120) vom Werkzeugunterteil wegdrückt und hierdurch auf den Niederhalter (120) gewichtsreduzierend einwirkt, so dass der nachfolgende Eingriff der Mitnehmereinrichtung (150) weitgehend stoßfrei erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein pressengebundenes Blechbearbeitungswerkzeug zum Umformen und/oder Schneiden eines Blechmaterials mit einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil, wobei das Werkzeugoberteil wenigstens einen relativbeweglichen Niederhalter aufweist. Insbesondere handelt es sich um ein Press-, Nachform- oder Beschneidewerkzeug.
Ein Blechbearbeitungswerkzeug der betreffenden Art ist aus der DE 10 2009 037 854 A1 bekannt. Das vorbekannte Blechbearbeitungswerkzeug weist ein Werkzeugunterteil auf, das auf einem Pressentisch befestigt werden kann, und ein Werkzeugoberteil, das an einem Pressenstößel befestigt werden kann. Mittels des Pressenstößels kann das Werkzeugoberteil ausgehend von einem oberen Totpunkt (OT) in einen unteren Totpunkt (UT) abgesenkt werden (Abwärtsbewegung bzw. Schließbewegung), wobei das zwischen dem oberen Werkzeugteil und dem unteren Werkzeugteil befindliche Blechmaterial umgeformt und/oder geschnitten wird. Ferner weist das Werkzeugoberteil einen relativbeweglichen Niederhalter auf, der bei der Abwärtsbewegung des Werkzeugoberteils zuerst auf dem Blechmaterial aufsetzt, um dieses während dem Umformen und/oder Schneiden in einem definierten Bereich (typischerweise dem Randbereich) durch Drücken gegen das Werkzeugunterteil zu fixieren. Der Niederhalter wird durch eine zur Presse gehörende Stößelkisseneinrichtung oder alternativ durch Feder- und/oder Stelleinrichtungen im Werkzeug betätigt.
Bei einem Beschneide- und/oder Nachformwerkzeug dient der Niederhalter, im Gegensatz zu einem Ziehwerkzeug, nicht zur Beeinflussung des Blechmaterialflusses, sondern dazu, dass Blechmaterial durch Drücken bzw. Andrücken gegen das andere Werkzeugteil (insbesondere gegen das Werkzeugunterteil) zu fixieren. Der Niederhalter wird beim Schließen des Blechbearbeitungswerkzeugs aufgesetzt, bevor der Umform- oder Schneidevorgang beginnt. Die durch den Niederhalter erzeugte Niederhalterkraft bzw. Niederhalterflächenpressung muss so groß sein, dass das Blechmaterial bzw. Bauteil während des Umformens (bzw. Nachformens) oder Schneidens (bzw. Beschneidens) sicher fixiert wird.
Nach Erreichen des unteren Totpunkts, bzw. nach Beenden der Umform- und/oder Schneidoperation, wird das Werkzeugoberteil mittels des Pressenstößels durch Anheben wieder in den oberen Totpunkt gebracht (Aufwärtsbewegung bzw. Öffnungsbewegung). Hierbei muss der relativbewegliche Niederhalter mitgenommen werden. Das aus der DE 10 2009 037 854 A1 vorbekannte Blechbearbeitungswerkzeug weist hierfür eine Federeinrichtung auf (siehe Abs. [0047]), die den Niederhalter über einen Bolzen gegen das Stößelkissen drückt. Die Kraft der Federeinrichtung muss das Gewicht des Niederhalters überwinden, was aufgrund der Massenträgheitseffekte bei größeren bzw. schwereren Niederhaltern (die bis zu 6000 kg und mehr wiegen können) und/oder bei höheren Stößelgeschwindigkeiten und damit einhergehenden größeren Pressenhubzahlen, wie diese bspw. mit modernen Servopressen realisiert werden können, unmöglich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie sich bei einem Blechbearbeitungswerkzeug der eingangs genannten Art hohe Niederhaltergewichte und/oder hohe Stößelgeschwindigkeiten im Hinblick auf die Öffnungsbewegung handhaben lassen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Blechbearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
Das Werkzeugoberteil des erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeugs weist wenigstens eine Mitnehmereinrichtung auf, die beim Anheben des Werkzeugoberteils mit dem relativbeweglichen Niederhalter in Eingriff gelangt und den Niederhalter in der Aufwärtsbewegung (d. h. in Richtung des oberen Totpunkts) mitnimmt. Ferner weist das erfindungsgemäße Blechbearbeitungswerkzeug wenigstens eine unmittelbar zwischen dem Niederhalter und dem Werkzeugunterteil wirksame Stelleinrichtung auf, die bereits vor dem Eingriff der Mitnehmereinrichtung den Niederhalter vom Werkzeugunterteil wegdrückt und hierdurch auf den Niederhalter gewichtsreduzierend (d. h. die wirksame Gewichtskraft reduzierend) bzw. gewichtsentlastend einwirkt, so dass der nachfolgende Eingriff der Mitnehmereinrichtung am Niederhalter bzw. mit dem Niederhalter stoßfrei oder zumindest weitgehend stoßfrei bzw. ruckfrei oder weitgehend ruckfrei, erfolgen kann.
Bevorzugt weist diese Stelleinrichtung ein lineargeführtes und mit Kraft beaufschlagbares Stellelement auf, das einen Stellelementhub bzw. Stellhub ausführen kann. Bevorzugte Möglichkeiten zur Kraftbeaufschlagung des Stellelements sind untenstehend genannt.
Um die Massenträgheitseffekte bei größeren bzw. schwereren Niederhaltern und/oder bei höheren Stößelgeschwindigkeiten handhaben zu können, weist das Werkzeugoberteil des erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeugs wenigstens eine insbesondere starre und sich mit dem Werkzeugoberteil mitbewegende Mitnehmereinrichtung auf, die während der Aufwärtsbewegung mit dem zunächst noch auf dem Werkzeugunterteil aufliegenden unbewegten Niederhalter direkt oder indirekt in Eingriff gelangt, was insbesondere bei einer definierten Position des Werkzeugoberteils bzw. einer bestimmten Pressenstößelposition erfolgt. Beim Eingriff wird ein Formschluss zwischen der Mitnehmereinrichtung und dem Niederhalter herbeigeführt, so dass während der weiteren Aufwärtsbewegung des Werkzeugoberteils der Niederhalter über den herbeigeführten Formschluss in der Aufwärtsbewegung mitgenommen und angehoben wird.
Der Eingriff der sich bewegenden Mitnehmereinrichtung mit dem noch unbewegten Niederhalter erfolgt mehr oder weniger abrupt bzw. ruckartig, was aufgrund einer hohen Niederhaltermasse und/oder einer hohen Stößelgeschwindigkeit zu Stößen bzw. Schlägen führt, die das Blechbearbeitungswerkzeug und/oder die Presse beschädigen können. Um derartige Stöße zu verhindern ist wenigstens eine, insbesondere unmittelbar, zwischen dem Niederhalter und dem Werkzeugunterteil wirksame Stelleinrichtung vorgesehen, die bereits vor dem Eingriff der Mitnehmereinrichtung den Niederhalter vom Werkzeugunterteil wegdrückt bzw. abdrückt und hierdurch auf den Niederhalter gewichtsreduzierend (oder sogar vorbeschleunigend) einwirkt, so dass der nachfolgende Eingriff der Mitnehmereinrichtung weitgehend stoßfrei erfolgen kann.
Unter einer zwischen dem Niederhalter und dem Werkzeugunterteil wirksamen Stelleinrichtung wird eine aus mehreren Einzelkomponenten bestehende Baugruppe verstanden, die, insbesondere direkt bzw. unmittelbar, zwischen dem Niederhalterund dem Werkzeugunterteil eine diese Komponenten beabstandende Druckkraft aufbauen kann, wobei die Krafteinleitung in den Niederhalter und/oder in das Werkzeugunterteil direkt oder indirekt erfolgen kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine solche Stelleinrichtung in einem äußeren Werkzeugbereich des erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeugs angeordnet ist. Ein äußerer Werkzeugbereich ist insbesondere ein außerhalb der Werkzeugwirkflächen liegender Bereich des erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeugs der vorzugsweise auch von außen leicht zugänglich ist.
Gegebenenfalls kann der Niederhalter mittels der wenigstens einen Stelleinrichtung bereits vor dem Eingriff der Mitnehmereinrichtung in eine Aufwärtsbewegung versetzt werden, womit die Stelleinrichtung als Vorbeschleunigungseinrichtung fungieren würde.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Mitnehmereinrichtung ein Mitnahmeelement umfasst, das direkt oder indirekt mit dem Niederhalter in einen formschlüssigen Eingriff gebracht werden kann, um nachfolgend auf den Niederhalter Hebekräfte aufbringen zu können. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei der Mitnehmereinrichtung um einen an einem Rahmen des Werkzeugoberteils direkt oder indirekt befestigten starren Zuganker handelt der insbesondere an seinem unteren axialen Ende wenigstens ein Mitnahmeelement, wie bspw. eine Mitnehmerscheibe, einen Mitnehmerhaken oder dergleichen, aufweist, das beim Anheben des Werkzeugoberteils am Niederhalter anschlägt um diesen mitzunehmen. Das Mitnahmeelement und/oder der Niederhalter kann im Kontaktbereich mit Dämpfungselementen ausgestattet sein, um den Anschlagstoß zu dämpfen. Derartige Dämpfungselemente können z. B. Federelemente aus Polyurethan oder anderen speziellen Kunststoffen sein, die eine federnde und dämpfende Wirkung haben.
Da in den vorausgehenden und/oder nachfolgenden Erläuterungen teilweise nur von einer Mitnehmereinrichtung und von einer Stelleinrichtung ausgegangen wird soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass das erfindungsgemäße Blechbearbeitungswerkzeug mehrere Mitnehmereinrichtungen und/oder mehrere Stelleinrichtungen aufweisen kann, die hinsichtlich ihrer Bauweise und/oder Eigenschaften identisch oder unterschiedliche ausgebildet sein können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Mitnehmereinrichtungen und/oder die Stelleinrichtungen an einem erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeug für eine synchrone Funktionsweise ausgelegt und dementsprechend im Blechbearbeitungswerkzeug angeordnet sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Stelleinrichtung am Niederhalter angeordnet ist und gegen das Werkzeugunterteil drückt. Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine Stelleinrichtung am Werkzeugunterteil angeordnet ist und gegen den Niederhalter drückt. Das erfindungsgemäße Blechbearbeitungswerkzeug kann mehrere Stelleinrichtungen aufweisen, die unterschiedlich, d. h. sowohl am Werkzeugunterteil als auch am Werkzeugoberteil, angeordnet sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die, insbesondere im unteren Totpunkt, insgesamt bzw. gemeinsam von allen Stelleinrichtungen erzeugbare Stellkraft im Wesentlichen dem Gewicht bzw. der Gewichtskraft des Niederhalters entspricht. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Niederhalter zum Zeitpunkt des Eingriffs der Mitnehmereinrichtung eine effektive Gewichtslast von null Kilogramm haben kann (d. h. die Gewichtskraft des Niederhalters wird faktisch aufgehoben), was im Hinblick auf die auftretenden Massenträgheitseffekte beim Eingreifen der Mitnehmereinrichtung und dem nachfolgenden Mitnehmen bzw. Mitreißen des Niederhalters von großem Vorteil ist.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere im unteren Totpunkt, insgesamt bzw. gemeinsam von allen Stelleinrichtungen erzeugbare Stellkraft kleiner als das Gewicht bzw. kleiner als die Gewichtskraft des Niederhalters ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Niederhalter zum Zeitpunkt des Eingriffs der Mitnehmereinrichtung zumindest eine verringerte Gewichtslast hat, was im Hinblick auf die auftretenden Massenträgheitseffekte beim Eingreifen der Mitnehmereinrichtung und dem nachfolgenden Mitnehmen bzw. Mitreißen des Niederhalters von Vorteil ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die, insbesondere im unteren Totpunkt, insgesamt bzw. gemeinsam von allen Stelleinrichtungen erzeugbare Stellkraft größer als das Gewicht bzw. größer als die Gewichtskraft des Niederhalters ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Niederhalter bereits vor dem Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen vorbeschleunigt bzw. in eine Aufwärtsbewegung versetzt wird, was im Hinblick auf die auftretenden Massenträgheitseffekte beim nachfolgenden Eingreifen der Mitnehmereinrichtung und dem sich anschließenden Mitnehmen bzw. Mitreißen des Niederhalters von besonders großem Vorteil ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der mit der wenigstens einen Stelleinrichtung erzeugbare Stellhub gleich oder größer als der Niederhalterhub ist. Der Niederhalterhub ist die Relativbewegung bzw. die damit einhergehende Wegstrecke des Niederhalters relativ zum Werkzeugoberteil, nachdem der Niederhalter auf dem Werkzeugunterteil aufgesetzt hat und sich das Werkzeugoberteil noch in den unteren Totpunkt weiterbewegt. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert. Der mit der Stelleinrichtung erzeugbare Stellhub kann jedoch auch kleiner als der Niederhalterhub sein, was ebenfalls nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher erläutert wird.
Eine Stelleinrichtung kann wenigstens eine Federeinrichtung aufweisen bzw. umfassen. Eine solche Federeinrichtung kann z. B. eine Spiralfeder, eine Tellerfeder, eine Blockfeder (bspw. Gummi- oder Elastomerfeder), eine Fluidfeder (bspw. Gasdruckfeder) oder dergleichen sein, wobei die Stelleinrichtung mehrere identische oder unterschiedliche Federeinrichtungen umfassen. Eine Stelleinrichtung ist insbesondere derart ausgebildet und im erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeug angeordnet, dass die wenigstens eine darin umfasste Federeinrichtung beim Absenken des Werkzeugoberteils bzw. des Niederhalters gespannt wird und sich beim Anheben des Werkzeugoberteils bzw. des Niederhalters selbsttätig wieder entspannt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens eine Stelleinrichtung mit einer integrierten Dämpfungsfunktion bzw. Dämpfungswirkung ausgebildet ist, wobei diese Dämpfungsfunktion insbesondere durch in der Stelleinrichtung verbaute Dämpfungselemente und/oder Dämpfungsvorrichtungen realisiert wird. Somit kann beim direkten oder indirekten Aufsetzen des Niederhalters auf die Stelleinrichtung bzw. auf das Stellelement der Stelleinrichtung eine Stoßdämpfung erzielt werden. Die vorgeschlagene Stelleinrichtung wäre somit sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen des Blechbearbeitungswerkzeugs zur Reduzierung von Belastungen von Vorteil.
Typischerweise wird bei der Aufwärtsbewegung des Werkzeugoberteils das Blechmaterial bzw. Formteil durch den Niederhalter noch solange fixiert, bis die Aktivelemente des Blechbearbeitungswerkzeugs (wie bspw. Messer, Nachformbacken, etc.) das Blechmaterial nicht mehr berühren bzw. außer Kontakt sind. Deshalb muss die Niederhalterkraft typischerweise auch größer als die Abstreiferkraft bzw. Lösekraft der Aktivelemente vom Blechmaterial sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Figuren näher erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein können.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Blechbearbeitungswerkzeug in einer schematischen Schnittansicht, wobei sich das Werkzeugoberteil im unteren Totpunkt befindet.
2 zeigt das Blechbearbeitungswerkzeug aus 1, wobei sich das Werkzeugoberteil in einer Aufwärtsbewegung befindet und der Niederhalter noch auf dem Werkzeugunterteil aufliegt.
3 zeigt das Blechbearbeitungswerkzeug aus 1, wobei sich das Werkzeugoberteil in der Aufwärtsbewegung befindet und den Niederhalter mitnimmt.
1 zeigt ein insgesamt mit 100 bezeichnetes erfindungsgemäßes Blechbearbeitungswerkzeug. Das Blechbearbeitungswerkzeug 100 ist in einer Presse eingebaut und umfasst ein auf dem Pressentisch 10 befestigtes Werkzeugunterteil sowie ein am Pressenstößel 20 befestigtes Werkzeugoberteil. Zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil kann ein Blechmaterial 200 angeordnet und in bekannter Weise umgeformt und/oder geschnitten werden, wozu das am Pressenstößel 20 befestigte Werkzeugoberteil ausgehend von einem oberen Totpunkt (OT) in Richtung des feststehenden Werkzeugunterteils bis zu einem unteren Totpunkt (UT) abgesenkt und anschließend wieder in den oberen Totpunkt angehoben wird.
Zum Werkzeugoberteil gehört ein Rahmen oder eine Grundplatte 110, an dem ein relativbeweglicher Niederhalter 120 befestigt ist, mit dem das Blechmaterial 200 beim Umformen und/oder Schneiden gegen einen zum Werkzeugunterteil gehörenden Stempel 130 gedrückt und auf diese Weise in wenigstens einem definierten Bereich bzw. Abschnitt fixiert werden kann. Hierdurch kann zum Beispiel vermieden werden, dass ein bereits fertig geformter Bereich des Blechmaterials 200 unerwünscht weiterverformt wird. Befestigungselemente und Führungsmittel für den Niederhalter 120 sind nicht dargestellt. Mit 140 ist ein zum Werkzeugunterteil gehörender Rahmen bzw. eine Grundplatte bezeichnet. Eine zum Werkzeugoberteil gehörende Matrize ist nicht dargestellt.
In der in 1 gezeigten Darstellung befindet sich das Werkzeugoberteil im unteren Totpunkt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Umform- und/oder Schneidoperation in der Regel abgeschlossen. Nachfolgend wird das Werkzeugoberteil mittels des Pressenstößels 20 wieder angehoben und in den oberen Totpunkt zurückbewegt. Diese Aufwärtsbewegung des Werkzeugoberteils ist mit dem Pfeil B veranschaulicht. Hierbei muss der relativ bewegliche Niederhalter 120, der bis zu mehreren Tonnen wiegen kann, mitgenommen werden, wofür das erfindungsgemäße Blechbearbeitungswerkzeug 100 wenigstens eine und bevorzugt mehrere Mitnehmereinrichtungen 150 aufweist, wie nachfolgend näher erläutert.
Eine Mitnehmereinrichtung 150 umfasst in dem gezeigten Beispiel wenigstens einen starren und sich axial erstreckenden Zuganker 151, der den Niederhalter 120 durch eine Bohrung oder Ausnehmung hindurch durchstreckt und der mit seinem oberen axialen Ende am Rahmen 110 befestigt ist. Die Befestigung am Rahmen 110 kann z. B. durch Verschrauben erfolgen. Am unteren axialen Ende des Zugankers 151 ist ein tellerartiges Mitnehmerelement 152 angeordnet, welches beim Anheben des Werkzeugoberteils mit dem relativ beweglichen Niederhalter 120 in Eingriff gelangt, derart, dass dieses von unten am Rand der Bohrung mit dem Niederhalter 120 in Kontakt gelangt und im Weiteren von unten gegen den Niederhalter 120 drückt, um diesen in der Aufwärtsbewegung B mitnehmen zu können.
Bei dem Mitnehmerelement 152 handelt es sich um eine Federeinrichtung, so dass es zu einem „weichen” bzw. gedämpften Eingriff zwischen der Mitnehmereinrichtung 150 und dem Niederhalter 120 kommt. Die Federeinrichtung 152 umfasst wenigstens einen elastischen Körper (bspw. aus einem Polyurethan- oder Gummimaterial), der zwischen einer oberen und einer unteren Scheibe angeordnet ist. Die Federeinrichtung 152 kann jedoch auch anders ausgebildet sein. Der baulich vorgegebene Federweg bzw. Dämpfungsweg der Federeinrichtung bzw. des Federelements 152 kann beispielsweise im Bereich von 2 mm bis 25 mm liegen.
Trotz der Federeinrichtung 152 kann es bei schweren Niederhaltern 120 und/oder bei hohen Stößelgeschwindigkeiten aufgrund von Massenträgheitseffekten zu Stößen kommen, wenn das Mitnehmerelement 152 während der Aufwärtsbewegung B am Niederhalter 120 anschlägt und diesen ruckartig bzw. abrupt in der Aufwärtsbewegung B mitnimmt bzw. mitreißt, wobei hohe Beschleunigungen von bis zu 25 g und mehr auftreten können. Um derartige Stöße bzw. Schläge zu vermeiden, weist das erfindungsgemäße Blechbearbeitungswerkzeug 100 wenigstens eine und bevorzugt mehrere Stelleinrichtungen 170 auf, wie nachfolgend näher erläutert.
Die beispielhaft am Werkzeugunterteil angeordnete Stelleinrichtung 170 umfasst ein längsbewegliches stangenartiges Stellelement 173, das in einem Federgehäuse bzw. Federspeicher 175 gelagert ist. Mit 176 ist eine im Federgehäuse 175 angeordnete mechanische Federeinrichtung bezeichnet, wobei es sich beispielhaft um eine Spiralfeder handelt. Durch Eindrücken des Stellelements 173 in das Federgehäuse 175 wird die Federeinrichtung bzw. Spiralfeder 176 gespannt, woraus in Abhängigkeit von der Federkennlinie (Kraft über Weg) eine Kraftbeaufschlagung des Stellelements 173 resultiert.
Gegebenenfalls kann die Federeinrichtung 176 unter Vorspannung stehen und ist somit dauerhaft gespannt. Anstelle wenigstens einer Spiralfeder kann auch wenigstens eine Tellerfeder oder wenigstens eine Fluidfeder, wie insbesondere eine Gasdruckfeder, vorgesehen sein. Die Stelleinrichtung 170 kann mehrere Federeinrichtungen gleichen oder unterschiedlichen Federtyps umfassen. Alternativ kann die Stelleinrichtung 170 als Hydraulikzylinder, Balgzylinder (d. h. ohne Federeinrichtung) oder in sonstiger Weise ausgeführt sein. Die Stelleinrichtung 170 kann im Übrigen auch direkt oder indirekt am Niederhalter 120 angeordnet sein. Ferner kann das Blechbearbeitungswerkzeug 100 sowohl wenigstens eine am Werkzeugunterteil angeordnete Stelleinrichtung 170 als auch wenigstens eine am Niederhalter 120 angeordnete Stelleinrichtung aufweisen.
Beim Schließen des Blechbearbeitungswerkzeugs 100, d. h. beim Absenken des Werkzeugoberteils in Richtung des Werkzeugunterteils, gelangt der Niederhalter 120 in Kontakt mit dem Stellelement 173 der Stelleinrichtung 170. Das Stellelement 173 wird während der weiteren Abwärtsbewegung vom Niederhalter 120 in das Federgehäuse 175 eingedrückt, wobei die Federeinrichtung 176 gespannt und hierdurch gemäß der Federkennlinie eine gegen den Niederhalter 120 bzw. eine nach oben gerichtet Druckkraft aufgebaut wird.
Mit der Stelleinrichtung 170 kann auch eine Stoßdämpfung während der Abwärtsbewegung bzw. beim Schließen des Blechbearbeitungswerkzeugs 100 bewerkstelligt werden, insbesondere beim Aufsetzen des Niederhalters 120 auf das Werkzeugunterteil bzw. auf den Stempel 130. Bevorzugt ist die Stelleinrichtung 170 mit entsprechenden Dämpfungselementen und/oder Dämpfungsvorrichtungen ausgestattet, um eine solche Dämpfungsfunktion zu ermöglichen. Bevorzugt ist das Blechbearbeitungswerkzeug 100 derart ausgebildet, dass der Niederhalter 120 bei der Abwärtsbewegung zuerst auf dem Stellelement 173 der Stelleinrichtung 170 und erst danach auf dem Stempel 130 aufsetzt bzw. mit diesem in Kontakt gelangt, so dass der Aufsetzstoß des Niederhalters 120 auf dem Stempel 130 bzw. auf dem Werkzeugunterteil durch die Stelleinrichtung 170 gedämpft werden kann. Dies ist insbesondere bei hohen Niederhaltermassen und/oder bei hohen Stößelgeschwindigkeiten von Vorteil.
Während der Niederhalter 120 auf dem Werkzeugunterteil bzw. auf dem Stempel 130 aufsitzt wird dieser in bekannter Weise durch eine zur Presse gehörende Stößelkisseneinrichtung oder alternativ durch im Blechbearbeitungswerkzeug 100 verbaute Feder- und/oder Stelleinrichtungen betätigt, d. h. mit Kraft beaufschlagt, so dass der Niederhalter 120 das Blechmaterial 200 entsprechend fixieren kann.
Ausgehend von der in 1 gezeigten untersten Stellung des Werkzeugoberteils wird dieses mittels des Pressenstößels 20 nach oben bewegt. Der Niederhalter 120 liegt hierbei zunächst noch auf dem Blechmaterial 200 bzw. auf dem Stempel 130 auf, bevor dieser dann von den in Eingriff gelangenden Mitnehmereinrichtungen 150 in der Aufwärtsbewegung B mitgenommen wird, wie vorausgehend erläutert. Bevor jedoch die Mitnehmereinrichtungen 150 während der Aufwärtsbewegung B in Eingriff mit dem Niederhalter 120 gelangen drücken die Stelleinrichtungen 170 mittels der Stellelemente 173 bereits von unten gegen den Niederhalter 120 (wozu der Niederhalter 120 mit entsprechenden Kontakt- bzw. Berührungsflächen ausgebildet ist), wodurch die am Niederhalter 120 wirksame Gewichtskraft um den insgesamt von allen Federeinrichtung 176 aufgebrachten Kraftbetrag reduziert wird. Diese Phase der Aufwärtsbewegung ist in 2 dargestellt. Bei Anordnung der Stelleinrichtungen am Niederhalter 120 drücken diese den Niederhalter 120 vom Werkzeugunterteil ab bzw. weg, was in analoger Weise zu einer Verringerung der wirksamen Gewichtlast führen würde.
Die durch die Stelleinrichtungen 170 bewirkte Reduzierung bzw. Verringerung der wirksamen Gewichtskraft bzw. Gewichtslast des Niederhalters 120 führt, bereits vor dem Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen 150, zu günstigeren Massenträgheitseffekten, so dass das nachfolgende Eingreifen bzw. in Kontakt gelangen der Mitnehmereinrichtungen 150 mit dem Niederhalter 120, wobei der Niederhalter 120 zu Beginn der Mitnahmebewegung mehr oder weniger abrupt bzw. schlagartig in der Aufwärtsbewegung B mitgerissen wird, weitgehend stoßfrei bzw. ruckfrei erfolgen kann. Die am Blechbearbeitungswerkzeug 100 auftretenden Belastungen und insbesondere die an den Mitnehmereinrichtungen 150 auftretenden Belastungen werden hierdurch erheblich reduziert. Auch die Pressenbelastungen können durch die vorgeschlagenen werkzeugbaulichen Maßnahmen erheblich reduziert werden. Im Ergebnis werden somit die dynamischen Belastungen des gesamten Systems erheblich verringert. Ferner können auch auftretende Schwingungen gedämpft werden.
Bei entsprechender Auslegung der Stelleinrichtungen 170 bzw. deren Federeinrichtungen 176 kann im Übrigen auch eine Vorbeschleunigung des Niederhalters 120 erreicht werden, bevor die Mitnehmereinrichtungen 150 mit dem Niederhalter 120 in Eingriff gelangen, so dass der Niederhalter 120 bereits vor dem Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen 150 in Richtung der Aufwärtsbewegung B nach oben bewegt wird. In diesem Fall wird ein besonders „weicher” Eingriff der Mitnehmereinrichtungen 150 am Niederhalter 120 ermöglicht. Eine solche Vorbeschleunigung des Niederhalters 120 wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die von allen Stelleinrichtungen 170 gemeinsam erzeugbare Stellkraft größer als das Gewicht bzw. größer als die wirksame Gewichtskraft des Niederhalters 120 ist, so dass die Stelleinrichtungen 170 den Niederhalter 120 anheben können, wenn dieser entkoppelt, d. h. nicht mehr durch die Stößelkisseneinrichtung oder dergleichen betätigt ist.
Nach dem im Wesentlichen stoß- bzw. ruckfreien Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen 150 am Niederhalter 120 wird dieser zusammen mit dem Werkzeugoberteil nach oben bewegt, wobei schließlich der Niederhalter 120 und die Stelleinrichtungen 170 außer Kontakt gelangen. Diese Phase der Aufwärtsbewegung ist in 3 dargestellt. In dieser Phase hängt der Niederhalter 120 an der Grundplatte 110, wobei die Gewichtlast des Niederhalters 120 nur über die zu den Mitnehmereinrichtungen 150 gehörenden Zuganker 151 übertragen wird. Nach dem Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen 150 am Niederhalter 120 kann die beginnende Mitnahme des Niederhalters 120 noch ein Stück weit (d. h. über eine bestimmte Wegstrecke) durch die Stelleinrichtungen 170 unterstützt werden, wodurch z. B. eine harmonischere Anfangsbeschleunigung des Niederhalters 120 erreicht werden kann. Beim Ausfedern verlieren die Federeinrichtungen 176 sukzessive an Federkraft, wobei dieser Effekt z. B. durch einen nicht-linearen Federkennlinienverlauf oder durch Vorspannung verringert werden kann. Wenn der Niederhalter 120 während der Aufwärtsbewegung B eine bestimmte Höhe erreicht hat, gelangen die Stellelemente 173 der Stelleinrichtungen 170 schließlich außer Eingriff, was durch die baulich vorgegebene Ausfahrlänge bzw. den Hub der Stellelemente 170 bestimmt ist.
Über die bauliche Vorgabe des Stellelementehubs bzw. des Stellhubs an den Stelleinrichtungen 170 kann die Kontaktphase bzw. Kontaktdauer zwischen den Stelleinrichtungen 170 bzw. deren Stellelemente 173 und dem Niederhalter 120 während eines Arbeitszyklus vorgegeben werden. Ein Arbeitszyklus umfasst das Absenken des Werkzeugoberteils von OT nach UT und das anschließende Anheben des Werkzeugoberteils von UT nach OT. Die Kontaktphase zwischen dem Niederhalter 120 und einer Stelleinrichtung 170 entspricht mindestens der Zeitspanne, in der der Niederhalter 120 auf dem Werkzeugunterteil bzw. auf dem Stempel 130 aufsitzt. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass die Kontaktphase zwischen dem Niederhalter 120 und den Stelleinrichtungen 170 diese Zeitspanne, in der der Niederhalter 120 auf dem Werkzeugunterteil bzw. auf dem Stempel 130 aufsitzt, übersteigt, so dass die Stellelemente 173 bereits vor dem Aufsetzen des Niederhalters 120 auf den Stempel 130 mit dem Niederhalter 120 in Kontakt gelangen und erst nach dem Abheben des Niederhalters 120 vom Stempel 130 wieder außer Kontakt kommen. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Stoßdämpfung beim Aufsetzen der Niederhalters 120 auf das Werkzeugunterteil und/oder eine harmonische Anfangsbeschleunigung des Niederhalters 120 nach dem Eingreifen der Mitnehmereinrichtungen 150 erzielen (wie vorausgehend erläutert).
Die nach dem Aufsetzen des Niederhalters 120 auf das Werkzeugunterteil stattfindende Relativbewegung zwischen dem Rahmen 110 und dem Niederhalter 120, bzw. die Bewegungsdistanz dieser Relativbewegung, wird als Niederhalterhub bezeichnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stellhub der Stellelemente 173 an den Stelleinrichtungen 170 zumindest diesem Niederhalterhub entspricht und insbesondere größer als dieser Niederhalterhub ist. Insbesondere im Hinblick auf eine zu erzielende Vorbeschleunigung des Niederhalters 120 (wie obenstehend erläutert) wird somit gewährleistet, dass der Niederhalter 120 über die gesamte Wegstrecke (d. h. ausgehend von seinem unteren Totpunkt) bis zum Eingriff der Mitnehmereinrichtungen 150 (und gegebenenfalls auch darüber hinaus) vorbeschleunigt werden kann. Der Stellhub der Stelleinrichtungen 170 kann aber auch kleiner als der Niederhalterhub sein.
Zur Herbeiführung bestimmter Werkzeugeigenschaften können alle Stelleinrichtungen 170 an dem erfindungsgemäßen Blechbearbeitungswerkzeug 100 identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein. Ferner können diese Stelleinrichtungen 170, je nach Auslegung bzw. Ausgestaltung, synchron oder asynchron ihre Funktion wahrnehmen. Gleiches gilt auch im Hinblick auf die Mitnehmereinrichtungen 150.
Abweichend zu dem in den Figuren gezeigten und vorausgehend erläuterten Beispiel kann die Stelleinrichtung 170 auch motorisch (bspw. mit einem Elektromotor), pneumatisch und/oder hydraulisch betätigt werden.
Bezugszeichenliste

10: Pressentisch
20: Pressenstößel
100: Blechbearbeitungswerkzeug
110: Grundplatte, Rahmen (Werkzeugoberteil)
120: Niederhalter (Werkzeugoberteil)
130: Stempel (Werkzeugunterteil)
140: Grundplatte, Rahmen (Werkzeugunterteil)
150: Mitnehmereinrichtung (Halteeinrichtung)
151: Zuganker
152: Federeinrichtung
170: Stelleinrichtung
173: Stellelement
175: Federgehäuse
176: Federeinrichtung
200: Blechmaterial (Formteil)
B: Aufwärtsbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009037854 A1 [0002, 0004]

Claims

Blechbearbeitungswerkzeug (100) zum Umformen und/oder Schneiden eines Blechmaterials (200), mit einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil zwischen denen das Blechmaterial (200) angeordnet und durch Absenken des Werkzeugoberteils umgeformt und/oder geschnitten werden kann, wobei das Werkzeugoberteil einen relativbeweglichen Niederhalter (120) aufweist, mit dem das Blechmaterial (200) während dem Umformen und/oder Schneiden gegen das Werkzeugunterteil gedrückt und hierdurch in einem definierten Bereich fixiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugoberteil wenigstens eine Mitnehmereinrichtung (150) aufweist, die beim Anheben (B) des Werkzeugoberteils mit dem relativbeweglichen Niederhalter (120) in Eingriff gelangt und den Niederhalter (120) mitnimmt, und dass ferner wenigstens eine zwischen dem Niederhalter (120) und dem Werkzeugunterteil wirksame Stelleinrichtung (170) vorgesehen ist, die bereits vor dem Eingriff der Mitnehmereinrichtung (150) den Niederhalter (120) vom Werkzeugunterteil wegdrückt und hierdurch auf den Niederhalter (120) gewichtsreduzierend einwirkt, so dass der nachfolgende Eingriff der Mitnehmereinrichtung (150) weitgehend stoßfrei erfolgen kann.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (170) am Niederhalter (120) angeordnet ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (170) am Werkzeugunterteil angeordnet ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von allen Stelleinrichtungen (170) gemeinsam erzeugbare Stellkraft im Wesentlichen gleich oder größer als das Gewicht des Niederhalters (120) ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von allen Stelleinrichtungen (170) gemeinsam erzeugbare Stellkraft kleiner als das Gewicht des Niederhalters (120) ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (170) in einem äußeren Werkzeugbereich angeordnet ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Stelleinrichtung (170) erzeugbare Stellhub gleich oder größer als der Niederhalterhub ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Stelleinrichtung (170) erzeugbare Stellhub kleiner als der Niederhalterhub ist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (170) wenigstens eine Federeinrichtung (176) aufweist.
Blechbearbeitungswerkzeug (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (170) mit einer integrierten Dämpfungsfunktion ausgebildet ist.