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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prägen eines Werkstücks. Das Werkstück kann insbesondere ein Blech oder ein aus mehreren Blechen zusammengesetztes Werkstück sein, wobei unter einem Blech sowohl ein Metallblech, insbesondere ein Stahlblech, als auch ein Kunststoffblech, wie etwa die auf dem Vormarsch befindlichen Organobleche, verstanden wird. Eine Anwendung ist das Prägen bei wannen- oder beckenförmigen Werkstücken. Bevorzugte Beispiele sind Spülbecken, bei denen die Prägung dazu dient, im Spülbecken befindliche Flüssigkeit zu einem Ablauf des Spülbeckens zu lenken.
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Spülbecken werden üblicherweise in Tiefziehpressen aus Blechzuschnitten geformt. Um den Ablauf von im Spülbecken befindlicher Flüssigkeit zu verbessern, werden die im Allgemeinen flachen Böden beim Tiefziehen oder gegebenenfalls danach mit zum Ablauf des jeweiligen Beckens führenden Prägungen versehen, wodurch in Richtung Ablauf ein gewisses Gefälle entsteht. Für jede Beckenform und- größe ist jedoch der Einsatz einer eigenen Presse erforderlich.
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Alternativ zur Formung und Prägung mittels Presse können Spülbecken oder generell wannen- oder beckenförmige Werkstücke auch aus Blechzuschnitten durch Aufstellen der Seitenwände und anschließendes Fügen, beispielsweise Schweißen, gegebenenfalls zusätzlich durch Bördeln des umlaufenden Rands, geformt werden. Derartige Verfahren werden beispielsweise in der
DE 200 13 640 U1 beschrieben. Die in dieser Druckschrift erwähnte, aber nicht näher erläuterte Prägung im Bodenbereich wird üblicherweise beim noch flachen Blechzuschnitt erzeugt. Der aufgrund der Prägung nicht mehr ebene Boden erschwert jedoch die Handhabung des Blechzuschnitts beim Aufstellen und Verbinden der Seitenwände.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Prägen von becken- oder wannenförmigen Werkstücken, wie etwa Spülbecken, grundsätzlich aber auch von Werkstücken anderer Gestalt auf einfache und kostengünstige, dennoch präzise Weise zu ermöglichen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Prägevorrichtung, die ein Prägewerkzeug umfasst, das mittels eines Automaten, der im Folgenden als Aktor bezeichnet wird, gehandhabt werden kann, um die für das Prägen von Werkstücken erforderlichen Bewegungen relativ zum jeweiligen Werkstück ausführen zu können. Bei dem Aktor kann es sich um einen Arm eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, handeln. Das Prägewerkzeug ist im Einsatz, d.h. beim Prägen, vorzugsweise an einem Ende eines Roboterarms angeordnet. Das Prägewerkzeug umfasst entsprechend eine Verbindungseinrichtung für die Verbindung des Prägewerkzeugs mit dem im Raum beweglichen Aktor. Die Verbindung mit dem Aktor kann eine permanente Verbindung sein. In derartigen Ausführungen kann das Prägewerkzeug integrierter Bestandteil des Aktors sein. Bevorzugt ist die Verbindungseinrichtung jedoch dafür eingerichtet, dass das Prägewerkzeug vom Aktor gelöst und stattdessen ein anderes Prägewerkzeug, insbesondere ein ebenfalls erfindungsgemäßes Prägewerkzeug, mit dem Aktor verbunden werden kann. Die Verbindungseinrichtung kann für eine einfache Befestigung am Aktor, beispielsweise eine Schraubbefestigung, eingerichtet sein. Alternativ kann die Verbindungseinrichtung auch für ein automatisches Aufnehmen, ein Andocken, und ein automatisches Ablegen, ein Abdocken, an und vom Aktor eingerichtet sein. Die Verbindungseinrichtung kann in einfachen Ausführungen einen Verbindungsflansch, beispielsweise einen Schraubflansch zum Befestigen am Aktor oder, zur Erhöhung des Automatisierungsgrads, einen Dockingport für ein automatisches Aufnehmen und Ablegen aufweisen.
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Das Prägewerkzeug umfasst ferner einen Stempel, der zum Druckumformen eines Werkstücks eine vorstehende Stempelkontur aufweist. Als "Stempelkontur" wird eine Linie oder Fläche verstanden, die beim Prägeprozess in einem die Prägung erzeugenden Druckkontakt mit dem jeweiligen Werkstück steht. Dass diese Stempelkontur "vorsteht" soll nur besagen, dass die Stempelkontur eine gewisse Freistellung aufweist, um auf das Werkstück beim Prägen einwirken zu können. Die Stempelkontur kann insbesondere ein vorderes, freies Ende des Stempels im Ganzen bilden.
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Nach der Erfindung ist die Stempelkontur in einer Seitenansicht des Stempels gesehen nach außen rund gewölbt. Die Stempelkontur kann zum Druckumformen daher mittels des Aktors gegen eine Fläche des Werkstücks gedrückt und der Stempel im Druckkontakt mit dieser Werkstückfläche abgerollt und durch das Abrollen in der Werkstückfläche eine Prägung erzeugt werden. Zum Abrollen schwenkt der Aktor den Stempel um jeweils eine momentane Kontaktstelle von Stempelkontur und Werkstückfläche. In der momentanen Kontaktstelle besteht der Druckkontakt. Die im Druckkontakt herrschende Andruckkraft wird vom Aktor beim Schwenken des Stempels vorzugsweise zumindest im Wesentlichen konstant gehalten, kann grundsätzlich aber auch variiert werden.
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Mittels des schwenkbaren Prägewerkzeugs kann oder können im Hohlraum becken- oder wannenförmiger Werkstücke, wie beispielsweise von Spülbecken, eine oder mehrere Prägungen erzeugt werden, insbesondere am Boden. Die Erfindung ermöglicht das Einbringen einer oder mehrerer Prägungen in einen vor dem Prägen ebenen Boden, so dass das jeweilige Werkstück auf einfache Weise zum Prägen am Boden abgestützt werden kann. Eine entsprechende Stützvorrichtung muss lediglich der Stempelkontur gegenüberliegend ein gewisses Nachgeben der mit der Prägung zu versehenden Werkstückfläche ermöglichen. Im Vergleich mit einem Prägen mit einer drehbar gelagerten Prägerolle hat das erfindungsgemäß schwenkbare Prägewerkzeug, das nur ein sich über die Länge der Stempelkontur erstreckendes Rollsegment aufweist, den Vorteil, dass eine Prägung erzeugt werden kann, die sich bis in eine Ecke oder zu einer Kante oder doch zumindest näher zu einer Ecke oder Kante des Werkstücks erstreckt. Soll sich die Prägung bis zur Kante oder Ecke erstrecken, wird es bevorzugt, wenn solch eine Prägung von der betreffenden Ecke oder Kante einen Abstand hat, der höchstens 3 mm, bevorzugt weniger als 3 mm beträgt. Mit dem Prägewerkzeug können Prägungen erzeugt werden, die als solche mit bloßem Auge sichtbar sind, aber auch Prägungen, die mit bloßem Auge als solche nicht erkannt werden, obgleich der Werkstückfläche durch das Prägen eine Neigung aufgeprägt wurde. Das Prägewerkzeug ist ferner einfacher konstruiert, da es nicht selbst drehbar gelagert sein muss. Ferner können Gleitbewegungen zwischen Stempelkontur und Werkstückfläche sicherer vermieden werden. Die Oberflächenqualität der geprägten Werkstückfläche kann entsprechend verbessert werden.
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Der Stempel umfasst oder bildet im Ganzen wie bereits erwähnt eine Segmentrolle bzw. ein Rollsegment mit der Stempelkontur als äußerem Umfang. Die Stempelkontur erstreckt sich dementsprechend in der Seitenansicht gesehen, in Längsrichtung der Stempelkontur, zwischen einem linken Ende und einem rechten Ende.
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In bevorzugten Ausführungen verjüngt sich der Stempel in der Seitenansicht gesehen am linken oder rechten Ende vor der Stempelkontur wegweisend, d.h. er verbreitert sich in derartigen Ausführungen in Richtung auf die Stempelkontur, so dass die Stempelkontur an dem jeweiligen Ende freigestellt ist. Das Wort "oder" wird hier wie auch sonst stets im üblichen logischen Sinne eines "inklusiv oder" verwendet, umfasst also sowohl die Bedeutung von "entweder… oder" als auch die Bedeutung von "und". Auf die Freistellung am linken oder rechten Ende bezogen bedeutet dies, dass sich der Stempel in ersten Varianten nur an einem der beiden Enden der Stempelkontur in der Seitenansicht gesehen von der Stempelkontur wegweisend verjüngt, nicht jedoch am jeweils anderen Ende. In zweiten Varianten verjüngt sich der Stempel in der Seitenansicht sowohl am linken Ende als auch am rechten Ende jeweils von der Stempelkontur wegweisend, so dass beide Enden freigestellt sind, wie dies bevorzugt wird. Die Freistellung erleichtert die Erzeugung einer Prägung bis zu einer Kante oder in eine Ecke von zwei in der Kante oder drei in der Ecke aneinander anschließenden Werkstückflächen, wie insbesondere einer Kante oder Ecke im Hohlraum eines becken- oder wannenförmigen Werkstücks, beispielsweise eines Spülbeckens, oder Werkstückteilbereichs. Die jeweilige Freistellung kann durch abrupte oder vorzugsweise kontinuierliche Verjüngung erhalten werden. Bevorzugt ist das jeweilige Ende der Stempelkontur an einer Spitze des Stempels gelegen.
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In ersten Ausführungen verjüngt sich der Stempel im Profil, d.h. im Querschnitt, über zumindest einen Teil der Erstreckung der Stempelkontur, vorzugsweise über die gesamte Länge der Stempelkontur, zu einer Spitze. Der Stempel kann sich im Profil an einer oder vorzugsweise an beiden Längsseiten bogenförmig oder geradlinig, insbesondere konisch, verjüngen. Bevorzugt verjüngt er sich spitzwinklig, d.h. unter einem Winkel von 90° oder vorzugsweise einem kleineren bzw. spitzeren Winkel. Die Stempelkontur bildet die Spitze. Mit einem derartigen Stempel können linienförmige Prägungen erzeugt werden. An der Spitze weist der Stempel vorzugsweise einen Krümmungsradius von höchstens wenigen Millimetern, bevorzugt höchstens 1 mm und noch bevorzugter höchstens 0.5 mm auf.
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In zweiten Ausführungen ist der Stempel nicht nur in der Seitenansicht, sondern auch im Profil, d.h. im Querschnitt, über zumindest einen Teil der Erstreckung der Stempelkontur nach außen rund gewölbt. Der Krümmungsradius der Stempelkontur beträgt in den zweiten Ausführungen im Profil gesehen vorzugsweise mehr als 1 cm, bevorzugter wenigstens 3 cm. Mit einem derart in zwei Dimensionen balligen Stempel lassen sich flächenhafte, beispielsweise rinnen- oder trog- oder wannenförmige Prägungen erzeugen. In einer Variante kann die Stempelkontur auch streckenweise sowohl in der Seitenansicht als auch im Profil nach außen rund gewölbt, also streckenweise entsprechend den zweiten Ausführungen geformt sein, und streckenweise im Profil spitz zulaufen, also streckenweise den ersten Ausführungen entsprechen. So kann der Stempel in der Seitenansicht beispielsweise in einen mittleren Bereich in zwei Dimensionen nach außen rund gewölbt sein, wie zu den zweiten Ausführungsformen erläutert, und an dem linken oder dem rechten Ende im Profil spitz auf die Stempelkontur zulaufen, im jeweiligen Endbereich also wie zu den ersten Ausführungsformen erläutert geformt sein.
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Die Verjüngung im Profil, also im Querschnitt des Stempels, kann mit der Verjüngung in der Seitenansicht, also der Freistellung eines oder beider Stempelkonturenden, kombiniert sein. Die Profilverjüngung und die Freistellung der Stempelkonturenden können aber auch separat voneinander verwirklicht sein, so dass der Stempel entweder nur die Profilverjüngung oder aber nur die Freistellung eines der beiden Enden oder beider Enden der Stempelkontur aufweist.
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Vorteilhaft für die Erzeugung einer möglichst weit in einen Eckbereich hinein erstreckten Prägung ist auch, wenn sich die Stempelkontur in Seitenansicht gesehen zwischen einer linken Stirnseite und einer rechten Stirnseite des Stempels erstreckt und sich der Stempel in einer Draufsicht auf die Stempelkontur gesehen in Richtung auf die linke oder rechte Stirnseite verjüngt. Vorzugsweise weist der Stempel an der betreffenden Stirnseite, noch bevorzugter an beiden Stirnseiten jeweils eine spitz zulaufende Kante auf. Die Verjüngung in der Draufsicht, also die Verjüngung an einer der Stirnseiten oder beiden Stirnseiten, kann mit der Verjüngung im Profil oder der Freistellung eines oder beider Stempelkonturenden kombiniert sein.
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Zweckmäßigerweise ist die Verbindungseinrichtung an einem Ende des Stempels und die Stempelkontur an einem anderen Ende des Stempels vorgesehen. Vorzugsweise sind die Verbindungseinrichtung und die Stempelkontur an voneinander abgewandt gegenüberliegenden Enden des Stempels vorgesehen. Für eine Anordnung des Prägewerkzeugs am Ende eines Roboterarms, der wie bereits erwähnt bevorzugt den Aktor bildet, grundsätzlich aber auch für andere Aktoren, ist es von Vorteil, wenn die beim Prägen wirkende Druckkraft längs einer Achse wirkt, die sich durch die Verbindungseinrichtung und durch die Stempelkontur erstreckt. Diese Achse erstreckt sich vorzugsweise durch einen in der Seitenansicht gesehen zwischen dem linken und dem rechten Ende der Stempelkontur gelegenen mittleren Längenbereich der Stempelkontur. Das Rollsegment, das die Stempelkontur bildet, kann in der Seitenansicht gesehen zu einer diese Achse aufweisenden Querschnittsebene insbesondere spiegelsymmetrisch geformt sein. Noch bevorzugter sind die Verbindungseinrichtung und das Rollsegment oder auch das gesamte Prägewerkezug zu solch einer Querschnittsebene spiegelsymmetrisch geformt.
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Ist das Prägewerkzeug mit dem Aktor verbunden, kann der Aktor als weitere Komponente der Prägevorrichtung gezählt werden. Der Aktor kann zur Ausführung der Schwenkbewegung einen Schwenkarm aufweisen, der in einem Schwenk- oder Drehgelenk oder auch einer Anordnung mehrerer Gelenke um eine Schwenkachse schwenkbar ist. Die Bewegung des Aktors kann dadurch besonders einfach gestaltet werden, dass die Länge des Schwenkarms, die von der Schwenkachse bis zur Stempelkontur gemessen wird, einem Krümmungsradius der Stempelkontur entspricht.
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Die Stempelkontur ist in bevorzugten Ausführungen in der Seitenansicht gesehen über ihre gesamte Erstreckung kontinuierlich gekrümmt. Der Krümmungsradius kann in der Seitenansicht gesehen zwar grundsätzlich variieren, beispielsweise in Richtung auf eines der Stempelkonturenden oder beide Enden abnehmen, bevorzugt weist die Stempelkontur jedoch über ihren gesamten Verlauf eine konstante Krümmung bzw. einen konstanten Krümmungsradius auf, so dass die Stempelkontur vom linken bis zum rechten Ende einen Kreisbogenabschnitt beschreibt. In den genannten zweiten Ausführungen, in denen die Stempelkontur zumindest streckenweise im Profil nicht spitz, sondern weich gerundet in zwei Dimensionen ballig ist, gilt dies in analoger Weise vorzugsweise auch für die Krümmung in Querschnittsrichtung.
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Die Stempelkontur beschreibt in der Seitenansicht gesehen vorzugsweise einen Bogen mit einer Länge von wenigstens 20 cm. Bevorzugt beschreibt sie einen Kreisbogenabschnitt mit einer Bogenlänge von wenigstens 20 cm. Bevorzugter beträgt die Länge des Bogens wenigstens 30 cm.
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Die Stempelkontur erstreckt sich in der Seitenansicht gesehen vorzugsweise über einen Winkel von höchstens 90°, bevorzugter höchstens 60°. Entsprechend ist zum vollständigen Abrollen der Stempelkontur nur die Ausführung einer Schwenkbewegung mit einem Winkel von höchstens 90°, bevorzugter höchstens 60° erforderlich.
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Die Stempelkontur weist in der Seitenansicht gesehen einen variablen oder vorzugsweise konstanten Krümmungsradius auf, der über die gesamte Länge der Stempelkontur gesehen vorzugsweise wenigstens 20 cm, bevorzugter wenigstens 30 cm beträgt.
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Die Stempelkontur weist in der Seitenansicht gesehen einen variablen oder vorzugsweise konstanten Krümmungsradius auf, der über die gesamte Länge der Stempelkontur gesehen vorzugsweise höchstens 1 m, bevorzugter höchstens 80 cm beträgt.
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In Weiterbildungen umfasst die Prägevorrichtung über das Prägewerkzeug hinaus auch eine Matrize zur Stützung der zu prägenden Werkstückfläche. Die Matrize weist einen Stützbereich mit einer Oberfläche auf, die dem Prägewerkzeug beim Prägen zugewandt gegenüberliegt und an der das Werksstück mit der zu prägenden Werkstückfläche anliegt und dadurch beim Prägen abgestützt wird. Im Bereich dieser Oberfläche kann die Matrize eine Vertiefung aufweisen, die an den Verlauf der Stempelkontur in Längsrichtung und vorzugsweise auch an das Profil des Stempels im Bereich der Stempelkontur angepasst geformt ist und in welche die Werkstückfläche beim Druckumformen bzw. Prägen nachgeben kann. Dient das Prägewerkzeug wie bevorzugt der Erzeugung einer geraden Prägung, kann die Vertiefung insbesondere als gerade Nut geformt sein. Die Matrize kann beispielsweise plattenförmig sein oder ein plattenförmiges Matrizenteil aufweisen. Die Matrize kann das Werkstück beim Prägen über die gesamte Werkstückfläche stützen. In bevorzugten Ausführungen ist die Matrize jedoch so geformt, dass sie das Werkstück an der zu prägenden Werkstückfläche nur bereichsweise abstützt, beispielsweise nur im Nahbereich an beiden Seiten neben der Vertiefung bzw. der zu erzeugenden Prägung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn wie beispielsweise bei Spülbecken üblich, die betreffende Werkstückfläche mit mehreren Prägungen zu versehen ist, die insbesondere auch winklig zueinander verlaufen können. Die zwei oder noch mehr Prägungen können insbesondere nacheinander in die Werkstückfläche eingebracht werden. Zwischen zwei aufeinander folgenden Prägeprozessen kann die Position, die das Werkstück und das Prägewerkzeug relativ zueinander aufweisen, verändert werden. Dies kann durch eine Bewegung des Prägewerkzeugs im Raum oder durch eine Bewegung des Werkstücks im Raum oder eine kombinierte Bewegung bewerkstelligt werden.
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Die Matrize kann in ersten Ausführungen im Stützbereich nicht nachgiebig bzw. hart sein, so dass die Werkstückfläche beim Druckumformen nur in die Vertiefung ausweichen kann. In zweiten Ausführungen kann die Matrize im Stützbereich jedoch elastisch nachgiebig sein, beispielsweise aus einem entsprechenden Elastomer- oder Gummimaterial gefertigt sein oder zumindest einen derartigen Stützbereich aufweisen. In den zweiten Ausführungen kann die beschriebene Vertiefung vorhanden sein, erforderlich ist dies jedoch nicht, da der Stützbereich aufgrund seiner Elastizität, vorzugsweise Materialelastizität, nachgeben kann. Die Elastizität wird vorzugsweise so gewählt, dass zum einen das zum Druckumformen erforderliche Nachgeben möglich, zum anderen aber eine ausreichend feste Abstützung des Werkstücks beidseits der Prägung gewährleistet ist.
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Die Erfindung betrifft die Prägevorrichtung als solche, dementsprechend auch das Prägewerkzeug allein oder in Kombination mit der Matrize. Die Erfindung betrifft des Weiteren auch die Prägevorrichtung mit dem am Aktor angeordneten Prägewerkzeug, also die Kombination aus Aktor und Prägewerkzeug, wobei der Aktor für die Ausführung der zum Abrollen der Stempelkontur erforderlichen Schwenkbewegung eingerichtet ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Aktor um den Roboterarm eines Industrieroboters oder eines anderes Roboters, wobei ein Industrieroboter üblicherweise eine stationär angeordnete Roboterbasis und einen davon auf- und abragenden mehrgelenkigen Roboterarm aufweist. Derartige Roboterarme können die erforderliche Schwenkbewegung im Rahmen ihres Aktionsradius von Hause aus ausführen. Es ist lediglich erforderlich, die Robotersteuerung für die Ausführung der zum Abrollen der Stempelkontur erforderlichen Schwenkbewegung des Stempels speziell zu programmieren oder auf andere Weise einzurichten. Handelt es sich bei dem Aktor um beispielsweise einen mehrachsigen Schlitten, ist dessen Steuerung für die erforderliche Schwenkbewegung einzurichten, beispielsweise zu programmieren. In der Kombination ist in der Steuerung des Aktors, soweit es sich um eine programmierbare Steuerung handelt, entsprechender Programmcode zur Ausführung der Schwenkbewegung des Stempels implementiert. Die Matrize kann ein weiterer Bestandteil der Kombination sein. Zur Kombination kann ferner ein weiterer Aktor, wie insbesondere ein Industrieroboter oder andersartiger Roboter, gehören, mittels dem das zu prägende Werkstück gehandhabt, beispielsweise zwischen zwei Prägungen relativ zum Prägewerkzeug rotatorisch oder translatorisch bewegt werden kann. In derartigen Ausführungen kann der Aktor für das Prägewerkzeug im Raum bei mehreren Prägungen am gleichen Werkstück stets die gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche Bewegung ausführen und muss das Prägewerkzeug nicht zwischen zwei aufeinander folgenden Prägeprozessen im Raum und relativ zum Werkstück neu positionieren.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner auch ein Verfahren zum Prägen eines Werkstücks, vorzugsweise eines Blechs oder eines aus einem oder mehreren Blechen geformten Werkstücks, wie etwa eine Wanne oder ein Becken. Zum Prägen wird eine Prägvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet. Die Erfindung betrifft entsprechend auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Prägen von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken, die im Ganzen oder nur in einem Teilbereich becken- oder wannenförmig sind. Die Prägvorrichtung ist auf derartige Verwendungen jedoch nicht beschränkt, sie kann auch generell zum Druckumformen von metallenen Blechen oder Kunststoffblechen, sogenannten Organoblechen, oder aus Blechen zusammengesetzten Werkstücken verwendet werden.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung drückt der Aktor das Prägewerkzeug mit der Stempelkontur an einer Kontaktstelle gegen eine Werkstückfläche des Werkstücks und schwenkt den Stempel aus diesem Ausgangszustand im Druckkontakt mit der Werkstückfläche, so dass der Stempel mit der Stempelkontur auf der Werkstückfläche abrollt und beim Abrollen in der Werkstückfläche eine Prägung erzeugt. Zweckmäßigerweise wird das Prägewerkzeug mit dem linken oder rechten Ende der Stempelkontur an der Kontaktstelle gegen die Werkstückfläche gedrückt und anschließend in Richtung auf das andere Ende im Druckkontakt auf der Werkstückfläche abgerollt.
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Soll das gleiche Werkstück mit einer weiteren Prägung versehen werden, hebt der Aktor das Prägewerkzeug nach dem ersten Prägeprozess von der Werkstückfläche ab. Werkstück und Prägewerkzeug werden relativ zueinander für den weiteren, zweiten Prägeprozess positioniert. Wie bereits zur Vorrichtungs erwähnt, kann in einer ersten Variante das Werkstück im Raum fixiert und nur das Prägewerkzeug mittels des Aktors für die zweite Prägung neu positioniert werden. Grundsätzlich können auch Werkstück und Prägewerkzeug jeweils im Raum relativ zueinander neu positioniert werden. In einem bevorzugten Verfahren wird für die Ausführung des zweiten Prägeprozesses das Werkstück im Raum neu positioniert, so dass das Prägewerkzeug nicht oder nur minimal im Raum bewegt werden muss. Dies vereinfacht zum einen die Steuerung des Aktors für das Prägewerkzeug und ermöglicht ferner die Verwendung einer einfachen Matrize zur Stützung der mit der Prägung zu versehenden Werkstückfläche. Wenn das Prägewerkzeug oder bevorzugt das Werkstück für die zweite Prägung positioniert ist, drückt der Aktor das Prägewerkzeug mit der Stempelkontur an einer anderen Kontaktstelle gegen die Werkstückfläche und schwenkt den Stempel von dieser anderen Kontaktstelle aus erneut im Druckkontakt mit der Werkstückfläche, so dass der Stempel mit der Stempelkontur auf der Werkstückfläche abrollt und beim Abrollen in der Werkstückfläche die zweite Prägung erzeugt. Optional kann oder können auf die gleiche Weise noch eine weitere oder mehrere weitere Prägungen in das Werkstück, insbesondere die gleiche Werkstückfläche, eingebracht werden. Für beispielsweise das Prägen eines Spülbeckens ist typischerweise pro Ecke des Beckens ein Prägeprozess der geschilderten Art, zumeist sind vier Prägeprozesse insgesamt, durchzuführen.
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Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und durch die Kombinationen der Unteransprüche offenbart.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination, soweit die betreffenden Merkmale einander nicht ausschließen, die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
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1 eine Prägevorrichtung mit einem Prägewerkzeug eines ersten Ausführungsbeispiels beim Prägen eines Werkstücks,
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2 die Prägevorrichtung mit nur einem Endbereich eines das Prägewerkzeug haltenden Aktors,
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3 die Prägevorrichtung ohne Aktor,
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4 die Prägevorrichtung in einem Längsschnitt,
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5 die Prägevorrichtung in einem Querschnitt,
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6 die Prägevorrichtung in einer anderen perspektivischen Sicht,
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7 die Prägevorrichtung in einer Draufsicht,
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8 eine Prägevorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels in einem Längsschnitt,
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9 die Prägevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt und
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10 Prägebeispiele.
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1 zeigt eine Prägevorrichtung beim Prägen eines Werkstücks 1 in einer isometrischen Sicht. Die Prägevorrichtung umfasst einen Roboter 8, ein Prägewerkzeug 10 mit einem Prägestempel 12 und eine Matrize 30, die an einer Basis 40 relativ zum Roboter 8 ausgerichtet angeordnet ist. Das Prägewerkzeug 10 ist am Ende eines Roboterarms 9 des Roboters 8 angeordnet. Bei dem Roboter 8 handelt es sich um einen der Bauart nach üblichen Industrieroboter, dessen Steuerung allerdings für die Durchführung des Prägeprozesses und den hierfür erforderlichen Bewegungsablauf speziell eingerichtet ist, zweckmäßigerweise durch eine auf den Prägeprozess zugeschnittene Programmierung. Der Roboterarm 9 ist im Raum in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung beweglich. Unumgänglich erforderlich für die Durchführung des Prägewerkzeugs ist dies jedoch nicht. Der Prägestempel 12 kann grundsätzlich auch an einem Aktor anderer Art angeordnet sein, solange dieser Aktor nur die zum Prägen erforderlichen Bewegungen im Raum ausführen kann. Der Roboterarm 9 wird daher im Folgenden auch stellvertretend für andere Arten von Handhabungsautomaten als Aktor bezeichnet. Die Handhabung des Prägewerkzeugs 10 mittels eines Roboters 8 hat jedoch Vorteile beispielsweise hinsichtlich der Flexibilität in Bezug auf optionale Änderungen im Prägeprozess einschließlich der einfachen Anpassbarkeit auf nach Form oder Größe unterschiedliche Werkstücke 1.
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In 2 sind das Prägewerkzeug 10 und die Matrize 30 in einem Längsschnitt und vom Aktor 9 nur das Ende mit dem Prägewerkzeug 10 dargestellt. Der Aktor 9 hat das Prägewerkzeug 10 in einer Ausgangsposition relativ zum Werkstück 1 positioniert und an einer Kontaktstelle C gegen eine Werkstückfläche 2 gedrückt, die mit einer Prägung versehen werden soll. Der Stempel 12 weist an einer Unterseite eine in Längsrichtung erstreckte Stempelkontur 15 auf, die nach außen rund gewölbt ist, so dass sie auf der Werkstückfläche 2 abgerollt werden kann. Zum Abrollen schwenkt der Aktor 9 den Stempel 12 um die momentane Kontaktstelle C. Der Stempel 12 bildet mit der Stempelkontur 15 ein Rollsegment. Die Stempelkontur 15 ist über ihre gesamte Länge kontinuierlich gekrümmt. Sie weist über ihre gesamte Länge wie bevorzugt einen konstanten Krümmungsradius R auf, beschreibt also einen Kreisbogenabschnitt.
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Der Aktor 9 bildet gemeinsam mit dem Prägewerkezug 10 einen Schwenkarm B der um eine Schwenkachse A schwenkbar ist. Der Aktor 9 umfasst für den Schwenkarm B ein Schwenk- oder Drehgelenk mit der Schwenkachse A als Gelenkachse. Die Länge des Schwenkarms B, die als Abstand zwischen der Schwenkachse A und der Stempelkontur 15 gemessen wird, entspricht dem Krümmungsradius R. Eine derartige Abstimmung ist zwar nicht unumgänglich erforderlich, vereinfacht jedoch die zum Abrollen des Stempels 12 erforderliche Bewegung des Aktors 9 und dementsprechend die Bewegungssteuerung des Roboters 8 oder, verallgemeinert, die Bewegungssteuerung des Aktors 9. In 2 ist der Schwenkarm B als Achse dargestellt, die sich durch einen zentralen Bereich des Stempels 12 und der Stempelkontur 15 erstreckt. Der tatsächliche momentane Schwenkarm des Stempels 12 erstreckt sich beim Abrollen zwischen der Achse A und der momentanen Kontaktstelle C. Der Stempel 12 und der mit ihm gebildete Schwenkarm des Aktors führt daher keine reine Schwenkbewegung um die Achse A, sondern eine überlagerte Bewegung, nämlich eine Schwenkbewegung um die wandernde Kontaktstelle C aus.
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3 zeigt die Prägevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels in einer anderen isometrischen Sicht. Das Prägewerkzeug 10 und die Matrize 30 sind losgelöst vom Aktor 9 und der Basis 40 dargestellt, nehmen relativ zueinander jedoch die gleiche Ausgangsposition wie in den 1 und 2 ein. Das Werkstück 1 ist als durchsichtig dargestellt, so dass die Matrize 30 durch das Werkstück 1 hindurch erkennbar ist. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich um ein Spülbecken mit der Werkstückfläche 2, die einen Boden des Spülbeckens bildet, und von der Werkstückfläche 2 aufragenden Werkstückflächen 3, die jeweils Seitenwände des Spülbeckens bilden. Die Werkstückfläche 2 bildet mit den Werkstückflächen 3 Kanten 4 und Ecken 5. Die Kanten zwischen benachbarten Werkstückflächen 3 sind ebenfalls mit 4 bezeichnet. Längs eines oberen Umfangrands ist das Werkstück 1 umgekantet oder umgebördelt, so dass dort umlaufend ein Flansch 7 vorhanden ist, der nach außen abragt, so dass das Werkstück 1 als Spülbecken dienend beispielsweise in einen Ausschnitt einer Arbeitsauflage einer Küche eingehängt werden kann. Die Boden- bzw. Werkstückfläche 2 weist eine als Ablauf für Wasser dienende Durchbrechung 6 auf. Die Werkstückfläche 2 ist zumindest im Wesentlichen plan. Um das Ablaufen des Wassers zu verbessern, werden mittels der Prägevorrichtung in die Werkstückfläche 2 mehrere, jeweils von einer der Ecken 5 in Richtung auf die Durchbrechung 6 gerichtete Prägungen durch Druckumformung eingearbeitet. Zweckmäßigerweise wird die Werkstückfläche 2 pro Ecke 5 mit jeweils einer solchen Prägung versehen. Nach dem Prägen weist die Werkstückfläche 2 von den Ecken 5 aus ein leichtes Gefälle in Richtung auf die Durchbrechung 6 auf.
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4 zeigt die Anordnung aus Prägewerkzeug 10, Matrize 30 und Basis 40 in einem Längsschnitt. Das Prägewerkzeug 10 umfasst wie gesagt den Prägestempel 12 und für die Verbindung mit dem Aktor 9 eine Verbindungseinrichtung. Die Verbindungseinrichtung setzt sich aus einem Verbindungsbereich 13 des Stempels 12 und einem Verbindungselement 11 zusammen, das separat vom Stempel 12 geformt und im Verbindungsbereich 13 fest, lösbar oder unlösbar, mit dem Stempel 12 verbunden ist. Das Verbindungselement 11 weist an einer vom Prägestempel 12 abgewandten Seite einen Verbindungsbereich für die Verbindung mit dem Aktor 9 auf. Die so gebildete Verbindung mit dem Aktor 9 ist in der Zusammenschau der 2 und 3 erkennbar. Die Verbindungseinrichtung 11, 13 könnte auch beispielsweise in einem Stück mit dem Prägestempel 12 geformt sein, die Schaffung der Verbindungseinrichtung 11, 13 mittels eines separat gefertigten Verbindungselements 11 ist jedoch fertigungstechnisch vorteilhaft.
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Der Prägestempel 12 weist an einer von der Verbindungseinrichtung 11, 13 abgewandten Unterseite die Stempelkontur 15 auf, mit der das Prägewerkzeug 10 beim Prägeprozess auf die Werkstückfläche 2 einwirkt. Die Stempelkontur 15 ist in einer Seitenansicht des Stempels 12 und im Schnitt der 4 gesehen nach außen rund gewölbt, so dass ein zumindest in der Seitenansicht bzw. im Längsschnitt balliger Verlauf der Stempelkontur 15 erhalten wird. Die Stempelkontur 15 ist von einem in der Seitenansicht bzw. im Schnitt der 4 äußeren rechten Ende 16 des Stempels 12 bis zu einem äußeren linken Ende 17 des Stempels 12 kontinuierlich in Bezug auf den Verbindungsbereich 13 konvex gekrümmt, so dass der Stempel 12 zum Prägen im Druckkontakt mit der Werkstückfläche 2 auf dieser kontinuierlich abrollen und dadurch eine Prägung, im Beispiel eine gerade Prägung, in die Werkstückfläche 2 einbringen kann.
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Die Stempelkonturenden 16 und 17 sind freigestellt, so dass sie wie bereits erwähnt äußere Enden des Stempels 12 bilden und der Stempel 12 in der in 4 eingenommenen Ausgangsposition der Schwenk- oder Rollbewegung mit einem seiner Enden, im Beispiel dem Stempelkonturende 16, in einer der Ecken 5 positioniert oder alternativ bis in die betreffende Ecke 5 abgerollt werden kann, so dass sich die beim Abrollen erzeugte Prägung bis in die betreffende Ecke bzw. aus der betreffenden Ecke erstrecken kann. Um die Freistellung an den Stempelkonturenden 16 und 17 zu erhalten, verjüngt sich der Stempel 12 an beiden Enden 16 und 17 jeweils von der Stempelkontur 15 wegweisend. Vorteilhaft ist, wenn eine am jeweiligen Ende 16 oder 17 an die Stempelkontur 15 gelegte Tangente mit einer am jeweiligen Ende 16 oder 17 seitlich an den Stempel 12 gelegten planen Fläche miteinander einen Winkel α oder β einschließen, der höchstens 90°, vorzugsweise kleiner als 90° ist. Der Prägestempel 12 ist an seinen beiden Stirnseiten 18 gerade, verjüngt sich also am jeweiligen Ende 16 oder 17 von der Stempelkontur 15 aus geradlinig. Grundsätzlich kann sich der Prägestempel 12 am jeweiligen Ende 16 oder 17 von der Stempelkontur 15 weg auch in einer anderen Form verjüngen, um eine Freistellung zu erhalten, die ein Prägen bis in die Ecken 5 ermöglicht.
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Die Stempelkontur 15 ist wenigstens so lang, dass mit einer kontinuierlichen Abrollbewegung, beispielsweise vom Stempelkonturende 16 zum Stempelkonturende 17 fortschreitend, jeweils eine Prägung erzeugt werden kann, die sich zwischen einer der Ecken 5 und der Durchbrechung 6 (2) des Werkstücks 1 erstreckt. Die Stempelkontur 15 ist in der Seitenansicht bzw. im Schnitt der 4 gesehen länger als der größte Abstand, den eine der Ecken 5 von dem zugewandten Rand der Durchbrechung 6 aufweist. Andererseits ist die Stempelkontur 15 kürzer als eine zwischen zwei Ecken 5 durch das Becken erstreckte Diagonale. Vorzugsweise ist die Stempelkontur 15 in der Seitenansicht bzw. im Schnitt der 4 gesehen höchstens so lang, vorzugsweise geringfügig kürzer, als ein größter Abstand, der zwischen einer der Ecken 5 und einem von dieser Ecke 5 abgewandten Rand der Durchbrechung 6 besteht. Eine der Länge nach derart bemessene Stempelkontur 15 kann von jeder der Ecken 5 in Richtung auf die Durchbrechung 6 abgerollt werden, wobei das beim Abrollen nachlaufende Stempelkonturende, in 4 das Ende 17, am Ende des Abrollens der Stempelkontur 15 in Überlappung mit der Durchbrechung 6 ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Durchbrechung 6 nicht zentral in der Boden- bzw. Werkstückfläche 2 angeordnet, sondern weist zu unterschiedlichen Ecken 5 unterschiedliche Abstände auf, beispielhaft zwei kürzere Abstände zu nahen Ecken 5 und zwei längere Abstände zu entfernten Ecken 5. 4 zeigt den Prägestempel 12 zu Beginn einer Abrollbewegung von einer derjenigen Ecken 5, die zu der Durchbrechung 6 den kürzeren Abstand aufweisen. Der Stempel 12 überragt daher die Durchbrechung 6 und das Stempelkonturende 17 könnte beim Abrollen nicht in dieselbe eintauchen.
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5 zeigt die Prägevorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt, in dem der Stempel 12 beim Abrollen der Stempelkontur 15 gerade in Kontakt mit der Werkstückfläche 2 gelangt. Eine Druckumformung der Werkstückfläche 2 hat an der Kontaktstelle C von Prägestempel 12 und Werkstückfläche 2 noch nicht stattgefunden, die Werkstückfläche 2 ist an dieser Stelle noch eben. Sie wird dem Prägestempel 2 gegenüberliegend von der Matrize 30 gestützt. Der Stempel 12 verjüngt sich im ersten Ausführungsbeispiel an seiner Unterseite in Richtung auf die Stempelkontur 15 und bildet dort eine Spitze mit nur geringem Krümmungsradius, fast eine Schneide. Die Stempelkontur 15 erstreckt sich längs dieser Spitze, d.h. sie bildet die Spitze des Stempels 12. Mit dem Stempel 12 werden beim Druckumformen entsprechend linienförmige Prägungen erzeugt.
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6 zeigt die in 3 dargestellte Anordnung aus Prägestempel 12 und Matrize 30 in nochmals einer anderen isometrischen Sicht, wobei das Werkstück 1 in dieser Sicht die Matrize 30 teilweise verdeckt. Zur Form des Stempels 12 ist noch nachzutragen, dass sich dieser in Richtung auf seine beiden stirnseitigen Außenseiten, an denen die Stempelkonturenden 16 und 17 gebildet sind, verjüngt, so dass die Außenseiten bzw. Stirnseiten 18 jeweils als spitze Kanten mit geringem Krümmungsradius geformt sind. Auch dieses Merkmal ist günstig für Anwendungen, in denen sich eine Prägung bis in eine zwischen drei Werkstückflächen gebildete Ecke, wie jeweils eine der Ecken 5, erstrecken soll. Der Stempel 12 verjüngt sich zu wenigstens einer, vorzugsweise zu beiden Stirnseiten 18 hin vorzugsweise spitzwinklig, d.h. unter einem Winkel von 90° oder weniger. Die Verjüngung kann unter spitzem Winkel geradlinig verlaufen, einseitig oder vorzugsweise beidseitig bzw. konisch, der Stempel 12 kann sich grundsätzlich aber auch gekrümmt verjüngen. Wird wie im Ausführungsbeispiel nur beispielsweise bis zu einer Durchbrechung 6 geprägt, wäre es grundsätzlich auch ausreichend, wenn der Prägestempel 12 an einem der Stempelkonturenden 16 und 17 von der Stempelkontur 15 weg verjüngt und nur diese Stirnseite als spitzwinklige Kante geformt wäre. Soll sich eine Prägung nicht in einen Eckbereich, sondern beispielsweise nur bis zu einer Kante von zwei Werkstückflächen erstrecken, wie beispielsweise eine der Kanten 4 des Werkstücks 1, wäre eine Zuspitzung an einer der Stirnseiten 18 nicht erforderlich.
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7 zeigt die Anordnung der 6 in einer Draufsicht. Wie in 6 und im Unterschied zu den 3 und 4 zeigt die 7 das Prägewerkzeug 10 bei der Erzeugung einer Prägung, die sich von der Durchbrechung 6 bis zu einer der von der Durchbrechung 6 weiter entfernten Ecken 5 erstreckt. Entsprechend erstreckt sich der Prägestempel 12 mit dem Stempelkonturende 17 auch nur bis über die Durchbrechung 6 und ragt von der betreffenden Ecke 5 aus gesehen nicht über die Durchbrechung 6 hinaus.
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Das Werkstück 1 wird wie bereits erwähnt beim Prägeprozess an der mit der Prägung zu versehenden Werkstückfläche 2 von der Matrize 30 abgestützt. Die Matrize 30 weist an einer beim Prägen dem Prägestempel 12 zugewandten Seite, an der die Werkstückfläche 2 abgestützt ist, einen Stützbereich 31 auf, der wie im Ausführungsbeispiel einfach plan sein kann. Der Stützbereich 31 ist streifenförmig schmal. Er wird von einer schlanken, geraden Vertiefung 32 in zwei Stützbereichshälften unterteilt. Die Vertiefung 32 erstreckt sich von jeweils einer der Ecken 5 durchgehend bis zur Durchbrechung 6 der Werkstückfläche 2. Die Matrize 30 unterstützt die Werkstückfläche 2 links und rechts von der Vertiefung 32 nur jeweils in einem schmalen Streifen. Das Werkstück 1 ist ferner im Bereich der Durchbrechung 6 abgestützt, wofür die Matrize 30 des Ausführungsbeispiels am äußeren Umfang der Durchbrechung 6 einen weiteren Stützbereich 31 bildet (3). In diesem weiteren Stützbereich 31 ist eine Ausnehmung 33 vorgesehen, die in gerader Verlängerung der Vertiefung 32 angeordnet und mit dieser verbunden ist, so dass der Prägestempel 12 kontinuierlich bis auf die Höhe der Ausnehmung 33 abrollen und dadurch die Prägung in der Werkstückfläche 2 so erzeugen kann, dass die Prägung in die Durchbrechung 6 mündet. Wie bevorzugt, aber nur beispielhaft ist die Matrize 30 mehrteilig und umfasst ein erstes Matrizenteil 30a und ein zweites Matrizenteil 30b. Das Matrizenteil 30a ist als streifenförmige Platte und das die Ausnehmung 33 aufweisende zweite Matrizenteil ist scheibenförmig geformt. Beide Matrizenteile 30a und 30b sind an der Basis 40 befestigt, im Ausführungsbeispiel an einer Oberseite der Basis 40. Das Matrizenteil 30a weist für die Befestigung eine Befestigungseinrichtung 34 auf, die beidseitig der Vertiefung 32 erstreckte Langlöcher umfasst. Im Bereich der Langlöcher wird das erste Matrizenteil 30a, wie in den 4, 5 und 7 zu erkennen ist, mittels Schrauben oder dergleichen an der Basis 40 befestigt. Das Matrizenteil 30b ist im Bereich der Ausnehmung 33 befestigt.
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Die Prägevorrichtung kann insbesondere in einer Arbeitsstation angeordnet sein, die zusätzlich zu den bereits erläuterten Komponenten wie insbesondere den Aktor 9 bzw. Roboter 8, das Prägewerkzeug 10, die Matrize 30 und die optionale Basis 40 einen weiteren Roboter aufweist, welcher der Bauweise nach dem Roboter 8 entsprechen kann. Dieser weitere Roboter oder verallgemeinert gesagt, der weitere Aktor, dient dazu, das Werkstück 1 auf der Matrize 30 in einer Prägeposition zu positionieren, beispielsweise in der aus 1 ersichtlichen ersten Prägeposition. Der weitere Aktor ist ferner dafür eingerichtet, das Werkstück 1 in einer oder mehreren anderen Prägepositionen neu zu positionieren, um nacheinander mehrere Prägungen erzeugen zu können. Er ist ferner dafür eingerichtet, das Werkstück 1 nach Herstellung der erforderlichen Prägungen von der Matrize 30 abzunehmen und ein neues Werkstück 1 auf der Matrize 30 zu positionieren.
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Hat der weitere Aktor ein Werkstück 1 in einer ersten Prägeposition positioniert, beispielsweise wie in 1 dargestellt, bewegt der Aktor 9 das Prägewerkzeug 10 in den Hohlraum des Werkstücks 1 und setzt eines der beiden Stempelkonturenden 16 und 17, beispielsweise wie aus den Figuren ersichtlich das Stempelkonturende 16, in einer der Ecken 5 auf und übt auf das betreffende Stempelkonturende 16 eine gegen die Werkstückfläche 2 wirkende Druckkraft aus. Anschließend schwenkt der Aktor 9 den Prägestempel 12 um die momentane Kontaktstelle C von Stempelkontur 15 und Werkstückfläche 2, so dass die Stempelkontur 15 auf der Werkstückfläche 2 stets in Druckkontakt bleibt und mit vorzugsweise konstanter Druckkraft sowie kontinuierlich in Richtung auf die Durchbrechung 6 abrollt. Auf diese Weise wird eine erste Prägung erzeugt, die sich von der betreffenden Ecke 5 bis zur Durchbrechung 6 durchgehend erstreckt und in die Durchbrechung 6 mündet.
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Wenn die erste Prägung fertiggestellt ist, hebt der Aktor 9 den Prägestempel 12 von der Werkstückfläche 2 ab. Der weitere Aktor bewegt das Werkstück 1 aus der bislang eingenommenen ersten Prägeposition in eine andere, zweite Prägeposition, was im Ausführungsbeispiel einfach durch Drehung des Werkstücks 1 um eine zur Werkstückfläche 2 orthogonale, durch die Durchbrechung 6 erstreckte Achse erfolgen kann. Wenn das Werkstück 1 die neue Prägeposition einnimmt, wiederholt der Aktor 9 mit dem Prägestempel 12 den beschriebenen Ablauf, um die nächste Prägung zu erzeugen. Zweckmäßigerweise werden die Prägungen im oder gegen den Uhrzeigersinn nacheinander erzeugt, das Werkstück 1 also in oder gegen den Uhrzeigersinn, von Ecke 5 zu Ecke 5, in jeweils die nächste Prägeposition bewegt, hier einfach gedreht. Insgesamt werden wegen der im Ausführungsbeispiel gewählten Anzahl von vier Ecken auch vier Prägungen erzeugt, also nacheinander vier Prägeprozesse durchgeführt.
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Die 8 und 9 zeigen eine Prägevorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels. Die Prägevorrichtung umfasst ein Prägewerkzeug 20 mit einem Prägestempel 22, der mittels einer Verbindungseinrichtung 21, 23 mit dem Aktor 9 des ersten Ausführungsbeispiels verbunden werden kann. Die Verbindungseinrichtung 21, 23 entspricht der Verbindungseinrichtung 11, 13 des ersten Ausführungsbeispiels, wobei mit 23 der Verbindungsbereich des Prägestempels 22 und mit 21 das Verbindungselement bezeichnet sind. Der Stempel 22 weist an seiner Unterseite eine Stempelkontur 25 auf, die in der Seitenansicht bzw. im Längsschnitt der 8 gesehen wie im ersten Ausführungsbeispiel nach außen rund gewölbt ist und dem Verlauf in Längsrichtung nach der Stempelkontur 15 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Der Stempel 22 verjüngt sich im Unterschied zum Prägestempel 12 an seiner Unterseite allerdings nicht zu einer Spitze. Vielmehr ist die Stempelkontur 25 nicht nur in der Seitenansicht bzw. im Schnitt der 8, sondern auch im Profil nach außen rund gewölbt, wie in 9 erkennbar. Die Stempelkontur 25 ist somit in zwei Richtungen ballig. Mit dem Prägestempel 22 wird entsprechend keine linienförmig schlanke Prägung, sondern eine flächenhafte Prägung erzeugt.
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Wie im Querschnitt der 9 erkennbar, weist die Matrize 39 an ihrer dem Prägestempel 22 zugewandten Seite zum einen wieder einen schmalen streifenförmigen Stützbereich 36 beidseits einer Vertiefung 37 auf, die Vertiefung 37 ist jedoch in Anpassung an die im Profil ballige Form der Stempelkontur 25 ebenfalls rund gewölbt und deutlich breiter als die Vertiefung 32 des ersten Ausführungsbeispiels. Mit 39 ist eine Befestigungseinrichtung bezeichnet, genauer gesagt eines von zwei Langlöchern, mittels der die Matrize 35 wie im ersten Ausführungsbeispiel auf der Basis 40 befestigt wird. Die Matrize 35 kann mit dem die Ausnehmung 33 aufweisenden zweiten Matrizenteil 30b des ersten Ausführungsbeispiels zusammenwirken. Die Matrize 35 ersetzt lediglich das erste Matrizenteil 30a.
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Der Prägestempel 22 verjüngt sich wie im ersten Ausführungsbeispiel von den beiden Enden 26 und 27 der Stempelkontur 25 in der Seitenansicht bzw. im Schnitt der 8 von der Stempelkontur 25 weg weisend, um die zum ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Freistellung der Stempelkontur 25 zu erhalten. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Stirnseiten 28 des Prägestempels 22 jedoch nicht als spitzwinkelige Kanten, sondern als Flachseiten oder vorzugsweise rund nach außen gewölbte Ausbauchungen geformt. In einer Modifikation könnte sich der Prägestempel 22 jedoch an einer oder an beiden Außenseiten 28 wie im ersten Ausführungsbeispiel zu einer spitzwinkligen Kante verjüngen. Mit dem Stempel 22 können beispielsweise Prägungen erzeugt werden, die sich nicht in Ecken eines wannen- oder beckenförmigen Werkstücks, beispielsweise eines Spülbeckens, sondern von einer als Ablauf dienenden Durchbrechung 6 zu einem mittleren Bereich der an die Werkstückfläche 2 grenzenden Kanten 4 erstrecken.
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Andererseits können Prägungen in Eckbereiche von wannen- oder beckenförmigen Werkstücken, wie etwa Spülbecken, eingebracht werden, wobei diese Eckbereiche nicht im engeren Wortsinn eckig, sondern tatsächlich rund sind mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 0.5 bis etwa 5 cm. Der Prägestempel 22 kann hierfür an einer oder beiden Stirnseiten 28 an die Rundung des jeweiligen Eckbereichs angepasst nach außen gewölbt sein, etwa mit einem Krümmungsradius von 0,5 bis 5 cm.
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Von den beschriebenen Unterschieden abgesehen entspricht die Prägevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf die dortigen Ausführungen im Übrigen verwiesen wird.
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In 10 sind Prägebeispiele jeweils in einer Draufsicht auf die Werkstückfläche 2 dargestellt. Die Werkstücke 1 sind Spülbecken. Dargestellt ist jeweils nur der Boden bzw. die Werkstückfläche 2, die mit mehreren Prägungen P versehen wurde.
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Im Beispiel (a) handelt es sich um ein Werkstück 1 mit einer dreieckförmigen Werkstückfläche 2, deren Ecken 5 ausgeprägt rund geformt sind. Die Prägungen P wurden mit dem Prägewerkzeug des zweiten Ausführungsbeispiels eingearbeitet. Sie sind entsprechend bereit.
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Im Beispiel (b) wurden die Prägungen P nicht zu den Ecken 5 weisend geformt. Die Prägungen P erstrecken sich in diesem Beispiel von dem Ablauf bzw. der Durchbrechung 6 in Richtung auf die Kanten 4.
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Im Beispiel (c) wurde ein modifiziertes Prägewerkzeug verwendet, dessen Stempelkontur nicht wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung gerade, sondern gebogen ist. Auf diese Weise entsteht eine Werkstückfläche 2 mit der Stempelkontur entsprechend bogenförmig verlaufenden Prägungen P. Insgesamt entsteht in der Draufsicht durch die bogenförmigen Prägungen P das Bild einer Spirale, wobei sich die Prägung P beispielhaft jeweils von den Ecken 5 bis zur Durchbrechung 6 erstrecken. Das modifizierte Prägewerkzeug kann vom bogenförmigen Verlauf seiner Stempelkontur abgesehen dem Prägewerkzeug des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen. Würden sich die Prägungen P nicht in die Ecken 5 erstrecken, sondern ein ausreichend großes Stück weit davon beabstandet enden oder würden sie sich jeweils zwischen benachbarten Ecken 5 zu den Kanten 4 erstrecken, könnte das Prägewerkzeug des zweiten Ausführungsbeispiels verwendet werden, allerdings mit bogenförmigem Verlauf der Stempelkontur.
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Im Beispiel (d) wurde für die Druckumformung ebenfalls das modifizierte Prägewerkzeug mit der in Längsrichtung gebogenen Stempelkontur verwendet. Die Werkstückfläche 2 ist überall rund, im Beispiel kreisrund. Entsprechend kann ein Prägewerkzeug verwendet werden, das vom bogenförmigen Verlauf der Stempelkontur abgesehen in allen übrigen Merkmalen entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück
- 2
- Werkstückfläche, Bodenfläche
- 3
- Werkstückfläche, Seitenwand
- 4
- Kante
- 5
- Ecke
- 6
- Durchbrechung
- 7
- Flansch
- 8
- Roboter
- 9
- Aktor, Roboterarm
- 10
- Prägewerkzeug
- 11
- Verbindungselement
- 12
- Stempel
- 13
- Verbindungsbereich
- 14
-
- 15
- Stempelkontur
- 16
- Stempelkonturende
- 17
- Stempelkonturende
- 18
- Stirnseite
- 19
-
- 20
- Prägewerkzeug
- 21
- Verbindungseinrichtung
- 22
- Stempel
- 23
- Verbindungsbereich
- 24
-
- 25
- Stempelkontur
- 26
- Stempelkonturende
- 27
- Stempelkonturende
- 28
- Stirnseite
- 29
-
- 30
- Matrize
- 30a
- Matrizenteil
- 30b
- Matrizenteil
- 31
- Stützbereich
- 32
- Vertiefung
- 33
- Ausnehmung
- 34
- Befestigungseinrichtung
- 35
- Matrize
- 36
- Stützbereich
- 37
- Vertiefung
- 38
- Ausnehmung
- 39
- Befestigungseinrichtung
- 40
- Basis
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- A
- Schwenkachse
- B
- Schwenkarm
- C
- Kontaktstelle
- P
- Prägung
- R
- Krümmungsradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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