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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2013-266765 , welche am 25. Dezember 2013 eingereicht wurde und deren Inhalte hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen werden.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verarbeitungsmaschine zum Durchführen eines Biegevorgangs und ein Biegeverfahren.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bekannt ist eine Verarbeitungsmaschine zum Durchführen eines Biegevorgangs an einem plattenähnlichen Werkstück durch Anordnen des Werkstücks auf einer Matrize und Pressen eines Stempels gegen das Werkstück. Die
japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2006-263815 beschreibt solch eine Verarbeitungsmaschine. Diese Verarbeitungsmaschine ist derart konfiguriert, dass ein Druck-Nockenblock, welcher auf geneigten Flächen von Stempeln, die auf der Seite gegenüberliegend zu einer Matrize angeordnet sind, verschiebbar angeordnet ist, parallel zu der Matrize bewegt wird, um die Stempel in Richtung zu der Matrize zu bewegen, um dadurch ein Werkstück zu biegen. Die Stempel werden nacheinander in der Reihenfolge beginnend bei dem einen, dessen geneigte Fläche am nächsten an dem Startpunkt des Druck-Nockenblocks liegt, gegen das Werkstück gepresst, so dass das Werkstück in eine gewölbte Gestalt mit Erhebungen und Vertiefungen geformt wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsmaschine werden die Stempel nacheinander mit einer Last, welche von dem Eingriffs- bzw. Druckwinkel der geneigten Flächen abhängt, gegen das Werkstück gepresst, wenn sich der Druck-Nockenblock von dem Startpunkt hin zu einem Endpunkt bewegt. Entsprechend kann ein Fall auftreten, bei welchem die plastische Verformung des Werkstücks unzureichend ist und das Werkstück in geringem Maße dessen ursprüngliche Gestalt wieder einnimmt, falls der Eingriffswinkel übermäßig groß ist. In diesem Fall können die Formgenauigkeit der Eck- bzw. Winkel-R-Abschnitte und die Formgenauigkeit der flachen Abschnitte bei den Maxima der Erhöhungen und den Tälern der Vertiefungen des Werkstücks, welches in einer gewölbten Gestalt ausgebildet ist, verschlechtert sein. Im Übrigen nimmt, falls der Eingriffswinkel der geneigten Flächen der Stempel zum Erhöhen der von den Stempeln auf das Werkstück aufgebrachten Last reduziert ist, die Größe der Verarbeitungsmaschine zu, da der Verfahrweg des Druck-Nockenblocks zunimmt.
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Kurzfassung
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Eine beispielhafte Ausführungsform sieht eine Verarbeitungsmaschine zum Durchführen eines Biegevorgangs an einem Werkstück vor, mit:
einer Matrize, auf welcher das Werkstück angeordnet ist;
einem Stempel, welcher in einer ersten Richtung bewegbar ist, um das Werkstück gegen die Matrize zu pressen;
einem Gleitelement, welches in einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung bewegbar ist;
einer ersten Nockenvorrichtung, welche den Stempel in Richtung zu der Matrize bewegt, um das Werkstück zu verformen, wenn diese durch eine Bewegung des Gleitelements betätigt wird;
einer zweiten Nockenvorrichtung, welche den Stempel bewegt, um auf eine Oberfläche des Werkstücks zu pressen, wenn diese durch eine Bewegung des Gleitelements betätigt wird, wobei ein Eingriffswinkel der zweiten Nockenvorrichtung kleiner ist als ein Eingriffswinkel der ersten Nockenvorrichtung; und
einem Antriebselement, welches derart konfiguriert ist, dass dieses das Gleitelement in einer Art und Weise bewegt, dass die zweite Nockenvorrichtung betätigt wird, nachdem die erste Nockenvorrichtung betätigt wird.
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Die beispielhafte Ausführungsform sieht außerdem ein Biegeverfahren zum Durchführen eines Biegevorgangs unter Verwendung der Verarbeitungsmaschine vor, mit:
einem Positioniervorgang zum Positionieren des Werkstücks auf der Matrize;
einem Biegevorgang zum Verformen des Werkstücks durch Bewegen des Gleitelements unter Verwendung des Antriebselements, um die erste Nockenvorrichtung zu betätigen, um zu bewirken, dass der Stempel mit einer ersten Last auf das Werkstück presst; und
einem Oberflächen-Pressvorgang zum Pressen auf eine Oberfläche des verformten Werkstücks durch Bewegen des Gleitelements unter Verwendung des Antriebselements, um die zweite Nockenvorrichtung zu betätigen, um zu bewirken, dass der Stempel mit einer zweiten Last, welche größer als die erste Last ist, auf die Oberfläche des Werkstücks presst.
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Gemäß der beispielhaften Ausführungsform sind eine Verarbeitungsmaschine und ein Biegeverfahren vorgesehen, welche in der Lage sind, einen Biegevorgang an einem Werkstück mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit den Abbildungen und Ansprüchen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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In den beigefügten Abbildungen sind:
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1 eine Abbildung, welche die Struktur einer Verarbeitungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 bis 4 Abbildungen zum Erläutern des Betriebs der Verarbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine vergrößerte Ansicht des Teils V von 2;
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6 eine Abbildung zum Erläutern des Betriebs der Stempel der Verarbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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7 eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks, welches durch die Verarbeitungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verarbeitet wurde;
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8 eine Abbildung, welche die Struktur einer Verarbeitungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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9 eine Abbildung zum Erläutern des Betriebs von Nockenvorrichtungen der Verarbeitungsmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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10 ein Diagramm, welches die Verarbeitungslast der Verarbeitungsmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert; und
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11 eine Abbildung, welche die Struktur einer Verarbeitungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Eine Verarbeitungsmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben. Die Verarbeitungsmaschine 1 dient zum Durchführen eines Biegevorgangs und eines Oberflächen-Pressvorgangs an einem Werkstück 3, wie einer Metallplatte, so dass das Werkstück in einer Gestalt mit Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet wird. Das durch die Verarbeitungsmaschine 1 verarbeitete Werkstück 3 kann beispielsweise als eine Wellrippe verwendet werden. In der nachstehenden Beschreibung, welche unter Verwendung einer X-Richtung, einer Y-Richtung und einer Z-Richtung ausgeführt ist, die rechtwinklig zueinander sind, entspricht die Aufwärtsrichtung der Z-Richtung und die Abwärtsrichtung entspricht der –Z-Richtung. Diese definieren jedoch nicht die tatsächliche Montagerichtung der Verarbeitungsmaschine 1.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird das Werkstück 3 zwischen einer oberen Matrize 10 und einer unteren Matrize 11 der Verarbeitungsmaschine 1 platziert. Die Verarbeitungsmaschine 1 enthält auf der Z-Seite (die Seite der Z-Richtung) die Matrize 10, einen Stempel 20, ein erstes Gleitelement 30, ein zweites Gleitelement 40, eine erste Nockenvorrichtung 50 und eine zweite Nockenvorrichtung 60, und diese enthält auf der –Z-Seite (der Seite auf der –Z-Richtung) einen Stempel 21, ein erstes Gleitelement 31, ein zweites Gleitelement 41, eine erste Nockenvorrichtung 51 und eine zweite Nockenvorrichtung 61. Die Verarbeitungsmaschine 1 enthält ferner vier Gleitsäulen 70, 71, 72 und 73 zum Antreiben der ersten Gleitelemente 30 und 31 und der zweiten Gleitelemente 40 und 41. Die Matrize 10, der Stempel 20, das erste Gleitelement 30, das zweite Gleitelement 40, die erste Nockenvorrichtung 50, die zweite Nockenvorrichtung 60 und die Gleitsäulen 70 und 71 stellen Verarbeitungskomponenten dar, welche oberhalb des Werkstücks 3 angeordnet sind. Die Matrize 11, der Stempel 21, das erste Gleitelement 31, das zweite Gleitelement 41, die erste Nockenvorrichtung 51, die zweite Nockenvorrichtung 61 und die Gleitsäulen 72 und 73 stellen Verarbeitungskomponenten dar, welche unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet sind. Da die oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten im Wesentlichen gleich den unterhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten sind, sind nachstehend lediglich die oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten erläutert.
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Der Stempel 20 ist in einer Einführöffnung 22 eingefügt, welche innerhalb der Matrize 10 ausgebildet ist, so dass dieser vertikal verschiebbar ist. Der Stempel presst das Werkstück 3 bei dessen Endfläche auf der Seite des Werkstücks 3 nach unten gegen die Matrize 11. Die Verarbeitungsmaschine 1 enthält eine Mehrzahl der Stempel, welche in der Y-Richtung angeordnet sind. 1 zeigt jedoch lediglich die beiden Stempel 20 und 21, welche über das Werkstück entsprechend auf der Z-Seite und der –Z-Seite angeordnet sind, und die weiteren in der Y-Richtung angeordneten Stempel sind von der Darstellung ausgenommen. Dies betrifft ebenso die ersten Gleitelemente, die zweiten Gleitelemente, die ersten Nockenvorrichtungen und zweiten Nockenvorrichtungen. Bei dieser Ausführungsform ist die Dicke der Stempel 20 und 21, der ersten Gleitelemente 30 und 31, der zweiten Gleitelemente 40 und 41, und der ersten Nockenvorrichtungen 50 und 51 in der Y-Richtung ungefähr 2 mm.
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Das erste Gleitelement 30 ist oberhalb des Stempels 20 angeordnet und durch Aufängungs- bzw. Hängeelemente 32 an dessen beiden Enden getragen. Wie in den 2 und 5 gezeigt ist, werden die Aufhängungselemente 32 durch erste Beschränkungselemente 33 daran gehindert, sich hin zu der Seite gegenüberliegend zu der Matrize zu bewegen, und durch zweite Beschränkungselemente 34 daran gehindert, sich hin zu der Matrizenseite zu bewegen. Entsprechend sind das erste Gleitelement 30 und die Aufhängungselemente 32 sowohl in der X-Richtung als auch in der –X-Richtung bewegbar. In den 2 bis 4 sind die unterhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten, die Matrize 10 und die Gleitsäulen 70 und 71 auf der linken Seite von der Darstellung ausgenommen. Wie in 5 gezeigt ist, enthält das Aufhängungselement 32 einen Hängekörper 35, einen Gleitteil 36, welcher mit den Gleitsäulen 70 oder 71 in Gleitkontakt steht, und einen Trägerteil 37, welcher auf der Matrizenseite des ersten Gleitelements 30 angeordnet ist. Der Trägerteil 37 beschränkt das erste Gleitelement 30 in einer Bewegung hin zu der Matrizenseite. Sowohl ein Spalt alpha zwischen dem Aufhängungselement 32 und dem ersten Beschränkungselement 33, als auch ein Spalt beta zwischen dem Aufhängungselement 32 und dem zweiten Beschränkungselement 34 sind auf einen Wert eingestellt, welcher ausreichend klein ist, um dem Aufhängungselement 32 zu ermöglichen, sich in der X-Richtung und in der –X-Richtung zu bewegen, und um eine Neigung des Aufhängungselements 32 zu unterdrücken. Ein Spalt gamma liegt zwischen dem Trägerteil 37 des Aufhängungselements 32 und dem ersten Gleitelement 30 vor, wenn das erste Gleitelement 30 und das erste Beschränkungselement 33 aneinander liegen bzw. stoßen. Dieser Spalt gamma entspricht einem Raum, welcher für das erste Gleitelement 30 erforderlich ist, um sich durch den Vorgang der zweiten Nockenvorrichtung 60 hin zu der Matrizenseite zu bewegen.
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Wie in 2 gezeigt, ist die erste Nockenvorrichtung 50 zwischen dem ersten Gleitelement 30 und dem Stempel 20 angeordnet. Die erste Nockenvorrichtung 50 enthält einen ersten gleitelementseitigen Nocken 52, welcher auf der Matrizenseite des ersten Gleitelements 30 angeordnet ist, und einen stempelseitigen Nocken 53, welcher auf der Seite des Stempels 20 gegenüberliegend zu der Matrize angeordnet ist. Wenn sich der erste gleitelementseitige Nocken 52 zusammen mit dem ersten Gleitelement 30 in der –X-Richtung bewegt, bewegen sich der stempelseitige Nocken 53 und der Stempel 20 in der –Z-Richtung. Der Eingriffs- bzw. Druckwinkel Θ1 der ersten Nockenvorrichtung 50 ist auf einen Wert eingestellt, welcher das Erzeugen einer Last ermöglicht, die für das Durchführen des Biegeschritts an dem Werkstück 3 erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Eingriffswinkel Θ1 beispielsweise auf 45 Grad eingestellt. Dadurch kann die erste Nockenvorrichtung 50 den Stempel 20 einhergehend mit der Bewegung des ersten Gleitelements 30 hin zu der Matrizenseite bewegen, um das Werkstück 3 zu verformen.
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Das zweite Gleitelement 40 befindet sich über ein Presselement 42 auf der gegenüberliegenden Stempelseite des ersten Gleitelements 30. Das Presselement 42 beschränkt das zweite Gleitelement 40 in einer Bewegung hin zu der Matrizenseite. Ein Befestigungselement 43 beschränkt das zweite Gleitelement 40 in einer Bewegung hin zu der gegenüberliegenden Matrizenseite. Das zweite Gleitelement 40 kann sich in der X-Richtung und in der –X-Richtung bewegen. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite des Presselements 42 in der Y-Richtung auf einen Wert eingestellt, welcher das Pressen der Mehrzahl von ersten Gleitelementen 30 gleichzeitig ermöglicht.
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Die zweite Nockenvorrichtung 60 ist zwischen dem zweiten Gleitelement 40 und dem Presselement 42 angeordnet. Die zweite Nockenvorrichtung 60 enthält einen zweiten gleitelementseitigen Nocken 62, welcher auf der Matrizenseite des zweiten Gleitelements 40 angeordnet ist, und einen presselementseitigen Nocken 63, welcher auf der gegenüberliegenden Matrizenseite des Presselements 42 angeordnet ist. Wenn sich der zweite gleitelementseitige Nocken 62 zusammen mit dem zweiten Gleitelement 40 in der –X-Richtung bewegt, bewegen sich der presselementseitige Nocken 63 und das Presselement 42 in der –Z-Richtung. Der Eingriffs- bzw. Druckwinkel Θ2 der zweiten Nockenvorrichtung 60 ist auf einen Wert eingestellt, welcher die Erzeugung einer Last ermöglicht, die zum Durchführen des Oberflächen-Pressschritts an dem Werkstück 3 notwendig ist. Der Eingriffswinkel Θ2 der zweiten Nockenvorrichtung 60 ist kleiner als der Eingriffswinkel Θ1 der ersten Nockenvorrichtung 50. Bei dieser Ausführungsform ist der Eingriffswinkel Θ2 beispielsweise auf 5 Grad eingestellt. Dadurch kann die zweite Nockenvorrichtung 60 einhergehend mit der Bewegung des zweiten Gleitelements 40 das erste Gleitelement 30 und den Stempel gegen das Werkstück 3 pressen.
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Ein oberes Rollelement 44 ist zwischen dem zweiten Gleitelemente 40 und dem Befestigungselement 43 angeordnet. Ein unteres Rollelement 45 ist zwischen dem zweiten Gleitelement 40 und dem Presselement 42 angeordnet, das heißt zwischen dem zweiten gleitelementseitigen Nocken 62 der zweiten Nockenvorrichtung 60 und dem presselementseitigen Nocken 63. Die oberen und unteren Rollelemente 44 und 45 reduzieren die Reibkraft, welche auftritt, wenn sich das zweite Gleitelement 40 in der X-Richtung oder der –X-Richtung bewegt.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, können sich die Gleitsäulen 70 und 71, welche sich in Gleitkontakt mit den Aufhängungselementen 32 und dem zweiten Gleitelement 40 befinden, in der Z-Richtung und in der –Z-Richtung bewegen. Jede der Gleitsäulen 70 und 71 enthält eine dritte Nocken- bzw. Mitnehmervorrichtung 74 und eine vierte Nocken- bzw. Mitnehmervorrichtung 75. Sowohl die dritte Nockenvorrichtung 74 als auch die vierte Nockenvorrichtung 75 sind aus einer geneigten Fläche ausgebildet, welche in der –X-Richtung geneigt ist. Die dritte Nockenvorrichtung 74 kann das erste Aufhängungselement 32 und das erste Gleitelement 30 bewegen. Die vierte Nockenvorrichtung 75, welche in der Z-Richtung zu der dritten Nockenvorrichtung 74 in einem bestimmten Abstand angeordnet ist, kann das zweite Gleitelement 40 bewegen. Die vierte Nockenvorrichtung 75 ist bei einer solchen Position angeordnet, so dass diese in der Lage ist, das zweite Gleitelement 40 zu bewegen, nachdem die dritte Nockenvorrichtung 74 das erste Gleitelement 30 bewegt.
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Wenn sich die beiden oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Gleitsäulen 70 und 71 gleichzeitig in der –Z-Richtung bewegen, werden die Aufhängungselemente 32 und das erste Gleitelement 30 durch die Aktion bzw. den Betrieb der dritten Nockenvorrichtung 74 in der –X-Richtung bewegt. Wenn sich die beiden Gleitsäulen 70 und 71 weiter gleichzeitig in der –Z-Richtung bewegen, wird das zweite Gleitelement 40 durch die Aktion der vierten Nockenvorrichtung 75 in der –X-Richtung bewegt. Dadurch können die Gleitsäulen 70 und 71 die zweite Nockenvorrichtung 60 durch Bewegen des zweiten Gleitelements 40 betätigen, nachdem das erste Gleitelement 30 bewegt wird, um die erste Nockenvorrichtung 50 zu betätigen. In einem Fall, bei welchem das Presselement 42 gleichzeitig auf die Mehrzahl der ersten Gleitelemente 30 pressen kann, sind die vierten Nockenvorrichtungen 75 bei solchen Positionen an den Gleitsäulen 70 und 71 montiert, dass diese in der Lage sind, die zweiten Gleitelemente 40 zu bewegen, nachdem die dritten Nockenvorrichtungen 74 die Mehrzahl der ersten Gleitelemente 30 bewegen.
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Nachfolgend ist ein Biegeverfahren erläutert, welches unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verarbeitungsmaschine 1 durchgeführt wird. Dieses Biegeverfahren enthält einen Positionierschritt, einen Biegeschritt und einen Oberflächen-Pressschritt. Wie in 2 gezeigt, wird das Werkstück 3 bei dem Positionierschritt zwischen der oberen Matrize 10 und der unteren Matrize 11 platziert. Wie in 3 gezeigt ist, werden die Gleitsäulen 70 und 71 (die Säule 71 auf der linken Seite ist von der Darstellung ausgenommen) bei dem Biegeschritt in der –Z-Richtung bewegt, um die Aufhängungselemente 32 und das erste Gleitelement 30 in der –X-Richtung zu bewegen, wodurch der Stempel 20 in der –Z-Richtung bewegt wird, um das Werkstück 3 zu verformen. Zu diesem Zeitpunkt bewegen sich der erste gleitelementseitige Nocken 52 der ersten Nockenvorrichtung 50 und der stempelseitige Nocken 53 ausgehend von den Positionen, bei welchem deren geneigte Abschnitte in Gleitkontakt stehen, hin zu den Positionen, bei welchen deren flache Abschnitte in Gleitkontakt stehen. Der flache Abschnitt des ersten gleitelementseitigen Nockens 52 und der flache Abschnitt des stempelseitigen Nockens 53 sind parallel zu der X-Richtung. Wenn der Stempel 20 bei dem Biegeschritt eine Last auf das Werkstück 3 aufbringt, stößt das erste Gleitelement 30 aufgrund der Reaktionskraft des Werkstücks 3 gegen die ersten Beschränkungselemente 33. Entsprechend wird, wie in 5 gezeigt, der Spalt gamma zwischen dem ersten Gleitelement 30 und dem Aufhängungselement 32 ausgebildet.
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Die Mehrzahl der Stempel 20 (in 6 durch 20A bis 20E angegeben), welche oberhalb und unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet sind, werden in der Reihenfolge von 20A, 20B, 20C, 20D und 20E betätigt. Die oberen Stempel 20A, 20C und 20E pressen das Werkstück 3 nach unten gegen die unteren Matrize 11. Die unteren Stempel 20B und 20D drücken das Werkstück 3 nach oben gegen die oberen Matrize 11. Entsprechend wird das Werkstück 3 verarbeitet, während dieses nacheinander zwischen die Stempel 20A und 20B und zwischen die Stempel 20B und 20C eingezogen wird, wie durch den Pfeil W gezeigt.
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Bei dem Oberflächen-Pressschritt, welcher auf den Biegeschritt folgt, wie in 4 gezeigt, werden die Gleitsäulen 70 und 71 weiter in der –Z-Richtung bewegt, um das zweite Gleitelement 40 in der –X-Richtung zu bewegen, so dass das Presselement 42, das erste Gleitelement 30, die erste Nockenvorrichtung 50 und der Stempel 20 durch die Betätigung der zweiten Nockenvorrichtung 60 in der –Z-Richtung bewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das erste Gleitelement 30 durch die zwischen dem ersten Gleitelement 30 und den Aufhängungselementen 32 ausgebildeten Spalten gamma und stößt gegen die Trägerteile 37 der Aufhängungselemente 32. Da der Eingriffswinkel Θ2 der zweiten Nockenvorrichtung 60 kleiner ist als der Eingriffswinkel Θ1 der ersten Nockenvorrichtung 50, ist die bei dem Oberflächen-Pressschritt durch den Stempel 20 auf das Werkstück 3 aufgebrachte Last größer als diese bei dem Biegeschritt. Bei dieser Ausführungsform beträgt die bei dem Oberflächen-Pressschritt auf das Werkstück 3 aufgebrachte Last ungefähr das Vierfache dieser, welche bei dem Biegeschritt aufgebracht wird. Entsprechend wird das Werkstück 3 plastisch verformt und dessen Gestalt wird festgelegt. Im Übrigen befinden sich der erste gleitelementseitige Nocken 52 der ersten Nockenvorrichtung 50 und der stempelseitige Nocken 53 während des Biegeschritts in dem Zustand, bei welchem sich deren flache Abschnitte in Gleitkontakt befinden. Entsprechend können das erste Gleitelement 30 und die Aufhängungselemente 32 daran gehindert werden, eine Last auf die dritte Nockenvorrichtung 74 der Gleitsäule 70 auf der Seite der X-Richtung aufzubringen, wenn die zweite Nockenvorrichtung 60 bei dem Oberflächen-Pressschritt über das Presselement 42 und das erste Gleitelement 30 eine Last auf die erste Nockenvorrichtung 50 aufbringt.
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3 zeigt das Werkstück 3, welches durch das vorstehend beschriebene Biegeverfahren umgeformt wird. Das Werkstück 3 besitzt eine derartige Gestalt, dass der Abstand (Höhe) H zwischen dem Maximum einer Erhöhung und dem Tal einer benachbarten Vertiefung über dessen gesamte Länge konstant ist. Das heißt, das Werkstück 3, dessen Gestalt durch die Verarbeitungsmaschine 1 verarbeitet wird, besitzt hinsichtlich dessen Höhe eine hohe Genauigkeit.
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Die Verarbeitungsmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sieht die folgenden Vorteile vor.
- (1) Die Verarbeitungsmaschine 1 ist derart konfiguriert, dass diese das zweite Gleitelement 40 bewegt, um die zweite Nockenvorrichtung 60 zu veranlassen, den Stempel 20 gegen das Werkstück 3 zu pressen, nachdem das erste Gleitelement 30 bewegt wird, um die erste Nockenvorrichtung 50 zu veranlassen, den Stempel 20 zu bewegen, um das Werkstück 3 zu verformen. Da der Eingriffswinkel Θ2 der zweiten Nockenvorrichtung 60 kleiner ist als der Eingriffswinkel Θ1 der ersten Nockenvorrichtung 50, ist die Last, welche der Stempel 20 durch die Aktion bzw. den Betrieb der zweiten Nockenvorrichtung 60 auf das Werkstück 3 aufbringt, größer als die Last, welche der Stempel 20 durch die Aktion der ersten Nockenvorrichtung 50 auf das Werkstück 3 aufbringt. Entsprechend kann die Verarbeitungsmaschine 1 den Oberflächen-Pressschritt durchführen, um die Gestalt des Werkstücks 3 durch Betätigen der zweiten Nockenvorrichtung 60 nach dem Durchführen des Biegeschritts an dem Werkstück 3 festzulegen. Dadurch kann die Verarbeitungsmaschine 1 die Gestalt des Werkstücks 3 mit hoher Genauigkeit ausbilden.
- (2) Die erste Nockenvorrichtung 50 ist zwischen dem Stempel 20 und dem ersten Gleitelement 30 angeordnet und die zweite Nockenvorrichtung 60 ist zwischen dem ersten Gleitelement 30 und dem zweiten Gleitelement 40 angeordnet. Die Gleitsäulen 70 und 71 sind derart konfiguriert, dass diese das zweite Gleitelement 40 nach dem Bewegen des ersten Gleitelements 30 bewegen. Entsprechend sind der Stempel 20, die erste Nockenvorrichtung 50 und die zweite Nockenvorrichtung 60 in der Richtung ausgerichtet, in welcher sich der Stempel 20 bewegt. Dadurch ist es möglich, den Biegeschritt und den Oberflächen-Pressschritt nacheinander durchzuführen, da die erste Nockenvorrichtung 50 und die zweite Nockenvorrichtung 60 den gleichen Stempel betätigen. Dies ermöglicht es, die Verarbeitungsmaschine 1 zu verkleinern. Der erste gleitelementseitige Nocken 52 der ersten Nockenvorrichtung 50 und der stempelseitige Nocken 53 stehen in Flächenkontakt zueinander. Der erste gleitelementseitige Nocken 52 der ersten Nockenvorrichtung 50 und der stempelseitige Nocken 53 stehen in Flächenkontakt zueinander. Entsprechend können die Nocken daran gehindert werden zu blockieren, da die während des Biegeschritts auf die jeweiligen Nocken aufgebrachten Kontaktdrücke klein gemacht werden können.
- (3) Die Gleitsäulen 70 und 71 enthalten die dritte Nockenvorrichtung 74, welche in der Lage ist, das erste Gleitelement 30 zu bewegen, und die vierte Nockenvorrichtung 75, welche in der Lage ist, das zweite Gleitelement 40 zu bewegen. Die vierte Nockenvorrichtung 75 kann das zweite Gleitelement 40 bewegen, nachdem die dritte Nockenvorrichtung 74 das erste Gleitelement 30 bewegt. Entsprechend können die Gleitsäulen 70 und 71 durch Vorsehen der Gleitsäulen 70 und 71 mit den dritten und vierten Nockenvorrichtungen 74 und 75 mit der Mehrzahl der geneigten Flächen entsprechend der Mehrzahl der Stempel 20, die Mehrzahl der ersten und zweiten Gleitelemente 30 und 40 mit einer Dicke von ungefähr 2 mm und die Stempel 20 antreiben.
- (4) Der Spalt gamma ist zwischen dem ersten Gleitelement 30 und jedem Aufhängungselement 32 ausgebildet, wenn das erste Gleitelement 30 und das erste Beschränkungselement 33 aneinander liegen bzw. stoßen. Der Spalt gamma ist für das erste Gleitelement 30 notwendig, um sich durch die Aktion bzw. den Betrieb der zweiten Nockenvorrichtung 60 hin zu der Matrizenseite zu bewegen. Entsprechend kann die zweite Nockenvorrichtung 60 das erste Gleitelement 30, die erste Nockenvorrichtung 50 und die Stempel 20 hin zu der Matrizenseite pressen bzw. drücken, während die ersten und zweiten Beschränkungselemente 33 und 34 die Bewegung der Aufhängungselemente 32 hin zu der Matrizenseite und der gegenüberliegenden Matrizenseite beschränken.
- (5) Sowohl der Spalt zwischen dem Aufhängungselement 32 und dem ersten Beschränkungselement 33 als auch der Spalt zwischen dem Aufhängungselement 32 und dem zweiten Beschränkungselement 34 ist ausreichend klein, um dem Aufhängungselement 32 zu ermöglichen, sich in der X-Richtung und der –X-Richtung zu bewegen, in welcher sich das erste Gleitelement 30 bewegt, und um das Aufhängungselement 32 an einer Neigung zu hindern. Entsprechend ist es möglich, nicht nur das Aufhängungselement 32, sondern ebenso das erste Gleitelement 30 daran zu hindern, sich zu neigen.
- (6) Das obere Rollelement 44 ist zwischen dem zweiten Gleitelement 40 und dem Befestigungselement 43 angeordnet, und das untere Rollelement 45 ist zwischen dem zweiten gleitelementseitigen Nocken 62 der zweiten Nockenvorrichtung 60 und dem presselementseitigen Nocken 63 angeordnet. Dies ermöglicht es, die Reibkraft zu reduzieren, welche auftritt, wenn sich das zweite Gleitelement 40 bewegt. Entsprechend kann die Last reduziert werden, welche die zweite Nockenvorrichtung 60 auf die vierte Nockenvorrichtung 75 der Gleitsäule 70 auf der rechten Seite über das zweite Gleitelement 40 aufbringt.
- (7) Das vorstehend beschriebene Biegeverfahren enthält den Biegeschritt zum Verformen des Werkstücks 3 und den Oberflächen-Pressschritt, bei welchem der Stempel 20 mit einer größeren Last als derjenigen Last, welche bei dem Biegeschritt auf das Werkstück 3 aufgebracht wird, gegen das Werkstück 3 gepresst wird. Da das Werkstück 3 durch den Biegeschritt verformt wird und dessen Gestalt danach durch den Oberflächen-Pressschritt festgelegt wird, kann das Werkstück 3 mit hoher Genauigkeit gestaltet werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine Verarbeitungsmaschine 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 8 bis 10 beschrieben. Die Elemente, Teile oder Abschnitte der zweiten Ausführungsform, welche gleich oder äquivalent zu diesen der ersten Ausführungsform sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen oder Buchstaben bezeichnet. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Matrize 10, die Stempel 20, Gleitelemente 80 und die ersten und zweiten Nockenvorrichtungen 50 und 60 oberhalb des Werkstücks 3 auf der Seite der Z-Richtung angeordnet, während andererseits die Matrize 11, die Stempel 21, die Gleitelemente 80 und die ersten und zweiten Nockenvorrichtungen 50 und 60 unterhalb des Werkstücks 3 auf der Seite der –Z-Richtung angeordnet sind. Die Verarbeitungsmaschine 2 enthält die beiden Gleitsäulen 70, welche jeweils auf den rechten und linken Endseiten der Gleitelemente 80 angeordnet sind. In 8 sind die unterhalb des Werkstücks 3 angeordneten Gleitelemente, die unterhalb des Werkstücks 3 angeordneten ersten und zweiten Nockenvorrichtungen und die auf der rechten Endseite der Gleitelemente angeordnete Gleitsäule von der Darstellung ausgenommen. Ferner sind in 8 lediglich drei Sätze der Stempel 20 und 21 und der Gleitelemente 80 gezeigt und die anderen Sätze derselben, welche in der –Y-Richtung angeordnet sind, sind von der Darstellung ausgenommen. Da die oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten im Wesentlichen gleich den unterhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten sind, sind nachstehend lediglich die oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Verarbeitungskomponenten erläutert.
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Wie in 8 gezeigt ist, sind die Gleitelemente 80 oberhalb des Stempels 20 angeordnet und an beiden Enden davon durch die Gleitsäulen 70 getragen. Die Gleitelemente 80 werden durch die ersten und zweiten Beschränkungselemente (nicht gezeigt) an einer Bewegung hin zu der Matrizenseite und zu der gegenüberliegenden Matrizenseite gehindert. Entsprechend können sich die Gleitelemente 80 in der X-Richtung und in der –X-Richtung bewegen.
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Wie in 9 gezeigt ist, sind bei der zweiten Ausführungsform die ersten und zweiten Nockenvorrichtungen 50 und 60 zwischen jedem Gleitelement 80 und jedem Stempel 20 in der Richtung, in welcher sich das Gleitelement 80 bewegt, nebeneinander angeordnet. Die erste Nockenvorrichtung 50 ist aus gleitelementseitigen ersten Nocken 55 und stempelseitigen ersten Nocken 56 ausgebildet. Die erste Nockenvorrichtung 50, deren Eingriffswinkel Θ1 beispielsweise 45 Grad beträgt, kann das Werkstück 3 durch Bewegen der Gleitelemente 80, um dadurch den Stempel 20 hin zu der Matrizenseite zu bewegen, verformen. Die zweite Nockenvorrichtung 60 ist aus gleitelementseitigen zweiten Nocken 65 und stempelseitigen zweiten Nocken 66 ausgebildet. Die zweite Nockenvorrichtung 60, deren Eingriffswinkel Θ2 beispielsweise 2 Grad beträgt, kann durch Bewegen der Gleitelemente 80 auf die Oberfläche des Werkstücks 3 pressen bzw. drücken. Der Eingriffswinkel Θ2 der zweiten Nockenvorrichtung 60 ist kleiner als der Eingriffswinkel Θ1 der ersten Nockenvorrichtung 50. Der gleitelementseitige ersten Nocken 55 und der gleitelementseitige zweite Nocken 65 sind in der X-Richtung kontinuierlich angeordnet. Der stempelseitige ersten Nocken 56 und der stempelseitige zweite Nocken 66 sind in der X-Richtung kontinuierlich angeordnet.
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Die Gleitsäulen 70 enthalten Nocken- bzw. Mitnehmervorrichtungen 77 zum Bewegen der Gleitelemente 80 in der X-Richtung und in der –X-Richtung. Die Nockenvorrichtungen 77, welche jeweils durch eine geneigte Fläche ausgebildet sind, die in der X-Richtung geneigt ist, kann die in der –Y-Richtung angeordneten Gleitelemente 80 nacheinander bewegen. Wenn sich die linksseitigen und rechtsseitigen Säulen 70 gleichzeitig in der –Z-Richtung bewegen, bewegen sich die Gleitelemente 80 durch die Aktion bzw. den Betrieb der Nockenvorrichtungen 77 der Gleitsäulen 70 in der X-Richtung. Folglich bewegen sich die Stempel 20 durch die Aktion der ersten Nockenvorrichtung 50, um das Werkstück 3 zu verformen. Anschließend pressen bzw. drücken die Stempel 20 auf die Oberfläche des Werkstücks 3, um das Werkstück 3 plastisch zu verformen. Entsprechend kann das Werkstück 3 mit hoher Genauigkeit geformt werden.
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10 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der durch den Stempel 20 auf das Werkstück 3 aufgebrachten Verarbeitungslast und dem Verarbeitungshub zeigt, wenn das Gleitelement 80 in der X-Richtung bewegt wird. Wenn sich der Verarbeitungshub zwischen S1 und S2 befindet, befindet sich die Verarbeitungslast in dem Bereich von F1 bis F2. Der Biegevorgang wird unter Verwendung der ersten Nockenvorrichtung 50 durchgeführt, während sich der Verarbeitungshub zwischen S1 und S2 befindet. Während der Verarbeitungshub von S2 zu S3 zunimmt, nimmt die Verarbeitungslast von F2 bis F3 abrupt zu. Die Phase, in welcher der Verarbeitungshub von S2 zu S3 zunimmt, entspricht der Phase, in welcher ein Umschalten zwischen der ersten Nockenvorrichtung 50 und der zweiten Nockenvorrichtung 60 ausgeführt wird. Die Verarbeitungslast ist gleich F3, nachdem der Verarbeitungshub S3 erreicht. Der Oberflächen-Pressvorgang wird unter Verwendung der zweiten Nockenvorrichtung 60 ausgeführt, nachdem der Verarbeitungshub S3 erreicht.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind die ersten Nockenvorrichtung 50 und die zweite Nockenvorrichtung 60 in der X-Richtung, in welcher sich die Gleitelemente 80 bewegen, nebeneinander angeordnet. Entsprechend ist die Struktur der Verarbeitungsmaschine 2 der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu der Verarbeitungsmaschine 1 der ersten Ausführungsform einfach.
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Dritte Ausführungsform
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Nachfolgend ist eine Verarbeitungsmaschine 4 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 11 beschrieben. Bei der Verarbeitungsmaschine 4 sind die Verarbeitungskomponenten einschließlich des Stempels 20, der ersten Nockenvorrichtung 50, des ersten Gleitelements 30, der zweiten Nockenvorrichtung 60 und des zweiten Gleitelements 40 lediglich auf der Seite oberhalb des Werkstücks 3 angeordnet. Die Verarbeitungsmaschine 4 enthält die beiden Gleitsäulen 70 zum Antreiben der ersten und zweiten Gleitelemente 30 und 40. Der Stempel 20 wird zum Pressen des Werkstücks 3 gegen die Matrize 12 verwendet, welche unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet ist, um den Biegevorgang und den Oberflächen-Pressvorgang durchzuführen. In 11 ist die linksseitige Gleitsäule von der Darstellung ausgenommen. Gemäß der dritten Ausführungsform kann das Werkstück 3 unter Verwendung lediglich der oberhalb des Werkstücks 3 angeordneten Struktur in einer gewünschten Gestalt ausgebildet werden.
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Weitere Ausführungsformen
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- (1) Bei der ersten Ausführungsform ist das zweite Gleitelement auf der gegenüberliegenden Stempelseite des ersten Gleitelements angeordnet. Das zweite Gleitelement kann jedoch auf der Stempelseite des ersten Gleitelements angeordnet sein. In diesem Fall ist die erste Nockenvorrichtung zwischen dem ersten Gleitelement und dem zweiten Gleitelement angeordnet und die zweite Nockenvorrichtung ist zwischen dem zweiten Gleitelement und dem Stempel angeordnet. Die Gleitsäulen bewegen das zweite Gleitelement nach dem Bewegen des ersten Gleitelements. Auch in diesem Fall können die gleichen Vorteile vorgesehen werden, wie diejenigen, welche durch die erste Ausführungsform vorgesehen werden.
- (2) Bei der ersten Ausführungsform werden die ersten und zweiten Gleitelemente durch die Gleitsäulen als ein Antriebselement bewegt. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Gleitelemente durch die Gleitsäulen als ein Antriebselement bewegt. Jedoch kann ein Zylinder als solch ein Antriebselement verwendet werden.
- (3) Bei der dritten Ausführungsform sind die Verarbeitungskomponenten zum Biegen und Pressen auf das Werkstück 3 lediglich auf der Oberseite des Werkstücks 3 angeordnet. Die Verarbeitungskomponenten können jedoch lediglich auf der Unterseite des Werkstücks 3 angeordnet sein.
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Die vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsformen sind beispielhaft für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche lediglich durch die nachstehend beigefügten Ansprüche beschrieben ist. Es ist erkennbar, dass Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt werden können, wie für den Fachmann ersichtlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-266765 [0001]
- JP 2006-263815 [0003]
