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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter, insbesondere einen Platinenhalter, einen Einweiser für ein Umformwerkzeug sowie eine Verwendung eines Halters.
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Halter der in Rede stehenden Art werden beispielsweise bei Umformwerkzeugen verwendet. Die für die Herstellung von Karosserieteilen verwendeten Pressen enthalten im Bereich der Materialzuführung z. B. derartige Halter bzw. Platinenhalter sowie Einweiser. Dabei wird als Platine das Blech, also das zu verwendende Rohmaterial bezeichnet. Um das Umformwerkzeug, beispielsweise das Tiefziehwerkzeug, herum verteilt sind in der Regel mehrere Platinenhalter vorgesehen, mit der Aufgabe, den Blechrohling vor der Bearbeitung durch Umformung oberhalb der Werkzeuge bzw. der Werkzeughälften zu halten, während die Einweiser eine wiederholgenaue Positionierung sicherstellen. Hierzu weisen die Platinenhalter entsprechende Halte- bzw. Auflageflächen auf. Die Platine muss oberhalb der Werkzeuge bzw. beispielsweise des Werkzeugunterteils, gehalten werden, da der Blechrohling aufgrund der meist komplexen Form der Werkzeuge sonst beim Auflegen verrutschen bzw. kippen könnte. Beim Hubvorgang selbst wird das Blech durch Blechhalter und Matrize fixiert. Anschließend führt das Presswerkzeug den Arbeitshub aus, bei dem die Platine verformt wird. Hierbei werden die Auflageflächen im Platinenhalter eingeklappt und die Platine wird entlang der Einweiser nach unten bewegt. Bei den bekannten Platinenhaltern erfolgt deren Rückstellung nach erfolgtem Arbeitshub in der Regel mit Hilfe von Gegengewichten und/oder Rückstellfedern. Diese Art der Rückstellung resultiert allerdings in einem äußerst starken Verschleiß der Platinenhalter. Ähnliches gilt für das Einklappen der Halter bzw. deren Halteflächen beim Arbeitshub, da die Halter hierbei in der Regel ungebremst gegen einen Anschlag stoßen.
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Die
DE 20 2014 004 486 U1 betrifft eine Einweisungsvorrichtung zur Positionierung eines Werkstücks relativ zu einem Werkzeug, umfassend mindestens einen Einweiser, der eine Einweiserfläche aufweist, die sich in einer Einführungsrichtung erstreckt.
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Die
DE 102 52 150 A1 betrifft eine Einweisungsvorrichtung zur Positionierung mindestens eines Werkstücks mit einer Werkstücklagekontrolleinrichtung, welche als Sensoreinheit zur berührungslosen Werkstück-Lagekontrolle ausgebildet ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halter, einen Einweiser sowie eine Verwendung eines Halters anzugeben, welche besonders verschleißarm und dabei einfach aufgebaut sind.
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Diese Aufgabe wird durch einen Halter gemäß Anspruch 1, einen Einweiser gemäß Anspruch 11 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Halter, insbesondere ein Platinenhalter, ein Drehelement, welches drehbar auf einem Achsabschnitt angeordnet ist, wobei das Drehelement zumindest eine umfänglich angeordnete Haltefläche aufweist, welche in einer Halteposition des Halters eine Halteebene definiert, und wobei der Halter zumindest eine Vorspanneinheit umfasst, welche derart mit einem Funktionsbereich des Drehelements oder des Achsabschnitts zusammenwirkt, dass bei Überschreiten einer Kraft auf die zumindest eine Haltefläche so lange eine Drehbewegung des Drehelements erfolgt, bis wieder eine Haltefläche in der Halteebene liegt. Mit Vorteil wird also vorliegend ein Festanschlag vermieden. Zudem ist keine Rückstellung der (zumindest einen) Haltefläche nötig, da eine Neuausrichtung der Haltefläche über ein Weiterdrehen des Drehelements, sozusagen automatisch, erfolgt. Die Haltefläche dient der Anordnung bzw. Auflage einer Platine, wie beispielsweise eines Blechteils. Grundsätzlich sind um ein entsprechendes Umformwerkzeug herum mehrere Halter vorgesehen, welche der Anordnung der Platine vor dem eigentlichen Umformvorgang dienen. Wird nun beispielsweise die Platine nach unten gedrückt, klappen die entsprechenden Halteflächen der Halter nach unten in einer Drehbewegung weg. Mit Vorteil ist nun aber gegenüber dem Stand der Technik keinerlei Rückstellung notwendig, da der Halter derart ausgebildet ist, dass im Zuge der gleichen Drehbewegung sozusagen eine Nachstellung erfolgt, wodurch, abhängig von der Anzahl der Halteflächen des Drehelements, die gleiche Haltefläche wieder oder eine nächste Haltefläche an der vorherigen Position, mit anderen Worten also in der Halteebene, in welcher vorher die Platine angeordnet war, zu liegen kommt. Dabei dient die Vorspanneinheit zum einen dazu, eine Ausrichtung des Drehelements, insbesondere beispielsweise eine Ausrichtung der Haltefläche in der Halteebene, sicherzustellen, als auch dazu, eine bestimmte Kraft bzw. Referenzkraft festzulegen, ab welcher die Drehbewegung des Halters erfolgt bzw. erfolgen soll. So ist die Vorspanneinheit dahingehend auszulegen bzw. abzustimmen, dass die gewünschte Haltefunktion auch zufriedenstellend erledigt werden kann. Hierzu wirkt die Vorspanneinheit auf den Funktionsbereich, wobei dieser derart gestaltet ist, die vorgenannte Arretierung bzw. Fixierung in einer bestimmten Position zu ermöglichen. Weiter wird insbesondere durch die Form des Funktionsbereichs sichergestellt, dass zum einen eine gewisse, ggf. vorgebbare, Kraft auf die Haltefläche überschritten werden muss, bevor die Haltefläche weiter dreht, und zum anderen, dass das Drehelement in die gewünschte Position weiter dreht, was bedeutet, dass wieder eine Haltefläche in der Halteebene liegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Achsabschnitt den Funktionsbereich auf, wobei der Funktionsbereich eine Grundfläche und zumindest einen Fortsatz umfasst. Letztlich definiert der Achsabschnitt eine Drehachse, um welche die Drehbewegung des Drehelements erfolgt. Die zumindest eine Vorspanneinheit ist bei dieser Konfiguration im Drehelement angeordnet. Alternativ ist auch ein umgekehrter Aufbau möglich, bei welchem die zumindest eine Vorspanneinheit innerhalb des Achsabschnitts angeordnet und der Funktionsbereich am Drehelement ausgebildet ist. Grundsätzlich ist das Drehelement immer derjenige Teil, der sich dreht, während der Achsabschnitt fest steht, beispielsweise indem er drehfest an einem Einweiser oder allgemein an einer entsprechenden Struktur des Umformwerkzeugs befestigt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zumindest eine Vorspanneinheit ein Druckelement, welches in der Halteposition formschlüssig mit einem Eingriffsbereich des Funktionsbereichs zusammenwirkt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Druckelement beispielsweise eine Kugel. Entsprechend ist der Eingriffsbereich kugelsegmentförmig ausgebildet bzw. derart, dass ein Zusammenwirken mit dem Druckelement ermöglicht ist. Ein derartig geformter Eingriffsbereich kann beispielsweise sehr effizient über eine Anbohrung hergestellt werden. Der Eingriffsbereich dient im Zusammenwirken mit dem Druckelement dazu, dass die Haltefläche in der gewünschten Position zentriert bzw. in diese geführt wird. Zweckmäßigerweise ist der Eingriffsbereich an der Grundfläche des Funktionsbereichs ausgebildet.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass zur Unterstützung der Drehbewegung des Drehelements relativ zum Achsabschnitt am Funktionsbereich, insbesondere an der Grundfläche und dem zumindest einen Fortsatz, auch eine umlaufende Nut, beispielsweise mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt, vorgesehen sein kann, um beispielsweise eine (zusätzliche) Führung des Drehelements gegenüber dem Achsabschnitt zu ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Funktionsbereich im Querschnitt, also entlang der Drehachse gesehen, im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Dabei ist der Ausdruck „im Wesentlichen“ insbesondere dahingehend zu verstehen, dass die Ecken dieses Quadrats abgerundet sind. Diese Abrundung ist dazu vorgesehen, dass ein effizientes Ab- bzw. Herübergleiten des oder der Druckelemente der Vorspanneinheit bzw. der Vorspanneinheiten möglich ist. Die quadratische Form bringt den Vorteil mit sich, dass auf sehr einfache konstruktive Art ein Funktionsbereich mit vier Vorsprüngen und dazwischen liegenden Grundflächenabschnitten geschaffen wird, welcher in idealer Weise eine gewünschte Drehbewegung des Drehelements ermöglicht. Zweckmäßigerweise ermöglicht diese Konfiguration eine Drehbewegung um 90° pro Arbeitshub.
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Entsprechend weist das Drehelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von sternförmig angeordneten Halteabschnitten auf, wobei die Halteabschnitte die Halteflächen umfassen. Alternativ könnten entsprechend auch nur zwei oder drei Halteabschnitte mit entsprechend ausgebildeten Halteflächen vorgesehen sein, wobei der Funktionsbereich entsprechend ausgelegt ist, ein Weiterdrehen des Drehelements um jeweils 180° bzw. 120° sicherzustellen. Das Vorsehen von beispielsweise vier Halteabschnitten bringt dabei insbesondere den Vorteil mit sich, dass allein durch die zusätzliche Anzahl von Halteflächen der Verschleiß des Halters an sich bereits deutlich minimiert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Halteflächen gehärtet, insbesondere oberflächengehärtet. Grundsätzlich besteht der Halter, umfassend das Drehelement und den Achsabschnitt, bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff, wobei ein optimaler Kompromiss hinsichtlich Haltbarkeit und Kosten bei der Materialauswahl anzustreben ist. Um noch spezifisch die Einsatzdauer zu erhöhen, welche insbesondere in der Serienfertigung und bei der Fertigung hoher Stückzahlen von entscheidender Bedeutung ist, sind die Halteflächen noch einmal zusätzlich gehärtet.
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Zurückkommend auf die vorgenannte Ausführungsform, umfassend die vier Halteabschnitte, werden bevorzugt auch vier Vorspanneinheiten verbaut. Zweckmäßigerweise sind diese, genauso wie die Halteabschnitte, umfänglich verteilt angeordnet, insbesondere in den Halteabschnitten. Insbesondere sind sie grundsätzlich im gleichen Abstand bzw. Winkelabstand zueinander beabstandet, wie auch die Halteabschnitte, da so das abschnittsweise Drehen des Drehelements um einen gewünschten Winkel realisiert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in den Halteabschnitten die Vorspanneinheiten angeordnet. Zweckmäßigerweise weist hierzu das Drehelement bzw. weisen die Halteabschnitte, welche sich radial zu der Drehachse erstrecken, entsprechende radiale Öffnungen bzw. Bohrungen auf, welche zur Anordnung der Vorspanneinheiten ausgelegt bzw. ausgebildet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorspanneinheit bzw. umfassen die Vorspanneinheiten ein Vorspannelement und ein Verstellelement, zur Einstellung einer Vorspannkraft bzw. der Referenzkraft. Bei dem Vorspannelement handelt es sich beispielsweise um ein Elastomerelement oder insbesondere bevorzugt um eine Schraubenfeder. Bei dem Verstellelement handelt es sich beispielsweise um eine Schraube, besonders bevorzugt um eine Madenschraube, welche bevorzugt in einen entsprechend ausgebildeten Halteabschnitt des Drehelements geschraubt werden kann. Durch das Verstellelement lässt sich die Kraft, ab welcher das Drehelement weiter dreht, individuell anpassen, sodass der Halter sehr leicht verstellbar ist. Hierbei ist insbesondere auch die gute Zugänglichkeit zu erwähnen, wenn die Vorspanneinheit als solche im Halteabschnitt angeordnet ist. Zudem sind die vorgenannten Komponenten der Vorspanneinheit durchwegs Standard-Bauteile, was dem kostengünstigen Aufbau des Halters deutlich zugutekommt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Achsabschnitt zwei im Wesentlichen scheibenförmige Lagerabschnitte auf, auf welchen das Drehelement gelagert ist. Zweckmäßigerweise umfasst der Achsabschnitt also den Funktionsbereich, welcher sozusagen mittig zwischen den zwei scheibenförmigen Lagerabschnitten angeordnet bzw. ausgebildet ist. Die eigentliche Drehung bzw. der Kontakt mit dem Drehelement erfolgt über die Lagerabschnitte. Gemäß einer Ausführungsform können diese derart gestaltet sein, dass auch eine seitliche Führung des Drehelements, sozusagen entlang der Drehachse, möglich ist. Die seitliche Führung kann aber auch über das Zusammenwirken des Funktionsbereichs mit dem Druckelement bzw. den Druckelementen der Vorspanneinheiten realisiert werden bzw. über die Anordnung des Halters selbst, beispielsweise in einem entsprechenden Einweiser, welcher den Achsabschnitt und den Halter seitlich führt.
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Die Erfindung richtet sich weiter auf einen Einweiser für ein Umformwerkzeug, insbesondere ein Ziehwerkzeug, umfassend ein Drehelement, welches drehbar auf einem Achsabschnitt angeordnet ist, wobei das Drehelement zumindest eine umfänglich angeordnete Haltefläche umfasst, welche in einer Halteposition des Halters eine Halteebene definiert, und wobei der Halter zumindest eine Vorspanneinheit umfasst, welche derart mit einem Funktionsbereich des Drehelements oder des Achsabschnitts zusammenwirkt, dass bei Überschreiten einer Kraft auf die zumindest eine Haltefläche so lange eine Drehbewegung des Drehelements erfolgt, bis wieder eine Haltefläche in der Halteebene liegt, wobei der Achsabschnitt drehfest in bzw. an dem Einweiser befestigt ist. Während die Halter um ein Umformwerkzeug, beispielsweise ein Tiefziehwerkzeug, herum verteilt sind, mit der Aufgabe, einen Blechrohling vor der Bearbeitung durch Umformung zu halten, stellen die Einweiser eine wiederholgenaue Positionierung sicher. Derartige Einweiser sind hierzu entsprechend verstellbar ausgebildet. Mit Vorteil ist der Halter insbesondere in dem Einweiser befestigt, was bedeutet, dass eine Anordnung des Halters bevorzugt in einem Zwischenraum, Spalt bzw. Schlitz des Einweisers erfolgt. Dabei weist der Schlitz bzw. der Zwischenraum oder Spalt eine Breite auf, welche in etwa einer Breite des Halters, insbesondere des Drehelements entspricht, sodass automatisch eine seitliche Führung des Halters gewährleistet ist. Zur Befestigung am Einweiser weist der Achsabschnitt zweckmäßigerweise entsprechende Befestigungselemente, wie beispielsweise Bohrungen auf, welche insbesondere ein drehfestes Befestigen des Achsabschnitts am Einweiser ermöglichen.
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Weiter richtet sich die Erfindung auf eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Halters - bzw. mehrerer - zum Halten und/oder Anordnen von Halbzeugen/Platinen im Bereich der Blechumformung.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass die im Zusammenhang mit dem Halter erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend auch für den erfindungsgemäßen Einweiser sowie für die erfindungsgemäße Verwendung gelten, wie auch umgekehrt und untereinander.
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Nach Alledem zeichnet sich der vorgeschlagene Halter insbesondere durch einen äußerst geringen Verschleiß aus, da kein Festanschlag notwendig ist. Die Konfiguration des Funktionsbereichs im Zusammenhang mit der zumindest einen Vorspanneinheit ermöglicht stets die korrekte Selbstjustage des Drehelements, wobei durch die Form des Funktionsbereichs effektiv ein Totpunkt der Drehbewegung vermieden werden kann. Durch die Verwendung einfacher Verstellelemente, beispielsweise in Form von Madenschrauben, kann sehr leicht eine Vorspannung bzw. die Federkraft der Schraubenfedern, welche bevorzugt verwendet werden, eingestellt werden. Die Ausfallzeiten der Anlage können durch die lange Lebensdauer derartiger Halter, insbesondere Platinenhalter, deutlich minimiert werden. Die Reparaturkosten in der Instandhaltung sinken und die einfache Form bzw. der einfache Aufbau des Halters ermöglichen den leichten, ggf. auch nachträglichen, Einbau in vorhandene Strukturen bzw. Systeme bzw. Einweiser.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen von Haltern bzw. Einweisern mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Verschiedene Merkmale können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1: eine Ansicht eines Achsabschnitts quer zu einer Drehachse;
- 2: eine Ansicht des Achsabschnitts aus 1 entlang der Drehachse gesehen;
- 3: eine Seitenansicht eines Halters;
- 4: eine Schnittdarstellung eines Drehelements, umfassend vier Vorspanneinheiten bzw. Halteabschnitte;
- 5: eine schematische Ansicht eines Umformwerkzeugs mit entsprechenden Einweisern und Haltern, auf welchen eine Platine angeordnet ist;
- 6: einen der Einweiser aus 5 aus einer anderen Perspektive.
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1 zeigt quer zu einer Drehachse D gesehen einen Achsabschnitt 40, welcher einen Funktionsbereich 42, flankiert von zwei scheibenförmig ausgebildeten Lagerabschnitten 50, aufweist. Gestrichelt dargestellt ist (teilweise) ein Drehelement 10, welches auf den Lagerabschnitten 50 drehbar angeordnet bzw. gelagert ist. Der Funktionsbereich 42 umfasst einen kugelsegmentförmigen Eingriffsbereich 48, wobei hinsichtlich dessen Funktion auf die 2 verwiesen wird. Der Funktionsbereich 42 als solcher weist eine im Wesentlichen quadratische Grundform auf, wobei die Ecken dieses „Quadrats“ abgerundet sind, was über die entsprechend gepunkteten Linien angedeutet ist. In diesem Bereich bildet der Funktionsbereich 42 Fortsätze 46 aus, wobei die Grundfläche 44 als solche im Wesentlichen als gerade Fläche ausgebildet ist. Erkennbar ist dies insbesondere in der 2, welche eine Schnittdarstellung zeigt, wie sie über die beiden Pfeile in der 1 skizziert ist.
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2 zeigt den Achsabschnitt 40, wie aus 1 bekannt, wobei insbesondere die im Wesentlichen quadratische Grundform des Funktionsbereichs 42 erkennbar ist. Die Grundfläche 44 des Funktionsbereichs 42 umfasst in Summe vier Eingriffsbereiche 48, welche im Wesentlichen kugelsegmentförmig ausgebildet sind. Zwischen den Eingriffsbereichen 48 sind Fortsätze 46 geformt, wobei diese mit Vorteil quasi automatisch durch die quadratische Grundform des Funktionsbereichs 42 realisiert wird. Lediglich zur Veranschaulichung ist ein punktierter Kreis um die Drehachse D herum eingezeichnet, wodurch deutlich wird, wie die Fortsätze 46, bei einer Relativbewegung des Achsabschnitts 40 zu einem hier nicht gezeigten Drehelement, wirken, nämlich entgegen der Druckelemente bzw. Kugeln 18, welche umfänglich um den Funktionsbereich 42 angeordnet sind. In der 2 ist sozusagen eine Halteposition gezeigt, in welcher die Druckelemente 18 in den Eingriffsbereichen 48 formschlüssig gehalten sind.
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3 zeigt einen Halter, umfassend ein Drehelement 10, in welchem ein Achsabschnitt 40, umfassend zwei als Bohrungen ausgebildete Anordnungsbereiche 60, angeordnet ist. Das Drehelement umfasst vier Halteabschnitte 12, welche jeweils Halteflächen 14 umfassen. Eine der Halteflächen 14 definiert eine Halteebene H. Durch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn, beispielsweise wenn eine bestimmte Kraft auf die Haltefläche 14, welche die Halteebene H definiert, wirkt, kann eine Drehbewegung um die Drehachse D realisiert werden, welche die nächste Haltefläche 14 in die Halteebene H bringt. Gestrichelt dargestellt ist, dass die Halteabschnitte 12 entsprechend für die Anordnung entsprechender Vorspanneinheiten 16 ausgebildet sind, wobei diesbezüglich auf die 4 verwiesen wird.
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4 zeigt die aus 3 bekannte Ausführungsform eines Halters in einer Schnittdarstellung, wobei zu erkennen ist, dass in dem Drehelement 10 bzw. dessen Halteabschnitten 12 je eine Vorspanneinheit 16 angeordnet ist. Dabei umfasst eine Vorspanneinheit 16 je ein Verstellelement 22, ein Vorspannelement 20 und ein Druckelement 18. Bei dem Verstellelement 22 handelt es sich beispielsweise um eine Madenschraube, bei dem Vorspannelement 20 um eine Feder, und bei dem Druckelement 18 um eine Kugel. Das Zusammenwirken mit dem hier nicht dargestellten Achsabschnitt 40 kann der 2 entnommen werden. Durch die hier gezeigte Konfiguration kann eine Drehbewegung von 90° pro Arbeitshub realisiert werden.
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5 zeigt schematisch ein Umformwerkzeug, umfassend ein Werkzeugoberteil 84 und ein Werkzeugunterteil 86. Seitlich angeordnet sind zwei Einweiser 80, wobei an jedem der Einweiser 80 ein Halter befestigt ist. Zu erkennen sind die entsprechenden Drehelemente 10 der Halter, wobei die hier weiter nicht erkennbaren Halteflächen 14 der Drehelemente 10 eine Halteebene H festlegen bzw. definieren. In dieser Halteebene H liegt ein Halbzeug bzw. eine Platine 82. Über die Pfeile ist angedeutet, dass sich die Drehelemente 10 beim Hinabbewegen des Halbzeugs 82 bzw. des Werkzeugoberteils 84 entsprechend weiter drehen, insbesondere soweit, dass für den nächsten Arbeitshub wieder zwei Halteflächen 14 in der Halteebene H zum Anordnen einer weiteren Platine 82 ausgerichtet sind. Zum Verdeutlichen einer Anordnung des Halters in dem Einweiser 80 ist der rechte Einweiser in der 6 nochmals aus einer anderen Perspektive dargestellt.
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6 zeigt den rechten Einweiser 80 aus 5 sozusagen von vorne, wobei ein Schlitz bzw. Spalt oder Zwischenraum 81 erkennbar ist, in welchem vorteilhafterweise der Halter, umfassend das Drehelement 10, welches sich um eine Drehachse D drehen kann, angeordnet ist. Zu erkennen ist die äußerst schlanke Ausgestaltung des Halters, welcher in idealer Weise seitlich durch den Einweiser 80 geführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehelement
- 12
- Halteabschnitt
- 14
- Haltefläche
- 16
- Vorspanneinheit
- 18
- Druckelement, Kugel
- 20
- Vorspannelement, Feder
- 22
- Verstellelement, Madenschraube
- 40
- Achsabschnitt
- 42
- Funktionsbereich
- 44
- Grundfläche
- 46
- Fortsatz
- 48
- Eingriffsbereich
- 50
- Lagerabschnitt
- 60
- Anordnungsbereich, Bohrung
- 80
- Einweiser
- 81
- Schlitz, Spalt, Zwischenraum
- 82
- Halbzeug, Platine
- 84
- Werkzeugoberteil
- 86
- Werkzeugunterteil
- D
- Drehachse
- H
- Halteebene
