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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umlenkung einer Betätigungskraft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein diese Einrichtung verwendendes Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Es sind Bearbeitungswerkzeuge, z. B. Biege-, Präge-, Schneid- oder Stanzwerkzeuge, um nur einige Beispiele zu nennen, bekannt, die von einer werkzeugexternen Antriebseinrichtung mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden, um die vom Bearbeitungswerkzeug durchzuführende Bearbeitungsoperation, z. B. ein Biegen, Prägen, Schneiden oder Stanzen, durchführen zu können. Hierbei ist es oft erforderlich, die auf das Bearbeitungswerkzeug einwirkende Betätigungskraft mittels einer entsprechenden Einrichtung umzulenken, damit diese in einer Bearbeitungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs wirken kann. Bei den bekannten Bearbeitungswerkzeugen wird hierzu oft eine im Bearbeitungswerkzeug um einen festen Drehpunkt gelagerte Wippe verwendet, deren erster Arm von der die Betätigungskraft erzeugenden Antriebseinrichtung beaufschlagt ist und deren zweiter Arm einen den Biege-, Präge-, Schneid- oder Stanzvorgang durchführenden Werkzeugeinsatz in der Bearbeitungsrichtung beaufschlagt. Wird der erste Arm der Wippe durch die Antriebseinrichtung in einer ersten Bewegungsrichtung ausgelenkt, so führt dies zu einer entsprechenden Auslenkung des zweiten Arms der Wippe in einer zur ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung, woraus eine Umlenkung der das Bearbeitungswerkzeug beaufschlagenden Kraft um 180 Grad resultiert. Die Verwendung einer derartigen Wippe besitzt eine Reihe von Nachteilen, insbesondere ist es mit den bekannten Wippen schwierig, hohe Hubzahlen des von der Wippe beaufschlagten Werkzeugeinsatzes zu erreichen. Ein weiterer Nachteil, den die Verwendung einer Wippe bei derartigen Bearbeitungswerkzeugen mit sich bringt ist, dass mit einer derartigen Wippe nur eine Kraftumlenkung um 180 Grad möglich ist, wenn komplexe Konstruktionen, die zu einer teuren Ausbildung der Wippe führen würden, vermieden werden sollen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Kraftumlenkung für ein Bearbeitungswerkzeug zu schaffen, welches sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet. Außerdem soll ein für die erfindungsgemäße Einrichtung besonders geeignetes Bearbeitungswerkzeug vorgeschlagen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie den im Kennzeichen des Anspruchs 6 enthaltenen Merkmalen gelöst.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wir in vorteilhafter Art und Weise eine Kraftumlenkungseinrichtung geschaffen, welche in einfacher Art und Weise erlaubt, einen in einer Betätigungsrichtung auf ihren Krafteingang einwirkende Betätigungskraft in eine hiervon abweichende Bearbeitungsrichtung umzulenken, ohne dass hierzu einer Wippe oder einer ähnlichen Einrichtung bedarf. Der Winkel der Kraftumlenkung, welcher mit der erfindungsgemäßen Kraftumlenkungseinrichtung erzielbar ist, kann in einfacher Art und Weise durch die Gestaltung des die Kraftumlenkungselemente aufnehmenden Führungskanals der erfindungsgemäßen Einrichtung festgelegt werden. Die erfindungsgemäße Kraftumlenkungseinrichtung zeichnet sich daher durch ihren einfachen und daher kostengünstigen sowie platzsparenden Aufbau aus. Sie erlaubt auch insbesondere hohe Hubzahlen und ist auch bei einem geringen Hub effektiv. Sie ist in vorteilhafter Art und Weise insbesondere für Bearbeitungswerkzeuge oder Montage- oder Fügewerkzeug geeignet, ohne auf die vorgenannten Werkzeugtypen beschränkt zu sein. Die erfindungsgemäße Kraftumlenkungseinrichtung ist vielmehr für eine Vielzahl von Werkzeugen universell einsetzbar.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es die erfindungsgemäße Umlenkungseinrichtung verwendet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im Folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Kraftumlenkung,
- 2 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der 1 in einer ersten Endposition,
- 3 ein Schnitt durch eine Ausführungsform eines Bearbeitungswerkzeugs zusammen mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung in der ersten Endposition ,
- 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV der 3,
- 5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V der 3,
- 6 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der 1 in einer zweiten Endposition,
- 7 einen Schnitt durch die Ausführungsform des Bearbeitungswerkzeugs zusammen mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung in der zweiten Endposition,
- 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII der 7,
- 9 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IX der 7,
- 10 die Ausführungsform des Bearbeitungswerkzeugs der 3 zusammen mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung in der ersten Endposition,
- 11 die Ausführungsform des Bearbeitungswerkzeugs der 3 zusammen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Einrichtung zur Kraftumlenkung in der zweiten Endposition,
- 12 ein drittes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung,
- 13 ein viertes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung,
- 14 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung,
- 15 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung,
- 16 eine Schnittdarstellung eines siebten Ausführungsbeispiels der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit einer Ausführungsform eines Montagewerkzeugs in der ersten Endposition,
- 17 das siebte Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit der Ausführungsform des Montagewerkzeugs der 16 in der zweiten Endposition,
- 18 eine Schnittdarstellung eines achten Ausführungsbeispiels der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit einer Ausführungsform eines Montagewerkzeugs in der ersten Endposition,
- 19 das siebte Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit der Ausführungsform des Montagewerkzeugs der 18 in der zweiten Endposition,
- 20 eine Schnittdarstellung eines achten Ausführungsbeispiels der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit einer Ausführungsform eines Montagewerkzeugs in der ersten Endposition,
- 21 das achten Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Kraftumlenkung zusammen mit der Ausführungsform des Montagewerkzeugs der 20 in der zweiten Endposition.
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In den 3 bis 5 und 7 bis 9 ist eine allgemein mit 1 bezeichnete Ausführungsform eines Bearbeitungswerkzeugs zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 zur Umlenkung einer das Bearbeitungswerkzeug 1 beaufschlagenden Betätigungskraft dargestellt, die in Alleinstellung in den 1, 2 und 6 gezeigt ist. Bevor nun die vorgenannten Kraftumlenkungseinrichtung 20 näher beschrieben wird, soll der einfachen Erläuterung halber der grundsätzliche Aufbau des Bearbeitungswerkzeugs 1 und seine Funktion kurz erläutert werden.
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Dem Fachmann ist aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, dass der nachfolgend geschilderte Aufbau des Bearbeitungswerkzeugs 1 nur exemplarischen Charakter besitzt und die Kraftumlenkungseinrichtung 20 auch bei einem anders konfigurierten Bearbeitungswerkzeug 1 verwendet werden kann. Wie weiter unten noch erläutert, ist die Kraftumlenkungseinrichtung 20 insbesondere auch bei anderen Werkzeugen als einem Bearbeitungswerkzeug, z. B. einem Montagewerkzeug, einsetzbar.
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Die hier gezeigte Ausführungsform des Bearbeitungswerkzeugs 1 weist ein Werkzeugunterteil 1a und ein Werkzeugoberteil 1b auf, zwischen die ein zu bearbeitendes Werkstück W, z. B. ein streifen-, band- oder plattenförmiger Werkstoff, (siehe 6 und 8) einbringbar ist. Das Bearbeitungswerkzeug 1 weist eine Druckplatte 2 auf, auf der ein Rahmen 3 angeordnet ist. In diesem ist ein Werkzeugeinsatz 4 verschiebbar angeordnet, der im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel als ein Biegeeinsatz 4' ausgestaltet ist. Des weiteren ist im Werkzeugunterteil 1a eine Auflage 5 für das zu bearbeitende Werkstück W vorgesehen. Das Werkzeugoberteil 1b weist eine Halteplatte 7 auf, in der ein Stempel 8, der im hier gezeigten Fall als Biegestempel 8' ausgeführt ist, verschiebbar angeordnet ist. Dieser Stempel 8 wird von einer Druckfeder 9 über ein Druckelement 10 beaufschlagt. In die Halteplatte 7 ist des weiteren ein hier als Bolzen 11' ausgebildetes erstes Betätigungselement 11 des Werkzeugsoberteils 1 b verschiebbar angeordnet, welches ein im Rahmen 3 verschiebbar gelagertes zweites Betätigungselement 12 des Werkzeugunterteils 1a, welches hier als Betätigungsstössel 12' ausgebildet ist, an seinem ersten Ende 12a beaufschlagt. Ein zweites Ende 12b des zweiten Betätigungselements 12 beaufschlagt einen Krafteingang 21 der Kraftumlenkungseinrichtung 20. Ein Kraftausgang 22 der Kraftumlenkungseinrichtung 20 beaufschlagt ein Ende 4b des Werkzeugeinsatzes 4, hier also des Biegeeinsatzes 4'.
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Wird nun das erste Betätigungselement 11 an seinem ersten Ende 11a von einer Betätigungskraft, die von einer werkzeugexternen Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) erzeugt ist, beaufschlagt, so wird dieses sowie das von ihm beaufschlagte zweite Betätigungselement 12 in der Darstellung der 1 bis 9 nach unten verschoben, bis das erste Betätigungselement 11 und das zweite Betätigungselement 12 in ihre in den 3 und 4 dargestellte untere Endposition gelangen. Diese in einer ersten Betätigungsrichtung erfolgende Bewegung wird von der Kraftumlenkungseinrichtung 20 - wie nachstehend noch beschrieben wird - umgelenkt, so dass die das Bearbeitungswerkzeug 1 beaufschlagende Betätigungskraft ebenfalls umgelenkt wird. Wie ebenfalls aus den 3 bis 5 ersichtlich - wird der Werkzeugeinsatz 4, hier also der Biegeeinsatz 4', in einer der ersten Betätigungsrichtung entgegengesetzt orientierten zweiten Betätigungsrichtung - in den Darstellungen der 3 bis 5 - nach oben verschoben wurde, so dass er seine in diesen Figuren dargestellte obere Endposition eingenommen hat.
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In den 6 bis 9 ist nun das Bearbeitungswerkzeug 1 sowie die Kraftumlenkungseinrichtung 20 in ihrer zweiten Endposition gezeigt, in welcher der Werkzeugeinsatz 4, hier der Biegeeinsatz 4', durch die Wirkung einer Rückstelleinrichtung 40 von seiner in den 3 bis 5 gezeigten oberen Endposition in seine in den 7 bis 9 gezeigte untere Endposition bewegt wurde. Diese Bewegung des Werkzeugeinsatzes 4 in der zweiten Betätigungsrichtung wird durch die Kraftumlenkungseinrichtung 20 auf das zweite Betätigungselement 12 übertragen, so dass dieser von seiner in den 2 bis 5 gezeigten unteren Position in die in den 6 bis 9 gezeigte obere Endposition verschoben wird.
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Die Funktion des Bearbeitungswerkzeugs 1 wird nun anhand eines Biegevorgangs erörtert. Dem Fachmann ist klar ersichtlich, dass die Funktion des beschriebenen Bearbeitungswerkzeugs 1 nicht auf eine derartige formgebende Bearbeitung des Werkstücks W beschränkt ist. Vielmehr ist auch, um nur einige Beispiele zu nennen, ein Prägen oder - als Beispiele für eine materialtrennende Bearbeitung eines Werkstücks W - Schneiden oder Stanzen möglich.
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Die 6 bis 9 zeigen das Bearbeitungswerkzeug 1 am Ende eines Bearbeitungsvorgangs, man erkennt insbesondere aus der 8, dass zwischen dem Werkzeugoberteil 1b und dem Werkzeugunterteil 1a das Werkstück W vorhanden ist, welches einen wie nachstehend beschriebenen gebogenen Rand R aufweist. Dem Fachmann ist aber bekannt, dass das Ende eines Bearbeitungsvorgangs den Beginn eines darauffolgenden Bearbeitungsvorgangs darstellt, so dass die in den 6 bis 9 gezeigte Konstellation die Situation zu Beginn des darauffolgenden Bearbeitungsvorgangs darstellt. Zu Beginn des Bearbeitung des Werkstücks W befinden sich das Werkzeugunterteil 1a und das Werkzeugoberteil 1b daher in ihrer in den 6 bis 9 gezeigten Stellung, in der sie - wie insbesondere aus der 8 ersichtlich ist - voneinander beabstandet sind. Der Werkzeugeinsatz 4 befindet sich in seiner unteren Endposition. Zwischen das Werkzeugoberteil 1b und das Werkzeugunterteil 1a wird das zu bearbeitende Werkstück W eingebracht, dann wird die Halteplatte 7 abgesenkt. Der Biegestempel 8' beaufschlagt das Werkstück W und presst es gegen die Auflage 5, so dass dieses im Bearbeitungswerkzeug 1 lagefixiert angeordnet ist. Dann wird das erste Betätigungselement 11 und somit das von ihm beaufschlagte zweite Betätigungselement 12 mit der von der werkzeugexternen Antriebseinrichtung erzeugten Betätigungskraft beaufschlagt. Diese Betätigungskraft wird von der Kraftumlenkungseinrichtung 20 auf den Werkzeugeinsatz 4 übertragen, so dass dieser von seiner in den 6 bis 9 gezeigten unteren Endposition entgegen der rückstellenden Kraft der Rückstelleinrichtung 40 in seine in den 3 bis 5 gezeigte obere Endposition ausgelenkt wird und somit das Werkstück W beaufschlagt, wodurch dieses gebogen, also verformt wird. Nach der Durchführung dieses Bearbeitungsvorgangs wird das Werkzeugoberteil 1b nach oben bewegt, das Werkstück W kann somit aus dem Bearbeitungswerkzeug 1 z. B. entnommen oder weitertransportiert werden. Die Rückstelleinrichtung 40 bewegt dabei den Werkzeugeinsatz 4 nach unten, so dass dieser seine in den 6 bis 9 untere Endposition einnimmt. Die Kraftumlenkungseinrichtung 20 lenkt die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 40 um, so dass das zweite Betätigungselement 12 und somit das von ihm beaufschlagte erste Betätigungselement 11 in ihre in diesen Figuren gezeigte obere Endposition zurückbewegt werden. In dem darauf folgenden Arbeitshub kann dann eine neue Biegeoperation durchgeführt werden.
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Dem Fachmann ist aber aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, dass die vorstehend erläuterte Ausgestaltung des Bearbeitungswerkzeugs 1 nur exemplarischen Charakter besitzt und im Wesentlichen nur dazu dient, die Beschreibung des Aufbaus und der Funktion der Kraftumlenkungseinrichtung 20 zu vereinfachen.
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Der Aufbau und die Funktion der Kraftumlenkungseinrichtung 20 wird nun insbesondere anhand der 1, 2 und 3 sowie der Detailansichten 5 und 9 erläutert. Die Kraftumlenkungseinrichtung 20 weist eine Führungsschiene 23 auf, die einen Führungskanal 24 besitzt, in dem eine Anzahl von Kraftübertragungselementen 25 beweglich angeordnet sind. Der Führungskanal 24 weist als Krafteingang 21 eine erste Öffnung 26a auf, in welche das als ein Vorsprung 12b' ausgebildete zweite Ende 12b des Betätigungselements 12 eintaucht. An der der ersten Öffnung 26a entgegengesetzten Seite des Führungskanals 24 ist eine als Kraftausgang 22 der Kraftumlenkungseinrichtung 20 fungierende zweite Öffnung 26b vorgesehen, in welche das als ein Vorsprung 4b' ausgebildete zweite Ende 4b des Werkzeugeinsatzes 4 eintaucht. Wird nun das Betätigungselement 12 durch die es beaufschlagende Betätigungskraft der Antriebseinrichtung in seiner ersten Betätigungsrichtung bewegt, während sein zweites Ende 12b über die erste Öffnung 26a in den Führungskanal 24 eintaucht, bewirkt dies, dass die Kraftübertragungselemente 25 im Führungskanal 24 der Führungsschiene 23 verschoben werden. Da die Kraftübertragungselemente 25 aneinander gereiht im Führungskanal 24 angeordnet sind, wird die Auslenkung des vom zweiten Betätigungselement 12 beaufschlagten ersten Kraftübertragungselements 25a über die weiteren Kraftübertragungselemente 25 zu dem den Werkzeugeinsatz 4 beaufschlagenden zweiten Kraftübertragungselement 25b übertragen, so dass sich der Werkzeugeinsatz 4 hierdurch in der zweiten Betätigungsrichtung bewegt.
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Durch die beschriebene Ausgestaltung ist es somit in einfacher Art und Weise möglich, eine in einer ersten Betätigungsrichtung wirkende Betätigungskraft mittels der beschriebenen Kraftumlenkungseinrichtung 20 in eine in der zweiten Betätigungsrichtung wirkende Bearbeitungskraft zu übertragen, ohne dass es hierzu, wie bei den bekannten Bearbeitungswerkzeugen, einer Wippe oder einer ähnlichen Konstruktion bedarf. Die beschriebene Kraftumlenkungseinrichtung 20 zeichnet sich nicht nur durch ihren einfachen und daher kostengünstigen Aufbau aus. Vielmehr erlaubt sie auch hohe Hubzahlen und ist auch bei einem geringen Hub effektiv. Außerdem baut die Kraftumlenkungseinrichtung 20 sehr platzsparend.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 2 bis 6 dient die Kraftumlenkungseinrichtung 20 dazu, die dem Bearbeitungswerkzeug 1 zugeführte Betätigungskraft um 180 Grad umzulenken. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen weist der Führungskanal 24 fünf Abschnitte auf, und zwar einen ersten Abschnitt 24a, der in der Bewegungsrichtung des in die erste Öffnung 26a eintauchenden Betätigungselements 12, also in der ersten Betätigungsrichtung, verläuft, einen zweiten Abschnitt 24b, der in der Betätigungsrichtung des Werkzeugeinsatzes 4 verläuft, einen dritten Abschnitt 24c, der in einer hierzu orthogonalen Richtung verläuft, und zwei Umlenkabschnitten 24d und 24e, welche zwischen dem ersten und dritten Abschnitt 24a und 24c bzw. dem dritten und zweiten 24c und 24b verlaufen und einen Umlenkwinkel von 90 Grad für die Kraftübertragungselemente 25 ausbilden, so dass insgesamt eine Umlenkung der Betätigungskraft um 180 Grad erzielt ist. Aus Vorstehendem folgt, dass nur diejenigen Kraftübertragungselemente 25 entweder zueinander derart beweglich sein müssen, die in den beiden Umlenkabschnitten 24d und 24e verlaufen, so dass die durch die Hubbewegung des Betätigungselements 12 bewirkte Auslenkung des ersten Kraftübertragungselements 25a auf das zweite Kraftübertragungselement 25b übertragbar ist.
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Das Betätigungselement 12 und der Werkzeugeinsatz 4 weisen vorzugsweise verlängerte Vorsprünge 12b' und 4b' auf, die durch die entsprechende Öffnung 26a bzw. 26b weit in den Führungskanal 24 hineinragen. Dies ermöglicht es, die Anzahl der im Führungskanal 24 angeordneten Kraftübertragungselemente 25 zu verringern: Das erste Kraftübertragungselement 25a ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen etwa eine Hublänge des Betätigungselements 12 vor Beginn des Umlenkungsabschnitts 24d angeordnet, in entsprechender Art und Weise ist das zweite Kraftübertragungselement 25b - in der zweiten Betätigungsrichtung gesehen - etwa eine Hublänge vor Beginn des zweiten Umlenkabschnitts 24e angeordnet.
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Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Kraftübertragungselemente 25 als nebeneinanderliegende Wellen oder Walzen oder Rollen, also als zylindrische Kraftübertragungselemente, ausgebildet. Es ist aber auch möglich, anstelle der Wellen oder Walzen oder Rollen kugelförmige Kraftübertragungselemente 25 wie Kugeln zu verwenden. Die Verwendung von zylindrischen oder zylinderartigen Kraftübertragungselementen 25 besitzt den Vorteil, dass hierdurch zwischen benachbarten Kraftübertragungselementen 25 eine Linienberührung stattfindet, während bei kugelförmigen Kraftübertragungselementen 25 nur eine Punktberührung gegeben ist. Eine Linienberührung erlaubt in vorteilhafter Art und Weise eine höhere Kraftübertragung.
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Außer den vorgenannten Varianten - Wellen, Walzen oder Rollen bzw. Kugeln - ist eine Vielzahl von weiteren Ausgestaltungen möglich. Wesentlich ist nur, dass die Kraftübertragungselemente 25 im Führungskanal 24 verschiebbar gelagert sind, so dass die durch eine Beaufschlagung des ersten Kraftübertragungselements 25a mittels einer Betätigungskraft bewirkte Auslenkung desselben in einer Auslenkung des zweiten Kraftübertragungselements 25b resultiert.
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Die 1, 2 und 5 zeigen außer der Kraftumlenkungseinrichtung 20 auch die Rückstelleinrichtung 40, welche - wie beschrieben - dazu dient, die Kraftumlenkungseinrichtung 20 von ihrer in der 5 gezeigten zweiten Endposition, in welche sie durch die Wirkung der Antriebseinrichtung bewegt wurde, in ihre in 2 gezeigte erste Endposition zurückzubewegen. Dem Fachmann ist aus nachfolgender Beschreibung ersichtlich, dass diese Rückstelleinrichtung 40 entfallen kann, wenn entweder eine Rückstellung der Kraftumlenkungseinrichtung 20 nicht erforderlich ist oder diese Rückstellung anderweitig, z. B. durch eine entsprechende Bewegung des Werkzeugeinsatzes 4, bewerkstelligt werden kann.
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Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Rückstellung der Kraftübertragungselemente 25, also ihre Verschiebung in einer der vorstehend beschriebenen ersten Auslenkrichtung entgegengesetzten zweiten Auslenkrichtung, dadurch erfolgt, dass der Werkzeugeinsatz 4, welcher in der ersten Auslenkrichtung vom zweiten Kraftübertragungselement 25b beaufschlagt und in der hierzu entgegengesetzten zweiten Auslenkrichtung das zweite Kraftübertragungselement 25b kraftbeaufschlagt, von einer Druckfeder 41 der Rückstelleinrichtung 40, die mit dem Werkzeugeinsatz 4 mit einer Druckstange 42 verbunden ist, zurückgestellt wird.
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Eine derartige Maßnahme ist nicht zwingend. Wie aus den 10 und 11, in denen ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftumlenkungseinrichtung 20 dargestellt ist, ersichtlich ist, kann diese Druckfeder 41 und folglich die Rückstelleinrichtung 40 auch im Bearbeitungswerkzeug 1 integriert sein. Die 10 zeigt das Bearbeitungswerkzeug 1 und die Kraftumlenkungseinrichtung 20 in ihrer ersten Endposition, in der durch eine entsprechende Kraftbeaufschlagung das erste Betätigungselement 11 und das zweite Betätigungselement 12 in ihre untere Endposition und folglich der Werkzeugeinsatz 4 in seine obere Endposition bewegt wurden. Diese Bewegung erfolgt hierbei entgegen der Wirkung der Druckfeder 41, diese wird entsprechend komprimiert. Die 11 zeigt das Bearbeitungswerkzeug 1 in seiner zweiten Endposition, in welcher der Werkzeugeinsatz 4 von der Rückstelleinrichtung 40 in seiner untere Endposition und das zweite Betätigungselement 12 und das von ihm beaufschlagte erste Betätigungselement 11 in ihre obere Endposition zurückbewegt wurden.
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Die 12 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20, die ihrem Grundaufbau nach demjenigen der ersten beiden Ausführungsbeispiele entspricht, so dass miteinander korrespondierende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr erneut beschrieben werden. Der wesentliche Unterschied zwischen den ersten beiden Ausführungsbeispielen und dem dritten Ausführungsbeispiel liegt in der Ausgestaltung der Kraftübertragungselemente 25: Während bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen vorgesehen war, dass die Kraftübertragungselemente 25, 25a, 25b als zylindrische Kraftübertragungselemente wie Wellen, Walzen oder Rollen oder kugelförmige Kraftübertragungselemente wie Kugeln ausgebildet sind, ist im dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass nur die Kraftübertragungselemente 25a, 25a' eines ersten Endsegments 27a der aneinander gereihten Kraftübertragungselemente 25 und die Kraftübertragungselemente 25b, 25b' eines zweiten Endsegments 27c wie vorstehend beschrieben ausgebildet sind, wohingegen ein zwischen diesen beiden Endsegmenten 27a, 27b angeordnetes Mittelsegment 27b als ein blockförmiges Kraftübertragungselement 25c ausgestaltet ist. Die Erstrekkung dieses blockförmigen Mittelsegments 27b, welches etwa als Kulissenstein ausgebildet ist, kann in weiten Grenzen variiert werden, solange gewährleistet ist, dass eine Auslenkung des ersten Kraftübertragungselements 25a in einer entsprechenden Auslenkung des zweiten Kraftübertragungselements 25b resultiert, d. h. dass die Ausgestaltung des Kraftübertragungselements 25c die vorstehend Übertragung der Auslenkung des ersten Kraftübertragungselements 25a auf das zweite Kraftübertragungselement 25b nicht behindert oder blockiert. Dies ist im wesentlichen von der Ausgestaltung, insbesondere von der Formgebung, des Führungskanals 24 abhängig.
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In 13 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 dargestellt, welches seinem Grundaufbau nach demjenigen der ersten drei Ausführungsbeispiele entspricht, so dass einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr erneut beschrieben werden. Der wesentliche Unterschied zwischen dem vierten Ausführungsbeispiel und den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist wiederum in der Ausgestaltung der Kraftübertragungselemente 25 zu sehen: Man erkennt aus dieser Figur, dass zwischen jeweils zwei Kraftübertragungselementen 25 ein Zwischenstück 28, z. B. ein Kulissenstein, eingesetzt ist. Diese Zwischenstücke 28 dienen dazu, eine Auslenkung eines Kraftübertragungselements 25 auf das in Bewegungsrichtung nachfolgende Kraftübertragungselement 25 zu übertragen. Wie ebenfalls aus der vorgenannten Figur ersichtlich ist, sind diese durch ein Zwischenstück 28 gekoppelten Paare von Kraftübertragungselementen 25 im Wesentlichen nur in den geraden Abschnitten 24a, 24b und 24c angeordnet, während im Umlenkabschnitt 24d und 24e des Führungskanals 24 jeweils ein Kraftübertragungselement 25d, welches wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, angeordnet ist, so dass die Kraftübertragung durch eine Auslenkung der Kraftübertragungselemente 25 in den nicht-geradlinig verlaufenden Abschnitten 24d und 24d des Führungskanals 24 erfolgen kann.
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In 14 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 für ein Bearbeitungswerkzeug 1 dargestellt, welches seinem Grundaufbau nach wiederum demjenigen der ersten vier Ausführungsbeispiele entspricht, so dass auch hier einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr erneut beschrieben werden. Der Unterschied zwischen diesen Ausführungsformen besteht im Wesentlichen wiederum in der Ausgestaltung der im Führungskanal 24 verlaufenden Kraftübertragungselemente 25. Das fünfte Ausführungsbeispiel stellt eine Weiterentwicklung des vierten Ausführungsbeispiels dar, bei dem vorgesehen ist, dass nun zwischen allen Kraftübertragungselementen 25 ein Zwischenstück 28 vorgesehen ist.
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In 15 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 dargestellt, welches seinem Grundaufbau nach demjenigen des dritten Ausführungsbeispiels entspricht, so dass einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht mehr erneut beschrieben werden. Das sechste Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination der Maßnahmen des dritten und des fünften Ausführungsbeispiels dar. Das Mittelsegment 27c ist wiederum als ein blockförmiges Kraftübertragungselement 25c ausgebildet, während das erste und das dritte Segment 27a und 27b Kraftübertragungselemente 25a, 25 bzw. 25b, 25 aufweisen, welche - wie beim fünften Ausführungsbeispiel vorgesehen - die Kraftübertragungselemente 25a, 25 des ersten Segments 27a bzw. 25b, 25 des zweiten Segments 27b das beim fünften Ausführungsbeispiel beschriebene Zwischenstück 28 aufweisen. Ein weiterer Unterschied zwischen dem vorgenannten Ausführungsbeispiel und den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist in der Ausgestaltung der Vorsprünge 12b' und 4b' des Betätigungselement 12 und des Werkzeugeinsatzes 4 zu sehen. Wie aus dieser Figur leicht ersichtlich ist, ist die Länge der entsprechenden Vorsprünge 12b', 4b' größer als die Hublänge des Betätigungselement 12 bzw. des Werkzeugeinsatzes 4, die Vorsprünge 12b' und 4b' ragen daher weit in den Führungskanal 24 hinein. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass hierdurch die Anzahl der Kraftübertragungselemente 25, die im Führungskanal 24 angeordnet sind, noch weiter verringert werden kann.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass durch die Kraftumlenkungseinrichtung 20 eine Umlenkung der auf das Bearbeitungswerkzeug 1 einwirkenden Betätigungskraft um 180 Grad erfolgt, dass also die zweite Betätigungsrichtung, in welche die Betätigungskraft umgelenkt wird, parallel zur ersten Betätigungsrichtung ist. Dies ist aber nicht zwingend, vielmehr erlauben die beschriebenen Maßnahmen in vorteilhafter Art und Weise, dass durch die beschriebene Kraftumlenkungseinrichtung 20 eine Betätigungskraft um einen beliebigen Winkel umgelenkt werden kann. Dies wird vorzugsweise durch eine entsprechende Führung des Führungskanals 24 erreicht.
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In den 16 und 17 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 dargestellt, bei der eine Umlenkung der Betätigungskraft um 90 Grad durchgeführt ist. Man erkennt aus den vorgenannten Figuren, dass der Führungskanal 24 einen in Richtung der Betätigungskraft, also in der ersten Betätigungsrichtung verlaufenden ersten Abschnitt 24a und einen orthogonal hierzu verlaufenden Abschnitt 24b aufweist, wobei zwischen diesen beiden Abschnitten 24a und 24b ein Umlenkabschnitt 24d angeordnet ist. Wird das erste Kraftübertragungselement 25a vom Betätigungselement 12 mit der Betätigungskraft beaufschlagt, so resultiert diese Kraftbeaufschlagung in einer Auslenkung des ersten Kraftübertragungselements 25a um die Hublänge des Betätigungselements 12, welche - wie in den 16 und 17 gezeigt - über die weiteren Kraftübertragungselemente 25 auf das zweite Kraftübertragungselement 25b übertragen wird, so dass dieses um die Hublänge des Betätigungselements 12 ausgelenkt wird, wobei nun die dadurch definierte zweite Betätigungsrichtung orthogonal zur ersten Betätigungsrichtung verläuft.
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Bei den ersten sechs Ausführungsbeispielen wurde angenommen, dass die Kraftumlenkungseinrichtung 20 in einem Bearbeitungswerkzeug 1 verwendet wird, welches zur formgebenden oder trennenden Bearbeitung eines Werkstücks W dient. Die beschriebene Kraftumlenkungseinrichtung 20 ist aber nicht auf einen derartigen Einsatz beschränkt. Beim vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kraftumlenkungseinrichtung 20 in einem Montage- oder Fügewerkzeug verwendet wird, welches dazu dient, zwei Bauelemente B1, B2 relativ zueinander zu positionieren. Im hier gezeigten Fall soll das erste Bauelement B1 in das zweite Bauelement B2 eingebracht werden. Das zweite Bauelement B2 ist auf einem Anschlag 50 angeordnet und in dieses ortsfest positionierte zweite Bauelement B2 soll das erste Bauelement B1 eingebracht werden. In die Öffnung 26b des Führungskanals 24 der Kraftumlenkungseinrichtung 20 ragt ein Vorsprung 54a eines Fügeeinsatzes 54, der von einer Druckfeder 41 der Rückstelleinrichtung 40 beaufschlagt wird. Die Druckfeder 41 stützt sich hierbei an der Anschlag 50 ab. Wird nun der Krafteingang 21 der Kraftumlenkungseinrichtung 20 über das zweite Betätigungselement 12 mit der Betätigungskraft beaufschlagt, so resultiert die von der Kraftumlenkungseinrichtung 20 bewirkte Umlenkung der Betätigungskraft um 90 Grad in einer entsprechenden Verschiebung des Fügeeinsatzes 54. Hierdurch wird das erste Bauelement B1 in das zweite Bauelement B2 eingebracht. Danach wird der Fügeeinsatz 54 nach Betätigung der Druckfeder 41 der Rückstelleinrichtung 40 wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt.
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Die 18 und 19 zeigen nun ein achtes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20, welches seinem Grundaufbau nach dem siebten Ausführungsbeispiel der 19 entspricht. Auch hier ist wiederum vorgesehen, dass die in der ersten Betätigungsrichtung verlaufende Betätigungskraft durch die Kraftumlenkungseinrichtung 20 in eine orthogonal zur ersten Betätigungsrichtung verlaufende zweite Betätigungsrichtung umgelenkt wird. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen besteht in der Ausgestaltung des Führungskanals 24: Während beim siebten Ausführungsbeispiel - wie vorstehend beschrieben - vorgesehen ist, dass zwischen dem in der ersten Betätigungsrichtung verlaufenden ersten Abschnitt 24a des Führungskanals 24 und dem hierzu orthogonal verlaufenden zweiten Abschnitt 24b der einen Winkel von 90 Grad ausbildende erste Umlenkabschnitt 24d angeordnet ist, ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zwischen diesen beiden Abschnitten 24a und 24b ein Umlenkabschnitt 24d' vorhanden ist, der zwar im Ergebnis wiederum eine Umlenkung von 90 Grad bewirkt, wobei aber hier vorgesehen ist, dass dieser Umlenkabschnitt 24d' „siphonartig“ ausgebildet ist. Das vorgenannte Ausführungsbeispiel zeigt, dass mit den beschriebenen Maßnahmen eine hohe Gestaltungsfreiheit bei der Ausbildung des Führungskanals 24 gegeben ist, da die relative Beweglichkeit aufeinanderfolgender Kraftübertragungselemente 25 eine vielfältige Formgebung des Führungskanals 24 ermöglicht.
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In den 20 und 21 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel einer Kraftumlenkungseinrichtung 20 dargestellt, wobei - wie auch bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen - einander entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und hinsichtlich ihrer Ausgestaltung und Funktion nicht mehr näher beschrieben werden. Der Grundaufbau des neunten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, im Führungskanal 24 ist somit eine Anzahl von Kraftübertragungselementen 25, 25a, 25b angeordnet. Während aber beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass durch die Kraftumlenkungseinrichtung 20 eine Umlenkung der Betätigungskraft um 180 Grad bewirkt wird, ist bei dem neunten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Winkel der Kraftumlenkung etwa 135 Grad beträgt. Dies wird wiederum durch die Ausgestaltung des Führungskanals 24 erreicht. Dieser weist wiederum einen ersten Abschnitt 24a, der in Richtung der ersten Betätigungsrichtung, also der Hubrichtung des Betätigungselements 12, verläuft, auf und besitzt einen zweiten Abschnitt 24b, der in der zweiten Betätigungsrichtung verläuft, wobei zwischen diesen beiden Abschnitten 24a und 24b ein kreisbogenförmiger Umlenkabschnitt 24d vorgesehen ist, der sich über einen Winkel von 135 Grad erstreckt, so dass der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 24a, 24b etwa 45 Grad beträgt.
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Dem Fachmann ist aus obiger Beschreibung klar ersichtlich, dass der hier beschriebene Umlenkwinkel von 135 Grad nur exemplarischen Charakter besitzt. Durch die beschriebenen Maßnahmen ist es vielmehr möglich, den Umlenkwinkel der Betätigungskraft in weiten Bereichen zwischen 0 und 180 Grad zu wählen.
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Dem Fachmann ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, dass auch bei dem siebten bis neunten Ausführungsbeispiel die Kraftübertragungselemente 25 auf unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein können, insbesondere wie anhand der ersten fünf Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Bei der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass die durch das Betätigungselement 12, hier also des Betätigungsstössels 12', dem Bearbeitungswerkzeug 1 zugeführte Betätigungskraft orthogonal in die Kraftumlenkungseinrichtung 20 eingeleitet wird. Auch dies ist nicht zwingend, es ist auch möglich, dass die Betätigungsrichtung geneigt verläuft, so dass der erste Abschnitt 24a des Führungskanals 24 nicht - wie den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen - senkrecht verläuft, sondern ebenfalls geneigt ist.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die beschriebenen Maßnahmen eine Kraftumlenkungseinrichtung 20 ausgebildet ist, welche es in einfacher Art und Weise erlaubt, eine in einer Betätigungsrichtung auf ihren Krafteingang 21 einwirkende Betätigungskraft in eine hiervon abweichende Richtung umzulenken, ohne dass es hierzu einer Wippe oder einer ähnlichen Einrichtung bedarf. Der Winkel der Kraftumlenkung, welcher mit der beschriebenen Kraftumlenkungseinrichtung 20 erzielbar ist, kann in einfacher Art und Weise durch die Gestaltung des Führungskanals 24 festgelegt werden. Die beschriebene Kraftumlenkungseinrichtung 20 zeichnet sich des weiteren durch ihren einfachen und daher kostengünstigen Aufbau aus. Sie ist insbesondere für Bearbeitungswerkzeuge oder Montage- oder Fügewerkzeuge geeignet, ohne auf die vorgenannten Werkzeugtypen beschränkt zu sein.
