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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Bei der Fertigung, insbesondere Serienfertigung, von Kraftfahrzeugen kommt heutzutage Scherschneiden bzw. Stanzen zum Einsatz, um Blechformteile, insbesondere Karosseriebauteile, zu fertigen. Mittels des Scherschneidens können aus einem Blech Ausschnitte ausgetrennt werden (Ausschneiden, Lochen) und/oder von dem Blech Abfall abgetrennt werden (Abschneiden). Üblicherweise kommen hierzu pressengebundene Schneidwerkzeuge zum Einsatz, die ein Schnittmesser oder zwei einander gegenüberliegende Schnittmesser aufweisen, deren Klingen gefräst und gehärtet sind. Infolgedessen ist bei einem Verschleiß der Schneidkante bzw. Klingen erforderlich, diese entweder vollständig auszutauschen oder an verschlissenen Bereichen der Klingen Material aufzuschweißen und anschließend die entsprechende Klinge mittels eines Materialabtrags, insbesondere Fräsens, zu schärfen. Dies erfordert zum einen besonders hohen Kosten- und/oder Zeitaufwand, wodurch ein Fertigungsprozess des Kraftfahrzeugs in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird. Des Weiteren besteht aufgrund des thermischen Einwirkens auf ein Material der Klinge die Gefahr einer Oxidbildung und einer nachteiligen Gefügeveränderung des Materials der Klinge, was zu einer Bruchgefahr der Klinge führt.
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Um diesem Problem zu begegnen, sind aus dem Stand der Technik Wechselklingensysteme bekannt, bei denen eine Vielzahl von Klingenelementen gemeinsam eine Schneidkante des pressengebundenen Werkzeugs bilden. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2005 007 676 B3 eine Anordnung und Befestigung von Schneidplatten auf einem Werkzeuggrundkörper mit in den Schneidplatten angeordneten Nuten und in den Schneidplatten angeordneten, etwa kegelförmig erweiternden Befestigungsbohrungen, wobei die am Werkzeuggrundkörper zu befestigenden Schneidplatten mittels in den Befestigungsbohrungen angeordneten Senkkopfschrauben am Werkzeuggrundkörper verspannt werden, wobei die am Werkzeuggrundkörper angeordneten Werkzeugschneiden jeweils von den Schneiden mehrerer, nebeneinander auf einer gemeinsamen Auflagefläche des Werkzeuggrundkörpers angeordneten Schneidplatten gebildet werden, und wobei am Werkzeuggrundkörper auf der Auflagefläche der Schneidplatten eine mit der Nut korrespondierende Führungsschiene angeordnet ist, die in die Nuten eingreift und worauf die Schneidplatten angeordnet sind.
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Schon aufgrund des Ausbildens der Nut in den Schneidplatten ist diese herkömmliche Anordnung und Befestigung von Schneidplatten besonders aufwendig. Des Weiteren weisen die Schneidplatten, vor allem im Bereich der Nut, eine über einen jeweiligen nutfreien Anteil der Schneidplatten verringere Materialdicke auf, sodass die Schneidplatten, zumindest im Bereich der jeweiligen Nut, besonders instabil sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks bereitzustellen, dessen wenigstens eine Schneidkante besonders stabil und einfach zu warten ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks weist ein erstes Werkzeugteil und ein dem ersten Werkzeugteil gegenüberliegendes, zweites Werkzeugteil auf. Das erste Werkzeugteil weist eine erste Schneidkante auf, die aus mehreren ersten Klingenelementen gebildet ist. Das zweite Werkzeugteil weist eine zweite Schneidkante auf. Das bedeutet, dass die erste Schneidkante eine Vielzahl von ersten Klingenelementen aufweist und dass die zweite Schneidkante durch wenigstens ein zweites Klingenelementgebildet ist.
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Zum Schneiden des zwischen den Werkzeugteilen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks sind die Werkzeugteile aus einer Offenstellung in eine Durchschneidstellung aufeinander zu bewegbar. Folglich werden zum Schneiden des Werkstücks die beiden Werkzeugteile in die Offenstellung voneinander weg bewegt, das Werkstück zwischen den beiden Werkzeugteilen angeordnet und dann die beiden Werkzeugteile in die Durchschneidstellung aufeinander zu bewegt. Hierdurch dringen die Schneidkanten in ein Material des Werkstücks ein und durchtrennen dieses schließlich.
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Um nun die Schneidkante des Werkzeugs besonders stabil und einfach wartbar auszubilden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem jeweiligen ersten Klingenelement eine jeweilige, eigene und mit einer jeweiligen Außenkontur des jeweiligen ersten Klingenelements korrespondierende Aufnahmekontur des ersten Werkzeugteils zugeordnet ist, wobei das jeweilige erste Klingenelement zumindest überwiegend in der jeweils zugeordneten Aufnahmekontur des ersten Werkzeugteils formschlüssig angeordnet ist. Entsprechend ist an dem ersten Werkzeugteil eine Vielzahl von Aufnahmekonturen vorgesehen, sodass sich die erste Schneidkante ergibt, indem in die jeweiligen Aufnahmekonturen des ersten Werkzeugteils jeweils eines der ersten Klingenelemente eingesetzt ist. Hierzu ist die jeweilige Aufnahmekontur an dem ersten Werkzeugteil direkt benachbart zu wenigstens einer anderen Aufnahmekontur desselben Werkzeugteils. Insbesondere sind die jeweiligen Aufnahmekonturen des ersten Werkzeugteils derart angeordnet, dass die erste Schneidkante bei in die Aufnahmekonturen eingesetzten ersten Klingenelementen zumindest im Wesentlichen einer Gerade folgt.
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Die ersten Klingenelemente sind jeweils frei von einer Nut ausgebildet und die Aufnahmekonturen des ersten Werkzeugteils sind frei von einer jeweiligen Schiene ausgebildet, denn das jeweilige erste Klingenelement ist in der jeweiligen Aufnahmekontur des ersten Werkzeugteils positionssicher gehalten, indem sich die Außenkontur des jeweiligen ersten Klingenelements zumindest bereichsweise an eine Innenkontur der Aufnahmekontur des ersten Werkzeugteils anschmiegt.
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Folglich ist die erste Schneidkante besonders einfach zu reparieren und/oder zu warten. Weist die erste Schneidkante einen Verschleiß und/oder eine Beschädigung auf, so kann auf ein vollständiges Ausbauen der ersten Schneidkante verzichtet werden, da nur die Klingenelemente der ersten Schneidkante auszutauschen sind, die von dem Verschleiß bzw. von der Beschädigung betroffen sind. Überdies kann ein aufwändiges und zeitraubendes Aufbringen bzw. Aufschweißen von Material auf die erste Schneidkante und darauffolgendes Schleifen der ersten Schneidkante entfallen, wodurch eine Reparaturdauer bzw. Wartungsdauer der ersten Schneidkante besonders gering ist. Dies wirkt sich infolgedessen vorteilhaft auf die Produktion, insbesondere Serienproduktion der Kraftfahrzeuge aus, denn eine unerwünschte, da unproduktive, Stilstandzeit des Werkzeugs zum Reparieren bzw. Warten der ersten Schneidkante fällt bei dem Werkzeug besonders kurz aus.
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Besonders bevorzugt ist die zweite Schneidkante aus mehreren zweiten Klingenelementen gebildet, denen jeweils eine jeweilige, eigene und mit einer jeweiligen Außenkontur des zweiten Klingenelements korrespondierende Aufnahmekontur des zweiten Werkzeugteils zugeordnet ist, wobei das jeweilige zweite Klingenelement zumindest überwiegend in der jeweils zugeordneten Aufnahmekontur des zweiten Werkzeugteils formschlüssig angeordnet ist. Das bedeutet, dass es sich bei der Aufnahmekontur des ersten Werkzeugteils um eine erste Aufnahmekontur handelt und dass die Aufnahmekontur des zweiten Werkzeugteils eine zweite Aufnahmekontur ist. Hierbei korrespondiert die erste Aufnahmekontur mit einem der ersten Klingenelemente und die zweite Aufnahmekontur korrespondiert mit einem der zweiten Klingenelemente. Wie bereits beschrieben ist dann an dem ersten Werkzeugteil die Vielzahl von ersten Aufnahmekonturen vorgesehen und an dem zweiten Werkzeugteil ist eine Vielzahl von zweiten Aufnahmekonturen vorgesehen, sodass sich die erste und die zweite Schneidkante dadurch ergeben, dass in die jeweiligen Aufnahmekonturen des ersten und des zweiten Werkzeugteils jeweils eines der ersten bzw. eines der zweiten Klingenelemente eingesetzt ist. Hierzu ist die jeweilige Aufnahmekontur an dem entsprechenden Werkzeugteil direkt benachbart zu wenigstens einer anderen Aufnahmekontur desselben Werkzeugteils.
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Infolgedessen gelten die im Zusammenhang mit der ersten Schneidkante angeführten Vorteile analog auch für die zweite Schneidkante. Mit anderen Worten ist auch die zweite Schneidkante besonders einfach zu reparieren und/oder zu warten. Hierdurch fällt die unerwünschte, unproduktive Stilstandzeit des Werkzeugs zum Reparieren bzw. Warten der Schneidkanten bei dem Werkzeug noch kürzer aus.
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Die zweiten Klingenelemente sind analog zu den ersten Klingenelementen ausgebildet und die zweiten Aufnahmekonturen sind analog zu den zweiten Aufnahmekonturen ausgebildet. Das heißt, die zweiten Klingenelemente sind jeweils frei von einer Nut ausgebildet und die zweiten Aufnahmekonturen sind frei von einer jeweiligen Schiene ausgebildet, denn die zweiten Klingenelemente sind in der jeweiligen zweiten Aufnahmekontur positionssicher gehalten, indem sich die jeweilige zweite Außenkontur des jeweiligen zweiten Klingenelements zumindest bereichsweise an eine Innenkontur der zweiten Aufnahmekontur anschmiegt.
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Die jeweiligen Aufnahmekonturen können derart angeordnet sein, dass die erste und die zweite Schneidkante bei in die Aufnahmekonturen eingesetzten ersten bzw. zweiten Klingenelementen zumindest im Wesentlichen einer Gerade folgen. Die ersten und/oder die zweiten Klingenelemente können aber - unabhängig davon, ob nur eine der Schneidkanten aus einer Vielzahl von entsprechenden Klingenelementen gebildet ist - alternativ schräg in die entsprechenden Aufnahmekonturen eingebettet sein. Das bedeutet, dass die jeweiligen Aufnahmekonturen derart positionell ausgerichtet sein können, dass das jeweilige Klingenelement in Bezug zu einer Werkzeugschließrichtung, entlang derer die Werkzeugteile zwischen der Offenstellung und der Durchschneidstellung des Werkzeugs verstellbar sind, um wenigstens eine der drei senkrecht aufeinander stehenden Raumachsen gedreht ist. Auf diese Weise können dreidimensional geformte Schnitte erzeugt werden, insbesondere mit einer von einer Geraden unterschiedlichen Schnittlinie. Des Weiteren wirkt durch eine entsprechende Schrägstellung wenigstens eine der beiden Schneidkanten als eine Prägenase, sodass hierdurch beim Schneideprozess gezielt auf eine Gratbildung Einfluss nehmbar ist.
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Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn das jeweilige Klingenelement ein gerades Prisma mit einem Vieleck, das heißt Polygon, als Grundfläche ist. Dementsprechend ist die jeweilige Außenkontur als eine Materialausnehmung in das jeweiligen Werkzeugteil eingeformt, wobei die Materialausnehmung der Aufnahmekontur ein mit dem Vieleck des Klingenelements korrespondierendes Vieleck als Grundfläche der Aufnahmekontur aufweist. Mit anderen Worten stellt die jeweilige Aufnahmekontur eine Negativform des jeweils zugeordneten Klingenelements dar. Das in der Aufnahmekontur zumindest überwiegend aufgenommene, jeweilige Klingenelement weist wenigstens einen Kantenbereich auf, der sich gerade und unmittelbar an einen Kantenbereich eines direkt benachbarten Klingenelements anschließt, sodass die beiden sich direkt aneinander anschließenden Kantenbereiche der beiden Klingenelemente die jeweilige Schneidkante zumindest teilweise bilden. Hierzu schließen der die jeweilige Schneidkante bildende, gerade Kantenbereich und ein direkt daran angrenzender Kantenbereich desselben Klingenelements jeweils miteinander einen Winkel von maximal 90 Grad ein.
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Es ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das Vieleck ausschließlich gerade Kanten aufweist, wodurch das Klingenelement besonders einfach zu fertigen ist. So ist auch die Ausnehmung bzw. die Aufnahmekontur besonders einfach und/oder aufwandsarm mittels gemeinhin bekannter Verfahren, insbesondere aus dem Metallbau bekannter Verfahren, herstellbar.
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Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist das jeweilige Klingenelement wenigstens in Bezug zu einer senkrecht zur Schneidkante stehenden Ebene symmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist das jeweilige Klingenelement in Bezug zu der senkrecht zur Schneidkante stehenden Ebene symmetrisch angeordnet. Das bedeutet, dass diese senkrecht zur Schneidkante stehende Ebene eine erste Symmetrieebene des jeweiligen Klingenelements bildet. Demnach ist das jeweilige Klingenelement in zwei unterschiedlichen Positionen in die entsprechende Aufnahmekontur einsetzbar; das jeweilige Klingenelement ist also als ein Wendeklingenelement ausgebildet. Infolgedessen ist das derart ausgebildete Klingenelement in wenigstens zwei Positionen in die Aufnahmekontur einsetzbar. Mit anderen Worten ist das in den Aufnahmebereich aufgenommene Klingenelement aus diesem herausnehmbar, um 180 Grad um die Symmetrieachse rotierbar und hiernach wieder in die Aufnahmekontur einsetzbar. Das so ausgebildete Klingenelement ist besonders schnell und einfach an dem Werkzeug gewendet einsetzbar, wodurch sich - verglichen mit einem herkömmlichen Werkzeug - ein Zeitaufwand für eine Reparatur bzw. Wartung der jeweiligen Schneidkante verringert.
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Hierdurch hat das jeweilige Klingenelement im Vergleich zu einem herkömmlichen Klingenelement, das lediglich in einer einzigen Position mit einem Werkzeugteil verbindbar ist, eine höhere Lebensdauer inne.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Vieleck spiegelbildlich bzw. symmetrisch zu einer Symmetriegeraden ausgebildet sein, die eine Parallele zu der jeweiligen Schneidkante ist. Folglich ist dann das jeweilige Klingenelement symmetrisch zu einer zweiten Symmetrieebene, die senkrecht die zuvor beschriebene, erste Symmetrieebene schneidet und die parallel zu einem Grund der jeweiligen Aufnahmekontur verläuft. Hat das Klingenelement die erste und die zweite Symmetrieebene, ist es in vier unterschiedlichen Positionen in die entsprechende Aufnahmekontur einsetzbar.
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Wiederum alternativ oder zusätzlich kann eine dritte Symmetrieebene vorgesehen sein, die jeweils senkrecht in Bezug zu der ersten und zu der zweiten Symmetrieebene angeordnet ist. Weist das jeweilige Klingenelement die erste, die zweite und die dritte Symmetrieebene auf, ist es in acht unterschiedlichen Positionen in die entsprechende Aufnahmekontur einsetzbar.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, wenn das Vieleck als ein gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist. Das bedeutet, dass das jeweilige Klingenelement ein gerades Prisma ist, dessen Grundfläche das gleichschenklige Dreieck ist. Da die Aufnahmekontur mit der jeweiligen Außenkontur des entsprechenden Klingenelements korrespondiert, ist demnach die jeweilige Aufnahmekontur eine in das jeweilige Werkzeugteil ausgebildete Materialausnahme, deren Innenkontur dem Prisma mit dem gleichschenkligen Dreieck als Grundfläche folgt. Das jeweilige Klingenelement, dessen Außenkontur dem Prisma mit dem gleichschenkligen Dreieck als Grundfläche entspricht, ist ebenfalls ein Wendeklingenelement, da das jeweiligen Klingenelement in Bezug zu einer die jeweilige Schneidkante senkrecht schneidenden Symmetrieebene spiegelbildlich ausgebildet ist. Demnach ist dieses Klingenelement um eine senkrecht zu der jeweiligen Schneidkante verlaufende und in der Symmetrieebene liegende Achse um 180 Grad rotierbar. Des Weiteren erfolgt unter einem Einschieben des jeweiligen Klingenelements in die entsprechend ausgebildete Aufnahmekontur eine Selbstzentrierung des Klingenelements in der Aufnahmekontur und in Bezug zu der Aufnahmekontur. Auf diese Weise ist besonders einfach sicherstellbar, dass die mehreren, direkt nebeneinander angeordneten Klingenelemente die jeweilige Schneidkante bilden, die dann besonders exakt gerade verläuft.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das Vieleck ein regelmäßiges Vieleck, das heißt ein Isogon. Für eine entlang einer einzigen Gerade zusammenhängende und ununterbrochene Schneidkante ist das jeweilige Klingenelement dann ein gerades Prisma, dessen Grundfläche ein gleichseitiges Dreieck ist. Mit anderen Worten ist das regelmäßige Vieleck bzw. Isogon, das als Grundfläche des Klingenelements dient, das gleichseitige Dreieck. Das entsprechend ausgebildete Klingenelement mit dem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen ist das Klingenelement besonders einfach und/oder aufwandsarm herstellbar, da es lediglich über gerade Kanten verfügt. Infolgedessen ist das entsprechende Klingenelement besonders materialschonend herstellbar. Zum anderen weist das gleichseitige Dreieck gemäß allgemeingültigen geometrischen Vorschriften drei Symmetrieachsen auf, um welche dann das entsprechende Klingenelement um 180 Grad rotierbar ist. Demnach ist das Klingenelement in sechs verschiedenen Positionen in der entsprechend ausgebildeten Aufnahmekontur anordenbar. Demnach hat das Klingenelement mit dem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche eine sechsmal höhere Lebensdauer inne als ein einfaches Klingenelement, das nur einen einzigen Kantenbereich zum Bilden einer Schneidkante aufweist. Darüber hinaus gelten die im Zusammenhang mit dem Klingenelement mit dem gleichschenkligen Dreieck als Grundfläche beschriebenen Vorteile analog für das Klingenelement mit dem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Klingenelemente des ersten Werkzeugteils und die Klingenelemente des zweiten Werkzeugteils entlang der Schneidkanten zueinander versetzt angeordnet sind. Denn die jeweilige Schneidkante weist eine Vielzahl von Übergangsbereichen auf, wo sich zwei direkt zueinander benachbarte Klingenelemente aneinander anschließen. In dem jeweiligen Übergangsbereich ist also die jeweilige Schneidkante jeweils minimal unterbrochen, da die jeweiligen Kantenbereiche der Klingenelemente, die die Schneidkante miteinander bilden, nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind die zwei direkt zueinander benachbarten Klingenelemente über einen besonders kleinen Spalt voneinander beabstandet. Indem die Klingenelemente der beiden Werkzeugteile entlang der Schneidkanten zueinander versetzt angeordnet sind, ist vermieden, dass sich bei einem Durchschneiden des Werkstücks zwei Übergangsbereiche, insbesondere zwei Spalte, zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Klingenelementen gegenüberliegen. So ist ein besonders gleichmäßiges Schnittbild am Werkstück gewährleistet und besonders wenig Material des Werkstücks wird beim Durchschneiden desselben in den Übergangsbereichen durch einander gegenüberliegen Spalte dadurch beeinflusst, dass in solchen Spalten zumindest teilweise anstatt eines Schneidens des Werkstücks ein plastisches Verformen und anschließendes Reißen des Werkstücks erfolgen würde.
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Es hat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Werkzeug eine Befestigungseinrichtung aufweist, mittels derer das jeweilige Klingenelement an dem jeweiligen Werkzeugteil befestigt oder befestigbar ist, wobei die jeweilige Aufnahmekontur ein erstes Befestigungselement der Befestigungseinrichtung und das jeweilige Klingenelement ein mit dem ersten Befestigungselement korrespondierendes zweites Befestigungselement der Befestigungseinrichtung aufweist. Hierdurch ist das jeweilige Klingenelement in der jeweiligen Aufnahmekontur besonders zuverlässig halterbar bzw. gehalten, wodurch sichergestellt ist, dass das entsprechende Klingenelement nicht in unerwünschter Weise aus dem Formschluss ausweicht und ein Schnittergebnis nachteilig beeinflusst.
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Insbesondere ist in diesem Zusammenhang das erste Befestigungselement als eine Schraubelementaufnahme ausgebildet und das zweite Befestigungselement als eine das jeweilige Klingenelement vollständig durchdringende Durchgangsöffnung. Weiter weist dann die Befestigungseinrichtung ein mit der Durchgangsöffnung und mit der Schraubelementaufnahme korrespondierendes Schraubelement auf. Durch diese Befestigungseinrichtung ist das jeweilige Klingenelement in der entsprechend ausgebildeten und dem jeweiligen Klingenelement zugeordneten Aufnahmekontur besonders zuverlässig halterbar bzw. gehalten, indem mittels des mit der jeweiligen Schraubelementaufnahme zusammenwirkenden jeweiligen Schraubelements das entsprechende Klingenelement in der jeweiligen Aufnahmekontur verschraubt oder verschraubbar ist. Darüber hinaus ist es mittels der Befestigungseinrichtung ermöglicht, das jeweilige Klingenelement besonders einfach, insbesondere zerstörungsfrei, von der Aufnahmekontur oder aus der Aufnahmekontur zu lösen bzw. herauszunehmen. Gleichermaßen ermöglicht die Befestigungseinrichtung, dass jeweilige Klingenelement besonders einfach und/oder aufwandsarm wieder in die entsprechend ausgebildete Aufnahmekontur einzusetzen und dort zu befestigen. Demnach unterstützt die Befestigungseinrichtung ein besonders schnelles und/oder aufwandsarmes Wenden bzw. Wechseln des jeweiligen Klingenelements.
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Die jeweilige Aufnahmekontur kann beispielsweise mittels Laserschneidens erzeugt werden. In diesem Fall kann die Aufnahmekontur entlang deren Innenkontur besonders kleine Radien, insbesondere Kanten, aufweisen. In diesem Fall ist sicherzustellen, dass beim Einsetzen des entsprechenden Klingenelements in die zugeordnete Aufnahmekontur, insbesondere an einer dreidimensionalen Ecke der Aufnahmekontur, diese vollkommen frei von Verschmutzung, Spänen etc. ist, um das jeweilige Klingenelement besonders exakt in die entsprechende Aufnahmekontur einzusetzen.
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Das Einsetzen des jeweiligen Klingenelements in die jeweilige Aufnahmekontur kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vereinfacht sein, wenn die jeweilige Aufnahmekontur mit einer gegenüber zumindest einem Teil der jeweiligen Aufnahmekontur aufgeweiteten Ausnehmung verbunden ist, in welche eine Kante des jeweiligen Klingenelements hineinragt. Beim Einschieben des jeweiligen Klingenelements in die entsprechende Aufnahmekontur können dann die Verschmutzung, Späne etc. in die Ausnehmung ausweichen, wobei das Klingenelement besonders exakt in der entsprechenden Aufnahmekontur eingesetzt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eventuell in der Aufnahmekontur liegende Gegenstände, etwa die Verschmutzung, die Späne etc., mittels des in die entsprechende Aufnahmekontur einzusetzenden Klingenelements geräumt bzw. verschoben werden, insbesondere in die Ausnehmung geschoben bzw. geräumt werden. Des Weiteren bietet die Ausnehmung den Vorteil, dass die Innenkontur der Aufnahmekontur frei von dreidimensionalen Innenecken ist, sodass die Aufnahmekontur mittels eines spanabhebenden Verfahrens, zum Beispiel Fräsens, auf bekannt Art und Weise aufwandsarm erzeugbar ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Werkzeug zum Schneiden eines Werkstücks; und
- 2 in einer detaillierteren Ansicht einen Teilbereich des in 1 dargestellten Werkzeugs.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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Ein in 1 schematisch und perspektivisch und in 2 höher detailliert teilweise dargestelltes Werkzeug 1 ist zum Schneiden eines Werkstücks, insbesondere eines metallischen Werkstücks, vorgesehen und weist ein erstes Werkzeugteil 2 und ein zweites Werkzeugteil 3 auf. Das erste Werkzeugteil 2 weist eine erste Schneidkante 4 auf und das zweite Werkzeugteil 3 weist eine zweite Schneidkante 5 auf. Zum Schneiden, zum Beispiel Anschneiden und/oder Durchschneiden, des Werkstücks ist das Werkzeug 1 bzw. sind die Werkzeugteile 2, 3 in eine Offenstellung verstellbar, in welcher ermöglicht ist, zwischen die beiden Werkzeugteile 2, 3 das Werkstück anzuordnen, beispielsweise einzulegen. Beispielsweise kann es sich bei dem zu schneidenden Werkstück um einen plattenartig geformten Metallkörper, beispielsweise ein Metallblech, Coil-Ware etc., handeln. Ist das Werkstück zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 bzw. zwischen den Schneidkanten 4, 5 angeordnet, sind die Werkzeugteile 2, 3 aus der Offenstellung in eine Durchschneidstellung aufeinander zu bewegbar, wodurch die Schneidkanten 4, 5 das Werkstück zunächst plastisch verformen und schließlich in das Material des Werkstücks eindringen und darauffolgend das Werkstück schließlich durchtrennen. Hierzu sind die Werkzeugteile 2, 3 entlang einer Werkzeugschließrichtung aufeinander zu bewegbar. Die Werkzeugschließrichtung kann insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Hochrichtung z des Werkzeugs 1 verlaufen.
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Da es sich bei dem Werkzeug 1 insbesondere um ein pressegebundenes Schneidwerkzeug handeln kann, ist insbesondere vorgesehen, dass sich das erste Werkzeugteil 2 und das zweite Werkzeugteil 3 gegenüber liegen. Alternativ ist es denkbar, dass die beiden Werkzeugteile 2, 3 um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander verschwenkbar sind, sodass beim Durchschneiden bzw. Durchtrennen des Materials des Werkstücks die Schneidkanten 4, 5 schräg zueinander angeordnet sind.
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Die erste Schneidkante 4 ist aus mehreren ersten Klingenelementen 6 gebildet, wovon aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige wenige in den Fig. eingezeichnet sind. Die zweite Schneidkante 5 ist aus mehreren zweiten Klingenelementen 7 gebildet, wovon aus Übersichtlichkeitsgründen ebenfalls nur einige wenige in den Fig. eingezeichnet sind. Die jeweiligen Klingenelemente 6, 7 weisen jeweils wenigstens einen Kantenbereich 8 auf, der zumindest teilweise die entsprechende Schneidkante 4, 5 bildet.
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Dem jeweiligen Klingenelement 6, 7 ist eine jeweilige, eigene Aufnahmekontur 9 zugeordnet, die mit einer Außenkontur des jeweiligen Klingenelements 6, 7 korrespondiert. Anders ausgedrückt weist das erste Werkzeugteil 2 eine Vielzahl von Aufnahmekonturen 9 auf, wobei die jeweilige Aufnahmekontur 9 des ersten Werkzeugteils 2 mit der Außenkontur, das heißt mit einer Form des jeweiligen ersten Klingenelements 6 korrespondiert. Ferner weist das zweite Werkzeugteil 3 eine Vielzahl von Aufnahmekonturen 9 auf, wobei die jeweilige Aufnahmekontur 9 des zweiten Werkzeugteils 3 mit der Außenkontur bzw. Form des jeweiligen zweiten Klingenelements 7 korrespondiert. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die ersten Klingenelemente 6 und die zweiten Klingenelemente 7 untereinander austauschbar sind, das heißt zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die jeweiligen Aufnahmekonturen 9 des ersten Werkzeugteils 2 hinsichtlich deren Form und/oder deren Abmessungen zumindest im Wesentlichen den jeweiligen Aufnahmekonturen des zweiten Werkzeugteils 3 entsprechen. Auf diese Weise ist ein Ersatzteilsortiment für das Werkzeug 1 vorteilhaft nur mit besonders wenig verschiedenen Ersatzteilen zu bestücken.
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Da die jeweiligen Aufnahmekontur 9 mit dem jeweiligen Klingenelement 6, 7 korrespondiert, ist das jeweiligen Klingenelement 6, 7 zumindest überwiegend in der jeweils zugeordneten Aufnahmekontur 9 formschlüssig angeordnet. Demnach ist das jeweilige Klingenelement 6, 7 besonders positionsstabil in der entsprechenden Aufnahmekontur 9 halterbar oder gehalten.
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Im vorliegenden Beispiel ist die jeweiligen Aufnahmekontur 9 als eine Materialausnehmung aus dem jeweiligen Werkzeugteil 2, 3 gebildet. Beispielsweise kann die jeweilige Aufnahmekontur 9 bzw. die Materialausnehmung aus einem Material der jeweiligen Werkzeugteile 2, 3 ausgefräst oder anderweitig aus dem jeweiligen Material der jeweiligen Werkzeugteile 2, 3 herausgetrennt sein. Ferner ist es denkbar, dass die jeweiligen Aufnahmekonturen 9 zumindest im Wesentlichen bereits bei einem Urformen des entsprechenden Werkzeugteils 2, 3 erzeugt werden.
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Das jeweilige Klingenelement 6, 7 ist als ein gerades Prisma mit einem Vieleck als Grundfläche ausgebildet und der jeweilige Kantenbereich 8 des jeweiligen Klingenelements 6, 7 grenzt direkt an den Kantenbereich 8 des an das jeweilige Klingenelement 6, 7 angrenzenden Klingenelements 6, 7 an. Infolgedessen bilden zwei direkt aneinander angrenzende Kantenbereiche 8 zweier Klingenelemente 6, 7 zumindest teilweise die jeweilige Schneidkante 4, 5. Hierzu schließen der die jeweilige Schneidkante 4, 5 bildende, gerade Kantenbereich 8 und direkt daran angrenzende Kantenbereiche desselben Klingenelements unter Ausbildung einer Ecke jeweils miteinander einen Winkel von maximal 90 Grad ein. Kommt als Grundfläche für das gerade Prisma ein Vieleck zum Einsatz, ist dies besonders vorteilhaft, da das Vieleck lediglich gerade Kanten aufweist, welche durch besonders einfache und/oder besonders exakte und gemeinhin bekannte Verfahren (Fräsen, Abkanten, Sägen, Schneiden etc.) sowie unter einem besonders geringen Konstruktions- und/oder Programmieraufwand (CNC: Computerized Numerical Control - rechnergestützte numerische Steuerung) konsturierbar bzw. herstellbar sind. Des Weiteren sind die dann ebenfalls gerade ausgebildeten Kantenbereiche 8 besonders einfach zu schärfen, sodass sich eine besonders scharfe, jeweilige Schneidkante 4, 5 ergibt.
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Um eine Wartungs- und/oder Reparaturdauer der jeweiligen Schneidkante 4, 5 zu reduzieren, können das jeweilige Klingenelement 6, 7 und die entsprechende Aufnahmekontur 9 wenigstens in Bezug zu einer senkrecht zur jeweiligen Schneidkante 4, 5 stehenden Ebene symmetrisch ausgebildet sein. Auf diese Weise ergibt sich, dass das jeweilige Klingenelement 6, 7 als ein Wendeklingenelement ausgebildet ist, welches eine besonders lange Lebensdauer innehat, da es wenigstens einen weiteren Kantenbereich 8 aufweist, der die jeweilige Schneidkante 4, 5 zumindest teilweise bildet, sobald das entsprechende Klingenelement 6, 7 in der zugeordneten Aufnahmekontur 9 eingesetzt ist. Es sind noch weitere Ebenen denkbar, in Bezug zu denen das jeweilige Klingenelement 6, 7 symmetrisch bzw. spiegelbildlich ausgebildet ist. Eine der weiteren Ebenen verläuft dann senkrecht zu der zuvor beschriebenen Ebene, wobei die Werkzeugschließrichtung z und die jeweilige Schneidkante 4, 5 mit dieser Ebene zusammenfallen. Unter Bezugnahme auf die in den Fig. eingezeichneten Koordinatensysteme handelt es sich dann hierbei um eine x-z-Ebene. Darüber hinaus kann das jeweilige Klingenelement 6, 7 in Bezug zu einer weiteren Ebene spiegelbildlich bzw. symmetrisch ausgebildet sein, die jeweils senkrecht auf den beiden zuvor beschriebenen Ebenen steht. Demnach handelt es sich bei der dritten Ebenen um eine x-y-Ebene. Es ergeben sich für das entsprechend ausgebildete, jeweilige Klingenelement 6, 7 so mehrere mögliche Einbaupositionen, in welcher das jeweilige Klingenelement 6, 7 jeweils in die jeweilige Aufnahmekontur 9 anordenbar ist. Je mehr mögliche Einbaupositionen das jeweilige Klingenelement 6, 7 bietet, desto mehr Kantenbereiche des entsprechenden Klingenelements 6, 7 können als jeweilige Schneidkante 4, 5 teilweise bildender Kantenbereich 8 eingesetzt werden. Entsprechend hat das jeweilige Klingenelement 6, 7 eine längere Lebensdauer, je mehr mögliche Einbaupositionen das jeweilige Klingenelement 6, 7 bietet.
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Im vorliegenden Beispiel ist das jeweilige Klingenelement 6, 7 in der Form eines geraden Prismas ausgebildet, dessen Grundfläche ein gleichschenkliges Dreieck ist. Aufgrund der dem gleichschenkligen Dreieck innewohnenden Symmetrie weist das derart ausgebildete, jeweilige Klingenelement 6, 7 zwei Kantenbereiche 8 auf und ist besonders einfach in die entsprechend zugeordnete und entsprechend ausgebildete Aufnahmekontur 9 einsetzbar. Beim Einsetzen des Klingenelements 6, 7, das als Grundfläche das gleichschenklige Dreieck hat, erfolgt eine Selbstzentrierung des entsprechenden Klingenelements 6, 7 in Bezug zu der Aufnahmekontur 9 und infolgedessen in Bezug zu den jeweiligen Werkzeugteilen 2, 3.
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Alternativ kann das jeweilige Klingenelement 6, 7 die Form eines geraden Prismas aufweisen, dessen Grundfläche ein regelmäßiges Vieleck, besonders bevorzugt ein gleichseitiges Dreieck, ist. Im Gegensatz zu dem gleichschenkligen Dreieck weist das gleichseitige Dreieck drei Symmetrieachsen auf, die einander in einem gemeinsamen Schwerpunkt des gleichseitigen Dreiecks schneiden, sodass das entsprechende Klingenelement 6, 7, das das gleichseitige Dreieck als Grundfläche hat, in sechs möglichen Positionen in die entsprechend ausgebildete und zugeordnete Aufnahmekontur 9 einsetzbar ist. Des Weiteren weist das dem gleichseitigen Dreieck folgende, jeweilige Klingenelement 6, 7 sechs Kantenbereiche 8 auf.
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Wie aus der 1 und der 2 besonders einfach zu erkennen ist, sind die ersten Klingenelemente 6 des ersten Werkzeugteils 2 und die zweiten Klingenelemente 7 des zweiten Werkzeugteils 3 entlang der Schneidkanten 4, 5 zueinander versetzt angeordnet. Auf diese Weise ist verhindert, das Übergangsbereiche, in denen die Kantenbereiche 8 zweier direkt benachbarter Klingenelemente 6, 7 direkt aneinander angrenzen, entlang einer Werkzeugquerrichtung y direkt einander gegenüberliegen.
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Es kann weiter eine Befestigungseinrichtung 10 vorgesehen sein, mittels derer das jeweilige Klingenelement 6, 7 an dem jeweiligen Werkzeugteil 2, 3 befestigt oder befestigbar ist. Die Befestigungseinrichtung 10 weist ein erstes Befestigungselement 11 und ein zweites Befestigungselement 12 auf, welche miteinander korrespondieren und die - miteinander in Zusammenwirkung gebracht - das entsprechende Klingenelement 6,7 in der entsprechend zugeordneten Aufnahmekontur 9 halten. Beispielsweise kann ein Klemmmechanismus vorgesehen sein, welcher das entsprechende Klingenelement 6,7 sicher in der jeweiligen Aufnahmekontur 9 hält. Das bedeutet, dass das erste Befestigungselement 11 als ein Klemmschenkel ausgebildet sein kann, während das zweite Befestigungselement 12 als eine bestimmte und mit dem Klemmschenkel korrespondierende Auflagefläche für den Klemmschenkel ausgebildet sein kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass mittels der Befestigungseinrichtung 10 das entsprechende Klingenelement 6, 7 in der jeweiligen Aufnahmekontur 9 auf andere Weise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig gehalten ist.
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Im vorliegenden Beispiel ist das erste Befestigungselement 11 der Befestigungseinrichtung 10 als eine in der jeweiligen Aufnahmekontur 9 ausgebildete Schraubelementaufnahme 11 ausgebildet, wobei das zweite Befestigungselement 12 der Befestigungseinrichtung 10 als eine das jeweilige Klingenelement 6, 7 vollständig durchdringende Durchgangsöffnung 12ausgebildet ist. Die Schraubelementaufnahme 11 kann beispielsweise als ein Sackloch ausgebildet sein, das sich ausgehend von einem Boden der entsprechenden Aufnahmekontur 9 in das Material des entsprechenden Werkzeugteils 2, 3 hinein erstreckt. Eine Innenumfangsfläche des Sacklochs bzw. der Schraubelementaufnahme 11 weist vorteilhaft ein Innengewinde auf. Des Weiteren weist die Befestigungseinrichtung 10 ein nicht dargestelltes Schraubelement auf, das mit der Durchgangsöffnung 12 und der Schraubelementaufnahme 11 korrespondiert und ein Außengewinde aufweist, das mit dem Innengewinde der Schraubelementaufnahme 11 bzw. des Sacklochs korrespondiert, sodass das Schraubelement in die Schraubelementaufnahme 11 einschraubbar ist. Indem sich das Schraubelement über dessen Kopfanteil an dem jeweiligen Klingenelement 6, 7 aufstützt, das jeweilige Klingenelement 6, 7 vollständig durchdringt und sich weiter in die Schraubelementaufnahme 11 hinein erstreckt, ist das jeweilige Klingenelement 6, 7 zwischen dem Kopfanteil und einem Grund oder einer Bodenfläche der jeweiligen Aufnahmekontur 9 verspannt und dadurch positionell fest gehalten. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Durchgangsöffnung 12 als eine Aufnahme für einen kegelförmig bzw. kegelstumpfförmig ausgebildeten Senkkopf des Schraubelements ausgebildet ist, sodass der Senkkopf zumindest im Wesentlichen vollständig in die Durchgangsöffnung 12 versenkbar ist. Das bedeutet, dass der Kopfanteil eine keglige oder kegelstumpfförmige Außenkontur aufweist, die zumindest im Wesentlichen mit der Aufnahme der Durchgangsöffnung 12 korrespondiert. Folglich kann es sich bei dem Schraubelement um eine Schraube, insbesondere Senkkopfschraube, handeln. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich das Schraubelement oder die Schraube nicht über eine Oberfläche 13 des jeweiligen Werkzeugteils 2, 3 hinaus erstreckt.
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Um einen Toleranzausgleich zwischen der entsprechenden Aufnahmekontur 9 und dem dieser zugeordneten, jeweiligen Klingenelement 6, 7 zu schaffen, ist vorgesehen, dass die jeweilige Aufnahmekontur 9 mit einer Ausnehmung 14 verbunden ist, welche gegenüber zumindest einem Teil der jeweiligen Aufnahmekontur 9 aufgeweitet ist. Bei einer Fertigung der jeweiligen Werkzeugteile 2, 3 bzw. bei einer Fertigung der jeweiligen Aufnahmekontur 9 kann die Ausnehmung beispielsweise als ein Sackloch ausgebildet sein, dessen Innenumfangsfläche geöffnet oder unterbrochen ist und in die jeweilige Aufnahmekontur 9 mündet. Ist das jeweilige Klingenelement 6, 7 bestimmungsgemäß in der jeweiligen Aufnahmekontur 9 eingesetzt, ragt wenigstens eine Kante des jeweiligen Klingenelements 6, 7 in die mit der entsprechenden Aufnahmekontur 9 verbundene Ausnehmung 14 hinein. Anders ausgedrückt umgreift die Ausnehmung 14 das in die entsprechende Aufnahmekontur 9 eingesetzte Klingenelement 6, 7 zumindest teilweise.
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Insgesamt zeigt die Erfindung, dass das Werkzeug 1 zum Schneiden des Werkstücks mit einer besonders stabilen Schneidkante 4, 5 ausgerüstet ist, die besonders einfach zu warten bzw. zu reparieren ist. Insbesondere entfällt im Gegensatz zu herkömmlichen zu reparierenden Schneidkanten eine thermische Beeinflussung der betroffenen Schneidkante, die durch ein Aufschweißen von Material auf die beschädigte Schneidkante oder auf einen Teil derselben auftritt. Des Weiteren entfällt ein Nachbearbeiten des aufgeschweißten Materials auf die zu reparierende Schneidkante, insbesondere ein Fräsen und/oder Schärfen bzw. Schleifen der entsprechenden Schneidkante. Es ist hierbei insbesondere zu beachten, dass zum Reparieren bzw. Warten von herkömmlichen Schneidkanten das Werkzeug 1 in nachteiliger Weise einem Stillstand unterworfen ist. Hingegen kann während eines produktiven Betriebs des Werkzeugs 1 bereits eine Vielzahl von Klingenelementen 6, 7 vorgehalten werden, welche dann in besonders kurzer Stillstandzeit des Werkzeugs 1 einfach gewendet bzw. ausgetauscht werden können. Auf diese Weise sind die jeweiligen Schneidkanten 4, 5 des Werkzeugs 1 besonders schnell und einfach bzw. aufwandsarm reparierbar bzw. wartbar.
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Um das besonders einfache Reparieren oder Warten noch weiter zu unterstützen, kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Werkzeugteile 2, 3 zumindest im Bereich der jeweiligen Schneidkanten 4, 5 kongruent zueinander ausgebildet sind. Das bedeutet, dass nicht eigens für die jeweiligen Werkzeugteile 2, 3 voneinander unterschiedlich ausgebildete Klingenelemente 6, 7 vorzuhalten sind, sondern dass die Klingenelemente 6, 7 zumindest im Wesentlichen gleich, das heißt gleich in Geometrie, gleich in Abmessungen, gleich in Material etc., ausgebildet sein können. Auf diese Weise reduziert sich ein Ersatzteilvorrat für ein Werkzeug 1 eminent. Dies hat zur Folge, dass besonders wenig Lagerraum zur Vorhaltung von Ersatzteilen für das Werkzeug 1 vorzusehen ist.
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Es ergibt sich weiter der Vorteil, dass die jeweiligen Klingenelemente 6, 7 besonders einfach und aufwandsarm herstellbar sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die jeweiligen Klingenelemente 6, 7 zumindest im Wesentlichen jeweils aus einem Hartmetall gebildet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Klingenelemente 6, 7 Anteile aufweisen, die ein von einem metallischen Material unterschiedliches Material, zum Beispiel einen Kunststoff, eine Keramik etc., umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeug
- 2
- Werkzeugteil
- 3
- Werkzeugteil
- 4
- Schneidkante
- 5
- Schneidkante
- 6
- Klingenelement
- 7
- Klingenelement
- 8
- Kantenbereich
- 9
- Aufnahmekontur
- 10
- Befestigungseinrichtung
- 11
- Schraubelementaufnahme bzw. erstes Befestigungselement
- 12
- Durchgangsöffnung bzw. zweites Befestigungselement
- 13
- Oberfläche
- 14
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005007676 B3 [0003]
