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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einweiservorrichtung zum Positionieren von Platinen für ein Umformwerkzeug.
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Stand der Technik
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Einweiservorrichtungen, zum Positionieren von Platinen, werden vor allem im Automobilbau, insbesondere zur Fertigung von Karosseriebauteilen verwendet. Zur Herstellung der Karosseriebauteile werden Platinen, also flache metallische Bauteile bzw. Bleche, in einem Umformwerkzeug, insbesondere in einem Tiefziehwerkzeug, in die gewünschte dreidimensionale Gestalt umgeformt. Insbesondere zum genauen Einbringen der Platinen in ein Umformwerkzeug werden sogenannte „Einweiser“ verwendet, die üblicherweise im Wesentlichen vertikal nach oben ausgerichtete Säulen sind, die jeweils eine schräge Positionierfläche aufweisen, so dass eine von oben dem Werkzeug zugeführte Platine an deren Umfangsrand entlang der Positionierfläche in die gewünschte Position gleitet und in das Umformwerkzeug abgesenkt wird. Hierzu werden oft mehrere umfänglich am Umform-werkzeug verteilte Einweiser verwendet.
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Beispielsweise ist ein Umformwerkzeug mit einer Mehrzahl verstellbarer Einweiser aus der
WO 2016/150617 bekannt.
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Eine konventionelle Vorrichtung zum Positionieren von Platinen bzw. Pressteilen besteht aus einem mit dem Werkzeug starr verbundenem Einweiser, der gegebenenfalls auch eine Wippe aufweisen kann. Produktionsbedingte Schwankungen der Breite von sogenannten „Coils“, aus welchen die Platinen im Wesentlichen durch Beschneiden gewonnen werden, oder das nicht Mittige einlaufen der Coils führt jedoch dazu, dass manche Platinen eine unzureichende bzw. falsche Position im Ziehwerkzeug einnehmen. Besonders im Zusammenhang mit geschweißten Platinen erhöhen sich die Toleranzen um die Anzahl der verschweißten Platinenteile, was zu noch größeren Abweichungen führt. Als Folge der falschen Positionierung kann es zu diversen Bauteilfehlern wie Ziehrissen usw., sowie begünstigt durch entstehenden Abrieb und Spänebildung zu weiteren Oberflächenbeeinträchtigungen kommen. Außerdem müssen diese Abweichungen manuell korrigiert werden, was zu Produktionsstillständen führt. Im Extremfall besteht die Möglichkeit von Überlappungen bzw. ausgerissenen Blechteilen, welche das Werkzeug beschädigen. Im darauffolgenden Produktionsprozess können bedingt durch die nicht richtig positionierte Platine im Ziehwerkzeug, weitere Unregelmäßigkeiten im Bezug auf Oberfläche, Beschnitte und Flansche entstehen.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen die durch diesen Umstand hervorgerufenen Nacharbeits- und Schrottkosten, Einbußen durch Stillstands- und Reparaturzeiten sowie entstehende Lagerkosten und besonders Kosten für externe Reklamationen, dezimiert bzw. eliminiert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Einweiservorrichtung zum Positionieren von Platinen für ein Umformwerkzeug anzugeben, die die zuvor genannten Probleme reduziert und insbesondere eine Positionierung von zuvor schlecht positionierten Platinen zu ermöglichen, ohne Bauteilfehler oder Werkzeugschäden zu verursachen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Umformwerkzeug mit zumindest einer solchen Einweiservorrichtung anzugeben, die Bauteilfehler reduziert.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Einweiservorrichtung zum Positionieren von Platinen für ein Umformwerkzeug, umfassend einen Einweiser der eine abgeschrägte Positionierfläche aufweist, wobei die Positionierfläche dazu ausgebildet ist, dass ein Umfangsrand einer Platine durch Kontakt mit der Positionierfläche in einer Querrichtung positioniert werden kann, wobei die Einweiservorrichtung ein Gehäusemodul umfasst, wobei der Einweiser in dem Gehäusemodul in der Querrichtung linear verschiebbar gelagert ist, wobei das Gehäusemodul ein Federsystem aufweist, wobei das Federsystem den Einweiser in der Querrichtung vorspannt.
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Erfindungsgemäß ist eine Einweiservorrichtung nicht als einfaches starres Bauteil ausgebildet, sondern umfasst zwei gegeneinander linear verschiebbare Teile: zum einen den Einweiser im engeren Sinn, an welchem die erforderliche Positionierschräge ausgebildet ist, und zum anderen ein Gehäusemodul, das üblicherweise starr an einem Umformwerkzeug montiert sein wird. Der Einweiser selbst ist im Gehäusemodul verschiebbar gelagert, wobei ein Federsystem den Einweiser in einer Richtung, der „Querrichtung“, vorspannt. Diese Querrichtung ist die Richtung, in welcher eine Platine üblicherweise durch die Positionierfläche beim Absenken der Platine bewegt wird. Die Positionierfläche ist eine üblicherweise, in Einbaulage, von oben (dünn) nach unten (dicker) abgeschrägte Fläche.
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Erfindungsgemäß kann somit ein Einweiser, wenn eine Platine mit größerer Kraft auf die Positionierfläche des Einweisers auftrifft, nachgeben bzw. zurückweichen, so dass harte Stöße durch fehlerhafte oder fehlerhaft vorpositionierte Platinen vermieden werden können und somit Bauteil- und Werkzeugfehler vermieden werden können. Fehlerhafte Teile können auch nach dem Umformen mit Hilfe derartiger Einweiservorrichtungen frühzeitig erkannt und aussortiert werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung können somit Nacharbeits- und Schrottkosten, Einbußen durch Stillstands- und Reparaturzeiten sowie entstehende Lagerkosten und besonders Kosten für externe Reklamationen, dezimiert bzw. eliminiert werden.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Vorzugsweise umfasst das Federsystem einen in der Querrichtung ausgerichteten Stößel, wobei der Stößel am Einweiser anliegt oder befestigt ist, wobei der Stößel in der Querrichtung mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagt ist um den Einweiser in der Querrichtung vorzuspannen, so dass beim Anliegen einer Platine am Einweiser mit einer größeren Kraft als der vorgegebenen Kraft der Stößel linear gegen die Querrichtung bewegt wird.
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Das Federsystem kann insbesondere ein gefedertes Druckstück umfassen. Das Federsystem umfasst daher einer Ausführungsform eine mechanische Feder.
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Das Federsystem kann einen pneumatisch betriebenen Zylinder umfassen. Das Federsystem kann daher pneumatisch ausgebildet sein und einen Gasdruck zur Aufbringung der Vorspannung bzw. Rückstellkraft verwenden.
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Bevorzugt umfasst der Einweiser einen Einweiserbügel und eine Aufnahmeplatte, wobei der Einweiserbügel die Positionierfläche aufweist, wobei die Aufnahmeplatte dazu ausgebildet ist, linear in dem Gehäusemodul geführt zu werden.
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Bevorzugt umfasst entweder die Aufnahmeplatte oder das Gehäusemodul eine lineare Nut, die in Querrichtung angeordnet ist, und das andere der genannten Teile, also Gehäusemodul oder Aufnahmeplatte, umfasst einen Zylinderstift, so dass der Zylinderstift in der linearen Nut geführt ist, um den Einweiser linear im Gehäusemodul zu führen.
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Vorzugsweise umfasst die Einweiservorrichtung eine Grundplatte, wobei das Gehäusemodul auf der Grundplatte befestigt ist, wobei die Aufnahmeplatte des Einweisers zwischen der Grundplatte und dem Gehäusemodul angeordnet ist. Der Einweiser kann somit in einem zweiteiligen Aufbau untergebracht sein, der an einem Umformwerkzeug starr befestigt sein kann, umfassend eine Grundplatte, die unmittelbar am Umformwerkzeug befestigt sein kann, und ein Gehäusemodul, das unmittelbar an der Grundplatte und somit mittelbar an einem Umformwerkzeug starr befestigt sein kann.
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Die Einweiservorrichtung umfasst bevorzugt einen Sensor, der dazu eingerichtet ist die Positionierung einer Platine zu erfassen und der mit einer Steuerelektronik verbunden oder verbindbar ist, um einen Umformprozess freizugeben. Der Sensor kann insbesondere ein induktiver Sensor oder ein Reedkontakt sein.
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Ein Umformwerkzeug kann erfindungsgemäß zumindest eine Einweiservorrichtung zum Positionieren von Platinen umfassen, die ausgebildet ist, wie zuvor beschrieben.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines konventionellen Einweisers.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren konventionellen Einweisers.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einweiservorrichtung mit einem Gehäusemodul mit einem federnden Druckstück.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Einweiservorrichtung mit einem Gehäusemodul mit einem pneumatisch betriebenen Zylinder.
- 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Einweisers einer erfindungsgemäßen Einweiservorrichtung.
- 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Gehäusemoduls einer Einweiservorrichtung gemäß 3.
- 7 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Gehäusemoduls einer Einweiservorrichtung gemäß 4.
- 8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Einweiservorrichtung gemäß 3.
- 9 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Einweiservorrichtung gemäß 4.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In den 1 und 2 ist eine nicht erfindungsgemäße, konventionelle Einweiservorrichtung bzw. ein konventioneller Einweiser 11 bzw. 21 dargestellt. Die Einweiser 11, 21 der 1 und 2 weisen eine abgeschrägte Positionierfläche 12, 22 auf, wobei die Positionierfläche 12, 22 dazu ausgebildet ist, dass ein Umfangsrand einer Platine durch Kontakt mit der Positionierfläche 12, 22 in einer Querrichtung Q positioniert werden kann, das heißt, dass eine auf einen Einweiser 11, 21 von oben aufgesetzte Platine während dem Absenken entlang der Positionierfläche 12, 22 gleitet und dabei in die Querrichtung Q geschoben wird, um die Platine in der Querrichtung Q auf gewünschte Weise zu positionieren. Die konventionellen Einweiser 11, 21 sind starr mit einem Umformwerkzeug verbunden und können beispielsweise eine Wippe 23 aufweisen, wie in 2 dargestellt.
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In den 3 bis 9 sind erfindungsgemäße Einweiservorrichtungen oder deren Bestandteile näher dargestellt.
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Eine erfindungsgemäße Einweiservorrichtung umfasst ein Gehäusemodul 33, 43, 63, 73, 83, 93. In dem Gehäusemodul 33, 43, 63, 73, 83, 93 ist der Einweiser 32, 42, 82, 92 in der Querrichtung Q linear verschiebbar gelagert. Das Gehäusemodul 33, 43, 63, 73, 83, 93 weist ein Federsystem auf, beispielsweise ein federbelastetes Druckstück 612 oder einen pneumatischen Zylinder 412, 712, 912, wobei das Federsystem den Einweiser 32, 42, 82, 92 in der Querrichtung Q vorspannt.
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Im Folgenden wird zunächst auf die Ausführungsform der 3, 5, 6 und 8 Bezug genommen. Demnach verfügt eine Einweiservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung über ein federndes Druckstück 612, über eine Grundplatte 38, 81, die mit dem Werkzeug starr verbunden und verstiftet wird, einem Einweiser 32, 82, der zusammengesetzt aus dem Einweiserbügel 51, einem Zwischenblock 52, einer Aufnahmeplatte 53 und einem Gleitelement 511 gleitbeweglich zwischen der Grundplatte 38, 81 und dem Gehäusemodul 33, 63, 83 mit federndem Druckstück 612 gelagert ist. Gleichzeitig wird dieser über einen Zylinderstift 611, welcher in eine Nut 56, 86 der Aufnahmeplatte 53 eingreift, in seiner Führung gesichert. Wird eine Platine in das Ziehwerkzeug eingelegt, bewirkt dies das Zurückgleiten des Einweisers 32, 82, was die Reibung zwischen Einweiser 32, 82 und Platine minimiert 90 und dadurch dem entstehenden Abrieb entgegenwirkt. Gleichzeitig drückt der Einweiser 32, 82 die Platine, unter der Verwendung der entstehenden Federdruckkraft, in eine vorgegebene Position. Die Federdruckkraft kann an das jeweilige Produkt bzw. Werkzeug angepasst werden.
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Durch einen optional verbaubaren induktiven Sensor 811 in der Grundplatte 38, 81, wird über eine Teillagekontrolle der Tiefziehprozess freigegeben. Ist dieser Prozess abgeschlossen gleitet der Einweiser 32, 82 durch die Federdruckkraft wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Da sich bei Fehlern des Tiefziehprozesses, wie Risse, Welligkeiten, Nachlaufkanten und Einfallstellen auch die Breite des Ziehrandes verändert, kann mittels der hier vorliegenden Erfindung auch dieser im weiteren Produktionsprozess gezielt überwacht und fehlerhafte Teile schon frühzeitig aus dem System entnommen werden, anstatt erst am Ende einer Fertigungslinie. Dabei löst beispielsweise ein zu breiter Ziehrand die Werkzeugsicherung aus und verhindert dadurch die weitere Produktion von Bauteilen, die nicht in Ordnung sind.
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Folgend wird besonders auf die Ausführungsform der Zeichnungen 4, 5, 7 und 9 Bezug genommen. Bei der hier vorliegenden Bauweise dieser Erfindung verfügt eine Einweiservorrichtung über einen pneumatisch betriebenen Zylinder 412, 712, 912, über eine Grundplatte 48, 91, die mit dem Werkzeug starr verbunden und verstiftet wird, einem Einweiser 42, 92, der zusammengesetzt aus dem Einweiserbügel 51, einem Zwischenblock 52, einer Aufnahmeplatte 53 und einem Gleitelement 511 gleitbeweglich zwischen der Grundplatte 48,91 und dem Gehäusemodul 43, 73, 93 mit pneumatisch betriebenem Zylinder 412, 712, 912 gelagert ist und mittels zwei selbstsichernden Muttern 914 am Gewinde der Kolbenstange bzw. des Stößels 45, 75 starr verbunden wird. Gleichzeitig wird der Einweiser 42, 92 über einen Zylinderstift 711, welcher in eine Nut 56, 96 der Aufnahmeplatte 53 eingreift, in seiner Führung gesichert.
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Beim Einlegen der Platine in das Ziehwerkzeug befindet sich der Einweiser 42, 92 in seiner Ausgangsstellung, nämlich eingefahren. Kurz darauf wird dieser, mittels des durch Druckluft betätigten Zylinders 412, 712, 912, in die Arbeitsposition (ausgefahren) geschoben, was über den Einweiser 42, 92 eine dementsprechende Druckkraft auf die Platine ausübt und diese in eine vorgegebene Position drückt. Über einen optional verbaubaren Reedkontakt 715 am pneumatisch betriebenen Zylinder 412, 712, 912, kann die justierte Endlage der Platine abgefragt und über die Teillagekontrolle der Tiefziehprozess freigegeben werden.
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Eine erfindungsgemäße Einweiservorrichtung kann in Modulbauweise bereitgestellt werden und Folgendes umfassen: eine Grundplatte 38, 48, 81, 91, die mit dem Umform-Werkzeug starr verbunden wird und verstiftet, sowie mit einem induktiven Sensor 811 ausgestattet werden kann, eine Aufnahmeplatte 53, die in Verbindung mit einem Gleitelement 511 die lineare Führung des Einweisers 32, 42, 82, 92 ermöglicht, ein Einweiser 32, 42, 82, 92, der zusammengesetzt aus einem Einweiserbügel 51 und einem Zwischenblock 52 starr mit einer Aufnahmeplatte 53 verbunden wird und als Anschlagfläche für die Platine bzw. den Bauteil, sowie zur Positionierung dient, ein Gehäusemodul 33, 43, 63, 73, 83, 93, wahlweise ausgestattet mit einem federbelasteten Druckstück 612 oder einem pneumatisch betriebenen Zylinder 412, 712, 912 um die Platine bzw. den Bauteil mit dem Einweiser 32, 42, 82, 92 in eine vorgegebene Position zu drücken und gleichzeitig auch die Führung der Aufnahmeplatte 53 ermöglicht, sowie den Einweiser 32, 42, 82, 92 durch einen Zylinderstift 611, 711, welcher in eine Nut 56, 86, 96 der Aufnahmeplatte 53 eingreift, in seiner Führung sichert.
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Der Vorteil dieser Erfindung ist, dass fehlerhafte Bauteile aus dem Tiefziehprozess reduziert und im weiteren Produktionsprozess nicht einwandfreie Teile frühzeitig aus dem System entnommen werden können.
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Die Vorteile umfassen im Detail: Im Tiefziehprozess werden die Platinen durch die Einweiservorrichtung an eine vorgegebene Position gedrückt, um eventuelle Abweichungen der Länge oder Breite der Platinen (beispielsweise bis zu 20 mm) zu kompensieren. Somit können daraus resultierende Ziehrisse, Einfallstellen, Welligkeiten und Nachlaufkanten weitgehendst reduziert werden. Durch die zurückweichende Wirkung des Einweisersystems kann Abrieb an den Einweisern bzw. Spänebildung durch die falsche Lage der Platine reduziert werden, was zu weniger Nacharbeitsteilen führt. Im darauffolgenden Produktionsprozess kann die vorliegende Erfindung dazu eingesetzt werden, fehlerhafte Teile - durch gezielte Überwachung des Ziehrandes - frühzeitig zu erkennen und diese aus dem Produktionsprozess zu entnehmen. Dieser Umstand bewirkt eine weitere Reduzierung der Nacharbeits- und Schrottkosten, sowie den Arbeitsaufwand und die Kosten für die Kontrolle gewisser Problembereiche des Bauteils, eine nachträgliche Sortierung und Kundenreklamationen.
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Weitere Vorteile sind: Durch die hier vorliegende Modulbauweise können defekte Komponenten relativ leicht und rasch erneuert und die verschiedenen Module für Federdruckstück und pneumatisch betriebenen Zylinder eingebracht werden. Ausserdem begünstigt eine Leichtbauweise des Einweisers das Wegknicken nach hinten, wodurch es bei einer Kollision im Produktionsprozess zu keiner Beschädigung des Werkzeuges kommt.
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Eine Einweiservorrichtung mit federndem Druckstück kann erfindungsgemäß umfassen (siehe v.a. 8): eine Grundplatte 81 auf der in einer dafür vorgesehenen Nut ein induktiver Sensor 811 mittels einer Schraube 812 optional verbaut werden kann und welche mit zwei diagonal versetzten Schrauben 813 und zwei diagonal versetzten Zylinderstiften 814 starr mit dem Werkzeug verbunden wird; einen Einweiser 82, der starr und verdrehsicher aus einem Einweiserbügel 51, einem Zwischenblock 52 und einer Aufnahmeplatte 53 mittels einer Schraube 512 und einem Zylinderstift 513 zusammengesetzt und über ein mit zwei Schrauben 514, 515 befestigtes Gleitelement 511 zusätzlich mit einer Schraube 515 gesichert wird; ein Gehäusemodul 83 in dem ein gefedertes Druckstück 612 verbaut wird, welches den gleitbeweglich gelagerten Einweiser 82 zwischen Grundplatte 81 und Gehäusemodul 83 führt, mittels eines Zylinderstiftes 611 in seiner Führung sichert und welches mit zwei diagonal versetzten Schrauben 815 mit der Grundplatte 81 starr verbunden wird.
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Eine Einweiservorrichtung mit pneumatisch betriebenem Zylinder kann erfindungsgemäß umfassen (siehe v.a. 9): eine Grundplatte 91 welche mit zwei diagonal versetzten Schrauben 911 und zwei diagonal versetzten Zylinderstiften 915 starr mit dem Werkzeug verbunden wird; einen Einweiser 92, der starr und verdrehsicher aus einem Einweiserbügel 51, einem Zwischenblock 52 und einer Aufnahmeplatte 53 mittels einer Schraube 512 und einem Zylinderstift 513 zusammengesetzt und über ein mit zwei Schrauben 514, 515 befestigtes Gleitelement 511 zusätzlich mit einer Schraube 515 gesichert wird; ein Gehäusemodul 93 auf dem ein pneumatisch betriebener Zylinder 712, 912, optional ausgestattet mit einem Reedkontakt 715, mittels zwei dafür vorhergesehenen Aufnahmen 713 und vier Schrauben 714 montiert und mit dem Einweiser 92, über die dafür vorhergesehene Bohrung im Einweiserbügel 51 mittels dem Gewinde auf der Kolbenstange, dem Stößel, des pneumatisch betriebenen Zylinders 912 und zwei selbstsichernden Muttern 914 starr verbunden wird, weiters den gleitbeweglich gelagerten Einweiser 92 zwischen Grundplatte 91 und Gehäusemodul 93 führt, mittels eines Zylinderstiftes 711 in seiner Führung sichert und welches mit zwei diagonal versetzten Schrauben 913 mit der Grundplatte 91 starr verbunden wird.
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Die gefederte Einweiservorrichtung kann Gehäusemodule 83,93 umfassen, welche je nach Anforderung mit einem gefederten Druckstück 612 bzw. mit einem pneumatisch betriebenen Zylinder 712 ausgestattet werden können. Die zurückgleitende Eigenschaft dieser Einweiservorrichtung begünstigt die Reduzierung von Abrieb an den Einweiserflächen und somit die Dezimierung von Nacharbeitsteilen aus dem Tiefziehprozess. Da mit der vorliegenden Erfindung Unregelmäßigkeiten aus dem Produktionsprozess von Coils bzw. Platinen kompensiert werden (beispielsweise bis zu 20 mm), können Schrott- und Nacharbeitskosten aus dem Tiefziehprozess dezimiert oder auch eliminiert werden. Um weitere Kosten im Bezug auf Schrott, Nacharbeit, Sortierung, Arbeitsaufwand, Reklamationen sowie Lagerung zu minimieren, kann die vorliegenden Erfindung in weiteren Schritten des Produktionsprozesses eingebracht werden um kritische Bereiche gezielt mittels des Ziehrandes zu überwachen und somit die Produktion von fehlerhaften Teilen verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 11, 21, 32, 42, 82, 92
- Einweiser
- 12, 22, 34, 44, 54
- Positionierfläche
- 23
- Wippe
- 33, 43, 63, 73, 83, 93
- Gehäusemodul
- 35, 45, 65, 75
- Stößel
- 38, 48, 81, 91
- Grundplatte
- 412, 712, 912
- pneumatischer Zylinder
- 51
- Einweiserbügel
- 52
- Zwischenblock
- 53
- Aufnahmeplatte
- 56, 86, 96
- Nut
- 511
- Gleitelement
- 512, 514, 515
- Schraube
- 513
- Zylinderstift
- 611, 711
- Zylinderstift
- 612
- federbelastetes Druckstück
- 713
- Aufnahme
- 714
- Schraube
- 715
- Reedkontakt
- 811
- induktiver Sensor
- 812, 813
- Schraube
- 814, 815
- Zylinderstift
- 911, 913
- Schraube
- 914
- Mutter
- 915
- Zylinderstift
- Q
- Querrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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