DE102021116797A1 - Verschlusselement für einen Gewindeformer - Google Patents

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Leonard Schindewolf
Arne Steck
Nicholas Risch
Jennifer Blaich
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Abstract

Bereitgestellt wird ein Verschlusselement (47b) für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Stanzwerkzeug, einer Werkzeugmaschine (1) zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen, Werkstücken umfassend einen hohlzylinderförmigen Grundkörper und ein kompressibles Federelement (43), das in den Grundkörper aufnehmbar ist, wobei der Grundkörper mindestens zwei Halbschalen (48a, 48b) aufweist, die formschlüssig miteinander verbindbar sind. Ferner werden ein das Verschlusselement umfassendes Bearbeitungswerkzeugoberteil, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verschlusselements und ein Verfahren zum Austauschen des Verschlusselements bereitgestellt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Gewindeformer. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verschlusselement für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Stanzwerkzeug, einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen, insbesondere metallischen, Werkstücken, sowie ein Bearbeitungswerkzeugoberteil umfassend das Verschlusselement und Verfahren zur Herstellung und zum Austausch des Verschlusselements.
  • Stand der Technik
  • Bekannt im Stand der Technik sind Werkzeugmaschinen zum Bearbeiten von plattenförmigen, insbesondere metallischen, Werkstücken mit einer Bearbeitungseinrichtung, an welcher ein Stanzwerkzeug zur Werkstückbearbeitung einwechselbar ist, wobei ein, an der Bearbeitungseinrichtung eingewechseltes Stanzwerkzeug und das Werkstück mittels eines Stanz-Hubantriebes entlang einer quer zu einer Werkstück-Hauptebene verlaufenden Hubachse relativ zueinander bewegbar und mittels eines Stanz-Drehantriebes um eine quer zu der Werkstück- Hauptebene verlaufende Drehachse relativ zueinander drehbar sind und wobei das an der Bearbeitungseinrichtung eingewechselte Stanzwerkzeug und das Werkstück mittels einer Stanz-Bewegungseinrichtung parallel zu der Werkstück-Hauptebene relativ zueinander bewegbar sind.
  • Gewinde können mit Hilfe einer drehbaren oberen Bearbeitungswerkzeugaufnahme der Stanzmaschine und einem Gewindebohrwerkzeug oder -formwerkzeug in das Blech eingebracht werden, wobei die obere Bearbeitungswerkzeugaufnahme in Drehung versetzt wird und eine Bewegung nach unten ausführt. Diese Vorschubbewegung nach unten ist mit der erforderlichen Gewindesteigung abgestimmt, so dass durch das Drehen und die Vorschubbewegung, mit Hilfe des Gewindebohrwerkzeugs oder - formwerkzeugs das gewünschte Gewinde in ein vorgestanztes Kernloch geformt wird.
  • Weiterhin gibt es Bearbeitungswerkzeuge, die in eine untere, drehbare Bearbeitungswerkzeugaufnahme aufgenommen werden, wobei ein Teil des Bearbeitungswerkzeugs durch die Stanzmaschine festgehalten wird, so dass zwischen zwei Teilen des Bearbeitungswerkzeugs eine Relativbewegung entsteht.
  • Diese Relativbewegung wird auf einen Bearbeitungswerkzeugeinsatz zum Gewindeformen übertragen, der sich dann innerhalb des Bearbeitungswerkzeugs um seine Achse dreht und, da er in einer Leitspindel gelagert ist, sich mit dem erforderlichen Vorschub aus dem Bearbeitungswerkzeug herausdreht, wobei ein Gewinde in das vorgestanzte Kernloch in dem Blech geformt wird.
  • Der Gewindeformer wird dabei von einem, in die obere Bearbeitungswerkzeugaufnahme der Stanzmaschine aufgenommenen, Gegenlager daran gehindert, nach oben weggedrückt zu werden. Dieses Gegenlager kann ein Verschlusselement, in dem ein Federelement, beispielsweise ein Polyurethan-Elastomer Element, gehalten wird, sein. Aufgrund der Kräfte, die auf dieses Verschlusselement wirken, ist es verschleißanfällig und muss regelmäßig ausgetauscht werden.
  • Das Demontieren und Montieren des Verschlusselements aus dem oberen Bearbeitungswerkzeug, beziehungsweise aus einer darin angeordneten Leitspindel und der Austausch des Federelements in dem Verschlusselement ist aufwendig. Dies ist zu begründen durch die geringen Platzverhältnisse und des einhergehenden komplexen Aufbaus des Verschlusselements. Zudem besteht die Gefahr, dass der Stift, mit dem das Verschlusselement in der Leitspindel befestigt wird, beim Einsetzen des Verschlusselements in das obere Bearbeitungswerkzeug verkantet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin den Stand der Technik zu verbessern.
  • Die Erfindung
  • Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verschlusselement für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Stanzwerkzeug, einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen, Werkstücken bereitgestellt. Das Verschlusselement umfasst einen hohlzylinderförmigen Grundkörper und ein kompressibles Federelement, das in den Grundkörper aufnehmbar ist, wobei der Grundkörper mindestens zwei Halbschalen aufweist, die formschlüssig miteinander verbindbar sind. Durch die Bereitstellung der zwei Halbschalen kann das Federelement leichter und auch bei einem möglichen Zerfall, vollständig aus dem hohlzylinderförmigen Grundkörper entnommen werden. Des Weiteren ist der Austausch des Federelements für den Bediener der Werkzeugmaschine schneller durchzuführen. Dies führt zu reduzierten Rüstzeiten und einer Produktivitätssteigerung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den nachfolgenden Unteransprüchen angegeben.
  • Vorzugsweise kann das Verschlusselement für ein Bearbeitungswerkzeug zum Gewindeformen oder zum Gewindebohren genutzt werden. Der Verschleiß des Federelements entsteht aufgrund der Kräfte, die auf dieses beim Gewindeformen oder Gewindebohren wirken und erfordert einen regelmäßigen Austausch. Da das erfindungsgemäße Verschlusselement schneller ausgetauscht werden kann, ist der Einsatz bei diesen Bearbeitungswerkzeugen vorteilhaft. Allerdings ist es auch möglich dieses für andere Bearbeitungswerkzeuge zu nutzen, die ein gattungsgemäßes Gegenlager mit einem Verschlusselement umfassen.
  • Gemäß einer Variante kann das Verschlusselement ein Außengewinde umfassen, das in ein Innengewinde einer Leitspindel eingeschraubt werden kann. Durch das Innengewinde lässt sich das Verschlusselement in der Leitspindel besser stabilisieren und zentrieren.
  • Das Verschlusselement kann in Längsrichtung des Grundkörpers drei Abschnitte aufweisen. Ein erster Abschnitt an einem werkzeugfernen, oberen Ende des Grundkörpers, der auch als Endabschnitt bezeichnet werden kann, bildet ein starres Gegenlager zum zuvor genannten Federelement aus. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Verschlusselements in dem ersten Abschnitt maximal dem Außendurchmesser der Leitspindel entspricht. Dadurch kann ein solches Verschlusselement, das im Stand der Technik bekannte Verschlusselement ersetzen, ohne das konstruktiv etwas an dem Bearbeitungswerkzeugoberteil und der Aufnahme der Leitspindel geändert werden muss.
  • In einem zweiten Abschnitt des Grundkörpers, der sich nach unten axial an den ersten Abschnitt anschließt, kann der hohlzylinderförmige Grundkörper vorzugsweise einen Außendurchmesser aufweisen, der mit dem Innendurchmesser der Leitspindel derart korrespondiert, dass er in diese aufgenommen werden kann. Außerdem kann der hohlzylinderförmige Grundkörper in seinem zweiten Abschnitt einen Innendurchmesser aufweisen, der mit einem Außendurchmesser des Federelements korrespondiert. Mit anderen Worten kann der Grundkörper in dem zweiten Abschnitt derart ausgebildet sein, dass er im zusammengesetzten Zustand eine Fixierung des Federelements innerhalb des Grundkörpers bewirkt. Dies kann vorteilhaft sein, da das Federelement auch bei der Entnahme des Verschlusselements in den mindestens zwei Halbschalen gehalten wird und nicht einfach herausfallen kann.
  • In einem dritten Abschnitt, der sich an einem unteren Ende des Grundkörpers an den zweiten Abschnitt anschließt, kann der Grundkörper des Verschlusselements zur Aufnahme eines Gewindeformers ausgebildet sein. Mit anderen Worten ragt der Gewindeformer im, in eine Leitspindel eingebauten Zustand, in den dritten Abschnitt des Grundkörpers des Verschlusselements hinein. Deshalb kann der dritte Abschnitt auch als ein werkzeugnaher Abschnitt bezeichnet werden. Der Gewindeformer kann somit vom Federelement in Zusammenwirkung mit dem starren Gegenlager im ersten Abschnitt des Grundkörpers während einer Bearbeitung abgestützt werden.
  • Besonders bevorzugt kann das Federelement aus einem elastomeren Kunststoff, insbesondere einem Polyurethan-Elastomer, bestehen. Ein Federelement aus einem Polyurethan-Elastomer ist sehr robust und benötigt im Vergleich zu einer Spiralfeder verhältnismäßig wenig Federweg für eine relativ hohe Federkraft.
  • Gemäß einer weiteren Variante kann jede der mindestens zwei Halbschalen Positionierhilfen, insbesondere zueinander formkomplementäre Verbindungselemente, die zur Ausbildung des Formschlusses geeignet sind, aufweisen. Durch diese Maßnahme kann auf konstruktiv einfache Art und Weise, effektiv ein Verschieben der Halbschalen zueinander verhindert werden.
  • Vorzugsweise kann der Grundkörper an seiner Innenfläche, bevorzugt im zweiten Abschnitt, mindestens einen umlaufenden Vorsprung, insbesondere eine Ringzarge, aufweisen. Diese hat den Vorteil, dass im Zusammenwirken mit dem Federelement und den zuvor genannten Positionierhilfen, das Zusammenhalten der mindestens zwei Halbschalen verbessert werden kann.
  • Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ferner gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Bearbeitungswerkzeugoberteil bereitgestellt, das in einem zusammenmontierten Zustand in Längsrichtung die folgenden koaxial zueinander angeordneten Werkzeugkomponenten umfasst. An einem unteren Ende umfasst das Bearbeitungswerkzeugoberteil als erste Werkzeugkomponente einen Stempel. In diesen ist eine Leitspindel mit einer Spindelmutter aufgenommen. In die Leitspindel wiederum, ist ein Gewindeformer oder Gewindebohrer aufgenommen, der relativ zum Stempel axial verfahrbar ist. Als Gegenlager für den Gewindeformer, ist in die Leitspindel ein erfindungsgemäßes Verschlusselement mit einem Federelement eingesetzt. Der Austausch des Federelements kann, aufgrund der reduzierten Komponentenanzahl und dem direkten Zugriff auf das Federelement, ohne zusätzliche Werkzeuge erfolgen. Somit trägt dieser Aspekt zu den zuvor genannten reduzierten Rüstzeiten und der Produktivitätserhöhung bei.
  • Ferner wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verschlusselements für ein Bearbeitungswerkzeug in einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen, Werkstücken bereitgestellt, bei dem zumindest ein Teil des Verschlusselements in einem 3D-Druckverfahren hergestellt wird, indem in einer Form Material schichtweise aufgebracht und durch selektives Aufschmelzen oder Sintern des aufgebrachten Materials aufgebaut wird. Das Verschlusselement mittels 3D-Druck herzustellen kann den Vorteil haben, dass die Technologie komplexe Geometrien ermöglicht und dadurch, die formschlüssig miteinander verbindbaren Halbschalen, einfacher aufgebaut werden können.
  • Ferner wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ein weiteres Verfahren zum Austauschen eines Verschlusselements für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Stanzwerkzeug, in einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise Blech, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt das Lösen des Verschlusselements aus der Leitspindel. In einem zweiten Schritt umfasst das Verfahren das Auseinandernehmen der mindestens zwei Halbschalen des Verschlusselements, wobei das alte, verschlissene Federelement aus den Halbschalen entnommen wird, und ein neues Federelement in eine der Halbschalen eingesetzt wird. In einem letzten Schritt umfasst das Verfahren ein Zusammenführen der beiden Halbschalen, sodass sie das Federelement umschließen. Ferner umfasst das Verfahren ein Einsetzen des Verschlusselements in die Leitspindel.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Aspekts der Erfindung sind in den nachfolgenden Unteransprüchen angegeben. Gemäß einer Variante kann das Lösen des Verschlusselements aus der Leitspindel mit Hilfe eines Gabelschlüssels erfolgen. Dies ist aufgrund der einfacheren Konstruktion des Verschlusselements als Verschlussschraube möglich.
  • Bevorzugt kann das verschlissene Federelement seitlich aus den Halbschalen entnommen und ein neues Federelement eingesetzt werden. Vorteilhaft an der seitlichen Entnahme ist, dass das Federelement bei einem Zerfall, mögliche Reste des Federelements, schnell und vollständig entfernt werden können.
  • Figurenliste
  • Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
    • 1: eine aus dem Stand der Technik bekannte Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen Werkstücken;
    • 2: ein oberes Stanzwerkzeug zum Gewindeformen und ein unteres Stanzwerkzeug zum Gewindeformen mit einem Abstreifer;
    • 3: ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verschlusselement in einem in eine Leitspindel eingesetzten Zustand;
    • 4a: ein geöffnetes erfindungsgemäßes Verschlusselement mit einem Federelement;
    • 4b: ein zusammengesetztes erfindungsgemäßes Verschlusselement; und
    • 5: ein erfindungsgemäßes Verschlusselement, das in eine Leitspindel eingesetzt ist.
  • Die 1,2 und 3 zeigen den Stand der Technik zu Werkzeugmaschinen und dem bekannten Verschlusselement 47a und werden im Folgenden zur Einordnung der Erfindung beschrieben.
  • Gemäß 1 weist eine Werkzeugmaschine 1 zum Bearbeiten von Blechen 2, ein C-förmiges Maschinengestell 3 mit einem oberen Gestellschenkel 4 und einem unteren Gestellschenkel 5 auf.
  • Der obere Gestellschenkel 4 des Maschinengestells 3 ist an seinem freien Ende mit einer ersten oberen Bearbeitungswerkzeugaufnahme 12 einer oberen Bearbeitungseinrichtung versehen. Die obere Bearbeitungswerkzeugaufnahme 12 kann mittels eines in 1 andeutungsweise gezeigten elektrischen Antriebes 13 entlang einer Hubachse 14 angehoben und abgesenkt werden. Die Hubachse 14 erstreckt sich in Richtung einer vertikalen Z-Achse und damit quer zu einer Werkstück-Hauptebene, die ihrerseits parallel zu der horizontalen Oberfläche des Bleches 2 verläuft. Außerdem sind in die obere Bearbeitungswerkzeugaufnahme 12 eingewechselte Werkzeuge mittels des elektrischen Antriebes 13 um eine mit der Hubachse 14 zusammenfallende Drehachse 15 in einander entgegengesetzte Richtungen drehbar.
  • Der oberen Bearbeitungswerkzeugaufnahme 12 an dem oberen Gestellschenkel 4 liegt eine zweite untere Bearbeitungswerkzeugaufnahme 16 einer weiteren Bearbeitungseinrichtung an dem unteren Gestellschenkel 5 des Maschinengestells 3 gegenüber.
  • Die untere Bearbeitungswerkzeugaufnahme 16 ist in einen Werkstücktisch 17 integriert, der seinerseits auf dem unteren Gestellschenkel 5 montiert ist. Auch in die untere Bearbeitungswerkzeugaufnahme 16 eingewechselte Werkzeuge sind um die Drehachse 15 in einander entgegengesetzte Richtungen drehbar. Zu diesem Zweck vorgesehen ist ein in 1 angedeuteter elektrischer Antrieb 18. Eine Beweglichkeit der unteren Bearbeitungswerkzeugaufnahme 16 entlang der Hubachse 14 ist in dem dargestellten Beispielsfall nicht dargestellt, aber grundsätzlich möglich.
  • In 1 ist in die obere Werkzeugaufnahme 12 an dem oberen Gestellschenkel 4 ein oberes Stanzwerkzeug zum Gewindeformen 20 mit einem Abstreifer 21 eingewechselt. Die untere Werkzeugaufnahme 16 an dem unteren Gestellschenkel 5 lagert ein unteres Stanzwerkzeug zum Gewindeformen 22.
  • In Blech 2 ist ein bereits vorgestanztes Kernloch 36 dargestellt, in das mittels der Stanzwerkzeuganordnung in Form eines Gewindebohrwerkzeugs oder eines Gewindeformwerkzeugs ein Gewinde eingebracht werden kann.
  • 2 zeigt einen Aufbau eines oberen und unteren Stanzwerkzeugs zum Gewindeformen 20, 22 mit einem Abstreifer 21. Das obere Stanzwerkzeug 20 besteht aus einem Werkzeuggehäuse mit integriertem Getriebe, das nicht in 2 zu sehen ist, in das eine Leitspindel 40 eingesteckt wird. Die Leitspindel nimmt einen Gewindeformer 44 auf und wird durch eine Spindelmutter 41 am Gehäuse des oberen Stanzwerkzeugs zum Gewindeformen 20 fixiert.
  • Der Antrieb erfolgt über die Drehachse 15 der Werkzeugmaschine 1 und über ein Zahnrad 46 der Leitspindel 46. Während der Drehbewegung wird das Werkzeuggehäuse des oberen Stanzwerkzeugs 20 durch den Abstreifer 21 festgehalten. Der Gewindeformer 44 wird über das Gewinde 46 zwischen feststehender Spindelmutter 41 und drehender Leitspindel 40 in das vorgestanzte Kernloch 36 hinein und wieder herausgeführt. Eine vertikale Bewegung der Drehachse 15 ist nicht erforderlich.
  • Der Gewindeformer wird dabei von einem Sprengring 45 und einem Federelement 43 mit einem Verschlusselement 47, trotz der hohen Anpresskraft während der Gewindeformung in seiner Position gehalten und nicht nach oben weggedrückt. Dabei verschleißt das aus einem Polyurethan-Elastomer bestehende Federelement 43 und muss in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Der Sprengring 45 kann auseinander gedrückt werden und der Gewindeformer 44 könnte somit an dem unteren Teil, in der Nähe der Spindelmutter 41, aus dem oberen Stanzwerkzeug 24 entnommen werden. Das Federelement 43 könnte dadurch ebenfalls von unten entnommen werden. Allerdings zerfällt das verschlissene Federelement 43 meist dabei, verschmutzt die Leitspindel 40 und eine Entfernung ohne Rückstände des Polyurethan-Elastomers wäre nicht möglich. Aus diesem Grund wird das Federelement 43 in einem Verschlusselement 47 gehalten. Damit kann es nach oben aus der Leitspindel 40 entnommen werden.
  • 3 zeigt das im Stand der Technik bekannte Verschlusselement 47a in die Leitspindel 40 eingesetzt. Um das Federelement 43 aus dem Verschlusselement zu entnehmen, muss zunächst das Verschlusselement 47a aus der Leitspindel herausgeschraubt werden. Dann muss mit einem kleinen Durchschlag ein Scherspannstift 42, der einen Stopfen 37 fest in dem Verschlusselement 47a in der Leitspindel hält, herausgedrückt werden. Dabei muss das Verschlusselement 47a optimal fluchten, da der Scherspannstift 42 sonst verformt wird. Anschließend kann der Stopfen 37 mit dem eingespannten Federelement aus dem Verschlusselement 47b entnommen und ausgetauscht werden.
  • 4a zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes, 3D-gedrucktes Verschlusselement 47b im auseinandergenommenen Zustand. Das Verschlusselement 47b besteht in der Darstellung aus zwei Halbschalen 48a, 48b. Diese zwei Halbschalen 48a, 48b haben zusammengesetzt einen hohlzylinderförmigen Aufbau und bilden einen Formschluss. In der links abgebildeten Halbschale 48b ist in der 4a das Federelement 43 eingesetzt.
  • Die Halbschalen sind in drei Abschnitte einteilbar. Der erste werkzeugferne, obere Abschnitt 52 bildet ein starres Gegenlager zum Federelement 43 aus und hat den gleichen oder geringfügig kleineren Außendurchmesser als die Leitspindel 40 (vgl. 5). Dadurch kann die Leitspindel mit dem Verschlusselement 47b in das bekannte, obere Stanzwerkzeug zum Gewindeformen 20 einsetzt werden. Zudem kann das Verschlusselement 47b mit einem Schraubenschlüssel einfach aus der Leitspindel 40 entnommen werden. Der zweite Abschnitt 53 schließt sich nach unten axial an den ersten Abschnitt an. Dieser nimmt das Federelement 43 auf und hat zur Fixierung des Federelements 43 im Verschlusselement 47b einen oder mehrere umlaufende Vorsprünge, die auch als Ringzarge 49 bezeichnet werden. Außerdem weist er ein Außengewinde 55 auf, mit dem das Verschlusselement 47b in die Leispindel 40 eingeschraubt werden kann (vgl. 5). Der dritte Abschnitt 54 des Verschlusselements 47b schließt sich am unteren Ende an den zweiten Abschnitt an und ist der werkzeugnahe Abschnitt. Das bedeutet, dass er im in die Leitspindel 40 eingesetzten Zustand den Gewindeformer 44 aufnimmt (vgl. 5).
  • 4b zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes 3D-gedrucktes Verschlusselement 47b im zusammengesetzten Zustand. Die beiden Halbschalen 48a, 48b bilden einen Formschluss. Erreicht wird der Formschluss durch eine Vielzahl an komplementären Oberflächen, die ein Verschieben der Halbschalen 48a, 48b zueinander verhindern. In diesem Fall wird der Formschluss in Y-Richtung innerhalb des dritten Abschnittes 54 durch die konkave Oberfläche 50a der Halbschale 48a und die konvexe Oberfläche 50b der Halbschale 48b und des eingesetzten Federelements 43 hergestellt. Außerdem wird die Verschiebung in Y-Richtung durch den Vorsprung 51a an der Halbschale 48a und die dazu formkomplementäre Ausnehmung 51b an der Halbschale 48b innerhalb des ersten Abschnittes 52 des Verschlusselements 47 verhindert (vgl. 4a). In X-Richtung wird ein leichtes Auseinanderfallen der beiden Halbschalen 48a, 48b durch ein Einklemmen des Federelements 43 durch die Ringzarge 49 (d.h. durch eine kraftschlüssige Verbindung) (vgl. 4a) verhindert. Des Weiteren verhindert die Ringzarge 49 das Verrutschen des Federelements 43 im Verschlusselement 47b und fixiert es in Z-Richtung. Ein Verschieben der Halbschalen 48a, 48b in Z-Richtung wird ebenfalls durch das Zusammenwirken der zuvor beschriebenen komplementären Oberflächen 50a, 50b; 51a, 51b; 49 verhindert. Dadurch kann das Verschlusselement 47b mit zwei Fingern gehalten und einfach mittels des Außengewindes 55 in die Leitspindel 40 eingeschraubt werden.
  • 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verschlusselement 47b in einem in eine Leitspindel 40 eingesetzten Zustand. Aufgrund der mittels 3D-Druck optimierten Ausgestaltung des Verschlusselements 47b, kann es in ein herkömmliches oberes Stanzwerkzeug zum Gewindeformen 20 eingesetzt und mit einem unteren Stanzwerkzeug zum Gewindeformen 22 genutzt werden, ohne, dass konstruktive Änderungen an anderen Komponenten erforderlich wären. Die in 5 dargestellte Anordnung des Verschlusselements 47a in Bezug auf die Leitspindel 40 und den Gewindeformer 44 ist deshalb mit der Anordnung gemäß 3 vergleichbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Werkzeugmaschine
    2
    Blech
    3
    Maschinengestell
    4
    oberer Gestellschenkel
    5
    unterer Gestellschenkel
    12
    obere Bearbeitungswerkzeugaufnahme
    14
    Hubachse
    15
    Drehachse
    16
    untere Bearbeitungswerkzeugaufnahme
    17
    Werkstücktisch
    18
    Antrieb
    20
    oberes Stanzwerkzeug zum Gewindeformen
    21
    Abstreifer
    22
    unteres Stanzwerkzeug zum Gewindeformen
    23
    Stempel
    36
    vorgestanztes Kernloch
    37
    Stopfen
    40
    Leitspindel
    41
    Spindelmutter
    42
    Scherspannstift
    43
    Federelement
    44
    Gewindeformer
    45
    Sprengring
    46
    Zahnrad
    47
    Verschlusselement
    47a
    Verschlusselement gemäß dem Stand der Technik
    47b
    Verschlusselement gemäß der vorliegenden Erfindung
    48a
    Halbschale
    48b
    Halbschale
    49
    Ringzarge
    50a
    konkave Oberfläche
    50b
    konvexe Oberfläche
    51a
    Vorsprung
    51b
    Ausnehmung
    52
    erster Abschnitt
    53
    zweiter Abschnitt
    54
    dritter Abschnitt
    55
    Außengewinde

Claims (13)

  1. Verschlusselement (47b) für ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Stanzwerkzeug, einer Werkzeugmaschine (1) zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen, Werkstücken, das Verschlusselement (47b) umfassend: - einen hohlzylinderförmigen Grundkörper, - ein kompressibles Federelement (43), das in den Grundkörper aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Grundkörper mindestens zwei Halbschalen (48a, 48b) aufweist, die formschlüssig miteinander verbindbar sind.
  2. Verschlusselement (47b) für ein Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug ein Gewindeformer (44) oder Gewindebohrer ist.
  3. Verschlusselement (47b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (47b) ein Außengewinde aufweist.
  4. Verschlusselement (47b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (47b) in eine Leitspindel (40) einsetzbar, insbesondere dass das Außengewinde (55) des Verschlusselementes (47b), in ein Innengewinde einer Leitspindel (40) einschraubbar, ist.
  5. Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement in (47b) Längsrichtung des Grundkörpers hintereinander angeordnet drei Abschnitte (52, 53, 54) aufweist: - einen ersten Abschnitt (52), insbesondere ein Endabschnitt, der ein starres Gegenlager zum Federelement (43) ausbildet und bevorzugt maximal dem Außendurchmesser der Leitspindel (40) entspricht, - einen zweiten Abschnitt (53), der einen Außendurchmesser aufweist, der mit dem Innendurchmesser der Leitspindel (40) derart korrespondiert, dass er zur Aufnahme in die Leitspindel geeignet ist und der einen Innendurchmesser aufweist, der zur Aufnahme des Federelementes (43) geeignet ist, und - einen dritten Abschnitt (54), in den ein Gewindeformer (44) oder ein Gewindebohrer aufnehmbar ist.
  6. Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Federelement (43) als Polyurethan-Elastomer Element, insbesondere PU-Element, ausgebildet ist.
  7. Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mindestens zwei Halbschalen (48a, 48b), Positionierhilfen (50a, 50b, 51a, 51b), insbesondere zueinander formkomplementäre Verbindungselemente ausbilden, aufweist, die zur Ausbildung des Formschlusses geeignet sind.
  8. Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein umlaufender Vorsprung, insbesondere eine Ringzarge (49), bevorzugt im zweiten Abschnitt (53) zur Fixierung des Federelements (43) und zum Zusammenhalten der Halbschalen (48a, 48b) angeordnet ist.
  9. Ein Bearbeitungswerkzeugoberteil, insbesondere oberes Stanzwerkzeug, mit einem Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, das in Längsrichtung in unterschiedliche Werkzeugkomponenten aufteilbar ist, die ineinander passbar sind, umfassend: - einen Stempel (23) - eine Leitspindel (40) mit einer Spindelmutter (41) - ein Gewindeformer oder Gewindebohrer (44), der durch die Leitspindel (40) relativ zum Stempel (23) axial verfahrbar ist, - ein Verschlusselement (47b) nach einem der vorherigen Ansprüche, das in die Leitspindel (40) einsetzbar ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Verschlusselements (47b), gemäß einem der vorherigen Ansprüche, für ein Bearbeitungswerkzeug in einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen, Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Verschlusselementes (47b) in einem 3D-Druckverfahren hergestellt wird, indem in einer Form, Material schichtweise aufgebracht und durch selektives Aufschmelzen oder Sintern des aufgebrachten Materials aufgebaut wird.
  11. Verfahren zum Austauschen eines Verschlusselements (47b) für ein Bearbeitungswerkzeug in einer Werkzeugmaschine (1) zum Bearbeiten von plattenförmigen, vorzugsweise metallischen Werkstücken, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Leitspindel (40), - Lösen eines Verschlusselements (47b), gemäß einem der Ansprüche 1-10, aus der Leitspindel, - Auseinandernehmen der mindestens zwei Halbschalen (48a, 48b) des Verschlusselements (47b), - Austausch eines Federelements (43) aus einer der Halbschalen (48a, 48b), - Zusammenführen und Einsetzen des Verschlusselements (47b) in die Leitspindel (40).
  12. Verfahren zum Austauschen eines Verschlusselements (47b) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt des Lösens des Verschlusselements (47b) aus der Leitspindel (40) das Verschlusselement (47b) mit Hilfe eines Schraubenschlüssels entnommen wird.
  13. Verfahren zum Austauschen eines Verschlusselements (47b) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahrensschritt der Entnahme des Federelements (43) das Federelement (43) seitlich entnommen wird.
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