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Die Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung sowie ein Prägeverfahren zur Erzeugung einer Halteprägung an einem Werkstück.
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Das Verwenden von Halteprägungen an einem Werkstück ist beispielsweise aus
DE 10 2007 008 132 A1 bekannt. Ein Spannsystem hat Spannbacken mit Formschlusselementen, beispielsweise Vorsprüngen, die in eine entsprechende Prägung an einem Werkstück eingreifen, um beim Einspannen des Werkstücks einen Formschluss zwischen den Spannbacken und dem Werkstück herzustellen.
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DE 21 04 244 A offenbart eine Vorrichtung zum Prägen von Typenringen oder Typenrollen für Büromaschinen. Eine zu prägende Typenrolle kann zwischen zwei Zentrierspindeln in einem Bearbeitungsbereich angeordnet werden. Der Abstand zwischen den Zentrierspindeln kann durch Betätigung eines Zylinders vergrößert oder verringert werden.
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Eine Vorrichtung zum Markieren bzw. Prägen von Verschlussdeckeln ist in
DE 21 65 625 A beschrieben. Ein zu markierender Deckel wird bezüglich eines Prägestempels zentriert. Hierzu wird er entlang einer zentralen Achse zwischen federvorgespannten Kugeln positioniert, die den zu markierenden Deckel radial zur zentralen Achse hin aus unterschiedlichen Richtungen beaufschlagen und somit zentrieren.
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Bei einer aus
DE 10 2006 035 131 B3 bekannten Maschine kann eine Markierung in eine Oberfläche eines Werkstücks eingebracht werden. Hierzu weist die Maschine miteinander kämmende Stützplatten auf, die eine V-förmige Aufnahme für das Werkstück begrenzen. Oberhalb der V-förmigen Aufnahme ist eine Prägenadel zum Einprägen einer Markierung angeordnet.
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US 4 712 408 A betrifft eine Kaltwalzmaschine zum Einprägen einer Verzahnung in ein zylindrisches Werkstück. Die Kaltwalzmaschine hat hierzu zwei sich mit Abstand gegenüberliegende Walzstangen, zwischen denen sich das umzuformende Werkstück beim Herstellen der Außenverzahnung abrollt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Halteprägung an einem Werkstück in einer definierten Position mit einfachen Mitteln herzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prägevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Prägeverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Prägevorrichtung ist dazu eingerichtet, wenigstens eine Halteprägung an einem Werkstück zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Prägevorrichtung dazu eingerichtet, an zwei entgegengesetzten Seiten des Werkstücks jeweils eine Halteprägung herzustellen. Die wenigstens eine Halteprägung am Werkstück ist dazu eingerichtet, beim Einspannen des Werkstücks in einem Spannsystem eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Spannsystem und dem Werkstück herzustellen. Beispielsweise können an Spannbacken eines Spannsystems Haltevorsprünge vorhanden sein, die in Haltevertiefungen der jeweils zugeordneten Halteprägung eingreifen und somit eine Formschluss herstellen.
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Die Halteprägung wird in einer definierten Relativposition relativ zu einer Bezugsebene der Prägevorrichtung erzeugt. Die Bezugsebene ist rechtwinkelig zu einer Querrichtung und parallel zu einer Längsrichtung orientiert. Die Halteprägung kann vorzugsweise symmetrisch zu einer Werkstückmittelebene angebracht werden, wenn das Werkstück mittels einer Zentriereinrichtung der Prägevorrichtung zentriert wird, so dass die Werkstückmittelebene mit der Bezugsebene übereinstimmt.
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Die Prägevorrichtung hat wenigstens zwei Werkzeugteile. Zur Aufnahme des Werkstücks sind die Werkzeugteile in Längsrichtung mit Abstand angeordnet und in Längsrichtung relativ zueinander bewegbar. Dadurch können die Werkzeugteile - in Längsrichtung betrachtet - von entgegengesetzten Seiten am Werkstück angreifen und eine Prägekraft erzeugen, um die wenigstens eine Halteprägung herzustellen.
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Die Prägevorrichtung hat eine Zentriereinrichtung mit zwei Zentrierkörpern. Jeder Zentrierkörper hat eine Anlagefläche. Die Anlageflächen der Zentrierkörper sind einander zugewandt. Die Anlageflächen haben in Querrichtung jeweils einen Querabstand von der Bezugsebene. Der Querabstand der beiden Anlageflächen von der Bezugsebene ist gleich groß. Somit befindet sich die Bezugsebene in Querrichtung stets genau in der Mitte zwischen den beiden Anlageflächen der Zentrierkörper. Die Position der Bezugsebene an der Prägevorrichtung wird daher durch die Position der beiden Anlageflächen definiert. In Bezug auf die Prägevorrichtung kann die Bezugsebene eine unveränderliche Position aufweisen.
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Die Prägevorrichtung hat außerdem eine Positioniereinrichtung. Mittels der Positioniereinrichtung kann der Betrag des Querabstandes verändert werden. Die Positioniereinrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, die beiden Zentrierkörper synchron jeweils um den gleichen Betrag aufeinander zu (Querabstand wird kleiner) oder voneinander weg (Querabstand wird größer) zu bewegen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Querabstände der beiden Anlageflächen immer denselben Betrag aufweisen.
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Über die Zentriereinrichtung kann das Werkstück so angeordnet bzw. zentriert werden, dass sich die Bezugsebene in Querrichtung mittig durch das Werkstück erstreckt. Hierfür wird das Werkstück zwischen den Zentrierkörpern positioniert. Dazu kann das Werkstück bei einem Ausführungsbeispiel auf eine Stützfläche oder auf mehrere Stützflächen der Prägevorrichtung aufgesetzt werden. Anschließend können die Anlageflächen mittels der Positioniereinrichtung - in Querrichtung betrachtet - von entgegengesetzten Seiten an das Werkstück angelegt werden. Sobald beide Anlageflächen am Werkstück anliegen, ist das Werkstück relativ zur Bezugsebene bzw. in Querrichtung zentriert und nimmt eine zentrierte Position ein.
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Zum Prägen wird eine Relativbewegung der beiden Werkzeugteile relativ zueinander und relativ zum Werkstück erzeugt. Vorzugsweise ist eines der Werkzeugteile in Längsrichtung stationär angeordnet und ein anderes der Werkzeugteile ist in Längsrichtung bewegbar, insbesondere linear bewegbar angeordnet. Sobald Werkzeugteile in Kontakt stehen mit dem Werkstück ist eine Ausgangsposition für das Prägen erreicht. Durch eine fortgesetzte Bewegung der Werkzeugteile in Längsrichtung aufeinander zu kann das Werkstück umgeformt und somit geprägt werden. Während des Prägevorgangs findet ein Materialfluss am Werkstück statt, wodurch sich die wenigstens eine Halteprägung bildet. Gegenüber der ursprünglichen nicht verformten Außenfläche des Werkstücks kann die Halteprägung Haltevertiefungen und/oder Halteerhebungen aufweisen. Die Halteerhebungen können sich bilden, wenn Material beim Herstellen der Haltevertiefungen verdrängt wird. Beispielsweise kann sich zwischen zwei unmittelbar benachbarten Haltevertiefungen eine Halteerhebung bilden.
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Zumindest eines der beiden Werkzeugteile trägt ein Prägewerkzeug. Vorzugsweise ist an beiden Werkzeugteilen jeweils ein Prägewerkzeug angeordnet. Somit kann bei dem Prägevorgang durch die Relativbewegung der Werkzeugteile entweder nur auf einer Seite des Werkstücks eine Halteprägung hergestellt werden oder es können gleichzeitig auf entgegengesetzten Seiten des Werkstücks jeweils eine Halteprägung hergestellt werden. Das gleichzeitige Erzeugen von zwei Halteprägungen ist wegen der verbesserten Effizienz bevorzugt.
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Die Prägevorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die beiden Werkzeugteile manuell relativ zueinander zu bewegen, beispielsweise mittels einer drehbaren Spindel analog zu einem Schraubstock bzw. Spindelstock mit einer oder zwei beweglichen Backen. Die Bewegung der Werkzeugteile kann auch motorisch erfolgen, beispielsweise mittels einer Maschinenachse.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat jedes Prägewerkzeug mehrere Prägevorsprünge. Die Prägevorsprünge können symmetrisch zur Bezugsebene angeordnet sein.
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Bei einem Ausführungsbeispiel können die Prägevorsprünge in einer einzigen Reihe in Querrichtung nebeneinander angeordnet sein. Alternativ dazu ist es auch möglich, mehrere solche Reihen in einer Hochrichtung nebeneinander anzuordnen. Die Hochrichtung ist rechtwinklig zur Längsrichtung und rechtwinklig zur Querrichtung ausgerichtet.
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Vorzugsweise haben die Prägevorsprünge in Querrichtung jeweils gleich große Abstände. Die Prägevorsprünge können daher in Querrichtung regelmäßig angeordnet sein.
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Einer der Prägevorsprünge kann optional dazu eingerichtet sein, eine Markierung am Werkstück zu erzeugen, die beim Einspannen in ein Spannsystem die Position des Werkstücks in Querrichtung relativ zum Spannsystem definiert. Wenn die Halteprägung ein regelmäßiges Muster aufweist und beispielsweise die Anzahl der Formschlusskörper am Spannsystem nicht mit der Anzahl der vorhandenen Halteprägungen übereinstimmt, könnte es ansonsten zu einem undefinierten Querversatz in Querrichtung kommen. Durch die Markierung kann eine eindeutige gewünschte Relativposition des Werkstücks in Querrichtung relativ zum Spannsystem vorgegeben werden.
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Die Markierung kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Prägevertiefung der Halteprägung sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Markierung eine Zusatzprägung sein, die mit einer Peileinrichtung des Spannsystems zusammenwirkt, beispielsweise durch berührendes Antasten oder berührungslos erfasst werden kann. Eine solche Zusatzprägung kann beispielsweise durch einen Peilkörper einer Spannvorrichtung berührend angetastet werden und/oder durch eine Peileinrichtung des Spannsystems optisch oder anderweitig berührungslos erfasst werden. Die Markierung bzw. Zusatzprägung kann optional zusätzlich zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung beim Einspannen des Werkstücks in das Spannsystem dienen, kann aber auch lediglich zur Erfassung der Position in Querrichtung dienen ohne für ein Zusammenwirken mit einem Formschlusskörper eingerichtet zu sein.
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Die Positioniereinrichtung weist ein Bedienteil auf. Das Bedienteil ist über ein Getriebe mit den beiden Zentrierkörpern bewegungsgekoppelt. Beispielsweise kann das Bedienteil zum manuellen Bedienen eingerichtet sein, um den Querabstand der Anlageflächen der Zentrierkörper von der Bezugsebene einzustellen.
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Das Getriebe weist ein zentrales Getriebeelement auf, das um eine Drehachse drehbar ist. Die Drehachse kann sich beispielsweise in Hochrichtung erstrecken. Das zentrale Getriebeelement ist mit zwei Verstellelementen bewegungs- bzw. antriebsgekoppelt. An jedem Verstellelement ist einer der beiden Zentrierkörper angeordnet und vorzugsweise relativ zum Verstellelement unbeweglich angeordnet. Die Verstellelemente sind in Querrichtung bewegbar gelagert, insbesondere linear bewegbar. Durch eine Drehung des zentralen Getriebeelements kann über das jeweilige Verstellelement der Querabstand der Anlageflächen der Zentrierkörper von der Bezugsebene eingestellt werden.
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Die Antriebskopplung zwischen den Verstellelementen und dem zentralen Getriebeelement ist formschlüssig, beispielsweise durch Eingriff einer Verzahnung des zentralen Getriebeelements in jeweils eine Verzahnung am Verstellelement. In diesem Fall ist das zentrale Getriebeelement ein Ritzel und/oder jedes Verstellelement ist eine Zahnstange.
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Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Prägevorrichtung eine Messeinrichtung aufweist. Die Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Prägetiefe einer hergestellten Halteprägung zu messen. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung dazu eingerichtet, einen die Prägetiefe beschreibenden Messwert insbesondere während des Prägevorgangs zu erfassen und beispielsweise auf einer analogen und/oder digitalen Anzeige anzuzeigen.
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Beispielsweise kann die Messeinrichtung einen sich in Längsrichtung erstreckenden bewegbaren Stößel aufweisen, der dazu eingerichtet ist, während des Prägens mit dem Werkstück mittelbar oder unmittelbar bewegungsgekoppelt zu sein. Insbesondere kann das Stößelende des Stößels mittelbar oder unmittelbar am Werkstück anliegen. Der Stößel ist insbesondere in Querrichtung gesehen zwischen den Anlageflächen angeordnet, beispielsweise mittig. In einer Ruhestellung kann sich das Stößelende bei einem Ausführungsbeispiel in einem Raum befinden, der durch die Projektion der Anlageflächen in Querrichtung definiert ist.
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Die Messeinrichtung kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Messuhr aufweisen. Die Messuhr kann eine handelsübliche Messuhr sein. An der Prägevorrichtung kann eine Messuhrhalterung vorhanden sein, um die Messuhr in einer definierten Messposition anzuordnen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messuhrhalterung einen Haltekörper auf. Der Haltekörper hat einen sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal zur Aufnahme des Stößels der Messuhr. Der Kanal kann in Umfangsrichtung um die Längsrichtung geschlossen sein oder eine offene Nut sein.
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Mittels irgendeines vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels der Prägevorrichtung kann das Prägeverfahren zur Erzeugung der wenigstens einen Halteprägung durchgeführt werden. Hierzu wird ein Werkstück zunächst in Längsrichtung zwischen den Werkzeugteilen und in Querrichtung zwischen den Zentrierkörpern bzw. den Anlageflächen der Zentrierkörper angeordnet. Mittels der Positioniereinrichtung können die Anlageflächen anschließend auf die Bezugsebene zubewegt werden, bis sie in Kontakt mit dem Werkstück gelangen. Wenn beide Anlageflächen am Werkstück anliegen, ist das Werkstück gegenüber der Bezugsebene zentriert.
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Nach dem Zentrieren des Werkstücks kann es geprägt werden. Dazu werden die Werkzeugteile in Längsrichtung relativ zueinander bewegt. Zunächst werden aufgrund dieser Bewegung zumindest eines der Werkzeugteile und/oder das wenigstens eine Prägewerkzeug in Längsrichtung an das Werkstück angelegt. Die Prägevorrichtung nimmt eine Ausgangsposition für den Prägevorgang ein. Ausgehend von der Ausgangsposition wird das Werkstück durch eine fortgesetzte Bewegung der Werkzeugteile in Längsrichtung aufeinander zu mittels des wenigstens einen Prägewerkzeugs geprägt und somit umgeformt. Dadurch wird die wenigstens eine Halteprägung hergestellt.
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Mittels der Messeinrichtung kann ausgehend von der Ausgangsposition die Relativbewegung des wenigstens einen Prägewerkzeugs relativ zum Werkstück in Längsrichtung erfasst werden. Mittels der Messeinrichtung kann dadurch die Prägetiefe gemessen und beispielsweise mit Hilfe einer Anzeige angezeigt werden. Der Bediener kann den Prägevorgang beenden, wenn die gewünschte Prägetiefe erreicht wurde .
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Prägevorrichtung und des Prägeverfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils einer Prägevorrichtung aufweisend eine Zentriereinrichtung und ein Werkzeugteil,
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Prägevorrichtung in einer Seitenansicht,
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer Prägevorrichtung in einer Draufsicht,
- 4 die Prägevorrichtung aus 3 in Draufsicht, wobei sich die Zentrierkörper der Zentriereinrichtung in einer anderen Position befinden,
- 5-7 jeweils eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Prägevorrichtung und
- 8 und 9 beispielhafte schematische Darstellungen von jeweils einem Ausführungsbeispiel eines Prägewerkzeugs mit Blick in einer Längsrichtung auf das Prägewerkzeug.
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In den 2-4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Prägevorrichtung 10 in unterschiedlichen Darstellungen veranschaulicht. Ein Teil der Prägevorrichtung 10 ist in 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die 5-7 sind blockschaltbildähnliche Darstellungen zur Erläuterung des Funktionsprinzips von diesem oder anderen Ausführungsbeispielen der Prägevorrichtung 10.
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Die Darstellung in den 5-7 ist stark schematisiert und nicht maßstabsgetreu. Sie dient lediglich zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der Prägevorrichtung 10.
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Die Prägevorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Halteprägungen an einem Werkstück 11 ( 2 und 5-7) anzubringen. Die wenigstens eine Halteprägung dient dazu, einen Formschluss zwischen dem Werkstück 11 und Haltevorsprüngen eines Spannsystems zu erzeugen, wenn das Werkstück 11 im Spannsystem eingespannt ist.
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Eine Querrichtung Q und eine Längsrichtung L sind rechtwinklig zur Längsrichtung L ausgerichtet. Vorzugsweise sind die Längsrichtung L und die Querrichtung Q horizontal ausgerichtet. Eine Hochrichtung H erstreckt sich rechtwinklig zur Längsrichtung L und zur Querrichtung Q. Die Längsrichtung L, die Querrichtung Q und die Hochrichtung H bilden ein ortsfestes kartesisches Koordinatensystem der Prägevorrichtung 10.
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Die Prägevorrichtung 10 hat zumindest zwei und beispielsgemäß genau zwei in Längsrichtung L mit Abstand zueinander angeordnete Werkzeugteile 12, die in Längsrichtung L relativ zueinander bewegbar sind. Beispielsgemäß können die Werkzeugteile 12 linear in Längsrichtung L relativ zueinander bewegt werden. Zu diesem Zweck kann lediglich ein Werkzeugteil 12 in Längsrichtung bewegt werden oder es können beide Werkzeugteile 12 bewegbar sein.
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Die Bewegung der beiden Werkzeugteile 12 relativ zueinander kann durch eine nicht dargestellte Spindel ähnlich wie bei einem Schraubstock bzw. Spindelstock manuell oder motorisch hervorgerufen werden. Die Werkzeugteile 12 können dabei derart angeordnet und beweglich gelagert sein, wie es von Schraubstöcken und Spindelstöcken bekannt ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zumindest eines der beiden Werkzeugteile 12 auf einem Maschinenschlitten einer Werkzeugmaschine anzuordnen, der in Längsrichtung bewegbar ist. Die Relativbewegung der beiden Werkzeugteile 12 in Längsrichtung L kann auch auf irgendeine andere bekannte Weise erzeugt werden.
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Zumindest eines der beiden Werkzeugteile 12 weist ein Prägewerkzeug 13 auf. Das Prägewerkzeug 13 und das Werkzeugteil 12 können separate, aneinander angebrachte Teile sein, wie es schematisch in den 5-7 veranschaulicht ist. Das Werkzeugteil 12 bildet in diesem Fall einen Träger für das Prägewerkzeug 13. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Werkzeugteil 12 und das Prägewerkzeug 13 integral monolithisch auszuführen, wie es beim Ausführungsbeispiel gemäß 1-4 veranschaulicht ist.
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Jedes Prägewerkzeug 13 hat beispielsgemäß mehrere Prägevorsprünge 13a und zwischen den Prägevorsprüngen 13a vorhandene Zwischenräume(schematisch und nicht maßstabsgetreu in 5-9 dargestellt). Die Geometrie und die Größe der Prägevorsprünge 13a und/oder der Zwischenräume kann anwendungsabhängig gewählt werden. Vorzugsweise verjüngen sich die Prägevorsprünge 13a zu ihrem jeweiligen äu-ßeren Ende hin.
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Bei den hier veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispielen weist jedes Werkzeugteil 12 ein Prägewerkzeug 13 auf, mittels denen das Werkstück 11 in Längsrichtung an entgegengesetzten Seiten umgeformt werden kann, um jeweils eine Halteprägung am Werkstück 11 zu erzeugen. In Abwandlung hierzu könnte auch lediglich an einem Werkzeugteil 12 ein Prägewerkzeug 13 vorhanden sein, wobei das Werkzeugteil 12 ohne Prägewerkzeug 13 in diesem Fall eine Anlagefläche für das Werkstück 11 aufweist, um die Kräfte in Längsrichtung L beim Prägen abzustützen.
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Zum Anordnen des Werkstücks 11 zwischen den Werkzeugteilen 12 bzw. Prägewerkzeugen 13 weist die Prägevorrichtung 10 wenigstens einen Stützkörper und beispielsgemäß zwei Stützkörper 14 auf. Die Stützkörper 14 sind beim Ausführungsbeispiel mit jeweils einem zugeordneten Werkzeugteil 12 verbunden und bewegen sich in Längsrichtung L gemeinsam mit dem Werkzeugteil 12, sofern das Werkzeugteil 12 in Längsrichtung L bewegbar ist. Die beiden Stützkörper 14 sind in Längsrichtung L mit Abstand angeordnet.
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Jeder Stützkörper 14 hat eine Stützfläche 15, auf die das Werkstück 11 aufgesetzt werden kann. Jede Stützfläche 15 kann sich beispielsweise parallel zu einer Ebene erstrecken, die durch die Längsrichtung L und eine Querrichtung Q aufgespannt ist.
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Die Stützkörper 14 sind in Längsrichtung L betrachtet zwischen den beiden Werkzeugteilen 12 angeordnet. Die Stützflächen 15 sind in Hochrichtung H versetzt zu den Prägewerkzeugen 13 - beispielsgemäß vertikal unterhalb - angeordnet.
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Wie es beispielsweise in den 1-4 zu erkennen ist, kann eines der beiden Werkzeugteile 12 der Prägevorrichtung 10 an einem Basiskörper 19 der Prägevorrichtung 10 angeordnet sein. Der Basiskörper 19 kann dabei auch als Träger für weitere Baugruppen der Prägevorrichtung 10 dienen. Die am Basiskörper 19 angeordneten Bestandteile der Prägevorrichtung 10 bilden eine erste Baugruppe 20 der Prägevorrichtung 10. Eine davon separat handhabbare zweite Baugruppe 21 ist im einfachsten Teil durch eines der beiden Werkzeugteile 12 gebildet, an dem beispielsgemäß ein Stützkörper 14 angebracht ist und das vorzugsweise ein Prägewerkzeug 13 aufweist. In 1 ist lediglich die erste Baugruppe 20 der Prägevorrichtung 10 dargestellt, wohingegen die 2-4 beide Baugruppen 20, 21 des Ausführungsbeispiels der Prägevorrichtung 10 zeigen.
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Beispielsgemäß kann das Werkzeugteil 12 der ersten Baugruppe 20 in Längsrichtung L stationär sein, während das Werkzeugteil 12 der zweiten Baugruppe 21 in Längsrichtung L beweglich ist.
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Die Prägevorrichtung 10 weist eine Zentriereinrichtung 22 auf, die beim Ausführungsbeispiel am Basiskörper 19 angeordnet ist. Beispielsgemäß ist die Zentriereinrichtung 22 damit Bestandteil der ersten Baugruppe 20.
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Die Zentriereinrichtung 22 ist dazu eingerichtet, das Werkstück 11 relativ zu einer Bezugsebene M zu zentrieren. Die Bezugsebene M erstreckt sich rechtwinklig zur Querrichtung Q.
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Die Zentriereinrichtung 22 hat zwei auf unterschiedlichen Seiten der Bezugsebene M angeordnete Zentrierkörper 23. Jeder Zentrierkörper 23 hat eine Anlagefläche 24, die zur Anlage am Werkstück 11 eingerichtet ist. Die Anlagefläche 24 des einen Zentrierkörpers 23 ist der Anlagefläche 24 des jeweils anderen Zentrierkörpers 23 zugewandt. Jede Anlagefläche 24 hat einen Querabstand y von der Bezugsebene M (5 und 6). Die Zentriereinrichtung 22 ist derart eingerichtet, dass die Querabstände y der Anlageflächen 24 von der Bezugsebene M stets denselben Betrag aufweisen. Die Bezugsebene M erstreckt sich daher in Querrichtung Q mittig zwischen den beiden Anlageflächen 24.
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Die Zentrierkörper 23 sind in Querrichtung Q mittels einer Positioniereinrichtung 27 der Zentriereinrichtung 22 bewegbar und positionierbar. Die Positioniereinrichtung 27 kann beispielsweise zur Bewegung und Positionierung der Zentrierkörper 23 ein Bedienteil 28 aufweisen, das motorisch oder - wie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel - manuell betätigbar ist. Das Bedienteil 28 kann hierzu beispielsweise um eine Drehachse D drehbar sein. Die Drehachse D erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel in Hochrichtung H. Das Bedienteil 28 ist bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1-4 ein drehbares Handrad oder ein drehbarer Handgriff.
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Das Bedienteil 28 ist über ein Getriebe 29 der Positioniereinrichtung 27 mit den Zentrierkörpern 23 antriebsgekoppelt. Das Getriebe 29 hat beim Ausführungsbeispiel ein zentrales Getriebeelement 30, das drehbar um die Drehachse D angeordnet ist. Das zentrale Getriebeelement 30 kann drehfest mit dem Bedienteil 28 gekoppelt sein.
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Das Getriebe 29 weist beim Ausführungsbeispiel außerdem zwei Verstellelemente 31 auf, die mit dem zentralen Getriebeelement 30 antriebsgekoppelt sind. Die Verstellelemente 31 sind in Querrichtung Q bewegbar gelagert. Zur Lagerung des zentralen Getriebeelements 30 und der Verstellelemente 31 kann am Basiskörper 19 eine Lagereinheit 32 angeordnet sein. An dieser Lagereinheit 32 kann auch das Bedienteil 28 angeordnet sein.
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An jedem Verstellelement 31 ist ein Zentrierkörper 23 angeordnet, der relativ zum Verstellelement 31 unbeweglich fixiert ist. Beispielsweise kann an jedem Verstellelement 31 an einem der beiden Enden ein Tragkörper 33 angeordnet sein, der den Zentrierkörper 23 trägt. Über den Tragkörper 33 wird mittelbar eine Verbindung zwischen dem Verstellelement 31 und dem Zentrierkörper 23 hergestellt.
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Wie es insbesondere in den 1, 3 und 4 veranschaulicht ist, kann jeder Tragkörper 33 eine Führungsöffnung aufweisen, durch die das jeweils andere Verstellelement 31 hindurch ragt und entlang der der Tragkörper 33 in Querrichtung Q verschiebbar geführt ist. An dem Ende des Verstellelements 31, das dem Tragkörper 33 entgegengesetzt ist, kann das Verstellelement 31 einen Endanschlag 36 aufweisen. Der Endanschlag 36 ist derart dimensioniert, dass er nicht durch die Führungsöffnung des Tragkörpers 33 hindurchbewegt werden kann. Über die Endanschläge 36 der beiden Verstellelemente 31 wird somit der maximale Querabstand y der Anlageflächen 24 von der Bezugsebene M vorgegeben (1 und 4). In dieser Position liegt jeder Tragkörper 33 eines Verstellelements 31 am Endanschlag 36 des jeweils anderen Verstellelements 31 an.
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Die Antriebskopplung zwischen dem zentralen Getriebeelement 30 und den Verstellelementen 31 kann durch einen Zahneingriff erreicht werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Prägevorrichtung 10 ist das zentrale Getriebeelement 30 durch ein Ritzel 34 gebildet. Die Verstellelemente 31 können dann als Zahnstange 35 ausgeführt sein.
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In Abwandlung zu der Ausgestaltung des Getriebes 29 mit einem Ritzel 34 und Zahnstangen 35 könnte auch ein Schneckenradgetriebe verwendet werden, wobei das zentrale Getriebeelement 30 durch ein Schneckenrad gebildet ist, das mit zwei Schneckenwellen in Eingriff steht, die jeweils ein Verstellelement 31 bilden.
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Auch weitere Getriebebauformen sind für das Getriebe 29 möglich, beispielsweise ein Spindelgetriebe mit einer drehbaren Spindel, entlang der Spindelmuttern geführt bewegbar angeordnet sind und in diesem Fall die Verstellelemente 31 sind, während die Spindel das zentrale Getriebeelement 30 ist. In diesem Fall kann die Drehachse D in Querrichtung Q orientiert sein.
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Bei allen Getriebebauformen für das Getriebe 29 ist es bevorzugt, wenn die Verstellelemente 31 und das zentrale Getriebeelement 30 einen formschlüssigen Eingriff zur Antriebskopplung aufweisen, um etwaigen auftretenden Schlupf zu vermeiden.
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Die Prägevorrichtung 10 kann optional eine Messeinrichtung 40 aufweisen. Die Messeinrichtung 40 ist dazu eingerichtet, eine Prägetiefe T (6 und 7) zu messen. Die Messeinrichtung 40 kann eine Anzeige 41 aufweisen, die beispielhaft in den 3 und 4 veranschaulicht ist. Die Anzeige 41 kann einen Messwert anzeigen, der die Prägetiefe T beschreibt oder unmittelbar angibt. Die Anzeige 41 kann analog sein (3 und 4) oder abweichend hiervon eine digitale Anzeige sein.
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Die Messeinrichtung 40 weist beispielsgemäß einen in Längsrichtung L bewegbar gelagerten Stößel 42 auf, dessen freies Stößelende 43 dem Werkstück 11 zugeordnet ist. Das Stößelende 43 ist in Querrichtung Q zwischen den Zentrierkörpern 23 bzw. den Anlageflächen 24 angeordnet. In Längsrichtung L ist das Stößelende 43 vorzugsweise zwischen den Prägewerkzeugen 13 angeordnet, so dass es in Kontakt mit dem Werkstück 11 gelangt, bevor die Werkzeugteile 12 eine Ausgangsposition erreicht haben oder alternativ zumindest in dem Moment, in dem die Werkzeugteile 12 die Ausgangsposition erreichen. Die Ausgangsposition ist erreicht, sobald die Prägewerkzeuge 13 in Kontakt mit dem Werkstück 11 gelangen ohne das Werkstück umzuformen.
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In der Ausgangsposition kann die Anzeige 41 der Messeinrichtung 40 auf einen Ausgangswert eingestellt werden, beispielsweise Null. Ausgehend von der Ausgangsposition kann dann die Relativbewegung des Werkstücks 11 relativ zu den Prägewerkzeugen 13 bzw. Werkzeugteilen 12 gemessen werden, woraus sich die Prägetiefe T ergibt. Bei identischen Prägewerkzeugen 13 und einem einheitlichen Material des Werkstücks 11 ist die Prägetiefe T für beide Halteprägungen im Wesentlichen gleich groß.
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Die Messeinrichtung 40 weist beim Ausführungsbeispiel eine Messuhr 44 auf, die in einer Messuhrhalterung 45 angeordnet ist. Die Messuhrhalterung 45 kann durch den Basiskörper 19 und/oder die Lagereinheit 32 gebildet sein. Beispielsweise kann der Basiskörper 19 eine Auflagefläche für die Messuhr 44 bereitstellen, an der die Messuhr 44 mit ihrer der Anzeige 41 entgegengesetzten Rückseite aufgelegt werden kann. Der Stößel 42 kann sich durch einen Kanal 46 der Messuhrhalterung 45 erstrecken. Der Kanal 46 kann beispielsweise durch die Lagereinheit 32 hindurchführen ( 4). Die Messuhrhalterung 45 ist insbesondere dazu eingerichtet, die Ausrichtung des Stößels 42 in Längsrichtung L vorzugeben, beispielsweise durch Führung des Stößels 42 im Kanal 46.
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Die insoweit beschriebene Prägevorrichtung 10 arbeitet wie folgt:
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Das Werkstück 11 wird auf den Stützflächen 15 zwischen den Werkzeugteilen 12 bzw. Prägewerkzeugen 13 und zwischen den Zentrierkörpern 23 angeordnet. Im Anschluss daran wird das Werkstück 11 gegenüber der Bezugsebene M zentriert, indem die Anlageflächen 24 der Zentrierkörper 23 zur Anlage mit dem Werkstück 11 gebracht werden. Da der Querabstand y der Anlageflächen 24 von der Bezugsebene M gleich groß ist, ist das Werkstück 11 in Querrichtung Q zentriert. Die Halteprägung hat daher gegenüber einer Werkstückmittelebene eine definierte Position und ist insbesondere symmetrisch zur Werkstückmittelebene.
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Gleichzeitig oder im Anschluss an das Zentrieren des Werkstücks 11 werden die Werkzeugteile 12 mit den Prägewerkzeugen 13 in die Ausgangsposition gebracht, in der noch keine Umformung des Werkstücks 11 stattfindet und die Prägewerkzeuge 13 lediglich in Kontakt mit dem Werkstück 11 stehen. Das zentrierte Werkstück 11 und die Ausgangsposition der Prägewerkzeuge 13 sind schematisch in 5 veranschaulicht. Es ist dabei zu erkennen, dass das Stößelende 43 der Messeinrichtung 40 am Werkstück 11 anliegt. Bei einer weiteren Relativbewegung des Werkstücks 11 relativ zu den Prägewerkzeugen 13 verändert sich die Position des Stö-ßels 42 in Längsrichtung, so dass ausgehend von der Ausgangsposition mittels der Messeinrichtung 40 ein Messwert erfasst werden kann, der die Prägetiefe T der Halteprägung in dem Werkstück 11 beschreibt. Die Messung der Prägetiefe T findet während des Prägens bzw. Umformens statt.
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Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind das Werkzeugteil 12 und das Prägewerkzeug 13 der ersten Baugruppe 20 relativ zum Basiskörper 19 unbeweglich angeordnet. Durch das Bewegen der Werkzeugteile 12 aufeinander zu wird auch eine Relativbewegung der Werkzeugteile 12 und mithin der Prägewerkzeuge 13 relativ zum Werkstück 11 erreicht, so dass die Prägevorsprünge 13a in das Werkstück 11 eindringen und durch einen Umformvorgang die Halteprägungen im Werkstück 11 erzeugt werden. Dabei verdrängen die Prägewerkzeuge 13 Material, um Haltevertiefungen im Werkstück 11 zu erzeugen. Das verdrängte Material kann benachbart zu jeder Haltevertiefung eine Halteerhebung der Halteprägung bilden. Die Relativbewegung des Werkstücks 11 relativ zu den Prägewerkzeugen 13 wird durch die Messeinrichtung 40 erfasst, die somit die Prägetiefe T messen und einen entsprechenden Wert mittels der Anzeige 41 anzeigen kann.
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Sobald die gewünschte Prägetiefe T erreicht ist, kann die Bedienperson den Prägevorgang beenden. Nach Abschluss des Prägevorgangs können die beiden Werkzeugteile 12 in Längsrichtung L voneinander wegbewegt werden, um das mit den Halteprägungen versehene Werkstück 11 freizugeben. Gleichzeitig oder anschließend können die Zentrierkörper 23 vom Werkstück 11 wegbewegt werden und schließlich kann das Werkstück 11 von den Stützflächen 15 entnommen werden.
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Bei der Bewegung des Werkstücks 11 relativ zu den Prägewerkzeugen 13 während des Prägevorgangs kann eine Gleitbewegung des Werkstücks 11 entlang der Anlageflächen 24 der Zentrierkörper 23 erfolgen, wie es schematisch in 6 gezeigt ist. Alternativ hierzu kann zwischen den Anlageflächen 24 und dem Werkstück 11 eine ausreichend gro-ße kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 11 und den Anlageflächen 24 nicht stattfindet. In diesem Fall kann die Zentriereinrichtung 22 in Längsrichtung L bewegbar am Basiskörper 19 gelagert sein, wie es stark schematisiert in 7 gezeigt ist.
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In den 8 und 9 sind unterschiedliche Ausgestaltungen für Prägewerkzeuge 13 beispielhaft und stark schematisiert dargestellt. Jedes Prägewerkzeug 13 hat mehrere Prägevorsprünge 13a, die vorzugsweise in zumindest einer Reihe in Querrichtung Q nebeneinander angeordnet sind. Es können auch mehrere Reihen von jeweils mehreren Prägevorsprüngen 13a vorhanden sein. Bevorzugt ist der Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Prägevorsprüngen 13a in Querrichtung Q jeweils gleich groß.
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Wenn sämtliche Prägevorsprünge 13a identisch ausgebildet und in Querrichtung Q regelmäßig angeordnet sind, kann es beim Einspannen des Werkstücks 11 in ein Spannsystem zu einem Versatz in Querrichtung Q kommen. Um dies zu vermeiden, kann eine Markierung am Werkstück 11 angebracht werden. Das Prägewerkzeug 13 kann hierfür einen Markierungsstempel 50 aufweisen. Der Markierungsstempel 50 kann durch einen sich im Hinblick auf die Geometrie bzw. Dimension von den anderen Prägevorsprüngen 13a unterscheidenden Prägevorsprung gebildet sein (8). Alternativ hierzu kann der Markierungsstempel 50 als zusätzlicher Prägevorsprung 13a ausgebildet sein, wie es schematisch in 9 gezeigt ist. Jedenfalls erlaubt der Markierungsstempel 50 das Herstellen einer Markierung am Werkstück 11, anhand der sich eine definierte Position der Halteprägung erkennen lässt, um das Werkstück 11 in einer definierten Position einspannen zu können. Beispielsgemäß definiert die Position der Markierung die Werkstückmittelebene. Der Markierungsstempel 50 ist dazu an und symmetrisch zu der Bezugsebene M angeordnet.
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Die über den Markierungsstempel 50 erzeugte Prägetiefe kann von der Prägetiefe der anderen Prägevorsprünge 13a abweichen, insbesondere dann, wenn die dadurch hergestellte Markierung nicht zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit dem Spannsystem dient, sondern beispielsweise lediglich zur taktilen bzw. berührenden oder berührungslosen Erfassung der Position des Werkstücks 11 innerhalb des Spannsystems dient.
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Die Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung 10 und ein Verfahren zur Erzeugung wenigstens einer Halteprägung an einem Werkstück 11. Die Prägevorrichtung 10 hat zwei Werkzeugteile 12, die das Werkstück 11 in einer Längsrichtung L auf entgegengesetzten Seiten abstützen bzw. beaufschlagen. Wenigstens ein Werkzeugteil 12 hat ein Prägewerkzeug 13. Mittels einer Zentriereinrichtung 22 kann das Werkstück 11 in einer Querrichtung Q gegenüber einer Bezugsebene M zentriert werden. Hierzu hat die Zentriereinrichtung 22 zwei auf unterschiedlichen Seiten der Bezugsebene M angeordnete Zentrierkörper 23 mit jeweils einer Anlagefläche 24. Beide Anlageflächen 24 haben einen Querabstand y von der Bezugsebene M, wobei die beiden Querabstände y denselben Betrag aufweisen. Über eine Positioniereinrichtung 27 kann eine Positionierung und Bewegung der Zentrierkörper 23 in Querrichtung Q ausgeführt werden, um die Anlageflächen 24 zur Zentrierung des Werkstücks 11 in Kontakt mit dem Werkstück 11 zu bringen. In dieser zentrierten Position kann mittels einer Bewegung der Werkzeugteile 12 in Längsrichtung L die wenigstens eine Halteprägung erzeugt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prägevorrichtung
- 11
- Werkstück
- 12
- Werkzeugteil
- 13
- Prägewerkzeug
- 13a
- Prägevorsprung
- 14
- Stützkörper
- 15
- Stützfläche
- 19
- Basiskörper
- 20
- erste Baugruppe
- 21
- zweite Baugruppe
- 22
- Zentriereinrichtung
- 23
- Zentrierkörper
- 24
- Anlagefläche
- 27
- Positioniereinrichtung
- 28
- Bedienteil
- 29
- Getriebe
- 30
- zentrales Getriebeelement
- 31
- Verstellelement
- 32
- Lagereinheit
- 33
- Tragkörper
- 34
- Ritzel
- 35
- Zahnstange
- 36
- Endanschlag
- 40
- Messeinrichtung
- 41
- Anzeige
- 42
- Stößel
- 43
- Stößelende
- 44
- Messuhr
- 45
- Messuhrhalterung
- 46
- Kanal
- 50
- Markierungsstempel
- D
- Drehachse
- H
- Hochrichtung
- L
- Längsrichtung
- M
- Mittelebene
- Q
- Querrichtung
- T
- Prägetiefe
- y
- Querabstand
