DE102022201423A1

DE102022201423A1 - Automatically adjustable tool arrangement

Info

Publication number: DE102022201423A1
Application number: DE102022201423.5A
Authority: DE
Inventors: Hinrich Lührs; Stefan Prokoph
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2023-08-17

Abstract

Um eine Werkzeuganordnung (100), aufweisend mindestens ein Formwerkzeug (10) mit mindestens einer Werkzeugstufe (11, 12, 13), wobei jede Werkzeugstufe (11, 12, 13) aus mindestens einem Unterwerkzeug (14) und aus mindestens einem Oberwerkzeug (15) besteht, zu schaffen, welche eine automatisierte Feinjustage zur Einhaltung von Fertigungstoleranzen ermöglicht, wird vorgeschlagen, eine Position von mindestens einem unteren Formelement (24) und/oder von mindestens einem oberen Formelement (25) von mindestens einer Werkzeugstufe (11, 12, 13) durch mindestens einen Aktuator (30) entlang der Pressrichtung (P) und/oder entlang einer Querrichtung (x, y) zu verstellen.A tool arrangement (100) having at least one forming tool (10) with at least one tool stage (11, 12, 13), each tool stage (11, 12, 13) consisting of at least one lower tool (14) and at least one upper tool (15 ) exists, which enables an automated fine adjustment to comply with manufacturing tolerances, it is proposed that a position of at least one lower mold element (24) and/or at least one upper mold element (25) of at least one tool stage (11, 12, 13 ) by at least one actuator (30) along the pressing direction (P) and / or along a transverse direction (x, y) to adjust.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeuganordnung, aufweisend mindestens ein Umformwerkzeug mit mindestens einer Werkzeugstufe, wobei jede Werkzeugstufe aus mindestens einem Unterwerkzeug und aus mindestens einem Oberwerkzeug besteht, wobei das mindestens eine Unterwerkzeug und das mindestens eine Oberwerkzeug dazu eingerichtet sind, mindestens ein Werkstück aufzunehmen und zumindest bereichsweise durch ein Aufeinanderpressen entlang einer Pressrichtung umzuformen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Konfigurieren von mindestens einem Umformwerkzeug einer Werkzeuganordnung.The invention relates to a tool arrangement having at least one forming tool with at least one tool stage, each tool stage consisting of at least one lower tool and at least one upper tool, the at least one lower tool and the at least one upper tool being set up to hold at least one workpiece and at least in certain areas to be reshaped by pressing one another along a pressing direction. Furthermore, the invention relates to a method for configuring at least one forming tool of a tool arrangement.

Für die Herstellung von Kupplungsbauteilen, wie Druckplatten, Mitnehmerscheiben, Lamellenträgern oder Stützringen wird üblicherweise ein Stufenpressverfahren eingesetzt. Derartige Bauteile haben enge Parallelitätsvorgaben und Ebenheitstoleranzvorgaben der entsprechenden Funktionsflächen sowie der Ölkanäle und Durchgriffslöcher. Aufgrund von variierenden Materialeigenschaften und lokalen Unterschieden in der Pressensteifigkeit können diese Vorgaben schwanken bzw. von den Soll-Vorgaben abweichen. Aus diesem Grund ist ein aktiver manueller bzw. händischer Eingriff in das Werkzeug erforderlich, wenn die hergestellten Bauteile von den Soll-Vorgaben abweichen. Dabei ist eine erneute Abstimmung des Werkzeugs erforderlich, um die geometrischen Abweichungen der resultierenden Bauteile zu korrigieren. Diese Werkzeugabstimmungen sind jedoch nur im ausgebauten und zerlegten Zustand des Werkzeugs bzw. des Unterwerkzeugs und des Oberwerkzeugs möglich und sind somit zeitintensiv. Darüber hinaus benötigt ein abgestimmtes Werkzeug eine erneute Freigabe, bei der die hergestellten Bauteile neu vermessen werden. Eine derartige Werkzeugabstimmung muss neben den geometrischen Vorgaben auch durchgeführt werden, wenn bei Schnittstufen oder Lochstufen aufgrund falscher Schnittluft die Gratbildung am Bauteil zu groß ist.A progressive pressing process is usually used to manufacture clutch components such as pressure plates, drive plates, disk carriers or support rings. Such components have narrow parallelism specifications and flatness tolerance specifications of the corresponding functional surfaces and the oil channels and access holes. Due to varying material properties and local differences in press rigidity, these specifications can vary or deviate from the target specifications. For this reason, active manual or manual intervention in the tool is required if the manufactured components deviate from the target specifications. This requires the tool to be retuned to correct the geometric deviations of the resulting components. However, these tool adjustments are only possible when the tool or the lower tool and the upper tool have been removed and dismantled and are therefore time-consuming. In addition, a coordinated tool requires renewed approval, in which the manufactured components are re-measured. In addition to the geometric specifications, such a tool adjustment must also be carried out if the burr formation on the component is too large in the case of cutting steps or hole steps due to incorrect cutting clearance.

Aus der WO 2016/016807 A1 ist ein Presswerkzeug bekannt, bei dem ein Oberwerkzeug oder ein Unterwerkzeug in Form eines Revolverkopfes mit mehreren Formelementen ausgestaltet ist. Durch ein Drehen des Oberwerkzeugs oder des Unterwerkzeugs kann ein Werkstück mit unterschiedlichen Formelementen bearbeitet werden.From the WO 2016/016807 A1 a pressing tool is known in which an upper tool or a lower tool is designed in the form of a turret with a plurality of shaped elements. By turning the upper tool or the lower tool, a workpiece can be machined with different shaped elements.

Die EP 3 530 448 A1 offenbart eine Presseneinrichtung für eine Pulverpresse mit Stempelwerkzeugen.The EP 3 530 448 A1 discloses a press device for a powder press with stamping tools.

In der WO 2011/000011 A1 ist ein Biegegesenk zum Biegen von Werkstücken beschrieben, bei dem schaltbare Diodenlaser eingesetzt werden, um das Werkstück zu heizen. Dabei werden diejenigen Diodenlaser deaktiviert, die das Werkstück verfehlen.In the WO 2011/000011 A1 describes a bending die for bending workpieces, in which switchable diode lasers are used to heat the workpiece. The diode lasers that miss the workpiece are deactivated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeuganordnung und ein Verfahren zum Konfigurieren eines Umformwerkzeugs zu schaffen, die eine automatisierte Feinjustage zur Einhaltung von Fertigungstoleranzen ermöglichen.The invention is based on the object of creating a tool arrangement and a method for configuring a forming tool that enable automated fine adjustment to comply with manufacturing tolerances.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by the features specified in claim 1. Further advantageous configurations of the invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Werkzeuganordnung, aufweisend mindestens ein Formwerkzeug, wie beispielsweise Umformwerkzeug, mit mindestens einer Werkzeugstufe bereitgestellt. Das Umformwerkzeug kann als ein Pressenwerkzeug ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Umformwerkzeug als ein Stufenpresswerkzeug ausgestaltet sein.According to one aspect of the invention, a tool arrangement is provided, having at least one forming tool, such as a forming tool, with at least one tool stage. The forming tool can be designed as a press tool. For example, the forming tool can be designed as a step pressing tool.

Jede Werkzeugstufe des Formwerkzeugs besteht aus mindestens einem Unterwerkzeug und aus mindestens einem Oberwerkzeug. Das mindestens eine Unterwerkzeug und das mindestens eine Oberwerkzeug sind dazu eingerichtet, mindestens ein Werkstück aufzunehmen und zumindest bereichsweise durch ein Aufeinanderpressen entlang einer Pressrichtung umzuformen.Each tool stage of the forming tool consists of at least one lower tool and at least one upper tool. The at least one lower tool and the at least one upper tool are set up to receive at least one workpiece and to deform it at least in certain areas by pressing it together in a pressing direction.

Das Oberwerkzeug weist ein oberes Formelement und das Unterwerkzeug ein unteres Formelement auf. Die jeweiligen Formelemente könnten als Stempel, Matrizen und dergleichen ausgestaltet sein und unmittelbar auf das Werkstück einwirken, welches zwischen dem oberen Formelement und dem unteren Formelement angeordnet wird. Insbesondere erfolgt durch die Formelemente ein Umformen, Trennen, Stanzen und dergleichen des mindestens einen Werkstücks. Das Werkstück kann dabei mit oder ohne Temperatureinwirkung zwischen den Formelementen angeordnet werden.The upper tool has an upper mold element and the lower tool has a lower mold element. The respective mold elements could be designed as stamps, matrices and the like and act directly on the workpiece, which is arranged between the upper mold element and the lower mold element. In particular, the at least one workpiece is deformed, separated, punched and the like by the shaped elements. The workpiece can be arranged between the shaped elements with or without the effect of temperature.

Das Werkstück kann vorzugsweise ein Metall bzw. eine Metalllegierung sein, die beispielsweise blechförmig vorliegen kann. Dabei kann das Werkstück einlagig oder mehrlagig vorliegen.The workpiece can preferably be a metal or a metal alloy, which can be in the form of sheet metal, for example. The workpiece can be present in one or more layers.

Erfindungsgemäß ist eine Position des mindestens einen unteren Formelements und/oder des mindestens einen oberen Formelements von mindestens einer Werkzeugstufe durch mindestens einen Aktuator entlang der Pressrichtung und/oder entlang einer Querrichtung verstellbar.According to the invention, a position of the at least one lower mold element and/or the at least one upper mold element of at least one mold stage can be adjusted by at least one actuator along the pressing direction and/or along a transverse direction.

Die Pressrichtung entspricht einer Richtung, entlang welcher das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug gegeneinander bewegt werden, um das mindestens eine Werkstück zu bearbeiten. Die Querrichtung verläuft orthogonal zur Pressrichtung und kann als eine beliebige Richtung entlang der Ebene zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug ausgestaltet sein.The pressing direction corresponds to a direction along which the upper die and the lower die are moved relative to each other to to process at least one workpiece. The transverse direction is orthogonal to the pressing direction and can be configured as any direction along the plane between the upper die and the lower die.

Die Aktorik bzw. der mindestens eine Aktuator ist derart verbaut, dass die Positionierung der Formelemente im Formwerkzeug verstellt werden kann, ohne dass hierfür das Oberwerkzeug oder das Unterwerkzeug auseinander gebaut werden muss. Ein Werkzeugausbau aus der Werkzeuganordnung kann mit den resultierenden Freigaben und Kontrollschritten entfallen. Durch diese Maßnahme kann eine Produktion bzw. Fertigung mit einer minimalen Unterbrechung fortgesetzt werden.The actuator system or the at least one actuator is installed in such a way that the positioning of the shaped elements in the mold can be adjusted without the upper tool or the lower tool having to be dismantled for this purpose. A tool removal from the tool arrangement can be omitted with the resulting releases and control steps. This measure allows production or manufacture to be continued with minimal interruption.

Die erfindungsgemäße Werkzeuganordnung weist somit eine schnelle Reaktionszeit und kann Anlagenstillstand reduzieren.The tool arrangement according to the invention thus has a fast response time and can reduce plant downtime.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Aktuator dazu eingerichtet, die Position des unteren Formelements und/oder des oberen Formelements von mindestens einer Werkzeugstufe direkt oder indirekt über ein Verstellelement zu verstellen. Der mindestens eine Aktuator ist dabei derart auslegt, dass er die Umformkräfte ohne eine Beeinträchtigung der Funktion der Werkzeuganordnung aufnehmen kann.According to one exemplary embodiment, the at least one actuator is set up to adjust the position of the lower mold element and/or the upper mold element of at least one tool stage directly or indirectly via an adjustment element. The at least one actuator is designed in such a way that it can absorb the forming forces without impairing the function of the tool arrangement.

Beispielsweise können Piezoelemente und/oder lineare Servomotoren und/oder rotatorische Servomotoren als Aktuatoren verwendet werden. Dabei können die Aktuatoren mit einem Getriebe, wie beispielsweise einem Schneckengetriebe oder einem Lineargetriebe ausgestattet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Aktuator als ein hydraulischer oder pneumatischer Aktuator ausgebildet sein, welcher mit Öldruck oder Luftdruck betreibbar ist.For example, piezo elements and/or linear servomotors and/or rotary servomotors can be used as actuators. The actuators can be equipped with a gear, such as a worm gear or a linear gear. According to an advantageous embodiment, the actuator can be designed as a hydraulic or pneumatic actuator which can be operated with oil pressure or air pressure.

Sind die Umformkräfte auf den Aktivelementen bzw. den Formelementen sehr groß, kann der mindestens eine Aktuator vor Beschädigung geschützt werden, wenn das obere Formelement und/oder das untere Formelement, durch eine Arretiereinheit formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig in einer eingestellten Position arretierbar sind.If the forming forces on the active elements or the shaped elements are very high, the at least one actuator can be protected from damage if the upper shaped element and/or the lower shaped element are in a set position by means of a locking unit with a form fit and/or force fit and/or friction fit are lockable.

Eine kraftschlüssig und/oder reibschlüssig wirkende Arretiereinheit kann beispielsweise durch eine schiefe Ebene mit einer Selbsthemmungsfunktion realisiert werden. Eine derartige schiefe Ebene bzw. ein derartiger Arretierkeil weist vorzugsweise einen Winkel von weniger als 6° auf. Dadurch werden die auftretenden Schließ- und Umformkräfte in zur Schließrichtung orthogonal stehende Auflageflächen eingeleitet. Durch diese konstruktive Auslegung nimmt der mindestens eine Aktuator keine Umform- und Schließkräfte der Formelemente auf. Alternativ oder zusätzlich können seitlich an dem Aktuator angeordnete Verriegelungsbacken oder Raststifte vorgesehen sein, um einen Formschluss zwecks Arretierung auszubilden.A non-positive and/or frictional locking unit can be implemented, for example, by an inclined plane with a self-locking function. Such an inclined plane or such a locking wedge preferably has an angle of less than 6°. As a result, the closing and forming forces that occur are introduced into contact surfaces that are orthogonal to the closing direction. As a result of this structural design, the at least one actuator does not absorb any forming and closing forces of the shaped elements. Alternatively or additionally, locking jaws or latching pins arranged laterally on the actuator can be provided in order to form a form fit for the purpose of locking.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Aktuator als ein rotatorischer Aktuator ausgestaltet. Vorzugsweise ist der rotatorische Aktuator mit mindestens einem als ein axialwirkender Nocken oder einem als ein radialwirkender Nocken ausgestalteten Verstellelement verbunden, welches auf das obere Formelement und/oder auf das untere Formelement einwirkt. Hierdurch kann der mindestens eine Aktuator indirekt auf mindestens ein Formelement einwirken. Umform- und Schließkräfte der Formelemente wirken auf das Verstellelement und die Rotationslager des Verstellelements, sodass der Aktuator auch ohne zusätzliche Maßnahmen von den einwirkenden Kräften entkoppelt ist.According to a further embodiment, the at least one actuator is designed as a rotary actuator. The rotary actuator is preferably connected to at least one adjusting element designed as an axially acting cam or as a radially acting cam, which acts on the upper mold element and/or on the lower mold element. As a result, the at least one actuator can act indirectly on at least one shaped element. Forming and closing forces of the mold elements act on the adjustment element and the rotational bearing of the adjustment element, so that the actuator is decoupled from the acting forces even without additional measures.

Die Position der Formelemente in Pressrichtung kann technisch besonders einfach eingestellt bzw. verstellt werden, wenn das als radialwirkender Nocken ausgestaltete Verstellelement eine im Wesentlichen vieleckige Form mit einer Vielzahl von Kontaktflächen aufweist. Dabei weisen die Kontaktflächen vorzugsweise unterschiedliche Abstände zu einer Rotationsachse des Verstellelements auf. Durch Drehen des Verstellelements können vordefinierte Abstände zwischen der Rotationsachse des Verstellelements und einer Rückseite eines Formelements eingestellt werden, die in einer entsprechenden Positionierung des Formelements entlang der Pressrichtung resultieren. Ein Rotationswinkel des Verstellelements bzw. des Aktuators führt zu einer Positionsänderung von mindestens einem Formelement der Werkzeuganordnung.The position of the shaped elements in the pressing direction can be set or adjusted in a technically particularly simple manner if the adjusting element, which is designed as a radially acting cam, has an essentially polygonal shape with a large number of contact surfaces. In this case, the contact surfaces are preferably at different distances from an axis of rotation of the adjustment element. By turning the adjustment element, predefined distances between the axis of rotation of the adjustment element and a rear side of a shaped element can be set, resulting in a corresponding positioning of the shaped element along the pressing direction. A rotation angle of the adjusting element or of the actuator leads to a change in the position of at least one shaped element of the tool arrangement.

Je nach Ausgestaltung können obere Formelemente und/oder untere Formelemente von unterschiedlichen Werkzeugstufen miteinander direkt oder indirekt gekoppelt sein, sodass beispielsweise die Einstellung einer Position von einem ersten Formelement einer ersten Stufe zu einer Positionsänderung von einem zweiten und/oder dritten Formelement in einer zweiten und/oder dritten Werkzeugstufe führt. Die jeweiligen Positionsänderungen der Formelemente können gleich, gleichmäßig oder voneinander abweichend sein.Depending on the configuration, upper form elements and/or lower form elements of different mold stages can be coupled to one another directly or indirectly, so that, for example, the adjustment of a position from a first form element of a first stage to a change in position of a second and/or third form element in a second and/or or third tool level leads. The respective changes in position of the shaped elements can be the same, uniform or deviate from one another.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das als axialwirkender Nocken ausgestaltete Verstellelement im Wesentlichen als eine Scheibe oder als ein Ring geformt. Insbesondere weist das Verstellelement eine Vielzahl von Stufen mit axial angeordneten Kontaktflächen mit einer unterschiedlichen Höhe auf. Die Abstufung der Höhen der jeweiligen Stufen ist proportional zu den möglichen Positionsänderungen der Formelemente. Die Kontaktflächen der jeweiligen Stufen weisen eine voneinander abweichende Höhe auf, die rückseitig die Formelemente beispielsweise höher oder tiefer einstellen kann. Die jeweiligen Stufen sind vorzugsweise über Gleitabschnitte miteinander verbunden, sodass eine verschleißfreie Positionsänderung der Formelemente erzielt wird.According to a further exemplary embodiment, the adjustment element designed as an axially acting cam is essentially shaped as a disk or as a ring. In particular, the adjusting element has a large number of steps with axially arranged contact surfaces with different heights. The gradation of the heights of the respective Steps is proportional to the possible position changes of the features. The contact surfaces of the respective steps have different heights, which can set the shaped elements higher or lower on the back, for example. The respective steps are preferably connected to one another via sliding sections, so that a wear-free change in position of the shaped elements is achieved.

Alternativ zu dem axialwirkenden Nocken mit einer Vielzahl von Stufen kann eine gestufte Höhenpositionierung der Formelemente durch einen Treppenkeil erfolgen, wenn der mindestens eine Aktuator als ein linearer Aktuator ausgestaltet ist und der lineare Aktuator mit mindestens einem als ein Linear-Nocken bzw. Treppenkeil ausgestalteten Verstellelement verbunden ist. Ein derartiges Verstellelement weist ebenfalls mehrere Kontaktflächen auf, die auf das obere Formelement und/oder das untere Formelement einwirken können, um eine Positionsänderung entlang der Querrichtung und/oder Pressrichtung zu erzielen.As an alternative to the axially acting cam with a large number of steps, the shaped elements can be positioned in a stepped manner by means of a step wedge if the at least one actuator is designed as a linear actuator and the linear actuator is connected to at least one adjustment element designed as a linear cam or step wedge is. Such an adjusting element also has a plurality of contact surfaces which can act on the upper mold element and/or the lower mold element in order to achieve a change in position along the transverse direction and/or pressing direction.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Kontaktflächen dazu eingerichtet, rückseitig an das obere Formelement und/oder das untere Formelement anzugrenzen und eine Position des oberen Formelements und/oder des unteren Formelements entlang der Pressrichtung und/oder entlang der Querrichtung einzustellen. Durch diese Maßnahme können die Formelemente in ihrer Position flexibel eingestellt werden, ohne ihre Funktion in dem Formwerkzeug zu beeinträchtigen.According to a further embodiment, the contact surfaces are set up to adjoin the rear of the upper mold element and/or the lower mold element and to set a position of the upper mold element and/or the lower mold element along the pressing direction and/or along the transverse direction. This measure allows the shape elements to be flexibly adjusted in their position without impairing their function in the mold.

Die Werkzeuganordnung kann im Betrieb eine gleichbleibende Bauteilqualität bereitstellen und Ausschuss reduzieren, wenn diese im Bereich von mindestens einer Werkzeugstufe eine Sensorik zum Vermessen von mindestens einem durch die Werkzeugstufe umgeformten Werkstück aufweist. Vorzugsweise sind die Sensorik und der mindestens eine Aktuator mit einem Steuergerät datenleitend verbunden. Dabei kann die Sensorik in eine bestehende Werkzeugstufe integriert oder als eine separate Werkzeugstufe bzw. Messstufe ausgestaltet sein. Die Sensorik kann die Bauteilgeometrie in-line vermessen und das Ergebnis an eine Auswerteeinheit bzw. das Steuergerät weitergeben. Die Vermessung der Geometrie des bearbeiteten Werkstücks durch die Sensorik kann taktil oder berührungslos erfolgen.During operation, the tool arrangement can provide a constant component quality and reduce scrap if it has a sensor system in the area of at least one tool stage for measuring at least one workpiece formed by the tool stage. The sensor system and the at least one actuator are preferably connected to a control unit in a data-conducting manner. The sensor system can be integrated into an existing tool stage or designed as a separate tool stage or measuring stage. The sensors can measure the component geometry in-line and forward the result to an evaluation unit or the control unit. The measurement of the geometry of the machined workpiece by the sensors can be tactile or non-contact.

Das Steuergerät kann als eine lokal positionierte Einheit oder als eine externe Servereinheit oder als eine Cloud ausgestaltet sein.The control device can be designed as a locally positioned unit or as an external server unit or as a cloud.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Konfigurieren von mindestens einem Formwerkzeug einer erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung bereitgestellt.According to a further aspect of the invention, a method for configuring at least one mold of a tool arrangement according to the invention is provided.

In einem Schritt wird mindestens ein Werkstück mindestens einer Werkzeugstufe zugeführt und durch die Werkzeugstufe umgeformt. Das umgeformte Werkstück wird durch eine Sensorik hinsichtlich mindestens eines Messparameters vermessen. Der mindestens eine Messparameter kann beispielsweise eine Länge, eine Tiefe, eine Fläche, ein Volumen und dergleichen sein. In einem weiteren Schritt werden ermittelte Messdaten der Sensorik von einem Steuergerät empfangen und verarbeitet. Anschließend werden Steuerbefehle zum Verstellen einer Position von mindestens einem oberen Formelement und/oder von mindestens einem unteren Formelement von mindestens einer Werkzeugstufe durch das Steuergerät erzeugt und an mindestens einen Aktuator übermittelt, wenn der mindestens eine Messparameter des umgeformten Werkstücks außerhalb eines Grenzwerts liegt.In one step, at least one workpiece is fed to at least one tool stage and formed by the tool stage. The formed workpiece is measured by a sensor with regard to at least one measurement parameter. The at least one measurement parameter can be, for example, a length, a depth, an area, a volume and the like. In a further step, measurement data determined by the sensors are received and processed by a control unit. Control commands for adjusting a position of at least one upper mold element and/or at least one lower mold element of at least one tool stage are then generated by the control unit and transmitted to at least one actuator if the at least one measurement parameter of the formed workpiece is outside a limit value.

Durch das Verfahren kann eine automatisierte bzw. selbstständige in-line geführte Werkzeugabstimmungsanpassung zur stetigen Einhaltung von Soll-Vorgaben bei der Bearbeitung von Werkstücken realisiert werden. Über eine derartige Regelung, welche die Messdaten aus der in-line Geometrievermessung der Sensorik verarbeitet, kann automatisch der mindestens eine Aktuator derart angesteuert werden, dass sich die zu produzierende Bauteilgeometrie stetig in vordefinierten Qualitätsgrenzen hält.The method can be used to implement an automated or independent in-line tool adjustment for constant compliance with target specifications when machining workpieces. Such a control, which processes the measurement data from the in-line geometry measurement of the sensor system, can automatically control the at least one actuator in such a way that the component geometry to be produced constantly stays within predefined quality limits.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Werkzeugstufe zum Veranschaulichen eines direkt auf ein Formelement wirkenden Aktuators,
3 eine schematische Schnittdarstellung eines als eine schiefe Ebene ausgestalteten Verstellelements, welches durch einen linearen Aktuator angesteuert wird,
4 eine schematische Darstellung eines als ein Linear-Nocken ausgestalteten Verstellelements, welches rückseitig auf ein unteres Formelement einwirkt,
5A, 5B Darstellungen eines als axialwirkender Nocken ausgestalteten Verstellelements,
6 eine schematische Darstellung eines als ein radialwirkender Nocken ausgestalteten Verstellelements, welches rückseitig auf ein unteres Formelement einwirkt,
7 eine schematische Schnittdarstellung einer Arretiereinheit aus 2, und
8 eine schematische Schnittdarstellung einer Arretiereinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

1 a perspective view of the tool arrangement according to the invention to illustrate a method according to an embodiment of the invention,
2 a schematic sectional view of a tool stage to illustrate an actuator acting directly on a mold element,
3 a schematic sectional view of an adjusting element designed as an inclined plane, which is controlled by a linear actuator,
4 a schematic representation of an adjusting element designed as a linear cam, which acts on a lower mold element on the back,
5A , 5B Representations of an adjusting element designed as an axially acting cam,
6 a schematic representation of an adjusting element designed as a radially acting cam, which acts on a lower mold element on the back,
7 a schematic sectional view of a locking unit 2 , and
8th a schematic sectional view of a locking unit according to a further embodiment.

In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same structural elements each have the same reference numbers.

Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung 100 zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Werkzeuganordnung 100 weist mindestens ein Formwerkzeug 10 auf, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Stufenpresse ausgestaltet ist. Das Formwerkzeug 10 dient zur Bearbeitung von mindestens einem Werkstück 110, welches beispielhaft in 2 illustriert ist.The 1 shows a perspective representation of the tool arrangement 100 according to the invention to illustrate a method according to an embodiment of the invention. The tool arrangement 100 has at least one forming tool 10, which is designed as a transfer press in the exemplary embodiment shown. Forming tool 10 is used to machine at least one workpiece 110, which is shown, for example, in 2 is illustrated.

Jede Werkzeugstufe 11, 12, 13 des Formwerkzeugs 10 besteht aus mindestens einem Unterwerkzeug 14 und aus mindestens einem Oberwerkzeug 15. Das mindestens eine Unterwerkzeug 14 und das mindestens eine Oberwerkzeug 15 sind dazu eingerichtet, mindestens ein Werkstück 110 aufzunehmen und zumindest bereichsweise durch ein Aufeinanderpressen entlang einer Pressrichtung P umzuformen.Each tool stage 11, 12, 13 of the forming tool 10 consists of at least one lower tool 14 and at least one upper tool 15. The at least one lower tool 14 and the at least one upper tool 15 are designed to hold at least one workpiece 110 and at least in some areas by pressing them together a pressing direction P to reshape.

Das Oberwerkzeug 15 weist ein oberes Formelement 25 und das Unterwerkzeug 14 ein unteres Formelement 24 auf. Die jeweiligen Formelemente 24, 25 könnten als Stempel, Matrizen und dergleichen ausgestaltet sein und unmittelbar auf das Werkstück 110 einwirken, welches zwischen dem oberen Formelement 25 und dem unteren Formelement 24 angeordnet wird. Insbesondere erfolgt durch die Formelemente 24, 25 ein Umformen, Trennen, Stanzen und dergleichen des mindestens einen Werkstücks 110. Das Werkstück 110 kann dabei mit oder ohne Temperatureinwirkung zwischen den Formelementen 24, 25 angeordnet werden.The upper tool 15 has an upper mold element 25 and the lower tool 14 has a lower mold element 24 . The respective mold elements 24, 25 could be designed as stamps, matrices and the like and act directly on the workpiece 110, which is arranged between the upper mold element 25 and the lower mold element 24. In particular, the at least one workpiece 110 is deformed, separated, punched and the like by the shaped elements 24, 25. The workpiece 110 can be arranged between the shaped elements 24, 25 with or without the effect of temperature.

Das Werkstück 110 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Metallblech ausgestaltet, welches durch die Formelemente 24, 25 in mehreren Schritten umgeformt und gestanzt wird.In the exemplary embodiment shown, the workpiece 110 is designed as a metal sheet which is formed and punched in several steps by the shaped elements 24, 25.

Die Position des mindestens einen unteren Formelements 24 und/oder des mindestens einen oberen Formelements 25 von mindestens einer Werkzeugstufe 11, 12, 13 ist durch mindestens einen Aktuator 30 entlang der Pressrichtung P und/oder entlang einer Querrichtung x, y verstellbar.The position of the at least one lower mold element 24 and/or the at least one upper mold element 25 of at least one tool stage 11, 12, 13 can be adjusted by at least one actuator 30 along the pressing direction P and/or along a transverse direction x, y.

Die Pressrichtung P entspricht einer Richtung, entlang welcher das Oberwerkzeug 15 und das Unterwerkzeug 14 gegeneinander bewegt werden, um das mindestens eine Werkstück 110 zu bearbeiten. Die Querrichtung x, y verläuft orthogonal zur Pressrichtung und kann als eine beliebige Richtung entlang der Ebene zwischen dem Oberwerkzeug 15 und dem Unterwerkzeug 14 ausgestaltet sein. Insbesondere wird das Werkstück 110 entlang einer Förderrichtung F durch die unterschiedlichen Werkzeugstufen 11, 12, 13 geführt. Der Übersicht halber sind die entsprechenden Halterungen bzw. Förderschienen zum Transportieren des Werkstücks 110 nicht dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Förderrichtung F deckungsgleich mit einer Querrichtung y.The pressing direction P corresponds to a direction along which the upper tool 15 and the lower tool 14 are moved towards one another in order to machine the at least one workpiece 110 . The transverse direction x, y runs orthogonally to the pressing direction and can be designed as any direction along the plane between the upper tool 15 and the lower tool 14 . In particular, the workpiece 110 is guided along a conveying direction F through the different tool stages 11 , 12 , 13 . For the sake of clarity, the corresponding holders or conveyor rails for transporting the workpiece 110 are not shown. In the illustrated embodiment, the conveying direction F is congruent with a transverse direction y.

Des Weiteren ist in der Werkzeuganordnung 100 eine Sensorik 40 vorgesehen. Die Sensorik 40 ist dazu eingerichtet, mindestens ein Werkstück 110 zu vermessen. Anhand der ermittelten Messdaten der Sensorik 40 können ein oder mehrere Messparameter ermittelt werden.Furthermore, a sensor system 40 is provided in the tool arrangement 100 . Sensor system 40 is set up to measure at least one workpiece 110 . One or more measurement parameters can be determined on the basis of the measurement data determined by the sensor system 40 .

Die durch die Sensorik 40 ermittelten Messdaten werden über eine Kommunikationsverbindung 41 an ein Steuergerät 50 übertragen. Das Steuergerät 50 ist dazu eingerichtet, die Messdaten der Sensorik 40 zu empfangen und auszuwerten. Hierdurch können beispielsweise Messparameter von mindestens einem Werkstück 110 bestimmt werden. Die Sensorik 40 kann im dargestellten Ausführungsbeispiel optische Sensoren, wie abstandsmessende Lasersensoren, LIDAR-Sensoren und dergleichen umfassen.The measurement data ascertained by the sensor system 40 are transmitted to a control device 50 via a communication connection 41 . Control unit 50 is set up to receive and evaluate the measurement data from sensor system 40 . As a result, measurement parameters of at least one workpiece 110 can be determined, for example. In the exemplary embodiment shown, the sensor system 40 can include optical sensors, such as distance-measuring laser sensors, LIDAR sensors and the like.

Des Weiteren ist das Steuergerät 50 mit dem mindestens einen Aktuator 30 verbunden. Der mindestens eine Aktuator 30 kann durch das Steuergerät 50 angesteuert werden, um Positionsänderungen bzw. Positionsanpassungen in den Werkzeugstufen 11, 12, 13 vorzunehmen.Furthermore, the control device 50 is connected to the at least one actuator 30 . The at least one actuator 30 can be controlled by the control unit 50 in order to make position changes or position adjustments in the tool stages 11, 12, 13.

Im Folgenden wird ein beispielhaftes Verfahren zum Konfigurieren von mindestens einem Formwerkzeug 10 einer Werkzeuganordnung 100 beschrieben.An exemplary method for configuring at least one forming tool 10 of a tool arrangement 100 is described below.

In einem Schritt wird mindestens ein Werkstück 110 mindestens einer Werkzeugstufe 11, 12, 13 zugeführt und durch eine oder mehrere Werkzeugstufen 11, 12, 13 umgeformt. Die entsprechende Bearbeitung des Werkstücks 110 ist beispielhaft in einer Schnittdarstellung in 2 gezeigt.In one step, at least one workpiece 110 is fed to at least one tool stage 11, 12, 13 and formed by one or more tool stages 11, 12, 13. The corresponding processing of the workpiece 110 is exemplified in a sectional view in FIG 2 shown.

Das umgeformte Werkstück 111 wird durch die Sensorik 40 hinsichtlich mindestens eines Messparameters vermessen. Der mindestens eine Messparameter kann beispielsweise eine Länge, eine Tiefe, eine Fläche, ein Volumen und dergleichen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sensorik 40 in Form von zwei separaten Messstufen 16, 17 ausgestaltet, die auf die Werkzeugstufen 11, 12, 13 folgen. Mit Hilfe der Sensorik 40 kann die Ist-Geometrie des umgeformten Werkstücks 111 ermittelt werden.The formed workpiece 111 is measured by the sensor system 40 with regard to at least one measurement parameter. The at least one measurement parameter can, for example, be a length, a depth, an area, a volume and the like be. In the exemplary embodiment shown, the sensor system 40 is designed in the form of two separate measuring stages 16, 17, which follow the tool stages 11, 12, 13. The actual geometry of the formed workpiece 111 can be determined with the aid of the sensor system 40 .

In einem weiteren Schritt werden ermittelte Messdaten der Sensorik 40 von dem Steuergerät 50 empfangen und verarbeitet. Das Steuergerät 50 ist über Kommunikationsverbindungen 41 mit den Aktuatoren 30 und der Sensorik 40 verbunden und bildet eine geschlossene Regelschleife mit einer Datenanalyse bzw. Datenverarbeitung in Echtzeit. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 50 als eine Cloud ausgestaltet. Die Kommunikationsverbindungen 41 können sowohl als kabelgebundene Kommunikationsverbindung als auch als drahtlose Kommunikationsverbindungen, beispielsweise basierend auf einem WLAN- oder Mobilfunk-Standard, ausgeführt sein.In a further step, measurement data determined by sensor system 40 are received by control unit 50 and processed. The control unit 50 is connected to the actuators 30 and the sensors 40 via communication links 41 and forms a closed control loop with data analysis or data processing in real time. In the exemplary embodiment shown, control unit 50 is designed as a cloud. The communication links 41 can be designed both as wired communication links and as wireless communication links, for example based on a WLAN or mobile radio standard.

Das Steuergerät 50 prüft die Ist-Geometrie des umgeformten Werkstücks 111 und vergleicht diese Ist-Geometrie mit einer oder mehreren hinterlegten Soll-Geometrien des umgeformten Werkstücks 111. Hierbei können Grenzwerte bzw. Toleranzbereiche in Abhängigkeit von der erforderlichen Präzision des umgeformten Werkstücks 111 berücksichtigt werden.The control unit 50 checks the actual geometry of the formed workpiece 111 and compares this actual geometry with one or more stored target geometries of the formed workpiece 111. Limit values or tolerance ranges depending on the required precision of the formed workpiece 111 can be taken into account.

Anschließend werden vom Steuergerät 50 Steuerbefehle zum Verstellen einer Position von mindestens einem oberen Formelement 25 und/oder von mindestens einem unteren Formelement 24 von mindestens einer Werkzeugstufe 11, 12, 13 durch das Steuergerät 50 erzeugt und an mindestens einen Aktuator 30 übermittelt, wenn der mindestens eine Messparameter des umgeformten Werkstücks 111 außerhalb eines Grenzwerts liegt.Control commands for adjusting a position of at least one upper mold element 25 and/or at least one lower mold element 24 of at least one tool stage 11, 12, 13 are then generated by control unit 50 and transmitted to at least one actuator 30 if the at least a measurement parameter of the formed workpiece 111 is outside a limit value.

Durch das Verfahren und die Werkzeuganordnung 100 kann ein geschlossener Regelkreis zwischen Messung des umgeformten Werkstücks 111 und den Aktuatoren 30 zum aktiven Einstellen des Formwerkzeugs 10 realisiert werden.The method and the tool arrangement 100 can be used to implement a closed control loop between the measurement of the formed workpiece 111 and the actuators 30 for actively adjusting the forming tool 10 .

Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Werkzeugstufe 11 zum Veranschaulichen eines direkt auf ein unteres Formelement 24 wirkenden Aktuators 30. Der Aktuator 30 kann als ein linearer Aktuator 31 ausgestaltet sein und die Position des unteren Formelements 24 entlang der Pressrichtung P verstellen.The 2 shows a schematic sectional view of an exemplary tool stage 11 to illustrate an actuator 30 acting directly on a lower mold element 24. The actuator 30 can be designed as a linear actuator 31 and adjust the position of the lower mold element 24 along the pressing direction P.

Der lineare Aktuator 31 kann basierend auf einem Servomotor oder basierend auf einer Hydraulik betreibbar sein. In der Detailansicht A ist beispielhaft ein linearer Aktuator 31 verdeutlicht, welcher durch eine Hydraulik antreibbar ist. Wegen der direkten Einwirkung der Presskraft auf das untere Formelement 24 und damit auch auf den Aktuator 30 ist eine Arretiereinheit 60 vorgesehen.The linear actuator 31 may be servo motor based or hydraulic based operable. In the detailed view A, a linear actuator 31 is illustrated by way of example, which can be driven by hydraulics. Because of the direct effect of the pressing force on the lower mold element 24 and thus also on the actuator 30, a locking unit 60 is provided.

Der mindestens eine Aktuator 30 kann vor Beschädigung geschützt werden, wenn das untere Formelement 24 durch die Arretiereinheit 60 formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig in einer eingestellten Position arretierbar ist. Die Arretiereinheit 60 ist detailliert in 7 dargestellt.The at least one actuator 30 can be protected from damage if the lower shaped element 24 can be locked in a set position by the locking unit 60 in a form-fitting and/or force-fitting and/or friction-fitting manner. The locking unit 60 is detailed in 7 shown.

In der 3 ist eine schematische Schnittdarstellung eines als eine schiefe Ebene 71 ausgestalteten Verstellelements 70 gezeigt, welches durch einen linearen Aktuator 31 angesteuert wird. Der Aktuator 31 wirkt somit indirekt über das Verstellelement 70 auf das beispielhafte untere Formelement 24, um die Position des Formelements 24 entlang der Pressrichtung P zu verstellen.In the 3 a schematic sectional view of an adjustment element 70 designed as an inclined plane 71 is shown, which is controlled by a linear actuator 31 . The actuator 31 thus acts indirectly via the adjustment element 70 on the exemplary lower mold element 24 in order to adjust the position of the mold element 24 along the pressing direction P.

Hierbei werden die auf das untere Formelement 24 wirkenden Umformkräfte vom Verstellelement 70 aufgenommen. Der Aktuator 30 wird somit vom unteren Formelement 24 entkoppelt.Here, the forming forces acting on the lower mold element 24 are absorbed by the adjustment element 70 . The actuator 30 is thus decoupled from the lower mold element 24 .

Der lineare Aktuator 31 verschiebt die schiefe Ebene bzw. einen Keil 71 entlang einer Querrichtung x, y, um eine Positionsänderung entlang der Pressrichtung P zu erzielen. Der lineare Aktuator 31 kann beispielsweise als ein Servomotor oder als ein Piezoelement ausgeführt sein.The linear actuator 31 displaces the inclined plane or a wedge 71 along a transverse direction x, y in order to achieve a position change along the pressing direction P. The linear actuator 31 can be designed, for example, as a servo motor or as a piezo element.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines als ein Linear-Nocken 72 ausgestalteten Verstellelements 70, welches rückseitig auf ein unteres Formelement 24 einwirkt. Auch hier erfolgt eine Entkopplung des linearen Aktuators 31 von einem nicht dargestellten Formelement 24, 25, da die Umformkräfte ausschließlich auf das Verstellelement 70 wirken. Analog zum in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Verschiebung des Linear-Nockens 72 bzw. Treppenkeils entlang einer Querrichtung x, y.The 4 shows a schematic representation of an adjustment element 70 designed as a linear cam 72, which acts on a lower mold element 24 on the back. Here, too, the linear actuator 31 is decoupled from a shaped element 24 , 25 (not shown), since the shaping forces act exclusively on the adjusting element 70 . Analogous to the in 3 In the exemplary embodiment shown, the linear cam 72 or step wedge is displaced along a transverse direction x, y.

Das Verstellelement 70 wirkt rückseitig über mehrere Kontaktflächen K auf das obere Formelement 25 und/oder auf das untere Formelement 24 ein. Durch die unterschiedlich hoch angeordneten Kontaktflächen K können diskrete Positionseinstellungen der Formelemente 24, 25 realisiert werden. Eine Kontaktfläche K wird durch eine Rückseite 23 des beispielhaften unteren Formelements 24 mittels der Umformkraft des Formwerkzeugs 10 kontaktiert. Abhängig von der Position des Linear-Nockens 72 wird das untere Formelement 24 auf unterschiedlichen Positionen entlang der Pressrichtung P arretiert.The adjustment element 70 acts on the rear via a plurality of contact surfaces K on the upper mold element 25 and/or on the lower mold element 24 . Due to the contact surfaces K being arranged at different heights, discrete position adjustments of the shaped elements 24, 25 can be implemented. A contact surface K is contacted by a back side 23 of the exemplary lower mold element 24 by means of the forming force of the mold tool 10 . Depending on the position of the linear cam 72, the lower mold element 24 is locked at different positions along the pressing direction P.

In der 5A und der 5B sind Darstellungen eines als axialwirkender Nocken 73 ausgestalteten Verstellelements 70 gezeigt. Das als axialwirkender Nocken 73 ausgestaltete Verstellelement 70 ist im Wesentlichen als eine Scheibe oder als ein Ring geformt. Insbesondere weist das Verstellelement 70 eine Vielzahl von Stufen mit axial angeordneten Kontaktflächen K mit einer unterschiedlichen Höhe auf. Die Abstufung der Höhen der jeweiligen Stufen ist proportional zu den möglichen Positionsänderungen der Formelemente 24, 25. Die Kontaktflächen K der jeweiligen Stufen weisen eine voneinander abweichende Höhe h auf, die rückseitig die Formelemente 24, 25 beispielsweise höher oder tiefer einstellen kann. Die jeweiligen Stufen sind vorzugsweise über Gleitabschnitte 74 miteinander verbunden, sodass eine verschleißfreie Positionsänderung der Formelemente 24, 25 erzielt wird.In the 5A and the 5B Representations of an adjusting element 70 designed as an axially acting cam 73 are shown. The adjustment element 70 designed as an axially acting cam 73 is essentially shaped as a disk or as a ring. In particular, the adjusting element 70 has a multiplicity of steps with axially arranged contact surfaces K with different heights. The gradation of the heights of the respective steps is proportional to the possible changes in position of the shaped elements 24, 25. The contact surfaces K of the respective steps have a different height h, which can set the shaped elements 24, 25 higher or lower on the back, for example. The respective steps are preferably connected to one another via sliding sections 74, so that a wear-free change in position of the shaped elements 24, 25 is achieved.

Die 5A zeigt eine Draufsicht auf das Verstellelement 70. In der 5B ist eine seitliche Schnittdarstellung zum Veranschaulichen der Stufen und der unterschiedlich hohen Kontaktflächen K gezeigt.The 5A shows a top view of the adjusting element 70. In FIG 5B a side sectional view is shown to illustrate the steps and the contact surfaces K of different heights.

Der axialwirkende Nocken 73 kann durch einen rotatorischen Aktuator 32 gedreht werden.The axially acting cam 73 can be rotated by a rotary actuator 32 .

Die 6 zeigt eine schematische Darstellung eines als ein radialwirkender Nocken 75 ausgestalteten Verstellelements 70, welches rückseitig auf ein unteres Formelement 24 einwirkt. Das als radialwirkender Nocken 75 ausgestaltete Verstellelement 70 weist eine im Wesentlichen vieleckige Form mit einer Vielzahl von Kontaktflächen K auf.The 6 shows a schematic representation of an adjusting element 70 designed as a radially acting cam 75, which acts on a lower shaped element 24 on the back. The adjusting element 70 designed as a radially acting cam 75 has an essentially polygonal shape with a large number of contact surfaces K.

Dabei weisen die Kontaktflächen K unterschiedliche Abstände D1, D2, D3 zu einer Rotationsachse R des Verstellelements 70 auf. Durch Drehen des Verstellelements 70 können vordefinierte Abstände D1, D2, D3 zwischen der Rotationsachse R des Verstellelements 70 und einer Rückseite 23 eines Formelements 24 eingestellt werden, die in einer entsprechenden Positionierung des Formelements 24 entlang der Pressrichtung P resultieren. Ein Rotationswinkel des Verstellelements 70 bzw. des Aktuators 30 führt zu einer Positionsänderung von mindestens einem Formelement 24 der Werkzeuganordnung 100.In this case, the contact surfaces K have different distances D1, D2, D3 from an axis of rotation R of the adjustment element 70. By rotating the adjustment element 70, predefined distances D1, D2, D3 between the axis of rotation R of the adjustment element 70 and a rear side 23 of a shaped element 24 can be set, which results in a corresponding positioning of the shaped element 24 along the pressing direction P. A rotation angle of adjustment element 70 or actuator 30 results in a change in position of at least one shaped element 24 of tool assembly 100.

In der 7 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Arretiereinheit 60 aus 2 veranschaulicht. Dabei ist die Arretiereinheit 60 als eine kraftschlüssig und/oder reibschlüssig wirkende Arretiereinheit 60 ausgebildet.In the 7 FIG. 12 is a schematic sectional view of a locking unit 60. FIG 2 illustrated. The locking unit 60 is designed as a locking unit 60 that acts in a non-positive and/or frictional manner.

Die Arretiereinheit 60 weist eine schiefe Ebene 61 mit einer optionalen Selbsthemmungsfunktion auf. Eine derartige schiefe Ebene 61 weist vorzugsweise einen Winkel a von weniger als 6° auf. Die schiefe Ebene 61 wird durch das Zusammenwirken von einem in Pressrichtung P beweglichen Klemmschieber 62 mit einer Klemmbacke 63 umgesetzt. Die Klemmbacke 63 wird durch den Klemmschieber 62 seitlich gegen das untere Formelement 24 gedrückt. Auf einer der Klemmbacke 63 entgegengesetzt angeordneten Seite des unteren Formelements 24 ist eine Einfassung 64 vorgesehen, die als Konterelement dient, sodass das untere Formelement 24 zwischen der Einfassung 64 und der Klemmbacke 63 reibschlüssig fixiert wird.The locking unit 60 has an inclined plane 61 with an optional self-locking function. Such an inclined plane 61 preferably has an angle α of less than 6°. The inclined plane 61 is converted by the interaction of a clamping slide 62 movable in the pressing direction P with a clamping jaw 63 . The clamping jaw 63 is pressed laterally against the lower mold element 24 by the clamping slide 62 . Provided on a side of the lower mold element 24 opposite the clamping jaw 63 is a mount 64 which serves as a counter element so that the lower mold element 24 is frictionally fixed between the mount 64 and the clamp jaw 63 .

Je nach Ausgestaltung kann die Klemmbacke 63 einen der schiefen Ebene 61 nachgeordneten geraden Absatz 65 aufweisen, sodass der Klemmschieber 62 unabhängig vom Verfahrweg in Pressrichtung P immer die gleiche Klemmkraft erzeugt. Über die schiefe Ebene 61 kann der Klemmschieber 62 als Endstellung in den geraden Absatz 65 der Klemmbacke 63 gleiten, sodass keine weitere Klemmkraft seitlich erzeugbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist in der 8 schematisch veranschaulicht.Depending on the design, the clamping jaw 63 can have a straight shoulder 65 downstream of the inclined plane 61, so that the clamping slide 62 always generates the same clamping force, regardless of the travel path in the pressing direction P. The clamping slide 62 can slide over the inclined plane 61 as the end position into the straight shoulder 65 of the clamping jaw 63, so that no further clamping force can be generated laterally. This embodiment is in the 8th schematically illustrated.

Die Arretiereinheit 60 kann alternativ oder zusätzlich im Bereich des oberen Formelements 25 angeordnet werden.The locking unit 60 can alternatively or additionally be arranged in the area of the upper mold element 25 .

Durch die Arretiereinheit 60 werden die auftretenden Schließ- und Umformkräfte in zur Schließrichtung bzw. Pressrichtung P orthogonal stehende Auflageflächen eingeleitet. Durch diese konstruktive Auslegung nimmt der mindestens eine Aktuator 30 keine Umform- und Schließkräfte der Formelemente 24, 25 auf.The locking unit 60 introduces the occurring closing and forming forces into contact surfaces that are orthogonal to the closing direction or pressing direction P. As a result of this structural design, the at least one actuator 30 does not absorb any forming and closing forces of the shaped elements 24, 25.

Die Arretiereinheit 60 kann in einer oder in beiden Querrichtungen x, y auf das untere Formelement 24 und/oder obere Formelement 25 einwirken, um diese relativ zur Werkzeugstufe 11, 12, 13 ortsfest zu arretieren.The locking unit 60 can act on the lower mold element 24 and/or upper mold element 25 in one or in both transverse directions x, y in order to lock them in place relative to the tool stage 11 , 12 , 13 .

BezugszeichenlisteReference List

100100: Werkzeuganordnungtool arrangement
110110: Werkstückworkpiece
111111: umgeformtes Werkstück formed workpiece
1010: Formwerkzeugmolding tool
1111: erste Werkzeugstufefirst tool level
1212: zweite Werkzeugstufesecond tool stage
1313: dritte Werkzeugstufethird tool level
1414: Unterwerkzeuglower tool
1515: Oberwerkzeugupper tool
1616: erste Messstufefirst measurement level
1717: zweite Messstufe second level of measurement
2323: Rückseite eines FormelementsBack side of a feature
2424: unteres Formelementbottom feature
2525: oberes Formelement upper feature
3030: Aktuatoractuator
3131: linearer Aktuatorlinear actuator
3232: rotatorischer Aktuator rotary actuator
4040: Sensoriksensors
4141: Kommunikationsverbindung communication link
5050: Steuergerät control unit
6060: Arretiereinheitlocking unit
6161: schiefe Ebeneinclined plane
6262: Klemmschieberclamping slide
6363: Klemmbackejaw
6464: Einfassung / Konterelementedging / counter element
6565: gerader Absatz straight heel
7070: Verstellelementadjustment element
7171: schiefe Ebene / Keil des Verstellelementsinclined plane / wedge of the adjustment element
7272: Linear-Nockenlinear cam
7373: axialwirkender Nockenaxial cam
7474: Gleitabschnittsliding section
7575: radialwirkender Nocken radial cam
Ff: Förderrichtungconveying direction
hH: Höhe einer Stufeheight of a step
D1,2D1,2: Durchmesser des axialwirkenden NockensDiameter of the axial acting cam
KK: Kontaktflächecontact surface
PP: Pressrichtungpressing direction
RR: Rotationsachseaxis of rotation
XX: erste Querrichtungfirst transverse direction
YY: zweite Querrichtungsecond transverse direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2016016807 A1 [0003]
EP 3530448 A1 [0004]
WO 2011000011 A1 [0005]

Claims

Tool arrangement (100), having at least one forming tool (10) with at least one tool stage (11, 12, 13), each tool stage (11, 12, 13) consisting of at least one lower tool (14) and at least one upper tool (15). , wherein the at least one lower tool (14) and the at least one upper tool (15) are set up to hold at least one workpiece (110) and to deform it at least in regions by pressing it together in a pressing direction (P), the upper tool (15) having an upper Shaped element (25) and the lower tool (14) have a lower shaped element (24), characterized in that a position of the at least one lower shaped element (24) and/or the at least one upper shaped element (25) of at least one tool stage (11, 12, 13) can be adjusted by at least one actuator (30) along the pressing direction (P) and/or along a transverse direction (x, y).

tool arrangement claim 1 , wherein the at least one actuator (30) is set up to position the lower mold element (24) and/or the upper mold element (25) of at least one tool stage (11, 12, 13) directly or indirectly via an adjusting element (70) to adjust.

tool arrangement claim 2 , wherein the upper mold element (25) and/or the lower mold element (24) can be locked in a set position by a locking unit (60) in a form-fitting and/or force-fitting and/or friction-fitting manner.

tool arrangement claim 2 or 3 , wherein the at least one actuator (30) is designed as a rotary actuator (32), wherein the rotary actuator (32) is equipped with at least one adjusting element (70) designed as an axially acting cam (73) or as a radially acting cam (75) is connected, which acts on the upper mold element (25) and/or on the lower mold element (24).

tool arrangement claim 4 , wherein the adjustment element (70) designed as a radially acting cam (75) has an essentially polygonal shape with a large number of contact surfaces (K), the contact surfaces (K) being at different distances (D) from an axis of rotation (R) of the adjustment element (70 ) exhibit.

tool arrangement claim 4 , wherein the adjustment element (70) designed as an axially acting cam (73) is essentially shaped as a disc or as a ring, the adjustment element (70) having a plurality of steps with axially arranged contact surfaces (K) with a different height (h) having.

tool arrangement claim 2 or 3 , wherein the at least one actuator (30) is designed as a linear actuator (31), wherein the linear actuator (31) is connected to at least one adjusting element (70) designed as a linear cam (72), which has a plurality of contact surfaces ( K) acts on the upper mold element (25) and/or on the lower mold element (24).

Tool arrangement according to one of Claims 5 until 7 , wherein the contact surfaces (K) are set up to border on the rear of the upper mold element (25) and/or the lower mold element (24) and a position of the upper mold element (25) and/or the lower mold element (24) along the pressing direction (P) and/or along the transverse direction (x,y).

Tool arrangement according to one of Claims 1 until 8th , wherein the tool arrangement (100) in the area of at least one tool stage (11, 12, 13) has a sensor system (40) for measuring at least one workpiece (111) formed by the tool stage (11, 12, 13), the sensor system (40) and the at least one actuator (30) are connected to a control unit (50) in a data-conducting manner.

A method for configuring at least one mold (10) of a tool assembly (100) according to any one of the preceding claims, wherein - at least one workpiece (110) is fed to at least one tool stage (11, 12, 13) and formed by the tool stage (11, 12, 13), - the formed workpiece (111) is measured by a sensor system (40) with regard to at least one measurement parameter, - Measurement data determined by the sensor system (40) are received and processed by a control unit (50), - Control commands for adjusting a position of at least one upper mold element (25) and/or at least one lower mold element (24) of at least one tool stage (11, 12, 13) generated by the control unit (50) and sent to at least one actuator (30 ) are transmitted if the at least one measurement parameter of the formed workpiece (111) is outside a limit value.