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Die Erfindung bezieht sich auf ein Pressenwerkzeug nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Bekannte Pressenwerkzeuge dieser Art in Form von Schneidwerkzeugen mit
einem selektiv zuschaltbaren Formlochstempel werden etwa in der
Automobilindustrie bei der Herstellung von Kraftfahrzeugdächern eingesetzt, um die
zuvor tiefgezogene Dachaußenhaut randseitig zu beschneiden und mit dem
gleichen Pressenwerkzeug wahlweise mit oder ohne einen Schiebedachausschnitt
anfertigen zu können.
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Für kleine bis mittlere Seriengrößen sind ferner Doppelhub-Pressenwerkzeuge
bekannt, mit denen ein Blechteil in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitshüben
des Pressenwerkzeugs unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen unterzogen
wird, z. B. einem Ziehvorgang im jeweils ersten und einer Beschneide- und/oder
Lochoperation im jeweils zweiten Pressenhub. Dabei werden die für den
jeweiligen Arbeitshub nicht benötigten Werkzeugelemente, also etwa die Schneid-
und/oder Lochstempel, passiv und danach für den nachfolgenden Arbeitshub
aktiv geschaltet.
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Bei beiden bekannten Werkzeugsystemen erfolgt der Funktionswechsel in
Passiv- und Aktivrichtung der Werkzeugelemente jeweils mit Hilfe einer
kinematischen Zwangssteuerung über pneumatisch oder hydraulisch betätigte
Keilflächenpaare, mit denen die Werkzeugelemente selektiv in die Passiv- oder
Aktivposition verfahren und am zugehörigen Werkzeug-Grundkörper fest
verriegelt werden. Eine derartige Zwangssteuerung ist jedoch konstruktiv
aufwändig und verschleißanfällig und benötigt einen leistungsstarken und
dementsprechend voluminösen Stellantrieb, so dass die damit bestückten
Pressenwerkzeuge eine vergleichsweise große Bauhöhe besitzen und auf relativ
geringe Funktionswechselraten beschränkt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Pressenwerkzeug der eingangs genannten
Art zu schaffen, welches sich durch eine auch bei häufigem Funktionswechsel
hohe Schaltsicherheit und eine konstruktiv einfache, platzsparende Bauweise
auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Pressenwerkzeug mit den im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst
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Erfindungsgemäß wird aufgrund der besonderen, begrenzt beweglichen
Aufhängung und Luftspaltsteuerung der beiden Werkzeugelemente am Oberteil-
Grundkörper in Verbindung mit der in der gegenüber dem Grundkörper
abgesenkten Lage der Werkzeugelemente in den dann vergrößerten Luftspalt als
Anschlag zwischen den Grundkörper und das bis dahin passiv geschaltete
Werkzeugelement einschiebbaren und dieses dadurch aktivierenden
Steuerplatte ein baulich sehr einfach und kompakt gestaltetes Pressenwerkzeug mit
einem Umschaltmechanismus geschaffen, der frei ist von stör- und
insbesondere verschleißanfälligen Treiberkeilflächen und beim Funktionswechsel von
Seiten der Werkzeugelemente unbelastet bleibt, so dass er mit geringen
Schaltkräften und einem dementsprechend leistungsschwachen Stellantrieb
auskommt. Aus der gegenseitig federnden Verkoppelung der beiden
Werkzeugelemente ergibt sich als weiterer vorteilhafter Effekt, dass das erste
Werkzeugelement eine Doppelfunktion übernehmen kann, also etwa für den
bevorzugten Fall, dass dieses eine Tiefziehmatrize und das zweite
Werkzeugelement ein Schneid- und/oder Lochstempel ist, die Matrize bei wirkungslos
geschaltetem Schneid- oder Lochstempel für die Tiefziehfunktion und bei aktiv
geschaltetem Schneid- oder Lochstempel als Niederhalter eingesetzt werden
kann.
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Zweckmäßigerweise wird die Leichtgängigkeit des Umschaltmechanismus
dadurch weiter verbessert, dass die Luftspalthöhe größer als die Dicke der
Steuerplatte bemessen und diese, z. B. über Rollen am Oberteil-Grundkörper,
gleitkontaktfrei im Luftspalt geführt ist.
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Ist das Werkzeug mit mehreren zweiten Werkzeugelementen bestückt, also
etwa getrennten Schneid- und Lochstempeln, so wird eine weitere bauliche
Vereinfachung unter Verzicht auf eine separate Aufhängung und
Schaltsteuerung der zweiten Werkzeugelemente vorzugsweise dadurch erreicht, dass
diese an einer gemeinsamen, über die Federanordnung am ersten
Werkzeugelemente abgestützten Trägerplatte befestigt sind, welche auf Seiten der
Steuerplatte mit Druckstücken belegt ist, die durch die Steuerplatte wechselweise
freischalt- und blockierbar und im Hinblick auf eine Biegeentlastung der
Trägerplatte im Bereich der zweiten Werkzeugelemente angeordnet sind. Dabei
erfolgt das wechselweise Freischalten und Blockieren der Druckstücke in
baulich bevorzugter Weise durch eine sich flächenkonform zur Trägerplatte
erstreckende Steuerplatte, welche mit örtlichen, die Druckstücke in der
Passivstellung aufnehmenden Aussparungen versehen ist.
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Die Erfindung lässt sich sowohl auf einfach wirkende Pressenwerkzeuge mit
selektiv zuschaltbarer Bearbeitungsstufe, also auf die eingangs erwähnten
Schneidwerkzeuge für Dachaußenhautteile wahlweise mit oder ohne
Schiebedachausschnitt, als auch, wie bevorzugt, auf Doppelhub-Pressenwerkzeuge,
z. B. mit einer Tiefziehoperation im jeweils ersten und einer Loch- und/oder
Schneid- und Abkantoperation im jeweils zweiten Pressenhub, anwenden.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter
Darstellung:
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Fig. 1, 1A eine geschnittene Teildarstellung des Werkzeugoberteils
eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Doppelhub-Werkzeugs im geöffneten Zustand und mit passiv geschalteten,
zweiten Werkzeugelementen sowie einen Teilschnitt
längs der Linie A-A;
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Fig. 2, 2A den Fig. 1, 1A entsprechende Darstellungen im
verkleinerten Maßstab am Ende des ersten Arbeitshubs und mit
zugeordnetem Werkzeugunterteil;
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Fig. 3, 3A wiederum Schnittdarstellungen des Werkzeugoberteils in
der Werkzeug-Öffnungslage, jedoch mit aktiv
geschalteten, zweiten Werkzeugelementen vor Beginn des zweiten
Arbeitshubs; und
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Fig. 4, 4A das Werkzeugober- und -unterteil am Ende des zweiten
Arbeitshubs.
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Das in den Figur gezeigte Pressenwerkzeug ist in Verbindung mit einer üblichen,
einfach wirkenden Ziehpresse verwendbar und besteht aus einem am
Pressenstempel befestigten Werkzeugoberteil 1 und einem Werkzeugunterteil 2 (Fig.
2) mit einem Ziehstempel 3 und einem pneumatisch oder hydraulisch
druckgesteuert angehobenen Blechhalter 4. Wie am deutlichsten aus Fig. 1 ersichtlich,
enthält das Werkzeugoberteil 1 als Hauptbestandteile einen Oberteil-
Grundkörper 5, ein erstes Werkzeugelement in Form eines Matrizenblocks 6,
eine Trägerplatte 7, an der mehrere zweite Werkzeugelemente, nämlich ein
Formlochstempel 8 und ein Schneid- und Abkantstempel 9 befestigt sind, sowie
eine zwischen Grundkörper 5 und Trägerplatte 7 angeordnete Steuerplatte 10,
welche durch einen Linearantrieb 11 quer zur Hubrichtung des Oberteils 1
verfahrbar ist. Der Matrizenblock 6 und die Trägerplatte 7 sind in
Führungssäulen 12 des Grundkörpers 5 hubbeweglich verfahrbar, wobei der Absenkweg
des Matrizenblocks 6 gegenüber dem Grundkörper 5 anschlagbegrenzt ist und
die Trägerplatte 7 über eine Federanordnung 13, etwa mehrere
Gasdruckfedern, von denen nur eine in den Figur gezeigt ist, am Matrizenblock 6 abgestützt
und der maximale, durch Halteschrauben 14 begrenzte Ausfahrweg der
Federanordnung 13 und somit der Trägerplatte 7 gegenüber dem Matrizenblock 6 so
groß ist, dass die Schneidkanten der Werkzeugelemente 8 und 9 in die
entsprechenden Schneiddurchbrüche 15 des Matrizenblocks 6 zurückgezogen
sind (siehe Fig. 1 und 3).
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Der Pressendruck wird vom Grundkörper 5 an den Matrizenblock 7 über
Druckübertragungsbolzen 16, die die Trägerplatte 7 durchgreifen, und nach
Aktivierung der zweiten Werkzeugelemente 8, 9 an diese über Druckstücke 17
übertragen, welche im Bereich der Werkzeugelemente 8, 9 auf der Trägerplatte 7
angeordnet sind, und zwar jeweils auf die unten beschriebene Weise unter
Zwischenschaltung der Steuerplatte 10.
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In der in den Fig. 1 und 3 dargestellten, gegenüber dem Grundkörper 5
abgesenkten Position des Matrizenblocks 6 und bei gegenüber diesem voll
angehobener Trägerplatte 7 stehen die Druckübertragungsbolzen 16 und Druckstücke
17 außer Kontakt mit der Steuerplatte 10, wobei der zwischen Grundkörper 5und Druckstücken 17 vorhandene Luftspalt L (Fig. 1A) größer als die Dicke der
Steuerplatte 10 bemessen ist. Diese ist über Rollenführungen 18 am
Grundkörper 5 gleitkontaktfrei im Luftspalt L aufgehängt, kann jedoch in flächiger
Anlage an den Grundkörper 5 angehoben werden. In der Steuerplatte 10 sind
örtliche Aussparungen 19 ausgebildet, die in der Passivschaltung der
Werkzeugelemente 8, 9, also in der in Fig. 1 gezeigten Freischaltlage der
Steuerplatte 10, fluchtend zu den Druckstücken 17 ausgerichtet sind und deren Tiefe
größer als die Höhendifferenz zwischen den Druckstücken 17 und den
Druckübertragungsbolzen 16 in der relativ zum Matrizenblock 6 voll ausgefahrenen
Anschlagposition der Trägerplatte 7 bemessen ist.
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Ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Hubposition wird das Oberwerkzeug 1
niedergefahren, bis der Matrizenblock 6 vom Blechhalter 4 abgestützt und
dadurch die Steuerplatte 10 über die Druckübertragungsbolzen 16 an den
Grundkörper 5 angelegt wird, so dass sie einen festen Anschlag zwischen
Grundkörper 5 und Matrizenblock 6 bildet. Dabei werden die Druckstücke 17 in die
Aussparungen 19 eingefahren und bleiben außer Kontakt mit der Steuerplatte 10,
so dass die Werkzeugelemente 8, 9 ihre gegenüber dem Matrizenblock 6 voll
zurückgezogene Passivposition beibehalten. Beim weiteren Abwärtshub des
Grundkörpers 5 wird zunächst eine Ziehsicke 20 in der Blechplatine 21 (Fig. 2)
eingeformt und anschließend die Blechplatine 21 zwischen Matrizenblock 6
und Ziehstempel 3 tiefziehverformt, woraufhin sich das Werkzeug in der
unteren Totpunktlage der Ziehpresse befindet.
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Beim Aufwärtshub gelangen die Werkzeugelemente 6, 7, 8 und 9 zunächst
wieder in ihre Ausgangsstellung. Für den nachfolgenden Pressenhub wird
jedoch die Steuerplatte 10 durch den Linearantrieb 11 in die Blockierposition
verfahren (Fig. 3), in der sie als Anschlag zwischen Grundkörper 5 und
Druckstücken 17 wirkt.
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Beim anschließenden Abwärtshub der Presse trifft der Matrizenblock 6 auf die
zuvor tiefgezogene Blechplatine 21, woraufhin die Druckstücke 17 auf dem
Weg über die Federanordnung 13 und die Trägerplatte 7 an die Steuerplatte
10 und diese dadurch an den Grundkörper 5 angedrückt werden, so dass die
zweiten Werkzeugelemente 8, 9 beim weiteren Abwärtshub aus den
Matrizendurchbrüchen ausgefahren werden und die Blechplatine 21 einer Formloch-
und Schneid-/Abkantoperation unterzogen wird. Dabei bleibt der Matrizenblock
6 über die nun mehr und mehr zusammengedrückte Federanordnung 13 an die
Blechplatine 21 angedrückt und übernimmt somit beim zweiten Arbeitshub eine
Niederhaltefunktion (Fig. 4).
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Nach dem erneuten Hochfahren des Werkzeugoberteils 1 wird das Blechteil
entnommen und die Steuerplatte 10 wiederum in die Ausgangsstellung
zurückgefahren, woraufhin eine weitere Blechplatine 21 in zwei aufeinanderfolgenden
Pressenhüben zunächst einer Tiefzieh- und dann einer Schneid- und
Abkantoperation unterzogen werden kann.