DE19832897A1 - Rotationsumformmaschine - Google Patents
RotationsumformmaschineInfo
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Abstract
Bei einer Rotationsumformmaschine (1) wird die Relativbewegung zwischen einem Werkstück und ein oder zwei Walzen (3, 4) so beeinflusst, dass an den Walzen (3, 4) vorhandene Stempel (8) an ausgewählten Punkten (P¶0¶) eine Zykloidenbewegung durchführen, bei der der Flächeninhalt vorhandener Schleifen reduziert oder Schleifen ganz vermieden werden. Dadurch kann der Flankenverschleiß der Stempel (8) vermindert werden. Darüber hinaus kann die Qualität der erzeugten Werkstücke (11) verbessert werden. Ergänzend kann an der Flanke (34) des Stempels (8) eine Ausnehmung angeordnet sein, die das Schwenken des Stempels bei seiner Eintauchbewegung in das Werkstück (11) ohne erhöhten Flankendruck gestattet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rotationsumformmaschine,
insbesondere eine Stanze mit einem Rotationsstanzwerk
zeug.
Bei der Umformung von Bändern oder Blechen, bspw.
zum Ausstanzen von Löchern, zum Einbringen von Vertiefun
gen, zum Freischneiden von Laschen in der Ebene des
Blechs und/oder zum Freischneiden und Herausbiegen von
einzelnen Blechabschnitten aus der Ebene des übrigen
Blechs, können Rotationsstanzwerkzeuge dienen, die im
Gegensatz zu Pressen mit hin- und hergehend angetriebenen
Werkzeughälften ein kontinuierliches Arbeiten ermögli
chen. Eine solche Umformeinrichtung ist bspw. aus der EP
0680793 A1 bekannt. Zu der Einrichtung gehören zwei
Walzen, von denen eine an ihrem Umfang mit Vertiefungen
versehen ist und eine Matrize bildet. Die andere Walze
ist an ihrem Umfang mit leistenartigen Vorsprügen ver
sehen, die zu den Ausnehmungen der vorgenannten Walzen
komplementär ausgebildet sind; sie bildet somit eine
Patrize.
Die in die Ausnehmungen- der einen Walze greifenden
Vorsprünge der anderen Walze, führen infolge der Rota
tionsbewegung der Walze in Bezug auf die Ausnehmungen, in
die sie greifen, eine Schwenkbewegung aus. Diese Schwenk
bewegung führt zu sich ändernden Eingriffsverhältnissen,
während der Eingriffsphase von Vorsprung und Ausnehmung.
Insbesondere beim Stanzen von Löchern kann dies zu Ver
schleißerscheinungen an den Flanken der Stempel führen.
Mit der US-PS 5040397 wird sich dieses Problems
angenommen. Zum Ausstanzen einer Reihe von Löchern in
einem durchlaufenden Blechband sind zwei Walzen vorgese
hen, die sich parallel zu ihrer jeweiligen Drehachse
erstreckende rinnenförmige Ausnehmungen aufweisen. In den
Ausnehmungen sitzen bewegliche Werkzeugteile, die um eine
von der rinnenförmigen Ausnehmung bestimmte Achse
schwenkbar sind. Die Werkzeugteile weisen eine nach außen
weisende Planfläche auf, an der ein Stempel oder eine zu
dem Stempel passende Ausnehmung ausgebildet ist. Die
Werkzeugteile sind endseitig mit Zapfen versehen, die in
einer entsprechend ausgebildeten ortsfesten Kurvenbahn
laufen. Diese führt das Werkzeugteil bei Drehbewegung der
Walze so, dass sich die räumliche Orientierung des Stem
pels bzw. der Ausnehmung wenigstens dann nicht ändert,
wenn dieser mit dem Werkstück in Eingriff ist.
Es ergeben sich hier relativ aufwendige Werkzeuge.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Rotationsumformmaschine zu schaffen, die eine einfache
Grundstruktur aufweist und bei der Verschleißerscheinun
gen an den Werkzeugen reduziert sind.
Diese Aufgabe wird mit der Rotationsumformmaschine
gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Die erfindungsgemäße Rotationsumformmaschine weist
ein Werkzeug auf, zu dem zwei Walzen mit entsprechenden
Stempeln und Ausnehmungen oder allgemein Patrizen und
Matrizen gehören. Wenigstens eine, vorzugsweise beide der
Walzen sind von einer Antriebseinrichtung angetrieben,
wobei der Antrieb der beiden Walzen vorzugsweise synchron
erfolgt: Allerdings kann es in Einzelfällen auch zweckmä
ßig sein, die Drehzahlen der beiden Walzen, bzw. deren
Phasenlage des Drehwinkels zueinander während eines
Umlaufs geringfügig zu variieren, bspw. um eine Reibung
der Flanke des Stempels an einer Flanke einer Ausnehmung
zu minimieren. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig
sein, wenn mit sehr geringem Schneidspalt gearbeitet
werden soll.
Die Rotationsumformmaschine weist eine Vorschubein
richtung auf, die wenigstens zeitweilig die Geschwindig
keit der Fortbewegung des Werkstücks zwischen den walzen
förmigen Teilwerkzeugen bestimmt. Die Antriebseinrichtung
und die Vorschubeinrichtung sind dabei so aufeinander
abgestimmt, dass die Umfangsgeschwindigkeit der walzen
förmigen Teilwerkzeuge und die Werkstückgeschwindigkeit
in keinem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Mit
anderen Worten, variiert das Geschwindigkeitsverhältnis
in einem vorgegebenen Bereich. Dies kann bspw. durch
Modulation der Vorschubgeschwindigkeit, durch Beeinflus
sung der Vorschubeinrichtung oder durch Modulation der
Drehgeschwindigkeit der Teilwerkzeuge durch entsprechende
Beeinflussung der Antriebseinrichtung bzw. jeweils zwi
schengeschalteter Getriebemittel erfolgen. Die Geschwin
digkeiten der Vorschubeinrichtung und der Antriebsein
richtung können beeinflusst werden, indem als Antriebe
jeweils Stellmotoren verwendet werden oder indem auf dem
Kraftübertragungsweg von einem bspw. mit konstanter
Geschwindigkeit laufendem Motor und Schwungrad eine
zusätzliche gesteuerte Bewegungskomponente, bspw. über
ein Planetengetriebe zeitvariabel eingekoppelt wird.
Die Modulation des Geschwindigkeitsverhältnisses
wird dazu benutzt, die sich an eine Umformkante oder
Schneidkante anschliessende Flanke eines Stempels von der
erzeugten Biege- oder Schnittfläche fernzuhalten, nachdem
der Stempel in das Werkstück eingedrungen ist, oder
wenigstens den Bewegungsablauf so zu gestalten, dass die
Flanke des Stempels weniger stark an die entsprechende
Biege- oder Schnittfläche des Werkstücks drückt, als es
bei starren und mit konstanter Drehzahl rotierenden
Werkzeugen und Werkstücken mit konstantem Vorschub der
Fall wäre.
Obwohl es, wie erwähnt, prinzipiell möglich ist,
sowohl die Drehzahl wenigstens eines Teilwerkzeugs oder
vorzugsweise beider Teilwerkzeuge zu modulieren, um das
gewünschte sich ändernde Geschwindigkeitsverhältnis zu
erzielen, ist es in vielen Fällen vorteilhaft, die Vor
schubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung zu variieren
und so zu beeinflussen, dass der gewünschte Zeitverlauf
des Verhaltnisses eingestellt wird. Dies insbesondere
dann, wenn die zum periodischen Beschleunigen und Ver
zögern der Vorschubeinrichtung zu überwindende Trägheit
geringer ist als die zum periodischen Beschleunigen und
Verzögern des Werkzeugs zu überwindende Trägheit.
Die gewünschte Änderung des Geschwindigkeitsverhält
nisses zwischen Werkzeugantrieb und Werkstückvorschub
kann zwangsgeführt herbeigeführt werden, indem die ent
sprechende Antriebseinrichtung bzw. die Vorschubeinrich
tung einer vorgegebenen Funktion entsprechend gesteuert
wird. Alternativ ist es möglich, die Vorschubeinrichtung
zeitweise freizugeben, so dass das Werkstück gewisserma
ßen im Leerlauf oder Freilauf läuft. Dies kann durch
Freilaufmittel im Antriebsstrang der Vorschubeinrichtung,
durch gezieltes Auskuppeln einer im Antriebsstrang der
Vorschubeinrichtung vorgesehenen Kupplung oder durch
außer-Eingriff-bringen von Vorschubwalzen oder anderen
Vorschubmitteln mit dem Werkstück geschehen. Auf diese
Weise kann das Werkstück dem beim Durchlauf durch das
Werkstück schwenkenden Stempel ausweichen. Es wird somit
von der Stempelflanke beschleunigt, wobei die Pressung
oder die Druckkräfte zwischen der Flanke des Stempels und
der hergestellten Schnitt- oder Biegefläche vermindert
wird.
Die Bewegungskurve der auf die Bewegung des Werk
stücks abgebildeten Stempelbewegung ist ohne Geschwindig
keitsbeeinflussung bei konstanter Drehzahl des Werkzeugs
und konstanter Laufgeschwindigkeit des Werkstücks eine
Zykloide für jeden Punkt des Stempels. Durch die Ge
schwindigkeitsmodulation, d. h. die Beeinflussung der
Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück,
wird diese Zykloide verzerrt. Die Verzerrung bezieht sich
vorzugsweise insbesondere auf den Bereich der zykloiden
förmigen Bewegungskurve, bei der die Stempel oder son
stigen Werkzeuge mit dem Werkstück in Eingriff befindlich
sind. Die Verzerrung wird so festgelegt, dass ein Punkt
oder eine Stelle des Stempels für den die Optimierung
durchgeführt wird (ausgewählter Punkt), auf einem Weg aus
dem Werkstück herauskommt, der nicht im Bereich des beim
Stanzen oder Biegen stehenbleibenden Materials des Werk
stücks liegt. Ein solcher Weg ist bspw. ein gerader
Eindringweg, auf dem der betreffende Punkt des Stempels
sowohl in das Werkstück, als auch aus diesem heraus
bewegt wird. Vorzugsweise wird die Augenblicksgeschwin
digkeit und die Phasenlage der Bewegung (Drehung) des
walzenförmigen Teilwerkzeugs und des Werkstücks (Vor
schubeinrichtung) so aufeinander abgestimmt, dass dieser
Weg erreicht wird. Diese Maßnahme reduziert die Flächen
pressung an der Stempelflanke erheblich.
Zusätzlich kann die Flanke des Stempels im Anschluss
an den Schneidenpunkt für den die Optimierung durchge
führt worden ist, sowie in anderen Bereichen Ausnehmungen
aufweisen, die aus Blickrichtung radial auf die Drehachse
des Teilwerkzeugs hin Hinterschneidungen bilden. Diese
Hinterschneidungen schaffen einen Zwischenraum zwischen
der von der Schneidkante geschaffenen Schnittfläche und
der Flanke des Stempels. Dieser Zwischenraum ist ein
Freiraum für die Schwenkbewegung des Stempels, die sich
durch die Walzendrehung ergibt.
Die gezielte Geschwindigkeitsbeeinflussung schafft
die Möglichkeit, die erforderlichen Ausnehmungen relativ
flach zu gestalten, so dass der Stempel wenig geschwächt
wird. Insbesondere kann die Flankenausnehmung mit ihrer
Bodenfläche nahezu in Radialrichtung verlaufend an die
Schneidkante herangeführt werden, d. h. so flach ausgebil
det werden, dass die Schneidkante von nahezu rechtwinklig
zueinanderstehenden Flächen begrenzt wird. Der Winkel ist
jedoch spitz, d. h. nicht ganz rechtwinklig. Je geringer
die Geschwindigkeitsbeeinflussung ausfällt, desto tiefer
muss zum Ausgleich die Ausnehmung sein, was die Stabili
tät der Schneidkante beeinflussen kann.
In der Regel ist die Stirnfläche des Stempels im
Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des walzenför
migen Teilwerkzeugs. Dies gilt insbesondere, wenn die
ausgestanzten Werkstückbereiche Abfallteile darstellen.
Der Vorteil ist hier, dass ein ziehender Schnitt erreicht
wird, was stoßartige Belastungen der Teilwerkzeuge und
des Antriebs verhindert oder minimiert.
Alternativ ist es möglich, die Stirnflächen der
Stempel plan und gegen die Umfangsrichtung so geneigt
anzuordnen, dass die gesamte, die Stirnfläche des Stem
pels umgebende Schneidkante gleichzeitig auf dem Werk
stück aufsetzt. Auf diese Weise wird es möglich, die
ausgestanzten Teile undeformiert zu erhalten. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn der verbleibende
Blechstreifen das Abfallstück darstellt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Achsen der
Teilwerkzeuge im Bezug auf die Werkstückrichtung gegen
einander etwas zu versetzten. Damit kann erreicht werden,
dass sich die Neigung des Werkstücks, sich beim Stanzvor
gang zu verbiegen, vermindert wird.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, aus Unter
ansprüchen und/oder der Beschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht:
Fig. 1 ein Pressenwerkzeug einer Rotationsumformma
schine in schematisierter perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 eine Rotationsumformmaschine in einer schema
tisierten Seitenansicht,
Fig. 3 die Eingriffsverhältnisse eines Stempels
eines walzenförmigen Werkzeugs und eines Werkstücks,
Fig. 4 das Werkstück nach Fig. 3, in Draufsicht,
Fig. 5 eine schematisierte ausschnittsweise Schnitt
darstellung eines Werkzeugteils einer Rotationsumformma
schine in schematisierter Darstellung,
Fig. 6 zwei walzenförmige Teilwerkzeuge eines Werk
zeugs einer Rotationsumformmaschine in schematisierter
Seitenansicht,
Fig. 7 ein walzenförmiges Teilwerkzeug mit einem
Werkstück im Eingriff befindlichen Stempel mit gerader
Stirnfläche, in schematisierter Schnittdarstellung, und
Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform des Teil
werkzeugs nach Fig. 7, mit einem Stempel der eine ge
neigte Stirnfläche aufweist, in schematisierter Schnitt
darstellung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Rotationsstanzma
schine 1 ganz oder in Teilen veranschaulicht, zu deren
Werkzeug 2 zwei Walzen 3, 4 gehören, die Teilwerkzeuge
bilden. Beide Walzen 3, 4 sind in einem nicht weiter
veranschaulichten Maschinengestell um Drehachsen 6, 7
drehbar gelagert und vertikal übereinander angeordnet.
Die obere Walze 3 ist mit Stempeln 8 versehen, die sich
im Wesentlichen radial zu der Drehachse 7 von der Mantel
fläche der Walze 3 weg erstrecken. Die untere Walze 4 ist
mit einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen 9 ver
sehen, wobei jeweils eine Ausnehmung 9 genau einem Stem
pel 8 zugeordnet ist. Die Stempel und Ausnehmungen 9 sind
so angeordnet und ausgebildet, dass die Stempel oder von
den Stempeln verformte oder abgetrennte Teile eines
Werkstücks 11, das zwischen den Walzen 3, 4 durchgeführt
wird, in die Ausnehmungen 9 passen.
Die beiden Walzen 3, 4 sind, wie durch Pfeile 14, 15
angedeutet, von einer Antriebseinrichtung 16 gegensinnig,
jedoch mit gleicher Drehzahl angetrieben. Der Antrieb 16
wird bspw. durch einen Stellmotor gebildet, der über ein
entsprechendes in Fig. 2 lediglich schematisch angedeu
tetes Getriebemittel 17 beide Walzen 3, 4 antreibt.
Alternativ kann jede Walze mit einem separaten Antrieb
versehen sein, der jeweils bspw. mit einem Stellmotor
verbunden ist.
Zum Transport des Werkstücks 4 in einer durch einen
Pfeil 18 bezeichneten Transportrichtung T dienen ein oder
mehrere Vorschubeinrichtungen 19 (19a, 19b). Das bspw.
durch ein Blechband gebildete Werkstück 11 wird durch die
Vorschubeinrichtungen 19a, 19b geführt, die dem Werkstück
eine definierte Augenblicksgeschwindigkeit verleihen.
Dazu weist jede Vorschubeinrichtung 19a, 19b zwei form-
oder kraftschlüssig mit dem Werkstück 11 in Eingriff
bringbare Walzen 21, 22 auf, die einen separaten von der
Antriebseinrichtung 16 getrennten Antrieb aufweisen. Die
Walzen 21, 22 stehen dabei entweder im Dauereingriff mit
dem Werkstück 11, oder können bedarfsweise auch zeitwei
lig abgehoben werden, um das Werkstück 11 freizugeben.
Dies kann erforderlich sein, um die Bewegung des Werk
stücks 11 in Transportrichtung T den Walzen 3, 4 zu über
lassen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen die
Stempel 8 und die Ausnehmungen 9 der Walzen 3, 4 dazu, in
das Werkstück 11 Öffnungen 24 einzustanzen. Dies erfolgt
durch abgestimmten Antrieb der Walzen 3, 4 und des Werk
stücks 11. Dazu sind sowohl die Antriebseinrichtung 16
als auch der Antrieb der Vorschubseinrichtung 19 von
einer nicht weiter veranschaulichten Steuereinrichtung so
gesteuert, dass an dem Werkstück 11 optimierte Eingriffs
verhältnisse zwischen den Stempeln 8 und dem Werkstück 11
erhalten werden. Um dies zu erreichen, läuft die An
triebseinrichtung 16 und der Antrieb der Vorschubeinrich
tung 19 nicht in konstantem Geschwindigkeits- oder Dreh
zahlverhältnis. Dadurch ergibt sich keine konstante
Relativgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück 11 und
bspw. dem Umfang der Walze 3 oder 4. Vielmehr wird der
Antrieb 20 der Vorschubeinrichtung 19 so gesteuert, dass
das Werkstück 11 kurzzeitig beschleunigt oder verzögert
wird. Einer konstanten Grundgeschwindigkeit der Bewegung
des Werkstücks 11 in Transportrichtung T ist somit eine
Wechselkomponente kleinerer Amplitude überlagert, so dass
das kontinuierlich sich bewegende Werkstück 11 ständig
wiederkehrend etwas verzögert oder beschleunigt wird.
Dies kann bei kontinuierlich mit gleichmäßiger Winkelge
schwindigkeit drehenden Walzen 3, 4 erfolgen.
Bedarfsweise können jedoch auch alternativ oder
zusätzlich die Walzen 3, 4 so angetrieben werden, dass
der im Wesentlichen konstanten Drehzahl eine Wechselkom
ponente überlagert wird, die eine Relativbewegung be
grenzter Amplitude zwischen den Walzen 3, 4 und dem
Werkstück 11 verursacht. Um dies zu veranschaulichen,
wird im Folgenden auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Bewe
gung eines herausgegriffenen Punkts P0 der Walze 3 stellt
abgebildet auf eine sich mit dem Werkstück 4 bewegende
Fläche eine Zykloide dar. In Fig. 3 wird dies für Punkte
P0, P1 des übertrieben dargestellten Stempels 8 veran
schaulicht.
Der Stempel 8 weist eine radial nach außen weisende
Stirnfläche 27 auf, die von einer Schneidkante 28 be
grenzt wird. Die Schneidkante 28 tritt bei Drehung der
Walze 3 in Richtung des Pfeils 15 und bei Bewegung des
Werkstücks 4 in Richtung des Pfeils 18 zunächst mit ihrem
Punkt P0 mit dem Werkstück 11 in Berührung, der in Dreh
richtung 15 vorn liegt. Der Punkt P0 liegt außerhalb eines
Wälzkreises 29, der durch das Verhältnis der Drehzahl der
Walze 3 zu der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 11
festgelegt ist. Der Wälzkreis kann sowohl auf der Ober
fläche der Walze 3 als auch radial im Abstand zu dieser
festgelegt sein. Im vorliegenden Beispiel liegt er zwi
schen der Stirnfläche 27 des Stempels 8 und der Mantel
fläche der Walze 3.
Der Punkt P0 bewegt sich auf einer verlängerten
Zykloide, die, wenn die Drehzahl der Walze 3 und die
Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 4 jeweils voll
ständig konstant sind, eine typische Schleife aufweist.
Bei der vorliegenden Rotationsumformmaschine 1 wird
jedoch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wälzkreis
29 und einer entsprechenden Linie des Werkstücks 4, auf
der der Wälzkreis abrollt, nicht konstant zu Null ge
macht. Dadurch kann die Fläche der von der Zykloide 31
eingeschlossenen Schleife, die der Punkt P0 durchläuft,
variiert und insbesondere vermindert werden. Die Relativ
geschwindigkeit zwischen dem Wälzkreis 29 und einer
Mittellinie 32 wird wenigstens im Bereich der Zykloiden
schleife, d. h. während des Eingriffs des Stempels 8 und
des Werkstücks 11 periodisch von Null verschieden ge
macht, so dass das Werkstück 11 in Bezug auf die Walze 3
beschleunigt oder verzögert wird. Im vorliegenden Bei
spiel sind die Augenblicksgeschwindigkeiten des Werk
stücks 11 und der Walze 3 so aufeinander abgestimmt, dass
der Punkt P0 eine zu einem Geradenstück entartete Zykloi
denschleife durchläuft. Dies kann erreicht werden, indem
der Punkt P0, der in Fig. 3 durch die Koordinaten r0 und
f0 charakterisiert ist, auf einer Bahn geführt wird, die
den folgenden Bedingungen genügt:
Für den Bereich des linearen Eintauchens des Stempels 8
in das Werkstück gilt somit bezogen auf ein sich mit dem
Blech bewegendes Koordinatensystem:
x(t) = r.sin(t+ϕ)-R.sin(t)
y(t) = a-r.cos(t+ϕ)
z(t) = z
y(t) = a-r.cos(t+ϕ)
z(t) = z
Der Stempel 8 erfährt beim Eindringen in das Werk
stück 11 und während er aus diesem wieder herausgeführt
wird eine Kippbewegung. Dabei ändert sich der Winkel
einer sich an die Schneidkante 28 anschliessenden Flanke
34 des Stempels zu dem Werkstück 11. Dies gilt sowohl für
eine schleifenförmige Bewegung der Schneidkante und des
Punkts P0, als auch bei einer deformierten Zykloidenbewe
gung, bei der der Schleifenbereich zu einem Geradenstück
35 entartet oder verformt ist. Um zu vermeiden, dass die
Flanke 34 an entsprechenden Flächen des Werkstücks 4
drückt und somit einem erhöhten Verschleiß unterliegt,
ist es zweckmäßig, die Flanke 34, wie in Fig. 5 darge
stellt, mit einer Ausnehmung 36 zu versehen, die die
Schneidkante 28 hintergreift. Die Ausnehmung 36 bildet
einen Freiraum oder Zwischenraum zu der von der Schneid
kante 28 ausgeformten Fläche des Werkstücks 4. Innerhalb
des Freiraums ist eine Schwenkbewegung des Stempels 3
möglich. Im Anschluss an eine nacheilende Kante 37, d. h.
einen entsprechenden Bereich der Schneidkante 28, kann
ebenfalls eine Ausnehmung 38 vorgesehen sein, die trotz
der von diesem Schneidenpunkt durchgeführten Schleifenbe
wegung einen übermäßigen Druck zwischen der Flanke des
Stempels 8 und dem Werkstück 4 zu vermeiden.
Die Verformung der Zykloide 31 zu einer Kurve ohne
Schleife ermöglicht es, die Ausnehmung 36 relativ moderat
zu halten, was insbesondere eine gute Unterstützung der
Schneidkante 28 ermöglicht. Bei einer unveränderten
Zykloide mit Schleifenbewegung der Schneidkante 28 im
Punkt P0 oder lediglich geringer Verminderung der Fläche
der Schleife, wäre die Ausnehmung 36 entsprechend größer
auszuführen, wodurch die Schneidkante 28 empfindlicher
wird.
Die insoweit beschriebene Rotationsstanze 1 arbeitet
wie folgt:
Während des Betriebs steuert eine Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung 16 und den Antrieb 20 so, dass das Werkstück 11 in Bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit des Abrollkreises 29 zunächst etwas verlangsamt wird, wenn die Schneidkante oder kurz bevor die Schneidkante 28 Berührung mit dem Werkstück 11 erhält. Zuvor war die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Abrollkreis 29 und der Bezugslinie 32 Null. Nun ist sie etwas negativ. In Annäherung an den unteren Umkehrpunkt der deformierten Zykloide (P0) steigert sich die Relativgeschwindigkeit von dem negativen Wert zunächst wieder auf Null und wird dann positiv, während die Schneidkante 28 nach oben aus dem Werkstück 11 herausgeführt wird. Ist die Schneidkante 28 außer Eingriff mit dem Werkstück, fällt die Relativge schwindigkeit zwischen dem Rollkreis 27 und der Bezugs linie 32 wieder auf Null ab, so dass der Rollkreis 29 praktisch schlupffrei auf der Bezugslinie 32 abrollt.
Während des Betriebs steuert eine Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung 16 und den Antrieb 20 so, dass das Werkstück 11 in Bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit des Abrollkreises 29 zunächst etwas verlangsamt wird, wenn die Schneidkante oder kurz bevor die Schneidkante 28 Berührung mit dem Werkstück 11 erhält. Zuvor war die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Abrollkreis 29 und der Bezugslinie 32 Null. Nun ist sie etwas negativ. In Annäherung an den unteren Umkehrpunkt der deformierten Zykloide (P0) steigert sich die Relativgeschwindigkeit von dem negativen Wert zunächst wieder auf Null und wird dann positiv, während die Schneidkante 28 nach oben aus dem Werkstück 11 herausgeführt wird. Ist die Schneidkante 28 außer Eingriff mit dem Werkstück, fällt die Relativge schwindigkeit zwischen dem Rollkreis 27 und der Bezugs linie 32 wieder auf Null ab, so dass der Rollkreis 29 praktisch schlupffrei auf der Bezugslinie 32 abrollt.
Zur Durchführung dieser Relativgeschwindigkeits
modulation zwischen den Stempeleingriffen sind die Walzen
3, 4 und die Vorschubeinrichtung 19 mit Positions- oder
Bewegungssensoren versehen, die es der Steuereinrichtung
gestatten, diese Geschwindigkeitsmodulation auf den
Eingriff der Stempel 8 mit dem Werkstück 11 zu synchroni
sieren. Die Bewegungsvariation oder Modulation, d. h. die
temporäre Änderung der Drehzahl der Walze 3 kann glei
chermaßen für die Walze 4 durchgeführt werden. Alternativ
kann diese, wenn die Ausnehmungen 9 entsprechend groß
sind, auch mit konstanter Drehzahl laufen.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, müssen die Walzen 3,
4 der Rotationsstanzmaschine 1 nicht zwingend vertikal
übereinander angeordnet sein. Es ist auch möglich, die
Walzen 3, 4 in Transportrichtung T um einen Versatz 5
gegeneinander versetzt so anzuordnen, dass eine gedachte
Verbindungslinie 40 zwischen den Drehachsen 7, 8 zu der
von dem Werkstück 11 definierten Ebene schräg geneigt
seht. Dies führt zu einer besseren Unterstützung des
Werkstücks 11 beim Aufsetzen des Stempels 8 auf das Werk
stück 11, so dass dieses nicht verbogen wird.
Wie in Fig. 7 veranschaulicht, kann der Stempel 8
der Rotationsstanzmaschine 1 eine im Wesentlichen in
Umfangsrichtung angeordnete Stirnfläche aufweisen. Der
von dem Stempel 8 ausgeführte Schnitt ist dann ein zie
hender Schnitt. Das aus dem Werkstück 11 gestanzte Ab
fallstück 11a erhält bei dem Stanzvorgang eine gewisse
Krümmung. Während der ziehende Schnitt deutliche Vorteile
hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Belastung und des
Drehmomentbedarfs des Werkzeugs 2 hat, ist es jedoch auch
möglich, einen Schnitt herbeizuführen, bei dem die
Schneidkante 28 auf voller Länge, oder nahezu auf voller
Länge gleichzeitig mit dem Werkstück 11 in Eingriff
kommt. Dazu ist die von der Schneidkante 28 festgelegte
Fläche zu der Umfangsrichtung so geneigt, dass der Stem
pel 8 stirnseitig vollflächig auf dem Werkstück 11 auf
setzt. Das ausgestanzte Teil 11a wird wenig oder nicht
deformiert und kann als Nutzteil dienen.
Bei einer Rotationsumformmaschine wird die Relativ
bewegung zwischen einem Werkstück 11 und ein oder zwei
Walzen 3, 4 so beeinflusst, dass an den Walzen 3, 4
vorhandene Stempel 8 an ausgewählten Punkten eine Zykloi
denbewegung durchführen, bei der der Flächeninhalt vor
handener Schleifen reduziert oder Schleifen ganz ver
mieden werden. Dadurch kann der Flankenverschleiß der
Stempel vermindert werden. Darüberhinaus kann die Quali
tät der erzeugten Werkstücke verbessert werden. Ergänzend
kann an der Flanke 34 des Stempels 8 eine Ausnehmung
angeordnet sein, die das Schwenken des Stempels bei
seiner Eintauchbewegung in das Werkstück 11 ohne erhöhten
Flankendruck gestattet.
Claims (15)
1. Rotationsumformmaschine (1), insbesondere Rota
tionsstanze,
mit einem Werkzeug (2), zu dem zwei drehbar gelager ten walzenförmigen Teilwerkzeuge (3, 4) gehören, die mit Stempeln (8) und den Stempeln (8) zugeordneten Ausnehmun gen (9) versehen sind,
mit einer Antriebseihrichtung (16), die mit dem Werkzeug (2) verbunden ist und dieses antreibt,
mit einer Vorschubeinrichtung (19) für den Werk stücktransport (T), dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (16) und die Vorschu beinrichtung (19) mit einem nichtkostanten Geschwindig keitsverhältnis arbeiten.
mit einem Werkzeug (2), zu dem zwei drehbar gelager ten walzenförmigen Teilwerkzeuge (3, 4) gehören, die mit Stempeln (8) und den Stempeln (8) zugeordneten Ausnehmun gen (9) versehen sind,
mit einer Antriebseihrichtung (16), die mit dem Werkzeug (2) verbunden ist und dieses antreibt,
mit einer Vorschubeinrichtung (19) für den Werk stücktransport (T), dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (16) und die Vorschu beinrichtung (19) mit einem nichtkostanten Geschwindig keitsverhältnis arbeiten.
2. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (16) beide
Teilwerkzeuge (3, 4) mit übereinstimmender Drehzahl
antreibt.
3. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (16) das
Werkzeug (2) mit konstanter Drehzahl antreibt.
4. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (16) das
Werkzeug (2) mit nichtkonstanter Drehzahl antreibt.
5. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (19) dem
Werkstück (11) eine von der Geschwindigkeit oder Drehzahl
der Antriebseinrichtung (16) unabhängige Vorschubge
schwindigkeit erteilt.
6. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (19) derart
ausgebildet ist, dass sie eine konstante Vorschubge
schwindigkeit liefert.
7. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (19) derart
ausgebildet ist, dass sie eine nichtkonstante Vorschubge
schwindigkeit liefert.
8. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Augenblickswerte der Vorschubge
schwindigkeit und der Werkzeugdrehzahl derart aufeinander
abgestimmt sind, dass ausgewählte Bereiche, insbesondere
solche Bereiche der Stempel (8), die bei Durchlauf des
Werkstücks (11) durch das Werkzeug (2) zuest mit dem
Werkstück (11) in und außer Eingriff kommen, auf einem in
Bezug auf das Werkstück (11) im wesentlichen geraden Weg
(35) bewegt werden.
9. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die auf die Werkstückbewegung abge
bildete Rotationsbewegung des Stempels (8) für wenigstens
einen Punkt des Stempels (8) eine Zykloide ist, die einen
Abschnitt (35) aufweist, der zu einem Geradenabschnitt
verzerrt ist, und dass dieser Bereich mit dem Eingriffs
bereich übereinstimmt, in dem der Stempel mit dem Werk
stück (11) in Eingriff ist.
10. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Stempel (8) einen Flankenbereich
(34) aufweist, der in radialer Richtung hinterschnitten
ist.
11. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der hinterschnittene Flankenbereich
(34) eine Hinterschneidungstiefe aufweist, die ein Drüc
ken des Flankenbereichs an dem Werkstück, insbesondere an
Schnittflächen des Werkstücks (11) vermindert oder ver
meidet.
12. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die walzenförmigen Teilwerkzeuge (3,
4) Drehachsen (6, 7) aufweisen, die in einer gemeinsamen
Ebene liegen, die in einem spitzen Winkel zu einer Ebene
geneigt ist, in der das Werkstück (11) läuft.
13. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (9) größer ausge
bildet sind als die Stempel (8).
14. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stempel (8) eine im wesenlichen
ebene, gegen die Radialrichtung des walzenförmigen Werk
zeugteils (3, 4) geneigte Stirnfläche (27) aufweisen.
15. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 14, da
durch gekennzeichnet, dass die Neigung so getroffen ist,
dass die Stirnfläche des Stempels (27) vollflächig auf
dem Werkstück (11) aufsetzt.
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