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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere
Draht- oder Bandbiegemaschine,
zur Bearbeitung eines durchlaufenden Werkstücks, mit wenigstens einem Werkzeugmodul, wobei
das Werkzeugmodul umfasst: eine bezüglich der Arbeitsmaschine linear
geführte
Werkzeughaltevorrichtung, die mittels einer jeweiligen dem Werkzeugmodul
zugeordneten Antriebsvorrichtung zwischen einer Freigabestellung
und einer Bearbeitungsstellung linear beweglich ist, so dass das
Werkstück
in der Bearbeitungsstellung in Durchlaufrichtung fixiert ist und
in der Freigabestellung um ein vorbestimmtes Maß in Durchlaufrichtung bewegbar
ist, und ein an der Werkzeughaltevorrichtung angebrachtes, der gleichen
Linearbewegung unterliegendes, Bearbeitungsschritte ausführendes
Werkzeug zum Umformen oder Halten des die Arbeitsmaschine durchlaufenden
Werkstücks.
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Derartige
Arbeitsmaschinen weisen bisher in Durchlaufrichtung hintereinander
angeordnete Werkzeughaltevorrichtungen auf, wobei jede Werkzeughaltevorrichtung
eine Antriebsvorrichtung umfasst zur Linearbewegung eines einzelnen,
der jeweiligen Werkzeughaltevorrichtung zugeordneten Werkzeugs.
Dabei stehen sich in der Regel zwei Werkzeughaltevorrichtungen orthogonal
zur Durchlaufebene des Werkstücks
gegenüber,
so dass ein Werkzeug im Wesentlichen vertikal von oben und das andere
vertikal von unten bezogen auf die Durchlaufebene des Werkstücks auf
das Werkstück
einwirkt. Dabei wird in der Regel aus der einen Richtung, beispielsweise
von unten, das Werkstück
gehalten und aus der anderen Richtung, beispielsweise von oben, das
Werkstück
dann mittels des entsprechenden Werkzeugs umgeformt. Nachteilig
an einer derartigen Anordnung ist, dass für komplexe umgeformte Endprodukte
viele einzelne Werkzeugmodule hintereinander angeordnet werden müssen, was
aufgrund der jeweils zugehörigen
Antriebsvorrichtungen sehr Platz raubend sein kann, insbesondere
in Durchlaufrich tung des Werkstücks.
Ferner führt
die Anordnung einer Vielzahl von Antriebsvorrichtungen dicht nebeneinander
zu einer starken Wärmeentwicklung, was
zu einer insgesamten Erwärmung
der Arbeitsmaschine führt
und sich ggf. nachteilig auf die Präzision bei der Herstellung
des Endprodukts auswirken kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Arbeitsmaschine derart weiterzubilden, dass
eine Platz sparende Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht ist.
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Hierzu
schlägt
die Erfindung in einem ersten Aspekt vor, dass die Arbeitsmaschine
wenigstens zwei Werkzeugmodule umfasst, deren Werkzeughaltevorrichtungen
in unterschiedlichen, insbesondere zueinander parallelen Bewegungsebenen
linear beweglich sind und durch die wenigstens zwei Bearbeitungschritte
an quer zur Durchlaufrichtung voneinander entfernten Stellen oder/und
an in Durchlaufrichtung voneinander entfernten Stellen des Werkstücks durchführbar sind.
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Bei
einer derartigen Anordnung von zwei Werkzeugmodulen ist es möglich, dass
zwei Bearbeitungsschritte aus der gleichen Richtung am Werkstück ausgeführt werden,
beispielsweise kann mit einem ersten Werkzeug das Werkstück von oben
gegen einen feststehenden Block gehalten werden und mit einem zweiten
vorzugsweise in einer dazu parallelen Ebene angeordneten Werkzeug
kann das Werkstück
auch von oben bearbeitet werden, insbesondere umgebogen, geprägt, gepresst,
gestanzt oder dergleichen.
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Vorzugsweise
sind in jeder der Bewegungsebenen zwei bezogen auf die Durchlaufebene
des Werkstücks
zueinander entgegengesetzt linear bewegliche Werkzeughaltevorrichtungen
vorgesehen, so dass in der jeweiligen Bewegungsebene ein jeweiliges
Werkzeughaltevorrichtungspaar gebildet ist. Bei einer derartigen
Anordnung ist es dann möglich,
mit wenigstens vier Werkzeugen, beispielsweise zwei von oben und
zwei von unten bezogen auf die Durchlaufebene des Werkstücks, Bearbeitungsschritte durchzuführen, insbesondere
Halten und/oder Umformen des Werkstücks.
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Im
Vergleich zu den bekannten Arbeitsmaschinen ergeben sich hierdurch
Erweiterungsmöglichkeiten
durch die Anbringung von weiteren Werkzeugmodulen, ohne dass hierdurch
aber die Länge
in Durchlaufrichtung vergrößert wird,
wie dies der Fall wäre,
wenn in herkömmlicher
Weise weitere Einzelwerkzeugmodule hintereinander angeordnet werden müssten.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung, aber auch als eigenständiger weiterer Aspekt der
Erfindung wird vorgeschlagen, dass an der Werkzeughaltevorrichtung
wenigstens zwei Werkzeuge angebracht sind, derart, dass mittels
der jeweiligen der Werkzeughaltevorrichtung zugeordneten Antriebsvorrichtung
wenigstens zwei Bearbeitungschritte im Wesentlichen synchron an
in Durchlaufrichtung voneinander entfernten Stellen oder/und an
quer zur Durchlaufrichtung voneinander entfernten Stellen des Werkstücks durchführbar sind.
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Wenn
an einer Werkzeughaltevorrichtung wenigstens zwei Werkzeuge angebracht
sind, erfolgt eine Bearbeitung des Werkstücks an zwei unterschiedlichen
Stellen mittels einer einzigen Antriebsvorrichtung. Denkbar ist
es auch, mehr als zwei Werkzeuge an einer Werkzeughaltevorrichtung
anzubringen, so dass mittels einer einzelnen Antriebsvorrichtung
beispielsweise drei oder mehr Bearbeitungsschritte durchführbar sind
am Werkstück.
Wenn die Anbringung von mehreren Werkzeugen an der Werkzeughaltevorrichtung
kombiniert wird mit der Anordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, nämlich dass
Werkzeughaltevorrichtungen von wenigstens zwei Werkzeugmodulen in
unterschiedlichen Bewegungsebenen linear beweglich sind, ergibt
sich die Möglichkeit,
an ein und demselben Werkstück
wenigstens vier Bearbeitungsschritte aus der gleichen Richtung,
also beispielsweise von vertikal oben bzw. unten bezogen auf die
Durchlaufrichtung des Werkstücks,
durchzuführen,
wobei hierfür nur
zwei Antriebsvorrichtungen erforderlich sind. Durch eine derartige
Reduzierung der Antriebsvorrichtungen bezogen auf die hierdurch
betätigten Werkzeuge
ist es möglich,
die zuvor erwähnte
starke Erwärmung
einzuschränken,
da eben nicht für
jedes einzelne Werkzeug eine einzelne, Wärme abstrahlende Antriebsvorrichtung
vorgesehen werden muss. Ferner können
Werkzeuge entlang einer jeweiligen Werkzeughaltevorrichtung näher nebeneinander
angeordnet werden, als dies der Fall ist, wenn jedes Werkzeug eine
einzelne Antriebsvorrichtung aufweist, was insgesamt zu einer weiteren
Verkürzung der
gesamten Durchlaufstrecke des Werkstücks führen kann.
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Bevorzugt
ist die Bewegungsebene, in der sich die Werkzeughaltevorrichtungen
bzw. Werkzeuge bewegen, senkrecht oder parallel zur Durchlaufebene
des Werkstücks
ausgerichtet. Dies sind bei derartigen Arbeitsmaschinen, insbesondere
bei Biegemaschinen, die üblichen
Anordnungen, um das Werkstück
insbesondere senkrecht zur Durchlaufebene bearbeiten zu können und
parallel zur Durchlaufebene fertige Werkstücke beispielsweise ausstoßen zu können. Allerdings
ist es durchaus denkbar, dass auch Werkzeugmodule vorgesehen sind,
deren Werkzeughaltevorrichtung und somit auch deren Werkzeuge in
einer zur Durchlaufebene geneigten Bewegungsebene linear beweglich
sind.
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Weiterbildend
wird vorgeschlagen, dass Werkzeughaltevorrichtungen der gleichen
Bewegungsebene, insbesondere ein jeweiliges Werkzeughaltevorrichtungspaar,
gleichartige Bearbeitungsschritte durchführen, insbesondere Festhalten
des Werkstücks
oder Umformen des Werkstücks.
Hierdurch wird ermöglicht,
dass beispielsweise ein Werkzeughaltevorrichtungspaar einer ersten
vertikalen Ebene das Werkstück
von oben bzw. unten an entsprechenden Stellen festhält und dann
die Werkzeuge von Werkzeughaltevorrichtungen einer benachbarten
Bewegungsebene das Werkstück
an gewünschten
Stellen von oben bzw. unten umformt.
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Es
wird ferner vorgeschlagen, dass an einer Werkzeughaltevorrichtung
wenigstens ein Werkzeug mittels eines Adapterstücks derart anbringbar ist, dass
ein dem Werkzeug zugeordneter Bearbeitungschritt in einer anderen,
vorzugsweise parallelen, insbesondere der benachbarten Bewegungsebene einer
weiteren, insbesondere der benachbarten Werkzeughaltevorrichtung
durchführbar
ist. Die Anbringung eines Werkzeugs mittels eines derartigen Adapterstücks ermöglicht es,
dass das Werkstück
mittels einer Werkzeughaltevorrichtung einer ersten Bewegungsebene
an einer Stelle festgehalten bzw. bearbeitet wird, welche normalerweise
durch ein Werkzeug einer zweiten Bewegungsebene bearbeitet werden
müsste.
Eine derartige Anordnung kann beispielsweise dann von Vorteil sein,
wenn in der ersten Bewegungsebene bereits umgeformte Teilstücke des Werkstücks vorliegen,
auf die kein Werkzeug mehr einwirken soll.
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Es
ist noch anzumerken, dass zum Halten des Werkstücks entweder ein Werkzeug das
Werkstück
gegen einen festen, an der Arbeitsmaschine fixierten Block presst
oder dass zwei insbesondere in der gleichen Bewegungsebene liegende
Werkzeuge von entgegengesetzten Seiten das Werkstück zwischen
sich aufnehmen und festklemmen. Die Variante des Festklemmens des
Werkstücks
zwischen zwei Werkzeugen ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das
Werkstück
schon so weit umgeformt worden ist, dass es schwierig wird, dieses
Werkstück
an einem an der Arbeitsmaschine fixierten Halteblock vorbeizuführen. Dadurch,
dass die Haltewerkzeuge vom Werkstück wieder wegbewegt werden
können,
entsteht ein größerer Zwischenraum,
in welchem das Werkstück
durch die Arbeitsmaschine hindurchbewegt werden kann.
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Vorzugsweise
ist eine jeweilige Antriebsvorrichtung durch ein Kraftübertragungsmittel
mit der Werkzeughaltevorrichtung des jeweiligen Werkzeugmoduls verbunden,
wobei es bevorzugt ist, dass das Kraftübertragungsmittel wenigstens
ein zur linearen Bewegungsrichtung der jeweiligen Werkzeughaltevorrichtung
im Wesentlichen orthogonal bewegliches Übertragungselement umfasst.
Eine derartige Übertragung
der Antriebskräfte
mittels Kraftübertragungsmittel
und Übertragungselement
auf die jeweilige Werkzeughaltevorrichtung ermöglicht es, dass über entsprechende
Gelenksverbindungen und dgl. eine optimale Kraftübertragung auf die Werkzeughaltevorrichtung
und somit auf die Werkzeuge erfolgt, so dass durch diese An ordnung
ausreichende Druckkräfte
mittels einer einzelnen Antriebsvorrichtung auf die mehreren Werkzeuge
an einer Werkzeughaltevorrichtung ausgeübt werden können.
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Vorzugsweise
umfasst das Kraftübertragungsmittel
einen in einer Gelenkspfanne der Werkzeughaltevorrichtung aufgenommenen
Pleuel, der mit dem Übertragungselement
gelenkig verbunden ist. Alternativ ist es auch möglich, dass das Kraftübertragungsmittel
ein mit der Werkzeughaltevorrichtung verbundenes Kniegelenk umfasst,
das mit dem Übertragungselement
gelenkig verbunden ist. Weiter ist es denkbar, dass das Kraftübertragungsmittel
wenigstens eine mit der Werkzeughaltevorrichtung zusammenwirkende
Keilfläche
umfasst, wobei die Keilfläche
vorzugsweise am Übertragungselement
ausgebildet ist. Alle diese unterschiedlichen Anordnungen dienen
dazu, die beispielsweise im Wesentlichen horizontale Bewegung des Übertragungselements
in eine vertikale Bewegung der Werkzeughaltevorrichtung bzw. der
daran angebrachten Werkzeuge zu übersetzen,
wobei die genannten Beispiele von Kraftübertragungsmitteln eine Übertragung
von relativ hohen Kräften
ermöglichen,
so dass auch der durch mehrere Werkzeuge gleichzeitig auszuübende Druck
auf das Werkstück
erzielbar ist.
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Das Übertragungselement
ist vorzugsweise mit der Antriebsvorrichtung derart gekoppelt, dass eine
Drehbewegung der Antriebsvorrichtung in eine lineare Bewegung des Übertragungselelements übersetzt
wird. Dabei kann die Antriebsvorrichtung eines jeweiligen Werkzeugmoduls
eine Kurvenscheibe oder/und einen Exzenter oder/und einen Servomotor
oder/und einen hydraulischen Antrieb umfassen.
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Um
eine kontinuierliche und optimierte Bearbeitung des Werkstücks zu erreichen,
wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmodule derart ansteuerbar sind,
dass die Werkzeughaltevorrichtungen während einer vorbestimmten Zeitdauer
zur Durchführung
der zugeordneten Bearbeitungsschritte synchron oder asynchron zwischen
der Freigabestellung und der Bearbeitungsstellung hin- und herbeweglich sind,
wobei vorzugsweise Werkzeughaltevor richtungen zum Halten die Bearbeitungsstellung
früher
erreichen als Werkzeughaltevorrichtungen zum Bearbeiten und die
anschließende
Freigabestellung später
erreichen als die Werkzeughaltevorrichtungen zur Bearbeitung.
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Durch
eine derartige Ansteuerung wird somit gewährleistet, dass das Werkstück auf der
gesamten Länge,
welche durch ein Werkzeugmodul bearbeitbar ist, mittels der mehreren
Werkzeuge zuerst fixiert wird und danach die entsprechenden Umformungsschritte
durchgeführt
werden. Anschließend erfolgt
dann das Vorrücken
des Werkstücks
in Durchlaufrichtung um einen vorbestimmten Betrag, so dass eine
kontinuierliche Fertigung erreicht wird.
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Beim
Werkstück
kann es sich insbesondere um endlose Werkstücke handeln, insbesondere Metallbänder oder
-drähte,
welche von einer Rolle der Arbeitsmaschine zugeführt werden, und wobei das Werkstück durch
Stanzen und weitere Umformungsschritte hergestellt wird, bis es
vom Rest des Bandes abgetrennt und ausgeworfen werden kann. Selbstverständlich ist
der Begriff ”endlos” dahingehend
zu verstehen, dass es sich um ein Band bzw. einen Draht einer bestimmten,
relativ großen
Länge von mehreren
10 oder 100 Metern handelt, welcher aber selbstverständlich nicht
unendlich lang ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer nicht einschränkenden
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt
eine schematisierte Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine.
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2 zeigt
eine ebenfalls schematische Seitenansicht aus der Richtung des Pfeils
II der 1.
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3 zeigt
in perspektivischer, schematischer Darstellung Werkzeughaltevorrichtungen
und Werkzeuge in unterschiedlichen Bewegungsebenen.
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4a zeigt
in schematischer und vergrößerter Darstellung
die Kopplung zwischen einer Werkzeughakevorrichtung, einem Kraftübertragungselement
und einem mit einer Antriebsvorrichtung verbundenen Übertragungselement.
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4b zeigt
eine Anordnung mit Keilen zur Kraftübertragung.
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5 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm an, in welchem ein Bearbeitungszyklus
der verschiedenen Werkzeugmodule schematisch dargestellt ist.
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6 zeigt
in perspektivischer, schematischer Darstellung eine Anordnung ähnlich der 3, jedoch
mit weiteren Werkzeughaltevorrichtungen in zur Durchlaufebene parallelen
Bearbeitungsebenen.
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7 zeigt
ein vereinfachtes Diagramm ähnlich
zu 5 ergänzt
mit den möglichen
Bewegungen von weiteren Werkzeughaltevorrichtungen gemäß 6.
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1 zeigt
eine stark vereinfachte schematische und nicht maßstabsgetreue
Frontansicht einer Arbeitsmaschine 10 zur Bearbeitung eines
in diesem Falle endlosen Werkstücks 12,
das in Durchlaufrichtung D über
die Arbeitsmaschine 10 hindurchläuft. Beim Werkstück 12 kann
es sich insbesondere um ein Metallband, einen Draht oder dgl. handeln.
Ausgehend von einer Einzugsvorrichtung 14, welche beispielsweise
als Radialzangenvorschub ausgebildet ist, erreicht das Werkstück 12 zunächst eine
Presse 16, in welcher aus dem Band Rohformen des aus dem
Werkstück 12 herzustellenden
Endprodukts gestanzt werden. Anschließend durchlaufen die mit dem
Band noch verbundenen gestanzten Stücke bzw. Rohformen den eigentlichen
Umformungs- bzw. Biegebereich der Arbeitsmaschine 10.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
weist die Arbeitsmaschine 10 vier Werkzeugmodule 18-1, 18-2, 18-3 und 18-4 auf,
welche jeweilige Werkzeughaltevorrichtungen 20-1, 20-2, 20-3 und 20-4 aufweisen.
Die Werkzeugmodule 18-1 bis 18-4 umfassen jeweilige
Antriebsvorrichtungen 22-1 bis 22-4, durch welche
die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 in
vertikaler Richtung V relativ zum im Wesentlichen horizontal durch
die Arbeitsmaschine 10 durchlaufenden Werkstück 12 bewegt
werden können.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 in
Vertikalrichtung V linear geführt
sind, so dass sie sich nur in dieser Vertikalrichtung V hin- und
herbewegen können
zwischen einer Freigabestellung und einer Bearbeitungsstellung. Beispielhaft
ist die Freigabestellung strichpunktiert beim Werkzeugmodul 18-3 mit
dem Antrieb 22-3 und der Werkzeughaltevorrichtung 22-3 angedeutet,
in welcher die Werkzeughaltevorrichtung 22-3 in vertikaler
Richtung weiter entfernt ist vom Werkstück 12 als in der durchgezogenen
Darstellung der Bearbeitungsstellung der Werkzeughaltevorrichtung 20-3. Ebenfalls
in seiner Freigabestellung aber in durchgezogener Linie ist das
Werkzeugmodul 18-4 dargestellt.
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Die
Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 sind über gelenkig
gelagerte Kraftübertragungsmittel 24-1 bis 24-4 mit
einem jeweiligen Übertragungselement 26-1 bis 26-4 verbunden.
Dabei führen
die Übertragungselemente 26-1 bis 26-4 aufgrund
des Antriebs durch die als Kurvenscheiben ausgebildeten Antriebsvorrichtungen 22-1 bis 22-4 eine
in horizontaler Richtung geführte
Linearbewegung aus, welche mittels der Kraftübertragungselemente 24-1 bis 24-4 auf
die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 übertragen
werden, so dass die Drehbewegung der Kurvenscheiben 22-1 bis 22-4 in eine
vertikale Bewegung der Werkzeughaltevorrichtung 20-1 bis 20-4 übersetzt
wird. Die Kurvenscheiben 22-1 bis 22-4 der Antriebsvorrichtungen
weisen eine Umfangskontur auf, welche von einem jeweiligen, mit
dem Übertragungselement 26-1 bis 26-3 gelenkig
verbundenen Mitnehmer 28-1 bis 28-4 beaufschlagt
wird, so dass der Konturverlauf in eine im Wesentlichen horizontale
Hin- und Herbewegung der Übertragungselemente 26-1 bis 26-4 übertragen bzw. übersetzt
wird.
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Der
Antrieb der Presse 16 zum Ausstanzen von Rohformen am Werkstück 12 kann
beispielsweise als Exzenterpresse ausgebildet sein. Denkbar ist aber
auch ein Antrieb durch eine Hydraulik-Kolben-Zylinder-Anordnung
oder über
eine elektrische Stellmotoranordnung. Der Vollständigkeit halber wird darauf
hingewiesen, dass in 1 noch eine weitere der Presse 16 gegenüberliegende
Werkzeughaltevorrichtung 30 dargestellt ist, welche mit
einem Linearantrieb 32 mittels Übertragungselement 34 und Gelenkanordnung 36 verbunden
ist, und die als Haltevorrichtung für die Presse 16 gedacht
ist.
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Die
Durchlaufebene in der vorliegenden Ausführungsform enthält das horizontal
verlaufende Werkstück 12 und
ist zur Papierebene der 1 orthogonal. Die Bewegungsebenen
der einzelnen Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 liegen
orthogonal zur Durchlaufebene und parallel zur Papierebene der 1.
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2 zeigt
die Arbeitsmaschine 10 in einer Seitenansicht entsprechend
dem Pfeil II der 1, wobei hier ein Sockel 38 dargestellt
ist, auf welchem die Arbeitsmaschine 10 abgestützt ist.
Ferner ist ersichtlich, dass die Werkzeugmodule 18-1 bis 18-4 an einer
vertikal auf dem Sockel 38 befestigten Grundplatte 40 befestigt
sind, welche in einem mittleren Bereich eine Öffnung 42 aufweist,
durch welche entweder das Werkstück 12 hindurchgeführt werden
kann, um es auf der anderen Seite der Grundplatte 40 weiterzubearbeiten,
oder durch welche weitere Werkzeugmodule 18-5 und 18-6 in
Bewegungsebenen parallel zur Durchlaufebene DE auf das Werkstück einwirken
können.
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Die
Bauteile Werkzeughaltevorrichtung, Kraftübertragungsmittel und Übertragungselement sind
in der 2 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet.
Nicht dargestellt sind mit den Übertragungselementen 26-1 bis 26-4 gekoppelte
Antriebsvorrichtungen 22-1 bis 22-4 (s. 1).
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In
vereinfachter und schematischer Art und Weise sind an den Werkzeug haltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 jeweilige
Werkzeuge 44-1 bis 44-4 dargestellt. Aus der Darstellung
der 2 sind auch unterschiedliche Bewegungsebenen BE
ersichtlich, entlang welchen die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 in
vertikaler Richtung V auf- und abbewegt werden. Während die
Werkzeuge 44-2, 44-3 und 44-4 unmittelbar
an ihrer jeweiligen Werkzeughaltevorrichtung 20-2, 20-4 und 20-4 angebracht
sind, ist das Werkzeug 44-1 über einen Adapter 46-1 an
der Werkzeughaltevorrichtung 20-1 befestigt. Durch den Adapter 46-1 wird
das Werkzeug 44-1 in eine Bewegungsebene des Werkzeugs 44-3 verschoben,
so dass die beiden Werkzeuge 44-1 und 44-3 in
der gleichen bzw. in nahezu der gleichen Bewegungsebene in Vertikalrichtung
V bewegt werden und am Werkstück 12 in
Durchlaufrichtung D an verschiedenen Stellen Bearbeitungsschritte
durchführen.
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3 zeigt
die Anordnung von Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 und
daran angebrachter Werkzeuge 44-1 bis 44-8 in
einer schematischen Ausschnittsdarstellung losgelöst von der
Arbeitsmaschine 10. In dieser Perspektivdarstellung ist gestrichelt
die Durchlaufebene DE angedeutet, in welcher ein Werkstück 12 in
Durchlaufrichtung D durch die Arbeitsmaschine hindurchläuft. Die
Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten der Durchlaufebene DE in einer gemeinsamen vertikalen Bewegungsebene BE-1
angeordnet, in welcher sie sich in Vertikalrichtung V auf- und abbewegen,
um das Werkstück 12 zu halten
bzw. zu bearbeiten und freizugeben. Die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4 bewegen
sich in einer zur Bewegungsebene BE-1 parallelen Bewegungsebene
BE-2 und sind ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten, d. h.
oberhalb und unterhalb der Durchlaufebene DE angeordnet. Die Bewegungsebene
BE-1 befindet sich in der perspektivischen Darstellung der 3 somit
etwas hinter der Bewegungsebene BE-2. Die Werkzeuge 44-1 und 44-5 sind
mittels unterschiedlich dimensionierter Adapter 46-1 und 46-5 an
der Werkzeughaltevorrichtung 20-1 angebracht, so dass die
Werkzeuge 44-1 und 44-5 bezogen auf die Bewegungsebene
BE-1 an unterschiedlichen Stellen quer zur Durchlaufrichtung D auf
das Werkstück 12 einwirken
können.
Beim Werkzeug 44-5 ist ein an der Arbeitsmaschine befestigter
Halteblock 50 angedeutet, auf dessen Oberseite 52 das
Werkstück 12 aufliegt
und mittels des Werkzeugs 44-5 festgehalten wird. Eine ähnliche
Anordnung ist bei der Werkzeughaltevorrichtung 20-2, dem Werkzeug 44-2 und
dem Adapter 46-2 zu sehen, wobei das Werkzeug 44-2 gegen
eine Unterseite 52a eines weiteren Halteblocks 50a gepresst
wird, um das Werkstück 12 festzuhalten.
Die Werkzeuge 44-3, 44-7, 44-4 und 44-8 bewegen
sich in der Bewegungsebene BE-2, da sie unmittelbar an ihrer jeweiligen Werkzeughaltevorrichtung 20-3 und 20-4 angebracht sind,
ohne einen dazwischenliegenden Adapter. Die Werkzeuge 44-3, 44-4, 44-7 und 44-8 dienen
zum Umformen des Werkstücks 12,
das jeweils durch die Werkzeuge 44-1, 44-2, 44-5, 44-6 ggf.
im Zusammenwirken mit einem Halteblock 50, 50a festgehalten
werden. Der Adapter 46-1 des Werkzeugs 44-1 ist
derart bemessen, dass das Werkzeug 44-1 in der Bewegungsebene
BE-2 arbeitet und zusammen mit dem Werkzeug 44-6 das Werkstück 12 zum
Halten festklemmt, so dass mittels einer Bewegung nach oben des
Werkzeugs 44-8 ein Umbiegen des nicht eingeklemmten Endes
des Werkstücks 12 nach
oben ermöglicht
wird.
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In
der 3 sind zur vereinfachten Darstellung an den verschiedenen
zusammenwirkenden Werkzeugen, beispielsweise 44-4 mit 44-5 oder 44-1 mit 44-6 und 44-8 einzelne
Werkstücke 12 dargestellt und
kein gesamtes Werkstückband,
das bei solchen Arbeitsmaschinen normalerweise in Durchlaufrichtung
hindurchläuft.
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Die
Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 liegen,
wie bereits ausgeführt,
in der Bewegungsebene BE-1 und bilden ein Werkzeughaltevorrichtungspaar,
wobei die beiden Haltevorrichtungen 20-1 und 20-2 die
gleiche Funktion aufweisen, nämlich
das Festhalten bzw. Fixieren des Werkstücks 12 mittels der
Werkzeuge 44-1, 44-2, 44-5, 44-6 und 44-9 und
ggf. der Halteblöcke 50 und 50a.
Die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4 bilden
ein Werkzeughaltevorrichtungspaar in der Bewegungsebene BE-2 und
weisen beide die Funktion des Umformens, insbesondere des Umbiegens
des Werkstücks 12 auf.
Hierbei erfolgt durch das Werkzeug 44-3 ein Umbiegen des
Werkstücks 12 quer
zur Durchlaufrichtung nach unten, durch das Werk zeug 44-4 ein Umbiegen
des Werkstücks 12 längs zur
Durchlaufrichtung D nach oben, durch das Werkzeug 44-7 ein Umbiegen
des Werkstücks 12 längs zur
Durchlaufrichtung D nach unten und durch das Werkzeug 44-8 ein
Umbiegen des Werkstücks 12 quer
zur Durchlaufrichtung D nach oben.
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Durch
die Anordnung von Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 in
unterschiedlichen Bewegungsebenen BE-1 und BE-2 sowie durch die
Anordnung von mehreren Werkzeugen 44-1 bis 44-9 an den
Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 kann auf
einer kurzen Strecke in Durchlaufrichtung D eine komplexe Umformung
des Werkstücks 12 erreicht werden.
Dabei wird die Flexibilität
durch die Verwendung von Adaptern 46-1, 46-2, 46-5, 46-6 und 46-9 erhöht, durch
welche unterschiedliche Haltepunkte bezogen auf die Bewegungsebene
BE-1 durch die jeweiligen Werkzeuge erreicht werden können. Aus
der Darstellung gemäß 3 ist
auch ersichtlich, dass an den Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bis 20-4 jeweils
mehrere Bohrungen 54 vorgesehen sind, an denen weitere
Werkzeuge befestigt werden können.
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4a zeigt
schematisch eine Ausführungsform
der gelenkigen Verbindung zwischen einer Werkzeughaltevorrichtung 20 und
einem zugehörigen Übertragungselement 26 mittels
eines Pleuels 24, welcher in entsprechenden Ausnehmungen 21 bzw. 27 aufgenommen
ist. Die Ausnehmungen 21 und 27 sind dabei wie
eine Gelenkpfanne ausgebildet, so dass durch eine Bewegung des Übertragungselements 26 in
horizontaler Richtung H die Werkzeughaltevorrichtung 20 in
vertikaler Richtung V bewegt wird. Dabei kann ein derartiger Pleuel 24 hohe
Druckkräfte
auf die Werkzeughaltevorrichtung 20 und ggf. daran angebrachte
Werkzeuge übertragen,
so dass mittels einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) mehrere
Werkzeuge der Werkzeughaltevorrichtung 20 zwecks Halten
oder/und Umformen des Werkstücks
auf dieses gepresst werden können. In
der Darstellung der 4a sind die Werkzeughaltevorrichtung 20,
der Pleuel 24 und das Übertragungselement 26 in
Freigabestellung der Werkzeughaltevorrichtung 20 gestrichelt
dargestellt und in der Bearbeitungsstellung in durchgezogener Linie.
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4b zeigt
eine alternative Kraftübersetzung
zwischen dem Übertragungselement 126 und der
Werkzeughaltevorrichtung 120. Das Übertragungselement 126 weist
an seiner Unterseite zwei keilartige Flächen 160 auf, welche
mit korrespondierenden Keilflächen 162 an
der Werkzeughaltevorrichtung 120 zusammenwirken, so dass
aufgrund der geneigten Kontaktflächen
eine Horizontalbewegung des Übertragungselements 126 in
eine Vertikalbewegung der Werkzeughaltevorrichtung 120 übersetzt wird.
Auch in diesem Falle stellt die gestrichelte Darstellung die Freigabestellung
und die durchgezogene Linie die Bearbeitungsstellung der Werkzeughaltevorrichtung 120 dar.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass das Übertragungselement 26 bzw. 126 nur
in Horizontalrichtung H verschieblich ist und in Vertikalrichtung
V unbeweglich ist. Die Werkzeughaltevorrichtung 120 ist in
Vertikalrichtung V linear beweglich und in Horizontalrichtung H
unverschieblich gehalten. Selbstverständlich können zwischen der Werkzeughaltevorrichtung
und dem Übertragungselement
auch andere Kraftübertragungselemente
vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Kniegelenk oder dergleichen.
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5 zeigt
exemplarisch einen Bearbeitungszyklus der Arbeitsmaschine 10,
wobei in der ersten Spalte beispielhaft die Bezugszeichen der wirkenden
Elemente gemäß 1 eingesetzt
sind.
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Zu
Beginn eines Bearbeitungszyklus werden bei 0° die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 aus
der Freigabestellung in Vertikalrichtung V zur Durchlaufebene bzw.
dem Werkstück 12 bewegt,
um dieses festzuhalten. Dabei erreichen die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 bei
etwa 30° ihre Bearbeitungsstellung,
in welcher sie bis etwa 170° gehalten
werden. Für
die Presse 16 sind zwei unterschiedliche Verläufe 16 bzw. 16' dargestellt,
wobei in den Zeilen mit den Bezugszeichen 16 ein Verlauf
mit einer Exzenterpresse, also ein sinuider Wegverlauf dargestellt
ist und beim Bezugszeichen 16' eine Presse ohne Exzenter, beispielsweise
angetrieben durch einen Hydraulikzylinder oder dergleichen. Bezugszeichen 30 bzw. 30' zeigt die Betätigung der Werkzeughaltevorrichtung 30 zum
Halten des Werkstücks 12 vor
dem Stanzvorgang durch die Presse 16, wobei im Falle des
sinuiden Verlaufs die Werkzeughaltevorrichtung 30 vor dem
Stanzvorgang angesteuert wird. Die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4,
welche die zum Umformen vorgesehenen Werkzeuge aufweisen, werden
ab etwa 30° von
ihrer Freigabestellung in ihre Bearbeitungsstellung bewegt, welche
sie bei etwa 90° erreichen.
Danach werden sie wieder in ihre Freigabestellung bewegt, die sie
bei etwa 170° erreichen.
Aus der Darstellung gemäß 5 wird
ersichtlich, dass die zum Halten vorgesehenen Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 mit
ihren daran angebrachten Werkzeugen ihre Bearbeitungsstellung früher erreichen als
die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4, welche
den Umformvorgang durchführen.
Die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 werden
auch länger
in der Bearbeitungsstellung gehalten als die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4,
insbesondere werden die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 und 20-2 erst
dann aus der das Werkstück
fixierenden Bearbeitungsstellung gelöst, wenn die Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 und 20-4 bei
ungefähr 170° wieder ihre
Freigabestellung erreicht haben. Der Einzug 14 ist von
ungefähr
250° bis
ungefähr 320° aktiv und
schiebt das Werkstück,
insbesondere ein endloses Metallband oder einen Draht, um einen vorbestimmten
Betrag in Durchlaufrichtung vorwärts, wobei
das Werkstück
während
dieses Zyklusabschnitts frei beweglich ist. Grundsätzlich ist
die Aktivierung des Einzugs frei wählbar in der Größenordnung
zwischen 60 und 300°,
je nach Ausgestaltung der Arbeitsmaschine und der durch diese durchzuführenden
Umformschritte.
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6 zeigt
in schematischer perspektivischer Darstellung eine Anordnung ähnlich zu
derjenigen der 3, wobei zwei weitere Werkzeughalter 20-5 und 20-6 vorgesehen
sind, welche sich in Bewegungsebenen BE-3 und BE-4 bewegen entsprechend
dem Pfeil BE-3/4. Die Bewegung der Werkzeughalter 20-5 und 20-6 erfolgt
parallel zur Durchlaufebene DE und orthogonal zu den Bewegungsebenen
BE-1 und BE-2 der Werkzeughalter 20-1 bis 20-4.
Die in Durchlaufrichtung D zuvorderst und zuhinterst liegenden zu sammenwirkenden
Werkzeugpaare 44-3 und 44-9 bzw. 44-4 und 44-5 sind
identisch mit den gleich bezeichneten Werkzeugpaaren in der Anordnung
gemäß 3.
Ein im Wesentlichen horizontal bewegliches Werkzeug 44-10,
welches an der Werkzeughaltevorrichtung 20-6 befestigt
ist, dient als Fixierung des Werkstücks 12 zusammen mit dem
Werkzeug 44-6, so dass das Werkstück 12 zwischen diesen
beiden Werkzeugen 44-6 und 44-9 festgeklemmt ist
und durch das Werkzeug 44-8 nach oben umgebogen werden
kann. Dabei dient das Werkzeug 44-10 als Umbiegekante und
Anlagefläche für das umgebogene
Werkstück,
also als Biegekern. Somit ersetzt in dieser Anordnung das Werkzeug 44-10 das
Werkzeug 44-1 der 3. Ein Werkzeug 44-11,
welches mittels eines Adapters 46-11 an der Werkzeughaltevorrichtung 20-5 angebracht
ist, dient dem Festhalten des Werkstücks 12 im Zusammenwirken
mit dem Werkzeug 44-12, so dass mittels des Werkzeugs 44-7 eine
Umformung des Werkstücks 12 (Umbiegen
nach unten) entlang einer Stirnseite des Werkzeugs 44-11 erfolgen
kann. Auch hier wirkt das Werkzeug 44-11 als Biegekern.
In dieser Anordnung ersetzen die Werkzeuge 44-11 und 44-12 das
als Biegekern vorgesehene Werkzeug 44-2 und den festen
Halteblock 50a der 3.
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Neben
derartigen Haltefunktionen der in den horizontalen Bewegungsebenen
BE-3 und BE-4 arbeitenden Werkzeuge 44-10 und 44-11 können derartig
angeordnete Werkzeuge auch als Umformwerkzeuge (Biegestempel) ausgebildet
sein oder fertig bearbeitete Werkstücke aus der Bearbeitungsstraße ausstoßen. Wie
aus der Anordnung der 6 ersichtlich, können durch
die Anordnung und Verwendung von Werkzeugen 44-10 und 44-11,
die in den Bewegungsebenen BE-3 und BE-4 arbeiten, gleichartige
Arbeiten verglichen mit 3 durchgeführt werden, wobei sich durch
die weiteren horizontalen Bewegungsebenen BE-3 bzw. BE-4 größere Freiheiten
und mehr Flexibilität
bei der Ausgestaltung der Maschine ergeben. Insbesondere ist es
auch interessant, dass durch ein horizontal angeordnetes Werkzeug 44-11 ein
fest angeordneter Block 50a (3) ersetzt
werden kann. Selbstverständlich
sind die Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 und 20-6 mit
entsprechenden, nicht dargestellten Antriebsvorrichtungen verbunden
analog zu den Antriebsvorrichtungen 22-1 bis 22-4 der 1.
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7 zeigt
ein zur 5 ähnliches Diagramm, wobei für die Beschreibung
der ersten neun Zeilen (Einträge 14 bis 20-2)
auf die zur 5 gegebene Beschreibung hingewiesen
wird. In der Zeile X ist die zeitliche Ansteuerung der Bewegung
der Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 und 20-6 für eine Anordnung
gemäß 6 dargestellt,
in welcher die entsprechenden Werkzeuge 44-10 und 44-11 als Halterungen
bzw. Abstützungen
(Biegekerne) für
das Werkstück 12 dienen.
Dabei werden die Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 und 20-6 bereits
sehr früh von
ihrer Freigabestellung in ihre Bearbeitungsstellung bewegt und auch
länger
in dieser Bearbeitungsstellung gehalten (von ungefähr 10° bis 190°), da sie als
Abstützung
des Werkstücks 12 dienen
beim Festklemmen durch Werkzeuge, welche an den Werkzeughaltern 20-2 bzw. 20-1 angebracht
sind.
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Wie
bereits oben erwähnt,
könnten
an den Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 bzw. 20-6 angebrachte
Werkzeuge auch dazu verwendet werden, fertig umgeformte Werkstücke aus
der Bearbeitungsstraße
auszustoßen.
Dies ist in der Zeile XI dargestellt, wobei die Bewegung des Auswerfens
unmittelbar zu Beginn des Vorschubs mittels der Einzugsvorrichtung 14 (1)
erfolgt. Die Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 bzw. 20-6 erreichen
in diesem Falle ihre Bearbeitungsstellung bei etwa 250° und werden umgehend
wieder in ihre Freigabestellung zurückbewegt. Schließlich ist
in Zeile XII der Fall dargestellt, bei welchem an der Werkzeughaltevorrichtung 20-5 bzw. 20-6 ein
Werkzeug angebracht ist, das eine Umformung des Werkstücks durchführt, also
als Biegestempel wirkt. Selbstverständlich erreicht dann die Werkzeughaltevorrichtung 20-5 bzw. 20-6 ihre
Bearbeitungsstellung in dem Zeitraum, in welchem das Werkstück durch
die Werkzeughaltevorrichtungen 20-1 bzw. 20-2 und
ggf. 20-5 bzw. 20-6 festgehalten wird. Dieser
Umformvorgang durch Werkzeuge an den Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 bzw. 20-6 erfolgt ähnlich wie
bei den Werkzeughaltevorrichtungen 20-3 bzw. 20-4 in
einem Bereich um 90° herum, wobei
in 7 die Bearbeitungsstellung bei etwa 100° angedeutet
ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die im Dia gramm gemäß 7 Zeilen
X bis XII angedeuteten Funktionen alternativ oder in Kombination
miteinander vorgesehen werden können
je nachdem, welcher Arbeitsvorgang mittels der an den Werkzeughaltevorrichtungen 20-5 bzw. 20-6 angebrachten
Werkzeuge erreicht werden sollen (Halten bzw. Biegekern, Umformen
bzw. Biegestempel, Auswerfen).