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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung eines Biegeteils aus einem Materialstreifen, wobei das Werkzeug ein Oberwerkzeug und ein mit diesem zusammenwirkendes Unterwerkzeug aufweist, die relativ bewegbar zueinander angeordnet sind, wobei das Oberwerkzeug einen Biegestempel und das Unterwerkzeug eine Biegematrize aufweist, in deren Biegeraum der Biegestempel des Oberwerkzeugs einbringbar ist.
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Für eine Vielzahl von Anwendungszwecken, welche von der Mikroelektronik über die elektrische oder elektronische Anschlußtechnik, insbesondere für Steckverbindungen, bis zum Maschinenbau hin reichen, ist es erforderlich, ein aus einem biegbaren Material gefertigtes Biegeteil um eine oder mehrere Biegelinien so zu biegen, dass ein erster Abschnitt dieses Biegeteils nach dem Biegevorgang in einem definierten Winkel zu dem daran anschließenden Abschnitt verläuft. Insbesondere werden auf diese Art und Weise Biegeteile hergestellt, die rinnenartig mit einem U- oder V-förmigen Querschnitt ausgebildet sind. Im erstgenannten Fall eines U-förmigen Querschnitts des rinnenartig ausgestalteten Biegeteils werden zur Ausbildung der „Wände” dieses Biegeteils zwei Außenbereiche jeweils um eine Biegelinie gegenüber dem zwischen diesen beiden Außenbereichen liegenden Mittenbereich des Biegeteils gebogen. Vorzugsweise beträgt hierbei der Winkel zwischen dem den „Boden” des rinnenartigen Biegeteils ausbildenden Mittenbereichs und den Außenbereichen des Abschnitt ungefähr 90°, wobei aber auch andere Winkel möglich sind.
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Bei der Herstellung der bekannten Biegeteile tritt das Problem auf, dass die beiden Außenbereiche nach ihrem Biegevorgang zurückfedern, so dass dann zur Ausbildung des finalen Winkels zwischen einem Außenbereich und dem anschließenden Mittenbereich ein Nachbiegen oder Richten erforderlich ist. Daraus resultiert aber, dass zur Herstellung dieses Biegeteils mindestens zwei Arbeitsschritte erforderlich sind, die aufgrund der dabei auftretenden unterschiedlichen mechanischen Vorgänge in der Regel in zwei getrennten Arbeitsstationen einer Fertigungsanlage durchgeführt werden müssen. Es müssen also in einer ersten Arbeitsstation die beiden Außenbereiche des Biegeteils um die korrespondierenden Biegelinien gebogen werden. Da diese Außenbereiche – wie beschrieben – zurückfedern, muss dann in einer zweiten Arbeitsstation eine winkelmaßhaltige Weiterbearbeitung der gebogenen Außenbereiche durchgeführt werden. Hierzu muss das Werkstück zuerst in die erste Arbeitsstation eingespannt werden und nach dem Hochbiegen der Außenbereiche dieser ersten Arbeitsstation entnommen, zur zweiten Arbeitsstation gebracht und dort wieder eingespannt werden. Eine derartige Vorgangsweise ist insbesondere bei Biegeteilen für die elektrische Anschlußtechnik, insbesondere für Steckverbindungen, nachteilig, da derartige Biegeteile in sehr großen Stückzahlen, die mindestens im sechs- oder siebenstelligen Bereich liegen, gefertigt werden, so dass jede auch nur geringfügige Verzögerung im Herstellungsablauf eines Biegeteils zu einer deutlich verminderten Produktionsrate der diese Biegeteile fertigenden Anlage führt.
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Es ist auch bekannt, dass zur Verbesserung des Biegevorgangs und/oder zur Erhöhung der Winkelstabilität nach dem Hochbiegen der Außenbereiche in das Biegeteil im Bereich der Biegelinien Vertiefungen eingebracht werden, die ein leichteres Biegen ermöglichen und/oder das Rückfedern verringern. Bei einer derartigen Vorgangsweise ist dann noch eine dritte Arbeitsstation erforderlich, die zum Einbringen der entsprechenden Vertiefungen in das Biegeteil dient.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Biegeteil bereit zu stellen, das in einem effizienten Produktionsablauf herstellbar ist. Auch soll ein Werkzeug geschaffen werden, dass sich zur Herstellung des erfindungsgemäßen Biegeteils eignet.
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Das erfindungsgemäße Biegeteil sieht vor, dass zwischen dem Mittenbereich und dem Außenbereich in der außeren Fläche des Materialstreifens mindestens eine Überbiegungssicke angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug sieht vor, dass die Biegematrize mindestens eine Prägestufe aufweist, durch die im Zusammenwirken mit dem Biegestempel an einer außeren Fläche des zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug angeordneten Materialstreifens in einen Übergangsbereich zwischen einem Mittenbereich und mindestens einem Außenbereich des Biegeteils eine Überbiegungssicke einbringbar ist.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im Folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Biegeteils,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II der 1,
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3 eine schematische Darstellung eines Biegewerkzeugs zur Herstellung des Biegeteils der 1,
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4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV der 3,
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5 das Biegewerkzeug der 3 während des Biegevorgangs,
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6 das Oberwerkzeug des Biegewerkzeugs in der in 5 gezeigten Position,
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7 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII der 6,
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8 das Biegewerkzeug der 3 nach der Herstellung des Biegeteils zusammen mit diesem, und
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9 eine Vorderansicht des in 8 dargestellten Biegeteils.
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In den 1 und 2 ist nun ein allgemein mit 1 bezeichnetes Biegeteil dargestellt, wie es z. B. als Anschlußelement bei Steckverbindungen zum Einsatz kommt. Dieses Biegeteil 1 wurde aus einem in 3 dargestellten Materialstreifen 2 hergestellt. Der Materialstreifen 2 ist aus einem entsprechenden biegbaren Material gefertigt, wie z. B. aus Blech, Stahl, Aluminium, Kupfer oder einem Edelmetall wie Silber oder Gold oder aus einem sonstigen biegbaren Material, welches erforderlichenfalls mit einem leitfähigen Material wie Silber, Gold, Kupfer, etc. beschichtet wurde. Dem Fachmann ist aus nachfolgender Beschreibung ersichtlich, dass es nicht wesentlich ist, aus welchem Material der Materialstreifen 2 hergestellt ist. Wesentlich ist nur, dass der Materialstreifen 2 derartige Materialeigenschaften aufweist, dass er wie nachfolgend beschrieben biegbar ist.
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Dem Fachmann ist des Weiteren ersichtlich, dass die Verwendung eines Materialstreifens 2 zur Herstellung eines Biegeteils 1 nicht zwingend ist. Es ist auch möglich z. B. ein Band, ein Blatt oder ein Plättchen zu verwenden. Zwecks einer prägnanteren Beschreibung wird nachfolgend für sämtliche mögliche Varianten eines derartigen Ausgangswerkstücks der Begriff „Materialstreifen” verwendet, es sollen aber unter diesem Begriff sämtliche Varianten wie Materialstreifen, Band, Blatt, Plättchen etc. verstanden werden.
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Das Biegeteil 1 weist im hier gezeigten Fall einen U-förmigen Querschnitt auf und ist folglich rinnenartig ausgebildet. Dem Fachmann ist aber aus nachfolgender Beschreibung ebenfalls ersichtlich, dass dieser U-förmige Querschnitt ebenfalls nicht zwingend ist. Vielmehr ist auch ein V-förmiger Querschnitt möglich. Ebenso ist denkbar, dass das Biegeteil 1 nicht – wie hier gezeigt – rinnenartig ausgebildet ist, sondern winkelförmig, dass es also einen L-förmigen Querschnitt besitzt. Im Folgenden soll der einfacheren Beschreibung halber exemplarisch davon ausgegangen werden, dass das Biegeteil 1 einen U-förmigen Querschnitt besitzt. Dem Fachmann sind die Modifikationen, die er zur Herstellung eines Biegeteils 1 mit einem anderen Querschnitt vornehmen muss, ohne weiteres ersichtlich, so dass diese nicht beschrieben werden müssen.
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Das Biegeteil 1 weist einen ersten Außenbereich 1a auf, an den sich ein Mittenbereich 1b anschließt, dem wiederum ein zweiter Außenbereich 1c folgt. Die beiden Außenbereiche 1a, 1c, welche die „Wände” des rinnenartigen Biegeteils 1 ausbilden, schließen mit dem Mittenbereich 1b, der den „Boden” des Biegeteils 1 ausbildet, einen Winkel von 90° ein. Dem Fachmann ist auch hier wiederum ersichtlich, dass das Werkzeug 10 nicht darauf beschränkt sind, ein Biegeteil 1 auszubilden, dessen Außenbereiche 1a und 1c mit dem Mittenbereich 1b einen Winkel von 90° einschließen. Vielmehr ist es auch möglich, das beschriebene Werkzeug 10 dazu einzusetzen, Biegeteile herzustellen, bei denen ein oder beide Außenbereiche 1a, 1c mit dem Mittenbereich 1b einen stumpfen oder einen spitzen Winkel einschließen. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird aber exemplarisch davon ausgegangen, dass der Winkel zwischen der Innenfläche 1b' des Mittenbereichs 1b und der Innenfläche 1a' bzw. 1c' des Außenbereichs 1a bzw. 1c des fertigen Biegeteils 1 90° beträgt.
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Wesentlich ist nun, dass das Biegeteil 1 zwischen dem Mittenbereich 1b und dem ersten Außenbereich 1a sowie zwischen dem Mittenbereich 1b und dem zweiten Außenbereich 1c jeweils eine Überbiegungssicke 3a bzw. 3b aufweist, welche – wie nachstehend beschrieben – in die durch die Außenflächen 1a'', 1b'', 1c'' der Außenbereiche 1a, 1b und 1c ausgebildeten außeren Fläche 2'' des Materialstreifens 2 eingebracht wurden.
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Diese Maßnahme ermöglicht es nun, ein Biegeteil 1 aus dem Materialstreifen 2 mittels eines einzigen Biegewerkzeugs 10, also in einer einzigen Aufspannung, herzustellen. Diese Überbiegungssicken 3a und 3b verhindern, dass nach dem Biegen die Außenbereiche 1a und 1c um den Mittenbereich 1b diese zurückfedern, oder dass ein eventuell auftretendes Rückfedern unterhalb eines gewissen Toleranzbereichs bleibt, so dass – im Gegensatz zu den bekannten, durch ein Biegen der Außenbereiche um den Mittenbereich hergestellte Biegeteile – kein Nachbearbeiten erforderlich ist. Es ist somit in vorteilhafter Art und Weise zur Herstellung eines Biegeteils 1 nurmehr eine einzige Arbeitsstation erforderlich, ein Transport des Biegeteils 1 zwischen mehreren Bearbeitungsstationen und die Bearbeitung dieses Biegeteils 1 in diesen mehreren Arbeitsstationen, die bis jetzt bei den bekannten Biegeteilen zu ihrer Herstellung erforderlich waren, entfällt somit. Das Biegeteil 1 zeichnet sich daher durch seine effiziente Herstellbarkeit aus.
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In den 3 bis 8 ist nun ein Werkzeug 10 zur Herstellung des Biegeteils 1 aus dem Materialstreifen 2 während mehrerer Bearbeitungsstadien dargestellt. Nicht dargestellt sind die weiteren Einrichtungen der das Werkzeug 10 verwendenden Vorrichtung zum Biegen des Biegeteils, welche für die Durchführung der Relativbewegung zwischen einem Oberwerkzeug 10a und einem Unterwerkzeug 10b des Werkzeugs sowie für die Durchführung anderer Bearbeitungsoperationen erforderlich sind. Dies aus dem Grund, da dem Fachmann der Aufbau einer derartigen Vorrichtung vertraut ist und daher nicht mehr näher erläutert werden muss.
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Das Oberwerkzeug 10a des Werkzeugs 10 weist einen Biegestempel 11 auf, der mit einer Biegematrize 12 des als Gegenwerkzeug zum Oberwerkzeug 10a fungierenden Unterwerkzeugs 10b zusammenwirkt. Die Innenkontur der Biegematrize 12 bestimmt dann die Außenkontur des Biegeteils 1. Die Biegematrize 12 wird durch zwei Seitenwände 12a und 12c und einen Boden 12b ausgebildet. Soll mit dem Werkzeug 10 nun das in den 1 und 2 dargestellte Biegeteils 1, dessen die Seitenwände des Biegeteils 1 ausbildenden Außenbereiche 1a und 1c in einem rechten Winkel zum Mittenbereich 1b angeordnet sind, ausgebildet werden, so sind die beiden Seitenwände 12a und 12c der Biegematrize 12 ebenfalls unter diesem Winkel zu deren Boden 12b angeordnet.
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Wesentlich an der Biegematrize 12 ist nun, dass diese – wie am besten aus der vergrößerten Darstellung der 4 ersichtlich ist – jeweils in einem Übergangsbereich 12ab bzw. 12bc zwischen dem Boden 12b und der Seitenwand 12a bzw. der Seitenwand 12b eine Prägestufe 13a bzw. 13b aufweist, welche zur Herstellung der entsprechenden Überbiegungssicke 3a bzw. 3b des Biegeteils 1 dient. Die Kontur der Prägestufen 13a bzw. 13b ist somit komplementär zu derjenigen der Überbiegungssicken 3a, 3b. Jede Prägestufe 13a und 13b der Biegematrize 12 weist eine erste Flanke 14a auf, die parallel zur Seitenwand 12a verläuft. Daran schließt sich eine Stufenfläche 14b an, die parallel zum Boden 12b der Biegematrize 12 verläuft, so dass durch die erste Flanke 14a und die Stufenfläche 14b die eigentliche Prägestufe 13a bzw. 13b ausgebildet wird. An die Stufenfläche 14b schließt sich eine zweite Flanke 14c an, die wiederum parallel zur Seitenwand 12a der Biegematrize 12 ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen einer Bodenfläche 12b' des Bodens 12b der Biegematrize 12 und der ersten Flanke 14a eine Rundung 14d jeweils in der Seitenwand 12a und 12b der Biegematrize 12 vorgesehen ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass hierdurch ein scharfkantiger Übergang zwischen dem Mittenbereich 1b und dem daran anschließenden Außenbereich 1a bzw. 1c des Biegeteils 1 vermieden wird.
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Der mit der Biegematrize 12 zusammenwirkende Biegestempel 11 des Oberwerkzeugs 10a besitzt eine zur Innenkontur der Biegematrize 12 komplementäre Außenkontur, mit der Maßgabe, dass der Biegestempel 11 geringfügig kleiner ausgebildet ist, als der durch die Innenkontur der Biegematrize 12 begrenzte Biegeraum, so dass – wie nachstehend beschrieben – zwischen den Seitenwänden 12a und 12c sowie dem Boden 12b der Biegematrize 12 und der durch die Seitenwänden 11a und 11c sowie einer Biegefläche 11b definierten Außenkontur des Biegestempels 11 der zum Biegeteil 1 umzuformende Materialstreifen 2 einbringbar ist. Demzufolge weist der Biegestempel 11 zwischen seiner Biegefläche 11b und den Seitenflächen 11a und 11c Stufen 15a und 15b auf, die komplementär zu den Prägestufen 13a, 13b der Biegematrize 12 ausgebildet sind.
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Der Herstellungsvorgang eines Biegeteils 1 wird nun anhand der 3 bis 8 erläutert: Wie in 3 dargestellt, wird zwischen das Oberwerkzeug 10a und das Unterwerkzeug 10b der zum Biegeteil 1 umzuformende Materialstreifen 2 eingebracht. Danach wird – wie in den 5 und 6 dargestellt – der Biegestempel 11 des Oberwerkzeugs 10a abgesenkt, so dass er den Materialstreifen 2 an seiner inneren Fläche 2' beaufschlagt und in die Biegematrize 12 hineinpresst. Es ist natürlich auch möglich, dass anstelle des Oberwerkzeugs 10a das Unterwerkzeug 10b bewegt wird. Auch eine gleichzeitige Bewegung des Oberwerkzeugs 10a und des Unterwerkzeugs 10b ist möglich.
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Durch diese Relativbewegung zwischen Oberwerkzeug 10a und Unterwerkzeug 10b wird der Materialstreifen 2 mit seiner außeren Fläche 2'' gegen die Innenkontur der Biegematrize 12 gepresst, so dass die beiden Außenbereiche 1a und 1c des Biegeteils 1 und dessen Mittenbereichs 1b ausgebildet werden. Gleichzeitig hierzu wird durch das Zusammenwirken der Prägestufe 13a der Biegematrize 12 mit der komplementär hierzu geformten Stufe 15a des Biegestempels 11 die zwischen dem ersten Außenbereich 1a und dem Mittenbereich 1b des Biegeteils 1 befindliche Überbiegungssicke 3a ausgebildet. In entsprechender Art und Weise bilden die Prägestufe 13b der Biegematrize 12 und die komplementär hierzu geformte Stufe 15b des Biegestempels 11 die zwischen dem Mittenbereich 1b und dem zweiten Außenbereich 1c befindliche zweite Überbiegungssicke 3b aus.
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Danach wird – wie in den 7 und 8 dargestellt – durch eine entgegengesetzt zur ersten Relativbewegung zwischen Oberwerkzeug 10a und Unterwerkzeug 10b gerichtete zweite Relativbewegung der Wirkeingriff zwischen Biegestempel 11 und Biegematrize 12 aufgehoben und der Biegestempel 11 aus dem Biegeraum der Biegematrize 12 entfernt. Das nun bereits fertige Biegeteil 1 kann aus dem Werkzeug 10 entfernt werden.
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Durch die Überbiegungssicken 3a und 3b wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass kein Rückfedern der Außenbereiche 1a und 1c des Biegeteils 1 stattfindet oder ein eventuelles Rückfedern unterhalb einer vorgegebenen Fertigungstoleranz ist, so dass keine Nachbearbeitung des wie beschrieben hergestellten Biegeteils 1 mehr erforderlich ist. Das Biegeteil 1 zeichnet sich somit durch seinen einfachen und effizienten Herstellvorgang aus und erlaubt in vorteilhafter Art und Weise eine kostengünstige Massenfertigung.
