EP0972585A2 - Rotationsumformmaschine mit verbessertem Umformverhalten - Google Patents

Rotationsumformmaschine mit verbessertem Umformverhalten Download PDF

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Publication number
EP0972585A2
EP0972585A2 EP99113300A EP99113300A EP0972585A2 EP 0972585 A2 EP0972585 A2 EP 0972585A2 EP 99113300 A EP99113300 A EP 99113300A EP 99113300 A EP99113300 A EP 99113300A EP 0972585 A2 EP0972585 A2 EP 0972585A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
roller
tool part
forming machine
machine according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99113300A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0972585A3 (de
Inventor
Michael Dipl.-Ing. Hoogen
Harmut Prof. Dr.-Ing. Hoffmann
Michael Dipl.-Ing. Schweitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Publication of EP0972585A2 publication Critical patent/EP0972585A2/de
Publication of EP0972585A3 publication Critical patent/EP0972585A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/36—Perforating, i.e. punching holes using rotatable work or tool holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/08—Stamping using rigid devices or tools with die parts on rotating carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/02—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed
    • B26F1/06—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed with punching tools moving with the work
    • B26F1/08—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed with punching tools moving with the work wherein the tools are carried by, and in operation move relative to, a rotative drum or similar support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/02—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed
    • B26F1/06—Perforating by punching, e.g. with relatively-reciprocating punch and bed with punching tools moving with the work
    • B26F1/10—Roller type punches

Definitions

  • the invention relates to a rotary forming machine, especially for forming flat workpieces.
  • rotary forming machines can serve where the workpiece is to be formed between two is carried out according to profiled rollers.
  • E.g. for punching holes, for making recesses, for cutting tabs and / or for bending individual workpiece parts serve on at least one roller provided projections that rotate with the roller.
  • Contrast with reciprocating driven tool halves enable cylindrical tool halves continuous work with less mechanical Pollution and with less noise.
  • E.g. is such a rotary forming machine from EP 0680793 A1 known.
  • the machine has two Rollers, one of which is recessed on its circumference is provided and forms a matrix.
  • the other roller is provided with strip-like projections on its circumference, complementary to the recesses of the aforementioned rollers are trained. It therefore forms a patrix.
  • U.S. Patent 5,040,397 addresses this problem.
  • two rollers which are trough-shaped extending parallel to their respective axis of rotation
  • Have recesses In the recesses there are movable, approximately semi-cylindrical tool parts, the one defined by the trough-shaped recess Axis are pivotable.
  • the semi-cylindrical tool parts are on their respective outward facing flat surfaces with a stamp or one matching the stamp Provide recess.
  • the tool parts are at the end each provided with a peg, which in a corresponding trained stationary cam track runs.
  • the tool part is brought in by means of the pin on the cam track one rotation of the roller so that the spatial Orientation of the stamp or the recess at least then does not change when the stamp is in with the tool Engagement is.
  • stamps do not appear as strips or ribs over the entire length Roll width formed continuously and should, for example Several rows of punches arranged side by side on a roller be against each other by less than a stamp width can be offset with the concept the US-PS 5040397 hardly realize.
  • the rotary forming machine has at least one roller on which tool parts are provided are, which are adjustable in the radial direction.
  • an actuator is provided the relevant tool part when the roller rotates in a radial movement within a predetermined angular range granted. This radial movement is superimposed on the rotational movement, communicated to the tool part by the roller becomes.
  • the workpiece for example a sheet metal strip, is with a speed performed under the roller, the corresponds approximately to the peripheral speed of the roller. Mapped to the movement of the sheet metal strip, the runs through Tool part a cycloid by the additional Movement of the tool part towards and from the workpiece this way is deformed.
  • the deformation can be so be chosen that the tool part shorter with the Workpiece is engaged as it has no additional movement component would be the case. This ensures that the swivel angle that the tool part, for example a punch or the like. Goes through with the workpiece is engaged, is reduced. This can cause flank friction a tool part, for example a punch be significantly reduced that occurs on the workpiece. Flank friction can also occur through recesses be reduced on the flanks. This is achieved, for example, by a punch at the end of its cutting edge is slimmed down so that it is radial from the outside Seen here after the cutting edge undercuts having.
  • the additional movement component with which the tool part to the workpiece in the specified angular range can be approximated and removed from it is one Relative motion component. This means that it is both is possible the tool part in relation to the workpiece, as well as the workpiece in relation to the tool part move. If necessary, both can also be moved. Furthermore, it is possible not just the tool part in terms of the roller and the workpiece, but the entire roller to move with respect to the workpiece, being the tool parts are then preferably fixed, i.e. stare at the roller are stored.
  • the movement component is preferably essentially directed at right angles to a feed movement, with the workpiece is transported.
  • the roller carries a large number of tool parts and is the total weight of the roller with tool parts not too big, but it can also be beneficial to move the entire roller in relation to the workpiece.
  • the actuator is in this case with the Roller connected so that the roller in addition to theirs Rotary movement executes a lifting movement with which it leads to the Workpiece is guided towards and away from the workpiece if the relevant tool parts in engagement with the workpiece are.
  • this presupposes that the individual Tool parts with regard to their angular range, in which they engage with the workpiece, do not overlap are arranged. With overlapping arrangement of the tool parts, it is rather advantageous to the tool parts to be stored and closed individually on the roller actuate.
  • a particularly easy way to do the tool parts moving in relation to the roller is with an in the roller arranged fixed cam or a any other means providing a movement curve given, with each tool part or simultaneously moving tool parts with a curve follower are provided and scan the curve.
  • the tool parts for example to hold radially inner position from which to carry it out a working stroke from the cam follower or be driven outside by another means.
  • the tool part with a not too strong Spring or other power generating agent are held in a radially outer position, whereby the tool part after placing on the workpiece of the Workpiece is first pressed radially inwards. Sits the tool part with its entire cutting edge or its other area of engagement on the workpiece on, can be supported by the spring means and if necessary by an actuator a radial outward force are generated, which then briefly reshaping the workpiece.
  • the pressure angle i.e. the Angular range of the roller in which the tool part with the Workpiece is engaged
  • This movement component is characterized in that the distance between the tool part and the workpiece additionally during the rotation of the tool part changed.
  • the tool it is possible to refer to the tool to move the roller or the tool part. This can both by moving a fixed workpiece support as also done by moving a second roller. The Workpiece is then passed between the two rollers, wherein the rollers have projections and depressions and thus form patrix and matrix locally.
  • Fig. 1 is a rotary forming machine 1 in a schematic Illustration illustrates.
  • the rotary forming machine 1 has a schematically indicated base frame 2 on, in which two rollers 3, 4 rotatably mounted are.
  • the rollers 3, 4 are arranged schematically by a Drive device 5 in indicated by arrows 6, 7 Direction of rotation in opposite directions at the same speed driven rotating.
  • a workpiece 9 is guided, that is, for example, a sheet of metal or a sheet metal strip.
  • the Workpiece 9 is thereby affected by the action of the rollers 3, 4 or by separate transport rollers 11, 12, 13, 14 in a transport direction indicated by an arrow 15 promoted.
  • the rollers 11, 12 and the rollers 13, 14 form one pair of rollers in front of and one behind the tool 8 is arranged.
  • the rollers 11, 12, 13, 14 are rotating driven and are in shape and / or with the workpiece non-positive intervention. You promote the workpiece 9 with a speed that is essentially at the peripheral speed the rollers 3, 4 coincide.
  • At the Roll 3 are arranged several tool parts 17, 18 are distributed along the circumference of the roller 3. In Fig. 1 only two tool parts are shown as examples.
  • the tool parts 17, 18 and others not illustrated tool parts can be arranged, Shape and size vary widely. You can both serve to introduce openings into the workpiece 9, i.e. closed or not closed cuts generate, as well as locally limited bending or drawing processes perform.
  • the roller 3 is schematic and with a illustrated single tool part 17.
  • the others Tool parts match the tool part 17 which is described below as representative of these.
  • the tool part 17 is a in the present example Punch in a linear guide 21, as by an arrow 22 indicated, with respect to the roller 3 radially is adjustable.
  • the punch 17 is over a power transmission member 23 with an actuator 24 connected, which is arranged in the roller 3.
  • the actuator 24 can be in permanent or temporary active connection with the punch 17. It is essential that the punch 17 in an angular range ⁇ passes through a movement curve 25 which is shown in FIG. 2 is indicated by dashed lines.
  • the punch 17 when it is the angular range ⁇ first enters in a radially inner position, being approximately in the middle of the angular range ⁇ occupies the radially outer position and the angular range leaves again in a radially inner position.
  • the radial position of the punch 17 of minor importance, i.e. he can as the motion curve 25 indicates, both radial inside and radially outside.
  • a technical implementation is schematic in Fig. 3 indicated.
  • the actuator 24 is from a fixed cam 31 formed approximately in the center the roller 3 is arranged.
  • the cam has one protruding section 32 on the workpiece 9 out points.
  • Cam follower 33 which is firmly connected to the punch 17 is.
  • the cam follower 33 is on by a compression spring 34 the cam 31 stretched out.
  • the compression spring 34 is there placed concentrically on a plunger 35 which the Cam follower 33 connects with the punch 17 and a Power transmission member forms.
  • the roller 4 is arranged below the workpiece 9, at a location assigned to the punch 17 has an opening 36. This widens radially cone-shaped inside to ensure uninterrupted removal of punching waste to enable.
  • the rollers 3, 4 run driven by the drive device 5 with essentially constant speed around.
  • the workpiece 9 is between the rollers with essentially the same Promoted speed.
  • Every revolution of the rollers 3, 4 one or more tool parts 17, 18 occur periodically interacting with the workpiece 9. Doing so the punch or the tool part 17 only then radially moved outward when it is in the immediate vicinity to the workpiece 9.
  • the movement curve is in Fig. 4 reproduced.
  • Movement of the workpiece 9 is the movement of the punch 17 a cycloid 41 in the Y direction perpendicular thereto. This is in Fig. 4 for a selected point Cutting edge of the punch 17 shown.
  • the cycloid is substantially more pointed than a cycloid 42, which would run through with a punch 17, which is fixed radially in a predetermined position.
  • the cycloid 41 is largely traversed with a radially inner stamp. If the punch 17 touches the workpiece, the cam follower 33 runs simultaneously onto the projection 32 of the cam 31 and drives the punch 17 radially outward. As a result, a short, almost linear section 43 is produced in the cycloid 41, in which the punch 17 undergoes a rapid lifting movement.
  • the surface area enclosed by the cycloid section 43 is almost zero, but in any case considerably less than a surface area 44 shown by hatching and enclosed by the undistorted cycloid 42 5, a sine curve 46 if the punch is not moved radially. However, if it is moved and actuated radially, it travels radially on the inside in a sine curve 47 with a smaller amplitude (smaller circle diameter), as illustrated in dashed lines in FIG. 5.
  • the punch 17 deviates from its sinus trajectory and has a short, downward movement tip. In this area, the punch comes into engagement with the workpiece 9 and, for example, punches out an opening.
  • a punching angle ⁇ s related to the angle of rotation of the roller 3 is here much smaller than a punching angle ⁇ so with a punch 17 that is not moved radially.
  • the punching angles ⁇ s are determined by a position Y0 at which the punch 17 begins to penetrate through the workpiece 9 .
  • FIG. 6 is an alternative embodiment of the Invention illustrated.
  • the punch 17 does not move away from the workpiece 9, but towards this.
  • the one Curve follower 52 instead of one Cam 31 provided a guide path 51, the one Curve follower 52 on both sides to a workpiece machining effecting central region 53 away from the workpiece 9 leads. This movement is via a tension member 54 on the Transfer punch 17.
  • the one for machining the workpiece 9 required force is from the spring means 34th upset.
  • the motion curve obtained according to Fig. 7. It has the basic form of a cycloid 56 on. Is near their reversal areas 57 it deforms. Is only a spring means 34 as an actuator provided and dispensed with curve 51 becomes the motion sequence drawn in a continuous line achieved.
  • the curve 51 with the curve follower 52 is as Actuating device provided, the punch 17 also accelerated out of the workpiece 9 what indicated by dashed lines with the curve section 58 in FIG. 7 is.
  • the roller 3 is a stationary pressure element 61 assigned a recess 62 for receiving of bent areas of the workpiece 9.
  • the Depressions 62 sit down from an intervention site starting in the direction of transport 15 to the downstream End of edition 61 continued.
  • the workpiece 9 is between the support 61 and the roller 3 performed, it being on the Edition 61 glides.
  • a rotary forming machine contains a tool 8 at least one roller 3 with a tool part 17, which rotates with the roller 3. To machine a workpiece 9, this is along the roller 3, preferably performed between two rollers 3, 4. In addition to the Rotational movement of the roller 3 becomes a relative movement between the tool part 17 and the workpiece 9, the in the machining direction, i.e. preferably across Workpiece 9 is directed. This allows the time in which the tool part 17 is in engagement with the workpiece 9 be shortened significantly, which minimizes wear and tear the machining result improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

Bei einer Rotationsumformmaschine enthält ein Werkzeug (8) wenigstens eine Walze (3) mit einem Werkzeugteil (17), der mit der Walze (3) umläuft. Um ein Werkstück (9) zu bearbeiten, wird dieses an der Walze (3) entlang, vorzugsweise zwischen zwei Walzen (3, 4) geführt. Zusätzlich zu der Drehbewegung der Walze (3) wird eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugteil (17) und dem Werkstück (9) veranlasst, die in Bearbeitungsrichtung, d.h. vorzugsweise quer zu dem Werkstück (9) gerichtet ist. Dadurch kann die Zeit, in der der Werkzeugteil (17) mit dem Werkstück (9) in Eingriff steht deutlich verkürzt werden, was den Verschleiß minimiert und das Bearbeitungsergebnis verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsumformmaschine, insbesondere zum Umformen flächenhafter Werkstücke.
Insbesondere zur Umformung von flächenhaften Werkstücken, wie Bänder, Bleche usw., aber auch zum Umformen anderer Werkstücke, können Rotationsumformmaschinen dienen, bei denen das Werkstück zur Umformung zwischen zwei entsprechend profilierten Walzen durchgeführt wird. Bspw. zum Ausstanzen von Löchern, zum Einbringen von Vertiefungen, zum Freischneiden von Laschen und/oder zum Biegen einzelner Werkstückteile dienen an wenigstens einer Walze vorgesehene Vorsprünge, die mit der Walze umlaufen. Im Gegensatz mit hin- und hergehend angetriebenen Werkzeughälften ermöglichen walzenförmige Werkzeughälften ein kontinuierliches Arbeiten mit geringeren mechanischen Belastungen und mit geringerer Lärmentwicklung.
Bspw. ist aus der EP 0680793 A1 eine solche Rotationsumformmaschine bekannt. Zu der Maschine 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 Vorsprüngen versehen, die zu den Ausnehmungen der vorgenannten Walzen komplementär ausgebildet sind. Sie bildet somit eine Patrize.
Die mit der Walze umlaufenden Leisten führen während sie mit dem Werkstück in Eingriff sind infolge der Rotationsbewegung in Bezug auf das Werkstück eine Schwenkbewegung aus. Diese Schwenkbewegung führt zu sich ändernden Eingriffsverhältnissen während der Eingriffsphase von Leiste und Werkstück. Insbesondere beim Stanzen von Löchern kann dies zu Verschleißerscheinungen an den Flanken entsprechender Stempel führen. Diese dringen unter einem Winkel in das Werkstück ein, der von dem Winkel verschieden ist, unter dem sie aus dem Werkstück herausgezogen werden.
Die US-PS 5.040.397 befasst sich mit diesem Problem. Zum Ausstanzen einer Reihe von Löchern in einem durchlaufenden Blechband sind zwei Walzen vorgesehen, die sich parallel zu ihrer jeweiligen Drehachse erstreckende rinnenförmige Ausnehmungen aufweisen. In den Ausnehmungen sitzen bewegliche, etwa halbzylindrische Werkzeugteile, die um eine von der rinnenförmigen Ausnehmung festgelegte Achse schwenkbar sind. Die halbzylindrischen Werkzeugteile sind an ihrer jeweiligen nach außen weisenden Planfläche mit einem Stempel bzw. einer zu dem Stempel passenden Ausnehmung versehen. Endseitig sind die Werkzeugteile jeweils mit einem Zapfen versehen, der in einer entsprechend ausgebildeten ortsfesten Kurvenbahn läuft. Die Kurvenbahn führt das Werkzeugteil mittels des Zapfens bei einer Umdrehung der Walze so, dass sich die räumliche Orientierung des Stempels bzw. der Ausnehmung wenigstens dann nicht ändert, wenn der Stempel mit dem Werkzeug in Eingriff befindlich ist.
Es ergeben sich relativ aufwendige Werkzeuge. Sind die Stempel nicht als Leisten oder Rippen über die gesamte Walzenbreite durchgehend ausgebildet und sollen bspw. an einer Walze nebeneinander mehrere Stempelreihen angeordnet werden, die gegeneinander um weniger als eine Stempelbreite versetzt sind, lässt sich dies mit dem Konzept nach der US-PS 5040397 kaum realisieren.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung eine Rotationsumformmaschine zu schaffen, die verbesserte Eingriffsverhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück sowie eine vereinfachte Grundstruktur aufweist.
Diese Aufgabe wird mit der Rotationsumformmaschine gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Die erfindungsgemäße Rotationsumformmaschine weist wenigstens eine Walze auf, an der Werkzeugteile vorgesehen sind, die in Radialrichtung verstellbar gelagert sind. Außerdem ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die dem betreffenden Werkzeugteil bei der Drehung der Walze in einem vorgegebenen Winkelbereich eine Radialbewegung erteilt. Diese Radialbewegung überlagert sich der Rotationsbewegung, die dem Werkzeugteil von der Walze mitgeteilt wird. Das Werkstück, bspw. ein Blechband, wird mit einer Geschwindigkeit unter der Walze durchgeführt, die etwa der Umfangsgeschwindigkeit der Walze entspricht. Abgebildet auf die Bewegung des Blechbands, durchläuft der Werkzeugteil eine Zykloide, die durch die zusätzliche Bewegung des Werkzeugteils auf das Werkstück hin und von diesem weg verformt wird. Die Verformung kann dabei so gewählt werden, dass der Werkzeugteil kürzer mit dem Werkstück in Eingriff ist als es ohne zusätzliche Bewegungskomponente der Fall wäre. Dadurch wird erreicht, dass der Schwenkwinkel, den der Werkzeugteil, bspw. ein Lochstempel oder dgl. durchläuft, während er mit dem Werkstück im Eingriff ist, verkleinert wird. Dadurch kann die Flankenreibung eines Werkzeugteils, bspw. eines Lochstempels wesentlich reduziert werden, die an dem Werkstück auftritt. Außerdem kann die Flankenreibung durch Ausnehmungen an den Flanken reduziert werden. Dies gelingt, indem bspw. ein Lochstempel im Anschluss an seine Schneidkante etwas verschlankt wird, so dass er in Radialrichtung von außen her gesehen im Anschluss an die Schneidkante Hinterschneidungen aufweist.
Das beschleunigte Eindringen und insbesondere das beschleunigte Entfernen des Werkzeugteils, bspw. des Lochstempels aus dem Werkstück, verkürzt den Winkelbereich in dem Werkzeugflanken an dem Werkstück drücken können. Die zusätzliche Bewegungskomponente, mit der der Werkzeugteil in dem vorgegebenen Winkelbereich an das Werkstück angenähert und von diesem entfernt werden kann, ist eine Relativbewegungskomponente. Dies bedeutet, dass es sowohl möglich ist, den Werkzeugteil in Bezug auf das Werkstück, als auch das Werkstück in Bezug auf den Werkzeugteil zu bewegen. Bedarfsweise kann auch beides bewegt werden. Darüberhinaus ist es möglich, nicht nur dem Werkzeugteil in Bezug auf die Walze und das Werkstück, sondern die gesamte Walze in Bezug auf das Werkstück zu bewegen, wobei die Werkzeugteile dann vorzugsweise fest, d.h. starr an der Walze gelagert sind.
Die Bewegungskomponente ist vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Vorschubbewegung gerichtet, mit der das Werkstück transportiert wird.
Bei vielen Anwendungsfällen, insbesondere wenn die Walze relativ wenige und leichte Werkzeugteile trägt, wird bevorzugt, die Werkzeugteile relativ zu der Walze zu bewegen. Trägt die Walze jedoch sehr viele Werkzeugteile und ist das Gesamtgewicht der Walze mit Werkzeugteilen nicht allzu groß, kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die gesamte Walze in Bezug auf das Werkstück zu bewegen. Die Betätigungseinrichtung ist in diesem Fall mit der Walze verbunden, so dass die Walze zusätzlich zu ihrer Drehbewegung eine Hubbewegung ausführt, mit der sie zu dem Werkstück hin und von dem Werkstück weg geführt wird, wenn die betreffenden Werkzeugteile mit dem Werkstück in Eingriff sind. Dies setzt allerdings voraus, dass die einzelnen Werkzeugteile hinsichtlich ihres Winkelbereichs, in dem sie mit dem Werkstück in Eingriff stehen, nicht überschneident angeordnet sind. Bei überschneidender Anordnung der Werkzeugteile ist es eher vorteilhaft, die Werkzeugteile an der Walze einzeln beweglich zu lagern und zu betätigen.
Eine besonders einfache Möglichkeit, die Werkzeugteile in Bezug auf die Walze zu bewegen, ist mit einem in der Walze angeordneten feststehenden Nocken oder einem anderweitigen, eine Bewegungskurve vorgebenden Mittel gegeben, wobei jeder Werkzeugteil oder gleichzeitig zu bewegende Werkzeugteile mit einem Kurvenfolgermittel versehen sind und die Kurve abtasten. Dabei ist es sowohl möglich, die Werkzeugteile bspw. fehlerbelastet in einer radial inneren Position zu halten, aus der sie zur Durchführung eines Arbeitshubs von dem Kurvenfolgermittel oder einem anderweitigen Mittel nach außen getrieben werden. Alternativ kann der Werkzeugteil mit einer nicht zu starken Feder oder einem anderweitigen Krafterzeugungsmittel in einer radial äußeren Position gehalten werden, wobei der Werkzeugteil nach Aufsetzen auf dem Werkstück von dem Werkstück zunächst radial nach innen gedrückt wird. Sitzt der Werkzeugteil mit seiner gesamten Schneidkante oder seinem anderweitigen Eingriffsbereich auf dem Werkstück auf, kann durch das Federmittel und bedarfsweise unterstützend durch eine Betätigungseinrichtung eine radial nach außen gerichtete Kraft erzeugt werden, die dann kurzzeitig die Umformung des Werkstücks bewirkt.
In jedem Fall wird der Eingriffswinkel, d.h. der Winkelbereich der Walze in dem der Werkzeugteil mit dem Werkstück in Eingriff steht, auf einen Betrag reduziert, der geringer ist als ohne zusätzliche Bewegungskomponente. Diese Bewegungskomponente zeichnet sich dadurch aus, dass sie den Abstand zwischen dem Werkzeugteil und dem Werkstück während der Drehung des Werkzeugteils zusätzlich verändert.
Alternativ ist es möglich, das Werkzeug in Bezug auf die Walze oder den Werkzeugteil zu bewegen. Dies kann sowohl durch Bewegung einer festen Werkstückunterlagen als auch durch Bewegung einer zweiten Walze erfolgen. Das Werkstück wird dann zwischen den beiden Walzen geführt, wobei die Walzen Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen und somit lokal Patrize und Matrize bilden.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüche, ergeben sich aus der Zeichnung und/oder der Beschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Rotationsumformmaschine in einer aufs äußerste schematisierten Darstellung,
  • Fig. 2 eine Walze einer Rotationsumformaschine mit einem beweglich gelagerten Werkzeugteil und einer Betätigungseinrichtung für diese, in schematisierter Darstellung,
  • Fig. 3 ein Walzenpaar einer Rotationsumformmaschine mit in Radialrichtung translatorisch verstellbarem Schneidstempel, der durch einen feststehenden Nocken betätigt ist, in einer schematisierten Seitenansicht,
  • Fig. 4 die Bewegungskurve des Schneidstempels des Walzenpaars nach Figur 3, in einer vereinfachten graphischen Darstellung, abgebildet auf die Bewegung des Werkstücks,
  • Fig. 5 die Bewegungskurve des Schneidstempels des Walzenpaars nach Figur 3, in Bezug auf den Drehwinkel der Walze, in schematisierter Darstellung,
  • Fig. 6 eine alternative Ausführungsform der Walze einer Rotationsumformmaschine in Prinzipdarstellung,
  • Fig. 7 die Bewegungskurve des Schneidstempels nach Figur 6, in vereinfachter Darstellung,
  • Fig. 8 das Zusammenwirken einer Walze einer Rotationsumformmaschine mit einer ortsfesten Gegenanlage, in schematisierter Seitenansicht, und
  • Fig. 9 ein Walzenpaar einer Rotationsumformmaschine mit bewegten Walzen, in schematisierter Seitenansicht.
    • Beschreibung:
    In Fig. 1 ist eine Rotationsumformmaschine 1 in schematisierter Darstellung veranschaulicht. Die Rotationsumformmaschine 1 weist ein schematisch angedeutetes Grundgestell 2 auf, in dem zwei Walzen 3, 4 drehbar gelagert sind. Die Walzen 3, 4 sind durch eine schematisch angeordnete Antriebseinrichtung 5 in durch Pfeile 6, 7 bezeichneten Drehrichtungen gegensinnig mit gleicher Drehzahl drehend angetrieben. Zwischen den Walzen 3, 4, die zusammen ein Werkzeug 8 bilden ist ein Werkstück 9 geführt, das bspw. eine Blechtafel oder ein Blechband ist. Das Werkstück 9 wird dabei durch die Einwirkung der Walzen 3, 4 oder durch gesonderte Transportwalzen 11, 12, 13, 14 in einer durch einen Pfeil 15 bezeichneten Transportrichtung gefördert. Die Walzen 11, 12 und die Walzen 13, 14 bilden jeweils ein Walzenpaar, das vor bzw. hinter dem Werkzeug 8 angeordnet ist. Die Walzen 11, 12, 13, 14 sind drehend angetrieben und stehen mit dem Werkstück in form- und/oder kraftschlüssigem Eingriff. Sie fördern das Werkstück 9 mit einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen mit der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 3, 4 übereinstimmt. An der Walze 3 sind mehrere Werkzeugteile 17, 18 angeordnet, die entlang des Umfangs der Walze 3 verteilt sind. In Fig. 1 sind lediglich zwei Werkzeugteile beispielhaft dargestellt. Die Werkzeugteile 17, 18 sowie weitere nicht dargestellte Werkzeugteile können hinsichtlich Anordnung, Form und Größe in weiten Grenzen variieren. Sie können sowohl dazu dienen Öffnungen in das Werkstück 9 einzubringen, d.h. geschlossene oder nicht geschlossene Schnitte zu erzeugen, als auch lokal begrenzte Biege- oder Ziehvorgänge durchzuführen.
    In Fig. 2 ist die Walze 3 schematisiert und mit einem einzigen Werkzeugteil 17 veranschaulicht. Die anderen Werkzeugteile stimmen mit dem Werkzeugteil 17 überein, das nachfolgend stellvertretend für diese beschrieben wird.
    Das Werkzeugteil 17 ist im vorliegenden Beispiel ein Lochstempel, der in einer Linearführung 21, wie durch einen Pfeil 22 angedeutet, bezüglich der Walze 3 radial verstellbar angeordnet ist. Der Lochstempel 17 ist über ein Kraftübertragungsglied 23 mit einer Betätigungseinrichtung 24 verbunden, die in der Walze 3 angeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung 24 kann in ständiger oder zeitweiliger Wirkverbindung mit dem Lochstempel 17 stehen. Wesentlich ist, dass der Lochstempel 17 in einem Winkelbereich β eine Bewegungskurve 25 durchläuft, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Innerhalb des Winkelbereichs β, in dem der Lochstempel nahe bei dem Werkstück 9 ist, befindet sich der Lochstempel 17, wenn er den Winkelbereich β betritt zunächst in einer radial inneren Position, wobei er etwa in der Mitte des Winkelbereichs β eine radial äußere Position einnimmt und den Winkelbereich wieder in einer radial inneren Position verlässt. Außerhalb des Winkelbereichs β ist die Radialposition des Lochstempels 17 von untergeordneter Bedeutung, d.h. er kann sich, wie die Bewegungskurve 25 andeutet, sowohl radial innen als auch radial außen befinden.
    Eine technische Realisierung ist in Fig. 3 schematisch angedeutet. Die Betätigungseinrichtung 24 wird von einem feststehenden Nocken 31 gebildet, der etwa im Zentrum der Walze 3 angeordnet ist. Der Nocken weist einen vorstehenden Abschnitt 32 auf, der auf das Werkstück 9 hin weist. An dem feststehenden Nocken 31 gleitet ein Nockenfolger 33, der fest mit dem Lochstempel 17 verbunden ist. Der Nockenfolger 33 ist durch eine Druckfeder 34 auf den Nocken 31 hin gespannt. Die Druckfeder 34 ist dabei konzentrisch auf einen Stößel 35 aufgesetzt, der den Nockenfolger 33 mit dem Lochstempel 17 verbindet und ein Kraftübertragungsglied bildet.
    Unterhalb des Werkstücks 9 ist die Walze 4 angeordnet, die an einer dem Lochstempel 17 zugeordneten Stelle eine Öffnung 36 aufweist. Diese erweitert sich radial nach innen kegelförmig, um eine ungestörte Abfuhr von Stanzabfällen zu ermöglichen.
    Die insoweit beschriebene Rotationsumformmaschine arbeitet wie folgt:
    Bei Betrieb der Maschine laufen die Walzen 3, 4 angetrieben von der Antriebseinrichtung 5 mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl um. Das Werkstück 9 wird zwischen den Walzen mit im Wesentlichen gleich bleibender Geschwindigkeit gefördert. Bei jeder Umdrehung der Walzen 3, 4 treten ein oder mehrere Werkzeugteile 17, 18 periodisch mit dem Werkstück 9 in Wechselwirkung. Dabei wird der Lochstempel oder das Werkzeugteil 17 erst dann radial nach außen bewegt, wenn es in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Werkstück 9 steht. Die Bewegungskurve ist in Fig. 4 wiedergegeben. In Bezug auf die in X-Richtung erfolgende Bewegung des Werkstücks 9 ist die Bewegung des Lochstempels 17 in dazu senkrechter Y-Richtung eine Zykloide 41. Diese ist in Fig. 4 für einen ausgewählten Punkt der Schneidkante des Lochstempels 17 dargestellt.
    Die Zykloide ist in einem Werkstückeingriffsbereich Xw wesentlich spitzer als eine Zykloide 42, die mit einem Lochstempel 17 durchlaufen würde, der radial fix in vorgegebener Position steht. Die Zykloide 41 wird in weiten Teilen mit radial innen befindlichem Stempel durchlaufen. Berührt der Lochstempel 17 das Werkstück, läuft das Kurvenfolgermittel 33 gleichzeitig auf den Vorsprung 32 des Nockens 31 auf und treibt den Lochstempel 17 radial nach außen. Dadurch wird in der Zykloide 41 ein kurzer, nahezu linearer Abschnitt 43 erzeugt, bei dem der Lochstempel 17 eine schnelle Hubbewegung durchläuft. Der von dem Zykloidenabschnitt 43 eingeschlossene Flächenbereich ist nahezu Null, jedenfalls aber wesentlich geringer als ein schraffiert dargestellter, von der unverzerrten Zykloide 42 eingeschlossener Flächenbereich 44. Abgebildet auf die Drehung der Walze in einem ruhenden Koordinatensystem durchläuft ein ausgewählter Punkt des Lochstempels 17, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Sinuskurve 46, wenn der Lochstempel radial nicht bewegt wird. Wird er jedoch radial bewegt und betätigt, durchläuft er radial innenstehend eine Sinuskurve 47 mit geringerer Amplitude (kleinerer Kreisdurchmesser), wie in Fig. 5 gestrichelt veranschaulicht ist. Im Bereich seines unteren Totpunkts weicht der Lochstempel 17 von seiner Sinusbahn ab und weist eine kurze, nach unten gerichtete Bewegungsspitze auf. In diesem Bereich kommt der Lochstempel mit dem Werkstück 9 in Eingriff und stanzt bspw. eine Öffnung aus. Ein auf den Drehwinkel der Walze 3 bezogener Stanzwinkel s ist hier viel geringer als ein Stanzwinkel so bei radial nicht bewegtem Lochstempel 17. Die Stanzwinkel s sind durch eine Position Y0 bestimmt, bei der der Lochstempel 17 durch das Werkstück 9 zu dringen beginnt.
    In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel belastet das Federmittel 34 den Lochstempel 17 nicht von dem Werkstück 9 weg, sondern auf dieses zu. Dementsprechend ist anstelle eines Nockens 31 eine Führungsbahn 51 vorgesehen, die einen Kurvenfolger 52 beidseits zu einem die Werkstückbearbeitung bewirkenden Zentralbereich 53 von dem Werkstück 9 weg führt. Diese Bewegung wird über ein Zugglied 54 auf den Lochstempel 17 übertragen. Die zum Bearbeiten des Werkstücks 9 erforderliche Kraft wird von den Federmittel 34 aufgebracht.
    Bei dieser Ausführungsform wird die Bewegungskurve nach Fig. 7 erhalten. Sie weist die Grundform einer Zykloide 56 auf. In der Nähe ihrer Umkehrungsbereiche 57 ist sie deformiert. Ist nur ein Federmittel 34 als Betätigungseinrichtung vorgesehen und auf die Kurve 51 verzichtet wird der in durchgehender Linie eingezeichneter Bewegungsablauf erzielt. Durch die Federung des Lochstempels wird das Eindringen desselben in das Werkstück 9 verzögert, wodurch der Lochstempel 17 insgesamt nur einen verkürzten Zeitraum mit dem Werkstück 9 in Eingriff steht. Ist zusätzlich die Kurve 51 mit dem Kurvenfolger 52 als Betätigungseinrichtung vorgesehen, wird der Lochstempel 17 auch beschleunigt aus dem Werkstück 9 herausgeführt, was mit dem Kurvenabschnitt 58 in Fig. 7 gestrichelt angedeutet ist.
    Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gehören zu dem Werkzeug 8 zwei Walzen 3, 4. Wie aus Figur 8 hervorgeht, kann in Einzelfällen jedoch auch eine einzelne Walze 3 genügen. Diese weist bspw. Druckstempel 17 auf, mit denen Vertiefungen in das Werkstück 9 gedrückt werden sollen. Die Druckstempel 17 sind mit einer der vorstehend beschriebenen Betätigungseinrichtungen verbunden, so dass sie radial beweglich sind. Dies ist in Figur 8 mit dem Pfeil 22 angedeutet.
    Der Walze 3 ist ein ortsfest angeordnetes Druckelement 61 zugeordnet, das eine Vertiefung 62 zur Aufnahme von gebogenen Bereichen des Werkstücks 9 aufweist. Die Vertiefungen 62 setzen sich von einer Eingriffsstelle ausgehend in Transportrichtung 15 bis an das stromabwärtige Ende der Auflage 61 fort. Das Werkstück 9 wird zwischen der Auflage 61 und der Walze 3 geführt, wobei es auf der Auflage 61 gleitet.
    Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine zu der Drehung der Walze 3 zusätzliche Relativbewegung zwischen dem Lochstempel 17 oder einem anderweitigen Werkzeugteil und dem Werkstück 9 durch Radialbewegung des Werkzeugteils 17 bewirkt worden. Alternativ ist es möglich, die Walze 3 im Ganzen nicht nur zu drehen, sondern wie in Figur 9 mit einem Pfeil 64 angedeutet, auf das Werkstück 9 hin und von diesem weg zu bewegen. Diese Hubbewegung ist dabei so auf die Drehung der Walze 3 abgestimmt, das die Walze jeweils dann eine kurze Hubbewegung ausführt, wenn der jeweilige Werkzeugteil 17 in Eingriffsposition zu dem Werkstück 9 steht.
    Ergänzend oder alternativ kann die untere Walze 4 oder die in Figur 8 veranschaulichte Werkstückauflage 61 auf das Werkstück 9 hin, bzw. von diesem weg translatorisch bewegt werden, wie in Figur 9 durch einen Pfeil 65 angedeutet ist.
    Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist davon ausgegangen worden, dass die Werkzeugteile 17 der Walze 3 eine Patrize und die Walze 4 oder die Werkstückauflage 61 eine Matrize bilden. Bedarfsweise können jedoch auch an beiden Walzen 3, 4 sowohl als Patrizen fungierende Werkzeugteile 17 und als Matrize dienenden Ausnehmungen ausgebildet sein. Dies gilt wenigstens für alle Auführungsformen mit zwei Walzen 3, 4.
    Bei einer Rotationsumformmaschine enthält ein Werkzeug 8 wenigstens eine Walze 3 mit einem Werkzeugteil 17, der mit der Walze 3 umläuft. Um ein Werkstück 9 zu bearbeiten, wird dieses an der Walze 3 entlang, vorzugsweise zwischen zwei Walzen 3, 4 geführt. Zusätzlich zu der Drehbewegung der Walze 3 wird eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugteil 17 und dem Werkstück 9 veranlasst, die in Bearbeitungsrichtung, d.h. vorzugsweise quer zu dem Werkstück 9 gerichtet ist. Dadurch kann die Zeit, in der der Werkzeugteil 17 mit dem Werkstück 9 in Eingriff steht deutlich verkürzt werden, was den Verschleiß minimiert und das Bearbeitungsergebnis verbessert.

    Claims (14)

    1. Rotationsumformmaschine (1), insbesondere zum Umformen flächenhafter Werkstücke (9),
      mit wenigstens einer zu einem Werkzeug (8) gehörigen Walze (3), die in einem Grundgerüst (2) drehbar gelagert und mit einer Antriebseinrichtung (5) verbunden ist,
      mit wenigstens einem an der Walze (3) vorgesehenen Werkzeugteil (17), das der Umformung des Werkstücks (9) eingerichtet ist, und
      mit einer Betätigungseinrichtung (24), durch die zusätzlich zu der Drehbewegung der Walze (3) eine Relativbewegungskomponente (22) zwischen dem Werkstück (9) und dem Werkzeugteil (17) auf den Werkzeugteil (17) hin und von diesem weg erzeugbar ist.
    2. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche, dem Werkzeugteil (17) erteilte Bewegungskomponente (22) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung einer Vorschubbewegung (15) gerichtet ist, mit der das Werkstück (9) in Bezug auf die Walze (3) bewegt wird.
    3. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugteil (17) in Bezug auf die Walze (3) radial beweglich gelagert ist.
    4. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (24) dem Werkzeugteil (17) eine Translationsbewegung erteilt, die auf einen Drehbereich der Walze (3) beschränkt ist, in dem der Werkzeugteil (17) in Nachbarschaft des Werkstücks (9) befindlich ist.
    5. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (24) ein Führungsmittel enthält, durch das der Werkzeugteil (17) zwangsgeführt ist.
    6. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (24) einen feststehenden Nocken (31) enthält, der in der Walze (3) angeordnet ist und mit einem Nockenfolgermittel (32) in Anlage befindlich ist, das mit dem Werkzeugteil (17) verbunden ist.
    7. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugteil (17) von dem Werkstück (9) weg federnd vorgespannt ist.
    8. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (24) durch ein Federmittel (34) gebildet ist, das den Werkzeugteil (17) von der Walze (3) weg auf das Werkstück (9) hin vorspannt.
    9. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft und die Federkennlinie des Federmittels (34) derart festgelegt sind, dass die Federkraft des Federmittels, spätestens wenn der Werkzeugteil (17) rechtwinklig zu dem Werkstück (9) steht, die zur Umformung des Werkstücks (9) erforderliche Kraft übersteigt.
    10. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Betätigungseinrichtung (24) zusätzlich zu dem Federmittel (34) ein Antriebsmittel (51, 52) gehört, das den Werkzeugteil (17) wenigstens kurzzeitig mit einer zusätzlichen, auf das Werkstück (9) hin gerichteten Kraft beaufschlagt oder die Kraft des Federmittels (34) in freigibt.
    11. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (51, 52) eine Führungskurve (51) und ein Kurvenfolgermittel (52) ist.
    12. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugteil (17) und die Walze (3) starr miteinander verbunden sind und dass die Betätigungseinrichtung auf die Walze (3) wirkt, so dass die Relativbewegungskomponente zwischen dem Werkstück (9) und dem Werkzeugteil (17) durch einen zusätzliche Hubbewegung der Walze (3) erzeugt wird.
    13. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Betätigungseinrichtung auf das Werkstück (9) wirkt, so dass die Relativbewegungskomponente zwischen dem Werkstück (9) und dem Werkzeugteil (17) durch einen zusätzliche Hubbewegung des Werkstücks (9) erzeugt wird.
    14. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) durch ein Walzenpaar (3, 4) gebildet ist.
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