EP3144076B1

EP3144076B1 - Werkzeug für eine stanzmaschine zum umformen von abschnitten eines plattenförmigen werkstücks und verfahren dazu

Info

Publication number: EP3144076B1
Application number: EP16189239.3A
Authority: EP
Inventors: Martin Walz; Markus Hees; Yakup Coskun; Thomas Burzig
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: CN106825231A; CN106825231B; US10486214B2; US20170080471A1; DE102015217887A1; EP3144076A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Umformen von Abschnitten eines plattenförmigen Werkstücks, insbesondere ein Werkzeug zum Umformen von Abschnitten eines plattenförmigen Werkstücks für eine Stanzmaschine.
Das Dokument DE 200 18 936 U1 offenbart eine Maschine für die Blechbearbeitung mit einem Drehbiegewerkzeug. Mit Hilfe des Werkzeugs kann eine einzelne Umformung eines Abschnitts, insbesondere einer Lasche, in einem plattenförmigen Werkstück hergestellt werden. Der umgeformte Abschnitt hat eine Breite, die maximal einer Länge eines Biegestempels und einer Biegerolle entspricht. Wenn schmälere Umformungen erstellt werden sollen, muss das Werkstück soweit freigestanzt werden, dass die gesamte Länge des Biegestempels und der Biegerolle innerhalb des freigestanzten Bereichs liegen. Ein Umformen von beispielsweise eng nebeneinanderliegenden Laschen ist also damit nicht möglich. Für ein solches Umformen ist es erforderlich, aufgabenspezifische Sonderwerkzeuge bereitzustellen.
Dokument DE 102 23 637 A1 offenbart ein Biegewerkzeug, das einen Schwenk-Biegestempel und einen Auswerfer aufweist. Am Ende eines Biegevorgangs eines rechten Winkels eines Werkstücks wird eine Ausnehmung in einem im Unterwerkzeug vorgesehenen Lagerzapfen des Schwenk-Biegestempels durch den Auswerfer gedrückt und der Schwenk-Biegestempel dadurch geschwenkt, wodurch das Werkstück überbogen wird und dann in den rechten Winkel zurückfedert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Umformwerkzeug für eine Stanzmaschine bereitzustellen, das die obigen Nachteile nicht aufweist, und das mit einem geringen Aufwand ermöglicht, Umformungen mit unterschiedlicher Breite herzustellen.
Die Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Aufschlagen des Werkstücks auf die ruhende Biegerolle zu verhindern.
Diese Aufgaben werden durch ein Werkzeug gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, ist es durch einen Aufbau des Biegestempels und der Biegerolle mit Segmenten möglich, ausgehend von einer maximalen bauartbedingten Länge, eine wirksame Länge einer Biegerolle zu verringern, um unnötig große freigestanzte Bereiche zum Erstellen einer Lasche zu vermeiden. Zusätzlich ist es möglich, mehrere wirksame Abschnitte, mit denen in einem Hub mehrere nebeneinanderliegende Umformungen, beispielsweise Laschen in einem plattenförmigen Werkstück, erstellt werden können, individuell zu realisieren.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Insbesondere zeigen:

Fig. 1: eine Blechbearbeitungsmaschine in Form einer Stanzmaschine;
Fig. 2: eine isometrische Ansicht eines Werkzeugoberteils des erfindungsgemäßen Werkzeugs;
Fig. 3: eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkzeugunterteils des erfindungsgemäßen Werkzeugs;
Fig. 4a: eine schematische Seitenansicht eines Biegestempelsegments und eines Biegesegments vor einem Umformvorgang;
Fig. 4b: eine schematische Seitenansicht des Biegestempelsegments und des Biegesegments während eines Umformvorgangs;
Fig. 5a bis Fig. 5c: schematische Seitenansichten von verschiedenen Ausführungsformen von Abstandssegmenten des Biegestempels;
Fig. 6: eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Abstandssegments der Biegerolle;
Fig. 7: eine geschnittene Seitenansicht eines Segments des Biegestempels und des Werkzeugunterteils von Fig. 3 mit einem Biegesegment der Biegerolle vor dem Umformvorgang, wobei ein Betätigungsabschnitt des Biegesegments mit einem Auswerfer im Eingriff ist;
Fig. 8: eine perspektivische Darstellung einer Welle der Biegerolle;
Fig. 9: eine geschnittene Seitenansicht des Werkzeugunterteils von Fig. 3 mit einem Abstandssegment der Biegerolle vor dem Umformvorgang, wobei ein Betätigungsabschnitt des Abstandssegments mit dem Auswerfer im Eingriff ist; und
Fig. 10: eine isometrische Darstellung einer Seitenführung der Welle.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Blechbearbeitungsmaschine, nämlich eine Stanzmaschine 1, dargestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der Stanzmaschine 1 ist ein C-Rahmen 2. Der C-Rahmen 2 besteht aus einer torsionssteifen Schweißkonstruktion aus Stahl.
Am hinteren Ende des C-Rahmens 2 ist ein Hydraulikaggregat 3 vorgesehen, mit dem ein Stößel 4 über einen nicht gezeigten Stößelantrieb hydraulisch angetrieben wird.
Auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 ist eine untere Werkzeugaufnahme 5 zum Aufnehmen eines Werkzeugunterteils eines Stanz- oder Umformwerkzeugs 12 vorgesehen. Die untere Werkzeugaufnahme 5 ist über einen nicht gezeigten Drehantrieb um 360° drehbar und in jeder beliebigen Winkellage feststellbar.
Auf der oberen Innenseite des C-Rahmens 2 ist der Stößel 4 vorgesehen. Der Stößel 4 mit einer oberen Werkzeugaufnahme 6 nimmt ein Werkzeugoberteil des Stanz- oder Umformwerkzeugs 12 formschlüssig und spielfrei auf. Der Stößel 4 ist ebenfalls um 360° drehbar und kann in jeder beliebigen Winkellage festgestellt werden. Dafür ist ein nicht gezeigter zweiter Drehantrieb vorhanden.
Auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 ist ferner ein Maschinentisch 7 angeordnet, der eine Querschiene 8 mit einem Linearmagazin für die Stanz- bzw. Umformwerkzeuge 12 aufweist. An der Querschiene 8 sind Spannpratzen 9 zum Festhalten eines plattenförmigen Werkstücks 10, hier einer Blechplatte, angeordnet. In dem Linearmagazin sind mehrere, hier drei, Werkzeugaufnahmen 11 für mehrere, hier zwei, Werkzeuge 12 vorhanden.
Im Betrieb fährt der Maschinentisch 7 in einer Y-Richtung gemeinsam mit der Querschiene 8, an der die Spannpratzen 9 befestigt sind, mit denen das plattenförmige Werkstück 10 gehalten wird, in eine programmierte Position. In X-Richtung fährt die Querschiene 8 in die programmierte Position, wobei das plattenförmige Werkstück 10 über den Maschinentisch 7 gleitet. Anschließend wird von dem Stößel 4 ein Arbeitshub durchgeführt, in dem das plattenförmige Werkstück 10 entsprechend dem in den Werkzeugaufnahmen 5, 6 aufgenommenem Werkzeug gestanzt oder umgeformt wird. Im Anschluss daran wird die nächste Stanzposition nach dem gleichen Prinzip angefahren.
Die Stanz- oder Umformwerkzeuge 12 werden automatisch, durch eine nicht gezeigte Maschinensteuerungsvorrichtung angesteuert, gewechselt. Zum Wechseln der Werkzeuge 12 aus dem Werkzeugmagazin fährt die Querschiene 8, angetrieben von einem nicht gezeigten Linearantrieb, in eine Position in einer X-Richtung, so dass die X-Position des einzuwechselnden Werkzeugs 12 der X-Position der unteren Werkzeugaufnahme 5 entspricht. Die Querschiene 8 fährt dann gemeinsam mit dem Maschinentisch 7, von einem weiteren Linearantrieb angetrieben, in eine Position in der Y-Richtung, in der eine Achse des Werkzeugs 12 mit einer Mittelachse der unteren Werkzeugaufnahme 5 und dem Stößel 4 übereinstimmt, so dass das Stanzwerkzeug 12 in die untere Werkzeugaufnahme 5 und in die obere Werkzeugaufnahme 6 aufgenommen werden kann.
Fig. 2 zeigt eine isometrische Ansicht eines Werkzeugoberteils 21 eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. Das Werkzeugoberteil 21 weist als Einrichtung zum Aufnehmen in die obere Werkzeugaufnahme 6 der Stanzmaschine 1 einen Stempelschaft 22 auf. Das Werkzeugoberteil 21 weist ferner einen ersten Adapterflansch 23 auf, über den das Werkzeugoberteil in einer der Werkzeugaufnahmen 11 des Werkzeugmagazins aufnehmbar ist. Gegenüber des Stempelschafts 22 weist das Werkzeugoberteil 21 einen Biegestempel 24 auf.
Der Biegestempel 24 ist in dieser Ausführungsform in mehrere erste Biegesegmente 25 unterteilt. Der Biegestempel 24 weist ferner eine Biegekante auf, die durch fluchtende Biegekanten 34 an den Biegesegmenten 25 gebildet ist. Zwischen einigen der ersten Biegesegmente 25 sind erste Abstandssegmente 26 vorgesehen. Es können jeweils ein Abstandssegment 26 oder mehrere erste Abstandssegmente 26 vorgesehen sein. Die ersten Biegesegmente 25 und die Abstandssegmente 26 sind über eine Klemmleiste 27 an dem Werkzeugoberteil 21 befestigt.
Die ersten Biegesegmente 25 und die ersten Abstandssegmente 26 können alternativ auch auf eine andere Art, beispielsweise über anschrauben oder über eine Schwalbenschwanzverbindung an dem Werkzeugoberteil 21 befestigt sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist nicht zwingend eine Segmentierung des Biegestempels 24 erforderlich. Sofern auf der Oberseite des plattenförmigen Werkstücks 10 keine Erhebungen an den Stellen vorgesehen sind, an denen keine umzuformenden Abschnitte sind, kann der Biegestempel 24 auch durchgehend mit der Biegekante 34 versehen sein.
In Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkzeugunterteils 28 des erfindungsgemäßen Werkzeugs gezeigt.
Das Werkzeugunterteil 28 weist einen zweiten Adapterflansch 29 auf, mittels dessen das Werkzeugunterteil 28 in die untere Werkzeugaufnahme 5 und auch optional gemeinsam mit dem Werkzeugoberteil 21 in einer der Werkzeugaufnahmen 11 des Werkzeugmagazins der Stanzmaschine 1 aufgenommen werden kann.
Das Werkzeugunterteil 28 weist ferner eine Biegerolle 30 auf. Die Biegerolle weist eine später beschriebene Welle auf, auf der zweite Biegesegmente 31', 31", nämlich Biegesegmente der Biegerolle 30 aufgebracht sind. Zwischen einigen der zweiten Biegesegmente 31', 31" sind zweite Abstandssegmente 32', 32" vorgesehen. Es können mehrere zweite Abstandssegmente 32', 32" zwischen den zweiten Biegesegmenten 31', 31" vorgesehen sein. An beiden Enden der Biegerolle 30 sind später beschriebene Seitenführungen 50 vorgesehen.
Die ersten Biegesegmente 25 des Werkzeugoberteils 21 und die zweiten Biegesegmente 31', 31" des Werkzeugunterteils 28 wirken zusammen, um, wie später beschrieben, Abschnitte des plattenförmigen Werkstücks 10 umzuformen, in diesem Fall als Laschen zu biegen. Die ersten und zweiten Biegesegmente 25, 31', 31" sind an Positionen in dem Biegestempel 24 und der Biegerolle 30 angeordnet, so dass die Laschen in der gewünschten Anzahl, Größe und in den gewünschten Abständen angefertigt werden können. Die erforderliche Position des Werkzeugoberteils 21 und des Werkzeugunterteils 28 zum Bilden der Umformungen in den gewünschten Positionen des plattenförmigen Werkstücks 10 wird durch die programmierte Position des plattenförmigen Werkstücks 10 festgelegt.
Die zweiten Biegesegmente 31', 31" und die zweiten Abstandssegmente 32', 32" in dem Werkzeugunterteil 28 sind um eine Drehachse 33 drehbar. Die Drehachse 33 verläuft in einer Richtung der Biegekante 34 des Biegestempels 24.
Das Werkzeugunterteil 28 ist ferner optional mit einem ersten Auswerfer 35 und einem zweiten Auswerfer 36 versehen. Die Auswerfer 35, 36 sind in einer Richtung des Arbeitshubs des Stößels 4 gefedert gelagert. Der zweite Auswerfer 36 liegt dem ersten Auswerfer 35 bezüglich der Biegerolle 30 gegenüber.
Der Biegestempel 24 ist hier in dem Werkzeugoberteil 21 und die Biegerolle 30 ist in dem Werkzeugunterteil 28 enthalten. In einem alternativen Werkzeug ist die Biegerolle in dem Werkzeugoberteil und der Biegestempel 24 ist in dem Werkzeugunterteil vorgesehen.
In den Figuren 4a und 4b sind jeweils eine schematische Seitenansicht von dem ersten Biegesegment 25 des Biegestempels 24 und von einer ersten Ausführungsform des zweiten Biegesegments 31' der Biegerolle 30 gezeigt. In Fig. 4a ist eine Situation vor einem Umformvorgang und in Fig. 4b eine Situation während des Umformvorgangs gezeigt.
Das erste Biegesegment 25 weist eine annähernd gesamte dem plattenförmigen Werkstück 10 zugewandte Fläche als eine Auflagefläche 37 auf. Ausgeschlossene Bereiche der zugewandten Fläche sind lediglich ein Radius der Biegekante 34 und eventuelle Radien oder Fasen an den Kanten der Fläche.
Das zweite Biegesegment 31' weist einen hier im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem bestimmten Durchmesser um eine Mittelachse auf, die der Drehachse 33 entspricht. Längs der Drehachse 33 ist das zweite Biegesegment 31' mit einer Aussparung 38 mit einem sektorförmigen Querschnitt, hier einen Sektor von 90°, versehen.
Das zweite Biegesegment 31' ist ferner mit einem Durchbruch 45 versehen, in den eine später beschriebene Welle eingeführt werden kann.
Ein Schenkel der sektorförmigen Aussparung 38 ist ein Biegeschenkel 39, mit dem der Abschnitt des plattenförmigen Werkstücks 10 umgeformt wird. Ein zweiter Schenkel 44 der sektorförmigen Aussparung 38 wirkt hier als ein Betätigungsschenkel, der mit einem Übergangsbereich zu dem kreisförmigen Querschnitt, hier einem Radius, als ein Betätigungsabschnitt 40 wirkt.
In dieser Ausführungsform haben die sektorförmigen Aussparungen 38 der zweiten Biegesegmente 31', 31" identische Winkel, um die Abschnitte des plattenförmigen Werkstücks 10 jeweils in eine gleiche Form umzuformen. Alternativ können die sektorförmigen Aussparungen 38 der zweiten Biegesegmente 31', 31" unterschiedliche Winkel aufweisen, so dass z.B. Laschen aus dem Werkstück 10 herausgebogen werden können, die unterschiedliche Winkel zu dem Werkstück 10 aufweisen. Der Radius der sektorförmigen Aussparung 38 nahe der Drehachse 33 wird in Abhängigkeit von dem gewünschten Biegeradius gewählt.
Die Figuren 5a bis 5c zeigen schematische Seitenansichten von verschiedenen Ausführungsformen von den ersten Abstandssegmenten 26 des Biegestempels 24.
In Fig. 5a weist das erste Abstandssegment 26' analog zu dem ersten Biegesegment 25 eine annähernd gesamte dem Werkstück 10 zugewandte Fläche während des Umformvorgangs als Auflagefläche 41 auf dem Werkstück 10 auf. Das erste Abstandssegment 26' unterscheidet sich von dem ersten Biegesegment 25 darin, dass das erste Abstandssegment 26' eine Form ohne Biegekante 34 aufweist.
Fig. 5b zeigt das erste Abstandssegment 26", das im Unterschied zu dem ersten Abstandssegment 26' keine Auflagefläche, sondern eine abgeschrägte untere Fläche 43 aufweist. Daher hat die dem plattenförmigen Werkstück 10 zugewandte Fläche 43 des ersten Abstandssegments 26" während des Umformvorgangs einen Abstand zu dem Werkstück 10.
In Fig. 5c ist das Abstandssegment 26'" gezeigt, das an der dem Werkstück 10 zugewandten Fläche eine Freisparung 42 aufweist. Durch die Freisparung 42 weist das Abstandssegment 26'" in einem Abschnitt der dem Werkstück 10 zugewandten Fläche 43 eine Auflagefläche 41 auf, wohingegen ein weiterer Abschnitt der dem Werkstück 10 zugewandten Fläche durch die Freisparung 42 während des Umformvorgangs einen Abstand zu dem plattenförmigen Werkstück 10 hat. Das Abstandssegment 26"' wird unmittelbar neben den ersten Biegesegmenten 25 eingesetzt, wenn nach oben gerichtete Umformungen in nicht-umgeformten Bereichen nahe den umgeformten Abschnitten vorhanden sind.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines zweiten Abstandssegments 32', nämlich eines Abstandssegments der Biegerolle 30. Das zweite Abstandssegment 32' ist ringförmig und weist einen äußeren Durchmesser d_a auf, der eine maximale Abmessung hat, so dass durch das zweite Abstandssegment 32' eine Ebene, in der der zweite Schenkel 44 liegt und die parallel zu der Drehachse 33 ist, nicht geschnitten wird. Dadurch dringt das zweite Abstandssegment 32' in der in Fig. 4b gezeigten Stellung des zweiten Biegesegments 31', in der der zweite Schenkel 44 an einer Unterseite des Werkstücks 10 anliegt, nicht in das plattenförmige Werkstück 10 ein und verformt dieses nicht. Ein innerer Durchmesser di des zweiten Abstandssegments 32 ist an den Durchmesser der später beschriebenen Welle der Biegerolle 30 angepasst.
Im Betrieb wird durch die Stanzmaschine 1 zunächst eine Position des plattenförmigen Werkstücks 10 angefahren, die dazu geeignet ist, die einzubringenden Umformungen an gewünschten Positionen einzubringen. Wenn das Werkstück 10 in der geeigneten Position ist, wird, wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt, der Arbeitshub des Stößels 4 durch die Stanzmaschine 1 ausgeführt.
Während des Verfahrens des Werkstücks 10 ist die Biegerolle 30 in einer Ruhelage, d.h. in einer Orientierung, in der die sektorförmige Aussparung 38 in einer Richtung zu dem Biegestempel 24 hin gerichtet ist. Günstigerweise ist eine Winkelhalbierende der sektorförmigen Aussparung 38 dabei senkrecht zu der Unterseite des plattenförmigen Werkstücks 10.
Dann wird, wie in Fig. 4a und Fig. 4b gezeigt, in dem Arbeitshub das erste Biegesegment 25 des Biegestempels 24 relativ zu dem zweiten Biegesegment 31' der Biegerolle 30 bewegt. Dabei wird das plattenförmige Werkstück 10 durch die Auflagefläche 37 und die Biegekante 34 des ersten Biegesegments 25 auf den Betätigungsabschnitt 40 des zweiten Biegesegments 31' der Biegerolle 30 gedrückt, so dass der Betätigungsabschnitt 40 beaufschlagt wird. Dabei wird das zweite Biegesegment 31' und damit die Biegerolle 30 aus der Ruhelage um die Drehachse 33 drehend ausgelenkt. Durch das Drehen des zweiten Biegesegments 31' und eine weitere Relativbewegung des ersten Biegesegments 25 zu dem zweiten Biegesegment 31' wird das Werkstück 10 in die Aussparung 38 gedrückt und dabei ein Abschnitt, der einer Breite des zweiten Biegesegments 31' entspricht, biegend verformt. Um, wie hier gezeigt, einen rechten Winkel des umgeformten Abschnitts zu erzeugen, wird der Abschnitt "überbogen", d.h. das erste Biegesegment 25 wird soweit in Richtung des zweiten Biegesegments 31' bewegt, dass der umgeformte Abschnitt geringfügig mehr als zu einem rechten Winkel verformt wird, wobei dann bei einem Auseinanderfahren des ersten Biegesegments 25 und des zweiten Biegesegments 31' durch ein elastisches Zurückfedern des Materials ein rechter Winkel entsteht.
Die Anzahl, der Abstand und Abmessungen der umgeformten Abschnitte sind abhängig von der Anzahl, der Anordnung und der Breite der zweiten Biegesegmente 31'.
Im Anschluss an diesen Vorgang wird die nächste Position des plattenförmigen Werkstücks 10 angefahren, die dazu geeignet ist, die nächsten einzubringenden Umformungen an gewünschten Positionen einzubringen.
In Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht des Werkzeugunterteils 28 von Fig. 3 gezeigt. In dem Werkzeugunterteil 28 ist eine zweite Ausführungsform der zweiten Biegesegmente 31" vorgesehen.
Das zweite Biegesegment 31" weist ebenfalls wie das in Fig. 4a und 4b gezeigte zweite Biegesegment 31' die sektorförmige Freisparung 38 und den Durchbruch 45 zum Einführen der später beschriebenen Welle auf.
Im Unterschied zu dem in Fig. 4a und Fig. 4b gezeigten zweiten Biegesegment 31' besteht der Betätigungsabschnitt 40 hier nicht aus dem zweiten Schenkel der sektorförmigen Aussparung 38 und dem Übergangsbereich zu dem kreisförmigen Querschnitt des Biegesegments 31'. Das zweite Biegesegment 31" weist hier einen Querschnitt auf, der in einem ersten Sektor um die Drehachse 33, wie das zweite Biegesegment 31', kreisförmig mit dem bestimmten Durchmesser des zweiten Biegesegments 31' ist, jedoch ist hier zusätzlich ein zweiter Sektor vorgesehen, der ebenfalls eine äußere Form aufweist, die radial um die Drehachse 33 kreisabschnittsförmig ist. Der zweite Sektor weist einen zweiten vorbestimmten Durchmesser auf, der größer als der erste vorbestimmte Durchmesser in dem ersten Sektor ist. Durch die Durchmesserdifferenz ergibt sich hier der Betätigungsabschnitt 40, der hier in einem Bereich außerhalb des ersten vorbestimmten Durchmessers liegt. Das Werkzeugunterteil 28 weist in einem Bewegungsbereich des zweiten Sektors beim Drehen des zweiten Biegesegments 31', und somit der Biegerolle 30, eine Aussparung auf, die zu dem zweiten Sektor komplementär ist, so dass sich der zweite Sektor in der Aussparung bewegen kann und sich daran abstützt, so dass auch die Welle in dem Durchbruch 45 unterstützt wird.
Der erste Auswerfer 35 ist relativ zu dem zweiten Biegesegment 31" so angeordnet, dass der Betätigungsabschnitt 40 des zweiten Biegesegments 31" unterhalb eines Abschnitts des ersten Auswerfer 35 liegt, so dass der erste Auswerfer 35 mit dem Betätigungsabschnitt 40 des zweiten Biegesegments 31" im Eingriff ist.
Der erste Auswerfer 35 weist ferner auf seiner der Biegerolle 30 abgewandten Seite eine Auflaufschräge auf, so dass das Werkstück 10 problemlos auf das Werkzeugunterteil 28 auffahren kann.
Im Betrieb wird hier der Betätigungsabschnitt 40 des zweiten Biegesegments 31" der Biegerolle 30 nicht, wie im Falle des Biegesegments 31' der ersten Ausführungsform, direkt über das Werkstück 10 betätigt, sondern der Betätigungsabschnitt 40 des Biegesegments 31" wird über die Relativbewegung des Biegestempels 24 zu der Biegerolle 30 über das Werkstück 10 und den ersten Auswerfer 35 beaufschlagt.
Dadurch wird die Biegerolle 30 bereits aus ihrer Ruhelage bewegt, bevor das plattenförmige Werkstück 10 auf die zweiten Biegesegmente 31" auftrifft, so dass ein Aufschlagen des Werkstücks auf die ruhende Biegerolle 30 verhindert wird und Beschädigungen des Blechs durch die Biegesegmente 31" verringert oder verhindert werden.
Der zweite Auswerfer 36 weist, wie der erste Auswerfer 35, an seiner der Biegerolle 30 abgewandten Seite eine Auflaufschräge an der Oberkante auf, so dass das plattenförmige Werkstück auch von dieser Seite problemlos auf das Werkzeugunterteil 28 auffahren kann.
Der zweite Auswerfer 36 ist mit dem ersten Auswerfer 35 gekoppelt, so dass sich der zweite Auswerfer 36 simultan mit dem ersten Auswerfer 35 bewegt. In einem Fall, in dem der zweite Auswerfer 36 nicht mit dem ersten Auswerfer 35 gekoppelt wäre, würde der zweite Auswerfer 36 bei dem Arbeitshub der Stanzmaschine 1 lediglich durch das plattenförmige Werkstück 10 nach unten gedrückt. Dabei besteht die Gefahr, dass das plattenförmige Werkstück 10 ungewollt verformt wird. Durch die Kopplung und das simultane Bewegen besteht auch die Möglichkeit freigestanzte Bereiche um zu verformende Abschnitte kleiner zu gestalten.
In Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Welle 45 gezeigt. Die Welle 45 weist eine Länge auf, die geringfügig größer als die Länge der Biegerolle 30 ist. Ferner hat die Welle 46 einen kreisrunden Querschnitt mit einer ersten Abflachung 47 und einer zweiten Abflachung 48. Die Größe der beiden Abflachungen ist unterschiedlich. Die Welle 46 passt formschlüssig in den Durchbruch 45 in den zweiten Biegesegmenten 31' und 31".
Die erste, größere Abflachung 47 ist eine Mitnehmerfläche. Dadurch wird in erster Linie ein Drehmoment zwischen der Welle 46 und den zweiten Biegesegmenten 31', 31" übertragen. Bei der Beaufschlagung des Betätigungsabschnitts 40 des in Fig. 7 gezeigten zweiten Biegesegments 31" wird zum einen über seinen Betätigungsabschnitt 40 dieses zweite Biegesegment 31" drehend ausgelenkt. Darüber hinaus wird über die Welle 46, die in den Durchbrüchen 45 in dem zweiten Biegesegment 31" und dem zweiten Biegesegment 31' formschlüssig eingebracht ist, das Drehmoment für die drehende Auslenkung an das zweite Biegesegment 31', das selbst keinen in den ersten Auswerfer 35 eingreifenden Betätigungsabschnitt hat, übertragen.
Die zweite, kleinere Abflachung 48 ist eine Hilfsfläche. Sie dient als Codierung, so dass die zweiten Biegesegmente 31', 31" nicht in einer falschen Orientierung auf die Welle 46 montiert werden können.
Die Welle 46 muss nicht zwingend eine kreisrunden Querschnitt mit Abflachungen aufweisen, sondern kann alternativ auch einen anderen Querschnitt aufweisen, solange dieser nicht symmetrisch zu eine Achse ist, die senkrecht zu einer Achse 49 der Welle 46 ist.
In Fig. 9 ist wiederum eine geschnittene Seitenansicht des Werkzeugunterteils 28 von Fig. 3 gezeigt. Hier ist der Schnitt so gelegt, dass eine zweite Ausführungsform eines der Abstandssegmente 32" gezeigt ist.
Wie das zweite Biegesegment 31" im Vergleich zu dem zweiten Biegesegment 31' den zweiten Sektor aufweist, in dem der zweite vorbestimmte Durchmesser größer als der erste vorbestimmte Durchmesser des ersten Sektors ist, weist auch das zweite Abstandssegment 32" hier einen Sektor auf, der einen Radius hat, der gegenüber dem Radius des in Fig. 6 gezeigten zweiten Abstandssegments 32' größer ist. Dadurch wird auch hier der Betätigungsabschnitt 40 gebildet, der mit dem ersten Auswerfer 35 im Eingriff ist. Das Werkzeugunterteil 28 weist in einem Bewegungsbereich des Sektors mit dem größeren Radius beim Drehen des zweiten Abstandssegments 32' und somit der Biegerolle 30 eine Aussparung auf, die zu diesem Sektor komplementär ist, so dass sich der Sektor in der Aussparung bewegen kann und sich daran abstützt. Dadurch wird die Welle 46 über das zweite Abstandssegment 32" unterstützt.
Das zweite Abstandssegment 32" weist in einem Winkelbereich der sektorförmigen Aussparung 38 eines der benachbarten zweiten Biegesegmente 31', 31" eine maximale äußere Abmessung auf, so dass durch das zweite Abstandssegment 32" die Ebene, in der der zweite Schenkel 44 der sektorförmigen Aussparung 38 der benachbarten zweiten Biegesegmente 31', 31" liegt und die parallel zu der Drehachse 33 ist, nicht geschnitten wird. Dadurch dringt das zweite Abstandssegment 32" in der in Fig. 4b gezeigten Stellung des zweiten Biegesegments 31', in der der zweite Schenkel 44 an einer Unterseite des Werkstücks 10 anliegt, nicht in das plattenförmige Werkstück 10 ein und verformt dieses nicht.
Das zweite Abstandssegment 32" weist ebenfalls den Durchbruch 45 auf, in den die Welle 46 formschlüssig aufgenommen ist. Dadurch kann über das Beaufschlagen des Betätigungsabschnitts 40 des zweiten Abstandselements 32" über die Welle 46 ein Drehmoment an die zweiten Biegesegmente 31', 31" übertragen werden, ohne dass das Abstandssegment 32" selbst einen Biegevorgang durchführt.
In Fig. 9 ist ferner noch ein Rückstellelement 49 gezeigt, mit dem die Biegerolle 30 in ihre Ruhelage gedrängt wird. Das Rückstellelement 49 greift an einer Angriffsfläche des zweiten Abstandssegments 32" an, so dass in der Ruhelage, wenn die Betätigungsabschnitte 40 nicht beaufschlagt sind, eine definierte Orientierung der Biegerolle 30 sichergestellt ist. Dadurch wird eine Kollision der Biegerolle 30 mit dem plattenförmigen Werkstück bei einem Überfahren des Werkzeugunterteils 28 verhindert.
Fig. 10 zeigt eine isometrische Darstellung der bereits in Fig. 3 gezeigten Seitenführung 50 der Welle 46. Die Seitenführung 50 weist in einer der Welle 46 zugewandten Oberfläche eine kreissegmentförmige Nut 51 auf, in die jeweils ein Endabschnitt der Welle 46 eingreift. Die Seitenführung 50 ist beidseitig an die Welle 46 angrenzend so in dem Werkzeugunterteil 28 angeordnet, dass der Mittelpunkt der kreissegmentförmigen Nut 51 auf der Drehachse 33 liegt. Durch die Seitenführungen 50 wird eine Abrollbewegung der Welle 46 geführt und ein ungewolltes Austreten der Biegerolle 30 aus dem Werkzeugunterteil 28 verhindert.
Die Breite der ersten Biegesegmente 25 kann unterschiedlich sein. Ebenso kann die Breite der zweiten Biegesegmente 31', 31" unterschiedlich sein.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Werkzeug für eine Stanzmaschine (1) zum Umformen von mindestens einem Abschnitt eines plattenförmigen Werkstücks (10), mit einem ersten Werkzeugteil (21) und einem zweiten Werkzeugteil (28), wobei
das erste Werkzeugteil (21) eine erste Einrichtung (22) zum Aufnehmen in eine erste Werkzeugaufnahme (6) der Stanzmaschine (1) und einen Biegestempel (24) aus mindestens einem ersten Biegesegment (25) mit einer Biegekante (34) aufweist, und
das zweite Werkzeugteil (28) eine zweite Einrichtung (29) zum Aufnehmen in eine zweite Werkzeugaufnahme (5) der Stanzmaschine (1) und eine mit dem Biegestempel (24) zusammenwirkende Biegerolle (30), die um eine in Richtung der Biegekante (34) verlaufende Drehachse (33) drehbar ist, aufweist, wobei
die Biegerolle (30) längs der Drehachse (33) eine sektorförmige Aussparung (38) mit einem Biegeschenkel (39) und einem zweiten Schenkel (44) aufweist, und

die Biegerolle (30) einen Betätigungsabschnitt (40) aufweist, der bei einer Relativbewegung des Biegestempels (24) und der Biegerolle (30) in Form eines Arbeitshubs der Stanzmaschine (1) beaufschlagbar ist, so dass die Biegerolle (30) während eines Umformvorgangs bei einer biegenden Verformung des Werkstücks (10) durch das Zusammenwirken des Biegestempels (24) und der Biegerolle (30) aus einer Ruhelage drehend auslenkbar ist,
wobei
das zweite Werkzeugteil (28) einen in Richtung des Arbeitshubs gefedert gelagerten ersten Auswerfer (35) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Biegerolle (30) in Richtung der Drehachse (33) mehrere zweite Biegesegmente (31', 31'') aufweist, der Betätigungsabschnitt (40) von zumindest einem der zweiten Biegesegmente (31") mit dem ersten Auswerfer (35) im Eingriff ist, so dass die Biegerolle (30) mittels einer Beaufschlagung des ersten Auswerfers (35) durch den Arbeitshub der Stanzmaschine (1) drehend auslenkbar ist,
die Biegerolle (30) eine Ruhelage hat, in der sie so orientiert ist, dass die sektorförmige Aussparung (38) in einer Richtung zu dem Biegestempel (28) hin gerichtet ist,
und die Biegerolle (30) so ausgebildet ist, dass sie sich durch die Beaufschlagung bereits aus ihrer Ruhelage bewegt, bevor das plattenförmige Werkstück (10) auf die zweiten Biegesegmente (31") auftrifft.
Werkzeug gemäß Anspruch 1, wobei ein Winkelbereich der sektorförmigen Aussparung (38) von mindestens zwei der einzelnen Biegesegmente (31', 31") unterschiedlich ist.
Werkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Biegestempel (24) mehrere erste Biegesegmente (25) aufweist, und eine annähernd gesamte dem Werkstück (10) zugewandte Fläche von mindestens einem der ersten Biegesegmente (25) während des Umformvorgangs eine Auflagefläche (37) auf dem Werkstück (10) ist.
Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Biegestempel (24) mindestens ein erstes Abstandssegment (26) aufweist.
Werkzeug gemäß Anspruch 4, wobei eine annähernd gesamte dem Werkstück (10) zugewandte Fläche von mindestens einem der ersten Abstandssegmente (26') während des Umformvorgangs eine Auflagefläche (41) auf dem Werkstück (10) ist.
Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine dem Werkstück (10) zugewandte Fläche von mindestens einem der ersten Abstandssegmente (26") während des Umformvorgangs einen Abstand zu dem Werkstück (10) hat.
Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei mindestens eines der ersten Abstandssegmente (26'") eine Freisparung (42) aufweist, so dass ein Teil der dem Werkstück (10) zugewandten Fläche von mindestens einem der ersten Abstandssegmente (26'") während des Umformvorgangs eine Auflagefläche auf dem Werkstück (10) ist.
Werkzeug gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
mindestens ein zweites Abstandssegment (32") zwischen zwei zweiten Biegesegmenten (31', 31") der Biegerolle (30) vorgesehen ist, wobei das zweite Abstandssegment (32") in einem Winkelbereich der sektorförmigen Aussparung (38) eine maximale Außenabmessung senkrecht zu der Drehachse (33) hat, so dass das zweite Abstandssegment (32") eine Ebene, die parallel zu der Drehachse (33) ist und in der der zweite Schenkel (44) liegt, nicht schneidet, und
wobei die Biegerolle (30) eine Welle (46) mit einem vorbestimmten Querschnitt aufweist, und
die zweiten Biegesegmente (31', 31") und die zweiten Abstandssegmente (32") einen Durchbruch (45) aufweisen, der zu dem vorbestimmten Querschnitt der Welle (46) komplementär ist.
Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
mindestens ein zweites Abstandssegment (32') zwischen zwei zweiten Biegesegmenten (31', 31") der Biegerolle (30) vorgesehen ist, wobei das zweite Abstandssegment (32') in einem Winkelbereich der sektorförmigen Aussparung (38) eine maximale Außenabmessung senkrecht zu der Drehachse (33) hat, so dass das zweite Abstandssegment (32') eine Ebene, die parallel zu der Drehachse (33) ist und in der der zweite Schenkel (44) liegt, nicht schneidet, und
wobei die Biegerolle (30) eine Welle (46) mit einem vorbestimmten Querschnitt aufweist, und
wobei mindestens eines der zweiten Abstandssegmente (32') ringförmig mit einem inneren Durchmesser (d_i), der dem Durchmesser der Welle (46) angepasst ist, ist.
Werkzeug gemäß Anspruche 8 oder 9, wobei das zweite Werkzeugteil (28) jeweils beidseitig an die Welle (46) angrenzend eine Seitenführung (50) aufweist, die eine kreissegmentförmige Nut (51) in einer der Welle zugewandten Oberfläche aufweist, in der eine Abrollbewegung der Welle (46) geführt ist.
Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das zweite Werkzeugteil (28) einen in Richtung des Arbeitshubs gefedert gelagerten ersten Auswerfer (35) aufweist und ein Betätigungsabschnitt (40) von zumindest einem der zweiten Abstandssegmente (32") mit dem ersten Auswerfer (35) im Eingriff ist, so dass die Biegerolle (30) mittels einer Beaufschlagung des ersten Auswerfers (35) durch den Arbeitshub der Stanzmaschine (1) drehend auslenkbar ist.
Werkzeug gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Werkzeugteil (28) einen bezüglich der Biegerolle (30) dem ersten Auswerfer (35) gegenüberliegenden zweiten Auswerfer (36) aufweist, wobei eine Kopplung zwischen dem ersten Auswerfer (35) und dem zweiten Auswerfer (36) vorgesehen ist, so dass der zweite Auswerfer (36) mit dem ersten Auswerfer (35) simultan bewegbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Umformung von Abschnitten eines plattenförmigen Werkstücks (10) mit einem Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, mit dem Schritt
- Ausführen eines Arbeitshubs durch eine Stanzmaschine (1),
wobei der Betätigungsabschnitt (40) der zweiten Biegesegmente (31', 31") durch die Relativbewegung des Biegestempels (24) zu der Biegerolle (30) beaufschlagt wird, so dass die mehreren zweiten Biegesegmente (31', 31") der Biegerolle (30) aus einer Ruhelage so ausgelenkt werden, dass der Biegeschenkel (39) des jeweiligen zweiten Biegesegments (31', 31") in Verbindung mit dem Biegestempel (24) den Abschnitt des Werkstücks (10) biegend verformt,
wobei der Betätigungsabschnitt (40) des zweiten Biegesegments (31") oder des zweiten Abstandssegments (32") durch die Relativbewegung des Biegestempels (24) zu der Biegerolle (30) mittels des Werkstücks (10) und des ersten Auswerfers (35) beaufschlagt wird, so dass sich die Biegerolle (30) bereits aus ihrer Ruhelage bewegt, bevor das plattenförmige Werkstück (10) auf die zweiten Biegesegmente (31") auftrifft.