EP3790680B1

EP3790680B1 - Unterwerkzeug mit reibreduktionsvorrichtung

Info

Publication number: EP3790680B1
Application number: EP19730250.8A
Authority: EP
Inventors: Karl BADEGRUBER; Alfred HASELBÖCK; Heinz Leumüller; Kabir SECIBOVIC
Original assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2019-05-06
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2039-05-06
Also published as: US11565296B2; JP2021523834A; WO2019213681A1; US20210107049A1; AT520541A4; AT520541B1; CN112074355B; CN112074355A; EP3790680A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwerkzeug für eine Biegemaschine, insbesondere Gesenkbiegemaschine, umfassend zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung zur Reduktion der Reibkraft zwischen der Unterseite des Unterwerkzeugs und einer Werkzeugaufnahme.
In modernen Umformmaschinen, insbesondere Biegemaschinen, ist es häufig erforderlich, einen Werkzeugwechsel eines Oberwerkzeugs und/oder Unterwerkzeugs durchzuführen. Die Umform- bzw. Biegewerkzeuge werden dabei an Werkzeugaufnahmen der Biegemaschine für die jeweilige Umformoperation optimal zueinander ausgerichtet und können optional gegen eine unbeabsichtigte Verschiebung während des Biegeprozesses verspannt bzw. geklemmt werden. Zunehmende Bedeutung bekommen hierbei einfache Werkzeugwechselsysteme, welche insbesondere bei Unterwerkzeugen einen leichtgängigen Austausch ermöglichen. Unterwerkzeuge weisen in der Regel einen längserstreckten Grundkörper auf, welcher an seiner Oberseite ein für die jeweilige Umformoperation ausgelegte Gesenkform aufweist. Ein derartiges Unterwerkzeug weist an seiner Unterseite in der Regel einen Werkzeugschaft auf, welcher zur Aufnahme in einer Führungsnut einer Werkzeugaufnahme dient. Häufig sind seitlich in Querrichtung, welche normal zur Längsrichtung des Grundkörpers liegt, Werkzeugschultern ausgebildet. Bei einem Werkzeugwechsel kann es durch das Eigengewicht des Unterwerkzeugs und die auf die Werkzeugaufnahme wirkende Gewichtskraft bei der Verschiebung des Unterwerkzeugs entlang der Werkzeugaufnahme zu einer Beschädigung der Unterwerkzeugoberfläche und/oder der Werkzeugaufnahmeoberfläche kommen.
Um eine Beschädigung der Unterwerkzeugoberfläche und/oder der Oberfläche der Werkzeugaufnahme zu vermeiden, sind dem Stand der Technik bislang einige technische Lösungen bekannt. Beispielhaft sei an dieser Stelle die WO 2014/007640 genannt. Hierin wird die Ausbildung eines separaten auf starren Rollen geführten Gleitschlittens als Werkzeugschaft an der Unterseite des Unterwerkzeugs beschrieben. Ferner ist dabei die Ausbildung der Werkzeugaufnahme mittels eines in der Belastungsrichtung höhenverstellbaren Führungskanals der Werkzeugaufnahme erforderlich. Auf diese Weise ist es möglich, das Unterwerkzeug durch Aktivierung eines pneumatischen Systems anzuheben, wodurch die Werkzeugschultern von der Werkzeugaufnahme abheben und das Unterwerkzeug auf den starren Rollen der Werkzeugaufnahme entlang der Führungsnut verschiebbar wird. Die Umsetzung dieses Konzepts erfordert einen relativ hohen technischen Aufwand, welcher erhöhte Kosten in der Herstellung bedingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Unterwerkzeug mit einer Reibreduktionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, relativ einfach, kostengünstig, sicher und schnell einen Werkzeugwechsel vorzunehmen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft ein Unterwerkzeug für eine Biegemaschine, insbesondere Gesenkbiegemaschine, welche einen längserstreckten Grundkörper und zumindest eine darin aufgenommen oder daran ausgebildete Reibreduktionsvorrichtung umfasst. Der Grundkörper weist an seiner Unterseite einen Werkzeugschaft auf und kann in Querrichtung Werkzeugschultern, welche gegenüber dem Werkzeugschaft zurückversetzt angeordnet sind, aufweisen. Die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung ist an der Unterseite des Grundkörpers zur Verringerung einer Reibkraft zwischen Unterseite und der Werkzeugaufnahme bei einer Verschiebung des Unterwerkezugs in Längsrichtung derart ausgebildet, dass eine Gewichtskraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme unter Aufbringung einer Vorspannkraft in Richtung der Gewichtskraft eine relativ zur Gewichtskraft geringere resultierende Normalkraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme bewirkt. Die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung ist in einem dafür vorgesehenen Aufnahmeraum in den Werkzeugschultern des Unterwerkzeugs derart angeordnet, dass die Reibreduktionsvorrichtung gegenüber der benachbarten Unterseite zumindest in Richtung der Gewichtskraft beweglich ausgebildet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zu einer Reduktion des Verschleißes des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme nicht zwingend eine vollständige Abhebung des Unterwerkzeugs bzw. der Werkzeugschultern von der Werkzeugaufnahme stattfinden muss. Allgemein wird im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Verschiebekraft als jene Kraft bezeichnet, welche zur Verschiebung des Unterwerkzeugs an oder innerhalb der Werkzeugaufnahme in Längsrichtung erforderlich ist. Die Höhe der Reibkraft wirkt normalerweise in entgegengesetzte Richtung der Verschieberichtung. Für eine Verschiebung des Werkzeugs muss die Verschiebekraft größer als die Reibkraft sein. Die Reibkraft F_R kann in allgemein bekannter Weise durch die vertikal gerichtete Gewichtskraft F_G des Unterwerkzeugs in Belastungsrichtung und einem Faktor, dem Reibkoeffizienten µ zwischen einer ersten und zweiten Oberfläche, als F_R= µ^∗F_G angenähert werden. Für etwaige Abweichungen von dieser Verallgemeinerung können die jeweils in verschiedene Richtungen wirkenden Teilkräfte, in dem Fachmann bekannter Weise, vektoriell zusammengesetzt werden.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es möglich ist, die Reibkraft zwischen der Unterseite des Unterwerkzeugs und der Werkzeugaufnahme zu reduzieren, in dem eine scheinbare Reduktion der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme durch die erfindungsgemäße Reibreduktionsvorrichtung vorgenommen wird. Hierzu wird eine Vorspannkraft von der Reibreduktionsvorrichtung auf die Werkzeugaufnahme aufgebracht. Die Abstützung der Reibreduktionsvorrichtung innerhalb des Unterwerkzeugs bewirkt eine scheinbare Reduktion der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme. Die somit resultierende Normalkraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme ist geringer als die eigentliche Gewichtskraft des Unterwerkzeugs, da eine Abstützung in Höhe der aufgebrachten Vorspannkraft über die Reibreduktionsvorrichtung auf die Werkzeugaufnahme erfolgt. Auf diese Weise wird es möglich, relativ einfach eine Beschädigung der Werkzeugaufnahme und/oder des Unterwerkzeugs und/oder einer Unterwerkzeugklemmung zu vermeiden. Dies erlaubt längere Einsatzintervalle des Unterwerkzeugs bzw. häufigere Werkzeugwechsel ohne Beschädigung der Werkzeugaufnahme oder des Unterwerkzeugs. Dadurch können auch Wartungsintervalle der Biegemaschine verlängert werden. Hinzu kommt, dass die Reibkraft bei der Verschiebung in Längsrichtung beim Werkzeugwechsel reduzierbar wird, wodurch schnellere Rüstgeschwindigkeiten möglich sind. Überdies kann ein Verklemmen des Unterwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme vermieden werden, was zu einer Erhöhung der Sicherheit beitragen kann.
Erfindungsgemäß, ist die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung in einem, vorzugsweise jeweils, dafür vorgesehenen Aufnahmeraum in den Werkzeugschultern des Unterwerkzeugs derart angeordnet, dass die Reibreduktionsvorrichtung gegenüber der benachbarten bzw. umliegenden Unterseite zumindest in einer Richtung, vorzugsweise in Richtung der Gewichtskraft, bewegbar ausgebildet ist.
Hierbei ist es möglich für jede Reibreduktionsvorrichtung einen separaten Aufnahmeraum im Unterwerkzeug vorzusehen oder mehrere Reibreduktionsvorrichtungen in einem gemeinsamen Aufnahmeraum anzuordnen. Der Aufnahmeraum kann dabei zum Beispiel als Frästasche innerhalb des Unterwerkzeugs derart ausgebildet sein, dass eine vollständige Aufnahme der Reibreduktionsvorrichtung, insbesondere eines Gleitelements, Gleitkeils oder auch einer Rolle, möglich ist. Die Erstreckung des Aufnahmeraums in Längsrichtung des Unterwerkzeugs kann in Abhängigkeit der Ausführung der Reibreduktionsvorrichtung derart gewählt werden, dass eine zumindest teilweise Verschiebung oder Bewegung der Reibreduktionsvorrichtung innerhalb des Aufnahmeraums möglich ist. Durch die Positionierung des Aufnahmeraums im Werkzeugschaft des Unterwerkzeugs und/oder in den Werkzeugschultern des Unterwerkzeugs kann eine Ausbildung der Reibreduktionsvorrichtung als Störkontur im Falle einer Werkzeugklemmung vermieden werden. Somit kann eine gute Krafteinleitung einer Werkzeugklemmung auf das Unterwerkzeug gewährleistet werden. Ferner wird die Verwendung eines automatisierten Wechselsystems, beispielsweise mittels eines Roboters, erleichtert.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Reibreduktionsvorrichtung ein einstellbares Federelement zur Einstellung der Höhe der Vorspannkraft umfasst.
Das einstellbare Federelement kann dabei zum Beispiel als Blattfeder, Tellerfeder, Schraubenfeder oder auch als federelastischer Kunststoffkörper oder dergleichen ausgebildet sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Seite des Federelements sich am Unterwerkzeug abstützt und ein Gleitelement, einen Gleitkeil und/oder eine Rolle in Richtung der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs bzw. in Belastungsrichtung mit einer vorgebbaren Federkraft vorspannt. Es kann in gewissen Fällen vorteilhaft sein, wenn die mögliche maximale Federkraft des Federelements größer ist als die Gewichtskraft des Unterwerkzeugs. Es liegt dabei im Ermessen des Fachmanns entsprechend den vorliegenden geometrischen Bedingungen eine optimale Auslegung der Einstellbarkeit des Federelements zu erreichen. Beispielsweise kann bei einem Federelement, welches als Blattfeder ausgeführt ist, die Federkraft sehr einfach über eine von außen verstellbare Auflagerlänge bestimmt werden. In ähnlicher Weise lässt sich die Einstellbarkeit einer z.B. einer Schraubenfeder durch eine Drehvorrichtung zur Einstellung der Federkraft verändern. Die Möglichkeit die Höhe der Vorspannkraft einzustellen, erlaubt dem Fachmann schnellere Rüstgeschwindigkeiten zu realisieren, sowie die Beschädigung des Unterwerkzeugs bzw. der Werkzeugaufnahme deutlich zu reduzieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mehrere Reibreduktionsvorrichtungen unterschiedliche Vorspannkräfte aufweisen können, wodurch gezielt auf die geometrischen Bedingungen des Unterwerkzeugs und die Verteilung der Gewichtskraft Rücksicht genommen werden kann.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Vorspannkraft zumindest 20 % der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs beträgt.
Überraschenderweise hat sich bei Unterwerkzeugen gezeigt, dass bereits eine Reduktion der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs auf die Werkzeugaufnahme von in Summe zumindest 20 % eine signifikante Reduktion der Oberflächenbeschädigung bewirken kann. In Abhängigkeit von Werkzeuggewicht und/oder Längenausdehnung und/oder Schwerpunktlage kann eine Variation der Gewichtskraft auf die jeweilige Reibreduktionsvorrichtung erfolgen. Es kann dabei von Vorteil sein, die Reibreduktionsvorrichtungen mit unterschiedlichen Vorspannkräften vorzuspannen, um einen beispielsweise exzentrischen Schwerpunkt in Quer- und/oder Längsrichtung des Unterwerkzeugs dahingehend zu kompensieren, dass es eine Verklemmung des Unterwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme vermieden wird. Eine Verteilung der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs von 20 bis 50 % als Vorspannkraft auf die Reibreduktionsvorrichtung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Auch höhere Vorspannkräfte bis hin zu einer Vorspannkraft, welche größer ist als die Gewichtskraft des Werkzeugs, sind denkbar und können in gewissen Anwendungen vorteilhaft sein.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass ein, bevorzugt mit einer Anlagensteuerung verbundener, Verschleißsensor zur Überwachung einer Mindeststärke eines Gleitelements und/oder eines Gleitkeils und/oder eines Belags der Reibreduktionsvorrichtung innerhalb des Unterwerkzeugs angeordnet ist.
Der Verschleißsensor kann dabei als optischer und/oder mechanischer Sensor ausgebildet sein und sollte eine möglichst direkte Sicht- bzw. Kontaktverbindung zum Gleitelement, dem Gleitkeil, der Rolle, und/oder deren optionalem Belag haben. Der Verschleißsensor erlaubt eine Erfassung des noch zur Verfügung stehenden Belags und/oder der Stärke, welche z.B. durch geeignete Markierungen für den Sensor erfassbar gemacht werden. Es können auf diese Weise etwaige Beschädigungen des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme durch rechtzeitiges Auswechseln des Gleitelements, -keils, der Rolle und/oder des Belags vermieden werden. Dies erhöht die Sicherheit und erlaubt definierte Arbeits- bzw. Wartungsintervalle. Es kann dabei vorteilhaft sein, die Stromversorgung des Verschleißsensors beispielsweise über eine Unterwerkzeugklemmung auszuführen. Hierbei ist auch denkbar, dass über eine derartige Kontaktierung ein Datentransfer zur Anlagensteuerung vorgenommen wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass eine mit dem Verschleißsensor verbundene kabellose Übertragungsvorrichtung zur Übertragung der Verschleißdaten an die Anlagensteuerung im Unterwerkzeug und/oder der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist.
Hierdurch kann ein sehr effektiver Schutz des Verschleißsensors innerhalb des Unterwerkzeugs gewährleistet werden und etwaige Kontaktstellen werden gegen mögliche Verschmutzung und/oder Beschädigung geschützt.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn ein, bevorzugt werkzeuglos betätigbar ausgebildetes, Fixiermittel zur Sicherung der Reibreduktionsvorrichtung gegen Herausfallen mit dem Unterwerkzeug koppelbar ausgebildet ist.
Als Fixiermittel können hier z.B. relativ einfach ausgeführte Schrauben zur Fixierung des Gleitelements oder eines Gleitkeils in der Reibreduktionsvorrichtung zum Einsatz kommen. Ebenso sind Klemm- oder Rastelemente, wie zum Beispiel eine öffenbare Klappe mit einem Durchlass für zum Beispiel eine Rolle oder einen Gleitkeil an der Unterseite denkbar. Das Fixiermittel kann derart ausgebildet sein, eine zumindest teilweise Bewegung des Gleitelements, -keils oder der Rolle in Belastungs- und/oder Längsrichtung zuzulassen. Somit wird die Funktion der Reibreduktionsvorrichtung nicht behindert, jedoch bei einem Werkzeugwechsel die Reibreduktionsvorrichtung effizient im Unterwerkzeug gegen Herausfallen gesichert.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung in Belastungsrichtung fluchtend und/oder in Querrichtung beidseitig am Unterwerkzeug angeordnet ist.
Die Ausbildung mehrerer Reibreduktionsvorrichtungen entlang der Unterseite in Längsrichtung am Werkzeugschaft kann zu einer optimalen Lastverteilung bzw. Reduktion der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs genutzt werden. Durch die Verteilung der Gewichtskraft bzw. der Vorspannkraft auf mehrere Auflagepunkte kann die lokale Flächenpressung an der jeweiligen Reibreduktionsvorrichtung verhindert werden. Hierdurch kann die Einsatzdauer der Reibreduktionsvorrichtung verlängert werden und einem übermäßigen Verschleiß eines Gleitelements vorgebeugt werden. Analog dazu kann in Abhängigkeit der Schwerpunktlage des Unterwerkzeugs in Längs- und im besonderem in Querrichtung ein Vorteil darin liegen, zumindest eine Reibreduktionsrichtung, beispielsweise in den Werkzeugschultern, vorzusehen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Reibreduktionsvorrichtung einen, bevorzugt elastischen, Belag in zumindest Belastungsrichtung zur Kontaktierung der Werkzeugaufnahmeoberfläche aufweist.
Die Verwendung eines derartigen Belags erlaubt eine gezielte Abstimmung von erforderlicher Festigkeit und/oder Reibeigenschaften, wie etwa einem definierten Reibkoeffizienten µ. Ebenso kann die geeignete Wahl des Belags und seiner Belagstärke dazu dienen, die elastischen Eigenschaften im Hinblick auf die Auswirkung der Vorspannkraft zu optimieren. Der Belag kann z.B. als federelastisches Material, wie zum Beispiel Gummi, ausgeführt sein und unter Umständen gleichzeitig eine Wirkung als zuvor genanntes Federelement entfalten. Dies kann besondere Vorteile bringen, wenn das Gleitelement der Reibreduktionsvorrichtung als Rolle ausgebildet ist. Überdies kann ein derartiger Belag bei Bedarf bzw. Erreichen einer Mindeststärke relativ einfach ausgetauscht werden, was wiederum deutliche Kosten- und Zeitvorteile mit sich bringt. Im Besonderen, sind für einen Belag auch synthetische, bevorzugt öl- und/oder lösungsmittelbeständige, Kunststoffe, wie etwa PTFE, PEEK und dergleichen, angedacht. Hierdurch kann eine Beschädigung des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme reduziert werden und trotzdem eine hohe Beständigkeit des Gleitelements, oder -keils oder des Belags erreicht werden.
Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die Reibreduktionsvorrichtung als Gleitelement ausgebildet ist, wobei der Reibkoeffizient des Gleitelements gegenüber der Werkzeugaufnahme einen geringeren Reibkoeffizienten µ2 aufweist, als der Reibkoeffizient des Unterwerkzeugs gegenüber der Werkzeugaufnahme µ1.
Die Verwendung eines derartigen Gleitelements und die Aufbringung der Vorspannkraft erlaubt eine Übertragung eines Großteils der Gewichtskraft des Unterwerkzeugs über z.B. eine Niedrigreiboberfläche des Gleitelements. Hierdurch kann die Reibungskraft bei einer Verschiebung in Längsrichtung deutlich reduziert werden. Außerdem wird eine Beschädigung des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme effizient vermeidbar, da der Verschleiß bei der Reibung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, vom Gleitelement getragen wird. Die Bedingung µ₁ ≥ µ₂ hat sich hierbei als besonders vorteilhaft erwiesen. Derartige Gleitelemente können eine ebene, aber auch gewölbte, Auflagefläche in Richtung Werkzeugaufnahme aufweisen. Das Gleitelement kann einen Belag an der Unterseite in Richtung Werkzeugaufnahme aufweisen, oder aber auch einteilig ausgebildet sein. Analog zu den oben genannten Beispielen des Belags können für das Gleitelement ebenfalls geeignete Kunststoffe eingesetzt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Gleitelement aus einem Metall besteht und an der Gleitfläche mit einer Beschichtung versehen ist, welche für die gewünschten Reibeigenschaften, insbesondere dem Reibkoeffizienten µ₂, sorgt. Ein Gleitelement kann innerhalb des Aufnahmeraums teilweise entlang der Längsrichtung beweglich ausgebildet, und in einer besonderen Ausführung auch als Gleitkeil ausgebildet sein.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Gleitelement und/oder der Belag des Gleitelements abgeschrägte und/oder abgerundete Kanten aufweist.
Diese Maßnahme kann die Verklemmungsgefahr bei Verschiebung des Unterwerkzeugs deutlich reduzieren und trägt zu einem Schutz des Unterwerkzeugs sowie der Werkzeugaufnahme bei.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb des Aufnahmeraums zwei in Längsrichtung relativ zu einer Ebene der Werkzeugaufnahme schiefe Keilebenen ausgebildet sind und die Reibreduktionsvorrichtung als ein entlang dieser Keilebenen beweglicher Gleitkeil ausgebildet ist. Dabei soll der Reibkoeffizient des Gleitkeils gegenüber den Keilebenen einen geringeren Reibkoeffizienten aufweisen als der Reibkoeffizient des Gleitkeils gegenüber der Werkzeugaufnahme µ₂.
Die Funktionsweise eines derartigen Gleitkeils entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Gleitelement. Die Vorspannkraft kann analog zum Gleitelement auf den Gleitkeil aufgebracht werden, wodurch ein erheblicher Anteil der Gewichtskraft vom zumindest einen Gleitkeil auf die Werkzeugaufnahme übertragen werden kann. Durch die beschriebene Wahl der Reibbedingungen bzw. Reibkoeffizienten kann bei der Verschiebung des Unterwerkzeugs ausgenutzt werden, dass sich das Unterwerkzeug zusätzlich zum Federelement auf den Keilebenen an der Reibreduktionsvorrichtung abstützt. Durch den geringeren Reibkoeffizienten µ₃ zwischen Keilebene des Unterwerkzeugs und dem Gleitkeil kann diese Abstützung, bei geeigneter Wahl der Reibkoeffizienten zwischen Gleitkeil und der Werkzeugaufnahme µ₂, in Abstimmung mit dem Reibkoeffizienten zwischen Unterwerkzeug und der Werkzeugaufnahme µ₁ zu einer deutlichen "Entlastung" der Kontaktbereiche des Unterwerkzeugs an der Werkzeugaufnahme kommen. Die Bedingung µ₁ ≥ µ₂ > µ₃ hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da im Grenzfall das Unterwerkzeug bei Verschiebung in Längsrichtung entlang der Keilebenen nach oben geführt wird und sogar den Kontakt zur Werkzeugaufnahme verlieren kann. Auf diese Weise kann ein direkter Kontakt des Unterwerkzeugs zum Werkzeugaufnahme umgangen werden. Die Beschädigung des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme wird dadurch vermeidbar, dass ein relativ günstiges und einfach ersetzbarer Gleitkeil bzw. Belag des Gleitkeils den Verschleiß trägt.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Aufnahmeraums zwei in Längsrichtung relativ zur Oberfläche der Werkzeugaufnahme schiefe Keilebenen ausgebildet sind und die Reibreduktionsvorrichtung als eine Rolle ausgebildet ist. Dabei ist eine Rollenachse entlang der Keilebenen beweglich ausgebildet und der Aufnahmeraum in Längsrichtung durch einen Anschlag begrenzt und der Reibkoeffizient der Rollenachse gegenüber den Keilebenen weist einen geringeren Reibkoeffizienten µ₄ auf als der Reibkoeffizient der Rolle gegenüber der Werkzeugaufnahme µ₂ und der Reibkoeffizient der Rolle gegenüber der Werkzeugaufnahme ist µ₂ höher als der Reibkoeffizient des Unterwerkzeugs gegenüber der Werkzeugaufnahme µ₁.
Die lokal höhere Flächenpressung der Rolle relativ zum Unterwerkzeug aufgrund des kleineren Auflagequerschnitts erlaubt einen durchwegs guten Kontakt der Reibreduktionsvorrichtung zur Werkzeugaufnahme. Es ist analog zur zuvor beschriebenen Idee des Gleitkeils und/oder des Gleitelements angedacht, dass die Vorspannkraft der Reibreduktionsvorrichtung dazu führt, dass die Gewichtskraft des Unterwerkzeug zumindest teilweise von der Rolle auf die Werkzeugaufnahme übertragen wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein federelastischer Belag der Rolle, welcher einen Anteil von etwa 10 bis etwa 80 % des Radius der Rolle ausmachen kann, eine Wirkung als Federelement entfalten kann. Die federelastisch ausgeführte Rolle kann somit die erforderliche Vorspannkraft aufbringen und verbleibt im statischen, also unbewegten Zustand durch die Gewichtskraft in der Mitte des Aufnahmeraums. Eine unbeabsichtigte Verschiebung des Unterwerkzeugs wird daher ausgeschlossen.
Der Aufnahmeraum ist in Belastungsrichtung von der Werkzeugaufnahme wegweisend in Längsrichtung derart ausgebildet, dass eine Ruheposition der Rolle bzw. Rollenachse vorgesehen ist. In Längsrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Aufnahmeraum ausreichend groß dimensioniert ist, dass eine Auslenkung der Rolle entlang der Längsrichtung erfolgen kann. Die Wahl der Reibbedingungen mit einem Verhältnis von µ₂ ≥ µ₁ > µ₄ kann dazu führen, dass die Rolle im statischen Fall immer in die Ruheposition zurückkehrt. Durch geeignete Materialauswahl und/oder Reibkoeffizienten und/oder elastische Eigenschaften der Rolle bzw. des Belags kann erreicht werden, dass bei einer Verschiebung des Unterwerkzeugs in Längsrichtung ein Entlangleiten des Unterwerkzeugs auf der Rolle erfolgt. Die Gewichtskraft des Unterwerkzeugs wird somit über die Rollenachsen zumindest teilweise auf die Rolle übertragen. Die Rollen können durch den vergleichsweise geringen Rollwiderstand zu einer erleichterten Verschiebung in Längsrichtung beitragen. Für besonders lange Verschiebewege kann es vorteilhaft sein, dass in Längsrichtung der Anschlag des Aufnahmeraums ebenfalls als Rolle ausgebildet ist, um eine Verklemmung der Rolle bzw. Rollenachse zu verhindern. Durch die schräge bzw. schiefe Anstellung der Keilebenen in Längsrichtung relativ zur Unterseite bzw. der Werkzeugaufnahmeoberfläche kann es u.U. sogar zu einer völligen Entlastung der Kontaktbereiche des Unterwerkzeugs kommen, wodurch die Reduktion der resultierenden Normalkraft des Unterwerkzeugs auf die Werkezugaufnahme sozusagen vollständig erfolgt. Dieser Fall kann eintreten, wenn sich das Unterwerkzeug entlang der schrägen Keilebenen bei Verschiebung in Längsrichtung auf den Rollenachsen abstützt und dadurch eine Abhebung des Unterwerkzeugs im Grenzfall erreicht wird. Bei Erreichen der Sollposition in Längsrichtung auf der Werkzeugaufnahme kann durch die sehr geringen Reibkräfte bzw. den niedrigen Reibkoeffizienten µ₄ der Rollenachse gegenüber den Keilebenen eine Art Selbstzentrierung der Reibreduktionsvorrichtung erfolgen. Dazu trägt auch die federelastisch ausgebildete die Rolle bzw. der Belag bei, welche entsprechende Rückstellkräfte bewirken. Die Rollenachse kann mittels einem Fixiermittel, welche z.B. eine Klappe oder eine Schiene sein kann, von der Unterseite her gegen Herausfallen gesichert sein. Auf die beschriebene Weise kann sehr vorteilhaft und einfach eine in Belastungs- und/oder Längsrichtung bewegliche Rolle dazu verwendet werden, die Vorspannkraft einzustellen und eine Beschädigung des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme zu vermeiden.
Bei der Ausbildung des Gleitelements der Reibreduktionsvorrichtung als Gleitkeil bzw. Rolle obliegt dem Fachmann die Auswahl des Winkels der Keilebenen. Die Keilebenen können neben geraden, stetig ansteigenden Flächen, auch als eine Art Kreissegment ausgeführt werden, um die Selbstzentrierung des Gleitkeils bzw. der Rolle zu vereinfachen.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Gewichtskraft des Unterwerkzeugs vollständig von der Reibreduktionsvorrichtung auf die Werkzeugaufnahme übertragen wird.
Dies kann durch eine Vorspannkraft, welcher größer als die Gewichtskraft des Unterwerkzeugs ist oder auch durch die beschriebene Wahl der Reibkoeffizienten, Keilwinkel, etc. vorgenommen werden. Durch diese Maßnahme kann eine vollständige Reduktion der Reibung des Unterwerkzeugs an der Werkzeugaufnahme erreicht werden. Die in den jeweiligen Fällen geringere Gleitreibung des Gleitelements und/oder Gleitkeils, bzw. die geringe Rollreibung der Reibreduktionsvorrichtung kann die Lebensdauer des Unterwerkzeugs und/oder der Werkzeugaufnahme entschieden erhöhen. Ferner können die Gleitelemente, Gleitkeile, Rollen und/oder deren Beläge relativ einfach und kostengünstig ersetzt werden. In Summe können sich daraus bedeutende Kostenvorteile ergeben und die Sicherheit in der Anwendung für den Bediener erhöht werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1: Beispiel einer Biegemaschine;
Fig. 2: Schematische Darstellung des allgemeinen Kräftverhältnis bei Reibkontakt zweier Körper;

Fig. 3: Schematische Explosionsdarstellung eines Unterwerkzeugs mit Reibreduktionsvorrichtungen und Werkzeugaufnahme;

Fig. 4: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reibreduktionsvorrichtung zur Aufbringung einer Vorspannung mit Gleitelement;
Fig. 5: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reibreduktionsvorrichtung zur Aufbringung einer Vorspannung mit Gleitkeil;
Fig. 6: Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reibreduktionsvorrichtung zur Aufbringung einer Vorspannung mit Rolle.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Biegemaschine 1 mit einer Anlagensteuerung 22 einem Oberwerkzeug 2 sowie einem Unterwerkzeug 3 gezeigt, welches an einer Werkzeugaufnahme 10 angeordnet ist. Die schematische Darstellung zeigt weiters die im Wesentlichen vertikale Belastungsrichtung 14 sowie die Längsrichtung 12 entlang welcher das Unterwerkzeug 3 in einer Führungsnut 9 der Werkzeugaufnahme 10 verschiebbar sein soll. Weiters ist ersichtlich, dass die Querrichtung 13 orthogonal zur Längsrichtung 12 bzw. Belastungsrichtung 14 steht.
In Fig. 3 ist eine schematische Explosionsdarstellung eines Unterwerkzeugs 3 mit einem Grundkörper 5 sowie in Querrichtung 13 seitlich ausgebildeten Werkzeugschultern 7 ersichtlich. Der Grundkörper 5 weist einen Werkzeugschaft 8 zur Aufnahme in der korrespondierenden Führungsnut 9 der Werkzeugaufnahme 10 auf. In Fig. 3 sind mögliche Positionen für die Anordnung der zumindest einen Reibreduktionsvorrichtung 11 ersichtlich. Wie schematisch dargestellt, können mehrere Reibreduktionsvorrichtungen 11 in Längsrichtung 12 in jeweils dafür vorgesehenen Aufnahmeräumen 20 an der Unterseite 6 des Unterwerkzeugs 3 ausgebildet sein. Überdies ist es möglich, eine Reibreduktionsvorrichtung 11 an der Unterseite 6 des Unterwerkzeugs 3 in den Werkzeugschultern 7 vorzusehen. Derartig angeordnete Reibreduktionsvorrichtungen 11 können zur Abstützung bzw. einer Momentenkompensation dazu verwendet werden, eine ungewünschte Werkzeugverklemmung bei exzentrischem, also von einer Vertikalachse der Werkzeugaufnahme abweichend angeordneten, Schwerpunkt des Unterwerkzeugs 3 zu vermeiden.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der auftretenden Kräfteverhältnisse eines Unterwerkzeugs 3, welche mit einer Werkzeugaufnahme 10 in Kontakt steht, gezeigt. Normalerweise kann die Abschätzung einer Reibkraft 15 aus dem Produkt der Gewichtskraft 17 mit einem Reibkoeffizienten µ₁ 30 zwischen Unterwerkzeug 3 und Werkzeugaufnahme 10 durchgeführt werden. Die Verschiebekraft 19 in Längsrichtung 12 muss größer als die Reibkraft 15 sein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, lastet im Normalfall das gesamte Gewicht des Unterwerkzeugs 3 als Gewichtskraft 17 auf einem Bereich der Werkzeugaufnahme 10.
Das erfindungsgemäße Unterwerkzeug 3 wird anhand einiger schematischer Darstellungen der Fig. 4 bis 6 in Zusammenschau mit Fig. 2 und 3 erläutert. Um die Reibkraft 15 zwischen der Unterseite 6 und der Werkzeugaufnahme 10 bei einer Verschiebung des Unterwerkzeugs 3 in Längsrichtung 12 zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß eine Vorspannkraft 16 in Richtung der Gewichtskraft 17 durch die Reibreduktionsvorrichtung 11 aufgebracht. Wie schematisch in Fig. 4 ersichtlich, ist erfindungsgemäß eine Reibreduktionsvorrichtung 11 in einem Aufnahmeraum 20 des Unterwerkzeugs 3 angeordnet. Die Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3, welche auf die Werkzeugaufnahme 10 wirkt, wird durch die Aufbringung einer Vorspannkraft 16 mittels jeweils einer Reibreduktionsvorrichtung 11 auf eine resultierende Normalkraft 18 scheinbar reduziert, wobei die Krafteinleitung der Gewichtskraft 17 zumindest teilweise über die Reibreduktionsvorrichtung 11 erfolgt. Wie schematisch in Fig. 4, 5 und 6 dargestellt, kann der strichlierte Pfeil der Gewichtskraft 17 durch die Vorspannkraft 16, welche auf das Gleitelement, ein Gleitkeil oder eine Rolle wirkt, auf die resultierende Normalkraft 18 reduziert werden. Die Pfeillängen können als graphische Illustration der Höhe der einzelnen Kräfte verstanden werden. Somit kann ein Großteil der Gewichtskraft 17 über die Reibreduktionsvorrichtung 11 auf die Werkzeugaufnahme 10 übertragen werden. Das in Fig. 4 dargestellte Gleitelement 26 ist in Richtung der Krafteinleitung bzw. Belastungsrichtung 14 verschiebbar ausgebildet. Die Aufbringung der Vorspannkraft 16 auf das Gleitelement 26 erfolgt durch ein Federelement 21, welches beispielhaft als Spiralfeder dargestellt ist. Ein, beispielhaft als Schraube dargestelltes, Fixiermittel 25 erlaubt ein Spiel des Gleitelements 26 in Belastungsrichtung 14 und/oder Längsrichtung 12, verhindert jedoch ein Herausfallen der Reibreduktionsvorrichtung 11 beim Herausnehmen des Unterwerkzeugs 3.
Als optionale Möglichkeit ist in Fig. 4 ferner das Gleitelement 26 mit einem Belag 27 ausgebildet. Überdies können abgeschrägte Kanten des Belags 27 sowie des Gleitelements 26 ersehen werden. Ferner ist aus Fig. 4 zu ersehen, dass ein Verschleißsensor 23 innerhalb des Unterwerkzeugs 3 derart angeordnet ist, dass zumindest eine Seite des Gleitelements 26 und/oder eines optionalen Belags 27 erfasst werden kann. Beim Erreichen einer Mindeststärke des Gleitelements 26 und/oder des Belags 27 kann ein Signal, bevorzugt mittels einer drahtlosen Übertragungsvorrichtung 24, an eine Anlagensteuerung 22 gesendet werden.
Zum besseren Verständnis wird das erfindungsgemäße Prinzip anhand des folgenden Berechnungsbeispiels der Reibkraft 15, F_R, anhand exemplarischer Werte kurz erläutert und sollte sinngemäß für alle Ausführungsbeispiele in Zusammenschau mit Fig. 1 bis Fig. 6 verstanden werden:

Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 = F_G = 200 N;
Vorspannkraft 16 von zwei Reibreduktionsvorrichtungen 11 = Fv: 50N + 50 N = 100 N;
resultierende Normalkraft 18 = F_N = F_G-F_V = 100 N;
Reibkoeffizient µ₁ 30 zw. Unterwerkzeug und Werkzeugaufnahme 30 = 0.5;
Reibkoeffizient µ₂ 31 zw. Reibreduktionsvorrichtung und Werkzeugaufnahme = 0.2.

Normalerweise entspricht die Reibkraft 15 F_R = µ₁ ^∗P_G = 0.5^∗200 N = 100 N, wodurch zur Verschiebung des Unterwerkzeugs 3 eine Verschiebekraft 19 von mehr als 100 N erforderlich ist. Unter der vereinfachten Annahme, dass die Verringerung der Gewichtskraft 17 F_G= 200 N durch die erfindungsgemäße Reibreduktionsvorrichtung 11 um die Vorspannkraft 16 F_V= 100 N auf eine resultierende Normalkraft 18, durch F_N = F_G-F_V = 200 N - 100 N = 100 N erfolgt, kann die auftretende Reibkraft 15 des Gesamtsystems, und somit die erforderliche Verschiebekraft 19, reduziert werden. Es lässt sich die Gesamtreibkraft F_R-Sum durch Zusammensetzung der Teilreibkräfte des Unterwerkzeugs F_R1 und des Gleitelements F_R2 abschätzen. Daher gilt: $F_{R - Sum} = F_{R1} + F_{R2} = μ_{1} * F_{N} + μ_{2} * F_{V} = 0.5 * 100 N + 0.2 * 100 N = 70 N .$
Dies bedeutet im konkreten Beispiel, dass die Verwendung zweier Reibreduktionsvorrichtungen 11, welche jeweils eine Vorspannkraft 16 von 50 N aufbringen, was 25% der Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 entspricht, dass eine Reduktion der erforderlichen Reibkraft 15 von 30 % auftritt. Das Beispiel soll lediglich die Herangehensweise und den Vorteil des erfindungsgemäßen Unterwerkzeugs 3, insbesondere der erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Reibreduktionsvorrichtung 11, aufzeigen. Dem Fachmann ist es anhand dieses einfachen Beispiels des Gleitelements 26 möglich die erforderlichen Rückschlüsse für die Berechnung und Auslegung analog auf einen Gleitkeil 29 bzw. eine Rolle 35 zu übertragen, weshalb hier auf eine eingehende Diskussion verzichtet wird.
In Fig. 5 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform eines Unterwerkzeugs mit einer Reibreduktionsvorrichtung in Form eines Gleitkeils 29 dargestellt. In Fig. 5a befindet sich der Gleitkeil 29 in Ruheposition und das Unterwerkzeug 3 liegt auf der Werkzeugaufnahme 10 auf. Analog zur Beschreibung des zuvor erläuterten Funktionsprinzips wird durch das Federelement 21 eine Vorspannkraft 16 über den Gleitkeil 29 auf die Werkzeugaufnahme 10 aufgebracht. Hierdurch kommt es zur Verringerung der resultierenden Normalkraft 18 relativ zur Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3. Der Gleitkeil 29 ist innerhalb des Aufnahmeraums 20 in Längsrichtung 12 und Belastungsrichtung 14 beweglich ausgebildet. Der Gleitkeil weist gegenüber dem Unterwerkzeug an den Keilebenen 28 einen Reibkoeffizienten µ₃ 32 auf. Der Reibkoeffizient zwischen dem Belag 27 des Gleitkeil 29 zur Werkzeugaufnahme 10 ist als µ₂ 31 dargestellt. Der Reibkoeffizient zwischen Unterwerkzeug 3 und der Werkzeugaufnahme 10 ist als µ₁ 30dargestellt. Analog zur Beschreibung und Funktionsweise von Fig. 4 sind ein Verschleißsensor 23 sowie eine kabellose Übertragungsvorrichtung 24 schematisch abgebildet und werden hier unter Verweis auf die zuvor genannte Diskussion nicht näher erläutert.
In Fig. 5b ist eine Verschiebung des Unterwerkzeugs in Längsrichtung 12 angedeutet. Die Krafteinleitung der Gewichtskraft 17 erfolgt an der Keilebene 28 an einer Seite des Gleitkeils 29 sowie über das Federelement 21 in Richtung Werkzeugaufnahme 10. Wie aus Fig. 5b ersichtlich, kann die resultierende Normalkraft 18 einen vergleichsweise geringen Anteil der Gewichtskraft 17 ausmachen. In einem Sonderfall ist es möglich, dass die gesamte Gewichtskraft 17 über die Reibreduktionsvorrichtung 11 auf die Werkzeugaufnahme 10 übertragen wird. Ein derartiger Fall kann eintreten, wenn der Reibkoeffizient µ₃ 32 deutlich kleiner als der Reibkoeffizient µ₂ 31 und µ₁ 30 ist. Hierdurch kann es bei einer Verschiebung in Längsrichtung 12 zu einem Anheben des Unterwerkzeugs 3 durch Entlanggleiten des Unterwerkzeugs 3 auf den Keilebenen 28 am Gleitkeil 29 kommen. Der Gleitkeil 29 weist dabei eine angeschrägte Oberseiten auf, welche mit den Keilebenen 28 in der dargestellten Form korrespondieren. Auf diese Weise wird eine Beschädigung des Unterwerkzeugs 3 und/oder der Werkzeugaufnahme 10 vermieden.
In Fig. 6 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform eines Unterwerkzeugs 3 mit einer Reibreduktionsvorrichtung 11 in Form einer Rolle 35 dargestellt. Es gelten wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangen Figuren 1 bis 5. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung der vorangegangen Fig. 1 bis Fig. 5 hingewiesen bzw. Bezug genommen. In Fig. 6a ist schematisch die Ruheposition der Reibreduktionsvorrichtung 11 bzw. des Unterwerkzeugs 3 dargestellt. Die gezeigte Rolle 35 weist in Radialrichtung einen Belag 27 auf. Die Rolle 35 ist dabei innerhalb des Aufnahmeraums 20 in Längsrichtung 12 sowie Belastungsrichtung 14 beweglich gelagert. Der Aufnahmeraum 20 ist nach oben, entgegen der Belastungsrichtung 14, derart erweitert, dass die Rolle 35 frei um die Rollenachse 34 beweglich ist. Die Rollenachse 34 ist in Querrichtung 13 jeweils in Kontakt mit der Keilebene 28. Der Belag 27 der Rollen 35 ist dabei federelastisch ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar den Rollenkörper federelastisch auszubilden, wodurch ein Belag 27 vermeidbar wäre. Im Falle einer gezeigten Rolle 35 mit Belag 27 kann dieser und/oder der Rollenkörper als Federelement 21 wirken. Auf diese Weise wird analog zu den zuvor diskutierten Ausführungsbeispielen eine Vorspannkraft 16 aufgebracht, wodurch die Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 zur resultierenden Normalkraft 18 reduziert wird. Zwischen der Rollenachse 34 und dem Unterwerkzeug 3 wird die Reibkraft 15 lokal durch den Reibkoeffizient µ₄ 33 und den Anteil der anliegenden Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 bestimmt. Wie in Fig. 6a ersichtlich, ist im statischen Fall die Rolle 35 durch einen Selbstzentriereffekt an einem Scheitelpunkt des Aufnahmeraums 20 zwischen den Keilebenen 28 angeordnet. Der Aufnahmeraum 20 ist in Längsrichtung 12 durch einen Anschlag begrenzt. Der Anschlag kann, wie aus Fig. 6a und b ersichtlich, durch zumindest eine zusätzliche Anschlagrolle gebildet werden, wodurch eine Verklemmung der Rolle 35 bei größeren Längsverschiebungen vermieden werden kann.
Analog zu den zuvor diskutierten Ausführungsbeispielen ist in Fig. 6 ein Verschleißsensor 23 sowie eine Übertragungsvorrichtung 24 schematisch angedeutet. Auf eine Wiederholung der Funktionsweise wird an dieser Stelle mit Verweis auf die Diskussion der Fig. 4 und 5 verwiesen.
In Fig. 6b ist schematisch die Situation der Reibreduktionsvorrichtung 11 während einer Längsverschiebung dargestellt. Bei der Längsverschiebung des Unterwerkzeugs 3 kommt es zu einem Verschieben der Rollenachse 34 entlang der Keilebene 28 wodurch der Anteil der Vorspannkraft 16 relativ zu resultierenden Normalkraft 18 zunimmt. Im Grenzfall ist es möglich, dass ein Abheben des Unterwerkzeugs 3 im Kontaktbereich zur Werkzeugaufnahme 10 erfolgt. Das Unterwerkzeug 3 ist in diesem Fall vollständig über die Rollenachse 34 und die Rolle 35 an der Werkzeugaufnahme 10 abgestützt. Der geringe Rollwiderstand bei der Längsverschiebung resultiert in einer Reduktion der Verschiebekraft 19 und einer effektiven Reduktion der Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 welche auf die Werkzeugaufnahme 10 wirkt. Bei Erreichen einer Soll-Position in Längsrichtung 12 auf der Werkzeugaufnahme 10 kann durch die sehr geringen Reibkoeffizienten µ₄ 33 relativ zu den Reibkoeffizienten 1 30 und/oder µ2 31die Rolle selbsttätig die Ruheposition zwischen den Keilebenen 28 einnehmen. Dies wird durch die federelastisch ausgebildete Rolle 35 bzw. dem federelastischen Belag 27 möglich. Nicht dargestellt ist die Anbringung eines Fixiermittels 25, welches beispielsweise durch eine Klappe zur Fixierung der Rollenachse 34 von der Unterseite 6 am Unterwerkzeug 3 befestigt sein kann.
Allen Ausführungsbeispielen der Fig. 4 bis 6 liegt die erfinderische Idee zugrunde, die Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 auf die Werkzeugaufnahme 10 durch Aufbringung einer Vorspannkraft 16 in Richtung der Gewichtskraft 17 durch die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung 11 zu einer resultierenden Normalkraft 18 zu reduzieren. In gewissen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, dass die Höhe der Vorspannkraft 16 höher als die Gewichtskraft 17 des Unterwerkzeugs 3 gewählt wird. Auf diese Weise kann eine vollständige Übertragung der Gewichtskraft 17 über die Reibreduktionsvorrichtung 11 auf die Werkzeugaufnahme 10 erfolgen. Dies ist einerseits über die Einstellung der Vorspannkraft 16 mittels Federelement 21 möglich (siehe insbesondere Fig. 4) oder kann alternativ durch Abstützung des Unterwerkzeugs 3 auf den Keilebenen 28 während der Längsverschiebung des Unterwerkzeugs 3 vorgenommen werden, wie dies in Fig. 5 und 6 angedeutet wird.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenaufstellung

1	Biegemaschine	31	Reibkoeffizient µ-2
2	Oberwerkzeug	32	Reibkoeffizient µ-3
3	Unterwerkzeug	33	Reibkoeffizient µ-4
4	Werkzeugaufnahmeoberfläche	34	Rollenachse
5	Grundkörper	35	Rolle
6	Unterseite
7	Werkzeugschulter
8	Werkzeugschaft
9	Führungsnut
10	Werkzeugaufnahme
11	Reibreduktionsvorrichtung
12	Längsrichtung
13	Querrichtung
14	Belastungsrichtung
15	Reibkraft
16	Vorspannkraft
17	Gewichtskraft
18	resultierende Normalkraft
19	Verschiebekraft
20	Aufnahmeraum
21	Federelement
22	Anlagensteuerung
23	Verschleißsensor
24	Übertragungsvorrichtung
25	Fixiermittel
26	Gleitelement
27	Belag
28	Keilebene
29	Gleitkeil
30	Reibkoeffizient µ-1

Claims

Unterwerkzeug (3) für eine Biegemaschine (1), insbesondere Gesenkbiegemaschine, umfassend,
- einen längserstreckten Grundkörper (5), welcher an seiner Unterseite (6) einen Werkzeugschaft (8) zur Aufnahme in einer Führungsnut (9) einer Werkzeugaufnahme (10) und in Querrichtung (13) Werkzeugschultern (7) aufweisen und

- zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung (11) an der Unterseite (6) des Grundkörpers (5) zur Verringerung einer Reibkraft (15) zwischen der Unterseite (6) und der Werkzeugaufnahme (10) bei einer Verschiebung des Unterwerkzeugs (3) in Längsrichtung (12),

wobei

die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung (11) derart ausgebildet ist, dass eine Gewichtskraft (17) des Unterwerkzeugs (3) auf die Werkzeugaufnahme (10) unter Aufbringung einer Vorspannkraft (16) in Richtung der Gewichtskraft (17) eine relativ zur Gewichtskraft (17) geringere resultierende Normalkraft (18) des Unterwerkzeugs (3) auf die Werkzeugaufnahme (10) bewirkt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung (11) in einem dafür vorgesehenen Aufnahmeraum (20) in den Werkzeugschultern (7) des Unterwerkzeugs (3) derart angeordnet ist, dass die Reibreduktionsvorrichtung (11) gegenüber der benachbarten Unterseite (6) zumindest in Richtung der Gewichtskraft (17) beweglich ausgebildet ist.
Unterwerkzeug (3) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reibreduktionsvorrichtung (11) ein einstellbares Federelement (21) zur Einstellung der Höhe der Vorspannkraft (16) umfasst.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft (16) zumindest 20 % der Gewichtskraft (17) des Unterwerkzeugs (3) beträgt.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein, bevorzugt mit einer Anlagensteuerung (22) verbundener, Verschleißsensor (23) zur Überwachung einer Mindeststärke (27) eines Belag (27) der Reibreduktionsvorrichtung (11) innerhalb des Unterwerkzeugs (3) angeordnet ist.
Unterwerkzeug (3) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Verschleißsensor (23) verbundene kabellose Übertragungsvorrichtung (24), zur Übertragung der Verschleißdaten an die Anlagensteuerung (22), im Unterwerkzeug (3) und/oder der Werkzeugaufnahme (10) ausgebildet ist.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein, bevorzugt werkzeuglos betätigbar ausgebildetes, Fixiermittel (25) zur Sicherung der Reibreduktionsvorrichtung (11) gegen Herausfallen mit dem Unterwerkzeug (3) koppelbar ausgebildet ist.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Reibreduktionsvorrichtung (11) in einer Belastungsrichtung (14) fluchtend und/oder in Querrichtung (13) beidseitig am Unterwerkzeug (3) angeordnet ist.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Reibreduktionsvorrichtung (11) einen, bevorzugt elastischen, Belag (27) in zumindest Belastungsrichtung (14) zur Kontaktierung der Werkzeugaufnahmeoberfläche (4) aufweist.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Reibreduktionsvorrichtung (11) als Gleitelement (26) ausgebildet ist, wobei der Reibkoeffizient (30) des Gleitelements (26) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) einen geringeren Reibkoeffizienten (30) µ₂ aufweist als der Reibkoeffizient des Unterwerkzeugs (3) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) µ₁.
Unterwerkzeug nach Anspruch 8 und/oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (26) und/oder der Belag (27) des Gleitelements (26) abgeschrägte und/oder abgerundete Kanten aufweist.
Unterwerkzeug (3) nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Aufnahmeraums (20) zwei in Längsrichtung (12) relativ zu einer Ebene der Werkzeugaufnahme (10) schiefe Keilebenen (28) ausgebildet sind und die Reibreduktionsvorrichtung (11) als ein, entlang dieser Keilebenen (28) beweglicher Gleitkeil (29) ausgebildet ist und
wobei der Reibkoeffizient des Gleitkeils (29) gegenüber den Keilebenen (28) einen geringeren Reibkoeffizienten µ₃ aufweist als der Reibkoeffizient des Gleitkeils (29) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) µ₂.
Unterwerkzeug (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Aufnahmeraums (20) zwei in Längsrichtung (12) relativ zur Oberfläche der Werkzeugaufnahme (10) schiefe Keilebenen (28) ausgebildet sind und die Reibreduktionsvorrichtung (11) als eine Rolle (35) derart ausgebildet ist,
dass eine Rollenachse (34) entlang der Keilebenen (28) beweglich ausgebildet ist und der Aufnahmeraum (20) in Längsrichtung (12) durch einen Anschlag begrenzt ist und

wobei der Reibkoeffizient der Rollenachse (34) gegenüber den Keilebenen (28) einen geringeren Reibkoeffizienten µ₄ aufweist als der Reibkoeffizient der Rolle (35) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) µ₂ und

der Reibkoeffizient der Rolle (35) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) µ₂ höher ist als der Reibkoeffizient des Unterwerkzeugs (3) gegenüber der Werkzeugaufnahme (10) µ₁.
Unterwerkzeug (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtskraft (17) des Unterwerkzeugs (3) vollständig von der Reibreduktionsvorrichtung (11) auf die Werkzeugaufnahme (10) übertragen wird.