WO2018055180A1 - Werkzeug und werkzeugmaschine sowie verfahren zur bearbeitung von plattenförmigen werkstücken - Google Patents

Werkzeug und werkzeugmaschine sowie verfahren zur bearbeitung von plattenförmigen werkstücken Download PDF

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WO2018055180A1
WO2018055180A1 PCT/EP2017/074286 EP2017074286W WO2018055180A1 WO 2018055180 A1 WO2018055180 A1 WO 2018055180A1 EP 2017074286 W EP2017074286 W EP 2017074286W WO 2018055180 A1 WO2018055180 A1 WO 2018055180A1
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WO
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tool
axis
lifting
along
workpiece
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PCT/EP2017/074286
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Kappes
Rainer Hank
Alexander Tatarczyk
Simon OCKENFUSS
Markus Wilhelm
Marc Klinkhammer
Leonard Schindewolf
Dennis Tränklein
Dr. Jörg NEUPERT
Dominik BITTO
Markus MAATZ
Christian JAKISCH
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Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
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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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B21D19/082—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for making negative angles
    • B21D19/086—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for making negative angles with rotary cams
    • 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
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/001—Shaping combined with punching, e.g. stamping and perforating
    • 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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/04—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on brakes making use of clamping means on one side of the work
    • B21D5/042—With a rotational movement of the bending blade

Definitions

  • the invention relates to a tool and a machine tool and a method for processing plate-shaped workpieces, preferably of sheets.
  • Such a machine tool is known from EP 2 527 058 B1.
  • This publication discloses a machine tool in the form of a press for machining workpieces, wherein an upper tool is provided on a lifting device which is movable relative to a workpiece to be machined along a lifting axis in the direction of the workpiece and in the opposite direction.
  • a lower tool is provided, which is positioned to a bottom.
  • a lifting drive device for a lifting movement of the upper tool is controlled by a wedge gear.
  • the lifting drive device with the upper tool arranged thereon can be moved along a positioning axis with a motor drive.
  • the lower tool is moved synchronously with a motor drive to the upper tool.
  • a machine tool for machining workpieces, in particular sheets comprises a processing station on which tool holders for cooperating and under machining of the workpiece relative to each other in a lifting axis movable upper tool and lower tool are provided.
  • the upper and lower tool can be optionally replaced for various workpiece machining.
  • a bending tool is provided, which comprises an upper tool and a lower tool, wherein the upper tool, a pressure body is provided with a bending edge.
  • the lower tool has a cooperating with the pressure body or the bending edge rotating body which is rotatably received on the base body of the lower tool about a parallel to the bending edge of the pressure body extending axis of rotation.
  • This pressure body has an actuating limb and a pressure limb lying opposite the actuating limb at the rotational axis of the rotational body, wherein the rotational body is aligned with the bearing surface on the base body of the lower tool or set back in the stroke direction with respect to this when taking a rest position.
  • this is pivoted from a rest position about the axis of rotation into a working position, whereby the rotary leg zuschwenkt under bending deformation of the workpiece in the direction of the pressure body of the upper tool.
  • the pressure body is provided that the bending edge is offset by the material thickness of the workpiece to be machined with respect to the lifting axis of the upper tool.
  • the relative movement of the upper tool and lower tool takes place in a common axis.
  • a folding machine which has a first tool on a lower cheek and a second tool on a top cheek. Between the upper beam and the lower beam, a workpiece to be bent is clamped. After clamping another tool on a bending cheek is subjected to a rotational movement, whereby this bending cheek performs a rotational movement about a bending axis and introduces a bend in the workpiece.
  • the invention has for its object to provide a tool and a machine tool as well as a method for processing, in particular reshaping of plate-shaped workpieces through which the flexibility is increased in a length ofParkkantenden tab on workpieces.
  • bending edge of a tool body By arranged outside the projection surface of the body bending edge of a tool body is made possible that the length is no longer limited by a distance between a bending edge of the tool body and a bottom of the main body of the upper tool in a workpiece to be bent tab or a folded tabs, but rather larger lengths of the tab or Abkant devisn be enabled.
  • the flexibility in the length of the folded tab is increased.
  • the projection surface is determined by a peripheral surface of the main body of the upper tool.
  • the peripheral surface of the base body is thereby displaced along the position axis of the upper tool virtually to the plane of the bending edge and the bending edge of the tool body is determined tangentially adjacent or outside of this projection surface by the tool body.
  • This peripheral surface of the body is determined inter alia by a cartridge in the magazine in which these tools are stored.
  • the tool body has an adjacent to the bending edge base surface and opposite an adjacent to the bending edge inclined surface.
  • the angle of the fold can be determined.
  • the base surface is aligned parallel to the workpiece plane.
  • the inclined surface is advantageously arranged at an angle of less than 90 ° to the base surface.
  • this inclined surface has an angle of greater than 90 °, which then enables bends, which have an angle of greater than 90 ° relative to the workpiece plane.
  • the tool body can pass directly into the base body by means of a connection surface, so that the base body and tool body are integrally formed.
  • the tool body and the clamping pin can be integrally formed and an adjusting ring can be provided as a clamping ring with the adjusting wedge disposed thereon.
  • a one-piece upper tool can be formed.
  • the position axis of the upper tool lies in the connection section of the tool body.
  • An embodiment of the upper tool provides that the tool body, on which the bending edge is provided, has a longitudinal axis, which is inclined to the positioning axis.
  • the inclination and / or length can also be used to determine a length of the fold or tab.
  • the object on which the invention is based is furthermore achieved by a machine tool in which an upper tool is provided, which is movable along a lifting axis with a lifting drive device in the direction of a workpiece to be machined with the upper tool and in the opposite direction and which runs along a direction perpendicular to the lifting axis upper positioning axis is positioned and can be moved with a motor drive arrangement along the upper positioning.
  • a lower tool which is aligned with the upper tool and along a lower lifting axis with a lifting drive device in the direction of the upper tool and in the opposite direction and movable along a lower positioning axis is positioned perpendicular to the lifting axis of the upper tool and with a motor drive assembly along the lower positioning axis is movable.
  • the machine tool has a control, by which the motor drive arrangements for the process of the upper and lower tool can be controlled. It is provided that the movement of the upper tool along the upper positioning axis and the movement of the lower tool along the lower positioning axis are each independently controllable and a tool according to one of the embodiments described above is used.
  • the upper tool and / or the lower tool with a rotational movement and / or a movement along the position axes are each independently controllable. This allows individual settings.
  • the upper tool and / or lower tool and the advantage can be achieved that, for example, in a multiple bending or Mehrfachumkantung at a multiple bend, which is in turn directed to the upper tool, the bending edge by a traversing and / or pivoting movement of the multiple bend can be led out to then perform a simple lifting movement, so that the upper and lower tool for the next working stroke can be prepared again.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method for processing plate-shaped workpieces, in which a tool according to one of the previously described embodiments is used and the upper tool and / or the lower tool are driven at least with a lifting movement, wherein the position axes parallel to each other be spaced.
  • the independent movement of the upper tool and / or lower tool along the upper positioning and lower positioning is made possible by adjusting a distance of the upper tool and the lower tool, taking into account the eccentric arrangement of the bending edge on the upper tool.
  • the material thickness for the workpiece to be machined can be taken into account in a simple manner.
  • a distance of the position axes between the lower tool and the upper tool is controlled such that the axial distance of the position axes resulting from the distance of the bending edge to the position axis on the main body of the upper tool and at least a material thickness of the workpiece to be machined.
  • a further preferred embodiment of the method provides that a lifting movement is actuated between the upper tool and the lower tool, in which the upper tool is driven in a first lifting phase along a lifting movement outside the lifting phase and shortly before resting the bending edge of the tool body on the workpiece or when resting on the workpiece, a second lifting phase is introduced along the lifting axis.
  • This alternative embodiment makes it possible to also approach the upper tool to the lower tool deviating from a movement exclusively along the lifting axis. This can be advantageous, for example, if a second or further bend or fold is to be introduced into the tab and a direct approach of the upper tool to the lower tool along the lifting axis is no longer possible.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the machine tool according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the basic structure of a lifting drive device and of a motor drive according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a superimposed lifting movement in the Y and Z directions of the tappet according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a further superimposed lifting movement in the Y and Z directions of the tappet according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a schematic view from above of the machine tool according to FIG. 1 with workpiece support surfaces
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a tool, which comprises an upper tool and a lower tool shown in section,
  • FIG. 7 shows a schematic view from above of the upper tool
  • FIG. 8 shows a schematic view from above of the lower tool
  • FIG. 9-13 schematic representation of the workpiece machining with the tool according to FIG. 6, FIG.
  • FIG. 14 shows a perspective view of a workpiece after machining with the tool according to FIG. 6, FIG.
  • Figure 15 is a schematic side view of an alternative embodiment of the upper tool.
  • Figure 16 is a schematic side view of an alternative tool with a workpiece with a Mehrfachabkantung.
  • FIG. 1 shows a machine tool 1, which is designed as a stamping press.
  • This machine tool 1 comprises a support structure with a closed machine frame 2. This comprises two horizontal frame legs 3, 4 and two vertical frame legs 5 and 6.
  • the machine frame 2 encloses a frame interior 7, the working area of the machine tool 1 with an upper tool 11 and a lower tool. 9 forms.
  • the machine tool 1 is used for processing plate-shaped workpieces 10, which are not shown for simplicity in Figure 1 and can be arranged for processing purposes in the frame interior 7.
  • a workpiece 10 to be machined is placed on a workpiece support 8 provided in the frame interior 7.
  • the lower tool 9 is mounted, for example in the form of a punching die on the lower horizontal frame leg 4 of the machine frame 2.
  • This punching die can be provided with a die opening.
  • the upper tool 11 and lower tool 9 can be used instead of a punch and a punching die as a punch and a bending die for forming workpieces 10.
  • the upper tool 11 is fixed in a tool holder at a lower end of a plunger 12.
  • the plunger 12 is part of a lifting drive device 13, by means of which the upper tool 11 can be moved in a stroke direction along a lifting axis 14.
  • the lifting axis 14 extends in the direction of the Z-axis of the coordinate system of a indicated in Figure 1 numerical control 15 of the machine tool 1.
  • Perpendicular to the lifting axis 14, the lifting drive device 13 along a positioning axis 16 are moved in the direction of the double arrow.
  • the positioning axis 16 extends in the direction of the Y-direction of the coordinate system of the numerical control 15.
  • the lifting tool 13 receiving the upper tool 11 is moved by means of a motor drive 17 along the positioning axis 16.
  • the movement of the plunger 12 along the lifting axis 14 and the positioning of the lifting drive device 13 along the positioning axis 16 by means of a motor drive 17 in the form of a drive assembly 17, in particular spindle drive assembly, with a running in the direction of the positioning axis 16 and fixedly connected to the machine frame 2 drive spindle 18.
  • the lifting drive device 13 is guided during movements along the positioning axis 16 on three guide rails 19 of the upper frame leg 3, of which two guide rails 19 can be seen in FIG.
  • the one remaining guide rail 19 is parallel to the visible guide rail 19 and is spaced therefrom in the direction X-axis of the coordinate system of the numerical control 15.
  • On the guide rails 19 run guide shoes 20 of the Hubantriebsvorraum 13.
  • the mutual engagement of the guide rail 19 and the guide shoes 20 is such that this connection between the guide rails 19 and the guide shoes 20 can also absorb a load acting in the vertical direction. Accordingly, the lifting device 13 is suspended via the guide shoes 20 and the guide rails 19 on the machine frame 2. Another component of the lifting drive device 13 is a wedge gear 21, by which a position of the upper tool 11 is adjustable relative to the lower tool 9.
  • the lower tool 9 is received movably along a lower positioning axis 25.
  • This lower positioning axis 25 extends in the direction of the Y-axis of the coordinate system of the numerical control 15.
  • the lower positioning axis 25 is aligned parallel to the upper positioning axis 16.
  • the lower tool 9 can be moved directly on the lower positioning axis 16 with a motor drive arrangement 26 along the positioning axis 25.
  • the lower tool 9 can also be provided on a lifting drive device 27, which can be moved along the lower positioning axis 25 by means of the motor drive arrangement 26.
  • This drive arrangement 26 is preferably designed as a spindle drive arrangement.
  • the lower lift drive device 27 may correspond in structure to the upper lift drive device 13.
  • the motor drive assembly 26 may correspond to the motor drive assembly 17.
  • the lower lifting drive device 27 is also displaceably mounted on a lower horizontal frame leg 4 associated guide rails 19.
  • Guide shoes 20 of the lifting drive device 27 run on the guide rails 19, so that the connection between the guide rails 19 and guide shoes 20 on the lower tool 9 can also absorb a load acting in the vertical direction. Accordingly, the lifting drive device 27 is suspended via the guide shoes 20 and the guide rails 19 on the machine frame 2 and at a distance from the guide rails 19 and guide shoes 20 of the upper lifting drive device 13.
  • the lifting drive device 27 may include a wedge gear 21, by which the position or height of the lower tool 9 along the Z-axis is adjustable.
  • both the motor drives 17 for a movement of the upper tool 11 along the upper positioning axis 16, as well as the one or more motor drives 26 for a movement of the lower tool 9 along the lower positioning axis 25 are controlled independently.
  • the upper and lower tool 11, 9 can be moved synchronously in the direction of the Y-axis of the coordinate system.
  • an independent movement of the upper and lower tool 11, 9 are also driven in different directions.
  • This independent movement of the upper and lower tool 11, 9 can be controlled at the same time.
  • the upper and lower tool 11, 9 may be formed for machining the workpieces 10 in a variety of ways.
  • the wedge gear 21 comprises two drive-side wedge gear elements 122, 123, and two output-side wedge gear elements 124, 125. The latter are structurally combined to form a structural unit in the form of a driven-side double wedge 126.
  • the plunger 12 is rotatably mounted about the lifting axis 14.
  • a motor rotary drive device 128 is housed in the output side double wedge 126 and moves the plunger 12 when necessary along the lifting axis 14.
  • a plunger bearing 129 is shown schematically.
  • the plunger bearing 129 allows low-friction rotational movements of the plunger 12 about the lifting axis 14, on the other hand supports the plunger bearing 129 the plunger 12 in the axial direction and accordingly carries loads acting on the plunger 12 in the direction of the lifting axis 14, in the output side double wedge 126th from.
  • the driven-side double wedge 126 is limited by a wedge surface 130, and by a wedge surface 131 of the output-side gear element 125.
  • the wedge surfaces 130, 131 of the output-side wedge gear elements 124, 125 are opposed by wedge surfaces 132, 133 of the drive-side wedge gear elements 122, 123.
  • longitudinal guides 134, 135 the drive-side wedge gear member 122 and the output side wedge gear member 124 and the drive side wedge gear member 123 and the driven side wedge gear member 125 in the direction of the Y-axis, that is, in the direction of the positioning axis 16 of the Hubantriebsvorraumraum 13, guided relative to each other movable.
  • the drive-side wedge gear element 122 has a motor drive unit 138, the drive-side wedge gear element 123 via a motor drive unit 139. Both drive units 138, 139 together form the spindle drive arrangement 17th
  • motor drive units 138, 139 Common to the motor drive units 138, 139 is the drive spindle 18 shown in FIG. 1 as well as the lifting drive device 13, 27 mounted on the machine frame 2 and consequently supporting structure side.
  • the drive-side wedge gear elements 122, 123 are operated such that they move along the positioning axis 16, for example, which results in a relative movement between the drive-side wedge gear elements 122, 123 on the one hand and the output side wedge gear elements 124, 125 on the other hand , As a result of this relative movement of the output side double wedge 126 and the ram 12 mounted thereon is moved along the lifting axis 14 down.
  • the punch mounted on the plunger 12, for example, as an upper tool 11 performs a working stroke and thereby machined on the workpiece support 28, 29 and the workpiece support 8 mounted workpiece 10.
  • the plunger 12 is again along the Lifting axle 14 is raised or moved upwards.
  • the above-described lifting drive device 13 according to FIG. 2 is preferably constructed identically as the lower lift drive device 27 and accommodates the lower tool 9.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a possible stroke movement of the plunger 12.
  • the diagram shows a stroke course along the Y-axis and the Z-axis.
  • an oblique lifting movement of the Hubst formulateels 12 down to the workpiece 10 to be driven as shown by the first straight line A.
  • the plunger 12 can be lifted vertically, for example, as shown by the straight line B.
  • an exclusive movement takes place along the Y-axis in accordance with the straight line C, in order to position the plunger 12 for the workpiece 10 for a new working position.
  • the work sequence described above can be repeated. If, for a subsequent processing step, the workpiece 10 is moved on the workpiece support surface 28, 29, a movement along the straight line C can also be dispensed with.
  • the illustrated in the diagram in Figure 3 possible stroke movement of the plunger 12 on the upper tool 11 is preferably combined with a stationary held lower tool 9.
  • the lower tool 9 is positioned within the machine frame 2 such that at the end of a working stroke of the upper tool 11, the upper and lower tool 11, 9 occupy a defined position.
  • This exemplary superimposed stroke course can be controlled both for the upper tool 11 and the lower tool 9.
  • a superimposed lifting movement of the upper tool and / or lower tool 11, 9 can be actuated.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram illustrating a lifting movement of the plunger 12 according to the exemplary illustrated line D along a Y-axis and a Z-axis.
  • a lifting movement of the plunger 12 can undergo a curve or arc curve by a superposition of the movements in the Y direction and Z direction is controlled accordingly by the controller 15.
  • Such a flexible superimposition of the movement movements in the X and Z directions allows specific machining tasks to be solved.
  • the control of such a curve can be provided for the upper tool 11 and / or lower tool 9.
  • FIG. 5 shows a schematic view of the machine tool 1 according to FIG.
  • the workpiece support 28 may for example be assigned to a loading station, not shown, through which unprocessed workpieces 10 are placed on the workpiece support surface 28.
  • Adjacent to the workpiece support surface 28, 29 is a feed device 22, which comprises a plurality of grippers 23 in order to grasp the workpiece 10 placed on the workpiece support 28.
  • the feed device 22 By means of the feed device 22, the workpiece 10 is passed through the machine frame 2 in the X direction.
  • the feed device 22 can also be moved in the Y direction. As a result, a free movement of the workpiece 10 in the X-Y plane can be provided.
  • the workpiece 10 can be moved by the feed device 22 both in the X direction and counter to the X direction.
  • This movement of the workpiece 10 can be adapted to a movement of the upper tool 11 and lower tool 9 in and counter to the Y direction for the respective processing task.
  • the workpiece support 28 opposite the other workpiece support 29 is provided on the machine frame 2. This may for example be associated with an unloading station. Alternatively, the loading and unloading of the unprocessed workpiece 10 and machined workpiece 10 with workpieces 81 may also be assigned to the same workpiece support 28, 29.
  • the machine tool 1 can furthermore have a laser processing device 201, in particular a laser cutting machine, which is shown only schematically in a plan view in FIG.
  • This laser processing device 201 can be designed, for example, as a CO 2 laser cutting machine.
  • the laser processing device 201 comprises a laser source 202, which generates a laser beam 203, which is guided by means of a beam guide 204 shown schematically to a laser processing head, in particular laser cutting head 206, and focused in this. Thereafter, the laser beam 204 is aligned by a cutting nozzle perpendicular to the surface of the workpiece 10 to machine the workpiece 10.
  • the laser beam 203 preferably acts on the workpiece 10 at the processing location, in particular the cutting location, together with a process gas jet. The cutting point at which the laser beam 203 impinges on the workpiece 10 is adjacent to the processing point of the upper tool 11 and lower tool.
  • the laser cutting head 206 can be moved by a linear drive 207 with a linear axis system at least in the Y direction, preferably in the Y and Z directions.
  • This linear axis system which receives the laser cutting head 206, may be associated with, attached to, or integrated with the machine frame 2.
  • a beam passage opening may be provided in the workpiece support 28.
  • a beam collecting device for the laser beam 21 may be provided below the beam passage opening.
  • the beam passage opening and optionally the beam collecting device can also be designed as a structural unit.
  • the laser processing device 201 may also comprise a solid-state laser as the laser source 202, the radiation of which is guided to the laser cutting head 206 by means of a light-conducting cable.
  • the workpiece support 28, 29 may extend directly to the workpiece support 8, which surrounds the lower tool 9 at least partially. Within a free space resulting therebetween, the lower tool 9 is movable along the lower positioning axis 25 in and counter to the Y direction.
  • the workpiece support 28 is for example a machined workpiece 10, in which a workpiece part 81 is cut free from a cutting gap 83, for example by a punching or by a laser beam processing to a residual compound 82.
  • the workpiece 81 is held in the workpiece 10 and the remaining skeleton.
  • the workpiece 10 is positioned by means of the feed device 22 to the upper and lower tool 11, 9 for a stamping and Ausschleus suits.
  • the residual compound 82 is separated by a punching stroke of the upper tool 11 to the lower tool 9.
  • the workpiece part 81 can be discharged, for example, by partially lowering the workpiece support 8 down.
  • the cut-free workpiece part 81 can be transferred back to the workpiece support 28 or onto the workpiece support 29 in order to unload the workpiece part 81 and the residual grid.
  • small workpiece parts 81 may optionally be discharged through an opening in the lower tool 9.
  • FIG. 6 shows a tool 31 as a turning / bending tool.
  • This tool 31 comprises an upper tool 11 and a lower tool 9.
  • the upper tool 11 comprises a base body 33 on which a clamping shaft 34 is arranged. This can be arranged rotatably about a position axis 35 in a tool holder of the machine tool 1.
  • an indexing wedge 36 can be provided on the base body 33 in order to align a tool body 39 provided on the base body 33.
  • the tool body 39 is provided opposite the clamping shaft 34 on the main body 33. This comprises at the free outer end a bending edge 38, from which a base surface 43 and an inclined surface 44 can extend in the direction of the main body 33.
  • the tool body 39 includes a longitudinal axis 40. This longitudinal axis 40 may be inclined relative to the position axis 35.
  • the lower tool 9 which is shown in a plan view in FIG. 8, comprises a main body 41, on which an indexing element (not shown) for aligning the upper tool 11 in a tool holder of the machine tool 1 can be provided.
  • the main body 41 receives a bearing block 51, on which a part-cylindrical cantilever 52 is rotatably mounted in a corresponding recess 53 about a rotation axis 54.
  • the axis of rotation 54 of the jaw pin 52 extends parallel to the bending edge 38.
  • the edge of the recess 53 is provided for effective rotation of the jaw pin 52 in Figure 6 on its right side with an inflated part 55.
  • the bearing block rests on the basis of the cup-shaped base body 41 of the lower tool 9.
  • pins 56 are used for its attachment to the body 41 mounting screws 57.
  • On the bearing block 51 is supported on one side a return spring 58, the at their free end of the cantilever 52 is acted upon by a radial distance from the axis of rotation 54.
  • a support surface 47 is provided, which along a position axis 48 of the main body 41, which also forms a longitudinal axis, movably supported on the main body 41.
  • a spring element 59 for example in the form of an annular rubber buffer or coil springs or the like.
  • a cover part 61 which comprises the workpiece support 47, is guided upwardly and downwardly movably with an edge facing downwards on the cover part 61 in relation to an upwardly directed edge of the main body 41.
  • an opening or recess 46 is provided, within which the cant bolt 52 is arranged.
  • the cantilever 52 has a groove extending in the direction of its axis of rotation 54, the longitudinal walls of which are formed by an actuating limb 65 and a pressure leg 66 opposite the actuating limb 65 on the axis of rotation 53.
  • the opening angle of the groove 63 is, for example, 84.5 ° with a thickness of the workpiece of 1mm and 1.5mm and 80 ° with a thickness of the workpiece of 2mm.
  • a ramp be 67 may form the transition between the support surface 47 and the edge of the lid part 61.
  • opening longitudinal edges 68 are rounded and preferably polished.
  • a lubricating nipple 69 is provided on the main body 51, which can introduce the introduction of lubricant into the region of the part-cylindrical contact surfaces between the bearing block 51 and the cantilever pin 52 rotatably mounted thereon.
  • FIG. 7 shows a schematic top view of the upper tool 11 according to FIG. From this view, as well as from the side view according to FIG. 6, it can be seen that the bending edge 38 of the tool body 39 is arranged eccentrically to the position axis 35. It is preferably provided that this bending edge 38 is arranged outside a peripheral surface 71 of the main body 33. This peripheral surface 71 forms an outer peripheral surface of the cylindrically shaped main body 33. The bending edge 38 is preferably arranged outside a projection surface P of the main body 33. This projection surface P of the main body 33 results in a view along the position axis 35 on the main body 33. The projection surface P may be considered deviating from the peripheral surface 71, for example, as a circular area, which corresponds to the maximum outer circumference of the main body 33.
  • the bending edge 38 may adjoin the projection surface P tangentially or may be provided outside the projection surface P.
  • the position axis 35 of the upper tool 11 is aligned or moved relative to the position axis 48 of the lower tool 9, so that between the position axis 35 and the position axis 48, a distance is formed, for example, from a distance A and the material thickness S. of the workpiece 10 to be machined results.
  • the distance A corresponds to the off-center arrangement of the bending edge 38 to the position axis 35 on the upper tool 11.
  • This positioning of the upper tool 11 to the lower tool 9 can by moving the upper tool 11 and / or the lower tool 9 relative to each other along, for example, the lower positioning axis 25 and / or upper positioning axis 16 of the machine tool 1 done.
  • the upper tool 11 is aligned with its bending edge 38 with respect to its orientation of the tool body 39 on the groove 63 on the cantilever 52.
  • FIGS. 9 to 13 show individual working steps which show a bending deformation of a fold or tab 62 (FIG. 13) on the workpiece part 81 to the workpiece 10, so that the bent tab 62 or an upstand is formed.
  • the workpiece 10 is controlled by the feed device 22 via the controller 15.
  • the workpiece 10 is moved in and counter to the X-axis and positioned in a machining position between the upper tool 11 and the lower tool 9, in which a partially cut workpiece part 81 or a free-cut tab 83 in a position axis 40 or lifting axis 30 of the lower tool 9 above the Kantbolzens 52 is arranged.
  • Such a position of the tool 31 is shown, for example, in a first side view in FIG. 9 and in a further view in FIG.
  • This alignment in FIG. 10 also corresponds to that in FIG. 6.
  • the upper tool 11 and lower tool 9 are moved along the Y axis and / or rotated about their position axes 35, 48 so that they are aligned in accordance with the desired course of the bending line of the bevelled edge 62 to be created are.
  • Thestakantende workpiece part 81 covers the window-like recess or opening 46 of the support surface 47.
  • the workpiece part 81 surrounding area of the workpiece 10 rests on the support surface 47. After taking a desired position of the workpiece 10 with the respective workpiece part 81, for example, the upper tool 11 along the lifting axis 14 and the position axis 35 is lowered onto the lower tool 9.
  • the base surface 43 of the tool body 39 runs on the workpiece 10 and holds it in between by clamping ( Figure 11).
  • the support surface 47 moves against a restoring force of at least one spring element 59 in the direction of the main body 41 of the lower tool 9.
  • the lower tool 9 can be raised in the direction of the upper tool 11.
  • a common movement towards each other is controlled. In this case, the workpiece 10 is pressed with the underside of the tab 62 against the actuating limb 65 of the cantilever pin 52 initially still in the rest position.
  • the canting pin 52 Upon further reducing the distance between the upper tool 11 and the lower tool 9, the canting pin 52 is rotated against the force of the return spring 58 about its axis of rotation 53 and pivots with its pressure leg 66 through the window-like opening 46 and beyond the support surface 47 also in the direction of the Tool body 39.
  • the bending of the tab 62 is effected via the pressure limb 66 of the jaw bolt 52, as can be seen from FIG.
  • the rotational movement of the jaw pin 52 and thus also the bending of the workpiece part 81 ends as soon as the upper tool 11 or its tool body 39 has assumed its end position shown in FIG. The working stroke of the upper tool 11 is thus completed.
  • the bent tab 62 on the workpiece part 81 includes with the rest of the workpiece 10 a the opening angle of the groove 63 at the Kantbolt 52 corresponding angle of, for example, 88 ° and is accordingly over the desired bending angle ⁇ of 90 ° slightly overbend.
  • Other bending angles or bending angles ⁇ can also be generated in this way.
  • the upper tool 11 is lifted along the lifting axis 14. In addition, this movement can be superimposed directly or delayed with a movement along the upper positioning axis 16.
  • the support 47 returns to a starting position.
  • the canting pin 52 is returned to an initial position. Subsequently, the folded tab 62 on the workpiece part 81 spring back into their position and, for example, take a target angle of 90 °, as shown for example in Figure 14.
  • a length of the tab 62 can be folded, which is greater than a distance between an underside of the base body 33 of the upper tool 11 and the spaced-apart bending edge 38. As a result, the flexibility in the processing for folding tabs 62 will be increased.
  • the movable control of the upper tool 11 and / or the lower tool 9 along the upper positioning axis 16 and / or the lower positioning axis 25 can be edited easily on the tab 62 located passages.
  • a movement movement along the upper and / or lower positioning axis 16, 25 of the upper tool 11 and lower tool 9 can be initiated, so that after a further lifting movement of the upper tool 11, the bending edge 38 trouble-free can be passed to the passage.
  • the feed control 22 can move the workpiece 10 accordingly.
  • FIG. 15 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the upper tool 11 to FIG.
  • the tool body 39 has a longitudinal axis 40 which lies in the position axis 35.
  • This tool body 39 may be formed, for example, rectangular, wherein a side surface relative to the base body 33 is inclined laterally outwardly to form a bending edge 38 outside of a projection surface of the base body 33.
  • the base surface 43 may be aligned parallel to the workpiece plane or perpendicular to the position axis 35. Alternatively, this may also be inclined in the direction of the base body 33.
  • FIG. 15 shows diagrammatically a second embodiment of the upper tool 11 as an alternative in dashed lines.
  • the dashed line also merges into the base surface 43 and ends with a bending edge 99 in the position axis 35.
  • the tool body 39 thus has a bending edge 99 lying in the position axis 35 as well as a bending edge 38 lying outside the base body 33.
  • an upper tool 11 can be created in which on the one hand short tabs or folds 62 can be made, the distance from the lying within the projection surface P bending edge is determined to a bottom of the body 33 and beyond longer bends 62 are formed, namely by the bending edge 38 arranged outside the main body 33.
  • the bending edge 99 can also lie eccentrically or outside the position axis 35 within the projection surface P.
  • FIG. 16 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the upper tool 11 to FIG.
  • the tool body 39 has a base surface 43, which extends along the workpiece plane, so that a support surface is provided which extends from the position axis 35 to the bending edge 38 or even from one of the bending edge 38 opposite side the position axis 35 extends to the bending edge 38.
  • the tool body 39 has an L-shaped contour. Such a contour of the tool body 39 has the advantage that a multiple edging 62, 64 can be introduced on the workpiece 10.
  • a bending operation is performed for the first fold 62, as described in FIGS. 9 to 13.
  • the workpiece 10 is moved, so that this is brought into the position for Kantbzen 52 for the subsequent fold 64.
  • the upper tool 11 can be moved by a vertical lifting movement along the lifting axis 14 to the flange pin 52 to form a further fold 64. Since the bending edge 38 of the tool body 39 is already moved past the first fold 62 before the bending edge 38 rests on the workpiece 10 and generates the following fold 64, there is no collision with the first fold 62.
  • the upper tool 11 to the lower tool 9 are also delivered by an inclined lifting movement or starting movement. After the base surface 43 bears against the workpiece 10, the further bending process takes place in analogy to the previously described FIGS. 10 and 12 for the second fold 64 or further bending.
  • a first control of the upper tool 11 is that this is now slightly raised along the lifting axis 14 in order to avoid scratching on the surface of the workpiece 10 in a further movement. Then, or without a previous short lifting movement, the upper tool 11 is led out along the upper positioning axis 16 from the Mehrfachabkantung until the bending edge 38 is free relative to a free end 98 of the first fold 62, then perform a lifting movement along the lifting axis 14.
  • the upper tool is initially moved slightly along the upper positioning axis 16, in order subsequently to control a rotational movement about the position axis 35, so that the bending edge 28 can be pivoted out of the multiple edging 62, 64. Subsequently, a further movement of the upper tool 11 can be controlled for the subsequent machining operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und Werkzeugmaschine sowie Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere von Blechen mit einem Oberwerkzeug (11) und mit einem Unterwerkzeug (9), die zur Bearbeitung des dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung aufeinander zubewegbar sind und das Oberwerkzeug (11) einen Einspannschaft (34) und einen Grundkörper (33) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und mit einer dem Einspannschaft (34) gegenüberliegend am Grundkörper (33) angeordneten Werkzeugkörper (39), der eine Biegekante (38) aufweist und das Unterwerkzeug (9) einen Grundkörper (41) aufweist, der einen Drehkörper (52) aufnimmt, welcher in eine Richtung der Biegekante (38) des Werkzeugkörpers (39) verlaufenden Drehachse (54) drehbar ist, wobei der Grundkörper (33) des Oberwerkzeuges (11) senkrecht zur Positionsachse (35) in Hubrichtung gesehen eine Projektionsfläche (P) bildet und die Biegekante (38) des Werkzeugkörpers (39) tangential an die Projektionsfläche (P) angrenzt oder außerhalb der Projektionsfläche (P) vorgesehen ist.

Description

Werkzeug und Werkzeugmaschine sowie Verfahren zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und eine Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise von Blechen.
Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der EP 2 527 058 B1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Werkzeugmaschine in Form einer Presse zum Bearbeiten von Werkstücken, wobei ein Oberwerkzeug an einer Hubvorrichtung vorgesehen ist, welche gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück entlang einer Hubachse in Richtung auf das Werkstück und in der Gegenrichtung verfahrbar ist. In der Hubachse und dem Oberwerkzeug gegenüberliegend ist ein Unterwerkzeug vorgesehen, welches zu einer Unterseite positioniert ist. Eine Hubantriebsvorrichtung für eine Hubbewegung des Oberwerkzeugs wird durch ein Keilgetriebe angesteuert. Die Hubantriebsvorrichtung mit dem daran angeordneten Oberwerkzeug ist längs einer Positionierachse mit einem motorischen Antrieb verfahrbar. Das Unterwerkzeug wird dabei synchron mit einem motorischen Antrieb zum Oberwerkzeug verfahren.
Aus der DE 200 18 936 U1 ist eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Blechen bekannt. Diese Werkzeugmaschine umfasst eine Bearbeitungsstation, an welcher Werkzeugaufnahmen für miteinander zusammenwirkende und unter Bearbeitung des Werkstücks relativ zueinander in einer Hubachse bewegbares Oberwerkzeug und Unterwerkzeug vorgesehen sind. Das Ober- und Unterwerkzeug kann wahlweise für die verschiedenartige Werkstückbearbeitung ausgewechselt werden. Für eine Biegebearbeitung eines plattenförmigen Werkstücks, insbesondere eines Bleches, ist ein Biegewerkzeug vorgesehen, welches ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug umfasst, wobei am Oberwerkzeug ein Druckkörper mit einer Biegekante vorgesehen ist. Das Unterwerkzeug weist einen mit dem Druckkörper beziehungsweise der Biegekante zusammenwirkenden Drehkörper auf, welcher um eine parallel zur Biegekante des Druckkörpers verlaufende Drehachse drehbar am Grundkörper des Unterwerkzeugs aufgenommen ist. Dieser Druckkörper weist einen Betätigungsschenkel sowie einen dem Betätigungsschenkel an der Drehachse des Drehkörpers gegenüberliegenden Druckschenkel auf, wobei der Drehkörper bei Einnahme einer Ruhestellung mit der Auflagefläche am Grundkörper des Unterwerkzeugs fluchtend oder gegenüber dieser in Hubrichtung zurückversetzt angeordnet ist. Durch eine Hubbewegung des Oberwerkzeugs zum Unterwerkzeug beziehungsweise bei einer Relativbewegung des Oberwerkzeugs zum Unterwerkzeug beaufschlagt der Druckkörper den Betätigungsschenkel des Drehkörpers am Unterwerkzeug. Dadurch wird dieser aus einer Ruhestellung um die Drehachse in eine Arbeitsstellung geschwenkt, wodurch der Drehschenkel unter biegender Verformung des Werkstücks in Richtung auf den Druckkörper des Oberwerkzeugs zuschwenkt. Bei dieser Anordnung des Druckkörpers ist vorgesehen, dass die Biegekante um die Materialstärke des zu bearbeitenden Werkstücks gegenüber der Hubachse des Oberwerkzeugs versetzt ist. Während einer biegenden Verformung des Werkstückes erfolgt die Relativbewegung des Oberwerkzeugs und Unterwerkzeugs in einer gemeinsamen Achse.
Aus der DE 93 07 907 U1 ist eine Schwenkbiegemaschine bekannt, welche ein erstes Werkzeug an einer Unterwange und ein zweites Werkzeug an einer Oberwange aufweist. Zwischen der Oberwange und der Unterwange wird ein zu biegendes Werkstück eingespannt. Nach dem Einspannen wird ein weiteres Werkzeug an einer Biegewange mit einer Drehbewegung beaufschlagt, wodurch diese Biegewange eine Drehbewegung um eine Biegeachse ausführt und eine Biegung in das Werkstück einbringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug sowie eine Werkzeugmaschine als auch ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere Umformen von plattenförmigen Werkstücken vorzuschlagen, durch welche die Flexibilität in einer Länge einer abzukantenden Lasche an Werkstücken erhöht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug zum Umformen von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die außerhalb der Projektionsfläche des Grundkörpers angeordnete Biegekante eines Werkzeugkörpers wird ermöglicht, dass die Länge bei einer an einem Werkstück zu biegenden Lasche oder einer abgekanteten Laschen nicht mehr durch einen Abstand zwischen einer Biegekante des Werkzeugkörpers und einer Unterseite des Grundkörpers des Oberwerkzeugs begrenzt ist, sondern vielmehr größere Längen der Lasche beziehungsweise Abkanthöhen ermöglicht werden. Durch die außermittig zum Werkzeugkörper, insbesondere außerhalb der Projektionsfläche des Grundkörpers des Oberwerkzeugs, angeordneten Biegekante wird die Flexibilität in der Länge der abgekanteten Lasche erhöht.
Des Weiteren weist durch eine solche Anordnung der Biegekante an einem Werkzeugkörper außermittig und außerhalb der Projektionsfläche des Grundkörpers des Oberwerkzeuges den Vorteil auf, dass eine Mehrfachabkantung oder ein mehrfaches Biegen mit längeren Laschen ermöglicht wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Projektionsfläche durch eine Umfangsfläche des Grundkörpers des Oberwerkzeuges bestimmt ist. Die Umfangsfläche des Grundkörpers wird dabei entlang der Positionsachse des Oberwerkzeugs quasi bis in die Ebene der Biegekante verlagert und die Biegekante des Werkzeugkörpers wird dabei tangential angrenzend oder außerhalb dieser Projektionsfläche durch den Werkzeugkörper festgelegt. Diese Umfangsfläche des Grundkörpers ist unter anderem durch eine Kassette im Magazin bestimmt, in welcher diese Werkzeuge gespeichert werden.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Werkzeugkörper eine an die Biegekante angrenzende Basisfläche und gegenüberliegend eine an die Biegekante angrenzende geneigte Fläche aufweist. Dadurch kann der Winkel der Abkantung bestimmt werden. Vorteilhafterweise ist die Basisfläche parallel zur Werkstückebene ausgerichtet. Die geneigte Fläche ist zur Basisfläche vorteilhafterweise in einem Winkel von weniger 90 ° angeordnet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass diese geneigte Fläche einen Winkel von größer 90 ° aufweist, wodurch dann Abkantungen ermöglicht werden, welche gegenüber der Werkstückebene einen Winkel von größer 90 ° aufweisen.
Der Werkzeugkörper kann mittels einer Anschlussfläche unmittelbar in den Grundkörper übergehen, so dass der Grundkörper und Werkzeugkörper einteilig ausgebildet sind. Alternativ kann der Werkzeugkörper und Einspannzapfen einteilig ausgebildet sein und ein Justierring als Klemmring mit dem daran angeordneten Justierkeil vorgesehen sein. Ebenso kann ein einteiliges Oberwerkzeug ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Positionsachse des Oberwerkzeugs im Anschlussabschnitt des Werkzeugkörpers liegt. Dadurch kann trotz der außermittig und beabstandet zur Positionsachse angeordneten Biegekante noch eine hinreichende Steifigkeit und Kraftübertragung ermöglicht sein.
Eine Ausführungsform des Oberwerkzeugs sieht vor, dass der Werkzeugkörper, an welchem die Biegekante vorgesehen ist, eine Längsachse aufweist, die geneigt zur Positionierachse ist. Durch die Neigung und/oder Länge kann auch eine herzustellende Länge der Abkantung oder Lasche bestimmt sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Werkzeugmaschine gelöst, bei welcher ein Oberwerkzeug vorgesehen ist, welches entlang einer Hubachse mit einer Hubantriebsvorrichtung in Richtung auf ein mit dem Oberwerkzeug zu bearbeitenden Werkstück und in Gegenrichtung bewegbar ist und welches entlang einer senkrecht zur Hubachse verlaufenden oberen Positionierachse positionierbar ist und mit einer motorischen Antriebsanordnung entlang der oberen Positionierachse verfahrbar ist. Des Weiteren ist ein Unterwerkzeug vorgesehen, welches zum Oberwerkzeug ausgerichtet und entlang einer unteren Hubachse mit einer Hubantriebsvorrichtung in Richtung auf das Oberwerkzeug und in Gegenrichtung bewegbar ist und entlang einer unteren Positionierachse positionierbar ist, die senkrecht zur Hubachse des Oberwerkzeugs ausgerichtet und mit einer motorischen Antriebsanordnung entlang der unteren Positionierachse verfahrbar ist. Die Werkzeugmaschine weist eine Steuerung auf, durch welche die motorische Antriebsanordnungen zum Verfahren des Ober- und Unterwerkzeugs ansteuerbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Verfahrbewegung des Oberwerkzeuges entlang der oberen Positionierachse und die Verfahrbewegung des Unterwerkzeugs entlang der unteren Positionierachse jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind und ein Werkzeug nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen eingesetzt wird. Dies ermöglicht, dass das Ober- und/oder Unterwerkzeug entlang deren Positionierachsen unabhängig und relativ zueinander verfahrbar sind, so dass in Abhängigkeit der Materialstärke des zu bearbeitenden Werkstücks in einfacher Weise eine Positionierung einer Biegekante des Werkzeugkörpers zum Drehkörper des Unterwerkzeugs ermöglicht ist.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug mit einer Drehbewegung und/oder einer Verfahrbewegung entlang der Positionsachsen jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Dadurch werden individuelle Einstellungen ermöglicht. Durch diese Möglichkeit zur Ansteuerung des Oberwerkzeuges und/oder Unterwerkzeuges kann auch der Vorteil erzielt werden, dass beispielsweise bei einer Mehrfachbiegung oder Mehrfachumkantung bei einer Mehrfachbiegung, die wiederum auf das Oberwerkzeug gerichtet ist, die Biegekante durch eine Verfahr- und/oder Schwenkbewegung aus der Mehrfachbiegung herausgeführt werden kann, um anschließend eine einfache Hubbewegung durchzuführen, so dass das Ober- und Unterwerkzeug für den nächsten Arbeitshub wieder vorbereitet sein kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken gelöst, bei welchen ein Werkzeug gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen eingesetzt wird und das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zumindest mit einer Hubbewegung angesteuert werden, bei der die Positionsachsen parallel zueinander beabstandet werden. Durch die unabhängige Verfahrbewegung des Oberwerkzeugs und/oder Unterwerkzeugs entlang der oberen Positionierachse und unteren Positionierachse ist ermöglicht, dass durch eine Einstellung eines Abstandes des Oberwerkzeugs und des Unterwerkzeugs unter Berücksichtigung der außermittigen Anordnung der Biegekante am Oberwerkzeug ermöglicht wird. Dabei kann auch die Materialstärke für das zu bearbeitende Werkstück in einfacher Weise berücksichtigt werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Abstand der Positionsachsen zwischen dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug derart angesteuert wird, dass sich der Achsabstand der Positionsachsen aus dem Abstand der Biegekante zur Positionsachse am Grundkörper des Oberwerkzeugs und zumindest aus einer Materialstärke des zu bearbeitenden Werkstückes ergibt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug eine Hubbewegung angesteuert wird, bei welcher in einer ersten Hubphase das Oberwerkzeug entlang einer Hubbewegung außerhalb der Hubphase angesteuert wird und kurz vor dem Aufliegen der Biegekante des Werkzeugkörpers auf dem Werkstück oder beim Aufliegen auf dem Werkstück eine zweite Hubphase entlang der Hubachse eingeleitet wird. Diese alternative Ausführungsform ermöglicht, dass auch ein Anfahren des Oberwerkzeugs zum Unterwerkzeug abweichend von einer Verfahrbewegung ausschließlich entlang der Hubachse ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn eine zweite oder weitere Biegung oder Abkantung in die Lasche einzubringen ist und ein direktes Anfahren des Oberwerkzeugs auf das Unterwerkzeug entlang der Hubachse nicht mehr möglich ist.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,
Figur 2 eine schematisierte Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus einer Hubantriebsvorrichtung und eines motorischen Antriebes gemäß Figur 1,
Figur 3 ein schematisches Diagramm einer überlagerten Hubbewegung in Y- und Z-Richtung des Stößels gemäß Figur 1,
Figur 4 ein schematisches Diagramm einer weiteren überlagerten Hubbewegung in Y- und Z-Richtung des Stößels gemäß Figur 1,
Figur 5 eine schematische Ansicht von oben auf die Werkzeugmaschine gemäß Figur 1 mit Werkstückauflageflächen,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht eines Werkzeuges, welches ein Oberwerkzeug und ein im Schnitt dargestelltes Unterwerkzeug umfasst,
Figur 7 eine schematische Ansicht von oben auf das Oberwerkzeug,
Figur 8 eine schematische Ansicht von oben auf das Unterwerkzeug,
Figur 9 - 13 schematische Darstellung der Werkstückbearbeitung mit dem Werkzeug nach Figur 6,
Figur 14 eine perspektivische Ansicht eines Werkstückes nach der Bearbeitung mit dem Werkzeug gemäß Figur 6,
Figur 15 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Oberwerkzeugs und
Figur 16 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Werkzeugs mit einem Werkstück mit einer Mehrfachabkantung.
In Figur 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, welche als Stanzpresse ausgebildet ist. Diese Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Tragstruktur mit einem geschlossenen Maschinenrahmen 2. Dieser umfasst zwei horizontale Rahmenschenkel 3, 4 sowie zwei vertikale Rahmenschenkel 5 und 6. Der Maschinenrahmen 2 umschließt einen Rahmeninnenraum 7, der den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine 1 mit einem Oberwerkzeug 11 und einem Unterwerkzeug 9 bildet.
Die Werkzeugmaschine 1 dient zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken 10, welche der Einfachheit halber in Figur 1 nicht dargestellt sind und können zu Bearbeitungszwecken im Rahmeninnenraum 7 angeordnet werden. Ein zu bearbeitendes Werkstück 10 wird auf eine im Rahmeninnenraum 7 vorgesehene Werkstückabstützung 8 abgelegt. In einer Aussparung der Werkstückabstützung 8 ist am unteren horizontalen Rahmenschenkel 4 des Maschinenrahmens 2 das Unterwerkzeug 9 beispielsweise in Form einer Stanzmatrize gelagert. Diese Stanzmatrize kann mit einer Matrizenöffnung versehen sein. Bei einer Stanzbearbeitung taucht in die Matrizenöffnung des als Stanzmatrize ausgebildeten Unterwerkzeuges das als Stanzstempel ausgebildete Oberwerkzeug 11 ein.
Das Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 kann anstelle von einem Stanzstempel und einer Stanzmatrize auch als ein Biegestempel sowie eine Biegematrize zum Umformen von Werkstücken 10 eingesetzt werden.
Das Oberwerkzeug 11 ist in einer Werkzeugaufnahme an einem unteren Ende eines Stößels 12 fixiert. Der Stößel 12 ist Teil einer Hubantriebsvorrichtung 13, mittels derer das Oberwerkzeug 11 in eine Hubrichtung entlang einer Hubachse 14 bewegt werden kann. Die Hubachse 14 verläuft in Richtung der Z-Achse des Koordinatensystems einer in Figur 1 angedeuteten numerischen Steuerung 15 der Werkzeugmaschine 1. Senkrecht zur Hubachse 14 kann die Hubantriebsvorrichtung 13 längs einer Positionierachse 16 in Richtung des Doppelpfeils bewegt werden. Die Positionierachse 16 verläuft in Richtung der Y-Richtung des Koordinatensystems der numerischen Steuerung 15. Die das Oberwerkzeug 11 aufnehmende Hubantriebsvorrichtung 13 wird mittels eines motorischen Antriebs 17 längs der Positionierachse 16 verfahren.
Die Bewegung des Stößels 12 entlang der Hubachse 14 und die Positionierung der Hubantriebsvorrichtung 13 entlang der Positionierachse 16 erfolgen mittels eines motorischen Antriebes 17 in Form einer Antriebsanordnung 17, insbesondere Spindelantriebsanordnung, mit einer in Richtung der Positionierachse 16 verlaufenden und mit dem Maschinenrahmen 2 fest verbundenen Antriebsspindel 18. Geführt wird die Hubantriebsvorrichtung 13 bei Bewegungen längs der Positionierachse 16 an drei Führungsschienen 19 des oberen Rahmenschenkels 3, von denen in Figur 1 zwei Führungsschienen 19 zu erkennen sind. Die eine übrige Führungsschiene 19 verläuft parallel zur sichtbaren Führungsschiene 19 und ist von dieser in Richtung X-Achse des Koordinatensystems der numerischen Steuerung 15 beabstandet. Auf den Führungsschienen 19 laufen Führungsschuhe 20 der Hubantriebsvorrichtung 13. Der gegenseitige Eingriff der Führungsschiene 19 und der Führungsschuhe 20 ist dergestalt, dass diese Verbindung zwischen den Führungsschienen 19 und den Führungsschuhen 20 auch eine in vertikaler Richtung wirkende Last aufnehmen kann. Dementsprechend ist die Hubvorrichtung 13 über die Führungsschuhe 20 und die Führungsschienen 19 am Maschinenrahmen 2 aufgehängt. Ein weiterer Bestandteil der Hubantriebsvorrichtung 13 ist ein Keilgetriebe 21, durch welches eine Lage des Oberwerkzeuges 11 relativ zum Unterwerkzeug 9 einstellbar ist.
Das Unterwerkzeug 9 ist entlang einer unteren Positionierachse 25 verfahrbar aufgenommen. Diese untere Positionierachse 25 verläuft in Richtung der Y-Achse des Koordinatensystems der numerischen Steuerung 15. Vorzugsweise ist die untere Positionierachse 25 parallel zur oberen Positionierachse 16 ausgerichtet. Das Unterwerkzeug 9 kann unmittelbar an der unteren Positionierachse 16 mit einer motorischen Antriebsanordnung 26 entlang der Positionierachse 25 verfahren werden. Alternativ oder ergänzend kann das Unterwerkzeug 9 auch an einer Hubantriebsvorrichtung 27 vorgesehen sein, welche entlang der unteren Positionierachse 25 mittels der motorischen Antriebsanordnung 26 verfahrbar ist. Diese Antriebsanordnung 26 ist bevorzugt als Spindelantriebsanordnung ausgebildet. Die untere Hubantriebsvorrichtung 27 kann im Aufbau der oberen Hubantriebsvorrichtung 13 entsprechen. Ebenfalls kann die motorische Antriebsanordnung 26 der motorischen Antriebsanordnung 17 entsprechen.
Die untere Hubantriebsvorrichtung 27 ist ebenfalls an einem unteren horizontalen Rahmenschenkel 4 zugeordneten Führungsschienen 19 verschiebbar gelagert. Auf den Führungsschienen 19 laufen Führungsschuhe 20 der Hubantriebsvorrichtung 27, so dass die Verbindung zwischen den Führungsschienen 19 und Führungsschuhen 20 am Unterwerkzeug 9 auch eine in vertikaler Richtung wirkende Last aufnehmen kann. Dementsprechend ist auch die Hubantriebsvorrichtung 27 über die Führungsschuhe 20 und die Führungsschienen 19 am Maschinenrahmen 2 und beabstandet zu den Führungsschienen 19 und Führungsschuhen 20 der oberen Hubantriebsvorrichtung 13 aufgehängt. Auch die Hubantriebsvorrichtung 27 kann ein Keilgetriebe 21 umfassen, durch welches die Lage beziehungsweise Höhe des Unterwerkzeuges 9 entlang der Z-Achse einstellbar ist.
Durch die numerische Steuerung 15 können sowohl die motorischen Antriebe 17 für eine Verfahrbewegung des Oberwerkzeuges 11 entlang der oberen Positionierachse 16, als auch der oder die motorischen Antriebe 26 für eine Verfahrbewegung des Unterwerkzeuges 9 entlang der unteren Positionierachse 25 unabhängig voneinander angesteuert werden. Somit ist das Ober- und Unterwerkzeug 11, 9 synchron in Richtung der Y-Achse des Koordinatensystems verfahrbar. Ebenso kann eine unabhängige Verfahrbewegung des Ober- und Unterwerkzeuges 11, 9 auch in verschiedene Richtungen angesteuert werden. Diese unabhängige Verfahrbewegung des Ober- und Unterwerkzeuges 11, 9 kann zeitgleich angesteuert werden. Durch die Entkopplung der Verfahrbewegung zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 kann eine erhöhte Flexibilität in der Bearbeitung von Werkstücken 10 erzielt werden. Auch kann das Ober- und Unterwerkzeug 11, 9 zur Bearbeitung der Werkstücke 10 in vielfältiger Weise ausgebildet sein.
Ein Bestandteil der Hubantriebsvorrichtung 13 ist das Keilgetriebe 21, welches in Figur 2 dargestellt ist. Das Keilgetriebe 21 umfasst zwei antriebsseitige Keilgetriebeelemente 122, 123, sowie zwei abtriebsseitige Keilgetriebeelemente 124, 125. Letztere sind konstruktiv zu einer Baueinheit in Form eines abtriebsseitigen Doppelkeils 126 zusammengefasst. An dem abtriebsseitigen Doppelkeil 126 ist der Stößel 12 um die Hubachse 14 drehbar gelagert. Eine motorische Drehantriebsvorrichtung 128 ist in dem abtriebsseitigen Doppelkeil 126 untergebracht und verfährt den Stößel 12 bei Bedarf entlang der Hubachse 14. Dabei ist sowohl eine Links- als auch eine Rechtsdrehung des Stößels 12 gemäß dem Doppelpfeil in Figur 2 möglich. Eine Stößellagerung 129 ist schematisch dargestellt. Zum einen erlaubt die Stößellagerung 129 reibungsarme Drehbewegungen des Stößels 12 um die Hubachse 14, zum anderen lagert die Stößellagerung 129 den Stößel 12 in axialer Richtung und trägt dementsprechend Lasten, die auf den Stößel 12 in Richtung der Hubachse 14 wirken, in den abtriebsseitigen Doppelkeil 126 ab.
Der abtriebsseitige Doppelkeil 126 wird durch eine Keilfläche 130, sowie durch eine Keilfläche 131 des abtriebsseitigen Getriebeelementes 125 begrenzt. Den Keilflächen 130, 131 der abtriebsseitigen Keilgetriebeelemente 124, 125 liegen Keilflächen 132, 133 der antriebsseitigen Keilgetriebeelemente 122, 123 gegenüber. Durch Längsführungen 134, 135 sind das antriebsseitige Keilgetriebeelement 122 und das abtriebsseitige Keilgetriebeelement 124, sowie das antriebsseitige Keilgetriebeelement 123 und das abtriebsseitige Keilgetriebeelement 125 in Richtung der Y-Achse, das heißt in Richtung der Positionierachse 16 der Hubantriebsvorrichtung 13, relativ zueinander bewegbar geführt.
Das antriebsseitige Keilgetriebeelement 122 verfügt über eine motorische Antriebseinheit 138, das antriebsseitige Keilgetriebeelement 123 über eine motorische Antriebseinheit 139. Beide Antriebseinheiten 138, 139 gemeinsam bilden die Spindelantriebsanordnung 17.
Den motorischen Antriebseinheiten 138, 139 gemeinsam ist die in Figur 1 gezeigte Antriebsspindel 18 sowie die an dem Maschinenrahmen 2 gelagerte und folglich tragstrukturseitige Hubantriebsvorrichtung 13, 27.
Zu den motorischen Antriebseinheiten 138, 139 werden die antriebsseitigen Keilgetriebeelemente 122, 123 derart betrieben, dass diese sich entlang der Positionierachse 16 beispielsweise aufeinander zu bewegen, wodurch sich eine Relativbewegung zwischen den antriebsseitigen Keilgetriebeelementen 122, 123 einerseits und den abtriebsseitigen Keilgetriebeelementen 124, 125 anderseits ergibt. Infolge dieser Relativbewegung wird der abtriebsseitige Doppelkeil 126 und der daran gelagerte Stößel 12 entlang der Hubachse 14 nach unten bewegt. Der an dem Stößel 12 beispielsweise als Oberwerkzeug 11 montierte Stanzstempel führt einen Arbeitshub aus und bearbeitet dabei ein auf der Werkstückauflage 28, 29 bzw. der Werkstückabstützung 8 gelagertes Werkstück 10. Durch eine entgegengesetzte Bewegung der Antriebskeilelemente 122, 123 wird der Stößel 12 wiederum entlang der Hubachse 14 angehoben bzw. nach oben bewegt.
Die vorbeschriebene Hubantriebsvorrichtung 13 gemäß Figur 2 ist bevorzugt baugleich als untere Hubantriebsvorrichtung 27 ausgebildet und nimmt das Unterwerkzeug 9 auf.
In Figur 3 ist ein schematisches Diagramm einer möglichen Hubbewegung des Stößels 12 dargestellt. Das Diagramm zeigt einen Hubverlauf entlang der Y-Achse und der Z-Achse. Durch eine überlagerte Ansteuerung einer Verfahrbewegung des Stößels 12 entlang der Hubachse 14 und entlang der Positionierachse 16 kann beispielsweise eine schräg verlaufende Hubbewegung des Hubstößels 12 nach unten auf das Werkstück 10 zu angesteuert werden, wie dies durch die erste Gerade A dargestellt ist. Darauffolgend nach Durchführung des Hubes kann der Stößel 12 beispielsweise senkrecht abgehoben werden, wie dies durch die Gerade B dargestellt ist. Anschließend erfolgt beispielsweise eine ausschließliche Verfahrbewegung entlang der Y-Achse gemäß der Geraden C, um den Stößel 12 für eine neue Arbeitsposition zum Werkstück 10 zu positionieren. Darauffolgend kann sich beispielsweise die zuvor beschriebene Arbeitsabfolge wiederholen. Sofern für einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt das Werkstück 10 auf der Werkstückauflagefläche 28, 29 verfahren wird, kann auch eine Verfahrbewegung entlang der Geraden C entfallen.
Die im Diagramm in Figur 3 dargestellte mögliche Hubbewegung des Stößels 12 am Oberwerkzeug 11 ist bevorzugt mit einem stillstehend gehaltenen Unterwerkzeug 9 kombiniert. Dabei ist das Unterwerkzeug 9 derart innerhalb des Maschinenrahmens 2 positioniert, dass am Ende eines Arbeitshubes des Oberwerkzeuges 11 das Ober- und Unterwerkzeug 11, 9 eine definierte Position einnehmen.
Dieser beispielhafte überlagerte Hubverlauf kann sowohl für das Oberwerkzeug 11 als auch das Unterwerkzeug 9 angesteuert werden. In Abhängigkeit der zu erfolgenden Bearbeitung des Werkstückes 10 kann eine überlagerte Hubbewegung des Oberwerkzeuges und/oder Unterwerkzeuges 11, 9 angesteuert werden.
In Figur 4 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, welches eine Hubbewegung des Stößels 12 gemäß der beispielhaft dargestellten Linie D entlang einer Y-Achse und einer Z-Achse darstellt. Abweichend zu Figur 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass eine Hubbewegung des Stößels 12 einen Kurvenverlauf oder Bogenverlauf durchlaufen kann, indem eine Überlagerung der Verfahrbewegungen in Y-Richtung und Z-Richtung entsprechend durch die Steuerung 15 angesteuert wird. Durch eine solche flexible Überlagerung der Verfahrbewegungen in X- und Z-Richtung lassen sich spezifische Bearbeitungsaufgaben lösen. Die Ansteuerung eines solchen Kurvenverlaufes kann für das Oberwerkzeug 11 und/oder Unterwerkzeug 9 vorgesehen sein.
In Figur 5 ist eine schematische Ansicht auf die Werkzeugmaschine 1 gemäß Figur 1 dargestellt. An dem Maschinenrahmen 2 der Werkzeugmaschine 1 erstreckt sich seitlich jeweils eine Werkstückauflage 28, 29. Die Werkstückauflage 28 kann beispielsweise einer nicht näher dargestellten Beladestation zugeordnet sein, durch welche unbearbeitete Werkstücke 10 auf die Werkstückauflagefläche 28 aufgelegt werden. An die Werkstückauflagefläche 28, 29 angrenzend ist eine Vorschubeinrichtung 22 vorgesehen, welche mehrere Greifer 23 umfasst, um das auf die Werkstückauflage 28 aufgelegte Werkstück 10 zu greifen. Mittels der Vorschubeinrichtung 22 wird das Werkstück 10 in X-Richtung durch den Maschinenrahmen 2 hindurchgeführt. Vorzugsweise kann die Vorschubeinrichtung 22 auch in Y-Richtung verfahrbar angesteuert werden. Dadurch kann eine freie Verfahrbewegung des Werkstücks 10 in der X-Y Ebene vorgesehen sein. In Abhängigkeit der Arbeitsaufgabe kann das Werkstück 10 durch die Vorschubeinrichtung 22 sowohl in X-Richtung als auch entgegen der X-Richtung bewegbar sein. Diese Verfahrbewegung des Werkstücks 10 kann auf eine Verfahrbewegung des Oberwerkzeuges 11 und Unterwerkzeuges 9 in und entgegen der Y-Richtung für die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepasst sein.
Der Werkstückauflage 28 gegenüberliegend ist die weitere Werkstückauflage 29 am Maschinenrahmen 2 vorgesehen. Diese kann beispielsweise einer Entladestation zugeordnet sein. Alternativ kann die Be- und Entladung des unbearbeiteten Werkstücks 10 und bearbeiteten Werkstücks 10 mit Werkstücken 81 auch derselben Werkstückauflage 28, 29 zugeordnet sein.
Die Werkzeugmaschine 1 kann des Weiteren eine Laserbearbeitungsvorrichtung 201, insbesondere eine Laserschneidmaschine, aufweisen, welche nur schematisch in einer Draufsicht in Figur 5 dargestellt ist. Diese Laserbearbeitungsvorrichtung 201 kann beispielsweise als eine CO2-Laserschneidmaschine ausgebildet sein. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 201 umfasst eine Laserquelle 202, welche einen Laserstrahl 203 erzeugt, der mittels einer schematisch dargestellten Strahlführung 204 zu einem Laserbearbeitungskopf, insbesondere Laserschneidkopf 206, geführt und in diesem fokussiert wird. Danach wird der Laserstrahl 204 durch eine Schneiddüse senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes 10 ausgerichtet, um das Werkstück 10 zu bearbeiten. Der Laserstrahl 203 wirkt am Bearbeitungsort, insbesondere Schneidort vorzugsweise gemeinsam mit einem Prozessgasstrahl auf das Werkstück 10 ein. Die Schneidstelle, an welcher der Laserstrahl 203 auf das Werkstück 10 auftrifft, ist benachbart zur Bearbeitungsstelle des Oberwerkzeuges 11 und Unterwerkzeuges 9.
Der Laserschneidkopf 206 ist durch einen Linearantrieb 207 mit einem Linearachsensystem zumindest in Y-Richtung, vorzugsweise in Y- und Z-Richtung, verfahrbar. Dieses Linearachsensystem, welches den Laserschneidkopf 206 aufnimmt, kann dem Maschinenrahmen 2 zugeordnet, daran befestigt oder darin integriert sein. Unterhalb eines Arbeitsraumes des Laserschneidkopfes 206 kann eine Strahldurchtrittsöffnung in der Werkstückauflage 28 vorgesehen sein. Vorzugsweise kann unterhalb der Strahldurchtrittsöffnung eine Strahlauffangvorrichtung für den Laserstrahl 21 vorgesehen sein. Die Strahldurchtrittsöffnung und gegebenenfalls die Strahlauffangvorrichtung können auch als eine Baueinheit ausgebildet sein.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 201 kann alternativ auch einen Festkörperlaser als Laserquelle 202 aufweisen, dessen Strahlung mit Hilfe eines Lichtleitkabels zum Laserschneidkopf 206 geführt wird.
Die Werkstückauflage 28, 29 kann sich bis unmittelbar an die Werkstückabstützung 8 erstrecken, welche das Unterwerkzeug 9 zumindest teilweise umgibt. Innerhalb eines sich dazwischen ergebenden Freiraumes ist das Unterwerkzeug 9 entlang der unteren Positionierachse 25 in und entgegen der Y-Richtung verfahrbar.
Auf der Werkstückauflage 28 liegt beispielsweise ein bearbeitetes Werkstück 10 auf, bei welchem ein Werkstückteil 81 von einem Schneidspalt 83 beispielsweise durch eine Stanzbearbeitung oder durch eine Laserstrahlbearbeitung bis auf eine Restverbindung 82 freigeschnitten ist. Durch diese Restverbindung wird das Werkstück 81 in dem Werkstück 10 bzw. dem verbleibenden Restgitter gehalten. Zum Abtrennen des Werkstückteils 81 vom Werkstück 10 wird das Werkstück 10 mittels der Vorschubeinrichtung 22 zum Ober- und Unterwerkzeug 11, 9 für einen Abstanz- und Ausschleusschritt positioniert. Dabei wird die Restverbindung 82 durch einen Stanzhub des Oberwerkzeuges 11 zum Unterwerkzeug 9 getrennt. Das Werkstückteil 81 kann beispielsweise durch teilweises Absenken der Werkstückabstützung 8 nach unten ausgeschleust werden. Alternativ kann bei größeren Werkstückteilen 81 das freigeschnittene Werkstückteil 81 wieder zurück auf die Werkstückauflage 28 oder auf die Werkstückauflage 29 übergeführt werden, um das Werkstückteil 81 und das Restgitter zu entladen. Auch können kleine Werkstückteile 81 gegebenenfalls durch eine Öffnung im Unterwerkzeug 9 ausgeschleust werden.
In Figur 6 ist ein Werkzeug 31 als ein Dreh-/Biegewerkzeug dargestellt. Dieses Werkzeug 31 umfasst ein Oberwerkzeug 11 und ein Unterwerkzeug 9. Das Oberwerkzeug 11 umfasst einen Grundkörper 33, an welchem ein Einspannschaft 34 angeordnet ist. Dieser kann um eine Positionsachse 35 drehbar in einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 angeordnet sein. An dem Grundkörper 33 kann des Weiteren ein Indexierkeil 36 vorgesehen sein, um einen an dem Grundkörper 33 vorgesehenen Werkzeugkörper 39 auszurichten. Der Werkzeugkörper 39 ist dem Einspannschaft 34 gegenüberliegend am Grundkörper 33 vorgesehen. Dieser umfasst am freien äußeren Ende eine Biegekante 38, von welcher aus sich eine Basisfläche 43 und eine geneigte Fläche 44 in Richtung zum Grundkörper 33 erstrecken kann. Der Werkzeugkörper 39 umfasst eine Längsachse 40. Diese Längsachse 40 kann gegenüber der Positionsachse 35 geneigt sein.
Das Unterwerkzeug 9, welches in Figur 8 in einer Draufsicht dargestellt ist, umfasst einen Grundkörper 41, an dem ein nicht näher dargestelltes Indexierelement zur Ausrichtung des Oberwerkzeugs 11 in einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen sein kann. Der Grundkörper 41 nimmt einen Lagerbock 51 auf, an welchem ein teilzylindrischer Kantbolzen 52 in einer entsprechenden Ausnehmung 53 um eine Drehachse 54 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 54 des Kantbolzens 52 erstreckt sich dabei parallel zur Biegekante 38. Der Rand der Ausnehmung 53 ist zur wirksamen Drehführung des Kantbolzens 52 in Figur 6 an ihrer rechten Seite mit einem überhöhten Teil 55 versehen. Der Lagerbock ruht auf der Basis des topfartig ausgebildeten Grundkörpers 41 des Unterwerkzeugs 9. Zu seiner Positionierung gegenüber dem Grundkörper 41 dienen Stifte 56, zu seiner Befestigung an dem Grundkörper 41 Befestigungsschrauben 57. An dem Lagerbock 51 einseitig abgestützt ist eine Rückstellfeder 58, die an ihrem freien Ende den Kantbolzen 52 mit radialem Abstand von dessen Drehachse 54 beaufschlagt.
Am Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 ist eine Auflagefläche 47 vorgesehen, welche entlang einer Positionsachse 48 des Grundkörpers 41, welcher auch eine Längsachse bildet, beweglich sich am Grundkörper 41 abstützt. Zur Abstützung der Werkstückauflage 47 dient dabei ein Federelement 59, beispielsweise in Form eines ringförmigen Gummipuffers oder von Spiralfedern oder dergleichen. Dadurch ist ein Deckelteil 61, welches die Werkstückauflage 47 umfasst, mit einem an dem Deckelteil 61 nach unten weisenden Rand gegenüber einem nach oben weisenden Rand des Grundkörpers 41 zum Grundkörper 41 aufwärts und abwärts bewegbar geführt. An der Auflagefläche 47 ist eine Öffnung beziehungsweise Aussparung 46 vorgesehen, innerhalb derer der Kantbolzen 52 angeordnet ist. Der Kantbolzen 52 weist eine in Richtung auf seine Drehachse 54 verlaufende Nut auf, deren Längswandungen von einem Betätigungsschenkel 65 und einem den Betätigungsschenkel 65 an der Drehachse 53 gegenüberliegenden Druckschenkel 66 ausgebildet werden. Der Öffnungswinkel der Nut 63 beträgt beispielsweise 84,5 ° bei einer Dicke des Werkstücks von 1mm und 1,5mm und 80 °bei einer Dicke des Werkstücks von 2mm. Eine Auflaufschräge 67 kann den Übergang zwischen der Auflagefläche 47 und dem Rand des Deckelteils 61 bilden. In dem Deckelteil 61 sind Öffnungslängsränder 68 abgerundet und vorzugsweise poliert.
Ergänzend ist an dem Grundkörper 51 noch ein Schmiernippel 69 vorgesehen, der das Einbringen von Schmiermittel in den Bereich der Teilzylindrischen Berührungsflächen zwischen dem Lagerbock 51 und dem daran drehbar gelagerten Kantbolzen 52 einbringen kann.
In Figur 7 ist eine schematische Ansicht von oben auf das Oberwerkzeug 11 gemäß Figur 6 dargestellt. Aus dieser Ansicht wie auch aus der Seitenansicht gemäß Figur 6 ist zu ersehen, dass die Biegekante 38 des Werkzeugkörpers 39 außermittig zur Positionsachse 35 angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass diese Biegekante 38 außerhalb einer Umfangsfläche 71 des Grundkörpers 33 angeordnet ist. Diese Umfangsfläche 71 bildet eine äußere umlaufende Mantelfläche der zylindrisch ausgebildeten Grundkörper 33. Die Biegekante 38 ist bevorzugt außerhalb einer Projektionsfläche P des Grundkörpers 33 angeordnet. Diese Projektionsfläche P des Grundkörpers 33 ergibt sich bei einer Ansicht entlang der Positionsachse 35 auf den Grundkörper 33. Die Projektionsfläche P kann abweichend von der Umfangsfläche 71 beispielsweise als eine Kreisfläche angesehen werden, welche dem maximalen Außenumfang des Grundkörpers 33 entspricht.
Die Biegekante 38 kann tangential an die Projektionsfläche P angrenzen oder außerhalb der Projektionsfläche P vorgesehen sein.
Zur Bearbeitung des plattenförmigen Werkstücks 10 wird die Positionsachse 35 des Oberwerkzeugs 11 zur Positionsachse 48 des Unterwerkzeugs 9 derart ausgerichtet beziehungsweise verfahren, so dass zwischen der Positionsachse 35 und der Positionsachse 48 ein Abstand gebildet wird, der sich beispielsweise aus einem Abstand A sowie der Materialstärke S des zu bearbeitenden Werkstücks 10 ergibt. Der Abstand A entspricht der außermittigen Anordnung der Biegekante 38 zur Positionsachse 35 am Oberwerkzeug 11. Diese Positionierung des Oberwerkzeugs 11 zum Unterwerkzeug 9 kann durch eine Verfahrbewegung des Oberwerkzeugs 11 und/oder des Unterwerkzeugs 9 relativ zueinander entlang beispielsweise der unteren Positionierachse 25 und/oder der oberen Positionierachse 16 der Werkzeugmaschine 1 erfolgen. Das Oberwerkzeug 11 ist bezüglich seiner Ausrichtung des Werkzeugkörpers 39 mit seiner Biegekante 38 auf die Nut 63 am Kantbolzen 52 ausgerichtet.
In den Figuren 9 bis 13 sind einzelne Arbeitsschritte dargestellt, die eine biegende Verformung einer Abkantung oder Lasche 62 (Figur 13) am Werkstückteil 81 zum Werkstück 10 zeigen, so dass die abgekantete Lasche 62 oder eine Aufkantung gebildet wird. Das Werkstück 10 wird mit der Vorschubeinrichtung 22 über die Steuerung 15 angesteuert. Das Werkstück 10 wird in und entgegen der X-Achse verfahren und in einer Bearbeitungsposition zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 positioniert, in welcher ein teilweise freigeschnittenes Werkstückteil 81 oder eine freigeschnittene Lasche 83 in einer Positionsachse 40 beziehungsweise Hubachse 30 des Unterwerkzeugs 9 oberhalb des Kantbolzens 52 angeordnet ist. Eine solche Position des Werkzeugs 31 ist beispielsweise in einer ersten Seitenansicht in Figur 9 und in einer weiteren Ansicht in Figur 10 dargestellt. Diese Ausrichtung in Figur 10 entspricht auch der in Figur 6. Das Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 werden entlang der Y-Achse verfahren und/oder um deren Positionsachse 35, 48 gedreht so dass diese entsprechend dem gewünschten Verlauf der Biegelinie der zu erstellenden Abkantung 62 ausgerichtet sind. Das abzukantende Werkstückteil 81 überdeckt die fensterartige Aussparung oder Öffnung 46 der Auflagefläche 47. Der das Werkstückteil 81 umgebende Bereich des Werkstücks 10 liegt auf der Auflagefläche 47 auf. Nach der Einnahme einer Solllage des Werkstücks 10 mit dem betreffenden Werkstückteil 81 wird beispielsweise das Oberwerkzeug 11 entlang der Hubachse 14 beziehungsweise der Positionsachse 35 auf das Unterwerkzeug 9 abgesenkt. Die Basisfläche 43 des Werkzeugkörpers 39 läuft dabei auf das Werkstück 10 auf und hält dieses dazwischen klemmend (Figur 11). Beim weiteren Absenken des Oberwerkzeugs 11 in Richtung auf das Unterwerkzeug 9 verlagert sich die Auflagefläche 47 entgegen einer Rückstellkraft von wenigstens einem Federelement 59 in Richtung auf den Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9. Auch kann das Unterwerkzeug 9 in Richtung Oberwerkzeug 11 angehoben werden. Ebenso ist eine gemeinsame Verfahrbewegung aufeinander zu ansteuerbar. Dabei wird das Werkstück 10 mit der Unterseite der Lasche 62 gegen den Betätigungsschenkel 65 des zunächst noch in Ruhestellung sich befindlichen Kantbolzen 52 gedrückt. Beim weiteren Verringern des Abstandes zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 wird der Kantbolzen 52 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 58 um seine Drehachse 53 gedreht und schwenkt mit seinem Druckschenkel 66 durch die fensterartige Öffnung 46 hindurch und über die Auflagefläche 47 hinaus in Richtung auf den Werkzeugkörper 39. Dadurch wird über den Druckschenkel 66 des Kantbolzens 52 die Abkantung der Lasche 62 bewirkt, wie aus Figur 12 hervorgeht. Die Drehbewegung des Kantbolzens 52 und damit auch die Abkantung des Werkstückteils 81 endet sobald das Oberwerkzeug 11 beziehungsweise dessen Werkzeugkörper 39 seine in Figur 12 dargestellte Endstellung eingenommen hat. Der Arbeitshub des Oberwerkzeuges 11 ist damit beendet. Die abgekantete Lasche 62 am Werkstückteil 81 schließt mit dem restlichen Werkstück 10 einen dem Öffnungswinkel der Nut 63 an dem Kantbolzen 52 entsprechenden Winkel von beispielsweise 88 ° ein und ist dementsprechend gegenüber dem gewünschten Abkantwinkel β von 90 ° geringfügig überbogen. Auch andere Biegewinkel oder Abkantwinkel β können so erzeugt werden.
Das Oberwerkzeug 11 wird entlang der Hubachse 14 abgehoben. Ergänzend kann diese Bewegung unmittelbar oder verzögert mit einer Verfahrbewegung entlang der oberen Positionierachse 16 überlagert werden. Nach der Entlastung des Werkstücks 10 durch den Werkzeugkörper 39 kehrt die Auflage 47 in eine Ausgangslage zurück. Ebenso wird der Kantbolzen 52 in eine Ausgangsposition zurückgeführt. Darauffolgend kann auch die abgekantete Lasche 62 am Werkstückteil 81 in ihre Lage zurückfedern und beispielsweise ein Sollwinkel von 90 ° einnehmen, wie dies beispielsweise in Figur 14 dargestellt ist.
Durch die außerhalb der Projektionsfläche P liegende Biegekante 38 des Oberwerkzeugs 11 kann eine Länge der Lasche 62 abgekantet werden, die größer als ein Abstand zwischen einer Unterseite des Grundkörpers 33 des Oberwerkzeugs 11 und der dazu beabstandeten Biegekante 38 ist. Dadurch wird die Flexibilität bei der Bearbeitung zur Abkantung von Laschen 62 erhöht werden.
Durch die verfahrbare Ansteuerung des Oberwerkzeuges 11 und/oder des Unterwerkzeuges 9 entlang der oberen Positionierachse 16 und/oder der unteren Positionierachse 25 können auch an der Lasche 62 sich befindliche Durchzüge problemlos bearbeitet werden. Unmittelbar nach dem Abheben des Werkzeugkörpers 39 des Oberwerkzeugs 11 vor dem Werkstück 10 kann eine Verfahrbewegung entlang der oberen und/oder unteren Positionierachse 16, 25 des Oberwerkzeuges 11 und Unterwerkzeuges 9 eingeleitet werden, so dass nach einer weiteren Abhebebewegung des Oberwerkzeugs 11 die Biegekante 38 störungsfrei an dem Durchzug vorbeigeführt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch die Vorschubsteuerung 22 das Werkstück 10 entsprechend verfahren.
In Figur 15 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Oberwerkzeuges 11 zu Figur 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Werkzeugkörper 39 eine Längsachse 40 aufweist, die in der Positionsachse 35 liegt. Dieser Werkzeugkörper 39 kann beispielsweise rechteckförmig ausgebildet sein, wobei eine Seitenfläche gegenüber dem Grundkörper 33 seitlich nach außen geneigt ist, um außerhalb einer Projektionsfläche des Grundkörpers 33 eine Biegekante 38 auszubilden. Bei dieser Ausführungsform kann die Basisfläche 43 parallel zur Werkstückebene ausgerichtet sein beziehungsweise senkrecht zur Positionsachse 35. Alternativ kann diese auch in Richtung auf den Grundkörper 33 geneigt sein.
In Figur 15 ist des Weiteren schematisch eine zweite Ausführungsform des Oberwerkzeuges 11 als Alternative strichliniert dargestellt. Die Strichlinie geht ebenfalls in die Basisfläche 43 über und endet mit einer Biegekante 99 in der Positionsachse 35. Der Werkzeugkörper 39 weist somit eine in der Positionsachse 35 liegende Biegekante 99 als auch eine außerhalb des Grundkörpers 33 liegende Biegekante 38 auf. Somit kann ein Oberwerkzeug 11 geschaffen werden, bei welchem einerseits kurze Laschen oder Abkantungen 62 hergestellt werden können, deren Abstand von der innerhalb der Projektionsfläche P liegenden Biegekante bis zu einer Unterseite des Grundkörpers 33 bestimmt ist als auch darüber hinaus längere Abkantungen 62 gebildet werden, nämlich durch die außerhalb des Grundkörpers 33 angeordnete Biegekante 38. Die Biegekante 99 kann auch außermittig beziehungsweise außerhalb der Positionsachse 35 jedoch innerhalb der Projektionsfläche P liegen.
In Figur 16 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Oberwerkzeuges 11 zu Figur 6 dargestellt. Bei diesem Oberwerkzeug 11 ist vorgesehen, dass der Werkzeugkörper 39 eine Basisfläche 43 aufweist, welche sich entlang der Werkstückebene erstreckt, so dass eine Auflagefläche geschaffen wird, die von der Positionsachse 35 bis zur Biegekante 38 sich erstreckt oder sogar von einer der Biegekante 38 gegenüberliegenden Seite der Positionsachse 35 bis zur Biegekante 38 erstreckt. Der Werkzeugkörper 39 weist eine L-förmige Kontur auf. Eine solche Kontur des Werkzeugkörpers 39 weist den Vorteil auf, dass eine Mehrfachabkantung 62, 64 am Werkstück 10 eingebracht werden kann.
Zunächst wird ein Biegevorgang für die erste Abkantung 62 durchgeführt, wie dies in den Figuren 9 bis 13 beschrieben ist. Darauffolgend wird das Werkstück 10 verfahren, so dass dieses für die nachfolgende Abkantung 64 in die Position zum Kantbolzen 52 gebracht wird. Darauffolgend kann das Oberwerkzeug 11 durch eine vertikale Hubbewegung entlang der Hubachse 14 zum Kantbolzen 52 verfahren werden, um eine weitere Abkantung 64 auszubilden. Da die Biegekante 38 des Werkzeugkörpers 39 bereits an der ersten Abkantung 62 vorbeigeführt ist, bevor die Biegekante 38 auf dem Werkstück 10 aufliegt und die nachfolgende Abkantung 64 erzeugt, kommt es zu keiner Kollision mit der ersten Abkantung 62. Alternativ kann das Oberwerkzeug 11 zum Unterwerkzeug 9 auch durch eine geneigte Hubbewegung oder Anfahrbewegung zugestellt werden. Nachdem die Basisfläche 43 an dem Werkstück 10 anliegt erfolgt der weitere Abkantprozess in Analogie zu den vorbeschriebenen Figuren 10 und 12 für die zweite Abkantung 64 oder weitere Abkantung.
Da bei dieser beispielhaft dargestellten zweifach Abkantung mit einem Winkel von jeweils 90 ° ein vertikales Abheben des Oberwerkzeugs 11 gegenüber dem Unterwerkzeug 9 wegen einer Kollision mit dem Werkstück 10, insbesondere der ersten Abkantung 62, nicht möglich ist, können folgende Strategien erfolgen. Eine erste Ansteuerung des Oberwerkzeugs 11 ist, dass dieses nun geringfügig entlang der Hubachse 14 angehoben wird, um ein Verkratzen an der Oberfläche des Werkstücks 10 in einer weiteren Verfahrbewegung zu vermeiden. Anschließend oder ohne eine vorherige kurze Anhebebewegung wird das Oberwerkzeug 11 entlang der oberen Positionierachse 16 aus der Mehrfachabkantung herausgeführt, bis die Biegekante 38 gegenüber einem freien Ende 98 der ersten Abkantung 62 frei kommt, um anschließend eine Hubbewegung entlang der Hubachse 14 durchzuführen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Oberwerkzeug zunächst geringfügig entlang der oberen Positionierachse 16 verfahren wird, um darauffolgend eine Drehbewegung um die Positionsachse 35 anzusteuern, so dass die Biegekante 28 aus der Mehrfachabkantung 62, 64 herausgeschwenkt werden kann. Darauffolgend kann eine weitere Verfahrbewegung des Oberwerkzeugs 11 für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang angesteuert werden.

Claims (10)

  1. Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere von Blechen, mit einem Oberwerkzeug (11) und mit einem Unterwerkzeug (9), die zur Bearbeitung des dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung aufeinander zu und in Gegenrichtung bewegbar sind und das Oberwerkzeug (11) einen Einspannschaft (34) und einen Grundkörper (33) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und mit einer dem Einspannschaft (34) gegenüberliegend am Grundkörper (33) angeordneten Werkzeugkörper (39), der eine Biegekante (38) aufweist und das Unterwerkzeug (9) einen Grundkörper (41) aufweist, der einen Drehkörper (52) aufnimmt, welcher in eine Richtung der Biegekante (38) des Werkzeugkörpers (39) verlaufenden Drehachse (54) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (33) des Oberwerkzeuges (11) senkrecht zur Positionsachse (35) und in Hubrichtung gesehen eine Projektionsfläche (P) bildet und die Biegekante (38) des Werkzeugkörpers (39) tangential an die Projektionsfläche (P) angrenzt oder außerhalb der Projektionsfläche (P) vorgesehen ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche (P) durch eine Umfangsfläche (71) des Grundkörpers (33) des Oberwerkzeuges (11) bestimmt ist.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (39) eine an die Biegekante (38) angrenzende Basisfläche (43) und gegenüberliegend eine an die Biegekante (38) angrenzende geneigte Fläche (44) aufweist und der Werkzeugkörper (39) der Biegekante (38) gegenüberliegend einen Flächenabschnitt (50) aufweist, der in den Grundkörper (33) übergeht oder an dem Grundkörper (33) befestigbar ist.
  4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsachse (35) in dem Anschlussabschnitt (50) des Werkzeugkörpers (39) liegt.
  5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsache (40) des Werkzeugkörpers (39) gegenüber der Positionsachse (35) am Oberwerkzeug (11) geneigt ist.
  6. Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise von Blechen,
    - mit einem Oberwerkzeug (11), welches entlang einer Hubachse (14) mit einer Hubantriebsvorrichtung (13) in Richtung auf ein mit dem Oberwerkzeug (11) zu bearbeitenden Werkstück (10) und in Gegenrichtung bewegbar ist und welches entlang einer senkrecht zur Hubachse (14) verlaufenden oberen Positionierachse (16) positionierbar ist und mit einer motorischen Antriebsanordnung (17) entlang der oberen Positionierachse (16) verfahrbar ist,
    - mit einem Unterwerkzeug (9), welches zum Oberwerkzeug (11) ausgerichtet und welches entlang einer unteren Hubachse (30) mit einer Hubantriebvorrichtung (27) in Richtung auf das Oberwerkzeug (11) und in Gegenrichtung bewegbar ist und entlang einer unteren Positionierachse (25) positionierbar ist, die senkrecht zur Hubachse (14) des Oberwerkzeugs (11) ausgerichtet und mit einer motorischen Antriebsanordnung (26) entlang der unteren Positionierachse (25) verfahrbar ist,
    - mit einer Steuerung (15), durch welche die motorische Antriebsanordnungen (17, 26) zum Verfahren des Ober- und Unterwerkzeugs (11, 9) ansteuerbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Verfahrbewegung des Oberwerkzeugs (11) entlang der oberen Positionierachse (16) und die Verfahrbewegung des Unterwerkzeugs (9) entlang der unteren Positionierachse (25) jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind, und
    - dass ein Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Bearbeiten von Werkstücken (10) vorgesehen ist.
  7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeugs (11) und/oder Unterwerkzeug (9) mit einer Hubbewegung und/oder einer Drehbewegung um die Positionsachse (35, 48) jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
  8. Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise Blechen,
    - bei dem ein Oberwerkzeug (11), welches entlang einer Hubachse (14) mit einer Hubantriebsvorrichtung (13) in Richtung auf ein mit dem Oberwerkzeug (11) zu bearbeitenden Werkstück (10) und in Gegenrichtung bewegbar ist und welches entlang einer senkrecht zur Hubachse (14) verlaufenden oberen Positionierachse (16) positionierbar ist, mit einer motorischen Antriebsanordnung (17) entlang der oberen Positionierachse (16) verfahren wird,
    - bei dem ein Unterwerkzeug (9), welches zum Oberwerkzeug (11) ausgerichtet und entlang einer unteren Positionierachse (25) positionierbar ist, die senkrecht zur Hubachse (14) des Oberwerkzeugs (11) ausgerichtet ist, mit einer motorischen Antriebsanordnung (26) entlang der unteren Positionierachse (25) verfahren wird,
    - bei dem mit einer Steuerung (15) die Antriebsanordnungen (17, 26) zum Verfahren des Ober- und Unterwerkzeugs (11, 9) angesteuert werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Werkzeug (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bearbeitung der Werkstücke (10) eingesetzt wird und
    - dass das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zumindest mit einer Hubbewegung angesteuert werden, bei der die Positionsachsen (35, 48) parallel zueinander beabstandet sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der Positionsachsen (35, 48) zwischen dem Unterwerkzeug (9) und dem Oberwerkzeug (11) angesteuert wird, der sich aus dem Abstand der Biegekante (38) zur Positionsachse (35) am Grundkörper (33) des Oberwerkzeugs (11) und zumindest aus einer Materialstärke (S) des zu bearbeitenden Werkstücks (10) ergibt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Hubbewegung angesteuert wird, bei welcher in einer ersten Hubphase des Oberwerkzeugs (11) entlang einer Hubbewegung außerhalb der Hubachse (14) angesteuert wird und kurz vor dem Aufliegen der Biegekante (38) des Werkzeugkörpers (39) auf dem Werkstück (10) oder beim Aufliegen auf dem Werkstück (10) eine zweite Hubphase entlang der Hubachsen (14, 30) eingeleitet wird.
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