WO2018145718A1 - Baueinheitlich mit einem motorischen kraftantrieb ausgerüstete umform- und stanzvorrichtung und verfahren - Google Patents

Baueinheitlich mit einem motorischen kraftantrieb ausgerüstete umform- und stanzvorrichtung und verfahren Download PDF

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WO2018145718A1
WO2018145718A1 PCT/EP2017/000169 EP2017000169W WO2018145718A1 WO 2018145718 A1 WO2018145718 A1 WO 2018145718A1 EP 2017000169 W EP2017000169 W EP 2017000169W WO 2018145718 A1 WO2018145718 A1 WO 2018145718A1
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WO
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forming
die
punching
anvil
punching device
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PCT/EP2017/000169
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Bieling
Ralf Dall
Original Assignee
Olaf Und André Tünkers Gbr
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Publication date
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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a construction unit equipped with a motorized power drive jointly movable forming and punching device for components consisting of sheets, for use in the bodywork of the automotive industry.
  • the invention relates to a method for forming and processing sheet-metal components, in particular in the bodywork of the automotive industry.
  • the invention has for its object to provide a compact forming and punching device, the z. B. can be easily moved by robots in the bodywork of the automotive industry and maneuvered past interference edges, which can also be converted to the body pre-assembled sheet-metal components and / or punched.
  • the invention has for its object to provide a method for forming and processing sheet-metal components, in particular in the bodywork of the automotive industry.
  • the object is achieved by a structurally equipped with a motor power drive jointly movable forming and punching device for sheet metal components, for use in the bodywork of the automotive industry, with one of the motorized power drive, for example, against the restoring force of compression spring elements, hubangetriebenen hold-down the measured values taken in dependence on a component to be machined in opposite stroke directions, preferably with an anvil lockable in the respective setting position, in particular cooperates by a limited extent in the stroke direction of the die, wherein the hold-down in relation to at least one Umformstempel hubiza leading to the zu processing component, preferably at the edge, touches down and this clamps on the die and then one of the hold-down coaxially enclosed by the same motor power drive z.
  • a motor power drive jointly movable forming and punching device for sheet metal components, for use in the bodywork of the automotive industry, with one of the motorized power drive, for example, against the restoring force of compression spring elements, hubangetriebenen hold-down the measured values taken in dependence on
  • Such a uniform design forming and punching device is extremely compact and has a significantly lower weight than the equipped with C-ironing forming and punching devices.
  • Hold-down device, forming tool and punching device are arranged coaxially to one another and come into action one after the other, that is, the holding down device runs in front of the forming tool in the direction of the sheet-shaped component to be machined, then the forming punch executes its stroke before punching out of the already deformed sheet-metal component by the Trailing punches done.
  • the motor preferably designed as a servo-hydraulic power unit drive with the actual forming and punching device structurally unified, for example, arranged laterally at any point and together with the forming and punching device as handled uniformly, for example, be moved by a robot in a production line of the bodywork of a motor vehicle manufacturing. Due to its low weight and compact design, the forming and punching device can also be moved by a robot past interfering edges, for example on a preassembled body in a vehicle construction, and on pre-assembled sheet metal parts.
  • the die is adjustable in opposite directions in opposite directions.
  • the die is adjustable in opposite directions in opposite directions.
  • it is possible to precisely adjust the matrix first according to empirical values to the corresponding component to be formed.
  • a particular advantage also resides in the fact that after a forming process and a new measurement on the formed sheet-metal component, for example by laser, it can be determined whether a return has taken place and whether the permissible tolerance values are thereby exceeded. If this is the case, the die can be adjusted accordingly in order to deform the component by a reshaping process so that the specified tolerances are met.
  • the forming and punching device is characterized in that the die with respect to a downstream counter-holder via compression spring elements to a limited stroke elastic, floating, is stored. This avoids that there is a sudden application of force when placing the blank holder or the forming tool. Rather, the die over the anvil in the stroke direction to a certain extent dodge gently until z. B. the clamping force has reached its maximum value.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized according to claim 3, characterized in that an anvil associated with the anvil motor in stroke direction with respect to the forming die infinitely adjustable in stroke and in the respectively occupied stroke position is also lockable. This allows - indirectly - adjust the die exactly in relation to the hold-down, but also on the forming tool, and possibly adjust again after a forming process and re-measurement of the formed sheet-metal component to compensate by overstressing tolerance exceeded by re-forming and thereby the Edit component to the exact dimensions.
  • the anvil on the periphery of a transmission device for example, a toothing, with which the anvil can be sensitively adjusted by motor in opposite stroke directions.
  • the gear device drives a pinion, which meshes with the toothing of the anvil or the die.
  • the motor drive via a punch and a dome on the pressure plate hubver litisd a.
  • the forming and punching device is driven by a servo-hydraulic power unit, which is arranged according to claim 7 in addition to the actual forming and punching device and unitary with this united.
  • This task for forming and punching of sheet-metal components in particular for use in the bodywork of the automotive industry in a building unit and equipped with a motorized power drive, jointly movable Forming and punching device is achieved in that on the power drive in the stroke direction leading initially the hold-down in the direction of the sheet-like component driven clamps the sheet-shaped component edge on the die and then the component is deformed in the die by the trailing forming die, whereupon the or the punches lagging the punching, z. B.
  • the measurement data to a control device or the like are forwarded and then the die controlled in a new axial position and locked in the new position and then the forming die once or repeated several times the deformation in order to compensate for dimensional inaccuracies outside given tolerance values by reshaping the component tolerances.
  • FIG. 1 shows a forming and punching device in the starting position, partly in section.
  • FIG. 2 shows the forming and punching device shown in FIG. 1 in side view, also partly in section;
  • Fig. 3 is a detail of Figures 1 and 2, also in section. 4 shows a detail of the forming and punching device according to FIG. 1, 2 during the clamping operation of a component consisting of sheet metal;
  • Fig. 5 shows a detail of the forming and punching apparatus of FIG. 1, 2 during the forming of the sheet-metal component after clamping according to FIG. 4, and
  • FIG. 6 shows a detail of the forming and punching device after punching a Butzens of the sheet-metal component and the forming of FIG .. 5
  • the reference numeral 1 is a z. B. designed as an electric motor for a pump 2, a servo-hydraulic power unit, which is assigned via a component 3 of a hydraulic piston-cylinder unit 4 (hydraulic cylinder).
  • the power unit may also include an electric drive or be designed as an electric drive.
  • the hydraulic cylinder 4 is associated with a plate 5 and drives a dome 6 in the form of a dome 6 adapted pressure plate 7 in opposite stroke directions X and Y at.
  • a punch is designated, which is associated with the printing plate 7 geared.
  • reference numerals 9 and 10 are formed as compression springs spring elements which may be formed as spring assemblies and are biased in particular by screws 1 1 and 12.
  • the screws 1 1 and 12 pass through holes in the pressure plate 7 and are screwed in the screw thread of holes 1 3 and 14 of a Umformstkovs 1 5.
  • the reference numeral 16 denotes a hold-down.
  • the punch 8 is encompassed by the forming die 15 and this of the blank holder 16.
  • Punch 8, forming die 1 5 and hold-down 16 are coaxial and extremely space-saving arranged to each other.
  • the reference numeral 17 shows a sheet-metal component which is arranged on a stroke-movable die 18.
  • the die 8 is resiliently arranged on a counter-holder 21 by way of a plurality of compression spring elements 19, 20 (FIG. 1) by a limited amount in the stroke direction X or Y, so to speak, which is in turn associated with an anvil 22 which can be adjusted in direction X or Y.
  • Die 18, anvil 21 and anvil 22 and a jaw 23 are also coaxial with the punch 8, forming die 15 and hold-down 16, whereby the space-saving arrangement of all parts and the compactness of the entire forming and punching device is further increased.
  • the anvil 22 is associated with a ring gear 24 at its periphery, with which a pinion 25 meshes, which is driven by a reversible electric motor 26, whereby the anvil 22 and thereby also the die 18 in the stroke direction X and Y by a certain amount precisely adjustable according to predetermined control data and can also be locked in the respective position.
  • guide columns 27 and 28 are formed on opposite sides as rods, which pass through the plate 5, the pressure plate 7, the holding-down device 16 and the die 18 at the edge and also guide these parts.
  • guide columns 27, 28 compression spring elements 29 and 30, which are arranged between the pressure plate 7 and the hold-16, preferably under bias.
  • this drive designed as a servo-hydraulic-power unit can also be simplified structurally and instead - as shown in Fig. 2 -
  • the electric motor 26 also above the forming and punching device structurally uniform at this or elsewhere with the forming and punching device to be arranged unitary, so that the entire forming and punching device with the power unit is to handle a total of one unit.
  • Such a device may for example be associated with a multi-axis, for example, six-axis robot in a production line in the bodywork of the automotive industry and perform preformed bodies, for example on bumpers or the like, suitable forming and punching.
  • the forming and punching device is also designed to be lightweight due to its compact unit and has, for example compared to equipped with C-iron forming and punching only a fraction of their weight at the same or higher punching and forming and can be better by a robot past interference edges maneuver.
  • control devices for controlling the various motors which may be operated, for example, according to empirical values stored in a computer.
  • the operation of the apparent from the drawing forming and punching device is the following:
  • the forming and punching device for example, controlled by a robot in the appropriate position and the sheet-shaped, for example, contours to be reshaped and stamped component and its interference edges by the robot so that the component 17 between hold 16 and die 1 8 to come to rest.
  • the die 18 is z. B. previously placed on the adjustable anvil 22 with respect to the relevant component 1 7 in a fitting position by adjustment in the direction X or Y.
  • a punch 33 in the direction X down (seen in the drawing plane) is driven, so that the hold-16 from his from Fig. 1, 2 and 3 4 apparent position is controlled and the component 1 7 clamped on the die 18 so that it can not move.
  • the force is exerted by the hydraulic cylinder 4 via the punch 33 and the cap 6 and the compression spring elements 29 and 30 and thereby displaces the hold-down 16 until it touches the component 17.
  • the punch 8 hits the deformed component 1 7 and punches this at the predetermined locations, so that the slug 31 (Fig. 6) falls out through a hole 32 down.
  • the sequence is such that the hold-down 16 first precedes, then the forming die 1 5 performs the transformations and at the end of the punch 8 causes the punching of the component 17.
  • some springback of the deformed and punched component 1 7 can be done in the forming and punching device according to the invention by the control of empirical values of the pressure on the forming die 15 is withdrawn , that is, it finds some relief in the direction Y and then there is a single or multiple loading of the forming die 15 in the direction X, that is, the forming die 15 is pressed one or more times after the first forming operation again against the sheet-metal component 1 7, so that compensates for any spring-back within predetermined limits becomes.
  • the electric motor 26 can be switched on, after previously the deformed and punched component 1 7, for example by laser, was measured and according to the spring back of the component 1 7 of the anvil 22 was adjusted by appropriate drive of the pinion 25, whereupon the forming operation is repeated until the springback is balanced within predetermined tolerances.
  • a single or multiple measurements in particular by means of laser or the like, be made to the deformed and stamped component 17 in the device to effect the corresponding stroke adjustment of the anvil 22 with the anvil 21 and the die 18.
  • the device can each be associated with a traverse, which is penetrated by the guide columns (not shown), and which are locked by screw nuts.
  • the servo-hydraulic-power unit at any point laterally and / or in axial extension, depending on the operating conditions, the forming and punching device.
  • a force unit not only a punch, but a plurality of punch 8, which are arranged parallel to each other, by one and the same power unit z.
  • a pressure plate and a power unit to drive as it is also possible to unite the anvil 22 with the anvil, and support the die 18 in contrast by compression spring elements, counter-holder and anvil 22 together motor in the stroke direction X or Y sensitively of measured data or empirical data, adjustable and motor-lockable in the respective stroke position.
  • Example of a forming and punching device
  • Cup depth during forming about 6 mm
  • Sheet thickness of the component to be formed and punched between about 0.5 to 2.7 mm, depending on the strength of the material

Abstract

Die Erfindung betrifft eine baueinheitlich mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüstete, gemeinsam bewegliche Umform- und Stanzvorrichtung und ein Verfahren für aus Blechen bestehende Bauteile (17), zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie. Bei der Umform- und Stanzvorrichtung handelt es sich um eine äußerst kompakte Konstruktion, bei welcher Lochstempel (8), Umformstempel (15) und Niederhalter (16) koaxial und hubbeweglich ineinander angeordnet sind, derart, dass zunächst bei einem Antrieb (1, 2, 3, 4) der Vorrichtung der Niederhalter (16) vorläuft und das Bauteil auf der Matrize (18) randseitig festspannt, daraufhin der Umformstempel (15) in Aktion tritt und nach dem Umformen das Ausstanzen durch den Lochstempel (8) erfolgt. Die Vorrichtung lässt sich an einem Roboter anordnen und auch an engen Störkanten vorbeibewegen.

Description

Baueinheitlich mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüstete
Umform- und Stanzvorrichtung und Verfahren
Beschreibung
Gattung
Die Erfindung betrifft eine baueinheitlich mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüstete gemeinsam bewegliche Umform- und Stanzvorrichtung für aus Blechen bestehende Bauteile, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen und Bearbeiten blechförmiger Bauteile, insbesondere im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
Stand der Technik
Es sind Umform- und Stanzvorrichtungen für blechförmige Bauteile vorbekannt, die mit einem C-Bügel und einem Kraftantrieb arbeiten. Derartige Vorrichtungen sind wegen des C-Bügels außerordentlich sperrig und schwer und wiegen z. B. viele hundert Kilogramm, da die beim Umformen und Ausstanzen auftretenden Kräfte den
BESTÄTIGUNGSKOPIE C-Bügel außerordentlich belasten, so dass dieser entsprechend stabil ausgebildet sein muss.
Besonders im Karosseriebau der Kfz-Industrie kommen oft Umform- und Stanzarbeiten an vormontierten Karosserien, zum Beispiel an Blechen, vor, die bereits an der Karosserie angeordnet sind. Die großen und schweren C-Bügel können wegen ihres Gewichts nicht manuell bewegt werden. Da im Karosseriebau oft mehrachsige, zum Beispiel sechsachsige Roboter zum Einsatz kommen, mit denen Manipulationen an den Karosserien vorgenommen werden, müssten solche Umform- und Stanzvorrichtungen auch durch solche Roboter bewegt werden, wobei auch Störkanten zu umfahren sind, was mit den sperrigen C-Bügeln nur begrenzt - wenn überhaupt - möglich ist.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Umform- und Stanzvorrichtung zu schaffen, die z. B. von Robotern im Karosseriebau der Kfz-Industrie problemlos bewegt und an Störkanten vorbei manövriert werden kann, wobei auch an der Karosserie vormontierte blechförmige Bauteile umgeformt und/oder ausgestanzt werden können. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen und Bearbeiten blechförmiger Bauteile, insbesondere im Karosseriebau der Kfz- Industrie, zu schaffen.
Lösung der Aufgabe betreffend eine Umform- und Stanzvorrichtung
Die Aufgabe wird durch eine baueinheitlich mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüstete gemeinsam bewegliche Umform- und Stanzvorrichtung für aus Blechen bestehende Bauteile, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, mit einem von dem motorischen Kraftantrieb, zum Beispiel gegen die Rückstellkraft von Druckfederelementen, hubangetriebenen Niederhalter, der in Abhängigkeit von einem zu bearbeitenden Bauteil abgenommenen Messwerten in entgegengesetzten Hubrichtungen, vorzugsweise mit einem Amboss, in der jeweiligen Einstellstellung arretierbaren, insbesondere um ein begrenztes Maß in Hubrichtung der Matrize zusammenwirkt, wobei der Niederhalter in Bezug auf mindestens einen Umformstempel hubmäßig vorlaufend auf das zu bearbeitende Bauteil, vorzugsweise randseitig, aufsetzt und dieses auf der Matrize festklemmt und anschließend ein von dem Niederhalter koaxial umschlossener von demselben motorischen Kraftantrieb z. B. über Federelemente hubbeweglich angetriebener Umformstempel das Bauteil in die Formkontur der Matrize hineinverformt, und anschließend mindestens ein von dem Umformstempel und dem Niederhalter koaxial umschlossener Lochstempel das Ausstanzen vornimmt und der ausgestanzte Butzen durch ein koaxial in der Matrize und in dem Amboss angeordnetes zentrales Loch herausfällt, mit an den Enden der Umform- und Stanzvorrichtung an den gegenüberliegenden Enden derselben angeordneten Traversen, die von stangenförmigen Führungssäulen geführt und gehalten sind.
Einige Vorteile
Eine derart baueinheitlich ausgebildete Umform- und Stanzvorrichtung baut außerordentlich kompakt und weist ein erheblich geringeres Gewicht als die mit C-Bügeln ausgestatteten Umform- und Stanzvorrichtungen auf. Niederhalter, Umformwerkzeug und Stanzvorrichtung sind koaxial zueinander angeordnet und treten nacheinander in Aktion, das heißt der Niederhalter läuft dem Umformwerkzeug in Richtung auf das zu bearbeitende blechförmige Bauteil vor, anschließend führt der Umformstempel seinen Hub aus, bevor das Ausstanzen des bereits verformten blechförmigen Bauteils durch den nachlaufenden Lochstempel erfolgt. Da alle Teile koaxial zueinander angeordnet sind, kann auch der motorische, bevorzugt als Servo-Hydraulische-Kraft- einheit ausgebildete Antrieb mit der eigentlichen Umform- und Stanzvorrichtung baulich vereinheitlicht, zum Beispiel seitwärts an beliebiger Stelle angeordnet und gemeinsam mit der Umform- und Stanzvorrichtung als einheitliche Vorrichtung gehandhabt, zum Beispiel von einem Roboter in einer Fertigungslinie des Karosseriebaus einer Kfz-Fertigung bewegt werden. Durch das geringe Gewicht und die kompakte Bauform lässt sich die Umform- und Stanzvorrichtung durch einen Roboter auch an Störkanten, zum Beispiel an einer vormontierten Karosserie im Kfz-Bau, vorbei bewegen und an bereits vormontierten Blechteilen.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Matrize, gegebenenfalls auch indirekt, in entgegengesetzten Richtungen hubverstellbar ist. Dadurch hat man es in der Hand, die Matrize zunächst entsprechend empirischer Werte auf das entsprechende umzuformende Bauteil genau einzustellen. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, dass nach einem Umformvorgang und erneuter Messung an dem umgeformten blechför- migen Bauteil, beispielsweise durch Laser, festgestellt werden kann, ob ein Rückfe- dern stattgefunden hat und ob dadurch die zulässigen Toleranzwerte überschritten werden. Sollte dies der Fall sein, kann die Matrize entsprechend verstellt werden, um durch einen erneuten Umformvorgang das Bauteil so zu verformen, dass die vorgegebenen Toleranzen eingehalten werden.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 beschrieben. Gemäß Patentanspruch 2 ist die Umform- und Stanzvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize in Bezug auf einen nachgeordneten Gegenhalter über Druckfederelemente um ein begrenztes Hubmaß federelastisch, schwimmend, gelagert ist. Dadurch wird vermieden, dass es beim Aufsetzen des Niederhalters oder des Umform Werkzeuges zu einer schlagartigen Krafteinleitung kommt. Vielmehr kann die Matrize über den Gegenhalter in Hubrichtung um ein gewisses Maß sanft ausweichen, bis z. B. die Klemmkraft ihren Höchstwert erreicht hat.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist gemäß Patentanspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Gegenhalter zugeordneter Amboss motorisch in Hubrichtung in Bezug auf den Umformstempel stufenlos hubverstellbar und in der jeweils eingenommenen Hubstellung auch arretierbar ist. Dadurch lässt sich - indirekt - die Matrize genau in Bezug auf den Niederhalter, aber auch auf das Umformwerkzeug, einstellen und nach einem Umformvorgang und erneuter Ausmessung des umgeformten blechförmigen Bauteils gegebenenfalls auch erneut verstellen, um durch Rückfederung überschrittene Toleranzwerte durch erneute Umformung auszugleichen und dadurch das Bauteil maßgenau bearbeiten.
Wie in Patentanspruch 4 beschrieben, weist der Amboss umfangsseitig eine Getriebeeinrichtung, zum Beispiel eine Verzahnung, auf, mit der der Amboss sich motorisch in entgegengesetzten Hubrichtungen feinfühlig verstellen lässt. Gemäß Patentanspruch 5 treibt die Getriebeeinrichtung ein Ritzel an, das mit der Verzahnung des Ambosses oder der Matrize kämmt.
Gemäß Patentanspruch 6 wirkt der motorische Antrieb über einen Stempel und eine Kalotte auf die Druckplatte hubverstellend ein. Dadurch lassen sich gewisse Unge- nauigkeiten bei der Belastung und auch Toleranzen ausgleichen und eine gute Krafteinleitung sowohl in den Niederhalter, als auch in den Umformstempel und in den Lochstempel herbeiführen.
Bevorzugt wird die Umform- und Stanzvorrichtung durch eine Servo-Hydraulische- Krafteinheit angetrieben, die gemäß Patentanspruch 7 neben der eigentlichen Umform- und Stanzvorrichtung und baueinheitlich mit dieser vereinigt angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach Patentanspruch 8 ist der Antriebsmotor für die Hubverstellung des Ambosses und der Matrize seitlich, z. B. parallel zum Amboss und zum Niederhalter angeordnet.
Lösung der Aufgabe betreffend eines Verfahren
Diese Aufgabe zum Umformen und Stanzen von blechförmigen Bauteilen, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie bei einer baueinheitlich und mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüsteten, gemeinsam beweglichen Umform- und Stanzvorrichtung wird dadurch gelöst, dass über den Kraftantrieb in Hubrichtung vorlaufend zunächst der Niederhalter in Richtung auf das blechförmige Bauteil angetrieben, das blechförmige Bauteil randseitig auf der Matrize festklemmt und daraufhin das Bauteil in der Matrize durch den nacheilenden Umformstempel verformt wird, woraufhin der oder die Lochstempel nacheilend das Ausstanzen, z. B. unter Federkraft, vornimmt bzw. vornehmen und nach Messungen an dem verformten Bauteil in der Matrize die Messdaten an eine Steuereinrichtung oder dergleichen weitergeleitet werden und danach die Matrize in eine neue axiale Position gesteuert und in der neuen Position arretiert wird und anschließend der Umformstempel einmal oder mehrere Male die Umformung wiederholt, um durch Rückverformung des Bauteils erfolgte Maßungenauigkeiten außerhalb vorgegebener Toleranzwerte toleranzgenau auszugleichen.
In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Umform- und Stanzvorrichtung in Ausgangsstellung, teils im Schnitt;
Fig. 2 die aus Fig. 1 ersichtliche Umform- und Stanzvorrichtung in der Seitenansicht, ebenfalls teils im Schnitt;
Fig. 3 eine Einzelheit aus den Fig. 1 und 2, ebenfalls im Schnitt; Fig. 4 eine Einzelheit aus der Umform- und Stanzvorrichtung gemäß Fig. 1 , 2 während des Spannvorganges eines aus Blech bestehenden Bauteils;
Fig. 5 eine Einzelheit aus der Umform- und Stanzvorrichtung gemäß Fig. 1 , 2 während des Umformens des blechförmigen Bauteils nach dem Spannen gemäß Fig. 4, und
Fig. 6 eine Einzelheit aus der Umform- und Stanzvorrichtung nach dem Ausstanzen eines Butzens aus dem blechförmigen Bauteil und dem Umformen gemäß Fig. 5.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein z. B. als Elektromotor ausgebildeter Motor für eine Pumpe 2, einer Servo-Hydraulischen-Krafteinheit bezeichnet, die über ein Bauteil 3 einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 4 (Hydraulikzylinder) zugeordnet ist. Die Krafteinheit kann auch einen Elektroantrieb beinhalten oder als Elektroantrieb ausgebildet sein.
Der Hydraulikzylinder 4 ist einer Platte 5 zugeordnet und treibt über eine Kalotte 6 eine im Bereich der Kalotte 6 formmäßig angepasste Druckplatte 7 in entgegengesetzten Hubrichtungen X bzw. Y an. Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein Lochstempel bezeichnet, der der Druckplatte 7 getrieblich zugeordnet ist.
Mit den Bezugszeichen 9 und 10 sind als Druckfedern ausgebildete Federelemente bezeichnet, die als Federpakete ausgebildet sein können und über Schrauben 1 1 und 12 insbesondere vorgespannt sind. Die Schrauben 1 1 und 12 durchgreifen Bohrungen der Druckplatte 7 und sind im Schraubgewinde von Bohrungen 1 3 bzw. 14 eines Umformstempels 1 5 eingeschraubt.
Mit dem Bezugszeichen 16 ist ein Niederhalter bezeichnet.
Wie man erkennt, wird der Lochstempel 8 von dem Umformstempel 15 und dieser von dem Niederhalter 16 umgriffen. Lochstempel 8, Umformstempel 1 5 und Niederhalter 16 sind koaxial und äußerst raumsparend zueinander angeordnet.
Das Bezugszeichen 17 zeigt ein blechförmiges Bauteil, das auf einer hub-beweg- lichen Matrize 18 angeordnet ist.
Die Matrize 8 ist über mehrere Druckfederelemente 19, 20 (Fig. 1 ) um ein begrenztes Maß in Hubrichtung X bzw. Y nachgiebig, gewissermaßen begrenzt schwimmend auf einem Gegenhalter 21 angeordnet, der seinerseits einem in Richtung X bzw. Y hubverstellbaren Amboss 22 zugeordnet ist. Matrize 18, Gegenhalter 21 und Amboss 22 sowie ein Kiefer 23 sind ebenfalls koaxial zum Lochstempel 8, Umformstempel 15 und Niederhalter 16 angeordnet, wodurch die raumsparende Anordnung aller Teile und die Kompaktheit der gesamten Umform- und Stanzvorrichtung weiter erhöht wird.
Dem Amboss 22 ist an seiner Peripherie ein Zahnkranz 24 zugeordnet, mit dem ein Ritzel 25 kämmt, das durch einen reversierbaren Elektromotor 26 antreibbar ist, wodurch der Amboss 22 und dadurch auch die Matrize 18 in Hubrichtung X bzw. Y um ein gewisses Maß genau stufenlos nach vorgegebenen Steuerungsdaten verstellbar und in der jeweiligen Stellung auch arretierbar ist.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind auf gegenüberliegenden Seiten als Stangen ausgebildete Führungssäulen 27 bzw. 28 angeordnet, die die Platte 5, die Druckplatte 7, den Niederhalter 16 und die Matrize 18 randseitig durchgreifen und diese Teile auch führen. Außerdem durchgreifen die Führungssäulen 27, 28 Druckfederelemente 29 und 30, die zwischen der Druckplatte 7 und dem Niederhalter 16, vorzugsweise unter Vorspannung, angeordnet sind.
Entgegen der aus Fig. 2 ersichtlichen Anordnung des Motors 1 , der Pumpe 2 und des Hydraulikzylinders 4 kann dieser als Servo-Hydraulische-Krafteinheit ausgebildete Antrieb auch baueinheitlich vereinfacht sein und statt - wie aus Fig. 2 ersichtlich - neben dem Elektromotor 26 auch oberhalb der Umform- und Stanzvorrichtung baueinheitlich an dieser oder an anderer Stelle mit der Umform- und Stanzvorrichtung baueinheitlich vereinigt angeordnet sein, so dass die gesamte Umform- und Stanzvorrichtung mit der Krafteinheit insgesamt als eine Baueinheit handzuhaben ist. Eine derartige Vorrichtung kann zum Beispiel einem mehrachsigen, zum Beispiel sechsachsigen Roboter in einer Fertigungslinie im Karosseriebau der Kfz-Industrie zugeordnet sein und an vormontierten Karosserien, zum Beispiel an Stoßstangen oder dergleichen, geeignete Umform- und Stanzarbeiten durchführen. Die Umform- und Stanzvorrichtung ist wegen ihrer kompakten Baueinheit auch gewichtsgünstig ausgebildet und besitzt zum Beispiel gegenüber mit C-Bügeln ausgerüsteten Umform- und Stanzvorrichtungen nur einen Bruchteil deren Gewichts bei gleicher oder höherer Stanz- und Umformleistung und lässt sich von einem Roboter besser an Störkanten vorbei manövrieren.
Elektrische Zuleitungen für die Motoren 1 und 26 und sonstige Energiezuleitungen sind aus Gründen der Vereinfachung in der Zeichnung nicht dargestellt.
Dargestellt sind auch nicht Steuervorrichtungen für das Steuern der verschiedenen Motoren, die zum Beispiel nach empirischen Werten, die in einem Rechner abgelegt sind, betrieben werden können. Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Umform- und Stanzvorrichtung ist folgende:
Angenommen, an einer bereits vormontierten Baueinheit einer Karosserie im Kfz- Bau sollen Umform- und Stanzarbeiten vorgenommen werden. Dann wird die Umform- und Stanzvorrichtung, beispielsweise durch einen Roboter in die entsprechende Lage gesteuert und das blechförmige, zum Beispiel Konturen aufweisende umzuformende und zu stanzende Bauteil und dessen Störkanten durch den Roboter umfahren, so dass das Bauteil 17 zwischen Niederhalter 16 und Matrize 1 8 zu liegen kommt. Die Matrize 18 ist z. B. zuvor über den verstellbaren Amboss 22 in Bezug auf das betreffende Bauteil 1 7 in eine passgerechte Lage durch Verstellung in Richtung X oder Y gebracht worden.
Anschließend wird durch die Servo-Hydraulische-Krafteinheit durch Ansteuern des Motors 1 und Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 4 ein Stempel 33 in Richtung X nach unten (in der Zeichnungsebene gesehen) gefahren, so dass der Niederhalter 16 aus seiner aus Fig. 1 , 2 und 3 ersichtlichen Stellung in die aus Fig. 4 ersichtliche Lage gesteuert wird und das Bauteil 1 7 auf der Matrize 18 festspannt, so dass es sich nicht mehr bewegen kann. Hierbei wird die Kraft von dem Hydraulikzylinder 4 über den Stempel 33 und die Kalotte 6 und die Druckfederelemente 29 und 30 ausgeübt und verschiebt dadurch den Niederhalter 16 bis er auf das Bauteil 17 aufsetzt. Während der weiteren Bewegung wird der Umformstempel 15 in Richtung X gegen die Rückstellkraft der Federelemente 9 und 10 in Richtung X verschoben, trifft auf das Bauteil 1 7 auf und verformt es in die Kontur der Matrize 18. Darauffolgend trifft der Lochstempel 8 auf das verformte Bauteil 1 7 und stanzt dieses an den vorgegebenen Stellen aus, so dass der Butzen 31 (Fig. 6) durch ein Loch 32 nach unten herausfällt.
Die Abfolge ist so, dass der Niederhalter 16 zunächst vorläuft, anschließend der Umformstempel 1 5 die Umformungen vornimmt und zum Schluss der Lochstempel 8 das Ausstanzen des Bauteils 17 bewirkt.
Da die Matrize 18 durch die Druckfederelemente 19 und 20 in Bezug auf den Gegenhalter 21 um ein gewisses Maß schwimmend und federnd gelagert ist, erfolgt das Aufsetzen des Niederhalters 16 und ggf. auch des Umformstempels 15 nicht schlagartig, weshalb man von einem anfänglich weichen, nachgiebigen Aufsetzen sprechen kann.
Da je nach Materialien und Kontur nach der Umformung und nach dem Zurückfahren des Umformstempels 5 eine gewisse Rückfederung des verformten und gestanzten Bauteils 1 7 erfolgen kann, wird bei der erfindungsgemäßen Umform- und Stanzvorrichtung durch die Steuerung nach empirischen Werten der Druck auf den Umformstempel 15 zurückgenommen, das heißt, es findet eine gewisse Entlastung in Richtung Y statt und danach erfolgt ein einmaliges oder mehrmaliges Belasten des Umformstempels 15 in Richtung X, das heißt der Umformstempel 15 wird ein oder mehrmals nach dem ersten Umformvorgang abermals gegen das blechförmige Bauteil 1 7 gepresst, so dass eine etwaige Rückfederung innerhalb vorbestimmter Grenzwerte kompensiert wird. Hierzu kann nach empirischen Werten der Elektromotor 26 eingeschaltet werden, nachdem zuvor das umgeformte und gestanzte Bauteil 1 7, zum Beispiel durch Laser, vermessen wurde und entsprechend der Rückfederung des Bauteils 1 7 der Amboss 22 durch entsprechenden Antrieb des Ritzels 25 verstellt wurde, woraufhin dann der Umformvorgang wiederholt wird, bis die Rückfederung innerhalb vorbestimmter Toleranzen ausgeglichen ist. Hierzu kann ein ein- oder mehrmaliges Messen, insbesondere mittels Laser oder dergleichen, an dem verformten und gestanzten Bauteil 17 in der Vorrichtung vorgenommen werden, um die entsprechende Hubverstellung des Ambosses 22 mit dem Gegenhalter 21 und der Matrize 18 zu bewirken.
Oben und unten - in der Zeichnungsebene gesehen - kann der Vorrichtung jeweils eine Traverse zugeordnet sein, die von den Führungssäulen durchgriffen (nicht dargestellt), und die über Schraubmuttern arretiert sind.
Des weiteren ist es möglich, die Servo-Hydraulische-Krafteinheit an beliebiger Stelle seitlich und/oder in axialer Verlängerung, je nach den Betriebsbedingungen, der Umform- und Stanzvorrichtung anzuordnen. Des weiteren liegen im Rahmen des Erfindungsgedankens auch Ausführungsformen, bei welchen durch eine Krafteinheit nicht nur ein Lochstempel, sondern mehrere Lochstempel 8, die parallel zueinander angeordnet sind, durch ein und dieselbe Krafteinheit über z. B. eine Druckplatte und eine Krafteinheit, anzutreiben, wie es auch möglich ist, den Amboss 22 mit dem Gegenhalter baulich zu vereinigen, und die Matrize 18 demgegenüber durch Druckfederelemente abzustützen, wobei Gegenhalter und Amboss 22 gemeinsam motorisch in Hubrichtung X bzw. Y feinfühlig entsprechend von Messdaten oder empirischer Daten, verstellbar und in der jeweiligen Hubstellung motorisch arretierbar sind.
Beispiel für eine Umform- und Stanzvorrichtung:
Gewicht: 190 kg
300 kN Lochkraft je nach Materialbeschaffenheit
Napftiefe beim Umformen: etwa 6 mm
Blechdicke des umzuformenden und zu lochenden Bauteils: zwischen etwa 0,5 bis 2,7 mm, je nach Festigkeit des Material
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichen
Motor
Pumpe
Bauteil
Hydraulikzylinder, Kolben-Zylinder-Einheit Platte
Kalotte
Druckplatte
Lochstempel
Federelement Schraube Bohrung Umformstempel
Niederhalter
Bauteil, blechförmiges 18 Matrize
19 Druckfederelement 20
21 Gegenhalter
22 Amboss
23 Kiefer
24 Zahnkranz
25 Ritzel
26 Elektromotor
27 Führungssäule 28
29 Druckfederelement 30
31 Butzen
32 Loch
33 Stempel
X Hubrichtung
Y Literaturverzeichnis
Umformvorrichtung mit C-Bügel, sogenannte C-Gon 300 Kilo, 1200 Millimeter Länge

Claims

Patentansprüche
Baueinheitlich mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüstete gemeinsam bewegliche Umform- und Stanzvorrichtung für aus Blechen bestehende Bauteile (1 7), zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-industrie, mit einem von dem motorischen Kraftantrieb (1 , 2, 3, 4), zum Beispiel gegen die Rückstellkraft von Druckfederelementen (29, 30), hubanget ebenen Niederhalter (16), der in Abhängigkeit von einem zu bearbeitenden Bauteil (17) abgenommenen Messwerten in entgegengesetzten Hubrichtungen (X - Y), vorzugsweise mit einem Amboss (22), in der jeweiligen Einstellstellung arretierbaren, insbesondere um ein begrenztes Maß in Hubrichtung der Matrize (18) zusammenwirkt, wobei der Niederhalter (16) in Bezug auf mindestens einen Umformstempel (15) hubmäßig vorlaufend auf das zu bearbeitende Bauteil (1 7), vorzugsweise rand- seitig, aufsetzt und dieses auf der Matrize festklemmt (18) und anschließend ein von dem Niederhalter (16) koaxial .umschlossener von demselben motorischen Kraftantrieb (1 ,
2,
3,
4) z. B. über Federelemente (9, 1 0) hubbeweglich angetriebener Umformstempel (1 5) das Bauteil (17) in die Formkontur der Matrize (1 8) hineinverformt, und anschließend mindestens ein von dem Umformstempel (15) und dem Niederhalter (16) koaxial umschlossener Lochstempel (8) das Ausstanzen vornimmt und der ausgestanzte Butzen (31 ) durch ein koaxial in der Matrize (18) und in dem Amboss (22) angeordnetes zentrales Loch (32) herausfällt.
Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (18) in Bezug auf einen nachgeordneten Gegenhalter (21 ) über Druckfederelemente (19, 20) um ein begrenztes Hubmaß federlastig, schwimmend, gelagert ist.
Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Gegenhalter (21 ) zugeordneter Amboss (22) motorisch in Hubrichtung (X bzw. Y) in Bezug auf den Umformstempel (15) stufenlos hubverstellbar und in der jeweils eingenommenen Hubstellung auch arretierbar ist.
Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (22) umfangsseitig eine Getriebeeinrichtung, zum Beispiel eine Verzahnung, aufweist, mit der der Amboss (22) motorisch in entgegengesetzten Hubrichtungen (X - Y) verstellbar ist.
5. Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung ein Ritzel (25) antreibt, das mit einer Verzahnung des Ambosses (22) oder der Matrize (18) kämmt.
6. Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb, insbesondere über einen Stempel (33) und über eine Kalotte (6) auf die Druckplatte (7) hubverstellend einwirkt.
7. Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb eine Servo-Hydraulische-Krafteinheit (1 , 2, 3, 4) ist, die neben der eigentlichen Umform- und Stanzvorrichtung und baueinheitlich mit dieser vereinigt, angeordnet ist.
8. Baueinheitliche Umform- und Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als E- Motor ausgebildete Antriebsmotor (26) für die Hubverstellung des Ambosses (22) und der Matrize (18) seitlich neben dem Niederhalter (16) und dem Amboss (22) angeordnet ist.
9. Verfahren zum Umformen und Stanzen von blechförmigen Bauteilen (1 7), insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie unter Verwendung einer baueinheitlich und mit einem motorischen Kraftantrieb ausgerüsteten, gemeinsam beweglichen Umform- und Stanzvorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Kraftantrieb (1 , 2, 3, 4) in Hubrichtung (X - Y) vorlaufend zunächst der Niederhalter (16) in Richtung auf das blechförmige Bauteil (1 7) angetrieben, das blechförmige Bauteil (1 7) randseitig auf der Matrize (18) festklemmt und daraufhin das Bauteil (1 7) in der Matrize durch den nacheilenden Umformstempel (15) verformt wird, woraufhin der oder die Lochstempel (8) nacheilend das Ausstanzen, z. B. unter Federkraft, vornimmt bzw. vornehmen und nach Messungen an dem verformten Bauteil (1 7) in der Matrize (18) die Messdaten an eine Steuereinrichtung oder dergleichen weitergeleitet werden und danach die Matrize (18) in eine neue axiale Position (X - Y) gesteuert und in der neuen Position arretiert wird und anschließend der Umformstempel (15) einmal oder mehrere Male die Umformung wiederholt, um durch Rückverfor- mung des Bauteils (1 7) erfolgte Maßungenauigkeiten außerhalb vorgegebener Toleranzwerte toleranzgenau auszugleichen.
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