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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug für die Blechbearbeitung, mit
einer Bearbeitungseinheit sowie mit einem Gegenlager, wobei die
Bearbeitungseinheit eine Werkstückauflage
sowie ein Basisteil zur Lagerung eines Bearbeitungsorgans umfasst
und ein Bearbeitungsorgan der Bearbeitungseinheit sowie das Gegenlager
einander gegenüberliegenden
Seiten eines zu bearbeitenden Werkstücks zugeordnet sind und wobei
der Basisteil der Bearbeitungseinheit und das Gegenlager sowie der
Basisteil der Bearbeitungseinheit und die Werkstückauflage relativ zueinander
in Richtung einer Hubachse bewegbar sind und dabei ein Werkstück unter
Beaufschlagung durch ein an dem Basisteil der Bearbeitungseinheit gelagertes
Bearbeitungsorgan einerseits und durch das Gegenlager andererseits
bearbeitbar und die Werkstückauflage
der Bearbeitungseinheit von dem Bearbeitungsorgan in Richtung der
Hubachse wenigstens teilweise passierbar ist. Die Erfindung betrifft
insbesondere ein Werkzeug der vorstehenden Art, im Falle dessen
der Basisteil und die Werkstückauflage
der Bearbeitungseinheit gegen die Wirkung einer Rückstellfeder
in Richtung der Hubachse gegeneinander bewegbar sind. Die Erfindung
betrifft des Weiteren eine Bearbeitungseinheit der genannten Werkzeuge.
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Gattungsgemäßer Stand
der Technik ist bekannt aus
DE 100 60 005 A1 . Die vorbekannte Anordnung
umfasst eine Bearbeitungseinheit, an deren Basisteil ein Umformstempel
in eine werkstückseitig offene
topfartige Aufnahme eingesetzt ist. An der Wand der topfartigen
Aufnahme wird der Umformstempel in Richtung einer Hubachse beweglich
geführt.
Radial außerhalb
der topfartigen Aufnahme lagert der Basisteil ein axiales Ende von
als Schraubenfedern ausgebildeten Rückstellfedern. Das gegenüberliegende
axiale Ende der Rückstellfedern
ist an der Unterseite einer Werkstückauflage abgestützt. Gegen
die Wirkung der Rückstellfedern
sind die Werkstückauflage
und der Basisteil der aus dem Stand der Technik bekannten Bearbeitungseinheit gegeneinander
bewegbar.
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Die
Gestaltungsmöglichkeiten
bei der Werkzeugauslegung gegenüber
dem Stand der Technik zu erweitern, hat sich die vorliegende Erfindung
zum Ziel gesetzt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird
diese Aufgabe durch die Werkzeuge nach den Ansprüchen 1 und 6 sowie durch die
Bearbeitungseinheiten nach den Ansprüchen 9 und 10.
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Ausweislich
der Ansprüche
1 und 9 können Bearbeitungsorgane
wahlweise werkstückseitig
oder an der von der Werkstückseite
abliegenden Seite oder sowohl werkstückseitig als auch an der von
der Werkstückseite
abliegenden Seite des an erfindungsgemäßen Basisteilen vorgesehenen
Durchtritts gelagert werden. Auf diese Art und Weise lässt sich
die Lagerung der Bearbeitungsorgane einfach auf die durchzuführende Werkstückbearbeitung,
insbesondere auf die dabei auftretenden und in den Basisteil der
Bearbeitungseinheit abzutragenden Belastungen abstimmen. Ein und
derselbe Basisteil der Bearbeitungseinheit kann folglich für unterschiedliche
Anwendungsfälle
verwendet werden.
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Eine
entsprechende Flexibilität
bei der Werkzeugauslegung bringen die Merkmale der Ansprüche 6 und
10 mit sich. In diesem Fall kann die Bauart der zwischen die Werkstückauflage
und den Basisteil erfindungsgemäßer Bearbeitungseinheiten
angeordneten Rückstellfedern
variabel gewählt
werden. Ring- oder ringsegmentförmige
Rückstellfedern
lassen sich ebenso verwenden wie schraubenartige Rückstellfedern.
Mit Unterschieden in der Fe derbauart können insbesondere auch Unterschiede
im Federverhalten einhergehen. Beispielsweise sind ringförmige Rückstellfedern
aus Kunststoff, etwa aus Polyurethan verfügbar, die eine größere Federkraft
aufweisen als schraubenförmige
Stahlfedern.
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Besondere
Ausführungsarten
der in den Ansprüchen
1, 6, 9 und 10 beschriebenen Werkzeuge und Bearbeitungseinheiten
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 5, 7 und 8.
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Anspruch
2 beschreibt eine Erfindungsbauart, im Falle derer die Anlagefläche für ein Bearbeitungsorgan
an der von der Werkstückseite
abliegenden Seite des Durchtritts an dem Basisteil der Bearbeitungseinheit
mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln bereitgestellt wird. Zudem
ist die genannte Anlagefläche
vorteilhafterweise versenkt angeordnet.
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Ausweislich
Anspruch 3 ist in Weiterbildung der Erfindung an der von der Werkstückseite
abliegenden Seite des Durchtritts auch unmittelbar eine Möglichkeit
zur Fixierung des an der betreffenden Anlagefläche gelagerten Bearbeitungsorgans
vorgesehen.
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Im
Falle der in Anspruch 4 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird
ein Bearbeitungsorgan an dem Basisteil der Bearbeitungseinheit beidseits
des Durchtritts und damit besonders wirksam gelagert.
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Ebenfalls
zur Gewährleistung
einer möglichst
wirksamen Abstützung
des betreffenden Bearbeitungsorgans an dem Basisteil der Bearbeitungseinheit
und somit im Interesse einer optimalen Lastaufnahmefähigkeit
des Bearbeitungsorgans ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
das kennzeichnende Merkmal von Anspruch 5 vorgesehen.
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Die
Erfindungsbauart nach Anspruch 7 vereint die erfindungsgemäße Flexibilität bei der
Abstützung
von Bearbeitungsorganen an dem Basisteil von Bearbeitungseinheiten
mit der erfindungsgemäßen Flexibilität bei der
Auswahl von Rückstellfedern
zur Anordnung zwischen Werkstückauflage
und Basisteil.
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An
dem erfindungsgemäßen Werkzeug
nach Anspruch 8 besteht eine einfache Möglichkeit zur konstruktiven
Anpassung des Basisteils an ring- oder ringsegmentartige Rückstellfedern.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erste Bauart eines Werkzeuges für
die Blechbearbeitung mit einer Bearbeitungseinheit und einem Gegenlager,
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2 eine
zweite Bauart eines Werkzeuges für
die Blechbearbeitung im Umfang der betreffenden Bearbeitungseinheit,
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3 den
Basisteil der Bearbeitungseinheiten gemäß den 1 und 2 in
der Draufsicht,
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4 den
Basisteil gemäß 3 in
der geschnittenen Seitenansicht.
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Ausweislich 1 umfasst
ein Werkzeug 1 zur Bearbeitung von Blechen 2 eine
Bearbeitungseinheit 3 sowie ein der Bearbeitungseinheit 3 zugeordnetes
Gegenlager 4. Das Werkzeug 1 wird an einer herkömmlichen,
numerisch gesteuerten Presse genutzt. Dabei wird die Bearbeitungseinheit 3 in
die Unterwerkzeugaufnahme an einem Werkstücktisch und das Gegenlager 4 in
die Oberwerkzeugaufnahme an einem Stößel der Presse eingesetzt.
Das Blech 2 wird mittels einer herkömmlichen Koordinatenführung in
der Blechebene gegenüber
dem Werkzeug 1 zugestellt.
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Die
Bearbeitungseinheit 3 weist einen Basisteil 5 auf,
an welchem ein Bearbeitungsorgan, im gezeigten Beispielsfall ein
Umformorgan 6, befestigt ist. Das Umformorgan 6 besitzt
einen mehrfach abgestuften Kreisquerschnitt. An eine blechseitige
Querschnittsreduzierung 7 schließt sich in axialer Richtung
des Umformorgans 6 ein kreiszylindrischer Schaft 8 an,
der sich an der von dem Blech 2 abliegenden Seite zu einem
Außenbund 9 erweitert.
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Das
Umformorgan 6 durchsetzt einen Durchtritt 10 an
dem Basisteil 5 in Richtung einer Hubachse 11.
An der werkstückseitigen
Mündung
des Durchtritts 10 erstreckt sich an dem Basisteil 5 eine
werkstücknahe
Anlagefläche 12 in
Querrichtung der Hubachse 11. Parallel zu der werkstücknahen
Anlagefläche 12 verläuft an der
in 1 unten liegenden Mündung des Durchtrittes 10 eine
werkstückferne Anlagefläche 13 des
Basisteils 5. An der werkstückfernen Anlagefläche 13 stützt sich
das Umformorgan 6 mit dem Außenbund 9 ab.
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Die
werkstückferne
Anlagefläche 13 ist
als seitlicher Hinterschnitt des Durchtritts 10 ausgeführt und
bildet den Übergang
zwischen dem Durchtritt 10 und einer Gewindebohrung 14 des
Basisteils 5. In die Gewindebohrung 14 ist eine
Befestigungsschraube in Form eines Gewindestiftes 15 mit
einem Innensechskant eingedreht.
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Zur
Montage an dem Basisteil 5 wird das Umformorgan 6 von
der Gewindebohrung 14 des Basisteils 5 her durch
den Durchtritt 10 hindurch gesteckt, bis der Außenbund 9 auf
die werkstückferne Anlagefläche 13 des
Basisteils 5 aufläuft.
Anschließend
wird der Gewindestift 15 in die Gewindebohrung 14 eingedreht
und dadurch das Umformorgan 6 an dem Basisteil 5 verspannt.
Mit dem kreiszylindrischen Schaft 8 liegt das Umformorgan 6 im
Wesentlichen spielfrei an der Wand des Durchtritts 10 an. Der
in die Gewindebohrung 14 eingedrehte Gewindestift 15 schließt mit der
Unterseite des Basisteils 5 bündig ab.
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Von
der Hubachse 11 in radialer Richtung beabstandet sind vier
schraubenartige, als Stahlfedern ausgebildete Rückstellfedern 16 um
den Durchtritt 10 des Basisteils 5 herum angeordnet.
Mit einem ihrer axialen Enden liegen die schraubenartigen Rückstellfedern 16 dabei
in Einsenkungen 17 an dem Basisteil 5. Die Einsenkungen 17 sind
in einen Nutgrund 18 einer nutartigen Federaufnahme 19 eingearbeitet,
welche den Durchtritt 10 an dem Basisteil 5 konzentrisch
und durchgehend umschließt.
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An
dem werkstückseitigen
axialen Ende lagern die schraubenartigen Rückstellfedern 16 eine werkstückauflage
in Form eines Auswerfers 20. Der Auswerfer 20 untergreift
mit einem Rand 21 den Rand eines Deckelrings 22,
der seinerseits mit dem Basisteil 5 verschraubt ist. Durch
die vorgespannten schraubenartigen Rückstellfedern 16 wird
der Auswerfer 20 bei dem Betriebszustand gemäß 1 gegen
die Unterseite des Randes an dem Deckelring 22 gedrückt. Gegen
die Wirkung der schraubenartigen Rückstellfedern 16 können der
Auswerfer 20 und der Basisteil 5 der Bearbeitungseinheit 3 in
Richtung der Hubachse 11 gegeneinander bewegt werden. Bei dieser
Relativbewegung wird der Auswerfer 20 seitlich an dem Deckelring 22 bzw.
an dem Basisteil 5 geführt.
Zentral ist der Auswerfer 20 mit einer Aussparung 23 versehen,
durch welche hindurch sich das Umformorgan 6 an dem Auswerfer,
20 in Richtung der Hubachse 11 entlangbewegen kann.
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Wesentliche
Elemente des Gegenlagers 4 sind ein Niederhalter 24 sowie
ein in dessen Innern in Richtung der Hubachse 11 verschieblich
geführter Gegenlagerstempel 25.
Der Gegenlagerstempel 25 wird an seiner werkstückfernen
Seite von einer Druckfeder 26 beaufschlagt. Die Druckfeder 26 stützt sich
mit dem von dem Gegenlagerstempel 25 abliegenden axialen
Ende an einer in den Niederhalter 24 des Gegenlagers 4 eingedrehten
Halteschraube 27 ab.
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Bei
der Bearbeitung des Bleches 2 wird dieses zunächst mittels
der Koordinatenführung
der nicht im Einzelnen gezeigten Presse gegenüber dem Werkzeug 1 in
der aus 1 ersichtlichen Weise positioniert.
Das Blech 2 kann bei seiner Positionierung ungehindert über den
Auswerfer 20 hinweg verschoben werden.
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Nimmt
das Blech 2 seine Sollposition gegenüber dem Werkzeug 1 ein,
so wird durch entsprechende Ansteuerung der Presse das Gegenlager 4 in Richtung
des Pfeils 28 in 1 abgesenkt.
Dabei laufen der Niederhalter 24 und der Gegenlagerstempel 25 mit
der werkstückseitigen
Stirnfläche
auf das Blech 2 auf. Bei fortgesetzter Absenkbewegung drückt das
Gegenlager 4 das Blech 2 und über dieses den Auswerfer 20 in 1 nach
unten. Dadurch kommt das Umformorgan 6 mit der Querschnittsreduzierung 7 an
der Unterseite des Bleches 2 zur Anlage. Werden Blech 2 und
Auswerfer 20 weiter in Richtung auf den Basisteil 5 der
Bearbeitungseinheit 3 bewegt, so drückt das Umformorgan 6 das
Blech 2 mit der Querschnittsreduzierung 7 in das
Innere des Gegenla gers 4. Dabei weicht der Gegenlagerstempel 25 an
der dem Umformorgan 6 gegenüberliegenden Seite des Blechs 2 gegen
die Wirkung der Druckfeder 26 in das Innere des Niederhalters 24 zurück. Auf diese
Art und Weise wird an dem Blech 2 eine warzenartige Verformung
mit einem verhältnismäßig kleinen,
kreisförmigen
Querschnitt erstellt.
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Nach
der Werkstückbearbeitung
wird das Gegenlager 4 wieder in die aus 1 ersichtliche Rückzugsstellung
angehoben. Die bei der Absenkbewegung des Auswerfers 20 gespannten
schraubenartigen Rückstellfedern 16 längen sich
dabei und heben den Auswerfer 20 in seine Ausgangslage
gemäß 1 an.
Das umgeformte Blech 2 kann nun mittels der Koordinatenführung über den
Auswerfer 20 hinweg verschoben und dabei beispielsweise
in eine nächste
Bearbeitungsposition überführt werden.
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Soll
an dem Blech 2 anstelle einer warzenartigen Verformung
mit kleinem Kreisquerschnitt eine Verformung mit größerem Rechteckquerschnitt
erstellt werden, so ist an der Presse ein gegenüber dem Werkzeug 1 nach 1 modifiziertes
Werkzeug 51 einzuwechseln. Eine Bearbeitungseinheit 53 des Werkzeuges 51 ist
in 2 gezeigt.
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Die
Bearbeitungseinheit 53 lässt sich durch Umbau der Bearbeitungseinheit 3 gemäß 1 realisieren.
Der Basisteil 5 wird für
beide Bearbeitungseinheiten 3, 53 verwendet.
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Zum
Umrüsten
der Bearbeitungseinheit 3 ist an dieser zunächst das
Umformorgan 6 unter Lösen des
Gewindestiftes 15 zu demontieren. Anschließend wird
die Schraubverbindung zwischen dem Deckelring 22 und dem
Basisteil 5 gelöst.
Der Auswerfer 20 lässt
sich nun von dem Basisteil 5 abnehmen. Die schraubenartigen
Rückstellfedern 16 sind
damit zugänglich
und können
aus dem Basisteil 5 entnommen werden.
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Nun
wird eine Abdeckung in Form eines Abdeckrings 79 von oben
her auf den Nutgrund 18 der nutartigen Federaufnahme 19 an
dem Basisteil 5 aufgelegt. Der Abdeckring 79 überdeckt
die Einsenkungen 17 und bildet auf diese Art und Weise
ein ebenes Auflager für
eine ringartige, aus Polyurethan gefertigte Rückstellfeder 80.
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Ebenfalls
von der Oberseite des Basisteils 5 her wird ein Bearbeitungs-
bzw. Umformorgan 56 in den Basisteil 5 eingebracht.
Zu diesem Zweck wird das Umformorgan 56 mit einem kreis-hohlzylindrischen
Schaft 81 von oben her in den Durchtritt 10 an dem
Basisteil 5 eingesteckt. Ein radialer Flansch 82 des
Umformorgans 56 kommt dabei an der werkstücknahen
Anlagefläche 12 des
Basisteils 5 zur Auflage. Durch Drehen um die Hubachse 11 wird
das Umformorgan 56 gegenüber dem Basisteil 5 in
eine Position gedreht, in welcher Justiersicherungsöffnungen 83, 84 an
dem Flansch 82 des Umformorgans 56 und an dem
Basisteil 5 in Richtung der Hubachse 11 miteinander
fluchten. In die miteinander fluchtenden Justiersicherungsöffnungen 83, 84 wird
ein nicht im Einzelnen gezeigter Justierstift eingesteckt. Dieser Justierstift
sorgt für
eine Verdrehsicherung des Umformorgans 56 gegenüber dem
Basisteil 5. Eine derartige Verdrehsicherung ist erforderlich,
nachdem ein Umformvorsprung 85 des Umformorgans 56 eine rechteckige
Querschnittsform besitzt.
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Nehmen
die ringartige Rückstellfeder 80 und das
Umformorgan 56 an dem Basisteil 5 ihre Einbaulage
ein, so wird ein als Werkstückauflage
dienender Auswerfer 70 auf die vormontierte Anordnung aufgesetzt
und über
den Deckelring 22 mit dem Basisteil 5 verschraubt.
Der Auswerfer 70 ist mit einer Aussparung 73 versehen,
deren Querschnitt auf den Querschnitt des Umformvorsprungs 85 an
dem Umformorgan 56 abgestimmt ist.
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Von
der Unterseite des Basisteils 5 her wird nun das Umformorgan 56 an
dem Basisteil 5 fixiert. Zu diesem Zweck wird eine Befestigungsschraube 86,
im gezeigten Beispielsfall eine herkömmliche, mit einem Innensechskant
versehene Schraube, in den kreis-hohlzylindrischen Schaft 81 des
Umformorgans 56 eingedreht. Über einen Druckring 87 beaufschlagt der
Kopf der Befestigungsschraube 86 die werkstückferne
Anlagefläche 13 an
dem Basisteil 5. Der kreis-hohlzylindrische Schaft 81 des
Umformorgans 56 durchsetzt den Durchtritt 10 an
dem Basisteil 5 annähernd
ohne jegliches radiales Spiel. Alles in allem ergibt sich eine wirksame
und dauerhaft definierte Lagerung des Umformorgans 56 an
dem Basisteil 5. Infolgedessen können die bei der nun folgenden Werkstückbearbeitung
auftretenden Belastungen oh ne weiteres in den Basisteil 5 der
Bearbeitungseinheit 53 und von dort in das Gestell der
mit dem Werkzeug 51 versehenen Presse abgeleitet werden.
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Die
Werkstückbearbeitung
selbst erfolgt entsprechend dem zu 1 erläuterten
Bearbeitungsablauf. Der Bearbeitungseinheit 53 ist an der gegenüberliegenden
Seite des Bleches 2 ein nicht im Einzelnen gezeigtes Gegenlager
zugeordnet, das in seinem Aufbau dem Gegenlager 4 gemäß 1 entspricht
und an die Geometrie des Umformorgans 56 angepasst ist.
Die anstelle der schraubenartigen Rückstellfedern 16 gemäß 1 nunmehr
verwendete ringartige Rückstellfeder 80 ist
in ihrem Federverhalten auf die zu erledigende Bearbeitungsaufgabe
abgestimmt.
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In
den 3 und 4 ist der Basisteil 5 der Bearbeitungseinheiten 3, 53 in
Einzeldarstellung gezeigt. Es werden dabei die Bezugszeichen der 1 und 2 verwendet.
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Anstelle
der Umformorgane 6, 56 lassen sich an dem Basisteil 5 weitere
Bearbeitungsorgane montieren. Denkbar sind insbesondere Stanzeinsätze, denen
gegebenenfalls entsprechende Stanzmatrizen an der gegenüberliegenden
Werkstückseite
zugeordnet werden.