[0001] Die Erfindung betrifft eine Rotationsumformmaschine, insbesondere eine Stanze mit
einem Rotationsstanzwerkzeug.
[0002] Bei der Umformung von Bändern oder Blechen, bspw. zum Ausstanzen von Löchern, zum
Einbringen von Vertiefungen, zum Freischneiden von Laschen in der Ebene des Blechs
und/oder zum Freischneiden und Herausbiegen von einzelnen Blechabschnitten aus der
Ebene des übrigen Blechs, können Rotationsstanzwerkzeuge dienen, die im Gegensatz
zu Pressen mit hin- und hergehend angetriebenen Werkzeughälften ein kontinuierliches
Arbeiten ermöglichen. Eine solche Umformeinrichtung ist bspw. aus der EP 0680793 A1
bekannt. Zu der Einrichtung gehören zwei Walzen, von denen eine an ihrem Umfang mit
Vertiefungen versehen ist und eine Matrize bildet. Die andere Walze ist an ihrem Umfang
mit leistenartigen Vorsprüngen versehen, die zu den Ausnehmungen der vorgenannten
Walzen komplementär ausgebildet sind; sie bildet somit eine Patrize.
[0003] Die in die Ausnehmungen der einen Walze greifenden Vorsprünge der anderen Walze,
führen infolge der Rotationsbewegung der Walze in Bezug auf die Ausnehmungen, in die
sie greifen, eine Schwenkbewegung aus. Diese Schwenkbewegung führt zu sich ändernden
Eingriffsverhältnissen, während der Eingriffsphase von Vorsprung und Ausnehmung. Insbesondere
beim Stanzen von Löchern kann dies zu Verschleißerscheinungen an den Flanken der Stempel
führen.
[0004] Mit der US-PS 5040397 wird sich dieses Problems angenommen. Zum Ausstanzen einer
Reihe von Löchern in einem durchlaufenden Blechband sind zwei Walzen vorgesehen, die
sich parallel zu ihrer jeweiligen Drehachse erstreckende rinnenförmige Ausnehmungen
aufweisen. In den Ausnehmungen sitzen bewegliche Werkzeugteile, die um eine von der
rinnenförmigen Ausnehmung bestimmte Achse schwenkbar sind. Die Werkzeugteile weisen
eine nach außen weisende Planfläche auf, an der ein Stempel oder eine zu dem Stempel
passende Ausnehmung ausgebildet ist. Die Werkzeugteile sind endseitig mit Zapfen versehen,
die in einer entsprechend ausgebildeten ortsfesten Kurvenbahn laufen. Diese führt
das Werkzeugteil bei Drehbewegung der Walze so, dass sich die räumliche Orientierung
des Stempels bzw. der Ausnehmung wenigstens dann nicht ändert, wenn dieser mit dem
Werkstück in Eingriff ist.
[0005] Es ergeben sich hier relativ aufwendige Werkzeuge.
[0006] Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Rotationsumformmaschine zu schaffen,
die eine einfache Grundstruktur aufweist und bei der Verschleißerscheinungen an den
Werkzeugen reduziert sind.
[0007] Diese Aufgabe wird mit der Rotationsumformmaschine gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs
1 aufweist.
[0008] Die erfindungsgemäße Rotationsumformmaschine weist ein Werkzeug auf, zu dem zwei
Walzen mit entsprechenden Stempeln und Ausnehmungen oder allgemein Patrizen und Matrizen
gehören. Wenigstens eine, vorzugsweise beide der Walzen sind von einer Antriebseinrichtung
angetrieben, wobei der Antrieb der beiden Walzen vorzugsweise synchron erfolgt. Allerdings
kann es in Einzelfällen auch zweckmäßig sein, die Drehzahlen der beiden Walzen, bzw.
deren Phasenlage des Drehwinkels zueinander während eines Umlaufs geringfügig zu variieren,
bspw. um eine Reibung der Flanke des Stempels an einer Flanke einer Ausnehmung zu
minimieren. Dies kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn mit sehr geringem Schneidspalt
gearbeitet werden soll.
[0009] Die Rotationsumformmaschine weist eine Vorschubeinrichtung auf, die wenigstens zeitweilig
die Geschwindigkeit der Fortbewegung des Werkstücks zwischen den walzenförmigen Teilwerkzeugen
bestimmt. Die Antriebseinrichtung und die Vorschubeinrichtung sind dabei so aufeinander
abgestimmt, dass die Umfangsgeschwindigkeit der walzenförmigen Teilwerkzeuge und die
Werkstückgeschwindigkeit in keinem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Mit anderen
Worten, variiert das Geschwindigkeitsverhältnis in einem vorgegebenen Bereich. Dies
kann bspw. durch Modulation der Vorschubgeschwindigkeit, durch Beeinflussung der Vorschubeinrichtung
oder durch Modulation der Drehgeschwindigkeit der Teilwerkzeuge durch entsprechende
Beeinflussung der Antriebseinrichtung bzw. jeweils zwischengeschalteter Getriebemittel
erfolgen. Die Geschwindigkeiten der Vorschubeinrichtung und der Antriebseinrichtung
können beeinflusst werden, indem als Antriebe jeweils Stellmotoren verwendet werden
oder indem auf dem Kraftübertragungsweg von einem bspw. mit konstanter Geschwindigkeit
laufendem Motor und Schwungrad eine zusätzliche gesteuerte Bewegungskomponente, bspw.
über ein Planetengetriebe zeitvariabel eingekoppelt wird.
[0010] Die Modulation des Geschwindigkeitsverhältnisses wird dazu benutzt, die sich an eine
Umformkante oder Schneidkante anschliessende Flanke eines Stempels von der erzeugten
Biege- oder Schnittfläche fernzuhalten, nachdem der Stempel in das Werkstück eingedrungen
ist, oder wenigstens den Bewegungsablauf so zu gestalten, dass die Flanke des Stempels
weniger stark an die entsprechende Biege- oder Schnittfläche des Werkstücks drückt,
als es bei starren und mit konstanter Drehzahl rotierenden Werkzeugen und Werkstücken
mit konstantem Vorschub der Fall wäre.
[0011] Obwohl es, wie erwähnt, prinzipiell möglich ist, sowohl die Drehzahl wenigstens eines
Teilwerkzeugs oder vorzugsweise beider Teilwerkzeuge zu modulieren, um das gewünschte
sich ändernde Geschwindigkeitsverhältnis zu erzielen, ist es in vielen Fällen vorteilhaft,
die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubeinrichtung zu variieren und so zu beeinflussen,
dass der gewünschte Zeitverlauf des Verhaltnisses eingestellt wird. Dies insbesondere
dann, wenn die zum periodischen Beschleunigen und Verzögern der Vorschubeinrichtung
zu überwindende Trägheit geringer ist als die zum periodischen Beschleunigen und Verzögern
des Werkzeugs zu überwindende Trägheit.
[0012] Die gewünschte Änderung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen Werkzeugantrieb
und Werkstückvorschub kann zwangsgeführt herbeigeführt werden, indem die entsprechende
Antriebseinrichtung bzw. die Vorschubeinrichtung einer vorgegebenen Funktion entsprechend
gesteuert wird. Alternativ ist es möglich, die Vorschubeinrichtung zeitweise freizugeben,
so dass das Werkstück gewissermaßen im Leerlauf oder Freilauf läuft. Dies kann durch
Freilaufmittel im Antriebsstrang der Vorschubeinrichtung, durch gezieltes Auskuppeln
einer im Antriebsstrang der Vorschubeinrichtung vorgesehenen Kupplung oder durch außer-Eingriff-bringen
von Vorschubwalzen oder anderen Vorschubmitteln mit dem Werkstück geschehen. Auf diese
Weise kann das Werkstück dem beim Durchlauf durch das Werkstück schwenkenden Stempel
ausweichen. Es wird somit von der Stempelflanke beschleunigt, wobei die Pressung oder
die Druckkräfte zwischen der Flanke des Stempels und der hergestellten Schnitt- oder
Biegefläche vermindert wird.
[0013] Die Bewegungskurve der auf die Bewegung des Werkstücks abgebildeten Stempelbewegung
ist ohne Geschwindigkeitsbeeinflussung bei konstanter Drehzahl des Werkzeugs und konstanter
Laufgeschwindigkeit des Werkstücks eine Zykloide für jeden Punkt des Stempels. Durch
die Geschwindigkeitsmodulation, d.h. die Beeinflussung der Relativbewegung zwischen
dem Werkzeug und dem Werkstück, wird diese Zykloide verzerrt. Die Verzerrung bezieht
sich vorzugsweise insbesondere auf den Bereich der zykloidenförmigen Bewegungskurve,
bei der die Stempel oder sonstigen Werkzeuge mit dem Werkstück in Eingriff befindlich
sind. Die Verzerrung wird so festgelegt, dass ein Punkt oder eine Stelle des Stempels
für den die Optimierung durchgeführt wird (ausgewählter Punkt), auf einem Weg aus
dem Werkstück herauskommt, der nicht im Bereich des beim Stanzen oder Biegen stehenbleibenden
Materials des Werkstücks liegt. Ein solcher Weg ist bspw. ein gerader Eindringweg,
auf dem der betreffende Punkt des Stempels sowohl in das Werkstück, als auch aus diesem
heraus bewegt wird. Vorzugsweise wird die Augenblicksgeschwindigkeit und die Phasenlage
der Bewegung (Drehung) des walzenfärmigen Teilwerkzeugs und des Werkstücks (Vorschubeinrichtung)
so aufeinander abgestimmt, dass dieser Weg erreicht wird. Diese Maßnahme reduziert
die Flächenpressung an der Stempelflanke erheblich.
[0014] Zusätzlich kann die Flanke des Stempels im Anschluss an den Schneidenpunkt für den
die Optimierung durchgeführt worden ist, sowie in anderen Bereichen Ausnehmungen aufweisen,
die aus Blickrichtung radial auf die Drehachse des Teilwerkzeugs hin Hinterschneidungen
bilden. Diese Hinterschneidungen schaffen einen Zwischenraum zwischen der von der
Schneidkante geschaffenen Schnittfläche und der Flanke des Stempels. Dieser Zwischenraum
ist ein Freiraum für die Schwenkbewegung des Stempels, die sich durch die Walzendrehung
ergibt.
[0015] Die gezielte Geschwindigkeitsbeeinflussung schafft die Möglichkeit, die erforderlichen
Ausnehmungen relativ flach zu gestalten, so dass der Stempel wenig geschwächt wird.
Insbesondere kann die Flankenausnehmung mit ihrer Bodenfläche nahezu in Radialrichtung
verlaufend an die Schneidkante herangeführt werden, d.h. so flach ausgebildet werden,
dass die Schneidkante von nahezu rechtwinklig zueinanderstehenden Flächen begrenzt
wird. Der Winkel ist jedoch spitz, d.h. nicht ganz rechtwinklig. Je geringer die Geschwindigkeitsbeeinflussung
ausfällt, desto tiefer muss zum Ausgleich die Ausnehmung sein, was die Stabilität
der Schneidkante beeinflussen kann.
[0016] In der Regel ist die Stirnfläche des Stempels im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung
des walzenförmigen Teilwerkzeugs. Dies gilt insbesondere, wenn die ausgestanzten Werkstückbereiche
Abfallteile darstellen. Der Vorteil ist hier, dass ein ziehender Schnitt erreicht
wird, was stoßartige Belastungen der Teilwerkzeuge und des Antriebs verhindert oder
minimiert.
[0017] Alternativ ist es möglich, die Stirnflächen der Stempel plan und gegen die Umfangsrichtung
so geneigt anzuordnen, dass die gesamte, die Stirnfläche des Stempels umgebende Schneidkante
gleichzeitig auf dem Werkstück aufsetzt. Auf diese Weise wird es möglich, die ausgestanzten
Teile undeformiert zu erhalten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der verbleibende
Blechstreifen das Abfallstück darstellt.
[0018] Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Achsen der Teilwerkzeuge im Bezug auf die
Werkstückrichtung gegeneinander etwas zu versetzten. Damit kann erreicht werden, dass
sich die Neigung des Werkstücks, sich beim Stanzvorgang zu verbiegen, vermindert wird.
[0019] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus
der Zeichnung, aus Unteransprüchen und/oder der Beschreibung.
[0020] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht:
Fig. 1 ein Pressenwerkzeug einer Rotationsumformmaschine in schematisierter perspektivischer
Darstellung,
Fig. 2 eine Rotationsumformmaschine in einer schematisierten Seitenansicht,
Fig. 3 die Eingriffsverhältnisse eines Stempels eines walzenförmigen Werkzeugs und
eines Werkstücks,
Fig. 4 das Werkstück nach Figur 3, in Draufsicht,
Fig. 5 eine schematisierte ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Werkzeugteils
einer Rotationsumformmaschine in schematisierter Darstellung,
Fig. 6 zwei walzenförmige Teilwerkzeuge eines Werkzeugs einer Rotationsumformmaschine
in schematisierter Seitenansicht,
Fig. 7 ein walzenförmiges Teilwerkzeug mit einem Werkstück im Eingriff befindlichen
Stempel mit gerader Stirnfläche, in schematisierter Schnittdarstellung, und
Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform des Teilwerkzeugs nach Figur 7, mit einem
Stempel der eine geneigte Stirnfläche aufweist, in schematisierter Schnittdarstellung.
[0021] In den Figuren 1 und 2 ist eine Rotationsstanzmaschine 1 ganz oder in Teilen veranschaulicht,
zu deren Werkzeug 2 zwei Walzen 3, 4 gehören, die Teilwerkzeuge bilden. Beide Walzen
3, 4 sind in einem nicht weiter veranschaulichten Maschinengestell um Drehachsen 6,
7 drehbar gelagert und vertikal übereinander angeordnet. Die obere Walze 3 ist mit
Stempeln 8 versehen, die sich im Wesentlichen radial zu der Drehachse 7 von der Mantelfläche
der Walze 3 weg erstrecken. Die untere Walze 4 ist mit einer entsprechenden Anzahl
von Ausnehmungen 9 versehen, wobei jeweils eine Ausnehmung 9 genau einem Stempel 8
zugeordnet ist. Die Stempel und Ausnehmungen 9 sind so angeordnet und ausgebildet,
dass die Stempel oder von den Stempeln verformte oder abgetrennte Teile eines Werkstücks
11, das zwischen den Walzen 3, 4 durchgeführt wird, in die Ausnehmungen 9 passen.
[0022] Die beiden Walzen 3, 4 sind, wie durch Pfeile 14, 15 angedeutet, von einer Antriebseinrichtung
16 gegensinnig, jedoch mit gleicher Drehzahl angetrieben. Der Antrieb 16 wird bspw.
durch einen Stellmotor gebildet, der über ein entsprechendes in Figur 2 lediglich
schematisch angedeutetes Getriebemittel 17 beide Walzen 3, 4 antreibt. Alternativ
kann jede Walze mit einem separaten Antrieb versehen sein, der jeweils bspw. mit einem
Stellmotor verbunden ist.
[0023] Zum Transport des Werkstücks 4 in einer durch einen Pfeil 18 bezeichneten Transportrichtung
T dienen ein oder mehrere Vorschubeinrichtungen 19 (19a, 19b). Das bspw. durch ein
Blechband gebildete Werkstück 11 wird durch die Vorschubeinrichtungen 19a, 19b geführt,
die dem Werkstück eine definierte Augenblicksgeschwindigkeit verleihen. Dazu weist
jede Vorschubeinrichtung 19a, 19b zwei form- oder kraftschlüssig mit dem Werkstück
11 in Eingriff bringbare Walzen 21, 22 auf, die einen separaten von der Antriebseinrichtung
16 getrennten Antrieb aufweisen. Die Walzen 21, 22 stehen dabei entweder im Dauereingriff
mit dem Werkstück 11, oder können bedarfsweise auch zeitweilig abgehoben werden, um
das Werkstück 11 freizugeben. Dies kann erforderlich sein, um die Bewegung des Werkstücks
11 in Transportrichtung T den Walzen 3, 4 zu überlassen.
[0024] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen die Stempel 8 und die Ausnehmungen 9 der
Walzen 3, 4 dazu, in das Werkstück 11 Öffnungen 24 einzustanzen. Dies erfolgt durch
abgestimmten Antrieb der Walzen 3, 4 und des Werkstücks 11. Dazu sind sowohl die Antriebseinrichtung
16 als auch der Antrieb der Vorschubseinrichtung 19 von einer nicht weiter veranschaulichten
Steuereinrichtung so gesteuert, dass an dem Werkstück 11 optimierte Eingriffsverhältnisse
zwischen den Stempeln 8 und dem Werkstück 11 erhalten werden. Um dies zu erreichen,
läuft die Antriebseinrichtung 16 und der Antrieb der Vorschubeinrichtung 19 nicht
in konstantem Geschwindigkeits- oder Drehzahlverhältnis. Dadurch ergibt sich keine
konstante Relativgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück 11 und bspw. dem Umfang der
Walze 3 oder 4. Vielmehr wird der Antrieb 20 der Vorschubeinrichtung 19 so gesteuert,
dass das Werkstück 11 kurzzeitig beschleunigt oder verzögert wird. Einer konstanten
Grundgeschwindigkeit der Bewegung des Werkstücks 11 in Transportrichtung T ist somit
eine Wechselkomponente kleinerer Amplitude überlagert, so dass das kontinuierlich
sich bewegende Werkstück 11 ständig wiederkehrend etwas verzögert oder beschleunigt
wird. Dies kann bei kontinuierlich mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit drehenden
Walzen 3, 4 erfolgen.
[0025] Bedarfsweise können jedoch auch alternativ oder zusätzlich die Walzen 3, 4 so angetrieben
werden, dass der im Wesentlichen konstanten Drehzahl eine Wechselkomponente überlagert
wird, die eine Relativbewegung begrenzter Amplitude zwischen den Walzen 3, 4 und dem
Werkstück 11 verursacht. Um dies zu veranschaulichen, wird im Folgenden auf Figur
3 Bezug genommen. Die Bewegung eines herausgegriffenen Punkts P
0 der Walze 3 stellt abgebildet auf eine sich mit dem Werkstück 4 bewegende Fläche
eine Zykloide dar. In Figur 3 wird dies für Punkte P
0, P
1 des übertrieben dargestellten Stempels 8 veranschaulicht.
[0026] Der Stempel 8 weist eine radial nach außen weisende Stirnfläche 27 auf, die von einer
Schneidkante 28 begrenzt wird. Die Schneidkante 28 tritt bei Drehung der Walze 3 in
Richtung des Pfeils 15 und bei Bewegung des Werkstücks 4 in Richtung des Pfeils 18
zunächst mit ihrem Punkt P
0 mit dem Werkstück 11 in Berührung, der in Drehrichtung 15 vorn liegt. Der Punkt P
0 liegt außerhalb eines Wälzkreises 29, der durch das Verhältnis der Drehzahl der Walze
3 zu der Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks 11 festgelegt ist. Der Wälzkreis
kann sowohl auf der Oberfläche der Walze 3 als auch radial im Abstand zu dieser festgelegt
sein. Im vorliegenden Beispiel liegt er zwischen der Stirnfläche 27 des Stempels 8
und der Mantelfläche der Walze 3.
[0027] Der Punkt P
0 bewegt sich auf einer verlängerten Zykloide, die, wenn die Drehzahl der Walze 3 und
die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 4 jeweils vollständig konstant sind, eine
typische Schleife aufweist. Bei der vorliegenden Rotationsumformmaschine 1 wird jedoch
die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wälzkreis 29 und einer entsprechenden Linie
des Werkstücks 4, auf der der Wälzkreis abrollt, nicht konstant zu Null gemacht. Dadurch
kann die Fläche der von der Zykloide 31 eingeschlossenen Schleife, die der Punkt P
0 durchläuft, variiert und insbesondere vermindert werden. Die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Wälzkreis 29 und einer Mittellinie 32 wird wenigstens im Bereich der
Zykloidenschleife, d.h. während des Eingriffs des Stempels 8 und des Werkstücks 11
periodisch von Null verschieden gemacht, so dass das Werkstück 11 in Bezug auf die
Walze 3 beschleunigt oder verzögert wird. Im vorliegenden Beispiel sind die Augenblicksgeschwindigkeiten
des Werkstücks 11 und der Walze 3 so aufeinander abgestimmt, dass der Punkt P
0 eine zu einem Geradenstück entartete Zykloidenschleife durchläuft. Dies kann erreicht
werden, indem der Punkt P
0, der in Figur 3 durch die Koordinaten r
0 und f
0 charakterisiert ist, auf einer Bahn geführt wird, die den folgenden Bedingungen genügt:
Für den Bereich des linearen Eintauchens des Stempels 8 in das Werkstück gilt somit
bezogen auf ein sich mit dem Blech bewegendes Koordinatensystem:
[0028] Der Stempel 8 erfährt beim Eindringen in das Werkstück 11 und während er aus diesem
wieder herausgeführt wird eine Kippbewegung. Dabei ändert sich der Winkel einer sich
an die Schneidkante 28 anschliessenden Flanke 34 des Stempels zu dem Werkstück 11.
Dies gilt sowohl für eine schleifenförmige Bewegung der Schneidkante und des Punkts
P
0, als auch bei einer deformierten Zykloidenbewegung, bei der der Schleifenbereich
zu einem Geradenstück 35 entartet oder verformt ist. Um zu vermeiden, dass die Flanke
34 an entsprechenden Flächen des Werkstücks 4 drückt und somit einem erhöhten Verschleiß
unterliegt, ist es zweckmäßig, die Flanke 34, wie in Figur 5 dargestellt, mit einer
Ausnehmung 36 zu versehen, die die Schneidkante 28 hintergreift. Die Ausnehmung 36
bildet einen Freiraum oder Zwischenraum zu der von der Schneidkante 28 ausgeformten
Fläche des Werkstücks 4. Innerhalb des Freiraums ist eine Schwenkbewegung des Stempels
3 möglich. Im Anschluss an eine nacheilende Kante 37, d.h. einen entsprechenden Bereich
der Schneidkante 28, kann ebenfalls eine Ausnehmung 38 vorgesehen sein, die trotz
der von diesem Schneidenpunkt durchgeführten Schleifenbewegung einen übermäßigen Druck
zwischen der Flanke des Stempels 8 und dem Werkstück 4 zu vermeiden.
[0029] Die Verformung der Zykloide 31 zu einer Kurve ohne Schleife ermöglicht es, die Ausnehmung
36 relativ moderat zu halten, was insbesondere eine gute Unterstützung der Schneidkante
28 ermöglicht. Bei einer unveränderten Zykloide mit Schleifenbewegung der Schneidkante
28 im Punkt P
0 oder lediglich geringer Verminderung der Fläche der Schleife, wäre die Ausnehmung
36 entsprechend größer auszuführen, wodurch die Schneidkante 28 empfindlicher wird.
[0030] Die insoweit beschriebene Rotationsstanze 1 arbeitet wie folgt:
[0031] Während des Betriebs steuert eine Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung 16 und
den Antrieb 20 so, dass das Werkstück 11 in Bezug auf die Umfangsgeschwindigkeit des
Abrollkreises 29 zunächst etwas verlangsamt wird, wenn die Schneidkante oder kurz
bevor die Schneidkante 28 Berührung mit dem Werkstück 11 erhält. Zuvor war die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Abrollkreis 29 und der Bezugslinie 32 Null. Nun ist sie etwas negativ.
In Annäherung an den unteren Umkehrpunkt der deformierten Zykloide (P
0) steigert sich die Relativgeschwindigkeit von dem negativen Wert zunächst wieder
auf Null und wird dann positiv, während die Schneidkante 28 nach oben aus dem Werkstück
11 herausgeführt wird. Ist die Schneidkante 28 außer Eingriff mit dem Werkstück, fällt
die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Rollkreis 27 und der Bezugslinie 32 wieder
auf Null ab, so dass der Rollkreis 29 praktisch schlupffrei auf der Bezugslinie 32
abrollt.
[0032] Zur Durchführung dieser Relativgeschwindigkeitsmodulation zwischen den Stempeleingriffen
sind die Walzen 3, 4 und die Vorschubeinrichtung 19 mit Positions- oder Bewegungssensoren
versehen, die es der Steuereinrichtung gestatten, diese Geschwindigkeitsmodulation
auf den Eingriff der Stempel 8 mit dem Werkstück 11 zu synchronisieren. Die Bewegungsvariation
oder Modulation, d.h. die temporäre Änderung der Drehzahl der Walze 3 kann gleichermaßen
für die Walze 4 durchgeführt werden. Alternativ kann diese, wenn die Ausnehmungen
9 entsprechend groß sind, auch mit konstanter Drehzahl laufen.
[0033] Wie in Figur 6 dargestellt ist, müssen die Walzen 3, 4 der Rotationsstanzmaschine
1 nicht zwingend vertikal übereinander angeordnet sein. Es ist auch möglich, die Walzen
3, 4 in Transportrichtung T um einen Versatz S gegeneinander versetzt so anzuordnen,
dass eine gedachte Verbindungslinie 40 zwischen den Drehachsen 7, 8 zu der von dem
Werkstück 11 definierten Ebene schräg geneigt seht. Dies führt zu einer besseren Unterstützung
des Werkstücks 11 beim Aufsetzen des Stempels 8 auf das Werkstück 11, so dass dieses
nicht verbogen wird.
[0034] Wie in Figur 7 veranschaulicht, kann der Stempel 8 der Rotationsstanzmaschine 1 eine
im Wesentlichen in Umfangsrichtung angeordnete Stirnfläche aufweisen. Der von dem
Stempel 8 ausgeführte Schnitt ist dann ein ziehender Schnitt. Das aus dem Werkstück
11 gestanzte Abfallstück ha erhält bei dem Stanzvorgang eine gewisse Krümmung. Während
der ziehende Schnitt deutliche Vorteile hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Belastung
und des Drehmomentbedarfs des Werkzeugs 2 hat, ist es jedoch auch möglich, einen Schnitt
herbeizuführen, bei dem die Schneidkante 28 auf voller Länge, oder nahezu auf voller
Länge gleichzeitig mit dem Werkstück 11 in Eingriff kommt. Dazu ist die von der Schneidkante
28 festgelegte Fläche zu der Umfangsrichtung so geneigt, dass der Stempel 8 stirnseitig
vollflächig auf dem Werkstück 11 aufsetzt. Das ausgestanzte Teil 11a wird wenig oder
nicht deformiert und kann als Nutzteil dienen.
[0035] Bei einer Rotationsumformmaschine wird die Relativbewegung zwischen einem Werkstück
11 und ein oder zwei Walzen 3, 4 so beeinflusst, dass an den Walzen 3, 4 vorhandene
Stempel 8 an ausgewählten Punkten eine Zykloidenbewegung durchführen, bei der der
Flächeninhalt vorhandener Schleifen reduziert oder Schleifen ganz vermieden werden.
Dadurch kann der Flankenverschleiß der Stempel vermindert werden. Darüberhinaus kann
die Qualität der erzeugten Werkstücke verbessert werden. Ergänzend kann an der Flanke
34 des Stempels 8 eine Ausnehmung angeordnet sein, die das Schwenken des Stempels
bei seiner Eintauchbewegung in das Werkstück 11 ohne erhöhten Flankendruck gestattet.
1. Rotationsumformmaschine (1), insbesondere Rotationsstanze,
mit einem Werkzeug (2), zu dem zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Teilwerkzeuge
(3, 4) gehören, die mit Stempeln (8) und den Stempeln (8) zugeordneten Ausnehmungen
(9) versehen sind,
mit einer Antriebseinrichtung (16), die mit dem Werkzeug (2) verbunden ist und dieses
antreibt,
mit einer Vorschubeinrichtung (19) für den Werkstücktransport (T),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinrichtung (16) und die Vorschubeinrichtung (19) mit einem nichtkostanten
Geschwindigkeitsverhältnis arbeiten.
2. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung
(16) beide Teilwerkzeuge (3, 4) mit übereinstimmender Drehzahl antreibt.
3. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung
(16) das Werkzeug (2) mit konstanter Drehzahl antreibt.
4. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung
(16) das Werkzeug (2) mit nichtkonstanter Drehzahl antreibt.
5. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung
(19) dem Werkstück (11) eine von der Geschwindigkeit oder Drehzahl der Antriebseinrichtung
(16) unabhängige Vorschubgeschwindigkeit erteilt.
6. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung
(19) derart ausgebildet ist, dass sie eine konstante Vorschubgeschwindigkeit liefert.
7. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung
(19) derart ausgebildet ist, dass sie eine nichtkonstante Vorschubgeschwindigkeit
liefert.
8. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenblickswerte
der Vorschubgeschwindigkeit und der Werkzeugdrehzahl derart aufeinander abgestimmt
sind, dass ausgewählte Bereiche, insbesondere solche Bereiche der Stempel (8), die
bei Durchlauf des Werkstücks (11) durch das Werkzeug (2) zuerst mit dem Werkstück
(11) in und außer Eingriff kommen, auf einem in Bezug auf das Werkstück (11) im wesentlichen
geraden Weg (35) bewegt werden.
9. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die
Werkstückbewegung abgebildete Rotationsbewegung des Stempels (8) für wenigstens einen
Punkt des Stempels (8) eine Zykloide ist, die einen Abschnitt (35) aufweist, der zu
einem Geradenabschnitt verzerrt ist, und dass dieser Bereich mit dem Eingriffsbereich
übereinstimmt, in dem der Stempel mit dem Werkstück (11) in Eingriff ist.
10. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel
(8) einen Flankenbereich (34) aufweist, der in radialer Richtung hinterschnitten ist.
11. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hinterschnittene
Flankenbereich (34) eine Hinterschneidungstiefe aufweist, die ein Drücken des Flankenbereichs
an dem Werkstück, insbesondere an Schnittflächen des Werkstücks (11) vermindert oder
vermeidet.
12. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die walzenförmigen
Teilwerkzeuge (3, 4) Drehachsen (6, 7) aufweisen, die in einer gemeinsamen Ebene liegen,
die in einem spitzen Winkel zu einer Ebene geneigt ist, in der das Werkstück (11)
läuft.
13. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen
(9) größer ausgebildet sind als die Stempel (8).
14. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempel
(8) eine im wesenlichen ebene, gegen die Radialrichtung des walzenförmigen Werkzeugteils
(3, 4) geneigte Stirnfläche (27) aufweisen.
15. Rotationsumformmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung
so getroffen ist, dass die Stirnfläche des Stempels (27) vollflächig auf dem Werkstück
(11) aufsetzt.