Einrichtung zur spanlosen Formgebung/Umformung eines flächigen Werkstücks

Abstract

 Einrichtung zur spanlosen Formgebung/Umformung eines flächigen Werkstücks, mit in einem Führungsgestell mit vertikalen Säulen abstandsweise parallel zueinander angeordneten Platten mit einem Werkzeugsatz, wobei eine der Platten durch eine externe Antriebseinrichtung gegen die andere, feststehende Platte bewegbar ist, wobei dass wenigstens eine als separates Antriebsmittel (11) ausgebildete Antriebseinrichtung für den Werkzeugsatz (8) direkt mit den Platten (4; 6) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur spanlosen Umformung eines flächigen Werkstücks gemäß den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Erfindung ist anwendbar für die Herstellung von Produkten in kleiner und mittlerer Werkstück- und Auftragsgröße durch Formgebung mittels Press-, Stanz-, Schneid- oder Prägeeinrichtungen.

[0003] Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar zur kontinuierlichen und spanlosen Bearbeitung und Herstellung von diversen Teilen aus Metall, Kunststoff oder dergleichen Werkstoffen, die mittels Einrichtungen der vorgenannten Art beispielsweise aus einem band- oder flächenförmigen Werkstückrohling herausgetrennt (geschnitten (gestanzt)), durch Tiefziehen oder ein anderes Umformverfahren, wie z.B. Biegen, umgeformt oder geprägt werden.

[0004] Für die Herstellung von Werkstücken bzw. Massenartikeln der genannten Art werden derzeitig üblicherweise Maschinen eingesetzt, bei denen in einem entsprechend massiv dimensionierten Gestell angeordnete hydraulische, pneumatische oder elektromotorische Antriebe über einen entsprechenden Stempel mit einem speziellen Werkzeug und einer feststehenden Unterlage zusammenwirken.

[0005] Derartige Einrichtungen sind beispielsweise als Säulenpressen oder Stanzmaschinen u. dgl. allgemein bekannt.

[0006] Für Maschinen bzw. Einrichtungen dieser Art und ihre Aufstellung sowie den Betrieb sind aufgrund ihrer üblicherweise voluminösen Ausbildung, hohen Umformkräften und Produktivität besondere Bedingungen zu erfüllen, wie ein geeigneter Standort, entsprechende Raumgröße oder massiver Fundament- oder Fußbodenaufbau, um einerseits die Masse aufzunehmen und andererseits die Kräfte und Schwingungen zu kompensieren sowie den im Betrieb der Maschine entstehenden Lärm zu minimieren.

[0007] Als spezielle Werkzeuge der genannten Art zur Werkstückbearbeitung werden neben bekannten Halte- und Bearbeitungseinrichtungen so genannte "Säulenführungswerkzeuge" eingesetzt.

[0008] Werkzeuge dieser Art sind beispielsweise von der Strack Norma GmbH (DE) bekannt und im Einsatz.

[0009] Ein komplex gestaltetes Werkzeug der genannten Art weist üblicherweise und im Wesentlichen eine an Säulen geführte erste Platte mit einem ersten Werkzeugteil auf, das unter Krafteinwirkung über den Press-Stempel (Stößel) der Maschine gegen eine am Amboss (Tischplatte) der Maschine fixierte zweite Platte mit einem entsprechenden zweiten Werkzeugteil bewegt wird, wobei ein geeignetes und zwischen den Werkzeugteilen angeordnetes Werkstück entsprechend bearbeitet, z.B. umgeformt oder geschnitten (gestanzt) wird.

[0010] Beim Einsatz der genannten Einrichtungen und Werkzeuge entstehen neben den genannten Nachteilen außerdem vergleichsweise hohe Betriebs- und andere Kosten, weshalb ein Einsatz beispielsweise für kleinere Werkstücke und Auftragsgrößen sowie für kleine und/oder mittlere Unternehmen aufwendig und unökonomisch ist.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die von Press-, Schneid- oder Stanzeinrichtungen und dergleichen großen Maschinen mit externen Antrieben unabhängig und selbständig flexibel einsetzbar ist und eine umweltfreundliche sowie kostengünstige, spanlose Umformung eines relativ flächenförmigen Werkstücks ermöglicht.

[0012] Die Aufgabe wird mit einer Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.

[0013] Dabei ist wesentlich, dass jedem Antriebssystem aus den Informationen des Weg - und/oder Kraftmesssystems nach den Ansprüchen 8 und 9 rechentechnisch verarbeitete Signale in Form einer Regelung und/oder einer Vorsteuerung zugeordnet werden. Ziel der rechentechnischen Verarbeitung der Signale der jeweiligen Sensoren ist u. a. eine exakte Positionierung und/oder Parallelschaltung der Werkzeughälften unter Prozessbedingungen, d. h. unter Berücksichtung von Erwärmung und Prozesskraft.

[0014] Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können vorteilhaft, je nach Werkzeug, verschiedene Werkstücke aus relativ flächenförmigen Halbzeugen bearbeitet werden.

[0015] Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit einem jeweiligen Werkzeugsatz für die Herstellung eines bestimmten Produkts individuell und direkt mit dazu jeweils erforderlichen Antriebsmitteln aus- bzw. umgerüstet werden, womit ein bedarfsgerechter und an betriebliche Gegebenheiten angepasster, kurzfristiger Einsatz jederzeit möglich ist.

[0016] Darüber hinaus ist eine mit der Erfindung modifizierte Einrichtung transportabel und außerdem platzsparend, womit die Einrichtung für Kleinserien oder geringe Stückzahlen mit geringen Anschaffungs- und Betriebskosten auch für Kleinbetriebe ohne die Bereitstellung bzw. Abhängigkeit von externen Arbeitsmaschinen und Antriebseinrichtungen, wie Pressen, Stanzen und dergleichen Maschinen, angewendet werden bzw. zum Einsatz kommen kann.

[0017] Ferner besteht ein Vorteil darin, dass eine Anzahl von Einrichtungen der beschriebenen Art kostengünstig verkettet werden kann, beispielsweise für teilautomatisierte oder automatisierte Arbeitsabläufe.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand von schematischen Darstellungen näher erläutert.

[0019] Hierbei zeigen:

Fig. 1

ein mit der Erfindung modifiziertes, bekanntes Säulenführungswerkzeug;

Fig. 2

eine Einrichtung gemäß der Figur 1 in einem Rahmen für einen definierten Anwendungsfall;

Fig. 3a)

eine Einrichtung mit C-förmiger Halterung und

Fig. 3b)

eine Einrichtung mit doppelter Halterung.

[0020] In der Figur 1 ist eine Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, die mit einem mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Säulenführungswerkzeug verbunden ist.

[0021] Das Säulenführungswerkzeug 1 weist einen üblicherweise rechteckigen Grundriss mit einem Führungsgestell 2 auf, in dem vier voneinander im jeweiligen ecknahen Randbereich beabstandet angeordnete Säulen 3 vorgesehen sind.

[0022] An der zeichnungsgemäß unteren Seite ist an den Säulen 3 eine untere Platte 4 mit Führungen 5 angeordnet, wodurch die Platte 4 an den Säulen 3 gegenüber der oberen Platte 6 verschiebbar ist.

[0023] Am oberen Endabschnitt der Säulen 3 ist eine obere Platte 6 vorgesehen, wobei durch Befestigungen 7 eine feste Verbindung der oberen Platte 6 mit jeder der Säulen 3 hergestellt ist.

[0024] Im Zwischenraum zwischen unterer Platte 4 und oberer Platte 6 ist ein nicht näher definierter Werkzeugsatz 8 eingesetzt, wobei ein unterer Werkzeugteil 9 mit der unteren Platte 4 und ein oberer Werkzeugteil 10 mit der oberen Platte 6 in lagerichtiger Anordnung verbunden ist.

[0025] Die Einrichtung weist weiterhin ein erstes Antriebsmittel 11 auf, welches gemäß der Zeichnung ein Gehäuse 12 und einen beweglichen Teil 13 aufweist.

[0026] Das Gehäuse 12 ist gemäß der Ausführung an der Unterseite der unteren Platte 4 an einer nicht näher bestimmten Position außerhalb des Werkzeugsatzes 8 angeordnet, wobei der bewegliche Teil 13 durch einen in der Platte angeordneten Durchgang 13.1 hindurch geführt und an seinem nicht näher dargestellten oberen Endabschnitt mit der oberen Platte 6 verbunden ist.

[0027] Diametral gegenüber dem Antriebsmittel 11 ist ein zweites Antriebsmittel 14 an der Einrichtung vorgesehen, das mit einem Gehäuse 15 und einem beweglichen Teil 16 stirnseitig einerseits an einer an der unteren Platte 4 angeordneten unteren Halterung 17 beziehungsweise an einer mit der oberen Platte 4 angeordneten oberen Halterung 18 angeordnet, wobei der bewegliche Teil 16 an seinem nicht dargestellten oberen Ende in einer Befestigung 19 fixiert ist.

[0028] Gemäß der Ausführung sind das erste und zweite Antriebsmittel 11 und 14 als hydraulische Arbeitszylinder ausgebildet, wodurch bei identischer Krafteinleitung in die Antriebsmittel 11 und 14 mit Hilfe der bewegbaren Teile 13 und 16 die obere Platte 6 entlang den Säulen 3 gegen die untere Platte 4 bewegbar ist und die Werkzeuge 9 und 10 des Werkzeugsatzes mit einer Kraft F gegeneinander gepresst werden.

[0029] In der Figur 2 ist ein modifiziertes Säulenführungswerkzeug 1 gemäß der Figur 1 dargestellt, das in einem Führungsgestell 20 mit einem nicht näher beschriebenen Werkzeugsatz 21 versehen ist, wobei seine Werkzeuge einerseits an einer oberen Platte 22 und andererseits an einer unteren Platte 23 in entsprechender Position an den Platten 22 und 23 fixiert sind.

[0030] Das Führungsgestell 20 weist analog der Einrichtung gemäß Figur 1 Säulen 24 auf, die eine Verbindung zwischen den Platten 22 und 23 herstellen, und wobei die untere Platte 23 entsprechend der jeweiligen Position der Säulen 24 Führungen 25 aufweist und die obere Platte 22 entlang den Säulen 24 bewegbar ist.

[0031] Weiterhin sind in einem jeweiligen Randbereich der Platten 22 und 23 diametral gegenüberliegend und außerhalb des Wirkbereichs des Werkzeugsatzes 21 Antriebsmittel 26 vorgesehen, die einerseits mit ihrem Gehäuse 27 fest mit der unteren Platte 23 verbunden sind, wobei deren bewegbarer Kolben 28 andererseits durch einen entsprechenden Durchgang 29 durch die untere Platte 23 hindurch geführt und mit seinem oberen Endabschnitt an der oberen Platte 22 fixiert ist.

[0032] Die Antriebsmittel 26 sind beispielsweise als hydraulische Arbeitszylinder ausgebildet, wodurch bei entsprechender Druckeinwirkung die obere Platte 22 entlang den Führungen 25 gegen die untere Platte 23 bewegbar ist.

[0033] Gemäß der Figur 2 ist im Werkzeugsatz 21 ein Werkstück 30 angeordnet, das mit Hilfe des Werkzeugsatzes 21 und einer nicht näher beschriebenen Vorschubeinrichtung bei Beaufschlagung der Antriebsmittel 26 mit einer Kraft F entsprechend bearbeitet werden kann.

[0034] Das Führungsgestell 20 ist weiterhin in einem Rahmen 31 beispielsweise mittels Traversen 32 angeordnet, wobei im zeichnungsgemäß unteren Abschnitt des Rahmens 31 eine Antriebsbaugruppe 33 angeordnet, die zur Versorgung und Steuerung der jeweiligen Antriebsmittel mit einem Druckmedium über nicht dargestellte Verbindungselemente vorgesehen ist.

[0035] Der Rahmen 31 ist schließlich entsprechend den zu bearbeitenden Werkstücken ausgelegten Werkzeugdimensionen gestaltet, wodurch beispielsweise eine Aufstellung der gesamten Einrichtung platzsparend auf einer entsprechenden Unterlage 34, beispielsweise einem Fußboden, aufgestellt und mit übrigen Energiequellen oder Medien verbunden werden kann.

[0036] Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der beschriebenen Art und darüber hinaus bei anderen Arten von Einrichtungen mit der Erfindung kann die Fixierung des Gehäuses bzw. Kolbens des jeweiligen Antriebsmittels wahlweise sowohl an der jeweils oberen wie auch an der jeweils unteren Platte und umgekehrt in geeigneter Weise erfolgen.

[0037] Schließlich kann die Anzahl der Antriebsmittel abhängig vom umzuformenden Werkstück und erforderlicher Gesamtkraft variiert und gemäß der Erfindung sowie den gegebenen Einsatzbedingungen an dem jeweils eingesetzten Führungsgestell unter Berücksichtigung entsprechenden Werkzeugsatzes angeordnet werden.

[0038] In der Figur 3a ist eine C-förmige Aufnahme 40 mit einem oberen Schenkel 41 und einen diesem gegenüber beabstandeten unteren Schenkel 42 zur Fixierung eines Führungsgestells 43 dargestellt.

[0039] Das Führungsgestell 43 weist analog den Darstellungen in den Figuren 1 und 2 eine obere Platte 44 und eine untere Platte 45 mit einem dazwischen angeordneten Werkzeugsatz 46 auf.

[0040] Die jeweiligen Werkzeuge des Werkzeugsatzes sind an den Platten 44 und 45 entsprechend befestigt, wobei eine der Platten entlang von Säulen 47 mittels Antriebsmitteln 48 mit einem jeweiligen Gehäuse 49 und entsprechendem Kolben 50 zur Bearbeitung eines Werkstücks bewegbar ist.

[0041] In der Figur 3b ist eine Variante zur Kopplung von Einrichtungen gemäß der Figur 3a dargestellt, wobei beliebige weitere Anordnungen bzw. Kombinationen zur Erweiterung des Anwendungsbereichs in einfacher Weise möglich sind.

[0042] Die jeweiligen Antriebsmittel 48 sind dabei beispielsweise mit transportablen Medienversorgungs- und Steuereinrichtungen verbunden, wodurch ein flexibler und individueller Einsatz von mit erfindungsgemäßen Maßnahmen ausgestatteten bzw. entsprechend umgerüsteten, bekannten Säulenführungswerkzeugen ermöglicht wird.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

[0043] 

1	Säulenführungswerkzeug
2	Führungsgestell
3	Säule
4	Untere Platte
5	Führung
6	Obere Platte
7	Befestigung
8	Werkzeugsatz
9	Werkzeugteil, oben
10	Werkzeugteil, unten
11	1. Antriebsmittel
12	Gehäuse
13	Beweglicher Teil; Kolben
13.1	Durchgang
14	2. Antriebsmittel
15	Gehäuse
16	Beweglicher Teil; Kolben
17	Untere Halterung
18	Obere Halterung
19	Befestigung
20	Führungsgestell
21	Werkzeugsatz
22	Obere Platte
23	Untere Platte
24	Säule
25	Führung
26	Antriebsmittel
27	Gehäuse
28	Kolben
29	Durchgang
30	Werkstück
31	Gestell/Rahmen
32	Traverse
33	Antriebsbaugruppe
34	Unterlage; Fußboden
40	C-förmige Aufnahme
41	Oberer Schenkel
42	Unterer Schenkel
43	Führungsgestell
44	Obere Platte
45	Untere Platte
46	Werkzeugsatz
47	Säule
48	Antriebsmittel
49	Gehäuse
50	Kolben mit Befestigung
F	Kraft

Ansprüche

1. Einrichtung zur spanlosen Formgebung/Umformung eines flächigen Werkstücks, mit in einem Führungsgestell mit vertikalen Säulen abstandsweise parallel zueinander angeordneten Platten mit einem Werkzeugsatz, wobei eine der Platten durch eine externe Antriebseinrichtung gegen die andere, feststehende Platte bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine als separates Antriebsmittel (11) ausgebildete Antriebseinrichtung für den Werkzeugsatz (8) direkt mit den Platten (4; 6) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antriebsmittel (11) als elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Arbeitszylinder ausgebildet ist, der gehäuseseitig mit einer der Platten (4; 6) und antriebsseitig mit der jeweils gegenüberliegenden, anderen Platte (6; 4) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Antriebsmittel (11; 14) vorgesehen sind, die in jeweils diametral gegenüberliegender Position direkt mit den Platten (4; 6) und/oder an stirnseitig mit den Platten (4; 6) auskragend verbundenen Halterungen (17; 18) entsprechend verbunden sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugsatz (8) als Baugruppe mit einem rahmenförmigen Gestell (31) in Verbindung steht, in dem eine dem wenigstens einen Antriebsmittel (11; 14) entsprechende Versorgungseinheit (33) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine C-förmige Aufnahme (40) mit einem oberen Schenkel (41) und einem unteren Schenkel (42) zur Fixierung eines dazwischen angeordneten Werkzeugsatzes (46) mit Platten (44; 45) vorgesehen ist, wobei wenigstens ein Antriebsmittel (48) mit seinem Gehäuse (49) einerseits am oberen Schenkel (41) der Aufnahme (40) und andererseits mit dem beweglichen Teil (50) an der oberen Platte (44) zentrisch fixiert ist, die an den Säulen (47) entlang geführt und gegen die mit dem unteren Schenkel (42) verbundene untere Platte (45) verschiebbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Aufnahmen (40) mit ihrem jeweils offenen Bereich aneinander liegend zu einer kompakten Aufnahmeeinheit zusammengefasst sind und der jeweilige Werkzeugsatz (46) gegenüber einer definierten Anzahl von Antriebsmitteln (48) in zentraler Position an einer derart vergrößerten unteren Platte angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine bzw. mehrere Antriebsmittel (48) als elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Arbeitszylinder ausgebildet ist bzw. sind.

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsmittel (48) mit einem linearen, absoluten Wegmesssystem ausgestattet ist.

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsmittel (48) mit einem Kraftmesssystem ausgestattet ist.

Zeichnung