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Technisches Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur inkrementellen
Umformung von dünnwandigen
Werkstücken,
insbesondere von Blechen, bei dem das Werkstück in einer Vielzahl von Umformschritten
mit einem nicht formgebundenen Stempel in eine gewünschte Endkontur
gehämmert
oder gedrückt
wird.
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Inkrementelle
Umformverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass die Endgeometrie
des Bauteils durch eine große
Zahl kleiner Umformschritte unter Anwendung einfacher, universell
nutzbarer Werkzeuge schrittweise erzeugt wird. Die Endgeometrie
der Bauteile entsteht dabei nicht durch eine Abbildung der Werkzeugkontur,
sondern durch die Abfolge von lokalen Einwirkungen des geometrisch einfachen
Werkzeuges auf das Werkstück.
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Ein
technisches Anwendungsgebiet des vorliegenden Verfahrens ist die
Herstellung von Blechteilen mit umgeformten Bereichen, wie sie heutzutage
in der Regel mit Stanzmaschinen erfolgt, bspw. die Herstellung von
Gehäusen
oder Abdeckungen. Die Umformungen können hierbei den unterschiedlichsten
Zwecken dienen, bspw. der Erzeugung von Kühlrippen, der Erzeugung von
Gewinden, der Erzeugung von Vertiefungen zur Verlegung von Kabeln, der
Erzeugung von Befestigungen, der Einbringungen von Schriftzügen oder
speziellen Formen, der Stabilisierung des Gehäuses, der Erzeugung konstruktionstechnischer
Aussparungen oder der Erzeugung eines speziellen Designs.
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Bisher
werden für
die lokale Umformung von Blechen für obige Zwecke Stanzmaschinen
eingesetzt, wie sie bspw. aus der
DE 8526360 U1 bekannt sind. Derartige Stanzmaschinen
weisen einen Stanzkopf mit einer Werkzeugaufnahme für einen
Stempel und eine gegenüberliegende
Werkzeugaufnahme für eine
Matrize auf. Das Werkstück
wird über
eine gesteuerte Verschiebeeinrichtung in die gewünschte Lage unter dem Stempel
verschoben.
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Beim
Stanzen handelt es sich um ein Umformverfahren mit formgebundener
Gestalterzeugung. Bei derartigen Umformverfahren ist die Endkontur
des umgeformten Bereiches durch die Geometrie des Werkzeugpaares,
d. h. von Stempel und Matrize, festgelegt. Zur Umformung unterschiedlicher
Geometrien werden daher unterschiedliche Stempel- und Matrizengeometrien
benötigt.
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Zur
Umformung von dünnwandigen
Werkstücken
sind auch inkrementelle Umformverfahren bekannt, bei denen nicht
formgebundene Werkzeuge, insbesondere nicht formgebundene Stempel,
für die
schrittweise Umformung der Werkstücke eingesetzt werden. Die
Erzeugung der Endkontur erfolgt dabei durch eine geregelte Bewegung
zwischen Werkstück
und Werkzeug, wobei die Geometriedaten für die Endkontur in einer Steuereinheit
zur Steuerung der Bewegung abgelegt sind. Die
DE 10231430 B4 oder die
DE 10317880 B3 zeigen
Beispiele für derartige
inkrementelle Umformverfahren, bei denen der Stempel oder das Werkstück mit einem
Roboterarm geführt
werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur lokalen Umformung von dünnwandigen
Werkstücken
anzugeben, das die Erzeugung umgeformter Bereiche unterschiedlicher Endgeometrie
ohne Werkzeugwechsel ermöglicht und
sich kostengünstig
umsetzen lässt.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie der
Vorrichtung gemäß Patentanspruch
11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung
sind Gegenstand der Unteransprüche
oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
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Beim
vorliegenden Verfahren wird die Technik der inkrementellen Umformung
eingesetzt, bei der das Werkstück
in einer Vielzahl von Umformschritten mit einem nicht formgebundenen
Stempel in eine gewünschte
Endkontur gehämmert
oder gedrückt
wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Umformschritte
mit einer Stanzmaschine durchgeführt
werden.
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Hierbei
wurde erkannt, dass sich Stanzmaschinen, die bisher nur mit formgebundenen
Werkzeugen arbeiten, aufgrund ihrer schnellen Hubfolge von derzeit
bis zu 50 Hz auch für
eine inkrementelle Umformung eignen. Vorhandene Stanzmaschinen mit
einer x-y-Verschiebe einrichtung müssen in der einfachsten Ausbaustufe
nur mit einem geeigneten, nicht formgebundenen Stempel ausgestattet
werden, bspw. in Form eines einfachen Dorns, und zur inkrementellen
Umformung des Werkstücks
mit diesem Stempel angesteuert werden. Dies erfordert lediglich den
Austausch des Steuerprogramms in der Steuereinheit der Stanzmaschine.
Das Steuerprogramm muss während
der hämmernden
oder drückenden Bearbeitung
eine Bewegung des Werkstücks
relativ zum Stempel mit der x-y-Verschiebeeinrichtung derart steuern,
dass die gewünschte
Endkontur durch eine Vielzahl von inkrementellen Umformschritten
erreicht wird.
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Vorzugsweise
wird bei dem vorliegenden Verfahren das Werkstück während der Umformung mit der
x-y-Verschiebeeinrichtung
der Stanzmaschine in einer Ebene (x-y-Ebene) senkrecht zur Stanzrichtung
(z-Richtung) geführt,
um die gewünschte Endkontur
zu erreichen. Das Werkstück
kann dabei an einer, zwei oder an allen vier Seiten in einer mit der
Verschiebeeinrichtung verbundenen Einspanneinrichtung eingespannt
sein. Eine Stanzmaschine, wie sie aus der in der Beschreibungseinleitung
genannten
DE 8526360
U1 bekannt ist, verfügt
bereits über
die erforderlichen Komponenten und muss lediglich mit dem geeigneten
Stempel und Steuerungsprogramm ausgestattet werden. Selbstverständlich kann
es sich bei der Verschiebeeinrichtung der Stanzmaschine auch um
eine x-y-z-Verschiebeeinrichtung handeln.
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Das
vorliegende Verfahren ermöglicht
somit eine flexible Umformung von Blechteilen mit einer Stanzmaschine.
Insbesondere lassen sich hierbei mit einem Werkzeugsatz, insbesondere
einem einzigen Stempel, sehr viele unterschiedliche Endkonturen
in den Werkstücken
erzeugen. Eine Matrize ist bei dem vorliegenden Verfahren nicht
unbedingt erforderlich, wie aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ersichtlich
ist. Gegenüber
dem konventionellen Einsatz von Stanzmaschinen wird somit eine erhöhte Flexibilität bei der
Umformung von Blechbereichen erreicht. Durch Verzicht auf formgebende
Umformwerkzeuge reduzieren sich die Kosten speziell bei kleinen
Losgrößen oder
Prototypen. Neue Endkonturen können
ohne die bisher erforderliche Anfertigung eines geeigneten Werkzeugpaars
schnell getestet werden, um Verfahrensgrenzen frühzeitig zu erkennen. Dies reduziert
die Entwicklungs- und Produktionszeiten neuer Blechformteile. Durch
den Einsatz einer Stanzmaschine lassen sich inkrementelle Umformtechniken
mit dem Einsatz von Schneidwerkzeugen abwechseln, so dass eine weitere
Erhöhung
der Geometrievielfalt herzustellender Blechteile erreicht wird.
Die inkrementelle Umformung erlaubt bspw. auch die Erzeugung von
Schriftzügen
in den Blechteilen ohne speziell dafür gefertigte Form.
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Die
Stanzmaschine lässt
sich beim vorliegenden Verfahren für unterschiedliche Umformtechniken
der inkrementellen Umformung einsetzen. In jedem Falle wird hierbei
ein nicht formgebundener Stempel, insbesondere ein Dorn, eingesetzt,
mit dem das dünnwandige
Werkstück
drückend
oder hämmernd
schrittweise umgeformt wird. Die Umformung kann gegen eine konkave
oder konvexe Gegenform erfolgen, die gegenüber dem Stempel in der Stanzmaschine
befestigt ist. Für
die Befestigung eignet sich die ohnehin vorhandene Werkzeughalterung
für die
Matrize. Weiterhin kann auch eine Umformung gegen einen einfachen
Gegenhalter erfolgen, der ebenfalls in der Werkzeughalterung für die Matrize befestigt
werden kann. In einer weiteren möglichen Verfahrensvariante
kann das Werkstück
auch in eine Schablone gehämmert
oder gedrückt
werden, auf der das Werkstück
aufliegt. Schließlich
sind auch konstruktive Modifikationen bekannter Stanzmaschinen möglich, um
zusätzliche
Vorteile bei der Bearbeitung zu erzielen. Bei einer derartigen Modifikation wird
ein zusätzlicher
Hilfsstempel eingesetzt, der in Gegenrichtung des Hauptstempels
zur Ausführung einer
hämmernden
oder drückenden
Bewegung angetrieben wird. Dieser Hilfsstempel ist vorzugsweise in
x- und/oder y-Richtung leicht versetzt gegenüber dem Hauptstempel angeordnet.
Die hämmernde oder
drückende
Bewegung erfolgt hierbei synchron mit der hämmernden oder drückenden
Bewegung des Hauptstempels. Auch eine alleinige Bearbeitung des
Werkstücks
mit dem Hilfsstempel ist möglich, falls
eine Verformung des Werkstücks
nach oben, d. h. entgegen der üblichen
Bearbeitungsrichtung des Hauptstempels, erfolgen soll.
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Für die Durchführung des
vorliegenden Verfahrens wird eine Stanzmaschine vorgeschlagen, die einen
Stanzkopf mit einer Werkstückaufnahme
für einen
Stempel, eine x-y- oder x-y-z-Verschiebeeinrichtung mit einer Einspanneinrichtung
für ein
Werkstück und
eine Steuereinheit zur Steuerung des Stanzkopfes sowie der Verschiebeeinrichtung
aufweist. Die Steuereinrichtung ist bei der vorliegenden Erfindung mit
einem Steuerprogramm ausgestattet, das die Verschiebeeinrichtung
und den Stanzkopf zur inkrementellen hämmernden oder drückenden
Umformung des Werkstücks
derart ansteuert, dass eine im Steuerprogramm festgelegte Endkontur
des Werkstücks
bzw. des umgeformten Bereiches des Werkstücks erreicht wird. Die hierfür erforderlichen
Bearbeitungsstrategien, die insbesondere die Bewegungsbahnen umfassen,
auf denen das Werkstück während der
hämmernden
oder drückenden
Bearbeitung durch die Verschiebeeinrichtung geführt wird, können in unterschiedlicher Weise
gewählt
werden. Hierfür
wird auf die in der Beschreibungseinleitung genannten Druckschriften
zur inkrementellen Umformung gemäß dem Stand
der Technik hingewiesen, die Beispiele für derartige Strategien zeigen.
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Die
vorgeschlagene Stanzmaschine kann mit zusätzlichen Einrichtungen, bspw.
der Aufnahme und dem Antrieb für
einen Hilfsstempel, versehen werden, um besonderen Anforderungen
gerecht zu werden. Beispiele für
unterschiedliche vorteilhafte Ausgestaltungen von Stanzmaschinen
können
den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
entnommen werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Das
vorliegende Verfahren sowie die zughörige Stanzmaschine werden nachfolgend
anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen
Schutzbereiches nochmals näher
erläutert.
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Hierbei
zeigen:
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1 sechs
mögliche
Techniken für
eine Umformung nach oben gemäß dem vorliegenden Verfahren;
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2 sechs
mögliche
Techniken für
eine Umformung nach unten gemäß dem vorliegenden Verfahren;
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3 ein
Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit einem elastischen Stempel;
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4 ein
erstes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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5 ein
zweites Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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6 ein
drittes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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7 ein
viertes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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8 ein
fünftes
Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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9 ein
sechstes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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10 ein
siebtes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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11 ein
achtes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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12 ein
neuntes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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13 ein
zehntes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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14 ein
elftes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren;
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15 ein
zwölftes
Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren; und
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16 ein
dreizehntes Beispiel für
die inkrementelle Umformung mit dem vorliegenden Verfahren.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen
schematisch unterschiedliche Techniken für die inkrementelle Umformung
mit dem vorliegenden Verfahren. Der umformende Stempel 5 ist
dabei in schwarz dargestellt. Die umzuformende Blechtafel 12 ist
in der entsprechenden Einspanneinrichtung 3 der Stanzmaschine
eingespannt. Bei der ersten Technik der 1 wird eine konvexe
Gegenform 30 eingesetzt, die während der Bearbeitung mit dem
umformenden Stempel 5 in Pfeilrichtung nach oben bewegt
wird. Bei der zweiten Technik wird ein einfacher Gegenhalter 31 während der
Bearbeitung ebenfalls in Pfeilrichtung nach oben bewegt, um eine
konvexe Form zu erzeugen. Die dritte Technik sieht den Einsatz eines
zusätzlichen
passiven Umformstempels 17 vor, im Folgenden auch als Hilfsstempel
bezeichnet, der sich ebenfalls während
der Bearbeitung in Pfeilrichtung nach oben bewegt. Bei der vierten
Technik wird eine konkave Gegenform 32 eingesetzt, in die
der umformende Stempel 5 das Blech der Blechtafel 12 von
unten drückt oder
hämmert.
Die fünfte
Technik sieht den Einsatz einer nicht dargestellten Schablone vor,
auf der die Blechtafel 12 aufliegt. Der umformende Stempel 5 drückt oder
hämmert
das Blech der Blechtafel 12 von unten in die Öffnung dieser
Schablone. Bei der sechsten Technik wird ebenfalls ein zusätzlicher
passiver Umformstempel 17 eingesetzt, wobei in diesem Fall
der aktive Umformstempel 5 das Blechteil ebenfalls von
unten nach oben drückt
oder hämmert.
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Die
in der 1 dargestellten Techniken haben den Vorteil, dass
die Umformung nach oben ausgeführt
wird. Dadurch kann die Blechtafel 12 nach der Umformung
problemlos auf dem Bürstentisch
der Stanzmaschine gleiten. Allerdings kann bei den Varianten vier
bis sechs, bei denen der umformende Stempel 5 von unten
angreift, die Stempelaufnahme der Stanzmaschine nicht verwendet
werden. Hier ist ein Einsatz einer Zusatzkonstruktion an Stanzmaschine
erforderlich.
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Bei
den in 2 dargestellten Varianten, die vom Prinzip den
Techniken der 1 entsprechen, erfolgt die Umformung
nach unten. Dadurch können evtl.
Kollisionen der umgeformten Bereiche beim Weitertransport der Blechtafeln
mit der Stanzmaschine auftreten. Auch hier bieten die Varianten,
bei denen der umformende Stempel 5 von oben angreift, den
Vorteil, dass dafür
die Stempelaufnahme der Stanzmaschine verwendet werden kann. Dies
ermöglicht
eine Integration der inkrementellen Umformtechnik ohne größeren technischen
Aufwand in vorhandene Stanzmaschinen.
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Neben
den in den 1 und 2 dargestellten
Verfahrensvarianten ist es auch möglich, eine in 3 dargestellte
Variante einzusetzen. Diese Variante zeichnet sich durch die Verwendung
eines elastischen Stempels 5, bspw. eines Gummistempels,
und eines zusätzlichen
passiven Umformstempels 17 unterhalb der Blechtafel 12 aus.
Bei dieser Variante kann eine Umformung nach oben durchgeführt werden,
auch wenn der Stempel 5 von oben an der Blechtafel 12 angreift.
Der aktive Stempel 5 formt das Blech um den Hilfsstempel 17 herum,
während dieser
sich Stück
für Stück nach
oben bewegt, bis die gewünschte
Umformung erreicht ist. Bei dieser Ausgestaltung werden die Vorteile
der Umformung nach oben und der Nutzung der Stempelaufnahme der Stanzmaschine
verknüpft.
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Die
folgenden Beispiele zeigen konkrete Ausgestaltungen von Stanzmaschinen
in Verbindung mit den damit eingesetzten Umformtechniken in schematisierter
Darstellung. Die Figuren zeigen hierbei jeweils die Stanzmaschine 1 mit
einer in der Einspanneinrichtung 3 eingespannten Blechtafel 12,
die der lokalen Umformung unterzogen werden soll. Die möglichen
Verschieberichtungen 2, 4 der eingespannten Blechtafel 12 sind
mit den Pfeilen angedeutet. Die zugehörige Verschiebeeinrichtung
ist nicht dargestellt. Der Pfeil 6 gibt die Bewegungsrichtung des
jeweils aktiven Umformstempels der Stanzmaschine an.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel
der 4 wird mittels des drückenden oder hämmernden
Umformstempels 5 die Blechtafel 12 lokal nach
unten umgeformt. Der Umformstempel 5 ist dabei in der vorhandenen
Stempelaufnahme der Stanzmaschine 1 eingesetzt. Die Begrenzung
des nach unten umgeformten Umformbereichs 7 wird durch
die Schablone 8 gebildet, die an der Unterseite der Blechtafel 12 anliegt.
Die Schablone 8 kann nach der Umformung weiter abgesenkt
werden, um die Blechtafel 12 frei bewegen zu können. Bei
einer erneuten Umformung wird die Schablone wieder hochgefahren,
bis sie erneut an der Blechtafel anliegt. Die horizontale Bewegung
der Blechtafel 12 wird durch die bei Stanzmaschinen übliche Verschiebeeinrichtung
durchgeführt. Die
Blechtafel 12 gleitet bei der Verschiebung auf Bürsten 10 und/oder
Kugelrollen 9, die am Maschinentisch 11 unterhalb
der Blechtafel 12 befestigt sind. Für den Einsatz dieser Stanzmaschine
zur Durchführung
des vorliegenden Verfahrens ist somit nur der Einsatz eines nicht
formgebundenen Stempels 5, einer Schablone 8 sowie
eines geeigneten Steuerprogramms zur Steuerung der Stanzmaschine 1 erforderlich.
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5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, bei dem auf den Einsatz einer Schablone
verzichtet werden kann. Bei diesem Beispiel wird die Blechtafel 12 mittels
eines separat angeordneten aktiven Umformstempels 14 nach oben
umgeformt, der unterhalb der Blechtafel 12 angeordnet ist.
Hierfür
ist eine zusätzliche
Konstruktion 15 an der Stanzmaschine 1 erforderlich.
Der nach oben umgeformte Umformbereich 13 wird dabei nicht von
einer zusätzlichen
Schablone begrenzt. Die Umformung erfolgt hämmernd oder drückend. Der
aktive Umformstempel 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels
der zusätzlichen
Konstruktion 15 außerhalb des
Bereichs der normalen Stempelaufnahme der Stanzmaschine angebracht,
wie aus der 5 ersichtlich ist. Der aktive
Umformstempel 14 kann von der Blechtafel 12 weg
bewegt werden, um die Bewegung der Blechtafel 12 nicht
einzuschränken.
Die Umformung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich mit
dem separat angeordneten aktiven Umformstempel 14, um die
gewünschte
Endkontur zu erreichen.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Durchführung des
vorliegenden Verfahrens. In diesem Beispiel wird als Hauptumformstempel 5 ein Gummistempel
in die Werkzeugaufnahme am Stanzkopf der Stanzmaschine 1 eingesetzt.
Die Umformung erfolgt hierbei von unten nach oben, indem ein zusätzlicher
passiver Umformstempel 17 unterhalb der Blechtafel 12 angeordnet
wird. Der Hauptumformstempel 5 ist elastisch verformbar,
wodurch trotz der aktiven Bearbeitung von oben die Blechtafel 12 ebenfalls
nach oben umgeformt wird. Die Umformung erfolgt wiederum hämmernd oder
drückend. Der
zusätzliche
Umformstempel 17 unterhalb der Blechtafel 12 kann
von der Blechtafel weg bewegt werden, um die Bewegung der Blechtafeln
beim Weitertransport nicht einzuschränken. Der Vorteil dieser Ausgestaltung
besteht darin, dass zum einen die Blechtafel 12 weiterhin
ungehindert auf den Bürsten 10 und
Rollen 9 gleiten kann und zum anderen keine aufwendigen
konstruktiven Umbauten an der Stanzmaschine 1 durchgeführt werden
müssen.
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Im
vierten Ausführungsbeispiel
der 7 erfolgt die Umformung von oben. Die Blechtafel 12 wird hierbei
durch den Hauptumformstempel 5, der in der normalen Stempelaufnahme
der Stanzmaschine 1 eingesetzt ist, nach unten umgeformt,
wie durch den nach unten umgeformten Umformbereich 7 in
der 7 angedeutet ist. Die Umformung wird durch einen
zusätzlichen
passiven Umformstempel 17 unterhalb der Blechtafel 12 unterstützt, der
gegenüber dem
Hauptumformstempel 5 in x- oder y-Richtung bzw. radial
versetzt ist. Der zusätzliche
Umformstempel 17 unterhalb der Blechtafel 12 kann
von der Blechtafel 12 weg bewegt werden, um die Bewegung der
Blechtafel 12 beim Weitertransport nicht einzuschränken.
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Im
fünften
Ausführungsbeispiel
der 8 erfolgt die Umformung durch einen separat angeordneten
aktiven Umformstempel 14 unterhalb der Blechtafel 12.
Der nach oben umgeformte Umformbereich 13 wird dabei durch
eine Schablone 19 oberhalb der Blechtafel 12 begrenzt.
Die Schablone 19 kann von der Blechtafel 12 weg
bewegt werden, um die Bewegung der Blechtafel 12 beim Weitertransport
nicht einzuschränken.
Für den
aktiven Umformstempel 14 und die Aufnahme der Schablone 19 oberhalb
der Blechtafel 12 sind zwei zusätzliche Konstruktionen 15, 18 an
der Stanzmaschine 1 erforderlich, wie dies in der 8 angedeutet
ist. Die Stempelaufnahme der Stanzmaschine 1 mit dem in
dieser Figur angedeuteten Stempel 5 wird bei diesem Ausführungsbeispiel
nicht benutzt.
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Eine ähnliche
Ausgestaltung zeigt das Ausführungsbeispiel
der 9, bei dem anstelle der Schablone ein passiver
Umformstempel 20 oberhalb der Blechtafel 12 eingesetzt
wird. Die Umformung erfolgt auch hier durch den aktiven Umformstempel 14 unterhalb
der Blechtafel 12. Die Umformung wird durch den passiven
Umformstempel 20 oberhalb der Blechtafel 12 unterstützt. Der
passive Umformstempel 12 kann von der Blechtafel 12 weg
bewegt werden, um die Bewegung der Blechtafel 12 beim Weitertransport
nicht einzuschränken.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ergibt sich ein nach oben umgeformter Umformbereich 13.
Weiterhin sich auch hier zusätzliche
Konstruktionen 15, 18 für die Aufnahme und/oder den
Antrieb der Umformstempel 14, 20 an der Stanzmaschine 1 erforderlich.
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10 zeigt
das siebte Ausführungsbeispiel des
vorliegenden Verfahrens bzw. der zugehörigen Stanzmaschine 1.
Die Umformung erfolgt hierbei durch einen separat angeordneten aktiven
Umformstempel 14 unterhalb der Blechtafel 12.
Die Umformung wird durch Bürsten 21 oberhalb
der Blechtafel 12 unterstützt. Einerseits wird durch
die Bürsten 12 das
Blech gestützt,
so dass es zu keiner ungewollten Verformung der Blechtafel 12 kommt.
Andererseits werden Schwingungen der Blechtafel 12 bei
der Bearbeitung reduziert. Auch hier ergibt sich ein nach oben umgeformter
Umformbereich 13. Die Bürsten 21 können von
der Blechtafel 12 weg bewegt werden, um die Bewegung der
Blechtafel nicht einzuschränken.
Alternativ zu den Bürsten 21 können auch
andere elastische Elemente, bspw. elastische Matten wie Gummimatten
oder Filztuch, verwendet werden. Auch für diese Ausgestaltung sind
zusätzliche
Konstruktionen 15 bzw. 18 zur Aufnahme des aktiven Umformstempels 14 und
der Bürsten 21 erforderlich.
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11 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem die Umformung durch den Hauptumformstempel 5 der
Stanzmaschine 1 von oben erfolgt. Unterhalb der Blechtafel 12 befindet
sich in diesem Beispiel ein mit Flüssigkeit gefüllter Behälter 22.
Die Flüssigkeit
wird mit Druck oder Unterdruck beaufschlagt, um einerseits die Blechtafel 12 während der Umformung
zu unterstützen
und andererseits Vibrationen der Blechtafel 12 zu reduzieren.
Alternativ zu einer Flüssigkeit
kann ebenso einer unter Druck stehendes Gas eingesetzt werden.
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Ein
neuntes Ausführungsbeispiel
des vorliegenden Verfahrens bzw. der zugehörigen Stanzmaschine 1 ist
in
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12 dargestellt.
Die Umformung erfolgt hierbei durch einen separat angeordneten aktiven Umformstempel 14 von
unten. Oberhalb der Blechtafel 12 befindet sich ein mit
Flüssigkeit
gefüllter
Behälter 22.
Die Flüssigkeit
wird mit Druck oder Unterdruck beaufschlagt, um einerseits die Blechtafel 12 während der
Umformung zu unterstützen
und andererseits die Vibrationen der Blechtafel 12 zu reduzieren. Die
Flüssigkeit
muss vor der Umformung in den Behälter 22 gefüllt und
nach der Umformung wieder abgesaugt werden. Alternativ zu einer
Flüssigkeit
kann ebenso ein unter Druck stehendes Gas verwendet werden. Diese
Ausgestaltung erfordert jedoch zusätzliche Konstruktionen 15, 18 an
der Stanzmaschine 1, wie aus der 12 ersichtlich
ist.
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In
dem weiteren Beispiel der 13 erfolgt die
Umformung durch den Hauptumformstempel 5 der Stanzmaschine 1.
Unterhalb der Blechtafel 12 sind zusätzliche Bürsten 21 vorgesehen,
durch die das Blech gestützt
wird. Dadurch kann es zu keiner ungewollten Verformung der Blechtafel 12 kommen. Andererseits
werden auch Schwingungen der Blechtafel 12 während der
Bearbeitung reduziert. Die Bürsten 21 können von
der Blechtafel 12 wegbewegt werden, um die Bewegung der
Blechtafel 12 beim Weitertransport nicht einzuschränken. Alternativ
zu Bürsten
können
bspw. auch andere elastische Elemente, bspw. elastische Matten wie
Gummimatten oder Filztuch, verwendet werden.
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Ein
elftes Ausführungsbeispiel
zeigt 14. Hier wird die Umformung
vor dem Maschinentisch 11 der Stanzmaschine 1 mit
zwei separat angeordneten Umformstempeln 14, 20 durchgeführt, die
an zusätzlichen Konstruktionen 25, 26 an
der Stanzmaschine 1 befestigt sind. Der aktive Umformstempel 14 befindet
sich unterhalb der Blechtafel 12 und wird von der zusätzlichen
Konstruktion 26 getragen. Der zusätzliche passive Umformstempel 20 befindet
sich oberhalb der Blechtafel 12 und wird ebenfalls von
einer zusätzlichen
Konstruktion 25 getragen. Durch die Umformung außerhalb
des Maschinentisches 11 kann eine höhere Flexibilität der Umformung
erreicht werden, so dass bspw. größere Geometrien geformt werden
können.
Eine Anordnung, bei der sich der aktive Umformstempel 14 oberhalb
der Blechtafel 12 befindet und die Umformung nach unten
durchgeführt
wird ist ebenso möglich.
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Bei
einem zwölften
Ausführungsbeispiel
gemäß 15 wird
die Umformung ebenfalls vor dem Maschinentisch 11 durchgeführt. Hierbei
wird ein separat angeordneter aktiver Umformstempel 14 unterhalb
der Blechtafel 12 eingesetzt, der von einer zusätzlichen
Konstruktion 26 getragen wird. Der Umformbereich wird durch
eine flexibel einstellbare Schablone 27 begrenzt, die in
Geometrie und Größe verändert werden
kann. Sie wird ebenfalls durch eine zusätzliche Konstruktion 25 getragen.
Auch eine Anordnung, bei der sich die Schablone 27 unterhalb
der Blechtafel 12 befindet und die Umformung nach unten
durchgeführt
wird, ist selbstverständlich
in gleicher Weise möglich.
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Das
letzte Ausführungsbeispiel
der 16 zeigt schließlich eine Ausgestaltung, bei
der die Blechtafel 12 durch eine zusätzliche Klemmeinrichtung gehalten
wird. Diese Klemmeinrichtung besteht aus mehreren Klemmstempeln 29,
die von oben und unten gegen die Blechtafel 12 drücken. Am
Kopf der Klemmstempel 29 befinden sich Kugelrollen, die
ein Gleiten der Blechtafel 12 ermöglichen. Die Klemmrichtung
ist mit den Pfeilen 28 dargestellt. Die Klemmung der Blechtafel
verhindert ein Abheben der Blechtafel 12 von den Bürsten des
Maschinentisches. Desweiteren werden die Vibrationen der Blechtafel 12 reduziert.
Die Bearbeitung kann hierbei mit dem Hauptumformstempel 5 in
der Werkzeugaufnahme der Stanzmaschine 1 nach unten erfolgen.
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Bei
allen vorgestellten Ausführungsbeispielen
können
Umformdorne als Stempel verwendet werden, die an ihrer Spitze eine
Kugelrolle aufweisen, um die Reibung zwischen Blechtafel und Stempel
zu verringern. Ebenso kann die Blechtafel zum gleichen Zweck geschmiert
werden.
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- 1
- Stanzmaschine
- 2
- mögliche Verschieberichtung
- 3
- Einspanneinrichtung
(z.B. Spannzangen)
- 4
- mögliche Verschieberichtung
- 5
- Umformstempel
- 6
- Bewegungsrichtung
des aktiven Stempels
- 7
- nach
unten umgeformter Umformbereich
- 8
- Schablone
unterhalb der Blechtafel
- 9
- Kugelrollen
- 10
- Bürsten
- 11
- Maschinentisch
- 12
- Blechtafel
- 13
- nach
oben umgeformter Umformbereich
- 14
- separat
angeordneter aktiver Umformstempel
- 15
- zusätzliche
Konstruktion
- 17
- zusätzlicher
passiver Umformstempel
- 18
- zusätzliche
Konstruktion
- 19
- Schablone
oberhalb der Blechtafel
- 20
- passiver
Umformstempel oberhalb der Blechtafel
- 21
- Bürsten
- 22
- mit
Flüssigkeit
gefüllter
Behälter
- 25
- zusätzliche
Konstruktion
- 26
- zusätzliche
Konstruktion
- 27
- Schablone
mit flexibler Geometrie
- 28
- Klemmrichtung
- 29
- Klemmstempel
mit Kugelrollen
- 30
- konvexe
Gegenform
- 31
- einfacher
Gegenhalter
- 32
- konkave
Gegenform