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Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsanlage für ein Werkstück.
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Es sind Bearbeitungsanlagen bekannt, die sowohl Stanz- als auch Gewindeausbildewerkzeuge umfassen und folglich ermöglichen, in einem Bearbeitungsvorgang Werkstücke sowohl stanzend zu bearbeiten als auch mit Gewinden zu versehen. Dabei können die Gewinde zum einen geschnitten, d.h. spanend eingebracht werden. Eine andere Art der Gewindeausbildung ist das Gewindeformen, bei dem das Gewinde durch Kaltverformung in das Material des Werkstücks gedrückt wird. Ein Gewindeformen ist beispielsweise im Rahmen einer Blechbearbeitung vorteilhaft, weil dabei ein Anfall von Spänen vermieden werden kann.
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Bei einer Bearbeitung von blechförmigen Werkstücken müssen häufig eine Vielzahl von Ausstanzungen und Gewindeöffnungen, häufig mit variierenden Dimensionen und Formen, hergestellt werden. Dies bedingt eine entsprechend hohe Anzahl an unterschiedlichen Stanz- und Gewindeausbildewerkzeugen, die in kurzer Taktfolge nacheinander zum Einsatz kommen. Um solche Blechbearbeitungen wirtschaftlich durchführen zu können, wurden Bearbeitungsanlagen entwickelt, in denen mehrere Werkzeugeinheiten bereitgestellt sind, die mit unterschiedlich geformten und/oder dimensionierten Stanz- oder Gewindeausbildewerkzeugen bestückt werden können und bedarfsweise zum Bearbeiten der Bleche an dafür definierten Stellen zum Einsatz kommen. Ein Umrüstungsaufwand der Bearbeitungsanlage für die Bearbeitung eines Blechbauteils kann dadurch vermieden oder zumindest verringert werden.
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Bekannt sind weiterhin Werkzeugeinheiten, die mehrere (unterschiedliche) Gewindeausbildewerkzeuge integrieren und mit einer Antriebseinheit kombiniert werden, durch die die Linear- und/oder Rotationsbewegungen von jeweils einem ausgewählten der Gewindeausbildewerkzeuge bewirkt werden kann. Vorteilhaft an solchen Werkzeugeinheiten ist die Betätigung der unterschiedlichen Gewindeausbildewerkzeuge mittels einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung.
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Die
DE 38 43 307 A1 offenbart eine Bearbeitungsanlage mit mehreren Gewindeschneidevorrichtungen, die jeweils ein Gehäuse aufweisen, innerhalb dessen eine Spindel mit in dieser endseitig aufgenommenem Gewindeschneidwerkzeug angeordnet ist. Die Spindel ist mittels einer Gewindekombination derart innerhalb des Gehäuses gelagert, dass ein rotierender Antrieb gleichzeitig zu einem Längshub führt. Für ein Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück wird eine der Gewindeschneidevorrichtungen mittels eines Stempels mit der Unterseite seines Gehäuses in Kontakt mit dem Werkstück gebracht und dann die Spindel mittels eines externen Rotationsantriebs der Bearbeitungsanlage über mehrere Zahnradgetriebe rotierend angetrieben, wodurch gleichzeitig das Gewindeschneidewerkzeug aus dem Gehäuse heraustritt und in eine Bohrung in dem Werkstück eintauchen kann, um ein Gewinde zu schneiden.
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Weiterhin ist aus der
DE 103 25 719 A1 eine Bearbeitungseinheit zum Einbau in eine Presse, eine Stanze oder eine vergleichbare Vorrichtung bekannt geworden. Die Bearbeitungseinheit umfasst ein Gehäuse, innerhalb dessen eine Spindel drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. Die Spindel umfasst eine Werkzeugaufnahme für beispielsweise ein Gewindeschneidwerkzeug. Ein rotierender Antrieb der Spindel erfolgt mittels eines an dem Gehäuse befestigten Elektromotors, der über einen Riementrieb auf eine Welle wirkt, die wiederum über einen innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Zahnriementrieb auf die Spindel wirkt. Der Hub der Spindel wird dagegen mittels einer Zylinder-Kolben-Einheit bewirkt, die in das Gehäuse integriert ist.
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Die
JP 2010-017797 A beschreibt eine Gewindeausbildevorrichtung, die in eine Aufnahme einer Bearbeitungsanlage einsteckbar ist und die vier Werkzeugaufnahmen umfasst.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ausbilden von Gewinden in einem Werkstück, insbesondere im Rahmen einer auch anderen Bearbeitung (insbesondere Stanzbearbeitung) des Werkstücks, weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsanlage gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Erfindung liegt zum einen der Gedanke zu Grunde, bei einer Bearbeitungsanlage zur Bearbeitung eines Werkstücks, die eine Aufnahmevorrichtung mit einer oder mehreren Aufnahmen zur Integration einer Gewindeausbildevorrichtung (als eine Art einer Bearbeitungsvorrichtung) und vorzugsweise auch einer anderen Bearbeitungsvorrichtung umfasst, die Integrierbarkeit der jeweiligen Bearbeitungsvorrichtung möglichst einfach auszuführen, um eine möglichst einfache De-/Montage und ein beliebiges Austauschen einer Gewindeausbildevorrichtung gegen eine sich von dieser unterscheidende Bearbeitungsvorrichtung zu ermöglichen.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass bei einer Bearbeitungsanlage, bei der zumindest eine Art einer darin einzusetzenden Bearbeitungsvorrichtung mittels eines Stempels der Bearbeitungsanlage betätigt wird, dieser Stempel auch für eine Fixierung der anderen in der Aufnahme integrierbaren Bearbeitungsvorrichtungen genutzt werden kann, was ermöglicht, auf komplexe Befestigungsmittel für die Integration der Bearbeitungsvorrichtungen in die Aufnahme zu verzichten.
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Demnach ist bei einer Bearbeitungsanlage für ein Werkstück mit zumindest
- - einer Gewindeausbildevorrichtung zur Ausbildung eines Gewindes in einem Werkstück, die ein Gehäuse und ein oder mehrere in oder an dem Gehäuse drehbar und verschiebbar gelagerte Werkzeugaufnahmen für ein Gewindeausbildewerkzeug umfasst,
- - einem Linearantrieb und einem Rotationsantrieb für die Werkzeugaufnahme(n) und
- - einer Aufnahmevorrichtung mit einer oder mehreren Aufnahmen zur Integration der Gewindeausbildevorrichtung,
einerseits vorgesehen, dass die Gewindeausbildevorrichtung durch ein Einstecken in eine der Aufnahmen lösbar in die Aufnahmevorrichtung integrierbar ist. Dabei erfolgt das Integrieren der Gewindeausbildevorrichtung vorzugsweise ausschließlich durch ein Einstecken, ohne dass noch ein anschließendes Fixieren der Gewindeausbildevorrichtung in der Aufnahme durch Befestigungsmittel, wie beispielsweise Verschraubungen, vorgesehen ist.
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Eine solche Bearbeitungsanlage ermöglicht ein schnelles, einfaches und insbesondere auch werkzeugfreies De-/Montieren der Gewindeausbildevorrichtung, so dass diese entsprechend schnell und einfach gegen eine sich davon unterscheidende Gewindeausbildevorrichtung oder eine andere Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Stanzvorrichtung, ausgetauscht werden kann. Dazu ist dann vorteilhafterweise noch vorgesehen, dass die Gewindeausbildevorrichtung und die andere Bearbeitungsvorrichtung derart ausgebildet sind, dass diese wahlweise in dieselbe Aufnahme integrierbar sind. Dies ermöglicht folglich eine besonders flexible Bestückung und somit Anpassung der Bearbeitungsanlage an das jeweils zu bearbeitende Werkstück.
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Für eine erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage ist weiterhin vorgesehen, dass der/die Linearantrieb(e) (vorzugsweise jeweils ein Linearantrieb für jede der Werkzeugaufnahmen) und/oder der Rotationsantrieb in das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung integriert sind. Durch die Integration der einen oder mehreren Werkzeugaufnahmen und der für diese vorgesehenen Antriebe in eine zusammenhängende Einheit wird die erfindungsgemäß angestrebte einfache Integrierbarkeit und damit Auswechselbarkeit der Gewindeausbildevorrichtung in die Aufnahmevorrichtung weiter verbessert, da ein Anschließen oder Lösen der Gewindeausbildevorrichtung an einen oder von einem externen Antrieb bei der De-/Montage entfallen kann.
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Die „Integration“ des/der Linearantriebs/-e und des Rotationsantriebs in das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung sieht vor, dass von den Antrieben erzeugte Kräfte an dem Gehäuse abgestützt werden. Die „Integration“ setzt jedoch nicht voraus, dass die Antriebe (insbesondere auch vollständig) innerhalb des Gehäuses angeordnet sein müssen, auch wenn eine solche Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage kann vorgesehen sein, dass der/die Linearantrieb(e) pneumatisch wirkend und/oder der Rotationsantrieb elektrisch wirkend ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung der Gewindeausbildevorrichtung. Zudem ist ein elektromotorischer Rotationsantrieb kostengünstig umsetzbar und eine pneumatisch wirkende Ausgestaltung des oder der Linearantriebe zeichnet sich durch hohe Bewegungsgeschwindigkeiten und hohe erzeugbare Drücke für die Werkzeugaufnahmen und folglich für die darin gehaltenen Gewindeausbildewerkzeuge aus, was sich positiv auf die mittels der Bearbeitungsanlage erreichbare Taktzeit auswirkt.
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Einer einfachen Integrierbarkeit kann auch dienen, wenn die Gewindeausbildevorrichtung einen oder mehrere Steckverbinder zur Ausbildung einer oder mehrerer Steckverbindungen mit einem oder mehreren Gegensteckverbindern einer Energieversorgung für den/die Linearantrieb(e) und/oder den Rotationsantrieb umfasst. Dabei können die Steckverbindungen beispielsweise in der Art von Bajonettkupplungen verriegelbar ausgebildet sein. Zudem kann dann, wenn die Gewindeausbildevorrichtung mehrere Werkzeugaufnahmen aufweist, vorgesehen sein, dass jeweils ein Steckverbinder für jeden der Linearantriebe der Werkzeugaufnahmen und den Rotationsantrieb vorgesehen ist. Dadurch könnte jeder der Antriebe separat von extern mit der benötigten Energie versorgt werden. Dies kann den Vorteil mit sich bringen, dass eine Ansteuerung des jeweiligen Linearantriebs zur Nutzung eines der mehreren Gewindeausbildewerkzeuge durch eine Aktivierung der entsprechenden Energieversorgungsleitung und folglich mittels einer zentralen Steuervorrichtung der Bearbeitungsanlage bewirkt werden kann. Auf die Integration einer entsprechenden Steuervorrichtung in die Gewindeausbildevorrichtung selbst kann dadurch verzichtet werden, wodurch diese einfach und somit kostengünstig und zudem kompakt ausgebildet werden kann.
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Eine Fixierung der Gewindeausbildevorrichtung und vorzugsweise auch der anderen Bearbeitungsvorrichtung beruht (u.a.) auf einem Aufliegen auf der Aufnahmevorrichtung. Dazu weist das/ein Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung und gegebenenfalls auch der anderen Bearbeitungsvorrichtung eine Auflagefläche zur Abstützung der Gewichtskraft der jeweiligen Bearbeitungsvorrichtung in ihrer Betriebslage (d.h. derjenigen Ausrichtung, in der diese zum Einsatz kommen soll) auf.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme(n) (jeweils) eine Durchgangsöffnung zur vorzugsweise möglichst spielfreien Aufnahme eines Abschnitts des/eines Gehäuses der Gewindeausbildevorrichtung oder der anderen Bearbeitungsvorrichtung aufweist, wobei die Auflagefläche zur Auflage auf der Aufnahmevorrichtung an einem Ende der Durchgangsöffnung vorgesehen ist und die Aufnahmevorrichtung an dem anderen Ende der Durchgangsöffnung einen Freiraum zur Aufnahme des Werkstücks ausbildet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung einen oder mehrere federnd gelagerte Auflagebolzen aufweist, auf denen die Auflagefläche des Gehäuses der Gewindeausbildevorrichtung oder der anderen Bearbeitungsvorrichtung aufliegen kann. Eine solche Ausgestaltung der Bearbeitungsanlage ermöglicht, die Gewindeausbildevorrichtung oder die andere Bearbeitungsvorrichtung mittels eines in die Bearbeitungsanlage integrierten Stempels, der über einen Antrieb verfahrbar ist, für die Bearbeitung des Werkstücks vorzubereiten, d.h. insbesondere bis zu einem Anliegen der jeweiligen Bearbeitungsvorrichtung an dem Werkstück an dieses heran zu bewegen. Das Aufliegen der Gewindeausbildevorrichtung oder der anderen Bearbeitungsvorrichtung auf den federnd gelagerten Auflagebolzen gewährleistet dabei eine Beweglichkeit der jeweiligen Bearbeitungsvorrichtung in der Aufnahme und infolge einer Vorspannung der federnden Lagerung ein selbsttätiges Zurückbewegen der Bearbeitungsvorrichtung bei einem Zurückverfahren des Stempels.
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Das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung weist vorzugsweise noch eine Anlagefläche zur Abstützung eines von dem Rotationsantrieb erzeugten Moments an einer Gegenanlagefläche der Aufnahmevorrichtung auf. Die Paarung aus Anlagefläche und Gegenanlagefläche kann insbesondere von einem Vorsprung der Aufnahmevorrichtung, der in eine komplementäre Vertiefung des Gehäuses der Gewindeausbildevorrichtung eingreift, ausgebildet sein. Alternativ (oder zusätzlich bei mehreren Vorsprung-Vertiefung-Paaren) kann auch das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung einen Vorsprung aufweisen, der in eine komplementäre Vertiefung der Aufnahmevorrichtung eingreift. Eine entsprechende Vertiefung oder einen entsprechenden Vorsprung kann auch ein Gehäuse der anderen Bearbeitungsvorrichtung aufweisen, selbst wenn in deren Betrieb kein Moment abgestützt werden muss, wodurch eine Integrierbarkeit der Gewindeausbildevorrichtung und der anderen Bearbeitungsvorrichtung in dieselbe Aufnahme der Aufnahmevorrichtung sichergestellt werden kann.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung einen ersten, die Werkzeugaufnahme(n) umfassenden Gehäuseteil und einen zweiten, eine Kontaktfläche umfassenden Gehäuseteil aufweist, wobei der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil relativbeweglich miteinander verbunden sind, wobei eine Relativbewegung der Gehäuseteile zu einer Deformation eines oder mehrerer Federelemente führt. Die Kontaktfläche ist dabei für einen Kontakt des Stempels der Bearbeitungsanlage vorgesehen. Bei einer solchen Gewindeausbildevorrichtung kann durch eine entsprechende Auslegung der Federsteifigkeiten vorgesehen sein, dass bei einem Bewegen der Gewindeausbildevorrichtung mittels des Stempels der Bearbeitungsanlage an das zu bearbeitende Werkstück heran eine nur geringe Deformation des oder der Federelemente erzeugt wird, während das oder die Federelemente zunehmend deformiert werden, wenn die Gewindeausbildevorrichtung das Werkstück kontaktiert und der Stempel noch, beispielsweise toleranzbedingt, weiter verfahren wird. Die Belastungen, die der Stempel für das Bewegen an das Werkstück heran auf die Gewindeausbildevorrichtung ausübt, werden somit vorzugsweise von dem Gehäuse aufgenommen und nicht über den Rotationsantrieb übertragen, wobei die federbelastete Beweglichkeit der zwei Gehäuseteile zueinander zu weite Verfahrwege des Stempels kompensiert und somit einen Schutz vor einer Überlastung des Gehäuses darstellt.
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Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- 1: eine erste Ausführungsform einer Gewindeausbildevorrichtung für eine erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage in einer Ansicht von oben;
- 2: die Gewindeausbildevorrichtung in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene II - II in der 1;
- 3: eine die Gewindeausbildevorrichtung gemäß den 1 und 2 umfassende erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage in teilweise schematischer Darstellung;
- 4: eine zweite Ausführungsform einer Gewindeausbildevorrichtung für eine erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage in einer Ansicht von oben; und
- 5: die Gewindeausbildevorrichtung in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene II - II in der 4.
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Die in den 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform einer Gewindeausbildevorrichtung 44 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage (vgl. 3) umfasst ein mehrteiliges Gehäuse, innerhalb dessen insgesamt vier Aufnahmeräume 1 für jeweils eine Werkzeugaufnahme 2 für ein Gewindeausbildewerkzeug ausgebildet sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Gewindeausbildewerkzeuge in Form von Gewindeformwerkzeugen 3 vorgesehen. In den 2 und 3 ist lediglich in dem einen der zwei in dem dargestellten Schnitt erkennbaren Aufnahmeräume 1 eine Werkzeugaufnahme 2 und ein Gewindeformwerkzeug 3 angeordnet.
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Diese Werkzeugaufnahme 2, in der das Gewindeformwerkzeug 3 gehalten ist, ist an einem Ende einer Kolbenstange 4 eines pneumatischen Linearantriebs drehfest befestigt. Dieses Ende der Kolbenstangen 4 und damit die Werkzeugaufnahme 2 sind in jeder Stellung der Kolbenstange 4 außerhalb eines Zylinderrohrs 5 des Linearantriebs angeordnet. An dem bezüglich der Werkzeugaufnahme 2 distalen Ende der Kolbenstange 4 ist ein Kolben 6 angeordnet, der abgedichtet an der Innenseite des Zylinderrohrs 5 geführt ist. Der mehrteilige Kolben 6 und die Kolbenstange 4 sind über eine Verschraubung 7 miteinander verbunden. Auf der der Werkzeugaufnahme 2 abgewandten Seite bildet der Kolben 6 gemeinsam mit dem angrenzenden Abschnitt des Zylinderrohrs 5 und einem das Zylinderrohr 5 auf dieser Seite verschließenden Deckel 8 einen Druckraum 9 aus, der über eine dazugehörige Druckleitung 10 mit einem unter Überdruck stehenden Gas und insbesondere Druckluft befüllt werden kann, wodurch der Kolben 6 mitsamt der Kolbenstange 4, der Werkzeugaufnahme 2 und dem darin gehaltenen Gewindeformwerkzeug 3 in Richtung einer Austrittsöffnung 11 des Gehäuses verfahren wird, so dass der Kopf des Gewindeformwerkzeugs 3 aus dem Gehäuse heraus bewegt wird. Ein Rückstellen des Kolbens 6 und damit des Gewindeformwerkzeugs 3 erfolgt mittels eines Federelements 46. Für eine einfache Herstellbarkeit sind die Druckleitungen 10 in Form von geradlinig in dem Gehäuse verlaufenden Bohrungen ausgeführt.
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Neben jeweils einem Linearantrieb für jede der vier Werkzeugaufnahmen 2 umfasst die Gewindeausbildevorrichtung 44 noch einen Rotationsantrieb mit einem Elektromotor 12, beispielsweise in Form eines Gleichstrom-Servomotors, dessen Rotor über ein Abtriebsflansch 13 und ein zentrales Abtriebszahnrad 14 gleichzeitig alle vier Werkzeugaufnahmen 2 rotierend antreibt. Dazu greifen vier Antriebszahnräder 15, die (einstückig) in die Zylinderrohre 5 integriert sind, in das Abtriebszahnrad 14 ein, wodurch die Zylinderrohre 5, die mittels Wälzlagern 16 drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert sind, durch den Elektromotor 12 rotierend antreibbar sind. Eine Rotation eines Zylinderrohrs 5 wird über die dazugehörige Kolbenstange 4 und die dazugehörige Werkzeugaufnahme 2 auf das entsprechende Gewindeformwerkzeug 3 übertragen und ermöglicht somit in Kombination mit einer durch den dazugehörigen Linearantrieb bewirkten Verschiebung des Gewindeformwerkzeugs 3 ein Ausbilden eines Gewindes in einem benachbart der Austrittsöffnung 11 liegenden Werkstück (in Form eines Blechbauteils; nicht dargestellt). Eine Übertragung eines Moments von dem Zylinderrohr 5 auf die Kolbenstange 4 wird durch eine ineinander greifende Längsverzahnung der Kolbenstange 4 und einer Durchführung 17 des Zylinderrohrs 5 ermöglicht.
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Ein solches Bearbeiten eines Werkstücks mittels der Gewindeausbildevorrichtung 44 erfolgt in einer Bearbeitungsanlage, wie sie in der 3 dargestellt ist. Die Bearbeitungsanlage umfasst eine Aufnahmevorrichtung in Form eines Werkzeugbalkens 18, in den mehrere Aufnahmen 19 integriert sind, die jeweils eine Gewindeausbildevorrichtung 44 oder eine andere Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung des Werkstücks mit entsprechenden Integrationsmitteln aufnehmen können. Als andere Bearbeitungsvorrichtungen können insbesondere Stanzvorrichtungen 45 vorgesehen sein. Eine Kombination von sowohl einer oder mehreren Gewindeausbildevorrichtungen 44 als auch von einer oder mehreren Stanzvorrichtungen 45 ermöglicht eine Bearbeitung eines Blechbauteils durch Stanzen und Gewindeformen in derselben Bearbeitungsanlage ohne oder mit geringem Umrüstaufwand.
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Der Werkzeugbalken 18 ist gabelförmig ausgebildet, umfasst somit einen ersten Balken 20 und einen zweiten Balken 21, zwischen denen ein Aufnahmeschlitz 22 für das Werkstück ausgebildet ist. Die zwei Balken 20, 21 sind dabei lediglich an einem ihrer Enden über ein Zwischenstück 23 miteinander verbunden.
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Jede der Aufnahmen 19 umfasst eine Durchgangsöffnung 24 in dem ersten Balken 20, die der möglichst spielfreien Aufnahme der Außenseite eines Abschnitts des Gehäuses der Gewindeausbildevorrichtung 44 oder der Stanzvorrichtung 45 dient. Weiterhin umfasst jede der Aufnahmen 19 eine Mehrzahl von in gleichmäßiger Teilung um die Durchgangsöffnung 24 herum angeordneten, federnd gelagerten Auflagebolzen 25. Federn 26 für die Auflagebolzen sind in jeweils einer Sacklochbohrung in dem ersten Balken 20 angeordnet. Diese Sacklochbohrungen werden an ihren offenen Enden mittels eines Deckrings 28, in dem die einzelnen Auflagebolzen 25 verschiebbar geführt sind, abgedeckt. Der Deckring 28 weist zudem noch einen Vorsprung 27 auf. Bei in eine Aufnahme 19 integrierter Gewindeausbildevorrichtung 44 (oder Stanzvorrichtung 45) liegt das Gehäuse der Gewindeausbildevorrichtung 44 (oder Stanzvorrichtung 45) mit einer von einem ringförmigen Absatz 29 des Gehäuses ausgebildeten Auflagefläche auf den außen liegenden Stirnflächen der Auflagebolzen 25 auf, wodurch die Gewichtskraft der Gewindeausbildevorrichtung 44 (oder Stanzvorrichtung 45) abgestützt wird. Weiterhin greift dann der Vorsprung 27 des Deckrings 28 in eine komplementäre Vertiefung (nicht dargestellt) des Gehäuses ein, wodurch zumindest bei der Gewindeausbildevorrichtung 44 ein von dem Elektromotor 12 erzeugtes Moment an dem Werkzeugbalken 18 abgestützt wird.
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Zum Ausbilden eines Gewindes in einem innerhalb des Aufnahmeschlitzes 22 des Werkzeugbalkens 18 angeordneten Werkstück wird die gesamte Gewindeausbildevorrichtung 44 zunächst mittels eines in der 3 nur schematisch angedeuteten Stempels 30 und einem dazugehörigen Antrieb 31 der Bearbeitungsanlage innerhalb der Durchgangsöffnung 24 der Aufnahme 19 und unter zunehmender Vorspannung der Federn 26 der Auflagebolzen 25 in Richtung des Werkstücks verschoben und so mit ihrem unteren Ende in Anlage an das Werkstück gebracht. Die dabei von dem Stempel 30 auf die Gewindeausbildevorrichtung 44 übertragenen Kräfte werden von dem Gehäuse aufgenommen. Um eine Überlastung des Gehäuses und der darin integrierten Komponenten zu vermeiden, wenn der Stempel, obwohl die Gewindeausbildevorrichtung 44 bereits an dem Werkstück anliegt, noch etwas weiter verfahren wird, weist das Gehäuse einen ersten Gehäuseteil 32, innerhalb dessen die Werkzeugaufnahmen 2, die Linearantriebe und ein Abschnitt des Elektromotors 12 angeordnet sind, sowie einen zweiten Gehäuseteil 33 auf, der einen weiteren Abschnitt des Elektromotors 12 umgibt. Der erste Gehäuseteil 32 und der zweite Gehäuseteil 33 sind über mehrere Führungsschrauben 34 und auf diesen gehaltenen Federelementen 35 relativ zueinander beweglich verbunden. Dabei ist diese Relativbeweglichkeit entlang einer Achse möglich, die der Rotationsachse 36 des Elektromotors 12 (in etwa) entspricht. Diese Rotationsachse 36 des Elektromotors 12 ist (in etwa) koaxial zu einer Längsachse 36 der Gewindeausbildevorrichtung 44, im Wesentlichen parallel zu den Bewegungsachsen 37 der Linearantriebe und koaxial oder parallel zu der Bewegungsachse 36 des Stempels 30 angeordnet beziehungsweise ausgerichtet. Wenn die Gewindeausbildevorrichtung 44 mittels des Stempels 30 in Richtung des Werkstücks bewegt wird, wobei der Stempel 30 auf eine ringförmige Kontaktfläche 38 des zweiten Gehäuseteils 33 drückt, sind die dafür aufzubringenden Kräfte, die im Wesentlichen der Summe der Rückstellkräfte der Federn 26 der Auflagebolzen 25 entsprechen, so gering, dass die zwischen den Gehäuseteilen 32, 33 angeordneten Federelemente 35 nur geringfügig deformiert werden. Dies ändert sich, sobald die Gewindeausbildevorrichtung 44 in Anlage an das Werkstück kommt und der Stempel 30 weiter verfahren wird. Die von dem Stempel 30 auf das zweite Gehäuseteil 33 ausgeübten Kräfte führen dann zu einer weitergehenden Deformation der Federelemente 35, die dadurch ein zu weites Verfahren des Stempels 30 kompensieren und eine Überlastung des Gehäuses verhindern. Die in einem Normalbetrieb der Bearbeitungsanlage zu erwartenden maximalen Deformationen der Federelemente 35 sind kleiner als ein Überstand der Kontaktfläche 18 des Gehäuses relativ zu einer oberen Endfläche 39 des Elektromotors 12, so dass eine direkte Belastung des Elektromotors 12 durch den Stempel 30 nicht gegeben ist.
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Jeder der Linearantriebe der Gewindeausbildevorrichtung 44 ist individuell mit einer externen Druckluft- und damit Energieversorgung verbunden. Dies ermöglicht, eine Ansteuerung eines ausgewählten Linearantriebs und folglich die Nutzung des dazugehörigen Gewindeformwerkzeugs 3 zur Ausbildung eines Gewindes in dem Werkstück mittels einer externe Steuerungsvorrichtung (nicht dargestellt) vorzunehmen, die dazu die entsprechende Druckluftversorgung für den ausgewählten Linearantrieb freigibt. Dadurch kann auf eine Integration einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung in die Gewindeausbildevorrichtung 44 selbst verzichtet werden, wodurch diese relativ einfach im Aufbau und folglich kostengünstig ausgebildet werden kann.
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Zumeist ist vorgesehen, nicht mehrere der insgesamt vier mittels der Gewindeausbildevorrichtung 44 nutzbaren Gewindeformwerkzeuge 3, die unterschiedliche Durchmesser und/oder Gewindeformen aufweisen können, gleichzeitig einzusetzen. Vielmehr wird für ein als nächstes in dem Werkstück auszubildendes Gewinde zunächst das dazu passende Gewindeformwerkzeug 3 in der Gewindeausbildevorrichtung 44 identifiziert, dann durch ein entsprechendes Verschieben des Werkstücks innerhalb des Aufnahmeschlitzes 22 des Werkzeugbalkens 18 die für das Gewinde vorgesehene Stelle des Werkstücks unterhalb der zu dem identifizierten Gewindeformwerkzeug 3 gehörigen Austrittsöffnung 11 positioniert und daraufhin der entsprechende Linearantrieb und der Rotationsantrieb aktiviert, wodurch der Kopf des Gewindeformwerkzeugs 3 in das Material des Werkstücks eintaucht und dadurch gleichzeitig eine Öffnung und auf der Innenseite der Öffnung das vorgesehene Gewinde durch Kaltverformung des Materials des Werkstücks einbringt. Dabei werden alle Werkzeugaufnahmen 2 und gegebenenfalls darin gehaltene Gewindeformwerkzeuge 3 mittels des Rotationsantriebs rotierend angetrieben.
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Durch die vorgesehene steckbare Integration der Gewindeausbildevorrichtung 44 (und der Stanzvorrichtung 45) in den Werkzeugbalken 18 ist die Gewindeausbildevorrichtung 44 (und die Stanzvorrichtung 45) sehr einfach und schnell de-/montierbar. Dies ermöglicht, den Werkzeugbalken 18 und damit die Bearbeitungsvorrichtung bedarfsgerecht mit einer oder mehreren Gewindeausbildevorrichtungen 44 oder Stanzvorrichtungen 45 zu bestücken. Die Stanzvorrichtungen 45 können dabei insbesondere so ausgebildet sein, dass die Hubbewegungen, mit denen deren Schneiden in das Werkstück getrieben werden, durch den Stempel 30 bewirkt werden.
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Um eine besonders einfache De-/Montage der Gewindeausbildevorrichtung 44 auch hinsichtlich der Anschlüsse an die externen Energieversorgungen sicherzustellen ist vorgesehen, alle vier Pneumatikanschlüsse 40 des Gehäuses in einen Kombinationssteckverbinder 41 zu integrieren, der vier einzelne Steckverbinder für die vier Pneumatikanschlüsse 40 umfasst und lediglich mit einem komplementären Gegensteckverbinder 42 der Druckluftversorgung zusammengesteckt und beispielsweise durch eine Teildrehung um die Steckachse verriegelt werden muss. Ein Anschluss des Elektromotors 12 an eine Stromversorgung erfolgt ebenfalls durch zwei Steckverbinder 43, die mit komplementären Gegensteckverbindern (nicht dargestellt) der elektrischen Energieversorgung zusammengesteckt werden.
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In den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform einer Gewindeausbildevorrichtung 44 dargestellt, die zur Verwendung in der Bearbeitungsanlage gemäß der 3 geeignet ist. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser Gewindeausbildevorrichtung 44 sind vergleichbar zu dem Aufbau und der Funktionsweise der in den 1 bis 3 dargestellten Gewindeausbildevorrichtung 44. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass bei der Gewindeausbildevorrichtung 44 gemäß den 4 und 5 lediglich eine einzige Werkzeugaufnahme 2 vorgesehen ist, die mittels eines in ein Gehäuse integrierten pneumatischen Linearantriebs und elektrischen Rotationsantriebs verschiebbar und drehend antreibbar ist. Dabei wird die Werkzeugaufnahme 2 über einen Abtriebsflansch 13 von einem Elektromotor 12 des Rotationsantriebs direkt angetrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmeraum
- 2
- Werkzeugaufnahme
- 3
- Gewindeformwerkzeug
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Zylinderrohr
- 6
- Kolben
- 7
- Verschraubung
- 8
- Deckel
- 9
- Druckraum
- 10
- Druckleitung
- 11
- Austrittsöffnung
- 12
- Elektromotor
- 13
- Abtriebsflansch
- 14
- Abtriebszahnrad
- 15
- Antriebszahnrad
- 16
- Wälzlager
- 17
- Durchführung
- 18
- Werkzeugbalken
- 19
- Aufnahme
- 20
- erster Balken
- 21
- zweiter Balken
- 22
- Aufnahmeschlitz
- 23
- Zwischenstück
- 24
- Durchgangsöffnung
- 25
- Auflagebolzen
- 26
- Feder
- 27
- Vorsprung
- 28
- Deckring
- 29
- Absatz
- 30
- Stempel
- 31
- Antrieb
- 32
- erster Gehäuseteil
- 33
- zweiter Gehäuseteil
- 34
- Führungsschraube
- 35
- Federelement
- 36
- Rotationsachse des Elektromotors, Längsachse der Vorrichtung und Bewegungsachse des Stempels
- 37
- Bewegungsachse eines Linearantriebs
- 38
- Kontaktfläche
- 39
- obere Endfläche des Elektromotors
- 40
- Pneumatikanschluss
- 41
- Steckverbinder des Pneumatikanschlusses
- 42
- Gegensteckverbinder
- 43
- Steckverbinder des Elektromotors
- 44
- Gewindeausbildevorrichtung
- 45
- Stanzvorrichtung
- 46
- Federelement
