DE10309249A1 - Elektrischer Antrieb eines Formstempels - Google Patents

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Uwe Dr. Schüller
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    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
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Abstract

Um eine plastische Formverbindung zweier Metallplatten mit hoher Qualität bei kurzen Taktzeiten zu erhalten, wird ein dafür erforderlicher Formstempel (2) durch einen elektrischen Antrieb bewegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb eines Formstempels.
  • Insbesondere zur plastischen Formverbindung aufeinanderliegender dünner metallischer Platten durch Formstempel wie beispielsweise in der EP 0215 449 B1 beschrieben werden Pneumo-Hydraulikaggregate eingesetzt. Die dabei eingesetzten Systeme benötigen Hydraulikleitungen, die unter hohem Druck stehen. Dabei sind spezielle Anschlussverbindungen und Schläuche notwendig, die extrem wartungsintensiv sind. Außerdem ist eine absolute Trennung von Luft und Öl notwendig, um insbesondere bei höheren Taktraten die qualitätsmäßigen Anforderungen derartiger Verbindungen zu gewährleisten.
    •
  • Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb eines derartigen Formstempels zu schaffen, der weniger wartungsintensiv und störanfällig ist und reproduzierbare Verbindungen hoher Qualitätsgüte bei vergleichsweise hoher Taktrate schafft.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch einen elektrischen Antrieb eines Formstempels nach Anspruch 1.
  • Die elektrischen Antriebe treiben die Werkzeuge insbesondere diesen Formstempel zur Erzeugung derartiger Verbindungen direkt oder mittels mechanischer oder anders gearteter Übertragungselemente zur Kraft- und Wegwandlung an. Dabei kann der elektrische Antrieb als rotatorischer Antrieb als auch als Linearantrieb ausgeführt werden, wobei jeweils die Kraftübertragung auch über Übertragungselemente erfolgen kann.
  • Außerdem weisen elektrische Antriebe eine verbesserte Steuerbarkeit der Kraft-Weg-Charakteristik auf, was unter anderem zu geringeren Geräuschen und kürzeren Taktzeiten führt.
    •
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand der schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 einen Linearmotor mit einem Formstempel,
  • 2 einen rotatorischen Motor mit einem Formstempel.
  • 1 zeigt einen Linearmotor 1 mit einem an dem beweglichen Teil des Linearmotors 1 befestigten Formstempel 2, der zwei Platten 3,4, oder Bleche, die aneinanderliegend gegen eine Halterung 5 drückt und damit eine Verbindung der Platten 3,4 durch plastische Verformung herstellt. Der Formstempel 2, der einen Schaft 10 und einen koaxial angeordneten Arbeitszapfen 11 kleineren Durchmessers aufweist, verbindet beispielsweise zwei aufeinanderliegender Platten 3,4 oder Plattenabschnitte, indem übereinanderliegende Flächenteile der Platten 3,4 miteinander in eine Tiefziehöffnung tiefgezogen werden und die tiefgezogenen Flächenteile unter Begrenzung der Ausdehnungen in zwei einander abgewandten Querrichtungen und in Tiefziehrichtung breitgequetscht werden.
  • Dabei wird zur formschlüssigen Verhakung der Platten 3, 4 der tiefgezogene und gequetschte Flächenteil einer ersten Platte 4 in Tiefziehrichtung gesehen, die die unter der ersten Platte 4 liegende zweite Platte 3 hintergreift, wobei dieses Flächenteil Abmessungen aufweist, die über die Innenabmessung der engsten Stelle des Tiefziehloches der zweiten Platte 3 hinausgehen. Damit entsteht durch plastische Verformung des Plattenmaterials eine Fügeverbindungsstelle mit einer in Tiefziehrichtung verlaufenen Randfläche.
  • Elektrische Antriebe sind auch bei derartigen Verfahren einsetzbar, wo das Volumen der Tiefziehöffnung in und quer zur Pressrichtung unveränderbar ist, so dass während des Quetschvorganges die Längs- sowie Querausdehnung der tiefgezogenen Flächenteile unnachgiebig begrenzt wird
  • Der gleiche Effekt, nämlich eine plastische Formverbindung zweier aneinanderliegender Platten 3, 4 durch eine rotatorische Maschine 7 wird erreicht, wenn der Formstempel 2 entweder direkt über eine Spindel oder über ein Getriebe 8 axial bewegt wird. Dabei weist das Getriebe 8 vorzugsweise einen Exzenter 9 auf, über den durch eine Einstellzylinder mit Gewinde 12, die durch den Formstempel 2 herbeigeführte plastische Verformung gewährleistet ist.
  • Die plastische Verformung erfolgt dabei jeweils wie explizit in EP 0215 449 B1 dargestellt.
  • Durch einen elektrischen Antrieb mit einer zumindest der Hydraulischen Anordnung entsprechenden Kraftentfaltung, lassen sich mit wesentlich vermindertem Wartungsaufwand derartige plastische Formverbindungen mit wesentlich kürzeren Taktzeiten herstellen.

Claims (5)

  1. Elektrischer Antrieb eines Formstempels (2), der einen Schaft (10) und einen koaxial angeordneten Arbeitszapfen (11) kleineren Durchmessers aufweist zur Verbindung aufeinanderliegender Platten (3,4) oder Plattenabschnitte, bei dem übereinanderliegende Flächenteile der Platten (3,4) miteinander in eine Tiefziehöffnung tiefgezogen werden und die tiefgezogenen Flächenteile unter Begrenzung der Ausdehnungen in zwei einander abgewandten Querrichtungen und in Tiefziehrichtung breitgequetscht werden, wobei zur formschlüssigen Verhakung der Platten (3,4) der tiefgezogene und gequetschte Flächenteil einer ersten Platte (4) in Tiefziehrichtung gesehen die unter der ersten Platte (4) liegende zweite Platte (3) hintergreift, wobei dieses Flächenteil Abmessungen aufweist, die über die Innenabmessung der engsten Stelle des Tiefziehloches der zweiten Platte (3) hinausgehen, wobei unter plastischer Verformung des Plattenmaterials eine Fügeverbindungsstelle mit einer in Tiefziehrichtung verlaufenen Randfläche entsteht, wobei das Volumen der Tiefziehöffnung in und quer zur Pressrichtung unveränderbar ist, so dass während des Quetschvorganges die Längs- sowie Querausdehnung der tiefgezogenen Flächenteile unnachgiebig begrenzt wird.
  2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstempel (2) durch eine elektrische Maschine (1,7) antreibbar ist.
  3. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1,7) als Linearmotor (1) und/oder rotatorischer Motor ausgeführt ist.
  4. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der rotatorische Motor (7) den Formstempel (2) über ein Getriebe (8) oder eine Zahnstange antreibt.
  5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rotatorische Motor (7) den Formstempel (2) über ein Getriebe (8), einen Exzenter (9) und einer daran angebrachten Einstellzylinder mit Gewinde (12) antreibt.
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