EP2165783B1 - Werkzeug für eine Stanzmaschine zum Verändern des Spannungszustands eines Blechs - Google Patents
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- EP2165783B1 EP2165783B1 EP08016367A EP08016367A EP2165783B1 EP 2165783 B1 EP2165783 B1 EP 2165783B1 EP 08016367 A EP08016367 A EP 08016367A EP 08016367 A EP08016367 A EP 08016367A EP 2165783 B1 EP2165783 B1 EP 2165783B1
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Classifications
-
- 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
- B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
- B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
- B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
- B21D1/06—Removing local distortions
Definitions
- the invention relates to a tool for changing these stresses and thus for removing deformations.
- openings eg round holes are punched.
- the sheet is pressed by a punch in a die.
- the contour of the opening in the die corresponds to the contour of the punch.
- the dimension of the opening in the die is circumferentially larger by a few tenths of a millimeter than the dimension of the punch.
- the sheet is pressed into the die at the initial stage of the punching operation, deforming and creating a tensile stress on the upper surface of the sheet.
- the upper portion of a punch is sheared by shearing forces between the punch and the die, and the lower portion then finally breaks due to the reduced load-bearing cross section.
- the initially introduced by the deformation tensile stress is retained in the sheet, so that the entire metal sheet or individual sheet metal sections, depending on the size and the number of introduced punching deform. Due to the tensile stress, the outer regions of the metal sheet or the individual sheet metal sections, with the exception of the areas where the sheet is tightened, are bent upwards. This leads to inaccuracies in processing and a higher risk of collision.
- the bent sheet metal is made tension-free by multiple forming of the sheet by an arrangement of several rolls.
- the rollers are arranged offset from each other in a lower row and an upper row. Viewed in the axial direction of the rollers, the lower sector of the surface of the upper rollers is deeper than the upper sector of the surface of the lower rollers. This causes the sheet, as it moves through the rollers, to repeatedly bend in the opposite direction. By this multiple bending of the sheet, the stresses are removed and there is a flat, tension-free sheet metal.
- this processing is complicated because an additional machine and other operations are required. In addition, this processing is not possible for sheets in which conversions were already introduced on the punching machine.
- Patent Abstracts of Japan JP 2000033436 shows a method and apparatus for punching position detection holes in steel strips.
- two upper round pressing elements are provided next to the punch on the device. These pressing elements push the sheet metal strip down before punching against the force of two further lower round pressing elements on the device whose axes are parallel to the axes of the upper pressing elements. Subsequently, the punching operation is performed, and then the punch is pulled out of the sheet metal strip before the upper pressing elements are driven up again.
- the US patent US 4,601,541 shows a punching machine and a method for rotating the workpiece.
- a tool upper part and lower tool part tool parts are used, which have substantially flat opposite surfaces with a regular surfaces. With these tool parts, the workpiece can be clamped and rotated.
- Another approach is to change the stresses in sheets so that one-dimensional or two-dimensional arched sheets are produced from flat sheets.
- a tension is deliberately introduced in a roller stretching machines on one side of a sheet, and the sheet is deformed by the occurring voltage difference. Again, separate machines and additional operations are required.
- a tool for a punching machine offers the ability to change the state of stress in sheets by having two rollers in one tool part and only one roller in the other tool part.
- substantially planar, opposite surfaces with a regular surface structure on the two tool parts also allow the desired change in the state of stress.
- Fig. 1 is a perspective view of a punching machine 1.
- An essential part of the punching machine 1 is a C-frame 2.
- the C-frame 2 consists of a torsionally rigid welded steel construction.
- a hydraulic unit 3 is provided, with which a plunger 6 is hydraulically driven.
- a lower tool holder 4 for receiving later-described dies 5 of punching tools 14 is provided on the lower inside of the C-frame 2.
- the die 5 is rotatable about a first rotary drive 18 by 360 ° and lockable in any angular position.
- the plunger 6 On the upper inside of the C-frame 2, the plunger 6 is provided with a punching head 7.
- the punching head 7 receives a tool upper part 8 of the punching tool 14.
- the punching head 7 is also rotatable in accordance with the die 5 by 360 ° and can also be found in any angular position. For a second rotary drive 25 is available.
- the rotary actuators 18, 25 are controlled by a machine control device, not shown, which is provided in a separate cabinet. Furthermore, a plunger control 9, as well as all linear drives for moving a sheet 10 and actuators for special functions is controlled by the machine control device.
- the control device has as input and output means a keyboard and a monitor. The control functions are performed by microcontrollers. Processing programs and operating parameters are stored in a memory area of the control device.
- the control device controls the plunger 6 so that a predefined height of the tool upper part 8 can be achieved and maintained, so that a defined distance between the upper part 8 and the lower part 5 is adjustable. Thus, a defined degree of deformation of the sheet 10 can be adjusted.
- a machine table 11 and a transverse rail 12 with a linear magazine 15 is also arranged.
- clamping claws 13 are arranged for clamping the sheet 10.
- the clamping claws 13 can be fastened at suitable locations on the transverse rail 12.
- the clamping claws can be offset so that the sheet 10 is securely gripped, but they do not grab the sheet 10 on a surface to be machined.
- recordings for the punching tools 14 are available.
- the machine table 11 moves in the Y direction together with the cross rail 12, to which the sheet 10 is fixed with the clamping jaws 13, in a defined position, and the cross rail 12 moves in the X direction in the defined position, wherein the sheet 10 slides over the machine table 11. Then, a punching stroke is performed by the plunger 6. Following this, the next punching position is approached with the same principle.
- the punching tools 14 are automatically changed, controlled by the machine control device 21, changed.
- the cross rail 12, driven by a linear drive, not shown, moves to a position in the X direction, so that the X position of the tool to be loaded corresponds to the X position of the lower tool holder 8.
- the cross rail 12 moves then, together with the machine table, driven by a further linear drive, in a position in the Y direction, in which a center axis of the die 5 and the punch 8 with a center axis of the lower tool holder 4 and the plunger 6 coincide, so that the die 5 can be received in the lower tool holder 4, and the punch 8 can be received in the plunger 6. If a tool is present in the plunger 6 and the lower tool holder 4, this is previously given to a free space in the linear magazine.
- Fig. 2 is a schematic diagram of a tool 16 for a punching machine in the embodiment according to the invention.
- the tool consists of two tool parts, an upper part 8 and a lower part 5.
- the upper part 8 is provided with an interface, a bolt 17, with which the tool upper part 8 is received in a form-fitting manner and without play in the punching head 7.
- the tool shell 8 has a maximum possible adjustability in the context of the functionality of the punching machine.
- two first cylindrical rollers 19 are mounted on the underside thereof.
- the rollers 19 are rotatably supported by bearings, not shown, or plain bearings.
- the length of the rollers 19 is set so that it does not protrude from the circumference of the upper tool part 8 in order to use existing tool holders can.
- the distance between the rollers 19 is adjustable relative to one another.
- an adjustment mechanism not shown, with which the rollers 19 can be adjusted horizontally at right angles to their axes.
- the adjustment is symmetrical for both rollers 19, ie that the distance between the axes of the rollers 19 to a central axis A 1 of the upper tool 8 remains the same.
- the adjustment is used to adjust for optimum processing of sheets with different thicknesses and hardnesses.
- the lower tool part 5 has an interface as an interface, with the aid of which the tool lower part 5 is received positively and without play in the lower tool holder 4, wherein it has the maximum possible functionality of the punching machine analogous to the upper tool part 8.
- the lower tool part 5 has a second cylindrical roller 20.
- This second roller 20 is mounted as well as the first rollers 19 by means of rolling bearings or plain bearings, also not shown here. An adjustment is not available here.
- the tool 16 is rotated by the lower tool holder 4 and the punching head 7 so that the axes of the rollers 19, 20 in the in Fig. 1 shown Y-direction lie.
- the metal sheet or the single sheet metal part held by the clamping claws 13 is positioned so that the area of the sheet metal part, were punched into the openings, below the tool 16 comes to rest.
- the upper die 8 is moved to a programmed position in the in Fig. 1 given Z direction, so that the sheet 10 is biased.
- the sheet 10 is then moved by means of the cross rail 12 and the clamping claws 13 in the X direction, so that the sheet 10 is pulled through the rollers. The movement continues until the area in which the openings have been punched over is over. Subsequently, the sheet 10 can be moved in the Y direction by an amount corresponding to the length of the rollers 19, 20, so that an area that has not yet been run over, is processed.
- the Y-direction adjustment and / or the X-direction method is continued until the surface machined in a previous punching operation is overrun. Subsequently, the tool 16 can be rotated by 90 °, so that the axes of the rollers 19, 20 lie in the direction of the X-axis. The process can then be repeated in this direction analogous to the method in the X direction.
- this processing step a tension is introduced into the sheet 10, which precludes the generated in the previous punching operation step. This results in a flat sheet after this processing.
- the flatness of the sheet is checked after each of these processing steps. If a tolerance value is exceeded, the process is repeated, if necessary with changed settings. In compliance with the tolerance value, this processing is completed and removed the sheet from the punching machine or further processed.
- the parameters for the position of the upper tool part 8 with respect to the lower tool part 5, that is, the overlapping of the first rollers 19 and the second roller 20 in the Z direction, the distance of the first rollers 19 to each other, the travel speed and the number of processing steps, that is, how often a machined area on the sheet 10 is machined by the tool 16, must be determined empirically. Influencing factors that need to be taken into account here are the type of material of the sheet metal, the sheet thickness and the degree of machining, ie the number and size of the cutouts with respect to the remaining material in a certain range on the sheet.
- a tool upper part 16 with a first roller 19 and a lower tool part 5 with two second rollers 20 is used.
- a voltage can be introduced, which amplifies the stresses generated by the punching, or bring in areas where no punching process was performed, voltages.
- desired deformations can be introduced into the sheet.
- the sheet can be made after punching in a cylindrical or partially cylindrical shape.
- the shape of the rollers 19, 20 is for the straightening of the sheet 10, so that again a flat sheet is formed, cylindrical.
- the shape of the rolls may also be concave or convex in other directions in the direction of the axis of the rolls.
- Fig. 3 shows a schematic representation of a non-inventive tool 21.
- the tool 21 has the same interfaces in the second embodiment, as in the first embodiment, the bolt 17th for the positive and play-free recording in the punching head 7, and the contour in the lower tool part 5 for the positive and play-free recording in the lower tool holder 4, so that the maximum possible functionality of the punching machine is given for this tool 21.
- the surface structure is formed in this embodiment so that it is formed in the direction of the image plane by triangular elevations, which line up seamlessly. This results in a zigzag shape in this view.
- a not shown lateral second view at a right angle also shows the same zigzag shape.
- the sheet is brought into a position analogous to the tool in the first embodiment, so that a region in which stresses were introduced by a punching process, located between the two tool parts ,
- the tool parts are not moved together and the sheet 10 is then pulled through.
- the process corresponds to a punching process, in which only a stroke is performed up to a certain position in the Z direction, the tool top 8 is then raised again, a displacement of the sheet 10 takes place when at least one tool part with the sheet is no longer in contact, and then the next machining stroke is carried out. Due to the high speed of the work process, the upper tool part is moved up and down very quickly, which leads to a vibration of the tool parts to each other.
- Fig. 4 shows a schematic representation of a tool not according to the invention.
- This embodiment essentially corresponds to the tool Figure 3 , but here the regular surface structure is not designed as pyramidal elevations.
- a wave-shaped contour is obtained, which is composed of identical, mutually curved, adjoining circle segments, so that the waves have a regular spacing.
- this tool can also be further developed, so that there is a three-dimensional structure.
- elevations which is similar to a sand hill, then results in a side view, at right angles to the image plane, the same contour as that in the first view.
- the punching machine has a detection device for the flatness of the sheet 10.
- the detection device detects unevenness of the sheet with the aid of light barriers, which are adjusted above the sheet 10 and whose light beam is then interrupted or weakened.
- the detection means is connected to the control device and sends a signal via a communication means with the information as to whether sufficient flatness of the sheet 10 has been achieved.
- measured values can also be sent to the control device, and the control device determines a further processing of the sheet.
- the mere repetition of the processing with the same parameters or a change of the parameters can be selected, so that the result of a flatness is achieved as effectively as possible.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Description
- Spannungen in Blechen können Verformungen hervorrufen. Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Verändern dieser Spannungen und somit zum Beheben von Verformungen.
- Bei der Bearbeitung von Blechen mit Stanzmaschinen werden Öffnungen, z.B. runde Löcher gestanzt. Dabei wird das Blech durch einen Stempel in eine Matrize gedrückt. Die Kontur der Öffnung in der Matrize entspricht der Kontur des Stempels. Die Abmessung der Öffnung in der Matrize ist umlaufend um wenige Zehntelmillimeter größer als die Abmessung des Stempels. Dadurch wird das Blech in der Anfangsphase des Stanzvorgangs in die Matrize gedrückt, wobei es sich verformt und an der oberen Oberfläche des Blechs eine Zugspannung entsteht. Im weiteren Verlauf des Stanzvorgangs wird, über den Querschnitt betrachtet, der obere Bereich einer Ausstanzung durch Scherkräfte zwischen dem Stempel und der Matrize geschnitten bzw. abgeschert, und der untere Bereich bricht dann schließlich auf Grund des verringerten tragenden Querschnitts aus. Die anfänglich durch die Verformung eingebrachte Zugspannung bleibt im Blech erhalten, so dass sich die gesamte Blechtafel oder einzelne Blechabschnitte, abhängig von der Größe und der Anzahl der eingebrachten Stanzungen verformen. Durch die Zugspannung werden die äußeren Bereiche der Blechtafel oder der einzelnen Blechabschnitte, mit Ausnahme der Bereiche an denen das Blech fest gespannt ist, nach oben gebogen. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung und einer höheren Kollisionsgefahr.
- Durch speziell ballig geschliffene Matrizen und den Einsatz eines aktiven Niederhalters kann die Situation verbessert werden, wobei jedoch speziell bei langlochartigen Werkzeugen die Möglichkeiten beschränkt sind. Außerdem ist ein balliges Schleifen der Matrize nur auf speziellen Rundschleifmaschinen möglich, was die Herstellung aufwändig und kostenintensiv macht.
- Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Bleche nach dem Stanzen auf speziellen Richtmaschinen zu bearbeiten, um eine Ebenheit der Bleche wieder herzustellen. In diesen Richtmaschinen wird das gebogene Blech durch mehrfaches Umformen des Blechs durch eine Anordnung von mehreren Walzen spannungsfrei gemacht. Die Walzen sind dafür in einer unteren Reihe und einer oberen Reihe versetzt zueinander angeordnet. In Achsrichtung der Rollen betrachtet liegt der untere Sektor der Oberfläche der oberen Rollen dabei tiefer als der obere Sektor der Oberfläche der unteren Rollen. Dadurch wird das Blech bei der Bewegung durch die Rollen dazu veranlasst, sich immer wieder in die entgegengesetzte Richtung zu verbiegen. Durch dieses mehrfache Verbiegen des Blechs werden die Spannungen daraus entfernt und es liegt eine ebenes, spannungsfreies Blech vor. Diese Bearbeitung ist jedoch aufwändig, da eine zusätzliche Maschine und weitere Arbeitsgänge erforderlich sind. Außerdem ist diese Bearbeitung nicht bei Blechen möglich, bei denen bereits auf der Stanzmaschine Umformungen eingebracht wurden.
- Diese Anwendungen sind dazu geeignet, die Spannungen in Blechen zu eliminieren, um so als Ergebnis ebene Bleche zu erhalten.
- Patent Abstracts of Japan
JP 2000033436 - Das US-Patent
US 4,601,541 zeigt eine Stanzmaschine und ein Verfahren zum Drehen des Werkstücks. Als Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil werden Werkzeugteile eingesetzt, die im wesentlichen ebene gegenüberliegende Flächen mit einer regelmäßigen Oberflächen aufweisen. Mit diesen Werkzeugteilen kann das Werkstück eingeklemmt und gedreht werden. - Ein anderer Ansatz ist, die Spannungen in Blechen so zu verändern, dass aus ebenen Blechen ein- oder zweidimensional gewölbte Bleche entstehen. Hierbei wird bewusst in Rollenstreckmaschinen auf einer Seite eines Blechs eine Zugspannung eingebracht, und das Blech verformt sich durch die auftretende Spannungsdifferenz. Auch hierzu sind separate Maschinen und zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug für eine Stanzmaschine zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, einen gewünschten Spannungszustand in einem Blech zu erzeugen, so dass eine gewünschte Form des Blechs erzeugt wird.
- Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
- Ein Werkzeug für eine Stanzmaschine bietet durch das Aufweisen von zwei Rollen in einem Werkzeugteil und nur einer Rolle in dem anderen Werkzeugteil die Möglichkeit, den Spannungszustand in Blechen zu verändern. Alternativ ermöglichen auch im Wesentlichen ebene, gegenüberliegende Oberflächen mit einer regelmäßigen Oberflächenstruktur an den beiden Werkzeugteilen die gewünschte Veränderung des Spannungszustands.
- Die Erfindung wird anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
- Fig. 1
- ist eine perspektivische Ansicht einer Stanzmaschine.
- Fig. 2
- ist eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugs für eine Stanzmaschine in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- Fig. 3
- zeigt eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Werkzeugs.
- Fig. 4
- zeigt eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Werkzeugs.
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Stanzmaschine 1. Ein wesentlicher Bestandteil der Stanzmaschine 1 ist ein C-Rahmen 2. Der C-Rahmen 2 besteht aus einer torsionssteifen Schweißkonstruktion aus Stahl. - Am hinteren Ende des C-Rahmens 2 ist ein Hydraulikaggregat 3 vorgesehen, mit dem ein Stößel 6 hydraulisch angetrieben wird.
- Auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 ist eine untere Werkzeugaufnahme 4 zum Aufnehmen von später beschriebenen Matrizen 5 von Stanzwerkzeugen 14 vorgesehen. Die Matrize 5 ist über einen ersten Drehantrieb 18 um 360° drehbar und in jeder beliebigen Winkellage feststellbar.
- Auf der oberen Innenseite des C-Rahmens 2 ist der Stößel 6 mit einem Stanzkopf 7 vorgesehen. Der Stanzkopf 7 nimmt ein Werkzeugoberteil 8 des Stanzwerkzeugs 14 auf. Der Stanzkopf 7 ist in Übereinstimmung mit der Matrize 5 ebenfalls um 360° drehbar und kann ebenfalls in jeder beliebigen Winkellage festgestellt werden. Dafür ist ein zweiter Drehantrieb 25 vorhanden.
- Die Drehantriebe 18, 25 werden von einer nicht gezeigten Maschinensteuerungsvorrichtung gesteuert, die in einem separaten Schaltschrank vorgesehen ist. Weiterhin wird auch eine Stößelsteuerung 9, sowie sämtliche Linearantriebe zur Bewegung eines Blechs 10 und Aktuatoren für Sonderfunktionen durch die Maschinensteuerungsvorrichtung gesteuert. Die Steuerungsvorrichtung weist als Ein- und Ausgabemittel eine Tastatur und einen Monitor auf. Die Steuerungsfunktionen werden von Mikrocontrollern ausgeführt. Bearbeitungsprogramme und Betriebsparameter sind in einem Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung abgespeichert.
Die Steuerungsvorrichtung steuert den Stößel 6 so, dass eine vordefinierte Höhe des Werkzeugoberteils 8 erreicht und eingehalten werden kann, so dass ein definierter Abstand zwischen dem Oberteil 8 und dem Unterteil 5 einstellbar ist. Damit kann ein definierter Verformungsgrad des Blechs 10 eingestellt werden. - Auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 ist ebenfalls ein Maschinentisch 11 und eine Querschiene 12 mit einem Linearmagazin 15 angeordnet. An der Querschiene 12 sind Spannpratzen 13 zum Klemmen des Blechs 10 angeordnet. Die Spannpratzen 13 können an geeigneten Stellen auf der Querschiene 12 befestigt werden. Die Spannpratzen können so versetzt werden, dass das Blech 10 sicher gegriffen wird, aber sie nicht an einer zu bearbeitenden Fläche das Blech 10 greifen. In dem Linearmagazin 15 sind Aufnahmen für die Stanzwerkzeuge 14 vorhanden.
- Zum Stanzen fährt der Maschinentisch 11 in Y-Richtung gemeinsam mit der Querschiene 12, an der das Blech 10 mit den Spannpratzen 13 befestigt ist, in eine definierte Position, und die Querschiene 12 fährt in X-Richtung in die definierte Position, wobei das Blech 10 über den Maschinentisch 11 gleitet. Dann wird von dem Stößel 6 ein Stanzhub durchgeführt. Im Anschluss daran wird mit demselben Prinzip die nächste Stanzposition angefahren.
- Die Stanzwerkzeuge 14 werden automatisch, durch die Maschinensteuerungsvorrichtung 21 angesteuert, gewechselt. Dazu fährt die Querschiene 12, angetrieben von einem nicht gezeigten Linearantrieb, in eine Position in der X-Richtung, so dass die X-Position des einzuwechselnden Werkzeugs der X-Position der unteren Werkzeugaufnahme 8 entspricht. Die Querschiene 12 fährt dann, gemeinsam mit dem Maschinentisch, angetrieben von einem weiteren Linearantrieb, in eine Position in der Y-Richtung, in der eine Mittelachse der Matrize 5 und des Stempels 8 mit einer Mittelachse der unteren Werkzeugaufnahme 4 und dem Stößel 6 übereinstimmen, so dass die Matrize 5 in die untere Werkzeugaufnahme 4 aufgenommen werden kann, und der Stempel 8 in den Stößel 6 aufgenommen werden kann. Sofern in dem Stößel 6 und der unteren Werkzeugaufnahme 4 ein Werkzeug vorhanden ist, wird dieses vorher an einen freien Platz im Linearmagazin abgegeben.
- Auf diese Weise kann auch ein in den
Fig. 2 ,3 oder4 gezeigtes Werkzeug zum Verändern des Spannungszustands in einem Blech zur Bearbeitung des Blechs 10 aufgenommen werden. -
Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung eines Werkzeugs 16 für eine Stanzmaschine in der erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Werkzeug besteht aus zwei Werkzeugteilen, einem Oberteil 8 und einem Unterteil 5. - Das Oberteil 8 ist mit einer Schnittstelle, einem Bolzen 17, versehen, mit dem das Werkzeugoberteil 8 formschlüssig und spielfrei in den Stanzkopf 7 aufgenommen wird. Somit weist das Werkzeugoberteil 8 eine maximal mögliche Einstellbarkeit im Rahmen der Funktionalität der Stanzmaschine auf.
- In dem Oberteil 8 sind auf dessen Unterseite zwei erste zylindrische Walzen 19 angebracht. Die Walzen 19 werden durch nicht gezeigte Wälzlager oder Gleitlager drehbar gelagert. Die Länge der Walzen 19 ist so festgelegt, dass sie nicht aus dem Umfang des Werkzeugoberteils 8 herausragt, um vorhandene Werkzeugaufnahmen nutzen zu können.
- In einer alternativen Ausführungsform ist der Abstand der Walzen 19 zueinander verstellbar. Hierzu dient eine nicht gezeigte Verstellmechanik, mit der sich die Walzen 19 horizontal im rechten Winkel zu ihren Achsen verstellen lassen. Die Verstellung erfolgt für beide Walzen 19 symmetrisch, d.h. dass der Abstand der Achsen der Walzen 19 zu einer Mittelachse A1 des Werkzeugoberteils 8 bleibt gleich. Die Verstellung dient zur Einstellung für optimale Bearbeitung von Blechen mit verschiedenen Dicken und Härten.
- Das Werkzeugunterteil 5 weist als Schnittstelle eine Kontur auf, mit deren Hilfe das Werkzeugunterteil 5 in die untere Werkzeugaufnahme 4 formschlüssig und spielfrei aufgenommen wird, wobei es analog zum Werkzeugoberteil 8 die maximal mögliche Funktionalität der Stanzmaschine aufweist.
- Das Werkzeugunterteil 5 weist eine zweite zylindrische Walze 20 auf. Diese zweite Walze 20 ist ebenso wie die ersten Walzen 19 mit Hilfe von auch hier nicht gezeigten Wälzlagern oder Gleitlagern gelagert. Eine Verstellmöglichkeit liegt hier nicht vor.
- Im Betrieb ist die Anordnung, dass in dem Werkzeugoberteil 8 zwei erste Walzen 19 vorgesehen sind und in dem Werkzeugunterteil 5 eine zweite Walze vorgesehen ist, dafür bestimmt, ein Blech 10, in das durch den Stanzvorgang Spannungen eingebracht wurden, durch die sich das Blech zu seinen Rändern hin nach oben biegt, nach unten zu biegen und wieder in eine ebene Form zu bringen. Dazu wird das Werkzeug 16 durch die untere Werkzeugaufnahme 4 und den Stanzkopf 7 so gedreht, dass die Achsen der Walzen 19, 20 in der in
Fig. 1 gezeigten Y-Richtung liegen. - Dann wird die Blechtafel oder das einzelne Blechteil, das durch die Spannpratzen 13 gehalten wird so positioniert, dass der Bereich des Blechteils, in den Öffnungen eingestanzt wurden, unterhalb des Werkzeugs 16 zu liegen kommt. Das Werkzeugoberteil 8 wird mit Hilfe des Stößels auf eine programmierte Position in der in
Fig. 1 angegebenen Z-Richtung gebracht, so dass das Blech 10 vorgespannt ist. Das Blech 10 wird dann mit Hilfe der Querschiene 12 und der Spannpratzen 13 in X-Richtung bewegt, so dass das Blech 10 durch die Rollen gezogen wird. Die Bewegung erfolgt so weit bis der Bereich, in dem die Öffnungen eingestanzt wurden, überfahren ist. Anschließend kann das Blech 10 in Y-Richtung um ein Maß, das der Länge der Walzen 19, 20 entspricht verfahren werden, so dass ein Bereich, der noch nicht überfahren wurde, bearbeitet wird. Die Verstellung in Y-Richtung und/oder das Verfahren in X-Richtung wird so lange fortgesetzt, bis die in einem vorherigen Stanzarbeitsgang bearbeitete Fläche überfahren ist. Im Anschluss daran kann das Werkzeug 16 um 90° gedreht werden, so dass die Achsen der Walzen 19, 20 in Richtung der X-Achse liegen. Der Vorgang kann dann in dieser Richtung analog des Verfahrens in X-Richtung wiederholt werden. - Durch diesen Bearbeitungsschritt wird in das Blech 10 eine Spannung eingebracht, die der in dem vorigen Stanzarbeitsschritt erzeugten, entgegensteht. Dadurch ergibt sich nach dieser Bearbeitung ein ebenes Blech. Die Ebenheit des Blechs wird nach jedem dieser Bearbeitungsschritte kontrolliert. Bei Überschreitung eines Toleranzwerts wird der Vorgang, ggf. mit veränderten Einstellungen wiederholt. Bei einer Einhaltung des Toleranzwerts wird diese Bearbeitung beendet und das Blech aus der Stanzmaschine entnommen oder weiterbearbeitet.
- Die Parameter für die Position des oberen Werkzeugteils 8 in Bezug auf das untere Werkzeugteil 5, das heißt, das Überlagern der ersten Walzen 19 und der zweiten Walze 20 in Z-Richtung, der Abstand der ersten Walzen 19 zueinander, die Verfahrgeschwindigkeit und die Anzahl der Bearbeitungsschritte, das heißt, wie oft ein bearbeiteter Bereich auf dem Blech 10 durch das Werkzeug 16 bearbeitet wird, muss empirisch ermittelt werden. Einflussfaktoren, die hier berücksichtigt werden müssen, sind die Art des Materials des Blechs, die Blechdicke und der Bearbeitungsgrad, d.h. die Anzahl und Größe der Ausstanzungen in Bezug auf das verbleibende Material in einem gewissen Bereich auf dem Blech.
- In einer alternativen Anwendung wird ein Werkzeugoberteil 16 mit einer ersten Walze 19 und ein Werkzeugunterteil 5 mit zwei zweiten Walzen 20 eingesetzt. Dadurch kann in das Blech 10 eine Spannung eingebracht werden, die die durch das Stanzen erzeugte Spannungen verstärkt, oder in Bereiche, in denen kein Stanzvorgang durchgeführt wurde, Spannungen einbringen. Dadurch können gewollte Verformungen in das Blech eingebracht werden. Beispielsweise kann das Blech nach dem Stanzen in eine zylindrische oder teilweise zylindrische Form gebracht werden.
- Die Form der Walzen 19, 20 ist für das Richten des Blechs 10, so dass wieder ein ebenes Blech entsteht, zylindrisch. Zum Einbringen von Spannungen zur Erzielung einer bestimmten Verformung kann die Form der Walzen aber auch in weiteren Ausführungsformen in Richtung der Achse der Walzen konkav oder konvex sein.
- Zur Erzeugung weiterer Verformungen besteht in einer weiteren Ausführungsform auch die Möglichkeit, den Winkel der Achsen der Walzen 19, 20 in X-Richtung und in Z-Richtung zu verstellen, so dass die Achsen nicht mehr parallel sind.
-
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Werkzeugs 21. Das Werkzeug 21 weist auch in der zweiten Ausführungsform die gleichen Schnittstellen, wie in der ersten Ausführungsform, den Bolzen 17 zur formschlüssigen und spielfreien Aufnahme in den Stanzkopf 7, und die Kontur in dem Werkzeugunterteil 5 zur formschlüssigen und spielfreien Aufnahme in die untere Werkzeugaufnahme 4 auf, so dass auch für dieses Werkzeug 21 die maximal mögliche Funktionalität der Stanzmaschine gegeben ist. - An der Unterseite des Werkzeugoberteils 8 und an der Oberseite des Werkzeugunterteils 5, die im Wesentlichen eine ebene Form aufweisen und parallel sind, ist eine regelmäßige Oberflächenstruktur aufgebracht.
- Die Oberflächenstruktur ist in dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass sie in Blickrichtung auf die Bildebene durch dreieckige Erhebungen gebildet wird, die sich nahtlos aneinanderreihen. Dadurch ergibt sich in dieser Ansicht eine Zickzack-Form. Eine nicht gezeigte seitliche zweite Ansicht in einem rechten Winkel zeigt ebenfalls die gleiche Zickzack-Form. Durch die Aneinanderreihung dieser dreieckigen Erhebungen ergeben sich auf der Oberfläche pyramidenartige spitze Erhöhungen in einem regelmäßigen Abstand, wie in der Ansicht "A" gezeigt. Die Erhöhungen sind so angeordnet, dass bei eingespannten Werkzeugen die Spitzen der sich gegenüberliegenden Werkzeugober- und Werkzeugunterteils genau fluchten.
- Im Betrieb wird nach dem Einwechseln des Werkzeugs 21 in die Werkzeugaufnahmen 4, 6 das Blech analog zu dem Werkzeug in der ersten Ausführungsform in eine Position gebracht, so dass sich ein Bereich, in den durch eine Stanzbearbeitung Spannungen eingebracht wurden, zwischen den beiden Werkzeugteilen befindet.
- Im Unterschied zu der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Werkzeugteile aber nicht zusammengefahren und das Blech 10 dann durchgezogen. Der Vorgang entspricht hingegen einem Stanzvorgang, bei dem erst ein Hub bis zu einer bestimmten Position in Z-Richtung ausgeführt wird, das Werkzeugoberteil 8 dann wieder angehoben wird, ein Verschieben des Blechs 10 erfolgt, wenn zumindest ein Werkzeugteil mit dem Blech nicht mehr in Berührung ist, und dann der nächste Bearbeitungshub durchgeführt wird. Durch die hohe Geschwindigkeit des Arbeitsvorgangs wird das obere Werkzeugteil sehr schnell auf und ab bewegt, was zu einem Vibrieren der Werkzeugteile zueinander führt.
-
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen Werkzeugs. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen das Werkzeug ausFig.3 , wobei aber hier die regelmäßige Oberflächenstruktur nicht als pyramidenförmige Erhöhungen ausgeführt ist. Hier ergibt sich in einer Blickrichtung auf die Bildebene eine wellenförmige Kontur, die sich aus gleichen, jeweils wechselseitig gekrümmten, sich aneinander anschließenden Kreissegmenten zusammensetzt, so dass die Wellen einen regelmäßigen Abstand aufweisen. In einer zweidimensionalen Ausführung ergibt sich dabei eine rillenförmige Struktur. Die Erhöhungen in der Kontur des oberen Werkzeugteils, die Wellenberge, passen dabei in die Vertiefungen der Kontur des unteren Werkzeugteils, die Wellentäler, und umgekehrt, so dass sich bei zusammengefahrenen Werkzeugteilen ohne ein dazwischen liegendes Blech 10 eine Berührungsfläche ergibt, die Konturen also komplementär sind. - Weiterhin kann dieses Werkzeug auch weitergebildet werden, so dass sich eine dreidimensionale Struktur ergibt. Bei einer Form der Erhöhungen, die einem Sandhügel ähnlich ist, ergibt sich dann auch in einer seitlichen Ansicht, im rechten Winkel zur Bildebene, die gleiche Kontur, wie die in der ersten Ansicht.
- Optional weist die Stanzmaschine eine Erfassungseinrichtung für die Ebenheit des Blechs 10 auf. Die Erfassungseinrichtung erkennt eine Unebenheit des Blechs mit Hilfe von Lichtschranken, die oberhalb des Blechs 10 justiert sind und deren Lichtstrahl dann unterbrochen oder geschwächt wird.
- Das Erfassungsmittel ist mit der Steuerungsvorrichtung verbunden und sendet über ein Kommunikationsmittel ein Signal mit der Information, ob eine ausreichende Ebenheit des Blechs 10 erreicht ist.
- Alternativ können auch Messwerte an die Steuerungsvorrichtung gesendet werden, und die Steuerungsvorrichtung bestimmt eine weitere Bearbeitung des Blechs. Hier kann die bloße Wiederholung der Bearbeitung mit den gleichen Parametern oder eine Veränderung der Parameter gewählt werden, so dass das Ergebnis einer Ebenheit möglichst effektiv erreicht wird.
- Alternativ sind auch andere Erfassungsmittel, wie Reflextaster oder mechanische Erfassungsmittel möglich.
Claims (9)
- Werkzeug für eine Stanzmaschine (1), bestehend aus zwei Werkzeugteilen, einem Oberteil (8) und einem Unterteil (5), wobei ein Werkzeugteil mindestens zwei Walzen (19) und das andere Werkzeugteil mindestens eine Walze (20) aufweist, deren Achsen parallel zu einander verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug Schnittstellen zur Aufnahme in Werkzeugaufnahmen der Stanzmaschine (4, 7) aufweist. - Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Achsen der Walzen (19) in einem Werkzeugteil zueinander einstellbar ist.
- Werkzeug gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugoberteil (8) mindestens zwei Walzen (19) aufweist.
- Stanzmaschine mit einem Werkzeug gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzmaschine eine Steuerungsvorrichtung und eine erste Antriebseinrichtung aufweist, die einen definierten, einstellbaren Abstand zwischen dem Oberteil (8) und dem Unterteil (5) einhält.
- Stanzmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzmaschine eine zweite Antriebseinrichtung aufweist, die ein Blech (10) translatorisch bewegt, wenn die erste Antriebseinrichtung einen Abstand zwischen Oberteil (8) und Unterteil (5) einstellt, so dass die Oberflächen der Rollen mit dem Blech (10) in Berührung sind.
- Stanzmaschine gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzmaschine eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Blechebenheit aufweist.
- Verfahren zur Änderung des Spannungszustands in einem Blech, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (10) in einem Bearbeitungsschritt zwischen den Teilen des Werkzeugs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 vorgespannt wird und durch die Stanzmaschine gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5 durch das Werkzeug hindurch bewegt wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung in einem Bereich, in dem in das Blech (10) Öffnungen eingestanzt sind, erfolgen.
- Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bearbeitungsschritt die Einhaltung eines Toleranzwerts kontrolliert wird.
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