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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umformmaschine, insbesondere Biegemaschine, mit wenigstens einem Umformaggregat, vorzugsweise jedoch mit mehreren Umformaggregaten, die mittels Halterungseinrichtungen außen an einer Außenwand eines Montagerahmens in ihrer jeweiligen Soll-Arbeitsposition montiert sind und die zur Ausführung von Umformbewegungen antreibbare Umformwerkzeuge aufweisen, welche auf ein üblicherweise blechförmiges oder drahtförmiges und an einem Dorn, Gesenk oder dgl. abgestütztes Halbzeug umformend einwirken, um ein Werkstück der jeweils gewünschten Form herzustellen. Der Begriff Umformwerkzeug kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Bearbeitungswerkzeuge wie z. B. Bohraggregate, Gewindeschneidaggregate, Materialauftragsaggregate u. dgl. umfassen.
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Aus dem Stand der Technik sind solche Umformmaschinen, z. B. als Biegeautomaten für die Serienfertigung von Biegeteilen, in diversen Ausgestaltungen bekannt.
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So sind z. B. konventionelle Biegeautomaten in der
DE 22 29 288 A1 oder in der
DE 196 05 647 A1 beschrieben, die außenseitig auf einer Außenwand seines Montagerahmens auf einem Kreis angeordnete Biegeaggregate mit Biegeschlitten und daran vorgesehenen Biegewerkzeugen aufweisen, welche auf einen Zentralbereich des Anordnungskreises ausgerichtet sind, um ein dort an einem Mittelstempel oder Biegedorn abgestütztes Halbzeug in eine gewünschte Form zu biegen. Die Biegeaggregate sind mit der Außenwand des Montagerahmens verschraubt, wobei ein Lochraster in der Außenwand des Montagerahmens vorgesehen ist, um die Biegeaggregate in entsprechenden Arbeitspositionen festlegen zu können. Die Umformbewegungen des Biegewerkzeuges werden bei den konventionellen Biegeautomaten von einem zentralen Großzahnrad abgeleitet, welches innenseitig der Außenwand des Montagerahmens drehbar gelagert und zur Drehung antreibbar ist. Durchstecköffnungen sind in der Außenwand des Montagerahmens über die Projektion des Außenumfangs des zentralen Großzahnrads verteilt. Durch diese Durchstecköffnungen sind Antriebswellen der Biegeaggregate durchgesteckt, so dass an diesen Antriebswellen vorgesehene Ritzel mit der Zahnung des zentralen Großzahnrades kämmen, um Drehmoment vom zentralen Großzahnrad aufzunehmen. Die Antriebswellen der Biegeaggregate treiben Kurvenscheiben an, welche wiederum die Biegestempel beaufschlagen und somit vorbestimmte Bewegungsabläufe der Biegewerkzeuge steuern. Der durch eine Biegedornanordnung, Gesenkanordnung oder dgl. definierten Biegestelle der Biegeaggregate werden von einem Materialeinzug die zu biegenden Halbzeuge zugeführt. Das Einrüsten und Umrüsten solcher konventioneller Biegeautomaten, um ein gewünschtes Biegeteil in Serie herstellen zu können, ist ein sehr aufwendiger Prozess, der die exakte Positionierung der Biegeaggregate in jeweils vorbestimmten Soll-Arbeitspositionen umfasst, wobei das Antriebskonzept des Drehmomentabgriffs von einem zentralen Großzahnrad diesbezüglich Beschränkungen in den Wahlfreiheitsgraden bei der Positionierung der Biegeaggregate beinhaltet. Zu den Einrüst- und ggf. Umrüstvorgängen gehört auch die Bereitstellung der betreffenden Kurvenscheiben für die Biegeschlitten.
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Es sind auch bereits Biegeautomaten bekannt geworden, bei denen das Antriebskonzept des Drehmomentabgriffs von einem zentralen Großzahnrad für die Biegaggregate aufgegeben wurde zugunsten von Biegeaggregaten, die eigene nummerisch gesteuerte Antriebe in Form von Elektromotoren aufweisen. Die Bewegungsabläufe bei den Umformbewegungen solcher Biegeaggregate laufen dabei programmgesteuert ab. Auf die herkömmlichen Kurvenscheiben kann dabei verzichtet werden, so dass das Einrüsten und Umrüsten des Biegeautomaten nicht mehr die Bereitstellung und Montage von Kurvenscheiben beinhaltet, sondern eine entsprechende Änderung des Steuerprogramms für das jeweilige NC-Antriebsaggregat erfordert. NC-Biegeaggregate können überdies in vielfältigeren Soll-Arbeitspositionen an der Außenwand des Montagerahmens positioniert werden, da die Anbindung an ein zentrales Großzahnrad nicht mehr erforderlich ist. Ein Beispiel für einen solchen Biegeautomaten mit nummerisch gesteuerten NC-Biegeaggregaten wird von der Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, D-87642 Halblech, unter der Produktbezeichnung BIMERIC BM 306 vertrieben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umformmaschine, insbesondere einen Biegeautomaten, bereitzustellen, die eine weitgehende Vereinfachung der Einrüstung bzw. Umrüstung der Maschine, d. h. der Positionierung der Umformaggregate in ihren Soll-Arbeitspositionen im Hinblick auf eine bestimmte Umformaufgabe erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Umformmaschine, insbesondere Biegeautomat gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Umformmaschine umfasst wenigstens ein Umformaggregat mit einer Halterungseinrichtung und mit einem zur Ausführung von Umformbewegungen gesteuert antreibbaren Umformwerkzeug, ein Maschinengestell mit einem eine Außenwand aufweisenden Montagerahmen zur Aufnahme des wenigstens einen Umformaggregates in einer jeweiligen Soll-Arbeitsposition außenseitig an der Außenwand des Montagerahmens, eine Steuereinrichtung und eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung des wenigstens einen Umformaggregates in einer betreffenden Soll-Arbeitsposition an der Außenwand des Montagerahmens, wobei die Positionierungseinrichtung folgende Merkmale aufweist:
- – ein kreisringförmiges Durchgangsloch in der Außenwand des Montagerahmens mit einer zur Kreisringebene des Durchgangsloches orthogonalen Kreiszentrumsachse, wobei das wenigstens eine Umformaggregat mit seiner Halterungseinrichtung entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch verschiebbar an dem Montagerahmen geführt ist, um es in eine jeweiliges Soll-Arbeitsposition zu bewegen,
- – ein um die Kreiszentrumsachse drehbar gelagertes Verstellelement innenseitig der Außenwand des Montagerahmens, wobei das Verstellelement eine mittels der Steuereinrichtung steuerbare Drehantriebseinrichtung aufweist, mittels welcher das Verstellelement relativ zu dem kreisringförmigen Durchgangsloch in eine jeweils gewünschte Position verdreht werden kann,
- – eine an dem Verstellelement angeordnete und von diesem mitgeführte Kopplungseinheit, die mittels der Steuereinrichtung steuerbar ist zur wahlweisen Kopplung des Verstellelementes mit der Halterungseinrichtung des wenigstens einen Umformaggregates durch das kreisringförmige Durchgangsloch hindurch, so dass das Verstellelement bei seiner Drehbewegung die Halterungseinrichtung und damit das Umformaggregat entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch mitbewegen kann, um das Umformaggregat zu einer gewünschten Soll-Arbeitsposition zu verlagern, wobei die Halterungseinrichtung zur Festlegung der Soll-Arbeitsposition an dem Montagerahmen fixierbar ist.
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Die so ausgestaltete Umformmaschine nach der Erfindung erlaubt eine rechnergesteuerte und somit automatische Positionierung der für den jeweiligen Umformprozess erforderlichen Umformwerkzeuge in deren Soll-Arbeitspositionen außenseitig an der Außenwand des Montagerahmens. Es können dabei mehrere Umformaggregate entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch in der Außenwand des Montagerahmens verteilt angeordnet und in ihrer Soll-Arbeitsposition justiert und fixiert werden. Die Umformaggregate sind individuell steuerbar, so dass ihre Umformwerkzeuge die gewünschten vorgegebenen Umformbewegungsabläufe durchführen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Umformaggregaten um NC-Aggregate mit elektromotorischem Antrieb der Umformwerkzeuge. Die Kreisringebene des Durchgangsloches entspricht normalerweise der Anbaufläche (Außenfläche) der Außenwand des Montagerahmens. Vorzugsweise erstreckt sie sich vertikal.
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Die Vorgabe der Anordnung der Umformaggregate auf einem Kreisring ist aus zweierlei Gründen vorteilhaft. Der erste Grund ist die Möglichkeit, das Verstellelement relativ einfach zu gestalten und auf einfache Weise zu einer Drehbewegung (Winkeländerungsbewegung) anzutreiben. Der zweite Grund besteht in der geometrischen Ähnlichkeit dieser Anordnung zu der Kreisanordnung von Umformaggregaten bei konventionellen Biegeautomaten gemäß der oben erwähnten
DE 22 29 288 A1 ,
DE 196 05 647 A1 oder z. B. der
DE 20 2006 016 203 U1 , wodurch für den Nutzer einer bisherigen konventionellen Maschine bei Wechsel zu einer moderenen Umformmaschine nach der Erfindung die Möglichkeit gegeben ist, die neue Umformmaschine schnell, mit geringem Aufwand und unter Verwendung seiner bisherigen Werkzeuge zu rüsten, wobei die Werkzeuge an betreffenden Werkzeugaufnahmeadaptern oder dgl. der Umformaggregate anzubringen sind.
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Die Übernahme der Anordnungsgeometrie der Umformaggregate von konventionellen Umformmaschinen auf eine Umformmaschine nach der Erfindung bietet ferner den Vorteil, dass als drehbares Verstellelement der Positionierungseinrichtung ein dem zentralen Großzahnrad in Form und Lagerung am Montagerahmen entsprechendes Zahnrad verwendet werden kann, um damit die Kopplungseinheit innenseitig der Außenwand des Montagerahmens längs dem kreisringförmigen Durchgangsloch zu bewegen, um ein jeweiliges Umformaggregat anzukoppeln und ggf. an eine neue Position auf dem kreisringförmigen Durchgangsloch zu versetzen.
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Es können somit Konstruktionsmerkmale konventioneller Umformmaschinen vorteilhaft übernommen werden.
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Die Steuerung der Positionierungseinrichtung erfolgt mittels einer Steuereinrichtung nach entsprechenden Programmen, wobei bei der Programmerstellung Optimierungsstrategien zur Positionierung der betreffenden Umformaggregate in Soll-Arbeitspositionen unter Berücksichtigung der Geometrie des herzustellenden Werkstückes verfolgt werden können.
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Die Positionierungseinrichtung kann bei der Ersteinrüstung der Umformmaschine mit Umformaggregaten und auch bei weiteren Umrüstungen der Umformmaschine genutzt werden, um den jeweiligen Rüstvorgang auf vergleichsweise einfache und insbesondere schnelle Weise durchzuführen. Der typische Ablauf bei der Verlagerung eines Umformaggregates an der Außenwand des Montagerahmens beginnt mit der Drehbewegung des Verstellelementes um die Kreiszentrumsachse des kreisringförmigen Durchgangsloches, bis die von dem Verstellelement mitgeführte Kopplungseinheit in axiale Ausrichtung zu dem auf der anderen Seite der Außenwand des Montagerahmens angeordneten Umformaggregat kommt. Sodann tritt die Kopplungseinheit mit der Halterungseinrichtung des Umformaggregates durch das kreisringförmige Durchgangsloch hindurch in Kopplungseingriff, um das Umformaggregat für die folgende Umsetzbewegung anzukoppeln. Gegebenenfalls sind nun noch Fixierelemente, die das Umformaggregat in der bisherigen Position an der Außenwand des Montagerahmens fixiert haben, zu lösen, so dass das Umformaggregat nebst Halterungseinrichtung zur Bewegung mit der Kopplungseinheit längs dem kreisringförmigen Durchgangsloch freigegeben ist. Sodann erfolgt eine weitere Drehbewegung des Verstellelementes, bis das Umformaggregat seine neue Winkelposition auf dem kreisringförmigen Durchgangsloch erreicht hat. Nach Justierung und Fixierung des Umformaggregats in der gewünschten neuen Soll-Arbeitsposition erfolgt dann die Abkopplung der Kopplungseinheit von der Halterungseinrichtung des Umformaggregates, so dass die Positionierungseinrichtung nun zur Aufnahme eines nächsten Umformaggregates bereitsteht.
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Das kreisringförmige Durchgangsloch kann einen insgesamt geschlossenen Kreisring beschreiben. Unter dem Begriff ”kreisringförmiges Durchgangsloch” soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ggf. auch ein kreisringförmiges Durchgangsloch fallen, welches keinen vollständig geschlossenen Kreisring sondern einen Kreisbogen beschreibt.
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Wie schon erwähnt, kommt als Verstellelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Zahnrad in Frage, wobei der Verstellantrieb ein mit dem Zahnrad kämmendes Antriebsritzel aufweist. Das Antriebsritzel wird von einem steuerbaren Elektromotor, also vorzugsweise NC-Antriebsaggregat nach Maßgabe von Steuerbefehlen der Steuereinrichtung angetrieben.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Halterungseinrichtung des Umformaggregat ein Basisteil zur Festlegung an der Außenwand des Montagerahmens und ein an dem Basisteil drehbar gelagertes Drehhalterungsteil, an dem das Umformaggregat im Übrigen befestigbar oder befestigt ist, so dass es relativ zum Basisteil in verschiedene Winkelstellungen einstellbar ist, wobei die Positionierungseinrichtung einen mittels der Steuereinrichtung steuerbaren Drehhalterungsantrieb für das Drehhalterungsteil aufweist. Die so gestaltete Halterungseinrichtung erlaubt somit einen weiteren Positionierungsfreiheitsgrad des Umformaggregates, welches somit zunächst mittels der Kopplungseinheit des Verstellelementes an eine bestimmte Positionierungsstelle auf dem kreisringförmigen Durchgangsloch platziert und dann unter Verbleib an dieser Stelle verdreht werden kann, um das Umformwerkzeug in der gewünschten Weise auszurichten, so dass es die gewünschte Umformoperation an dem im Umformbereich nahe der Zentralachse des kreisringförmigen Durchgangslochs präparierten Umformstelle durchführen kann. Nach der so erfolgten Positionierung des Umformaggregates in seiner neuen Soll-Arbeitsposition sind ggf. Fixiermittel zur Fixierung des Umformaggregates zu betätigen, solange letzteres noch von der Positionierungseinrichtung in Position gehalten wird. Nach der Fixierung kann dann die Abkopplung der Kopplungseinheit und des Drehhalterungsantriebs von dem Umformaggregat bzw. dessen Halterungseinrichtung erfolgen. Es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass automatische Fixiermittel greifen, um das Umformaggregat mit seiner Halterungseinrichtung in einer neu besetzten Soll-Arbeitsposition zu fixieren.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat der Drehhalterungsantrieb eine mit ihrer Längsachse parallel zur Kreiszentrumsachse und in Flucht mit dem kreisringförmigen Durchgangsloch orientierte, zur Drehung um ihre Längsachse antreibbare Drehbetätigungswelle, die zwischen einer Passivstellung und einer Dreheingriffsstellung zur Herstellung eines Dreheingriffs mit dem Drehhalterungsteil der Halterungseinrichtung eines betreffendes Umformaggregates axial bewegbar ist, wobei sie in der Passivstellung zurückgezogen positioniert ist und wobei sie aus dieser Passivstellung heraus das kreisringförmige Durchgangsloch durchsetzend in die Dreheingriffsstellung vorschiebbar ist, um das Drehhalterungsteil der Halterungseinrichtung eines betreffenden Umformaggregates in Dreheingriff zu nehmen. Hierzu kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Drehbetätigungswelle einen axial vorderen Einsteckabschnitt mit einem Polygonquerschnitt aufweist, der in eine komplementär geformte Einstecköffnung des Drehhalterungsteils der Halterungseinrichtung eines betreffenden Umformaggregates einführbar ist, um in Dreheingriff mit dem Drehhalterungsteil zu gelangen.
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Als Drehhalterungsantrieb kommt vorzugsweise ein an dem Verstellelement angeordneter NC-Elektromotor zum Drehen der Drehbetätigungswelle in Frage, wobei die Drehbetätigungswelle axial verschiebbar relativ zu dem NC-Elektromotor gelagert ist.
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Es hat sich als eine besonders vorteilhafte Variante herausgestellt, wenn das Drehhalterungsteil der Halterungseinrichtung ein vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe, insbesondere Zykloidgetriebe, aufweist, welches zur Drehmomentaufnahme eingangsseitig die Drehbetätigungswelle in ihrer Dreheingriffsstellung aufnehmen kann. Das Untersetzungsgetriebe untersetzt den Drehwinkel der Drehbetätigungswelle, z. B. mit einer Übersetzung in der Größenordnung 1:100, so dass auf diese Weise eine sehr große Winkelauflösung bei der Winkelpositionierung des Drehhalterungsteils und des damit verbundenen Umformaggregates möglich ist. Die Winkelpositionierung der Umformaggregate und deren Umformwerkzeug kann auf diese Weise automatisiert mit einer Genauigkeit von wenigen Bogenminuten vorgenommen werden.
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Die Kopplungseinheit weist vorzugsweise einen mittels der Steuereinrichtung steuerbaren Kopplungsantrieb und ein mit seiner Längsachse parallel zur Kreiszentrumsachse und in Flucht mit dem kreisringförmigen Durchgangsloch orientiertes, längliches Kopplungselement auf, das von dem Kopplungsantrieb zwischen einer Passivstellung und einer Kopplungsstellung axial bewegbar ist, wobei es in der Passivstellung innenseitig der Außenwand des Montagerahmens zurückgezogen positioniert ist und wobei es aus dieser Passivstellung heraus das kreisringförmige Durchgangsloch durchsetzend in die Kopplungsstellung vorschiebbar ist, um die Halterungseinrichtung des betreffenden Umformaggregates koppelnd in Eingriff zu nehmen. Als Kopplungsantrieb kommt ebenfalls ein mittels der Steuereinrichtung steuerbarer NC-Elektromotor in Frage, welcher über ein Schneckengetriebe oder ein entsprechendes Umlenkgetriebe das Kopplungselement in die Kopplungsstellung vorschiebt bzw. in die Passivstellung zurückzieht.
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Insbesondere zur Bauraumminimierung kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Kopplungselement eine Hülse ist, in der die Drehbetätigungswelle drehbar aufgenommen ist und die zusammen mit der Drehbetätigungswelle von dem Kopplungsantrieb zwischen der Passivstellung und der Kopplungsstellung axial bewegbar ist. Dieses hülsenförmige Kopplungselement kann somit ein Drehlager für die Drehbetätigungswelle sein, wobei die Drehbetätigungswelle jedoch in Bezug auf axiale Bewegungen mit dem Kopplungselement gekoppelt ist. Auf diese Weise kann der Kopplungsantrieb sowohl für die Axialverschiebung des Kopplungselementes als auch für die Axialverschiebung der Drehbetätigungswelle simultan genutzt werden, was ebenfalls einen erheblichen Vorteil bedeutet.
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Die Außenwand des Montagerahmens kann an ihrer Außenseite Rastausnehmungen aufweisen, die entlang der kreisringförmigen Durchgangsöffnung verteilt sind, wobei die Halterungseinrichtung ein axial bewegbar geführtes und mittels Federkraft zu einer Rastvorsprungsstellung vorgespanntes Rastelement an der der Außenwand des Montagerahmens zugewandt gegenüberliegenden Seite aufweist, welches zu den Rastausnehmungen komplementär geformt und in einer der Rastausnehmungen aufgenommen ist, wenn das Umformaggregat in einer betreffenden Soll-Arbeitsposition an dem Montagerahmen positioniert ist. Diese Maßnahmen dienen dazu, ein definiertes Anordnungsraster für die Umformaggregate entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch bereitzustellen und ggf. eine provisorische Sicherung eines betreffenden Umformaggregates an der Außenwand des Montagerahmens zu ermöglichen. Das Basisteil der Halterungseinrichtung kann zu diesem Zweck auch Gegenhalteelemente z. B. in Form von Gleitelementen aufweisen, die an einem die kreisringförmige Durchgangsöffnung durchsetzenden Träger angeordnet sind und die Außenwand des Montagerahmens an deren Innenseite hintergreifen, so dass sie der mit ihrem Rastelement in einer Rastausnehmung aufgenommenen Halterungseinrichtung des Umformaggregates provisorischen Halt an der Außenwand des Montagerahmens geben können, bis eine stabile Fixierung der Halterungseinrichtung an der Außenwand des Montagerahmens mittels entsprechender Fixiermittel erfolgt ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist das Rastelement von dem Kopplungselement gegen die Federvorspannung aus der Rastvorsprungsstellung und somit aus der jeweiligen Rastausnehmung der Außenwand des Montagerahmens verdrängbar, wenn das Kopplungselement in Ausrichtung zu dem Rastelement in die Kopplungsstellung bewegt wird. Der Rastvorsprung und die Rastausnehmungen können dann keine gegenseitigen Störkonturen mehr in Bezug auf die Verlagerung des betreffenden Umformaggregates längs dem kreisringförmigen Durchgangsloch bilden. Das Kopplungselement greift dabei so weit in die Halterungseinrichtung, insbesondere in deren Basisteil ein, dass es letzteres zur Bewegung entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch in der Außenwand des Montagerahmens mitnehmen kann. Dabei stützt sich die Halterungseinrichtung mit Gegenhalteelementen, z. B. in Form der vorstehend genannten Gleitelemente, innenseitig der Außenwand ab, so dass die Halterungseinrichtung auch dann an der Außenwand verbleibt, wenn die Verrastung zwischen dem oben erläuterten Rastvorsprung und einer betreffenden Rastausnehmung durch das Kopplungselement aufgehoben worden ist.
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Es sei an dieser Stelle noch betont, dass die Halterungseinrichtungen der ggf. Im Übrigen unterschiedlichen Umformaggregate hinsichtlich der oben beschriebenen Funktionen gleich aufgebaut sind.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist außenseitig an der Außenwand des Montagerahmens radial außerhalb und radial innerhalb des kreisringförmigen Durchgangsloches jeweils eine hinterschnittene Kreisnut vorgesehen, in welcher Nutsteine von Klemmbefestigungselementen zur Fixierung der Halterungseinrichtung aufgenommen sind. Diese Kreisnuten verlaufen konzentrisch zu dem kreisringförmigen Durchgangsloch. Die Klemmbefestigungsteile weisen vorzugsweise Schrauben auf, mittels denen die Nutsteine angezogen werden können, um die Halterungseinrichtung stabil an der Außenwand des Montagerahmens in einer jeweiligen Soll-Arbeitsposition zu fixieren.
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Hinzuweisen ist noch darauf, dass das jeweilige Positionieren mittels der Positionierungseinrichtung auch an den Halterungseinrichtungen vorgenommen werden kann, bevor die Umformaggregate im Übrigen daran angebracht werden. Andererseits kann die Positionierung jedoch auch an den mit Umformaggregaten bereits bestückten Halterungseinrichtungen erfolgen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Umformmaschine nach der Erfindung in einer Perspektivdarstellung.
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2 zeigt die Umformmaschine aus 1 in einer Vorderansicht.
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3 zeigt ein zentrales Montagerahmenelement aus 1 in einer isolierten, perspektivischen Darstellung, wobei die Bestückung der Umformmaschine in 3 mit Umformaggregaten von der Bestückung in 1 abweicht.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Innenseite der mit Umformaggregaten bestückten Außenwand des Montagerahmenelementes aus 3.
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5 zeigt in perspektivischer Ansicht eine kombinierte Antriebsbaugruppe aus einem Kopplungsantrieb und einem Drehhalterungsantrieb, die auch in 4 erkennbar ist.
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6 zeigt den unteren Bereich der kombinierten Antriebsbaugruppe aus 5 in perspektivischer Darstellung, jedoch aus einer anderen Blickrichtung, die in 5 mit dem Pfeil VI angedeutet ist.
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7 und 8 zeigen eine Halterungseinrichtung der Umformaggregate in einer Vorderansicht und in einer Rückansicht.
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9 zeigt eine Schnittdarstellung der Halterungseinrichtung mit der in 7 mit B-B gekennzeichneten Schnittebene.
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10 zeigt die Halterungseinrichtung aus 7 in einer Schnittdarstellung mit dem in 7 durch A-A angedeuteten Schnittverlauf, wobei der vordere Bereich des Kopplungselementes und einer Drehbetätigungswelle in Kopplungsstellung und in Dreheingriffsstellung eingezeichnet ist.
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11 zeigt die Halterungseinrichtung in einer perspektivischen Rückansicht, wobei zusätzlich strichpunktiert das Kopplungselement und die darin aufgenommene Drehbetätigungswelle eingezeichnet sind.
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12 zeigt eine Halterungseinrichtung der in den 7–11 gezeigten Art, wobei in 12 zusätzlich ein Adapterelement zum Anbau eines speziellen Umformaggregates eingezeichnet ist.
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten Umformmaschine handelt es sich um einen Stanz-Biegeautomaten 1, der ein Maschinengestell 3 mit einem Montagerahmen 5 sowie an dem Montagerahmen 5 anmontierte Umformaggregate 7a–7e aufweist, die an dem Montagerahmen 5 in einer Anordnung auf einem Kreis montiert sind. Bei den Umformaggregaten 7a–7e handelt es sich im Beispielsfall um Biegeaggregate, deren jedes einen eigenen nummerisch gesteuerten Elektromotor (NC-Elektromotor) mit einem Spindeltrieb oder dgl. sowie einen damit zu Umformbewegungen antreibbaren Werkzeugschlitten mit einem daran befestigten Werkzeug 9a–9e aufweist. Die an sich aus dem Stand der Technik bekannten NC-Umformaggregate 7a–7e sind mit ihren Werkzeugschlitten und den daran befestigten Werkzeugen 9a–9e auf eine zentrale Umformstelle 11 ausgerichtet, an der ein sog. Mittelstempel in Gestalt eines Biegedorns oder Gesenkelementes positioniert ist, an dem das umzuformende Halbzeug mittels der Umformaggregate 7a–7e in die gewünschte Form gebracht wird. Das Halbzeug wird zunächst als Bandmaterial zugeführt, das z. B. von einem Coil abgewickelt wird. Die Umformmaschine 1 hat für die Materialzuführung einen NC-gesteuerten Materialeinzug 13, dem eine Stanz- und/oder Schneidpresse 15 in Materialflussrichtung vorgeschaltet ist. Die Presse 15 kann somit Löcher, Ausnehmungen und Konturen in das zugeführte Bandmaterial stanzen. Das so vorbereitete Bandmaterial gelangt dann als Halbzeug zu der Umformstelle 11, in der es in aufeinander folgenden Abschnitten umgeformt wird, so dass Werkstücke mit der gewünschten Form erzeugt werden. Insoweit funktioniert der in den 1 und 2 gezeigte Stanz- und Biegeautomat 1 ähnlich dem aus dem Stand der Technik bekannten BIMERIC-System der Otto Bihler Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, D-87642 Halblech.
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Neue Besonderheit der Umformmaschine nach der Erfindung ist die Möglichkeit des erleichterten (teil-)automatischen Einrüstens und Umrüstens mit Umformaggregaten 7, um ein spezifisches Werkstück herstellen zu können.
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Diesbezügliche Erläuterungen folgen nachstehend unter Bezugnahme auf die 3–12.
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3 zeigt in isolierter Darstellung ein Montagerahmenelement 17 des Stanz- und Biegeautomaten aus 1 und 2 in perspektivischer Darstellung mit daran vorgesehenen Umformaggregaten 7f–7j (es könnten auch die Umformaggregate 7a–7e aus 1 und 2 sein) in ihrer Anordnung auf einem Kreis, der durch ein kreisringförmiges Durchgangsloch 19 in der Außenwand 21 des zentralen Montagerahmenelementes 17 definiert ist. Die Umformaggregate 7a–7j sind mittels Halterungseinrichtungen 23 vorzugsweise gleicher Bauart an dem zentralen Montagerahmenelement 17 fixiert. Zur Sicherung der Umformaggregate 7a–7j in ihrer jeweiligen Arbeitsposition sind Klemmelemente 25 vorgesehen, die mit Nutsteinen 27 in konzentrisch zu dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 radial beiderseits davon in der Außenwand 21 vorgesehenen, hinterschnittenen Kreisringnuten 29, 31 eingreifen. Die Klemmelemente 25 haben ein Schraubengetriebe, welches ein Anziehen der Nutsteine gegen die Hinterschneidungen der sie aufnehmenden Kreisringnuten 29, 31 ermöglicht, so dass die betreffende Halterungseinrichtung 23 sicher an der Außenwand 21 des zentralen Montagerahmenelementes 17 klemmend fixiert werden kann. Die Klemmelemente 25 übergreifen mit einer jeweiligen Anschlagstufe 33 eine dazu komplementäre Flanschstufe 35 der Halterungseinrichtung 23 an deren Vorderseite, um die Halterungseinrichtung 23 klemmend an der Außenwand 21 festlegen zu können (vgl. 7, 8, 11 u. 12). Im Beispielsfall sind jeder Halterungseinrichtung 23 vier Klemmelemente 25 zugeordnet, von denen jeweils zwei in einer betreffenden Kreisringnut 29 bzw. 31 mit ihren Nutsteinen aufgenommen sind.
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Die Halterungseinrichtung 23 umfasst zwei Grundkomponenten, nämlich ein im Beispielsfall kreisförmiges Basisteil 37 und ein daran drehbar gelagertes Drehhalterungsteil 39, an welchem das eigentliche Umformaggregat zu befestigen ist. Eine solche Konstruktion der Halterungseinrichtung 23 ermöglicht eine präzise Winkeleinstellung des daran fixierten Umformaggregats 7 relativ zu der Umformstelle 11 (vgl. 1 u. 2). In 1 und 2 ist diese Möglichkeit der Winkeleinstellung am Beispiel der Umformaggregate 7c und 7e durch ein strichpunktiertes und winkelmäßig etwas versetztes Abbild des betreffenden Umformaggregats angedeutet.
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Die Halterungseinrichtungen 23 weisen jeweils an der der Außenwand 21 des Montagerahmenelements 17 zugewandten Rückseite an dem Basisteil 37 einen kreisbogenförmigen Vorsprung 41 auf, der mittig unterbrochen ist und an seinen außen liegenden Enden jeweils ein Gegenhalteelement in Form eines Gleitelementes trägt, wobei der kreisbogenförmige Vorsprung 41 die Krümmung des kreisringförmigen Durchgangslochs 19 aufweist und darin aufgenommen ist, so dass die Gleitelemente 43 auf der Innenseite 22 der Außenwand 21 des Montagerahmenelements 17 liegen und die Außenwand 21 an deren Innenseite 22 hintergreifen. Die länglich gestalteten Gleitelemente 43 können zum Anbau der Halterungseinrichtung 23 an der Außenwand 21 des Montagerahmenelements 17 so verdreht werden, dass sie längs mit dem kreisbogenförmigen Vorsprung 41 fluchten und somit von außen her durch das kreisringförmige Durchgangsloch 19 durchgeführt werden können. Danach können sie durch Verdrehen mittels eines Schraubwerkzeugs oder dgl. quergestellt werden, so dass sie die in den 8 und 11 erkennbare Position einnehmen, in der sie nicht mehr durch das Durchgangsloch 19 passen. Dabei handelt es sich um eine stabile Anschlagposition.
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Mittig im Bereich der Unterbrechung des kreisringförmigen Vorsprungs 41 weist das Basisteil 37 der Halterungseinrichtung 23 eine Bohrung 45 und einen darin aufgenommenen Ankopplungsmechanismus 47 für eine nachfolgend noch erläuterte Positionierungseinrichtung 49 zur Positionierung von Umformaggregaten 7 in einer jeweiligen Soll-Arbeitsposition an der Außenwand 21 des Montagerahmenelements 17 auf.
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Diese in 4 gezeigte Positionierungseinrichtung 49 umfasst ein an der Innenseite 22 der Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 drehbar gelagertes, zentrales Großzahnrad 51 (Verstellelement), welches in 4 ohne Details der Umfangsverzahnung gezeigt ist. Das Zahnrad 51 ist mit seiner Drehachse koaxial zu der Kreismittelpunktachse 53 des kreisringförmigen Durchgangslochs 19 ausgerichtet. Eine NC-Antriebseinheit 55 ist an der Innenseite 22 der Außenwand 21 befestigt, so dass es mit einem zugehörigen Antriebsritzel (bei 57) das damit kämmende Großzahnrad 51 drehen kann.
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An der der Außenwand 21 abgewandten Stirnseite des Großzahnrads 51 ist eine Kopplungseinheit 59 anmontiert, die bei Drehung des Großzahnrads 51 von diesem mitgeführt wird. Die Kopplungseinheit 59 umfasst einen Kopplungsantrieb 61 mit einem NC-Elektromotor 62 und ein mit seiner Längsachse parallel zur Kreiszentrumsachse 53 und in Flucht mit dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 orientiertes, längliches Kopplungselement 63, welches ein Loch bei 64 in dem Großzahnrad 51 durchsetzt und von dem Kopplungsantrieb 61 zwischen einer Passivstellung und einer Kopplungsstellung axial bewegbar ist. Im Beispielsfall handelt es sich bei dem Kopplungselement 63 um eine längliche Hülse mit einer in 6 erkennbaren seitlichen Zahnstange 65, die mit einem Antriebsritzel des NC-Elektromotors 62 kämmt, so dass durch entsprechende Steuerung des Elektromotors 62 das hülsenförmige Kopplungselement 63 axial vorgeschoben oder zurückgezogen werden kann. Der Kopplungsantrieb 61 ist Teil einer kombinierten Antriebsbaugruppe 67, die ferner einen steuerbaren Drehhalterungsantrieb 69 für das Drehhalterungsteil 39 der Halterungseinrichtung 23 umfasst.
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Der Drehhalterungsantrieb 69 hat einen NC-Elektromotor 71, welcher über ein Winkelgetriebe, z. B. Kegelradgetriebe, eine in 5 erkennbare Hohlwelle 73 zur Drehung antreibt, in der eine Drehbetätigungswelle 75 drehfest zur Zwangsmitdrehung, jedoch axial verlagerbar aufgenommen ist. Diese Drehbetätigungswelle 75 ist durch das hülsenförmige Kopplungselement 63 durchgeführt, so dass sie ebenfalls parallel zu der Kreiszentrumsachse 53 und in Flucht mit dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 ausgerichtet ist. Mit dem hülsenförmigen Kopplungselement 63 ist die Drehbetätigungswelle 75 zur gemeinsamen axialen Verschiebung gekoppelt, wobei sie jedoch relativ zu dem nicht verdrehbaren Kopplungselement 63 verdrehbar ist.
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Das Kopplungselement 63 ist so dimensioniert, dass es von der Innenseite 22 der Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 her das kreisringförmige Durchgangsloch 19 durchsetzen kann, um bei entsprechender Positionierung relativ zu einer außenseitig an dieser Außenwand 21 angeordneten Halterungseinrichtung 23 eines Umformaggregates 7 mit dem Kopplungsmechanismus 47 der Halterungseinrichtung 23 gekoppelt in Eingriff treten kann, wie dies in den 10 und 11 angedeutet ist. Dabei kommt das Kopplungselement 63 in die Unterbrechung des kreisringförmigen Vorsprungs 41 und trifft auf ein Rastelement 77 des Kopplungsmechanismus 47 der Halterungseinrichtung 23. Dieses Rastelement 77 ist zunächst mittels der Druckfeder 79 in die in 9 gezeigte Rastvorsprungsstellung vorgespannt, in der es an dem Basisteil 37 der Halterungseinrichtung 23 nach außen vorsteht. Bei weiterer axialer Verlagerung des hülsenförmigen Kopplungselementes 63 in seine Kopplungsstellung verdrängt das Kopplungselement 63 das Rastelement 77 aus der Rastvorsprungsstellung heraus nach innen in die Halterungseinrichtung, wie dies in 10 erkennbar ist. In diesem Zustand ist die Kopplungseinheit 59 der Positionierungseinrichtung 49 mit der betreffenden Halterungseinrichtung 23 so gekoppelt, dass das Großzahnrad 51 bei seiner Drehung die angekoppelte Halterungseinrichtung 23 entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 mitnehmen kann. Voraussetzung ist jedoch noch, dass vorher die Klemmelemente 25 gelöst werden, damit die Halterungseinrichtung 23 für eine solche Bewegung freigegeben ist. Der von dem hülsenförmigen Kopplungselement 63 dabei über das Rastelement 77 und die Feder 79 auf die Halterungseinrichtung 23 ausgeübte axiale Druck wird von den Gleitelementen 43 aufgenommen, die sich an der Innenseite der Außenwand 21 abstützen, so dass die Halterungseinrichtung 23 während ihrer Mitnahme entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 geführt an der Außenwand 21 und an dem Kopplungselement 63 verbleibt.
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Parallel zum Einrücken des Kopplungselements 63 in die vorstehend erläuterte Kopplungsstellung kommt die Drehbetätigungswelle 75 in Dreheingriffsstellung mit dem Drehhalterungsteil 39 der Halterungseinrichtung 23, wobei ein vorderer Einsteckabschnitt 81 der Drehbetätigungswelle 75 mit seinem Polygonprofil in eine komplementär geformte Einstecköffnung 83 des Drehhalterungsteils 39 der Halterungseinrichtung 23 in Dreheingriff kommt, so dass sie das Drehhalterungsteil 39 relativ zu dem Basisteil 37 verdrehen kann.
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7 und 9 zeigen zwei in bogenförmigen Langlöchern 85 geführte Verbindungselemente 87 in Form von Flanschhülsen 87, die von Schrauben 89 durchsetzt sind und mit ihrem verbreiterten Flansch 91 in verbreiterten Ausnehmungen entlang der Langlöcher 85 geführt aufgenommen sind. Die Schrauben 89 verbinden vermittels der Flanschhülsen 87 das Drehhalterungsteil 39 mit dem Basisteil 37 der Halterungseinrichtung 23, so dass eine Verdrehung des Drehhalterungsteils 39 relativ zu dem Basisteil 37 um einen Drehwinkel möglich ist, der durch die bogenförmigen Langlöcher 85 begrenzt ist. Die Verschraubung der Teile 37, 39 vermittels der Schrauben 89 und der Flanschhülsen 87 belässt ein Spiel zwischen den Teilen 37, 39 der Halterungseinrichtung 23, so dass die Relativdrehung zwischen diesen beiden Teilen 37, 39 ohne übermäßigen Kraftaufwand möglich ist. Um jedoch eine gewisse Drehbremse vorzusehen, können die Halterungsteile 37, 39 z. B. mittels Federn 92 spannend beaufschlagt sein.
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Ein ursprünglicher Einrüstvorgang der Umformmaschine 1 mit einem ersten Umformaggregat 7 kann z. B. folgendermaßen erfolgen:
Die Halterungseinrichtung 23 dieses Umformaggregates wird zunächst z. B. an der untersten Stelle des kreisringförmigen Durchgangslochs 19 angebaut, so dass die Gleitelemente 43 durch das Durchgangsloch 19 hindurchgeführt und dann in die in 8 und 11 erkennbare Verriegelungsposition verdreht werden, so dass sie die Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 innenseitig hintergreifen. Ferner wird die Halterungseinrichtung zumindest mit einem Klemmelement 25 provisorisch in dieser unteren Stellung am Montagerahmen fixiert, so dass sie mit ihrem verjüngten Ende 93 nach oben weist. Diese Anbauschritte werden vom Monteur durchgeführt. Sodann wird eine Routine des Positionierungsprogramms einer das NC-Antriebsaggregat 15 des Zahnrades 51 und auch den Kopplungsantrieb 61 sowie den Drehhalterungsantrieb 69 steuernden Steuereinrichtung gestartet. Die programmierte Steuereinrichtung steuert nun das NC-Antriebsaggregat 55 so an, dass das Großzahnrad 51 (Stellelement) so weit verdreht wird, dass die Kopplungseinheit 59 mit ihrem hülsenförmigen Kopplungselement 63 axial in Flucht mit der Bohrung 45 in dem Basisteil 37 der Halterungseinrichtung 23 kommt. Sodann wird unter Kontrolle der Steuereinrichtung der Kopplungsantrieb 61 aktiviert, um das Kopplungselement 63 von seiner zurückgezogenen Passivstellung in die Kopplungsstellung axial vorzuschieben, wobei es das kreisringförmige Durchgangsloch 19 in der Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 durchsetzt und den Rastvorsprung 77 in die Halterungseinrichtung 23 verdrängt, um in Kopplungseingriff mit dem Basisteil 37 der Halterungseinrichtung 23 zu gelangen.
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Die Drehbetätigungswelle 75 kommt dabei mit der komplementären Einstecköffnung 83 des Drehhalterungsteils 39 der Halterungseinrichtung 23 in Dreheingriff. In dieser Situation kann der Monteur nun die Klemmelemente 25 lösen, um die Halterungseinrichtung 23 für die automatische Positionierung in ihre gewünschte Soll-Arbeitsposition freizugeben. Die Steuereinrichtung steuert dann das NC-Antriebsaggregat 55 erneut an, um das Großzahnrad 51 nun in eine Position zu verdrehen, in der die angekoppelte Halterungseinrichtung 23 auf dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 abgesetzt werden und verbleiben soll. Sodann kann bei Bedarf der Drehhalterungsantrieb 69 aktiviert werden, um das Drehhalterungsteil 39 der Halterungseinrichtung in eine Soll-Winkelposition relativ zu dem Basisteil 37 einzustellen. Ist dies geschehen, so kann der Monteur nun die Halterungseinrichtung 23 mittels der Klemmelemente 25 an der Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 fixieren. Sofern nicht von Anfang an bereits das Umformaggregat 7 an seiner Halterungseinrichtung angeordnet war, kann dies nun erfolgen. Ein Raster von Befestigungsstellen auf dem Drehhalterungsteil ermöglicht eine definierte Positionierung des Umformaggregates an der Halterungseinrichtung 23. Die Steuerung kann nun dafür sorgen, dass das Kopplungselement 63 und die Drehbetätigungswelle 75 mittels der Antriebseinheiten 61 und 69 wieder in ihre zurückgezogenen Passivstellungen bewegt werden, so dass das Großzahnrad 51 (Stellelement) die Kopplungseinheit 59 wieder zur Aufnahmeposition vorzugsweise an der untersten Stelle des kreisringförmigen Durchgangslochs 19 bewegen kann, um ggf. eine dort nun angebrachte zweite Halterungseinrichtung 23 zu deren Positionierung in eine vorbestimmte Soll-Arbeitsposition koppelnd in Eingriff zu nehmen. Die bereits in Bezug auf die schon in Soll-Arbeitsposition verbrachte erste Halterungseinrichtung 23 beschriebenen Schritte werden nun auch mit der zweiten Halterungseinrichtung durchgeführt. Diese Vorgehensweise wird wiederholt, bis sämtliche Halterungseinrichtungen 23 in ihren Soll-Positionen fixiert und die zugehörigen Umformaggregate 7 oder Bearbeitungsaggregate daran festgemacht worden sind, sofern dies nicht bereits ursprünglich der Fall war.
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Auf diese Weise kann somit eine sehr schnelle und präzise Positionierung der Umformaggregate 7 (oder sonstiger auf den Halterungseinrichtungen 23 befestigbarer Bearbeitungsaggregate) in Soll-Arbeitspositionen in einem teilautomatisierten Betrieb erfolgen. Aber nicht nur der ursprüngliche Einrüstbetrieb kann so vereinfacht werden, sondern auch ein Umrüstbetrieb, wo bereits an dem Montagerahmenelement 17 befestigte Umformaggregate 7 lediglich in neue Positionen umzusetzen sind.
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In diesem Zusammenhang ist auch noch darauf hinzuweisen, dass die Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 an ihrer Außenseite Rastausnehmungen 93 hat, die entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 verteilt sind, wobei diese Rastausnehmungen komplementär zu den Rastelementen 77 der Halterungseinrichtungen 23 ausgebildet sind, so dass eine betreffende Rastausnehmung 93 ein in seiner Rastvorsprungsstellung vorgespanntes Rastelement 77 aufnehmen kann. Auf diese Weise sind definierte Aufnahmepunkte für die Halterungseinrichtungen 23 vorgesehen, was den Steuerungsbetrieb beim Ankoppeln der Kopplungseinrichtung und der Drehbetätigungsmittel erleichtert. Ferner befinden sich vorzugsweise zumindest einige der Rastausnehmungen 93 an Stellen entlang dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19, die Befestigungspunkten von etwaigen konventionellen Vorgängermaschinen entsprechen. Dies erleichtert dem Benutzer den Umstieg von einer konventionellen Vorgängermaschine auf die erfindungsgemäße Umformmaschine, wenn er damit die Serienproduktion eines bestimmten Werkstücks fortsetzen möchte, das er auch schon auf der Vorgängermaschine hergestellt hat.
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Im Zentrum der Außenwand 21 des Montagerahmenelementes 17 befindet sich eine Öffnung 94, durch die hindurch ein Mittelstempel, also etwa ein Biegedorn, ein Gesenk oder dgl. von innen her zur Außenseite der Außenwand 21 bewegbar ist, um in Sollposition an der betreffenden Umformstelle 11 zu gelangen. Auch dieser Mittelstempeltransport erfolgt vorzugsweise mit einem NC-Antriebsaggregat unter Kontrolle der Steuereinrichtung.
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Eine in den Figuren nicht dargestellt Weiterentwicklung der Halterungselemente 23 sieht vor, dass das Drehhalterungsteil 39 der Halterungseinrichtung 23 ein vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe, vorzugsweise Zykloidgetriebe, aufweist, welches zur Drehmomentaufnahme eingangsseitig die Drehbetätigungswelle 75 in ihrer Dreheingriffsstellung aufnehmen kann. Ein solches Untersetzungsgetriebe ermöglicht ein besonders fein aufgelöstes Verdrehen des Drehhalterungsteils 39 und damit eines daran befestigten Umformaggregates oder Arbeitsaggregates relativ zu dem Basisteil 37.
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In 12 ist in einer Perspektivdarstellung eine Halterungseinrichtung 23 mit Klemmelementen 25 gezeigt, und zwar deren nach außen gewandte Montageseite. Sie trägt eine Adapterplatte 95 zur Anbringung eines speziellen Umformaggregates oder Arbeitsaggregates, wie etwa eines Bohraggregates, Gewindeschneidaggregates oder dgl. Eine solche solche Adapterplatte 95 kann längsverschiebbar an der Halterungseinrichtung 23 vorgesehen sein, so dass ein weiterer Einstellfreiheitsgrad für das betreffende Umformaggregat oder Arbeitsaggregat gegeben ist.
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Unter Nutzung sämtlicher Freiheitsgrade solcher Halterungseinrichtungen 23 ist es möglich, mehrere solcher Halterungseinrichtungen 23 nebeneinander liegend und parallel ausgerichtet auf dem kreisringförmigen Durchgangsloch 19 so zu platzieren, dass eine Linearanordnung von Umformaggregaten anstelle der bisher erörterten Radialkonfiguration simuliert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2229288 A1 [0003, 0008]
- DE 19605647 A1 [0003, 0008]
- DE 202006016203 U1 [0008]