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Die Bearbeitungseinheit dient insbesondere zur Blechbearbeitung und ist vorzugsweise ausgebildet als ein Stanzwerkzeug zum Einstanzen von Löchern oder als Einpresswerkzeug oder Fügewerkzeug zum Setzen von Funktionselementen, wie beispielsweise Muttern, Schrauben oder auch Stanzniete, Stanzmuttern, etc.
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Für eine Reihe von Aufgaben in der Blechbearbeitung werden sogenannte Niederhalter benötigt. Diese positionieren und halten das oder die zu bearbeitenden Bleche in einer definierten Bearbeitungsposition, pressen diese beispielsweise gegen Matrizen. Beim Fügen zweier Bleche werden die Bleche beispielsweise definiert gegeneinander gepresst um eine zuverlässige Fügeverbindung auszubilden. In der Bearbeitungsposition werden dann die Bleche bearbeitet, beispielsweise gelocht oder miteinander verbunden, insbesondere über Fügeelemente, wie Blindder Stanzniete, Muttern und Schrauben.
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Die Niederhalter unterstützen den Bearbeitungsvorgang insbesondere auch dahingehend, dass die Werkstücke (Bleche) beim Fügen nicht verformt werden. Durch die Niederhalter wird ein Materialfluss des zu bearbeitenden Bleches behindert, so dass der Bearbeitungsprozess in definierter Weise beispielsweise im Hinblick auf den Kraftbedarf, die Formhaltigkeit etc. ablaufen kann. Unterstützt wird die definierte Bearbeitung dadurch, dass die Werkstücke durch den Niederhalter während des Bearbeitungsvorgangs auf Gegenlage wie beispielsweise Matrizen positioniert und fixiert sind. Dies ist insbesondere bei einem automatisierten Prozess beispielsweise beim vollautomatischen Handling mit Hilfe von Robotern von entscheidender Bedeutung. Bei den Niederhaltern wird allgemein eine schlanke Bauform angestrebt, um den Platzbedarf beim Bearbeitungsvorgang gering zu halten und eine gute Zugänglichkeit zu gewährleisten. Zudem wird weiterhin angestrebt, dass ihre Niederhaltekraft vorzugsweise stufenlos einstellbar ist, damit die Bearbeitungseinheit insgesamt an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben angepasst werden kann.
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Die Niederhaltekraft wird mit Hilfe einer Krafteinheit ausgeübt. Bekannt sind hierzu beispielsweise Federpakete. Deren Baugrößen sowie die mit zunehmendem Federweg zunehmende Kraft lassen jedoch nur einen beschränkten Einsatz zu. Bei der Verwendung von hydraulischen Krafteinheiten zur Erzeugung der Niederhaltekraft ist ein aktives Hydraulikaggregat erforderlich, um den Niederhaltedruck zu erzeugen, was eine aufwändige Druckversorgung erforderlich macht.
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Eine Bearbeitungseinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
DE 197 52 367 A1 zu entnehmen. Bei der bekannten Bearbeitungseinheit ist ein Stempel innerhalb eines Hydraulikrohres geführt, an dem endseitig ein Niederhalter gleitverschieblich angeordnet ist. Über die Einstellung des Drucks einer im Hydraulikrohr enthaltenen Flüssigkeit wird die Position des Niederhalters gesteuert.
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Weitere Bearbeitungseinheiten, bei denen der Stempel und/oder der Niederhalter in einem Rohr geführt und pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden, sind beispielsweise aus
DE 10 2006 013 651 A1 , aus
EP 1 055 466 A2 sowie aus
WO 02/00368 A2 zu entnehmen.
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Aus der
US 4 030 391 A ist eine Stanzpresse zu entnehmen, bei der ein Stanzkolben mit einem Stanzstempel innerhalb eines Zylinders pneumatisch verstellbar angeordnet ist. Innerhalb des Stanzkolbens sind Bohrungen eingefügt, in denen pneumatisch verstellbare Kolben angeordnet sind, die mit einer Niederhalteplatte verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Niederhalterfunktion in einer möglichst einfachen und kompakten Bauweise zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Bearbeitungseinheit sowie ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere eines Blechs, mit einem Bearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.
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Die Bearbeitungseinheit weist hierzu einen Niederhalter sowie das Bearbeitungswerkzeug auf. Sowohl Niederhalter als auch das Bearbeitungswerkzeug sind gemeinsam an einer Zustelleinheit angeordnet, über die eine Zustellung in Zustellrichtung hin zum Werkstück und zu einer Bearbeitungsposition erfolgt. Der Niederhalter ist hierzu über einen Hydraulikzylinder eines Hydrauliksystems an der Zustelleinheit, und zwar voreilend zum Bearbeitungswerkzeug angeordnet. Der Niederhalter ist daher in Zustellrichtung betrachtet vor dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet. Das Hydrauliksystem weist weiterhin ein Überströmventil für die Hydraulikflüssigkeit auf, welches bei Erreichen eines vorgegebenen Niederhaltedrucks öffnet. Das Überströmventil ist hierbei insbesondere als Druckbegrenzungsventil ausgebildet. Bei geöffnetem Überströmventil ist das Bearbeitungswerkzeug relativverschieblich zum Niederhalter und wird daher mit Hilfe der Zustelleinheit beim Bearbeitungsvorgang aus der im Vergleich zum Niederhalter rückgezogenen Position in eine vordere dem Niederhalter vorgelagerte Bearbeitungsposition gebracht.
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Beim Bearbeitungsverfahren mit Hilfe einer derartigen Bearbeitungseinheit wird zunächst in einem ersten Schritt der voreilend zum Bearbeitungswerkzeug angeordnete Niederhalter gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug in Zustellrichtung zum Werkzeug zugestellt. Sobald der Niederhalter das Werkstück erreicht, übt der Niederhalter auf das Werkstück einen Druck aus, der aufgrund der weitergehenden Zustellbewegung sich kontinuierlich aufbaut, bis ein gewünschter Niederhaltedruck erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt das Überströmventil einen Strömungsweg frei, so dass die bis zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise starre Kopplung zwischen dem Niederhalter und der Zustelleinheit aufgelöst wird. Durch die weitergehende Zustellbewegung wird das Bearbeitungswerkzeug in die vordere Bearbeitungsposition verfahren und der eigentliche Bearbeitungsvorgang wird ausgeführt.
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Von besonderem Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass die für den Niederhalter erforderliche Niederhaltekraft nicht von einem separaten System, beispielsweise von einem Federpaket oder einem aktiven Hydrauliksystem ausgeübt wird, sondern dass die Erzeugung der Niederhaltekraft über die sowieso vorhandene Zustelleinheit erfolgt. Dadurch ist insgesamt ein kompakter Aufbau ermöglicht und es sind keine zusätzlichen aktiven Hydraulikkomponenten zur Erzeugung der Niederhaltekraft erforderlich. Durch die Verwendung eines Hydraulikzylinders ist hierbei quasi eine stamme Kopplung zwischen der Zustelleinheit und dem Niederhalter bis zum Erreichen des gewünschten einstellbaren Niederhaltedrucks erreicht. Weiterhin lassen sich unterschiedlich lange Zustellwege realisieren, ohne dass wesentliche konstruktive Änderungen vorgenommen werden müssten. Es lassen sich daher insbesondere auch große Hübe bzw. Zustellwege problemlos realisieren.
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Zweckdienlicherweise ist der Niederhaltedruck auf einen gewünschten Wert einstellbar. Dies kann in einfacher Weise durch die Ausgestaltung des Überströmventils als ein steuer- oder regelbares Ventil geschehen.
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Vorzugsweise ist das hydraulische System dabei derart ausgestaltet, dass der Niederhaltedruck über den gesamten gewünschten Zustellweg konstant bleibt, sobald der Niederhaltedruck erreicht ist. Unter Zustellweg wird hierbei die in Axialrichtung zurückgelegte Wegstrecke bei geöffnetem Überströmventil verstanden. Der wesentliche Vorteil ist darin zu sehen, dass – anders als beispielsweise bei Federpaketen – der Niederhaltedruck unabhängig von dem erforderlichen Zustellweg für das Bearbeitungswerkzeug ist. Es ist beispielsweise keine Beschädigung der Oberfläche des Werkstücks durch einen zunehmenden Niederhaltedruck zu befürchten.
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Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass das verwendete Hydrauliksystem als eine autarke Einheit ausgebildet ist und vorzugsweise unmittelbarer Bestandteil der Zustelleinheit ist. Unter autarke Einheit wird hierbei verstanden, dass keine externen Hydraulikleitungen erforderlich sind, um einen Hydraulikdruck bereit zu stellen. Das Hydrauliksystem ist insgesamt vorzugsweise passiv ausgebildet, weist also keine eigene Hydraulikpumpe zur Erzeugung des Hydraulikdrucks auf. Durch die Integration des Hydrauliksystems in die Zustelleinheit ist ein besonders kompakter Aufbau erzielt. Das Hydrauliksystem ist daher insgesamt ein integraler Bestandteil der Bearbeitungseinheit.
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Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Überströmventil bei Erreichen des Niederhaltedrucks einen Strömungsweg für die Hydraulikflüssigkeit in einen Speicher oder Vorratsbehälter freigibt. Bei Überschreiten des eingestellten Niederhaltedrucks sammelt sich daher die aus dem Hydraulikzylinder ausströmende Hydraulikflüssigkeit im Speicher und wird aus diesem nach Beendigung des Arbeitsvorgangs wieder in den Zylinder zurückgepumpt. Dies erfolgt zweckdienlicherweise mit Hilfe eines Gegendrucks, der auf die Hydraulikflüssigkeit im Speicher ausgeübt wird. Der Gegendruck ist hierbei zweckdienlicherweise kleiner als der Niederhaltedruck, so dass das Strömen der Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikzylinder in den Speicher sowie vom Speicher in den Hydraulikzylinder insbesondere automatisch in Abhängigkeit der aktuell herrschenden Druckverhältnisse erfolgt.
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Zweckdienlicherweise ist der Gegendruck einstellbar. Über den Gegendruck besteht beispielsweise die Möglichkeit, nach dem Öffnen des Überströmventils einen definierten Haltedruck für den Niederhalter einzustellen.
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Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs fährt die Zustelleinheit entgegen der Zustellrichtung wieder zurück. Dadurch wird das System entlastet, d. h. auf den Niederhalter wird keine Gegenkraft vom Werkstück mehr ausgeübt. Durch den Gegendruck wird dann wiederum automatisch der Niederhalter in die zum Bearbeitungswerkzeug voreilende Position verschoben und somit in die Ausgangsposition für den nächsten Bearbeitungszyklus gebracht.
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Zweckmäßigerweise wird der Gegendruck hierbei pneumatisch ausgeübt. Hierzu ist der Speicher beispielsweise an eine Druckluftversorgung angeschlossen und insbesondere nach Art eines sogenannten Medienwandlers ausgebildet, bei dem der Pneumatikdruck unmittelbar auf die Hydraulikflüssigkeit einwirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Speicher als ein Blasenspeicher ausgebildet, bei dem die Hydraulikflüssigkeit von einem unter Druck stehenden Gas mit dem Gegendruck beaufschlagt wird. Die Hydraulikflüssigkeit ist üblicher weise über eine elastische Membran von dem Gas getrennt. Der Blasenspeicher ist vorzugsweise als ein autarker Speicher ausgebildet, welcher nach Art eines Druckspeichers keine externe Druckenergieversorgung im laufenden Betrieb erforderlich macht. Der Blasenspeicher ist hierbei vorzugsweise Bestandteil des Hydrauliksystems und damit insbesondere auch ein integraler Bestandteil der Bearbeitungseinheit. Lediglich beim erstmaligen Befüllen des Druckspeichers mit dem Druckgas ist ein Anschluss an eine Gasversorgung erforderlich.
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In einer bevorzugten Alternative ist ein permanenter Anschluss an eine Pneumatikleitung vorgesehen. Die Druckluft – beispielsweise mit einem Druck von 4 bis 8 bar – wirkt hierbei vorzugsweise in einem Leitungsstück auf die Hydraulikflüssigkeit ein.
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Insgesamt ist hierdurch eine äußerst kompakte Bearbeitungseinheit ausgebildet, die für die Niederhalterfunktion keine zusätzliche aktive Kraftkomponente erforderlich macht. Sämtliche Komponenten im Hinblick auf die Niederhaltefunktion sind allgemein als rein passiv wirkende Komponenten ausgebildet Die für die Erzeugung der Niederhaltefunktion erforderliche Energie wird über den sowieso vorhandenen Antrieb für die Zustellbewegung ausgeübt. Der Zustellantrieb ist hierbei derart ausgelegt, dass er die für die Niederhalterfunktion zusätzlich erforderliche Energie auch aufbringen kann.
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Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist zumindest ein zweites Überströmventil vorgesehen, das für einen im Vergleich zum ersten Überströmventil anderen Niederhaltedruck ausgelegt ist. Zwischen den beiden Überströmventilen, auch als Hochdruck- und als Niederdruckventil bezeichnet, kann umgeschaltet werden, so dass wahlweise der eine oder der andere Niederhaltedruck eingestellt werden kann. Das Umschalten erfolgt hierbei vorzugsweise mittels eines schaltbaren Sperrventils, das insbesondere den Strömungsweg über das für den geringeren Druck ausgelegte Überströmventil sperrt.
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Durch diese Maßnahme können durch ein einfaches Umschalten verschiedene Niederhaltedrücke und damit Niederhaltekräfte eingestellt werden. In einigen Anwendungsfällen ist es von Vorteil, wenn während eines Bearbeitungsvorgangs, beispielsweise beim Einpressen eines Bolzens in ein Blech, die Niederhaltekraft erhöht wird. Das Hochdruckventil begrenzt den Niederhaltedruck vorzugsweise auf den 1,5fachen bis 3fachen des Wertes des Niederdruckventils. Typische Werte für den niedrigen Niederhaltedruck liegen bei einigen 10 bar, beispielsweise bei 30 bar bis 100 bar.
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Bei dieser Ausführungsvariante mit den mehreren Begrenzungsventilen wird daher bei einem Bearbeitungsvorgang in Stufen zwischen unterschiedlichen Niederhaltedrücken umgeschaltet. Während einer jeweiligen Stufe bleibt dabei der Niederhaltedruck über den Zustellweg konstant.
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Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung wirkt ein Kolben des Hydraulikzylinders unmittelbar auf den Niederhalter ein. Zweckdienlicherweise sind hierbei mehrere, insbesondere zwei parallel zueinander angeordnete Hydraulikzylinder vorgesehen, deren Kolben auf eine gemeinsame Mitnehmerplatte des Niederhalters einwirkt. Die Kolben greifen dabei vorzugsweise lose an der Mitnehmerplatte an.
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Bevorzugt sind der Niederhalter und das Bearbeitungswerkzeug aneinander geführt, insbesondere bildet das Bearbeitungswerkzeug eine Führung für den Niederhalter. D. h., das Bearbeitungswerkzeug und der Niederhalter sind aneinander relativverschieblich geführt. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Niederhalter als ein Führungsrohr ausgebildet ist, das am Bearbeitungswerkzeug entlang verfahrbar angeordnet ist. Das Bearbeitungswerkzeug umfasst hierzu insbesondere einen Stempel oder eine Betätigungsstange, die unmittelbar starr mit der Zustelleinheit verbunden und insbesondere zentral durch die Mitnehmerplatte geführt ist. Insgesamt ist durch diese Ausgestaltung eine besonders gute Führung des Niederhalters ausgebildet.
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Das Bearbeitungswerkzeug ist zweckdienlicherweise wahlweise als ein Lochwerkzeug zum Einbringen von Löchern in das Blech oder als ein Setzwerkzeug zum Einbringen von Funktionselementen in das Blech ausgebildet. Bei der Ausgestaltung als Lochwerkzeug ist das Bearbeitungswerkzeug daher nach Art eines Stanzstempels ausgebildet. Bei der Ausgestaltung als Setzwerkzeug hängt die spezielle Ausgestaltung des Bearbeitungswerkzeugs von der Art des Funktionselements ab. Ist das Funktionselement beispielsweise ein selbststanzendes Einpresselement, wie beispielsweise eine Stanzmutter, so ist das Bearbeitungswerkzeug als ein Einpresswerkzeug ausgebildet, welches in seinem Kopfbereich eine Aufnahme für das Funktionselement aufweist. Im Allgemeinen gilt, dass das Bearbeitungswerkzeug einen Werkzeugkopf aufweist, in dem das jeweilige Funktionselement gegriffen ist, um es automatisch beispielsweise in ein vorgelochtes Loch des Werkstücks zu verfahren. Als Funktionselemente werden insbesondere Fügeelemente zum Fügen zweier Bleche verstanden, wie beispielsweise Einpresselemente (Einpressmutter, Einpressbolzen) Stanzelemente (Stanzniet, Stanzmutter) oder sonstige Fügeelemente wie u. a. Niete.
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Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinheit für die Montage an einem Zustellstempel eines Zustellantriebs einer Bearbeitungsmaschine ausgebildet. Der Zustellantrieb ist beispielsweise ein Spindelantrieb, ein pneumatischer-, ein hydraulischer- und vorzugsweise ein hydropneumatischer Antrieb. Bei letzterem ist eine schnelle Zustellung bei geringem Druck über den Pneumatikteil und eine anschließende langsamere Zustellung bei hohem Druck über den Hydraulikteil ermöglicht, was für Einpressvorgänge von Vorteil ist. Die Bearbeitungseinheit ist an dem Zustellstempel vorzugsweise austauschbar befestigt. Insgesamt ist dadurch eine integrierte, in sich abgeschlossene Baueinheit umfassend das Bearbeitungswerkzeug, den Niederhalter sowie das Hydrauliksystem, insbesondere auch in Kombination mit dem Blasenspeicher, am Zustellstempel befestigbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:
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1 eine schematische, vereinfachte Darstellung einer Bearbeitungseinheit, die an einem Zustellstempel einer Bearbeitungsmaschine befestigt ist, und
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2 ein Hydraulikschaltbild des Hydrauliksystems.
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Die Bearbeitungseinheit umfasst im Ausführungsbeispiel der 1 eine Zustelleinheit 2, die an ihrem oberen Ende ein Kupplungselement 4 zum reversiblen Befestigen an einem Zustellstempel 6 eines hier nicht näher dargestellten Zustellantriebs, insbesondere hydropneumatischer Antrieb einer Bearbeitungsschiene angeordnet ist.
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Die Bearbeitungseinheit umfasst weiterhin ein Bearbeitungswerkzeug 8 sowie einen Niederhalter 10, die beide unmittelbar mit der der Zustelleinheit 2 zusammenwirken. Das Bearbeitungswerkzeug 8 ist nach Art eines Stempels ausgebildet, der in seinem Kopfbereich ein Funktionselement 12 hält. Der Niederhalter 10 ist insbesondere nach Art eines Führungsrohres 14 ausgebildet, das das Bearbeitungswerkzeug 8 zu Führungszwecken umgibt. Im oberen, zur Zustelleinheit 2 hin orientierten Bereich geht das Führungsrohr 14 in eine Mitnehmerplatte 16 über. An dieser greifen zwei Hydraulikzylinder 18 mit ihren jeweiligen Kolben 20 an. Die Hydraulikzylinder 18 sind mit Hilfe von Flanschen 22 an der Zustelleinheit 2 befestigt. Der Stempel des Bearbeitungswerkzeugs 8 ist zentral durch die Mitnehmerplatte 16 hindurchgeführt und mit seinem rückwärtigen Ende ebenfalls an der Zustelleinheit 2 befestigt.
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Im Ausführungsbeispiel ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Zustelleinheit 2 nach Art eines Zustellblocks ausgebildet ist, in den zum einen die Hydraulikzylinder 18 als auch das obere Ende des Bearbeitungswerkzeugs 8 eingelassen sind. Hierzu weist der Zustellblock beispielsweise zylinderartige Aufnahmen für die Hydraulikzylinder 18 einerseits und für das Bearbeitungswerkzeug 8 andererseits auf. An ihrem oberen Ende sind die beiden Hydraulikzylinder 18 über eine Hydraulikleitung 24 miteinander verbunden. Die Hydraulikleitung 24 bildet allgemein einen Strömungsweg für eine im Hydraulikzylinder 18 befindliche Hydraulikflüssigkeit. Die Hydraulikleitung 24 ist im Ausführungsbeispiel als eine Bohrung im Zustellblock der Zustelleinheit 2 ausgebildet.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Bearbeitungswerkzeug 8 als ein Einpressstempel für das als Einpressbolzen ausgebildete Funktionselement 12 ausgebildet. Das Funktionselement 12 wird hierbei in ein vorgelochtes Blech 26 eingepresst. Das Blech liegt hierzu auf einem als Matrize ausgebildeten Gegenhalter 28 auf. Beim Durchführen des Bearbeitungsvorgangs wird die Zustelleinheit 2, angetrieben vom Zustellstempel 6, in Zustellrichtung 30 zum Blech 26 zugestellt. Der dem Bearbeitungswerkzeug 8 voreilende Niederhalter 10 trifft als erstes auf die Oberseite des oberen Bleches 26 auf und presst dieses gegen den Gegenhalter 28. Mit zunehmender Zustellbewegung steigt der vom Niederhalter 10 ausgeübte Druck an, bis er schließlich einen einstellbaren definierten Niederhaltedruck übersteigt. Sobald der Niederhaltedruck überstiegen wird, öffnet ein als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Überströmventil 32A den durch die Hydraulikleitung 24 gebildeten Überströmweg und die Hydraulikflüssigkeit entweicht in einen Speicher 34 (vgl. hierzu auch 2).
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Durch die weitergehende Zustellung in Zustellrichtung 30 verfährt das Bearbeitungswerkzeug 8 relativ zum Niederhalter 10 in die Bearbeitungsposition und der eigentliche Bearbeitungsvorgang, im Ausführungsbeispiel das Einpressen des Einpressbolzens, erfolgt.
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Nach Abschluss des Bearbeitungsvorgangs fährt die Zustelleinheit 2, angetrieben vom Zustellstempel 6, entgegen der Zustellrichtung 30 wieder in eine Ausgangsposition zurück, d. h. das Bearbeitungswerkzeug 8 und insbesondere auch der Niederhalter 10 werden vom Blech 26 wieder zurückgezogen. Der Niederhalter 10 wird daher wieder entlastet. Durch einen auf die Hydraulikflüssigkeit wirkenden Gegendruck wird diese wieder in die Hydraulikzylinder 18 eingepresst, so dass die Kolben 20 und mit ihnen der Niederhalter 10 wieder in die vordere, voreilende Ausgangsposition verfahren werden, in der der Niederhalter 10 in Zustellrichtung 30 vor dem Bearbeitungswerkzeug 8 angeordnet ist. Dies stellt die Ausgangsposition dar, die also automatisch eingenommen wird, bevor der nächste Prozesszyklus beginnt.
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Aus dem Hydraulikschema gemäß 2 ist zu entnehmen, dass zum Speicher 34 ein erster Strömungsweg 36A gebildet ist, in dem das einstellbare Überströmventil 32A angeordnet, das erst bei Erreichen des Niederhaltedrucks den Strömungsweg 36A in Strömungsrichtung zum Speicher 34 öffnet. Dieser erste Strömungsweg 36A ist für hohe Drücke ausgelegt.
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Ergänzend ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel noch vorgesehen, dass ein weiteres als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Überströmventil 32B in einem parallelen Strömungsweg 36B angeordnet ist. Der zweite Strömungsweg 36B ist über ein zusätzliches Ventil 38 freigeb- bzw. speerbar. Das zweite Überströmventil 32B öffnet bei im Vergleich zum ersten Überströmventil 32A geringeren Drücken und ist ebenfalls einstellbar. Durch diese Ausgestaltung können daher Niederhaltedrücke über einen sehr weiten Druckbereich problemlos eingestellt werden. Soll das erste (Hochdruck-)Überströmventil 32A aktiv sein, so wird der zweite (Niederdruck-)Strömungsweg 36B über das Ventil 38 geschlossen. Soll das zweite (Niederdruck-)Überströmventil 32B aktiv sein, so wird das Ventil 38 geöffnet und das zweite Überströmventil 32B spricht vor dem (Überdruck-)Überströmventil 32A an. Bei einem mehrstufigen Bearbeitungsvorgang wird daher zunächst der geringe Niederhaltedruck eingestellt und hierzu der zweite Strömungsweg 36B freigegeben, indem das Ventil 38 geöffnet wird. Das Umschalten auf den höheren Niederhaltedruck erfolgt durch Schließen des Ventils 38. Der Druck steigt an, bis der höhere Niederhaltedruck erreicht ist und das erste Überströmventil 32A den Strömungsweg 32A freigibt. In einer alternativen Ausgestaltung ist lediglich ein Strömungsweg 36A und ein Überströmventil 32A vorgesehen.
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Schließlich ist parallel zu den Strömungswegen 36A, 36B ein Rückstrompfad 39 vorgesehen, welcher über ein Sperrventil 40 in Richtung zum Speicher 34 verschlossen ist. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs, wenn die Zustelleinheit 2 wieder zurückgefahren wird, strömt die Hydraulikflüssigkeit vom Speicher 34 über den Rückströmpfad 38 wieder in die Hydraulikzylinder 18 zurück.
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Hierzu wird die im Speicher 34 befindliche Hydraulikflüssigkeit insbesondere kontinuierlich mit Druck beaufschlagt.
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Vorzugsweise ist der Speicher 34 als ein Druckspeicher, insbesondere als sogenannter Blasenspeicher ausgebildet. Hierzu weist der Speicher 34 eine elastische Membran 42 auf, die ein unteres Speichervolumen, in dem die Hydraulikflüssigkeit bevorratet ist, von einem oberen Speichervolumen trennt. Die Membran 42 ist nicht zwingend erforderlich. Im oberen Speichervolumen ist ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise Stickstoff oder auch Druckluft enthalten. Über das Gas wird der auf die Hydraulikflüssigkeit wirkende Gegendruck eingestellt. Das Gas wird über einen Pneumatikanschluss 44 in den Speicher 34 eingebracht. Bei einer kontinuierlichen Druckbeaufschlagung über den Pneumatikanschluss 44 kann der Speicher 34 sehr kleinbauend und beispielsweise als ein einfaches Leitungsstück ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist allgemein ein Ventil vorgesehen, über das der Speicher drucklos gemacht werden kann, so dass der Niederhalter 10 problemlos relativ zum Bearbeitungswerkzeug 8 verschoben werden kann. Dies ist beispielsweise bei Revisionen oder bei einem Werkzeugtausch von Vorteil.
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Die einzelnen Ventile 32A, 32B, 38 und 40 sowie die Strömungswege 36A, 36B, 39 sind zweckdienlicherweise innerhalb einer Hydraulik-Steuereinheit angeordnet, die einen gemeinsamen Hydraulikanschluss einerseits zum Speicher 34 und andererseits zu den Hydraulikzylindern 18 aufweist. Beidseitig der vorzugsweise als eine Baueinheit ausgebildeten Hydraulik-Steuereinheit sind an den einzelnen Ausgängen jeweils Manometer 46 vorgesehen.
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Von besonderem Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist die Tatsache, dass das gesamte Drucksystem vollkommen autark, also unabhängig von externen Energie- und Druckquellen ist und zudem rein passiv ausgebildet ist. Zweckdienlicherweise ist das gesamte Hydrauliksystem mit der in 2 gezeigten Hydraulik-Steuereinheit sowie dem Speicher 34 als ein integraler Bestandteil der Zustelleinheit 2 ausgebildet. Alternativ kann die Hydraulik-Steuereinheit und der Speicher 34 als eine separate Einheit getrennt von der Zustelleinheit 2 beispielsweise an der Bearbeitungsmaschine befestigt sein und mit der Zustelleinheit 2 über die Hydraulikleitung 24 verbunden sein.
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Die hier beschriebene Bearbeitungseinheit ist insbesondere als eine Locheinheit zum Einbringen von Löchern in Blechen 26 oder als Setzeinheit zum Setzen von Fügeelementen 12 in Bleche 26 ausgebildet. Der besondere Vorteil der beschriebenen Bearbeitungseinheit ist dann zu sehen, dass der Niederhalter 10 gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug 8 in Zustellrichtung 30 zugestellt wird, so dass die für die Niederhaltefunktion notwendige Kraft von dem sowieso vorhandenen Zustellantrieb aufgebracht wird. Dadurch sind aktive Druck- oder Energiekomponenten zur Erzeugung eines Niederhaltedrucks nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen. Es können problemlos auch lange Hübe oder Zustellwege mit konstantem Niederhaltedruck bzw. in Stufen konstanten Niederhaltedrücken verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Zustelleinheit
- 4
- Kupplungselement
- 6
- Zustellstempel
- 8
- Bearbeitungswerkzeug
- 10
- Niederhalter
- 12
- Funktionselement
- 14
- Führungsrohr
- 16
- Mitnehmerplatte
- 18
- Hydraulikzylinder
- 20
- Kolben
- 22
- Flansch
- 24
- Hydraulikleitung
- 26
- Blech
- 28
- Gegenhalter
- 30
- Zustellrichtung
- 32A
- erstes (Hochdruck-)Überströmventil
- 32B
- zweites (Niederdruck-)Überströmventil
- 34
- Speicher
- 36A
- erster (Hochdruck-)Strömungsweg
- 36B
- zweiter (Niederdruck-)Strömungsweg
- 38
- Ventil
- 39
- Rückströmpfad
- 40
- Sperrventil
- 42
- Membran
- 44
- Pneumatikanschluss
- 46
- Manometer