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WO2025015361A1 - Biegegesenk für eine biegemaschine und verfahren zur herstellung eines biegegesenks - Google Patents

Biegegesenk für eine biegemaschine und verfahren zur herstellung eines biegegesenks Download PDF

Info

Publication number
WO2025015361A1
WO2025015361A1 PCT/AT2024/060277 AT2024060277W WO2025015361A1 WO 2025015361 A1 WO2025015361 A1 WO 2025015361A1 AT 2024060277 W AT2024060277 W AT 2024060277W WO 2025015361 A1 WO2025015361 A1 WO 2025015361A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inlet contour
die
bending
radius
inlet
Prior art date
Application number
PCT/AT2024/060277
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Artmayr
Heinz Leumüller
Volodymyr NEDASHKIVSKYI
Burkhard Heller
Martin Jobst
Original Assignee
Trumpf Maschinen Austria Gmbh & Co. Kg.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Maschinen Austria Gmbh & Co. Kg. filed Critical Trumpf Maschinen Austria Gmbh & Co. Kg.
Publication of WO2025015361A1 publication Critical patent/WO2025015361A1/de

Links

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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0209—Tools therefor

Definitions

  • the invention relates to a bending die for a bending machine for carrying out a bending process on a sheet metal workpiece, wherein the bending die comprises a support surface for the sheet metal workpiece, which lies in a first plane, wherein a substantially V-shaped recess is provided on the support surface, which divides the support surface into two partial surfaces, wherein the recess comprises a flat first side surface, which is inclined at a fixed first die angle with respect to a dividing plane of the recess that is normal to the first plane, and an opposite flat second side surface, which is inclined at a fixed second die angle with respect to the dividing plane, wherein the first side surface is connected to the first partial surface via a first inlet contour and the second side surface is connected to the second partial surface via a second inlet contour, wherein the first inlet contour and second inlet contour each comprise a first inlet contour section with a first radius, the value of which depends on a fixed theoretical die width of the bending die. is.
  • the invention further relates to a tool system, a bending machine and a method for producing a bending die for a bending machine for carrying out a bending process on a sheet metal workpiece.
  • Bending dies also known as bending matrices, are known in the art and are used as a lower tool in die bending.
  • a bending die has a support surface for a sheet metal workpiece to be bent, in which a V-shaped recess is provided.
  • the unbent or pre-bent sheet metal workpiece can be placed on the support surface.
  • the sheet metal forming can take place through a controlled downward movement of an upper tool, which is also known as a punch.
  • a characteristic of air bending is that the workpiece only touches the bending die on the two edges. To produce bends with sufficient accuracy, precise control of the punch is required, for which a CNC control is usually used.
  • the advantage of air bending is the ability to produce different sheet metal angles without changing tools. For this reason, it is used more frequently than embossing bending or three-point bending.
  • the geometry of the V-shaped recess in particular the geometry of an inlet contour between the support surface and the side surfaces of the V-shaped recess, can be used to specifically influence the bending process.
  • the geometry of the inlet contour can influence the surface pressure on the workpiece and consequently the depth of an impression on the workpiece.
  • the rolling or sliding behavior of the workpiece on the bending die and consequently the length of the impression can be influenced.
  • EP 0 605 022 Bl discloses a V-shaped bending die with an inlet contour whose radius of curvature increases from the support surface towards the side surface of the V-shaped recess, wherein a radius ratio between the radius of curvature at the end of the inlet curve and the radius of curvature at the beginning of the inlet curve is determined according to a relatively complex formula.
  • JP4383931 B2 discloses a bending die having an inlet contour with two different consecutive radii, the first radius being larger than the second radius.
  • the contact points on the bending die are the same distance from the workpiece even with different die angles. Bending dies with different die angles, e.g. 30°, 80 and 84°, therefore have the same distance between the contact points for the same bending angle of the workpiece. This means that the same bending behavior or bending result is always achieved regardless of the die angle of the bending die. Bending dies with different die angles are therefore easy to combine.
  • the radius ratio according to the invention can have a positive effect on the rolling or sliding behavior of the workpiece and can also reduce surface pressure. This leads to a reduction in the length and depth of the impression on the workpiece, which means that fewer or no work steps are required for rework.
  • the V-shaped recess is symmetrical with respect to the parting plane. This means that the first inlet contour and the second inlet contour are identical and that the first die angle is the same as the second die angle.
  • the first die angle and the second die angle can be the same or different. This makes it possible, for example, to provide a bending die that only includes the second inlet contour section with the second radius on one of the two inlet contours (or on both inlet contours) and that has different die angles.
  • the bending die is preferably arranged in the bending machine so that the larger die angle faces the operator. This can reduce the risk of injury, since the angular velocity of the leg of the workpiece facing the operator is less than that of the opposite leg.
  • the first inlet contour section of the first inlet contour is tangentially connected to the first partial surface and/or the first inlet contour section of the second inlet contour is tangentially connected to the first partial surface.
  • the first inlet contour section and the second inlet contour section of the first inlet contour can be tangentially connected and/or the first inlet contour section and the second inlet contour section of the second inlet contour can be tangentially connected.
  • the second inlet contour section of the first inlet contour can be tangentially connected to the first side surface of the recess and/or the second inlet contour section of the second inlet contour can be tangentially connected to the second side surface of the recess.
  • the theoretical die width is preferably 4 to 150 mm. This allows the most common bending processes to be carried out.
  • the value of the first radius is preferably 5 to 15% of the theoretical die width, preferably 10%. These values have proven to be particularly advantageous in tests.
  • a first transition point of a transition from the first inlet contour section to the second inlet contour section of the first inlet contour and a second transition point of a transition from the first inlet contour section to the second inlet contour section of the second inlet contour are set at a transition angle of 100° to 120°, preferably at 105° to 115°, in particular at 110°. This makes the bending die suitable for the most common bending cases, which are usually in the range of 90°.
  • the first die angle and/or the second die angle can be 10° to 55°, preferably 15°, 42° or 45°. This means that the most common die angles can be covered. Particularly preferably, the first die angle and/or the second die angle can be 13° to 15°, in particular 14°, or 33° to 35°, in particular 34°. In order to improve pre-bending, it is advantageous if the first or second die angle is 13° to 15°, in particular 14°.
  • first and/or second die angles are flatter, preferably 33° to 35°, in particular 34°.
  • an intersection point of the first side surface and the second side surface is rounded off by means of a curve. This can increase the fatigue strength.
  • a tool system can be provided with several of the bending dies according to the invention, wherein at least two bending dies with the same theoretical die width, the same center distance and different first die angles and/or second die angles are provided.
  • the bending die is preferably used as a lower tool in a bending machine which is designed to carry out a bending process on a sheet metal workpiece.
  • the bending machine comprises a lower bending beam with a lower tool holder for receiving a lower tool, an upper bending beam with an upper tool holder for receiving an upper tool, at least one lower tool and at least one upper tool.
  • the object is further achieved with the method mentioned at the beginning by carrying out the following steps: providing a metallic, preferably cuboid-shaped, base body with a support surface for the sheet metal workpiece lying in a first plane or creating the support surface on the base body, creating a substantially V-shaped recess dividing the support surface into two partial surfaces with a fixed theoretical die width in the support surface, creating a flat first side surface which is inclined at a fixed first die angle with respect to a parting plane perpendicular to the first plane in the recess and an opposite flat second side surface which is inclined at a fixed second die angle with respect to the parting plane, generating a first inlet contour between the first side surface and the first partial surface and a second inlet contour between the second side surface and the second partial surface, each of which has a first inlet contour section with a first radius, the value of which depends on the theoretical die width, wherein a center point of the first radius of the first inlet contour section of the first inlet contour and a center point of the first radius of
  • Fig. 1 the basic structure of a bending machine
  • Fig. 2 a bending die with a basic geometry
  • Fig. 3 shows a bending die according to the invention of an exemplary embodiment
  • Fig. 4 is a block diagram of the method according to the invention.
  • Fig.5a a bent sheet metal workpiece with an impression on each of the legs
  • Fig.5b is an exemplary diagram with the impression length plotted against the second
  • Fig.6a a diagram with the contact pressure on the workpiece plotted against the bending angle
  • Fig.6b is a diagram showing a force on the workpiece plotted against the bending angle
  • Fig.7 shows a bending die according to the invention of a further exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows a highly simplified basic structure of a bending machine 1 for carrying out a bending process on a sheet metal workpiece 2.
  • the bending machine 1 comprises a lower bending beam 3 with a lower tool holder 4 for receiving a lower tool 5.
  • the lower bending beam 3 can, for example, be arranged on a base frame (not shown), which in turn can be arranged on a preferably flat floor, preferably firmly anchored in the floor.
  • the bending machine 1 also comprises a movable upper bending beam 6 with an upper tool holder 7 for holding an upper tool 8.
  • An exemplary upper tool 8 is arranged in the upper tool holder 7 and an exemplary lower tool 5 is arranged in the lower tool holder 4.
  • a desired upper tool 8 and a desired lower tool 5 can be used.
  • the bending die 5 according to the invention which is described in more detail below, can be used as a lower tool.
  • the upper tool 8 can be moved with the upper bending beam 6 in a, usually vertical, direction of movement Z in the direction of the sheet metal workpiece 2, as indicated in Fig.l by the corresponding arrow, until the sheet metal workpiece 2 is between the upper tool 8 and the lower tool 5 or the Bending die is clamped.
  • a free section of the sheet metal workpiece 2 can then be gripped by means of a suitable bending robot 10 (shown schematically in Fig. 1) and the sheet metal workpiece 2 can be bent according to a predetermined bending trajectory T, as indicated by the dashed line.
  • the bending robot 10 can comprise one or more exchangeable grippers (not shown), for example a known vacuum gripper.
  • the bending machine 1 can comprise one or more so-called back stops 9.
  • the back stops 9 make it possible to position the sheet metal workpiece 2 on the lower tool 5 with repeatable accuracy.
  • the bending machine 1 can also comprise a laser measuring device (not shown) in order to measure an actual value of a bending angle of the sheet metal workpiece 2 while the bending process is being carried out.
  • a target value for the bending angle can be specified via a control unit (not shown).
  • the bending robot 10 can carry out the bending process according to a corresponding bending trajectory T until the desired target bending angle is reached.
  • a bending die 5' with a basic geometry is shown.
  • the basic geometry forms the basis for the geometry of the bending die 5 according to the invention, which is explained in more detail below with reference to Fig.3 and Fig.7.
  • the bending die 5' is shown in a side view.
  • a detail of area A is shown on the right in Fig.2.
  • the bending die 5' comprises a substantially cuboid-shaped base body 11 with a height H, a width B and a (not shown) length (normal to the plane of the drawing).
  • the base body 11 comprises a substantially flat support surface 12 which lies in a first plane El.
  • a substantially V-shaped recess 13 is provided in a known manner.
  • the recess 13 is symmetrical with respect to a dividing plane E2 which is normal to the first plane El. In the longitudinal direction (normal to the plane of the drawing), the recess is connected to the opposite end faces of the base body 11.
  • the recess 13 divides the support surface 12 into a first partial surface 12a and a second partial surface 12b.
  • the recess 13 comprises a flat first side surface 14a, which is inclined at a fixed first die angle al to the parting plane E2 and comprises a flat second side surface 14b opposite the first side surface 14a, which is inclined at a fixed second Die angle a2 is inclined to the parting plane E2.
  • the first side surface 14a is connected to the first partial surface 12a of the support surface 12 via a first inlet contour 15_1 and the second side surface 14b is connected to the second partial surface 12b of the support surface 12 via a second inlet contour 15_2.
  • the partial surfaces 12a, 12b can each be connected tangentially to the corresponding inlet contour 15_1, 15_2.
  • the first inlet contour 15_1 and the second inlet contour 15_2 each comprise a circular arc-shaped first section with a radius R in cross section.
  • the inlet contours 15_1, 15_2 thus each comprise a cylindrical outer surface which extends in the longitudinal direction of the bending die 5'.
  • the radius R depends on a fixed theoretical die width W and is, for example, 10% of the theoretical die width W.
  • the theoretical die width W is to be understood as the normal distance between two planes E3, E4, which are each normal to the first plane El and are arranged tangentially to the inlet contours 15_1, 15_2. This is illustrated in Fig.l on the right in detail A, which shows a detailed view of the first inlet contour 15_1.
  • the centers M (or center axes) of the two inlet contours 15_1, 15_2 are spaced apart from each other in the first plane El by a center distance L.
  • Fig. 3 shows a bending die 5 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the bending die 5 is again shown in a side view.
  • a detail C is shown, which shows the first inlet contour 15_1 enlarged.
  • the bending die 5 in turn has a base body 11 with a support surface 12 in which a substantially V-shaped recess 13 is provided.
  • substantially V-shaped means in the context of the present invention that the recess 13 diverges in the direction of the support surface 12, but does not necessarily have to be symmetrical.
  • the recess 13 comprises a first side surface 14a, which is inclined at a fixed first die angle a1 to the parting plane E2 and a second side surface 14b opposite the first side surface 14a, which is inclined (in the opposite direction) at a fixed second die angle a2 to the parting plane E2.
  • the first side surface 14a is connected via a first inlet contour 15_1 to the first partial surface 12a of the support surface 12 and the second side surface 14b is connected via a second inlet contour 15_2 to the second partial surface 12b of the support surface 12.
  • the basic structure corresponds to the bending die 5' of the basic form according to Fig.2, which is why repetitions are omitted and only the differences are discussed.
  • the recess 13 is symmetrical with respect to the parting plane E2, i.e. the inlet contours 15_1, 15_2 are identical and the die angles a1, a2 are the same size.
  • the inlet contours 15_1, 15_2 here each comprise a first inlet contour section 15a with a first radius RI, the value of which depends on the theoretical die width W of the bending die 5.
  • the theoretical die width W is defined as explained with reference to Fig.2 and serves as a reference value in the bending die 5 according to Fig.3.
  • the theoretical die width W can be, for example, 4 to 150 mm.
  • the recess 13 does not necessarily have to be symmetrical, but could, for example, have differently sized die angles al a2 and/or differently designed inlet contours 15_1 15_2.
  • An example of an asymmetric recess is described in more detail below with reference to Fig.7.
  • the value of the first radius RI can be, for example, 5-15% of the theoretical die width W, preferably 10%.
  • the first inlet contour sections 15a are preferably each connected tangentially to the corresponding partial surface 12a, 12b of the support surface 12.
  • the value of the first radius RI is 2mm and the center distance L is 24mm.
  • the center distance L therefore only depends on the specified theoretical die width W and the value of the radius RI, but is independent of the first die angle al and the second die angle a2.
  • the contact points for the sheet metal workpiece 2 therefore remain the same for a specified theoretical die width W regardless of the die angles al, a2.
  • the first inlet contour 15_1 comprises a second inlet contour section 15b with a second radius R2, located between the first inlet contour section 15a and the first side surface 14a.
  • the second inlet contour 15_2 comprises a second inlet contour section 15b with a second radius R2, located between the first inlet contour section 15a and the second side surface 14b.
  • the other inlet contour 15_1, 15_2 could, for example, be designed as in the basic shape according to Fig.2.
  • a radius ratio X between the value of the second radius R2 of the second inlet contour section 15b and the value of the first radius RI of the first inlet contour section 15a is 2.5 to 5.
  • a value of 5mm to 10mm thus results for the second radius R2.
  • the center distance L between the centers Ml of the first radii RI is again 24mm.
  • the radius ratio X 3.5 to 4.5.
  • the radius ratio X 4.
  • the first inlet contour sections 15a are each connected tangentially to the second inlet contour sections 15b.
  • the second inlet contour section 15b of the first inlet contour 15_1 can be connected tangentially to the first side surface 14a of the V-shaped recess 13 and/or the second inlet contour section 15b of the second inlet contour 15_2 can be connected tangentially to the second side surface 14b of the V-shaped recess 13.
  • the transition angle > is shown in Fig.3 and corresponds to the angle between a first straight line Ga and a second straight line Gb (or planes normal to the drawing plane), the intersection of which lies in the second plane E2 and which are arranged at the transition points Ul, U2 each tangential to the corresponding inlet contour 15_1, 15_2.
  • the respective point of contact essentially corresponds to the transition point Ul, U2 (or the transition line) from the first inlet contour section 15a to the second inlet contour section 15b.
  • transition points Ul, U2 shift between the inlet contour sections 15a, 15b.
  • the larger the transition angle ⁇ the closer the transition points Ul, U2 are to the support surface 12 or the first plane El.
  • the position of the center points Ml of the first inlet contour sections 15a is defined both in the direction parallel to the first plane El (by the specified center distance L) and in the direction normal to the first plane El (due to the tangentiality). Consequently, the position of the center points M2 of the second radii R2 of the second inlet contour sections 15b shifts depending on the transition angle ⁇ .
  • the basic geometry of the bending die 5' according to Fig.2 with the same die angles a1, a2 is shown in dashed lines on the left in Fig.3. It can be seen that the V-shaped recess 13 of the bending die 5 according to the invention is narrower than the recess 13 of the bending die 5 1 with the basic geometry due to the larger second radius R2 of the second inlet contour sections 15b.
  • intersection point of the first side surface 14a and the second side surface 14b in the region of the parting plane E2 can be rounded by means of a rounding 16. This reduces the notch effect and increases the fatigue strength of the bending die 5.
  • a first bevel 17a can be provided between the first partial surface 12a of the support surface 12 and a first outer surface 18a of the base body 11, which is parallel to the division plane E2.
  • a second bevel 17b can be provided between the second partial surface 12b of the support surface 12 and a second outer surface 18b of the base body 11, which is parallel to the division plane E2. This improves accessibility for laser measurement.
  • a tool system can advantageously be provided which comprises a plurality of bending dies 5 according to the invention.
  • Two or more bending dies 5 can be provided which have the same theoretical die width W, the same center distance L, but different first die angles a2 and/or different second die angles a2. Due to identical contact points for the sheet metal workpiece 2 (see Fig. 1), bending dies 5 with different die angles a1, a2 can be easily combined.
  • “Combining” means that the bending dies 5 can be arranged next to one another on the lower tool holder 4 and can be used in the same bending process.
  • Fig. 4 shows a block diagram to illustrate the method according to the invention for producing a bending die 5, for example according to Fig. 3. Each block corresponds to a method step of the method. Blocks with dashed lines represent optional steps.
  • step S 1 a metallic, preferably cuboid-shaped, base body 11 is first provided, which has the essentially flat support surface 12 for the sheet metal workpiece 2.
  • the support surface 12 can also be produced in an optional second step S2, e.g. by means of a suitable, preferably machining, manufacturing process.
  • a third step S3 the substantially V-shaped recess 13 is created in the base body 11.
  • the recess 13 can optionally be created in such a way that it is symmetrical with respect to a parting plane E2 that is normal to the first plane E1 (analogous to that shown in Fig.3).
  • the flat first side surface 14a with the specified first die angle a1 and the flat second side surface 14b with the specified second die angle a2 are created in the recess 13.
  • the first die angle a1 and the second die angle a2 can, for example, be the same size (as shown in Fig.3) or different (as shown in Fig.7 and described in more detail below).
  • step S1 it is not necessary to start from a cuboid-shaped base body 11, but rather a semi-finished product could also be used, for example, in which a rough contour of the recess 13 is already provided.
  • the geometry according to the invention can then be created in step S3 by fine machining of the rough contour.
  • the creation of the recess 13 can in turn be carried out by means of a suitable machining process.
  • step S4 the first inlet contour 15_1 is created between the first side surface 14a and the first partial surface 12a of the support surface 12 and the second inlet contour 15_2 is created between the second side surface 14b and the second partial surface 12b of the support surface 12.
  • step S4a the respective first inlet contour section 15a is created with the first radius RI, the value of which depends on the desired theoretical die width W.
  • the value of the first radius RI can be, for example, 10% of the theoretical die width W.
  • a second inlet contour section 15b with a second radius R2 is created between the first inlet contour section 15a of the first inlet contour 15_1 and the first side surface 14a and/or between the first inlet contour section 15a of the second inlet contour 15_2 and the second side surface 14ab.
  • a value of the second radius R2 is determined according to the radius ratio X depending on the value of the first radius RI.
  • the theoretical die width W 20
  • a first chamfer 17a can be created between the first partial surface 12a of the support surface 12 and a first outer surface 18a of the base body 11, which lies parallel to the dividing plane E2.
  • a second chamfer 17b can also be created between the second partial surface 12b of the support surface 12 and a second outer surface 18b of the base body 11, which lies parallel to the dividing plane E2.
  • an intersection point of the first side surface 14a and the second side surface 14b in the region of the dividing plane E2 can be rounded by means of a rounding 16.
  • steps S1-S6 do not necessarily have to be carried out in the order shown in Fig.4.
  • the method can be adapted accordingly so that a bending die 5 with the features described above with reference to Fig.3 can be produced.
  • FIG. 5a an exemplary sheet metal workpiece 2 is shown which was bent by means of the bending die 5 of the invention at a fixed bending angle y.
  • the sheet metal workpiece 2 has two legs 2a, 2b which are at an opening angle ß to each other.
  • the bending angle y starts at 0° and goes up to 180° and the opening angle ß behaves exactly the opposite.
  • an impression A is indicated, which is created during the bending process by the force acting on the sheet metal workpiece 2 in the area of the inlet contours 15_1, 15_2.
  • the impressions A each have an impression length Y in Longitudinal direction of the legs 2a, 2b, as shown in Fig.5a.
  • the impressions A also each have a certain (not shown) impression depth.
  • Fig. 5b shows a diagram in which the impression length Y of the impression A on the bent sheet metal workpiece 2 is plotted against the value of the second radius R2 of the second inlet contour section 15b of the inlet contours 15_1, 15_2.
  • the radius ratio X defined according to the invention can advantageously reduce, in particular minimize, the impression length Y on the bent sheet metal workpiece 2.
  • the reduction in the impression length Y results from the fact that the legs 2a, 2b roll over the inventive inlet contour 15 to a greater extent and slide less.
  • Fig.6a shows a diagram in which a contact pressure p on the sheet metal workpiece 2 is plotted against the bending angle y.
  • the solid line with marker corresponds to the bending die 5 according to the invention as shown in Fig.3.
  • the solid line without marker corresponds to the bending die 5' of the basic geometry as shown in Fig.2, which is shown for comparison.
  • the curve of the bending die 5 exhibits a significant drop in the contact pressure p.
  • Fig.6b shows a diagram in which an actuating force F (e.g. measured on the upper bending beam 6 or upper tool 8 - see Fig.1) is again plotted against the bending angle y.
  • the bending force F was measured during a bending process using the bending die 5 according to the invention.
  • the solid line with marker again corresponds to the bending die 5 according to the invention according to Fig.3.
  • the solid line without marker corresponds to the bending die 5' of the basic geometry according to Fig.2, which is shown for comparison.
  • the actuating force F is at a higher level over a longer bending angle y than in the bending die 5' of the basic geometry. While in the bending die 5' the actuating force F decreases significantly in the further course in the dashed area, the actuating force F in the bending die 5 remains essentially constant over a longer bending angle y.
  • the maximum value of the actuating force F for bending die 5 is essentially the same as for bending die 5', but not higher. It follows that when using bending die 5, no higher demands need to be placed on the upper tool or the bending machine than with bending die 5' with the basic geometry.
  • Fig. 7 shows a further exemplary embodiment of the bending die 5 according to the invention.
  • Fig. 3 shows a further exemplary embodiment of the bending die 5 according to the invention.
  • the bending die 5 in turn has a substantially V-shaped recess 13.
  • the first side surface 14a is inclined at the first die angle al to the parting plane E2 and the second side surface is inclined in the opposite direction at the second die angle a2 to the parting plane E2.
  • the recess 13 is formed asymmetrically here, in that the first die angle al is larger than the second die angle a2.
  • the first inlet contour 15 1 and/or the second Inlet contour 15_2 can be designed as explained with reference to Fig.3, in particular detail C, so either the first inlet contour 15_1 can comprise a second inlet contour section 15b and/or the second inlet contour 15_2 can comprise a second inlet contour section 15b.
  • a first contact point Ka of a first leg 2a of a sheet metal workpiece 2 that is bent on the bending die 5 is further away from the parting plane E2 than a second contact point Kb of the second leg 2b (for the sake of simplicity, the sheet metal workpiece 2 is only indicated by a dot-dash line in Fig.7).
  • the larger distance means that during the bending process a first angular velocity coa of the first leg 2a is lower than a second angular velocity cob of the second leg 2b.
  • the bending machine 1 is operated manually, it is advantageous if the bending die 5 is arranged in the lower tool holder 4 of the lower bending beam 3 so that the larger die angle al faces the operator.
  • the relatively lower first angular velocity coa of the first leg 2a can increase safety for the operator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Biegegesenk (5) für eine Biegemaschine (1), zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blechwerkstück (2), wobei ein Mittelpunkt (M1) eines ersten Radius (R1) eines ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) einer ersten Einlaufkontur (15_1) einer V-förmigen Ausnehmung (13) und ein Mittelpunkt (Ml) eines ersten Radius (RI) eines ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) einer zweiten Einlaufkontur (15_2) der V-förmigen Ausnehmung (13) in einer ersten Ebene (E1) unabhängig von einem ersten Gesenkwinkel (al) zwischen einer ersten Seitenfläche (14a) und einer normal auf die erste Ebene (El) stehenden Teilungsebene (E2) der Ausnehmung (13) und einem zweiten Gesenkwinkel (α2) zwischen einer zweiten Seitenfläche (14b) und der Teilungsebene (E2) in einem Mittelpunktab stand (L) voneinander beabstandet sind, der L = W + 2 * R1 beträgt und dass die erste Einlaufkontur (15_1) einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der ersten Seitenfläche (14a) liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) mit einem zweiten Radius (R2) umfasst und/oder dass die zweite Einlaufkontur (15_2) einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der zweiten Seitenfläche (14b) liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) mit einem zweiten Radius (R2) umfasst, wobei ein Radienverhältnis (X) zwischen einem Wert des zweiten Radius (R2) und dem Wert des ersten Radius (RI) 2,5 ≤ X ≤ 5 beträgt.

Description

BIEGEGESENK FÜR EINE BIEGEMASCHINE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BIEGEGESENKS
Die Erfindung betrifft ein Biegegesenk für eine Biegemaschine, zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blech Werkstück, wobei das Biegegesenk eine Auflagefläche für das Blechwerkstück umfasst, die in einer ersten Ebene liegt, wobei an der Auflagefläche eine im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung vorgesehen ist, die die Auflagefläche in zwei Teilflä- chen unterteilt, wobei die Ausnehmung eine ebene erste Seitenfläche umfasst, die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel bezüglich einer normal auf die erste Ebene stehenden Teilungsebene der der Ausnehmung geneigt ist und eine gegenüberliegende ebene zweite Seitenfläche umfasst, die in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel bezüglich der Teilungsebene geneigt ist, wobei die erste Seitenfläche über eine erste Einlaufkontur mit der ersten Teilflä- che verbunden ist und die zweite Seitenfläche über eine zweite Einlaufkontur mit der zweiten Teilfläche verbunden ist, wobei die erste Einlaufkontur und zweite Einlaufkontur jeweils einen ersten Einlaufkonturabschnitt mit einem ersten Radius umfassen, dessen Wert von einer festgelegten theoretischen Gesenkweite des Biegegesenks abhängig ist.
Die Erfindung betrifft weiters ein Werkzeug-System, eine Biegemaschine sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Biegegesenks für eine Biegemaschine, zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blech Werkstück.
Biegesenke, auch Biegematrizen genannt, sind im Stand der Technik bekannt und werden als Unterwerkzeug beim Gesenkbiegen verwendet. Ein Biegesenk weist eine Auflagefläche für ein zu biegendes Blechwerkstück auf, in welcher eine V-förmige Ausnehmung vorgesehen ist. Das un- oder vorgebogene Blechwerkstück kann auf die Auflagefläche gelegt werden. Durch eine kontrollierte Abwärtsbewegung eines Oberwerkzeugs, welches auch als Stempel bezeichnet wird, kann die Blechumformung stattfinden.
Man unterscheidet zwischen Freibiegen, Prägebiegen und Dreipunktbiegen. Charakteristisch für das Freibiegen ist, dass das Werkstück das Biegegesenk nur an den beiden Kanten berührt. Zum Fertigen von Biegungen mit ausreichender Genauigkeit ist eine präzise Steuerung des Stempels erforderlich, wofür in der Regel eine CNC-Steuerung eingesetzt wird. Vorteilhaft am Freibiegen ist insbesondere die Möglichkeit, unterschiedliche Blechwinkel ohne Werkzeugwechsel zu fertigen. Aus diesem Grund wird es häufiger angewandt als das Prägebiegen oder Dreipunktbiegen. Durch die Geometrie der V-förmigen Ausnehmung, insbesondere einer Geometrie einer Einlaufkontur zwischen der Auflagefläche und den Seitenflächen der V-förmigen Ausnehmung, kann der Biegeprozess gezielt beeinflusst werden. Insbesondere können durch die Geometrie der Einlaufkontur einerseits die Flächenpressung am Werkstück und folglich die Tiefe eines Abdrucks am Werkstück beeinflusst werden. Zum anderen kann das Abroll- bzw. Gleitverhalten des Werkstücks am Biegegesenk und folglich eine Länge des Abdrucks beeinflusst werden.
In der EP 0 605 022 Bl ist ein V-förmiges Biegegesenk mit einer Einlaufkontur offenbart, deren Krümmungsradius ausgehend von der Auflagefläche in Richtung der Seitenfläche der V- förmigen Ausnehmung zunimmt, wobei ein Radienverhältnis zwischen dem Krümmungsradius am Ende der Einführungskrümmung und dem Krümmungsradius am Anfang der Einführungskrümmung gemäß einer relativ komplexen Formel festgelegt ist.
JP4383931 B2 offenbart ein Biegegesenk, das eine Einlaufkontur mit zwei unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Radien aufweist, wobei der erste Radius größer ist als der zweite Radius.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein standardisiertes Biegegesenk mit einer möglichst einfachen und kostengünstig herstellbaren Geometrie bereitzustellen, mit dem eine Länge und Tiefe des Abdrucks am Werkstück reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte Biegegesenk dadurch gelöst, dass ein Mittelpunkt des ersten Radius des ersten Einlaufkonturabschnitts der ersten Einlaufkontur und ein Mittelpunkt des ersten Radius des ersten Einlaufkonturabschnitts der zweiten Einlaufkontur in der ersten Ebene unabhängig vom ersten Gesenkwinkel und zweiten Gesenkwinkel in einem Mittelpunktab stand voneinander beabstandet sind, der L = W + 2 * RI beträgt und dass die erste Einlaufkontur einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt und der ersten Seitenfläche liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt mit einem zweiten Radius umfasst und/oder dass die zweite Einlaufkontur einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt und der zweiten Seitenfläche liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt mit einem zweiten Radius umfasst, wobei ein Radienverhältnis zwischen einem Wert des zweiten Radius und dem Wert des ersten Radius 2,5 < X < 5 beträgt. Dadurch, dass der Mittelpunktab stand unabhängig vom ausgeführten Gesenkwinkel ist, ergeben sich auch bei unterschiedlichen Gesenkwinkeln gleiche Abstände der Kontaktpunkte vom Werkstück am Biegegesenk. Biegegesenke mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln, z.B. 30°, 80 und 84° haben folglich beim selben Biegewinkel des Werkstücks den gleichen Abstand der Kontaktpunkte. Dadurch erreicht man immer das gleiche Biegeverhalten bzw. Biegeergebnis unabhängig vom Gesenkwinkel des Biegegesenks. Biegegesenke mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln sind daher einfach kombinierbar. Durch das erfindungsgemäße Radienverhältnis kann einerseits das Abroll- bzw. Abgleitverhalten des Werkstücks positiv beeinflusst werden und andererseits kann eine Flächenpressung reduziert werden. Dies führt zu einer Reduktion der Länge und Tiefe des Abdrucks am Werkstück, wodurch weniger oder keine Arbeitsschritte für die Nacharbeitung erforderlich sind.
Weitere Vorteile sind: Gleiche Mindestschenkellänge des Blechwerkstücks bei (erfindungsgemäß ausgebildeten) Biegegesenken mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln, gleich große Biegeausgleichswerte, geringer Aufwand für die Werkzeugauswahl in der Konstruktion, keine Zuschnittanpassung erforderlich, weniger Abstimmungsaufwand zwischen Konstruktion und Produktion, bei kleinen Gesenkwinkeln sind geringere Schenkellängen als bisher möglich, keine Kraftüberhöhung gegenüber bisher verwendeten Biegegesenken, (erfindungsgemäß ausgebildeten) Biegegesenken mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln sind untereinander kombinierbar, bei (erfindungsgemäß ausgebildeten) Biegegesenken mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln kann der Biegeroboter die gleiche Biegetrajektorie verwenden.
Vorzugsweise ist die V-förmige Ausnehmung bezüglich der Teilungsebene symmetrisch. Das bedeutet, dass die erste Einlaufkontur und die zweite Einlaufkontur identisch ausgebildet sind und dass auch der erste Gesenkwinkel gleich groß ist wie der zweite Gesenkwinkel.
Der erste Gesenkwinkel und der zweite Gesenkwinkel können gleich groß sein oder sich unterscheiden. Dadurch kann beispielsweise ein Biegegesenk bereitgestellt werden, das nur an einer der beiden Einlaufkonturen (oder an beiden Einlaufkonturen) den zweiten Einlaufkonturabschnitt mit dem zweiten Radius umfasst und das verschiedene Gesenkwinkel aufweist. Das Biegegesenk ist dabei bei der Durchführung des Biegevorgangs vorzugsweise so in der Biegemaschine angeordnet, dass der größere Gesenkwinkel dem Bediener zugewandt ist. Dadurch kann die Verletzungsgefahr verringert werden, da die Winkelgeschwindigkeit des Schenkels des Werkstücks, das dem Bediener zugewandt ist, geringer ist als jene des gegenüberliegenden Schenkels.
Vorzugsweise ist erste Einlaufkonturabschnitt der ersten Einlaufkontur tangential mit der ersten Teilfläche verbunden und/oder der erste Einlaufkonturabschnitt der zweiten Einlaufkontur ist tangential mit der ersten Teilfläche verbunden. Alternativ oder zusätzlich können der erste Einlaufkonturabschnitt und der zweite Einlaufkonturabschnitt der ersten Einlaufkontur tangential verbunden sind und/oder der erste Einlaufkonturabschnitt und der zweite Einlaufkonturabschnitt der zweiten Einlaufkontur tangential verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Einlaufkonturabschnitt der ersten Einlaufkontur tangential mit der ersten Seitenfläche der Ausnehmung verbunden sein und/oder der zweite Einlaufkonturabschnitt der zweiten Einlaufkontur kann tangential mit der zweiten Seitenfläche der Ausnehmung verbunden sein.
Die theoretische Gesenkweite beträgt vorzugsweise 4 bis 150 mm. Dadurch können die gängigsten Biegevorgänge durchgeführt werden.
Vorzugsweise beträgt der Wert des ersten Radius 5 bis 15% der theoretischen Gesenkweite, vorzugsweise 10%. Die Werte haben sich in Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Das Radienverhältnis X zwischen dem Wert des zweiten Radius und dem Wert des ersten Radius beträgt vorzugsweise 3,5 bis 4,5, vorzugsweise 4. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass damit eine Länge des Abdrucks minimiert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind ein erster Übergangspunkt eines Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt zum zweiten Einlaufkonturabschnitt der ersten Einlaufkontur und ein zweiter Übergangspunkt eines Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt zum zweiten Einlaufkonturabschnitt der zweiten Einlaufkontur bei einem Übergangswinkel von 100° bis 120° festgelegt, vorzugsweise bei 105° bis 115°, insbesondere bei 110°. Dadurch ist das Biegegesenk für die gängigsten Biegefälle geeignet, die meist im Bereich von 90° liegen.
Der erste Gesenkwinkel und/oder der zweite Gesenkwinkel können 10° bis 55°, vorzugsweise 15°, 42° oder 45° betragen. Dadurch können die gängigsten Gesenkwinkel abgedeckt werden. Besonders bevorzugt können der erste Gesenkwinkel und/oder der zweite Gesenkwinkel 13° bis 15°, insbesondere 14°, oder 33° bis 35°, insbesondere 34° betragen. Um das Vorbiegen verbessern zu können, ist es vorteilhaft, wenn der erste oder zweite Gesenkwinkel 13° bis 15°, insbesondere 14° beträgt.
Damit hochfeste Stähle, deren Rückfederung bis zu 20° betragen kann, auf 90° gebogen werden können, ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Gesenkwinkel flacher sind, vorzugsweise 33° bis 35°, insbesondere 34°.
Vorzugsweise ist ein Schnittpunkt der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche mittels einer Rundung abgerundet. Dadurch kann die Dauerfestigkeit erhöht werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn zwischen der ersten Teilfläche der Auflagefläche und einer parallel zur Teilungsebene liegenden, ersten Außenfläche des Biegegesenks eine erste Fase vorgesehen ist und/oder dass zwischen der zweiten Teilfläche der Auflagefläche und einer parallel zur Teilungsebene liegenden, zweiten Außenfläche des Biegegesenks eine zweite Fase vorgesehen ist. Dadurch sind auch kürzere Schenkel des Werkstücks für eine Easermessung zugänglich.
Vorzugsweise kann ein Werkzeug-System mit mehreren der erfindungsgemäßen Biegegesenke bereitgestellt werden, wobei zumindest zwei Biegegesenke mit gleicher theoretischer Gesenkweite, gleichem Mittelpunktab stand und unterschiedlichen ersten Gesenkwinkeln und/oder zweiten Gesenkwinkeln vorgesehen sind.
Das Biegegesenk wird vorzugsweise als Unterwerkzeug in einer Biegemaschine verwendet, die zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blechwerkstück ausgebildet ist. Die Biegemaschine umfasst einen unteren Biegebalken mit einer unteren Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs, einen oberen Biegebalken mit einer oberen Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Oberwerkzeugs, zumindest ein Unterwerkzeug und zumindest ein Oberwerkzeug.
Die Aufgabe wird weiters mit dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass folgende Schritte durchgeführt werden: Bereitstellen eines metallischen, vorzugsweise quaderförmigen, Grundkörpers mit einer in einer ersten Ebene liegende Auflagefläche für das Blechwerkstück oder Erzeugen der Auflagefläche am Grundkörper, Erzeugen einer im Wesentlichen V-förmigen, die Auflagefläche in zwei Teilflächen unterteilenden, Ausnehmung mit einer festgelegten theoretischen Gesenkweite in der Auflagefläche, Erzeugen einer ebenen ersten Seitenfläche, die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel bezüglich einer normal auf die erste Ebene stehenden Teilungsebene geneigt ist in der Ausnehmung und einer gegenüberliegenden ebenen zweiten Seitenfläche, die in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel bezüglich der Teilungsebene geneigt ist, Erzeugen einer ersten Einlaufkontur zwischen der ersten Seitenfläche und der ersten Teilfläche und einer zweiten Einlaufkontur zwischen der zweiten Seitenfläche und der zweiten Teilfläche, die jeweils einen ersten Einlaufkonturabschnitt mit einem ersten Radius aufweisen, dessen Wert von der theoretischen Gesenkweite abhängig ist, wobei ein Mittelpunkt des ersten Radius des ersten Einlaufkonturabschnitts der ersten Einlaufkontur und ein Mittelpunkt des ersten Radius des ersten Einlaufkonturabschnitts der zweiten Einlaufkontur in der ersten Ebene in einem vom ersten Gesenkwinkel und zweiten Gesenkwinkel unabhängigen Mittelpunktab stand voneinander beabstandet angeordnet werden, der einer Summe aus der Gesenkweite und dem doppelten Wert des ersten Radius entspricht, und Erzeugen eines zweiten Einlaufkonturabschnitts mit einem zweiten Radius an der ersten Einlaufkontur zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt und der ersten Seitenfläche und/oder eines zweiten Einlaufkonturabschnitts mit einem zweiten Radius an der zweiten Einlaufkontur zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt und der zweiten Seitenfläche, wobei ein Radienverhältnis zwischen einem Wert des zweiten Radius und dem Wert des ersten Radius mit 2,5 bis 5, vorzugsweise 4, festgelegt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 den Grundlegenden Aufbau einer Biegemaschine;
Fig. 2 ein Biegegesenk mit einer Grundgeometrie;
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Biegegesenk einer beispielhaften Ausführungsform;
Fig. 4 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig.5a ein gebogenes Blech Werkstück mit jeweils einem Abdruck an den Schenkeln;
Fig.5b ein beispielhaftes Diagramm mit der Abdrucklänge aufgetragen über dem zweiten
Radius des zweiten Einlaufkonturabschnitts; Fig.6a ein Diagramm mit dem Kontaktdruck am Werkstück aufgetragen über dem Biegewinkel und
Fig.6b ein Diagramm mit einer Kraft am Werkstück aufgetragen über dem Biegewinkel;
Fig.7 ein erfindungsgemäßes Biegegesenk einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Fig.l zeigt stark vereinfachten den grundlegenden Aufbau einer Biegemaschine 1 zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blechwerkstück 2. Die Biegemaschine 1 umfasst einen unteren Biegebalken 3 mit einer unteren Werkzeugaufnahme 4 zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs 5. Der untere Biegebalken 3 kann beispielsweise auf einem (nicht dargestellten) Untergestell angeordnet sein, das wiederum auf einem vorzugsweise ebenen Boden angeordnet sein kann, vorzugsweise fest im Boden verankert.
Weiters umfasst die Biegemaschine 1 einen beweglichen oberen Biegebalken 6 mit einer oberen Werkzeugaufnahme 7 zur Aufnahme eines Oberwerkzeugs 8. In der oberen Werkzeugaufnahme 7 ist ein beispielhaftes Oberwerkzeug 8 angeordnet und in der unteren Werkzeugaufnahme 4 ist ein beispielhaftes Unterwerkzeug 5 angeordnet. Je nach Biegevorgang können ein gewünschtes Oberwerkzeug 8 und ein gewünschtes Unterwerkzeug 5 verwendet werden. Das nachfolgend noch näher beschriebene erfindungsgemäße Biegegesenk 5 kann als Unterwerkzeug verwendet werden.
Zur Durchführung des Biegevorgangs kann das Oberwerkzeug 8 mit dem oberen Biegebalken 6 in einer, in der Regel vertikalen, Bewegungsrichtung Z in Richtung des Blechwerkstücks 2 bewegt werden, wie in Fig.l durch den entsprechenden Pfeil angedeutet ist, bis das Blechwerkstück 2 zwischen dem Oberwerkzeug 8 und dem Unterwerkzeug 5 bzw. dem Biegegesenk geklemmt ist. Danach kann mittels eines geeigneten (in Fig.1 schematisch angedeuteten) Biegeroboters 10 ein freier Abschnitt des Blech Werkstücks 2 gegriffen werden und das Blech Werkstück 2 kann gemäß einer vorgegebenen Biegetrajektorie T gebogen werden, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Zum Greifen des Blechwerkstücks 2 kann der Biegeroboter 10 einen oder mehrere austauschbare (nicht dargestellte) Greifer umfassen, beispielsweise einen bekannten Vakuum- Greifer.
Weiters kann die Biegemaschine 1 einen oder mehrere sogenannte Hinteranschläge 9 umfassen. Die Hinteranschläge 9 ermöglichen es, das Blech Werkstück 2 wiederholbar genau auf dem Unterwerkzeug 5 zu positionieren. Die Biegemaschine 1 kann auch eine (nicht dargestellte) Lasermesseinrichtung umfassen, um während der Durchführung des Biegevorgangs einen Istwert eines Biegewinkels des Blechwerkstücks 2 zu messen. Über eine (nicht dargestellte) Steuerungseinheit kann ein Sollwert für den Biegewinkel vorgegeben werden. Der Biegeroboter 10 kann den Biegevorgang gemäß einer entsprechenden Biegetrajektorie T durchführen, bis der gewünschte Soll-Biegewinkel erreicht ist.
In Fig.2 ist eine Biegegesenk 5‘ mit einer Grundgeometrie dargestellt. Die Grundgeometrie bildet die Grundlage für die Geometrie des erfindungsgemäßen Biegegesenks 5, welches nachfolgend anhand von Fig.3 und Fig.7 näher erläutert wird. Links in Fig.2 ist das Biegegesenk 5‘ in einer Seitenansicht dargestellt. Rechts in Fig.2 ist ein Detail des Bereichs A dargestellt.
Das Biegegesenk 5‘ umfasst einen im Wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 11 mit einer Höhe H, einer Breite B und einer (nicht dargestellten) Länge (normal zur Zeichenebene). Der Grundkörper 11 umfasst eine im Wesentlichen ebene Auflagefläche 12, die in einer ersten Ebene El liegt. In der Auflagefläche 12 ist in bekannter Weise eine im Wesentlichen V- förmige Ausnehmung 13 vorgesehen. Die Ausnehmung 13 ist bezüglich einer normal auf die erste Ebene El stehenden Teilungsebene E2 symmetrisch. In Längsrichtung (normal auf die Zeichenebene) ist die Ausnehmung mit den gegenüberliegenden Stirnseiten des Grundkörpers 11 verbunden. Die Ausnehmung 13 teilt die Auflagefläche 12 in eine erste Teilfläche 12a und eine zweite Teilfläche 12b.
Die Ausnehmung 13 umfasst eine ebene erste Seitenfläche 14a, die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel al zur Teilungsebene E2 geneigt ist und umfasst eine der ersten Seitenfläche 14a gegenüberliegende ebene zweite Seitenfläche 14b, die in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel a2 zur Teilungsebene E2 geneigt ist. Die erste Seitenfläche 14a ist über eine erste Einlaufkontur 15_1 mit der ersten Teilfläche 12a der Auflagefläche 12 verbunden und die zweite Seitenfläche 14b ist über eine zweite Einlaufkontur 15_2 mit der zweiten Teilfläche 12b der Auflagefläche 12 verbunden. Die Teilflächen 12a, 12b, können jeweils tangential mit der entsprechenden Einlaufkontur 15_1 , 15_2 verbunden sein. Die erste Einlaufkontur 15_1 und die zweite Einlaufkontur 15_2 umfassen im Querschnitt jeweils einen kreisbogenförmig ausgebildeten ersten Abschnitt mit einem Radius R. Die Einlaufkonturen 15_1 , 15_2 umfassen somit jeweils eine zylindrische Mantelfläche, die sich in Längsrichtung des Biegegesenks 5‘ erstreckt.
Der Radius R ist von einer festgelegten theoretischen Gesenkweite W abhängig und beträgt beispielsweise 10% der theoretischen Gesenkweite W. Unter der theoretischen Gesenkweite W ist im Rahmen der gegenständlichen Erfindung der Normalabstand zwischen zwei Ebenen E3, E4 zu verstehen, die jeweils normal auf die erste Ebene El stehen und tangential zu den Einlaufkonturen 15_1, 15_2 angeordnet sind. Dies ist in Fig.l rechts in Detail A veranschaulicht, die eine Detailansicht der ersten Einlaufkontur 15 _1 zeigt.
Die Mittelpunkte M (bzw. Mittelachsen) der beiden Einlaufkonturen 15_1 , 15_2 sind in der ersten Ebene El in einem Mittelpunktabstand L voneinander beabstandet. Der Mittelpunktabstand L beträgt L=W+2*R.
In Fig.3 ist ein Biegegesenk 5 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Links in Fig.3 ist das Biegegesenk 5 wiederum in einer Seitenansicht dargestellt. In Fig.3 rechts ist ein Detail C dargestellt, das die erste Einlaufkontur 15_1 vergrößert zeigt.
Das Biegegesenk 5 weist wiederum einen Grundkörper 11 mit einer Auflagefläche 12 auf, in der eine im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung 13 vorgesehen ist. „Im Wesentlichen V- förmig“ bedeutet im Rahmen der gegenständlichen Erfindung, dass die Ausnehmung 13 in Richtung der Auflagefläche 12 divergiert, jedoch nicht zwingend symmetrisch sein muss. Die Ausnehmung 13 umfasst eine erste Seitenfläche 14a, die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel al zur Teilungsebene E2 geneigt ist und eine der ersten Seitenfläche 14a gegenüberliegende zweite Seitenfläche 14b, die (in entgegengesetzter Richtung) in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel a2 zur Teilungsebene E2 geneigt ist. Die erste Seitenfläche 14a ist über eine erste Einlaufkontur 15_1 mit der ersten Teilfläche 12a der Auflagefläche 12 und die zweite Seitenfläche 14b ist über eine zweite Einlaufkontur 15_2 mit der zweiten Teilfläche 12b der Auflagefläche 12 verbunden. Der grundlegende Aufbau entspricht dem Biegegesenk 5‘ der Grundform gemäß Fig.2, weshalb auf Wiederholungen verzichtet und lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Ausnehmung 13 bezüglich der Teilungsebene E2 symmetrisch, d.h. die Einlaufkonturen 15_1, 15_2 sind identisch ausgebildet und die Gesenkwinkel al, a2 sind gleich groß. Wie in Detail C ersichtlich ist, umfassen die Einlaufkonturen 15_1, 15_2 hier jeweils einen ersten Einlaufkonturabschnitt 15a mit einem ersten Radius RI, dessen Wert von der theoretischen Gesenkweite W des Biegegesenks 5 abhängig ist. Die theoretische Gesenkweite W ist so definiert, wie anhand Fig.2 erläutert wurde und dient im Biegegesenk 5 gemäß Fig.3 als Bezugsgröße. Die theoretische Gesenkweite W kann beispielsweise 4 bis 150 mm betragen.
Im Rahmen der gegenständlichen Erfindung muss die Ausnehmung 13 jedoch nicht zwingend symmetrisch sein, sondern könnte beispielsweise verschieden große Gesenkwinkel al a2 aufweisen und/oder verschieden ausgebildete Einlaufkonturen 15_1 15_2. Ein Beispiel einer asymmetrischen Ausnehmung wird nachfolgend anhand Fig.7 noch näher beschrieben.
Der Wert des ersten Radius RI kann beispielsweise 5-15% der theoretischen Gesenkweite W betragen, vorzugsweise 10%. Die ersten Einlaufkonturabschnitte 15a sind vorzugsweise jeweils tangential mit der entsprechenden Teilfläche 12a, 12b der Auflagefläche 12 verbunden. Die Mittelpunkte Ml der ersten Radien RI der ersten Einlaufkonturabschnitte 15a der Einlaufkonturen 15_1 , 15_2 sind in der ersten Ebene El in einem Mittelpunktab stand L voneinander beabstandet, der L = W+2*R1 beträgt.
Bei einer beispielhaften theoretischen Gesenkweite W=20mm beträgt der Wert des ersten Radius RI damit beispielsweise 2mm und der Mittelpunktab stand L beträgt 24mm. Der Mittelpunktabstand L hängt somit nur von der festgelegten theoretischen Gesenkweite W und dem Wert des Radius RI ab, ist jedoch unabhängig vom ersten Gesenkwinkel al und vom zweiten Gesenkwinkel a2. Das bedeutet, dass zwei Biegegesenke 5 mit gleicher theoretischer Gesenkweite W, gleichem Wert des ersten Radius RI und unterschiedlichen ersten Gesenkwinkeln al und/oder unterschiedlichen zweiten Gesenkwinkeln a2, denselben Mittelpunktab stand L haben. Die Kontaktpunkte für das Blechwerkstück 2 bleiben somit für eine festgelegte theoretische Gesenkweite W unabhängig von den Gesenkwinkeln al, a2 gleich. Gegenüber der Grundform gemäß Fig.2 umfasst die erste Einlaufkontur 15_1 einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt 15a und der ersten Seitenfläche 14a liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b mit einem zweiten Radius R2. In analoger Weise umfasst die zweite Einlaufkontur 15_2 einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt 15a und der zweiten Seitenfläche 14b liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b mit einem zweiten Radius R2 auf. Im Rahmen der gegenständlichen Erfindung beträgt wäre es aber grundsätzlich ausreichend, wenn lediglich einer der beiden Einlaufkonturen 15_1 , 15_2 einen zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b umfasst. Die jeweils andere Einlaufkontur 15_1, 15_2 könnte beispielsweise so ausgebildet sein, wie in der Grundform gemäß Fig.2.
Erfindungsgemäß beträgt ein Radienverhältnis X zwischen dem Wert des zweiten Radius R2 des zweiten Einlaufkonturabschnitts 15b und dem Wert des ersten Radius RI des ersten Einlaufkonturabschnitts 15a dabei 2,5 bis 5. Bei der oben genannten beispielhaften theoretischen Gesenkweite W=20mm mit Rl=2mm ergibt sich für zweiten Radius R2 somit ein Wert von 5mm bis 10mm. Der Mittelpunktab stand L zwischen den Mittelpunkten Ml der ersten Radien RI beträgt wiederum 24mm.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt das Radienverhältnis X = 3,5 bis 4,5. Besonders bevorzugt beträgt das Radienverhältnis X = 4. Dis entspricht im genannten Beispiel (W=20, Rl=2mm) einem Wert des zweiten Radius R2 von R2=8mm.
Vorzugsweise sind die ersten Einlaufkonturabschnitte 15a jeweils tangential mit den zweiten Einlaufkonturab schnitten 15b verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Einlaufkonturabschnitt 15b der ersten Einlaufkontur 15_1 tangential mit der ersten Seitenflächen 14a der V-förmigen Ausnehmung 13 verbunden sein und/oder der zweite Einlaufkonturabschnitt 15b der zweiten Einlaufkontur 15_2 kann tangential mit der zweiten Seitenflächen 14b der V- förmigen Ausnehmung 13 verbunden sein.
Ein erster Übergangspunkt U 1 (bzw. eine Übergangslinie normal auf die Zeichenebene gesehen) des (vorzugsweisen tangentialen) Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt 15a zum zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b der ersten Einlaufkontur 15_1 und ein zweiter Übergangspunkt U2 eines Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt 15a zum zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b der zweiten Einlaufkontur 15_2 können beispielsweise bei einem Übergangswinkel > von 100° < ß < 120° festgelegt sein, vorzugsweise bei 105° < ß < 115°, insbesondere bei ß = 110°. Der Übergangswinkel > ist in Fig.3 eingezeichnet und entspricht dem Winkel zwischen einer ersten Geraden Ga und einer zweiten Geraden Gb (oder Ebenen normal zur Zeichenebene), deren Schnittpunkt in der zweiten Ebene E2 liegt und die in den Übergangspunkten Ul, U2 jeweils tangential zu entsprechenden Einlaufkontur 15_1, 15_2 angeordnet sind. Der jeweilige Berührpunkt entspricht im Wesentlichen dem Übergangspunkt Ul, U2 (bzw. der Übergangslinie) vom ersten Einlaufkonturabschnitt 15a zum zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b. Es liegt damit im Übergangspunkt Ul, U2 eine geometrische Gl -Stetigkeit zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt 15a (mit erstem Radius RI), dem zweiten Einlaufkonturabschnitten 15b (mit zweitem Radius R2) und der jeweiligen Geraden Ga, Gb vor.
Je nachdem wie groß der Übergangswinkel > gewählt ist, verschieben sich die Übergangspunkt Ul, U2 zwischen den Einlaufkonturabschnitten 15a, 15b. Je größer der Übergangswinkel □, desto näher liegen die Übergangspunkte Ul, U2 an der Auflagefläche 12 bzw. der ersten Ebene El. Je kleiner der Übergangs winkel □, desto weiter liegen die Übergangspunkte Ul, U2 von der Auflagefläche 12 bzw. der ersten Ebene El entfernt (jeweils normal auf die erste Ebene El).
Da die ersten Einlaufkonturabschnitte 15a vorzugsweise tangential mit der jeweiligen Teilflä- che 12a, 12b der Auflagefläche 12 verbunden sind, ist die Lage der Mittelpunkte Ml der ersten Einlaufkonturabschnitte 15a sowohl in Richtung parallel zur ersten Ebene El (durch den festgelegten Mittelpunktabstand L), als auch in Richtung normal auf die erste Ebene El (aufgrund der Tangentialität) definiert. Folglich verschiebt sich die Lage der Mittelpunkte M2 der zweiten Radien R2 der zweiten Einlaufkonturabschnitte 15b in Abhängigkeit des Übergangswinkels □.
In Fig.3 links ist zum Vergleich die Grundgeometrie des Biegegesenks 5‘ gemäß Fig.2 mit gleichen Gesenkwinkeln al, a2 gestrichelt eingezeichnet. Es ist ersichtlich, dass die V-förmige Ausnehmung 13 des erfindungsgemäßen Biegegesenks 5 aufgrund des größeren zweiten Radius R2 der zweiten Einlaufkonturabschnitte 15b enger ist als die Ausnehmung 13 des Biegegesenks 51 mit der Grundgeometrie.
Allgemein kann der erste Gesenkwinkel al beispielsweise al = 10° bis al = 55° betragen.
Standardmaße sind beispielsweise al = 15°, al = 42° oder al = 45°. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der erste Gesenkwinkel al = 13° bis al = 15°, insbesondere al = 14° oder al = 33° bis al = 35°, insbesondere al = 34°. Dasselbe gilt in analoger Weise für den zweiten Gesenkwinkel a2.
Der Schnittpunkt der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b im Bereich der Teilungsebene E2 kann mittels einer Rundung 16 abgerundet sein. Dadurch wird die Kerbwirkung verringert und die Dauerfestigkeit des Biegegesenks 5 erhöht.
Zwischen der ersten Teilfläche 12a der Auflagefläche 12 und einer parallel zur Teilungsebene E2 liegenden, ersten Außenfläche 18a des Grundkörpers 11 kann eine erste Fase 17a vorgesehen sein. In gleicher Weise kann zwischen der zweiten Teilfläche 12b der Auflagefläche 12 und einer parallel zur Teilungsebene E2 liegenden, zweiten Außenfläche 18b des Grundkörpers 11 eine zweite Fase 17b vorgesehen sein. Dadurch wird die Zugänglichkeit für die Lasermessung verbessert.
In vorteilhafter Weise kann ein Werkzeug-System bereitgestellt werden, das eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Biegegesenken 5 umfasst. Dabei können zwei oder mehrere Biegegesenke 5 vorgesehen sein, welche die gleiche theoretische Gesenkweite W, den gleichen Mittelpunktabstand L, aber unterschiedliche erste Gesenkwinkel a2 und/oder unterschiedliche zweite Gesenkwinkel a2 aufweisen. Aufgrund identischer Kontaktpunkte für das Blechwerkstück 2 (siehe Fig.l) können Biegegesenke 5 mit unterschiedlichen Gesenkwinkeln al, a2 einfach kombiniert werden. „Kombinieren“ bedeutet, dass die Biegegesenke 5 gleichzeitig nebeneinander an der unteren Werkzeug aufnahme 4 angeordnet werden können und im gleichen Biegevorgang verwendet werden können.
In Fig.4 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Biegegesenks 5, beispielsweise gemäß Fig.3, gezeigt. Jeder Block entspricht einem Verfahrens schritt des Verfahrens. Blöcke mit gestrichelten Linien stellen optionale Schritte dar.
Im Schritt S 1 wird zunächst ein metallischer, vorzugsweise quaderförmiger, Grundkörper 11 bereitgestellt, welcher die im Wesentlichen ebene Auflagefläche 12 für das Blech Werkstück 2 aufweist.
Alternativ kann die Auflagefläche 12 auch in einem optionalen zweiten Schritt S2 erzeugt werden, z.B. mittels eines geeigneten, vorzugsweise spanabhebenden, Fertigungsverfahrens. In einem dritten Schritt S3 wird die im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung 13 im Grundkörper 11 erzeugt. Die Ausnehmung 13 kann optional so erzeugt werden, dass sie bezüglich einer normal auf die erste Ebene El stehenden Teilungsebene E2 symmetrisch ist (analog wie in Fig.3 dargestellt ist). In der Ausnehmung 13 werden die ebene erste Seitenfläche 14a mit dem festgelegten ersten Gesenkwinkel al und die ebene zweite Seitenfläche 14b mit dem festgelegten zweiten Gesenkwinkel a2 erzeugt. Der erste Gesenkwinkel al und der zweite Gesenkwinkel a2 können beispielsweise gleich groß sein (wie in Fig.3 dargestellt) oder unterschiedlich sein (wie in Fig.7 dargestellt ist und nachfolgend noch näher beschrieben wird).
Natürlich muss in Schritt S1 nicht zwingend von einem quaderförmigen Grundkörper 11 ausgegangen werden, sondern es könnte beispielsweise auch ein Halbzeug verwendet werden, in dem bereits eine grobe Kontur der Ausnehmung 13 vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Geometrie kann dann in Schritt S3 durch eine Feinbearbeitung der groben Kontur erzeugt werden. Die Erzeugung der Ausnehmung 13 kann wiederum mittels eines geeigneten spanabhebenden Fertigungsverfahrens durchgeführt werden.
In einem weiteren Schritt S4 wird die erste Einlaufkontur 15_1 zwischen der ersten Seitenfläche 14a und der ersten Teilfläche 12a der Auflagefläche 12 erzeugt und es wird die zweite Einlaufkontur 15_2 zwischen der zweiten Seitenfläche 14b und der zweiten Teilfläche 12b der Auflagefläche 12 erzeugt. Dabei wird in Schritt S4a der jeweils erste Einlaufkonturabschnitt 15a mit dem ersten Radius RI erzeugt, dessen Wert von der gewünschten theoretischen Gesenkweite W abhängig ist. Der Wert des ersten Radius RI kann z.B. 10% der theoretischen Gesenkweite W betragen. Der Mittelpunkt Ml des ersten Radius RI des ersten Einlaufkonturabschnitts 15a der ersten Einlaufkontur 15_1 und der Mittelpunkt Ml des ersten Radius RI des ersten Einlaufkonturabschnitts 15a der zweiten Einlaufkontur 15_2 werden, gemessen in der ersten Ebene El, in einem Mittelpunktab stand L voneinander beabstandet angeordnet, der L = W+2*R1 beträgt.
In Schritt S4b wird zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt 15a der ersten Einlaufkontur 15_1 und der ersten Seitenfläche 14a und/oder zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt 15a der zweiten Einlaufkontur 15_2 und der zweiten Seitenfläche 14ab ein zweiter Einlaufkonturabschnitt 15b mit einem zweiten Radius R2 erzeugt. Ein Wert des zweiten Radius R2 wird entsprechend des Radienverhältnisses X in Abhängigkeit des Wertes des ersten Radius RI festgelegt. Das Radienverhältnis X beträgt 2,5 bis 5, vorzugsweise X=4. Das bedeutet, dass im Rahmen der Erfindung nicht zwingend an beiden Seiten der Ausnehmung 13 ein zweiter Einlaufkonturabschnitt 15b erzeugt werden muss, sondern ggf. auch nur an einer Seite.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann die theoretische Gesenkweite W=20 betragen, der Wert des ersten Radius RI kann 10% der Gesenkweite W betragen, d.h. Rl=2mm, und der Wert des zweiten Radius R2 kann 4*R1 betragen, d.h. R2=8mm. Der Mittelpunktab stand L ergibt sich dabei zu L=20+2*2 = 24mm und ist damit unverändert zur Grundgeometrie gemäß Fig.2. Die Schritte S4a und S4b können natürlich auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.
Im optionalen Schritt S5 kann zwischen der ersten Teilfläche 12a der Auflagefläche 12 und einer, parallel zur Teilungsebene E2 liegenden, ersten Außenflächen 18a des Grundkörpers 11 eine erste Fase 17a erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch zwischen der zweiten Teilfläche 12b der Auflagefläche 12 und einer, parallel zur Teilungsebene E2 liegenden, zweiten Außenflächen 18b des Grundkörpers 11 eine zweite Fase 17b erzeugt werden.
Im optionalen Schritt S6 kann ein Schnittpunkt der ersten Seitenfläche 14a und der zweiten Seitenfläche 14b im Bereich der Teilungsebene E2 mittels einer Rundung 16 abgerundet werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beschriebenen Schritte S1-S6 nicht zwingend in der in Fig.4 dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden müssen. Das Verfahren kann entsprechend angepasst werden, sodass ein Biegegesenk 5 mit den oben anhand von Fig.3 beschriebenen Merkmalen hergestellt werden kann.
In Fig.5a ist ein beispielhaftes Blechwerkstück 2 dargestellt, welches mittels des Biegegesenks 5 der Erfindung in einem festgelegten Biegewinkel y gebogen wurde. Das Blechwerkstück 2 weist zwei Schenkel 2a, 2b auf, die in einem Öffnungswinkel ß zueinanderstehen. Gemäß gängiger Definition beginnt der Biegewinkel y bei 0° und geht bis 180° und der Öffnungswinkel ß verhält sich genau umgekehrt.
Auf den beiden Schenkeln 2a, 2b ist jeweils ein Abdruck A angedeutet, der sich während des Biegevorgangs durch die Krafteinwirkung auf das Blechwerkstück 2 im Bereich der Einlaufkonturen 15_1, 15_2 ergibt. Die Abdrücke A weisen jeweils eine Abdrucklänge Y in Längsrichtung der Schenkel 2a, 2b auf, wie in Fig.5a eingezeichnet ist. Die Abdrücke A weisen zudem jeweils eine bestimmte (nicht eingezeichnete) Abdrucktiefe auf.
In Fig.5b ist ein Diagramm dargestellt, in dem die Abdrucklänge Y des Abdrucks A am gebogenen Blechwerkstück 2 über dem Wert des zweiten Radius R2 des zweiten Einlaufkonturabschnitts 15b der Einlaufkonturen 15_1 , 15_2 aufgetragen ist. Das Biegegesenk 5 weist dabei eine symmetrischen V-förmigen Ausnehmung 13 auf, eine theoretische Gesenkweite W=20mm und einen Wert des ersten Radius von RI = 2mm, d.h. 0,l*W.
Im Diagramm ist ersichtlich, dass das Minimum der Abdrucklänge Y im Bereich zwischen R2 = 6mm und R2 = 10mm liegt, insbesondere im Bereich R2 = 8mm. Dies entspricht einem Radienverhältnis X von X = 3 bis X = 5, insbesondere X = 4. Daraus ist ersichtlich, dass durch das erfindungsgemäß festgelegte Radienverhältnis X in vorteilhafter Weise die Abdrucklänge Y am gebogenen Blech Werkstück 2 reduziert, insbesondere minimiert werden kann. Die Reduktion der Abdrucklänge Y resultiert daraus, dass die Schenkel 2a, 2b über die erfindungsgemäße Einlaufkontur 15 in einem höheren Maße abrollen und weniger gleiten. Im dargestellten Beispiel beträgt die Abdrucklänge Y bei X = 4 bzw. R2 = 8mm ca. 1,4mm.
Fig.6a zeigt ein Diagramm, in welchem ein Kontaktdruck p am Blechwerkstück 2 über dem Biegewinkel y aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie mit Marker entspricht dem erfindungsgemäßen Biegegesenk 5 gemäß Fig.3. Die durchgezogene Linie ohne Marker entspricht dem Biegegesenk 5‘ der Grundgeometrie gemäß Fig.2, die zum Vergleich dargestellt ist.
Es ist ersichtlich, dass die Kurve des erfindungsgemäßen Biegegesenks 5 einen deutlichen Abfall des Kontaktdrucks p aufweist. Der Abfall liegt in dem Bereich des Biegewinkels y, in dem die Übergangspunkte Ul, U2 (bzw. Übergangslinien) der (vorzugsweise tangentialen) Übergänge zwischen den ersten Einlaufkonturab schnitten 15a (z.B. mit Rl=2mm) und den zweiten Einlaufkonturabschnitten 15b (z.B. mit R2=8mm) liegen. Aufgrund des gegenüber dem ersten Radius RI größeren zweiten Radius R2 ergibt sich am zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b ein deutlich geringerer Kontaktdruck p und folglich eine geringere Flächenpressung am Blech Werkstück 2. Die Abdrucktiefe der Abdrücke A kann somit aufgrund der verringerten Flächenpressung und der aufgrund einer geringeren Relativbewegung zwischen dem Blechwerkstück 2 und dem Biegegesenk 5 reduziert werden. Fig.6b zeigt ein Diagramm, in welchem eine Betätigungskraft F (z.B. gemessen am oberen Biegebalken 6 oder Oberwerkzeug 8 - siehe Fig.l) wiederum über dem Biegewinkel y aufgetragen ist. Die Biegekraft F wurde während eines Biegevorgangs unter Verwendung des erfindungsgemäßen Biegegesenks 5 gemessen. Die durchgezogene Linie mit Marker entspricht wiederum dem erfindungsgemäßen Biegegesenk 5 gemäß Fig.3. Die durchgezogene Linie ohne Marker entspricht dem Biegegesenk 5‘ der Grundgeometrie gemäß Fig.2, die zum Vergleich dargestellt ist.
Es ist ersichtlich, dass beim erfindungsgemäßen Biegegesenk 5 die Betätigungskraft F über einen längeren Biegewinkel y auf einem höheren Niveau liegt als beim Biegegesenk 5‘ der Grundgeometrie. Während beim Biegegesenk 5’ im gestrichelt eingezeichneten Bereich die Betätigungskraft F im weiteren Verlauf deutlich sinkt, bleibt die Betätigungskraft F beim Biegegesenk 5 im weiteren Verlauf über eine längeren Biegewinkel y im Wesentlichen konstant. Der gestrichelt eingezeichnete Bereich, in dem die Kurven divergieren, befindet sich an der Stelle der Übergangspunkte Ul, U2 (bzw. der Übergangslinien) zwischen den ersten Einlaufkonturabschnitten 15a (z.B. mit Rl=2mm) und den zweiten Einlaufkonturabschnitten 15b (z.B. mit R2=8mm).
Wie anhand der Kurven ersichtlich ist, ist beim Biegegesenk 5 der Maximalwert der Betätigungskraft F im Wesentlichen gleich groß, wie beim Biegegesenk 5‘, jedoch nicht höher. Daraus folgt, dass bei der Verwendung des Biegegesenks 5 keine höheren Anforderungen an das Oberwerkzeug bzw. die Biegemaschine gestellt werden müssen als beim Biegegesenk 5‘ mit der Grundgeometrie.
In Fig.7 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Biegegesenks 5 dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß Fig.3 näher eingegangen. Bzgl. der übrigen Merkmale wird auf die obigen Ausführungen verweisen, die in analoger Weise gültig sind.
Das Biegegesenk 5 weist wiederum eine im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung 13 auf. Die erste Seitenfläche 14a ist im ersten Gesenkwinkel al zur Teilungsebene E2 geneigt und die zweite Seitenfläche ist in die gegenüberliegende Richtung im zweiten Gesenkwinkel a2 zur Teilungsebene E2 geneigt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig.3 ist die Ausnehmung 13 hier jedoch asymmetrisch ausgebildet, indem der erste Gesenkwinkel al größer ist als der zweite Gesenkwinkel a2. Die erste Einlaufkontur 15 1 und/oder die zweite Einlaufkontur 15_2 können so ausgebildet sein, wie anhand von Fig.3, insbesondere Detail C, erläutert wurde, es kann also entweder die erste Einlaufkontur 15_1 einen zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b umfassen und/oder die zweite Einlaufkontur 15_2 kann einen zweiten Einlaufkonturabschnitt 15b umfassen. Der Mittelpunktabstand L ist hierbei wiederum nur von der theoretischen Gesenkweite W und dem Wert des Radius RI abhängig, nicht jedoch von den Gesenkwinkeln al, a2 und ergibt sich zu L=W+2*R1.
Es ist ersichtlich, dass aufgrund des (im Vergleich zum zweiten Gesenkwinkel a2) größeren ersten Gesenkwinkels al ein erster Kontaktpunkt Ka eines ersten Schenkels 2a eines Blechwerkstücks 2, das am Biegegesenk 5 gebogen wird, weiter von der Teilungsebene E2 beab- standet ist als ein zweiter Kontaktpunkt Kb des zweiten Schenkels 2b (Der Einfachheit halber ist das Blechwerkstück 2 in Fig.7 nur durch eine strichpunktierte Linie angedeutet). Aus dem größeren Abstand ergibt sich, dass während des Biegevorgangs eine erste Winkelgeschwindigkeit coa des ersten Schenkels 2a geringer ist als eine zweite Winkelgeschwindigkeit cob des zweiten Schenkels 2b.
Wenn die Biegemaschine 1 manuell bedient wird, dann ist es vorteilhaft, wenn das Biegegesenk 5 so in der unteren Werkzeugaufnahme 4 des unteren Biegebalkens 3 angeordnet wird, dass der größere Gesenkwinkel al dem Bediener zugewandt ist. Durch die im Verhältnis geringere erste Winkelgeschwindigkeit coa des ersten Schenkels 2a kann die Sicherheit für den Bediener erhöht werden.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n g
1 Biegemaschine RI Erster Radius
2 Blech Werkstück R2 Zweiter Radius
2a Erster Schenkel M Mittelpunkt Radius R
2b Zweiter Schenkel Ml Mittelpunkt erster Radius RI
3 Unterer Biegebalken M2 Mittelpunkt zweiter Radis R2
4 Untere Werkzeugaufnahme W Theoretische Gesenkweite
5, 5‘ Biegegesenk, Unterwerkzeug L Mittelpunktab stand
6 Oberer Biegebalken al Erster Gesenkwinkel
7 Obere Werkzeug aufnahme a2 Zweiter Gesenkwinkel
8 Oberwerkzeug ß Biegewinkel,
9 Hinteranschlag y Öffnung s winkel
10 Biegeroboter □ Übergangswinkel
1 1 Grundkörper Ga Erste Gerade
12 Auflagefläche Gb Zweite Gerade
12a Erste Teilfläche U 1 Erster Übergangspunkt
12b Zweite Teilfläche U2 Zweiter Übergangspunkt
13 V-förmige Ausnehmung El Erste Ebene
14a Erste Seitenfläche E2 Teilungsebene
14b Zweite Seitenfläche B Breite
15_1 Erste Einlaufkontur H Höhe
15_2 Zweite Einlaufkontur Y Abdrucklänge
15a Erster Einlaufkonturabschnitt Ka Erster Kontaktpunkt
15b Zweiter Einlaufkonturabschnitt Kb Zweiter Kontaktpunkt
16 Rundung
17a Erste Fase
17b Zweite Fase
18a Erste Außenfläche
18b Zweite Außenfläche
Z Bewegungsrichtung
T Biegetrajektorie
R Radius

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Biegegesenk (5) für eine Biegemaschine (1), zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blechwerkstück (2), wobei das Biegegesenk (5) eine Auflagefläche (12) für das Blech Werkstück (2) umfasst, die in einer ersten Ebene (El) liegt, wobei an der Auflagefläche (12) eine im Wesentlichen V-förmige Ausnehmung (13) vorgesehen ist, die die Auflagefläche (12) in zwei Teilflächen (12a, 12b) unterteilt, wobei die Ausnehmung (13) eine ebene erste Seitenfläche (14a) umfasst, die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel (al) bezüglich einer normal auf die erste Ebene (El) stehenden Teilungsebene (E2) der Ausnehmung (13) geneigt ist und eine gegenüberliegende ebene zweite Seitenfläche (14b) umfasst, die in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel (a2) bezüglich der Teilungsebene (E2) geneigt ist, wobei die erste Seitenfläche (14a) über eine erste Einlaufkontur ( 15_1) mit der ersten Teilflä- che (12a) verbunden ist und die zweite Seitenfläche (14b) über eine zweite Einlaufkontur (15_2) mit der zweiten Teilfläche (12b) verbunden ist, wobei die erste Einlaufkontur (15_1) und die zweite Einlaufkontur (15_2) jeweils einen ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) mit einem ersten Radius (RI) umfassen, dessen Wert von einer festgelegten theoretischen Gesenkweite (W) des Biegegesenks (5) abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelpunkt (Ml) des ersten Radius (RI) des ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) der ersten Einlaufkontur (15_1) und ein Mittelpunkt (Ml) des ersten Radius (RI) des ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) der zweiten Einlaufkontur (15_2) in der ersten Ebene (El) unabhängig vom ersten Gesenkwinkel (al) und zweiten Gesenkwinkel (a2) in einem Mittelpunktabstand (L) voneinander beabstandet sind, der L = W + 2 * RI beträgt und dass die erste Einlaufkontur ( 15_1) einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der ersten Seitenfläche (14a) liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) mit einem zweiten Radius (R2) umfasst und/oder dass die zweite Einlaufkontur (15_2) einen, zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der zweiten Seitenfläche (14b) liegenden, zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) mit einem zweiten Radius (R2) umfasst, wobei ein Radienverhältnis (X) zwischen einem Wert des zweiten Radius (R2) und dem Wert des ersten Radius (RI) 2,5 < X < 5 beträgt.
2. Biegegesenk (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13) bezüglich der Teilungsebene (E2) symmetrisch ist.
3. Biegegesenk (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlaufkonturabschnitt (15a) der ersten Einlaufkontur (15_1) tangential mit der ersten Teilflä- che (12a) verbunden ist und/oder dass der erste Einlaufkonturabschnitt (15a) der zweiten Einlaufkontur (15_2) tangential mit der zweiten Teilfläche (12b) verbunden ist.
4. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gesenkwinkel (al) und der zweite Gesenkwinkel (a2) gleich groß sind oder dass sich der erste Gesenkwinkel (al) und der zweite Gesenkwinkel (a2) unterscheiden.
5. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlaufkonturabschnitt (15a) und der zweite Einlaufkonturabschnitt (15b) der ersten Einlaufkontur ( 15_1) tangential verbunden sind und/oder dass der erste Einlaufkonturabschnitt (15a) und der zweite Einlaufkonturabschnitt (15b) der zweiten Einlaufkontur (15_2) tangential verbunden sind.
6. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Einlaufkonturabschnitt (15b) der ersten Einlaufkontur ( 15_1) tangential mit der ersten Seitenfläche (14a) der Ausnehmung (13) verbunden ist und/oder dass der zweite Einlaufkonturabschnitt (15b) der zweiten Einlaufkontur (15_2) tangential mit der zweiten Seitenfläche (14b) der Ausnehmung (13) verbunden ist.
7. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die theoretische Gesenkweite (W) 4 < W < 150 mm beträgt.
8. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des ersten Radius (RI) 5-15% der theoretischen Gesenkweite (W) beträgt, vorzugsweise 10%.
9. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Radienverhältnis (X) zwischen dem Wert des zweiten Radius (R2) und dem Wert des ersten Radius (RI) 3,5 < X < 4,5 beträgt, vorzugsweise X = 4.
10. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Übergangspunkt (Ul) eines Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) zum zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) der ersten Einlaufkontur ( 15_1) und ein zweiter Übergangspunkt (U2) eines Übergangs vom ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) zum zweiten Einlaufkonturabschnitt (15b) der zweiten Einlaufkontur ( 15_2) bei einem Übergangswinkel (Q) von 100° < Q < 120° festgelegt sind, vorzugsweise bei 105° < Q < 115°, insbesondere bei □ = 110°.
11. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gesenkwinkel (al) 10° < al < 55° beträgt, vorzugsweise al = 15°, al = 42° oder al = 45° und/oder dass der zweite Gesenkwinkel (a2) 10° < a2 < 55° beträgt, vorzugsweise a2 = 15°, a2 = 42° oder a2 = 45°.
12. Biegegesenk (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gesenkwinkel (al) 13° < al < 15°, vorzugsweise al = 14°, oder (al) 33° < al < 35° vorzugsweise al = 34° beträgt und/oder dass der zweite Gesenkwinkel (a2) 13° < a2 < 15°, vorzugsweise a2 = 14°, oder 33° < a2 < 35°, vorzugsweise a2 = 34° beträgt.
13. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnittpunkt der ersten Seitenfläche (14a) und der zweiten Seitenfläche (14b) mittels einer Rundung (16) abgerundet ist.
14. Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Teilfläche (12a) der Auflagefläche (12) und einer parallel zur Teilungsebene (E2) liegenden, ersten Außenfläche (18a) des Grundkörpers (11) eine erste Fase (17a) vorgesehen ist und/oder dass zwischen der zweiten Teilfläche (12b) der Auflagefläche (12) und einer parallel zur Teilungsebene (E2) liegenden, zweiten Außenfläche (18b) des Grundkörpers (11) eine zweite Fase (17b) vorgesehen ist.
15. Werkzeug-System umfassend eine Mehrzahl von Biegegesenken (5), die jeweils nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet sind, wobei zumindest zwei Biegegesenke (5) mit gleicher theoretischer Gesenkweite (W), gleichem Mittelpunktabstand (L) und unterschiedlichen ersten Gesenkwinkeln (al) und/oder zweiten Gesenkwinkeln (a2) vorgesehen sind.
16. Biegemaschine (1) zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blechwerkstück (2) umfassend einen unteren Biegebalken (3) mit einer unteren Werkzeugaufnahme (4) zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs, einen oberen Biegebalken (6) mit einer oberen Werkzeugaufnahme (7) zur Aufnahme eines Oberwerkzeugs (8), zumindest ein Unterwerkzeug und zumindest ein Oberwerkzeug (8), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Unterwerkzeug ein Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist.
17. Biegemaschine (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine (1) ein Werkzeug-System nach Anspruch 15 umfasst.
18. Verfahren zur Herstellung eines Biegegesenks (5) für eine Biegemaschine (1), zur Durchführung eines Biegevorgangs an einem Blech Werkstück (2), wobei folgende Schritte durchgeführt werden:
- Bereitstellen eines metallischen, vorzugsweise quaderförmigen, Grundkörpers (11) mit einer in einer ersten Ebene (El) liegende Auflagefläche (12) für das Blechwerkstück (2) oder Erzeugen der Auflagefläche (12) am Grundkörper (11),
- Erzeugen einer im Wesentlichen V-förmigen, die Auflagefläche (12) in zwei Teilflächen (12a, 12b) unterteilenden, Ausnehmung (13) mit einer festgelegten theoretischen Gesenkweite (W) in der Auflagefläche (12),
- Erzeugen einer ebenen ersten Seitenfläche (14a), die in einem festgelegten ersten Gesenkwinkel (al) bezüglich einer normal auf die erste Ebene (El) stehenden Teilungsebene (E2) geneigt ist in der Ausnehmung (13) und einer gegenüberliegenden ebenen zweiten Seitenfläche (14b), die in einem festgelegten zweiten Gesenkwinkel (a2) bezüglich der Teilungsebene (E2) geneigt ist,
- Erzeugen einer ersten Einlaufkontur ( 15_1) zwischen der ersten Seitenfläche (14a) und der ersten Teilfläche (12a) und einer zweiten Einlaufkontur ( 15_2) zwischen der zweiten Seitenfläche (14b) und der zweiten Teilfläche (12b), wobei die Einlaufkonturen ( 15_1 , 15_2) jeweils einen ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) mit einem ersten Radius (RI) aufweisen, dessen Wert von der theoretischen Gesenkweite (W) abhängig ist, wobei ein Mittelpunkt (Ml) des ersten Radius (RI) des ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) der ersten Einlaufkontur (15_1) und ein Mittelpunkt (Ml) des ersten Radius (RI) des ersten Einlaufkonturabschnitts (15a) der zweiten Einlaufkontur (15_2) in der ersten Ebene (El) in einem vom ersten Gesenkwinkel (al) und zweiten Gesenkwinkel (a2) unabhängigen Mittelpunktabstand (L) voneinander beabstandet angeordnet werden, der L = W + 2 * RI beträgt, und
- Erzeugen eines zweiten Einlaufkonturabschnitts (15b) mit einem zweiten Radius (R2) an der ersten Einlaufkontur ( 15_1) zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der ersten Seitenfläche (14a) und/oder eines zweiten Einlaufkonturabschnitts (15b) mit einem zweiten Radius (R2) an der zweiten Einlaufkontur (15_2) zwischen dem ersten Einlaufkonturabschnitt (15a) und der zweiten Seitenfläche (14b), wobei ein Radienverhältnis (X) zwischen einem Wert des zweiten Radius (R2) und dem Wert des ersten Radius (RI) mit 2,5 < X < 5, vorzugsweise X=4, festgelegt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Biegegesenk (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 14 hergestellt wird.
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