DE10023533A1 - Tiefziehverfahren und Tiefziehwerkzeug - Google Patents
Tiefziehverfahren und TiefziehwerkzeugInfo
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Abstract
Um ein Tiefziehverfahren, bei dem ein Ziehteil in einem Tiefziehwerkzeug zwischen einem ersten Tiefziehwerkzeugteil und einem zweiten Tiefziehwerkzeugteil angeordnet und durch Relativbewegung der Tiefziehwerkzeugteile zueinander umgeformt wird, zu schaffen, welches - insbesondere bei Durchführung mehrerer aufeinanderfolgender Ziehvorgänge - zeit- und energiesparender ist als die bekannten Tiefziehverfahren, wird vorgeschlagen, daß an einem begrenzten Druckabschnitt eines der Tiefziehwerkzeugteile selektiv ein während des Ziehvorgangs zeitlich veränderlicher Druck erzeugt wird, welcher einen an dem Druckabschnitt anliegenden Abschnitt des Ziehteils gegen das jeweils andere Tiefziehwerkzeugteil preßt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tiefziehverfahren, bei
dem ein Ziehteil in einem Tiefziehwerkzeug zwischen einem er
sten Tiefziehwerkzeugteil und einem zweiten Tiefziehwerkzeug
teil angeordnet und durch Relativbewegung der Tiefziehwerk
zeugteile zueinander umgeformt wird.
Solche Tiefziehverfahren sind aus dem Stand der Technik be
kannt.
Insbesondere sind Tiefziehverfahren mit starren Tiefziehwerk
zeugteilen bekannt, bei denen das Ziehteil von einem Zieh
stempel in einen Ziehkörper (auch Matrize genannt) hineinge
zogen wird, wobei der Rand des Ziehteils mittels eines Zieh
rings festgehalten werden kann.
Zur Erzielung der gewünschten endgültigen Gestalt des Zieh
teils ist es häufig erforderlich, das Ziehteil in mehreren
aufeinanderfolgenden Ziehvorgängen (auch Züge genannt) zu
verformen.
Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß sich das Gefüge des
Ziehteil-Materials beim ersten Ziehvorgang so verfestigt, daß
es für einen weiteren Ziehvorgang keine ausreichende Fließfä
higkeit aufweist, was zur Ausbildung von Rissen bei dem wei
teren Ziehvorgang führen kann.
Handelt es sich bei dem Material des Ziehteils um Stahl, so
wird insbesondere beim ersten Ziehvorgang Martensit gebildet,
welcher die Verformbarkeit des Ziehteils bei einem weiteren
Tiefziehvorgang vermindert.
Bei den bekannten mehrzügigen Tiefziehverfahren wird daher
die erforderliche Verformbarkeit des Ziehteils nach dem er
sten Tiefziehvorgang dadurch wieder hergestellt, daß das
Ziehteil bei einer Temperatur von ungefähr 1050°C geglüht
wird, wobei insbesondere der Martensit, welcher sich beim er
sten Tiefziehvorgang gebildet hat, in leichter verformbaren
Austenit umgewandelt wird.
Folgen mehr als zwei Tiefziehvorgänge aufeinander, so muß das
Glühen des Ziehteils nach jedem Tiefziehvorgang eventuell
wiederholt werden.
Wegen der vor jedem weiteren Ziehvorgang erforderlichen
Glüh-, Abkühl- und Waschvorgänge sind die bekannten mehrzügi
gen Tiefziehverfahren sehr Zeit- und energieaufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ein Tiefziehverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches - insbesondere bei Durchführung mehrerer
aufeinanderfolgender Ziehvorgänge - zeit- und
energiesparender ist als die bekannten Tiefziehverfahren.
Diese Aufgabe wird bei einem Tiefziehverfahren mit den Merk
malen des Oberbegriffs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
an einem begrenzten Druckabschnitt eines der Tiefziehwerk
zeugteile selektiv ein während des Ziehvorgangs zeitlich ver
änderlicher Druck erzeugt wird, welcher einen an dem Druckab
schnitt anliegenden Abschnitt des Ziehteils gegen das jeweils
andere Tiefziehwerkzeugteil preßt.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt das Konzept zugrunde,
durch gezielte Beaufschlagung eines begrenzten Bereichs des
Ziehteils während des Ziehvorgangs ein für die Verformung
ausreichendes Fließen des Materials des Ziehteils auch dann
zu erzielen, wenn die Fließfähigkeit des Materials des Zieh
teils an sich aufgrund der Vorgeschichte des Materials, bei
spielsweise aufgrund eines vorausgehenden früheren Ziehvor
gangs, vermindert ist.
Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Tiefziehverfahren
die gewünschte Verformbarkeit des Ziehteils auch dann gewähr
leistet werden, wenn das Ziehteil aufgrund eines vorhergehen
den Ziehvorgangs Martensit enthält.
Ein Glühvorgang und die mit dem Glühvorgang verbundenen Ab
kühl- und Waschvorgänge können bei dem erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahren auch dann entfallen, wenn das Tiefziehver
fahren mehrzügig durchgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Tiefziehverfahren erlaubt es, ein beson
ders großes Ziehverhältnis zu erzielen, und führt zu hoher
Formstabilität der gezogenen Ziehteile.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß der Druck an dem Druckab
schnitt mittels eines Druckfluids hydraulisch oder pneuma
tisch erzeugt wird.
Die hydraulische Erzeugung eines Drucks an einem der Tief
ziehwerkzeugteile ist an sich bereits von dem sogenannten
Hydroformverfahren her bekannt, bei welchem der Ziehkörper
mit einer Membran versehen ist, die während des Umformvorgan
ges unter Wasserdruck gesetzt wird. Der Ziehstempel preßt bei
diesem Verfahren das Ziehteil gegen die Membrane am Ziehkör
per, wobei das Ziehteil durch den gegenwirkenden Wasserdruck
umgeformt wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch das gesamte
Ziehteil während des Ziehvorganges demselben Wasserdruck aus
gesetzt, während bei dem erfindungsgemäßen Tiefziehverfahren
nur an einem begrenzten Druckabschnitt eines der Tiefzieh
werkzeugteile selektiv ein Druck erzeugt wird, welcher den
jeweils an dem Druckabschnitt anliegenden begrenzten Ab
schnitt des Ziehteils gegen das jeweils andere Tiefziehwerk
zeugteil preßt. Außerdem ist bei dem Hydroformverfahren der
auf das Ziehteil wirkende Wasserdruck während des Ziehvor
gangs konstant.
Eine Variante des Hydroformverfahrens ist das sogenannte
Hydro-Mec-Verfahren, bei welchem das Ziehteil durch einen
niedergehenden Ziehstempel in unter Druck gesetztes Wasser
hineingedrückt wird, ohne daß an dem Ziehkörper eine Membran
vorgesehen ist. Auch bei diesem Verfahren ist keine selektive
Beaufschlagung eines begrenzten Abschnitts des Ziehteils mit
einem während des Ziehvorgangs zeitlich veränderlichen Druck
vorgesehen.
Sowohl beim Hydroformverfahren als auch beim Hydro-Mec-Ver
fahren wird eine gleichmäßige Verteilung des hydraulischen
Druckes auf die Oberfläche des Ziehteils angestrebt, was dem
erfindungsgemäßen Konzept, einen begrenzten Abschnitt des
Ziehteils selektiv mit einem erhöhten Druck zu beaufschlagen,
gerade entgegengesetzt ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahrens ist vorgesehen, daß der Druck an dem
Druckabschnitt gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Druckver
lauf gesteuert und/oder geregelt wird.
Dieser Druckverlauf kann beispielsweise vorsehen, daß der
Druckabschnitt während einer ersten Verformungsphase drucklos
geschaltet ist und daß während einer zweiten Verformungsphase
an dem Druckabschnitt ein erhöhter, über die zweite Verfor
mungsphase hinweg konstanter Druck erzeugt wird. Ein solcher
Druckverlauf ist besonders einfach steuer- und/oder regelbar.
Je nach Art des Ziehteils und der erwünschten Umformung des
Ziehteils kann aber auch jeder beliebige andere zeitliche
Druckverlauf gesteuert und/oder geregelt werden.
Die Verformbarkeit des Ziehteils während des Ziehvorgangs
wird besonders erhöht, wenn der Druckabschnitt im wesentli
chen parallel zu der Ziehrichtung, längs welcher die Tief
ziehwerkzeugteile relativ zueinander bewegt werden, ausge
richtet ist. In diesem Fall können im wesentlichen parallel
zu der Ziehrichtung ausgerichtete Bereiche des Ziehteils ge
zielt auf im wesentlichen parallel zu der Ziehrichtung ausge
richtete Bereiche des jeweils anderen Tiefziehwerkzeugteils
gepreßt werden, was bei den herkömmlichen Tiefziehverfahren
nicht möglich ist. So können insbesondere im wesentlichen
parallel zu der Ziehrichtung ausgerichtete Seitenwandbereiche
des Ziehteils besonders exakt umgeformt werden.
So bewährt sich das erfindungsgemäße Tiefziehverfahren beson
ders dann, wenn ausschließlich die Zarge des Ziehteils wäh
rend des Ziehvorgangs mit dem zeitlich veränderlichen Druck
an dem Druckabschnitt beaufschlagt wird. Ein solches Tief
ziehverfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von
Gastronorm-Speisenbehältern, welche eine große Tiefe aufwei
sen und dazu neigen, im Zargenbereich unerwünschte Ausbau
chungen auszubilden, welche zu einer schlechten Stapelbarkeit
der Speisenbehälter führen können. Durch das gezielte Beauf
schlagen der Zarge des Gastronorm-Speisenbehälters während
des Ziehvorgangs mit dem zeitlich veränderlichen Druck an dem
Druckabschnitt kann ein solches Ausbauchen verhindert oder
eine bei einem vorangehenden Tiefziehvorgang erzeugte Ausbau
chung beseitigt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahrens ist vorgesehen, daß der Druckabschnitt
ringförmig ausgebildet ist.
Zur Art der Erzeugung des zeitlich veränderlichen Drucks an
dem Druckabschnitt wurden bislang keine näheren Angaben ge
macht.
So kann vorgesehen sein, daß der zeitlich veränderliche Druck
mittels einer Druckerzeugungseinrichtung erzeugt wird, die
eine Kammer zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Druck
fluids und eine elastisch verformbare Kammerwand zur Übertra
gung des Drucks von dem Druckfluid auf das Ziehteil umfaßt.
Eine solche Kammer kann insbesondere ringförmig ausgebildet
sein.
Besonders einfach herstellbar ist eine solche Kammer, wenn
sie teilweise durch die elastisch verformbare Kammerwand und
teilweise durch eine Kammerbegrenzungswand aus einem von dem
Material der elastisch verformbaren Kammerwand verschiedenen
Material, vorzugsweise aus einem metallischen Material, ins
besondere aus Aluminium, begrenzt wird.
Grundsätzlich kann der Druckabschnitt am ersten Tiefziehwerk
zeugteil oder am zweiten Tiefziehwerkzeugteil angeordnet
sein. Ferner kann vorgesehen sein, daß sowohl das erste Tief
ziehwerkzeugteil als auch das zweite Tiefziehwerkzeugteil je
weils einen oder mehrere Druckabschnitte aufweisen, an denen
während des Ziehvorgangs jeweils ein zeitlich veränderlicher
Druck erzeugt wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahrens ist vorgesehen, daß das erste Tiefzieh
werkzeugteil als Ziehkörper und das zweite Tiefziehwerkzeug
teil als Ziehstempel ausgebildet ist und daß der Druckab
schnitt an dem Ziehkörper angeordnet ist.
Grundsätzlich kann die zur Verformung des Ziehteils erforder
liche Relativbewegung zwischen dem Ziehstempel und dem Zieh
körper sowohl durch eine Bewegung des Ziehstempels als auch
eine Bewegung des Ziehkörpers oder auch durch eine Bewegung
beider Tiefziehwerkzeugteile erzeugt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahrens ist vorgesehen, daß der Ziehstempel wäh
rend des Ziehvorgangs ortsfest ist und der Ziehkörper auf den
Ziehstempel zu bewegt wird.
Wie bereits ausgeführt, ist das erfindungsgemäße Tiefziehver
fahren dann besonders vorteilhaft, wenn das Ziehteil bei
einem ersten Ziehvorgang vorgeformt und bei einem zweiten
Ziehvorgang, bei welchem der zeitlich veränderliche Druck an
dem Druckabschnitt erzeugt wird, nachverformt wird. In diesem
Fall kann auf das bei den bekannten Tiefziehverfahren erfor
derliche Glühen und die hierdurch bedingten Abkühl- und
Waschvorgänge vor dem zweiten Ziehvorgang verzichtet werden,
was eine erhebliche Zeit- und Energieersparnis mit sich
bringt.
Die beiden Ziehvorgänge können hierbei in demselben Tiefzieh
werkzeug durchgeführt werden, wobei in der Regel ein Auswech
seln der Tiefziehwerkzeugteile zwischen den Ziehvorgängen er
forderlich sein wird, oder die beiden Ziehvorgänge werden in
verschiedenen Tiefziehwerkzeugen durchgeführt, was sich für
eine Serienfertigung empfiehlt, da in diesem Fall die für den
jeweiligen Ziehvorgang benötigten Tiefziehwerkzeugteile in
dem jeweiligen Tiefziehwerkzeug verbleiben können.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Tiefziehwerk
zeug, umfassend ein erstes Tiefziehwerkzeugteil und ein zwei
tes Tiefziehwerkzeugteil, in dem ein Ziehteil durch Relativ
bewegung der Tiefziehwerkzeugteile zueinander umformbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrun
de, ein solches Tiefziehwerkzeug zu schaffen, mit dessen
Hilfe Ziehteile - insbesondere im Rahmen eines mehrzügigen
Tiefziehverfahrens - Zeit- und energiesparender als mit be
kannten Tiefziehwerkzeugen verformbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Tiefziehwerkzeug mit den Merk
malen des Oberbegriffs von Anspruch 13 erfindungsgemäß da
durch gelöst, daß eines der Tiefziehwerkzeugteile einen be
grenzten Druckabschnitt aufweist, an dem während des Ziehvorgangs
selektiv ein zeitlich veränderlicher Druck erzeugbar
ist, welcher einen an den Druckabschnitt anliegenden Ab
schnitt des Ziehteils gegen das jeweils andere Tiefziehwerk
zeugteil preßt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs wurden
bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Tiefziehverfahren erläutert.
Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tiefziehwerk
zeugs sind Gegenstand der Ansprüche 14 bis 23, deren Vorteile
ebenfalls bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens er
läutert worden sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung
eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung
eines Tiefziehwerkzeugs;
Fig. 2-5 schematische Querschnitte durch das Tiefziehwerk
zeug aus Fig. 1 in vier verschiedenen Phasen
eines herkömmlichen Tiefziehvorgangs;
Fig. 6-9 schematische Querschnitte durch ein Tiefziehwerk
zeug, das einen Druckblasenring umfaßt, in vier
verschiedenen Phasen eines erfindungsgemäßen
Tiefziehvorgangs;
Fig. 10 eine schematische perspektivische Darstellung
eines Ziehteils nach zwei Tiefziehvorgängen;
Fig. 11 eine Draufsicht auf einen Druckblasenring;
Fig. 12 einen Querschnitt durch den Druckblasenring aus
Fig. 11 längs der Linie 12-12 in Fig. 11; und
Fig. 13 einen Querschnitt durch den Druckblasenring aus
Fig. 11 längs der Linie 13-13 in Fig. 11.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen
Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Ein in den Fig. 1 bis 5 rein schematisch dargestelltes, als
Ganzes mit 100 bezeichnetes Tiefziehwerkzeug umfaßt eine
Grundplatte 102, einen stationär an der Oberseite der Grund
platte 102 angeordneten Ziehstempel 104, einen den Ziehtempel
104 ringförmig umgebenden Blechhalter 106, welcher auf einer
ebenfalls den Ziehstempel 104 ringförmig umgebenden Trage
platte 108 angeordnet ist, welche von mittels einer (nicht
dargestellten) hydraulischen Bewegungsvorrichtung vertikal
bewegbaren Pinolen 110 getragen ist, so daß die Trageplatte
108 mit dem darauf angeordneten Blechhalter 106 längs der
vertikalen Ziehrichtung 112 bewegbar ist.
Ferner umfaßt das Tiefziehwerkzeug 100 einen über dem Zieh
stempel 104 und dem Blechhalter 106 angeordneten Ziehkörper
114, welcher seinerseits einen ringförmigen Ziehringuntersatz
116 und einen an dessen Unterseite gehaltenen Ziehring 118
umfaßt.
Der Ziehringuntersatz 116 ist an seiner Oberseite an einer
Halteplatte 120 gehalten, welche mittels einer (nicht darge
stellten) hydraulischen Bewegungsvorrichtung längs der Zieh
richtung 112 relativ zu dem Ziehstempel 104 und dem Blechhal
ter 106 bewegbar ist.
Der Ziehkörper 114 bildet das erste Tiefziehwerkzeugteil 122
des Tiefziehwerkzeugs 100; der Ziehstempel 104 bildet das
zweite Tiefziehwerkzeugteil 124 des Tiefziehwerkzeugs 100.
Mit dem vorstehend beschriebenen Tiefziehwerkzeug 100 wird
ein erster Tiefziehvorgang wie folgt durchgeführt:
Zunächst werden der Ziehkörper 114 und der Blechhalter 106
mittels der (nicht dargestellten) jeweiligen hydraulischen
Bewegungsvorrichtungen in ihre jeweiligen oberen Ausgangs
stellungen gefahren.
In der oberen Ausgangsstellung des Blechhalters 106 ist die
im wesentlichen ebene Oberseite des Blechhalters 106 oberhalb
der Oberseite des Ziehstempels 104 angeordnet.
In dieser Stellung wird ein Blechzuschnitt oder eine Platine
126, aus welcher das Ziehteil hergestellt werden soll, in das
Tiefziehwerkzeug 100 so eingelegt, daß der Rand der Platine
126 auf dem Blechhalter 106 aufliegt (siehe Fig. 2).
Anschließend wird das Tiefziehwerkzeug 100 geschlossen, indem
der Ziehkörper mittels der (nicht dargestellten)
hydraulischen Bewegungsvorrichtung aus seiner oberen
Ausgangsstellung so weit längs der Ziehrichtung 112 nach
unten verfahren wird, bis die Unterseite des Ziehrings 118 an
der Oberseite der Platine 126 anliegt und der Rand der
Platine 126 zwischen dem Ziehring 118 und dem Blechhalter 106
eingeklemmt ist (siehe Fig. 3).
Im darauffolgenden Verfahrensschritt wird die Platine 126 zu
einem Ziehteil 128 umgeformt, indem mittels der (nicht darge
stellten) hydraulischen Bewegungsvorrichtung die Pinolen 110
mit der daran angeordneten Trageplatte 108 und dem Blechhal
ter 106 sowie der Ziehkörper 114 längs der Ziehrichtung 112
relativ zu dem Ziehstempel 104 um die Ziehtiefe nach unten
bewegt werden, wobei sich die an ihrem Rand zwischen dem
Ziehring 118 und dem Blechhalter 106 festgehaltene Platine
126 an die Außenkonturen des Ziehrings 118 und des Ziehstem
pels 104 anschmiegt (siehe Fig. 4).
Nachdem die gewünschte Ziehtiefe für den ersten Tiefziehvor
gang erreicht ist, werden die Pinolen 110 mit der darauf an
geordneten Trageplatte 108 und dem Blechhalter 106 in ihre
obere Ausgangsstellung zurückbewegt und das Tiefziehwerkzeug
100 geöffnet, indem der Ziehkörper 114 weiter längs der Zieh
richtung 112 nach oben in seine obere Ausgangsstellung bewegt
wird (siehe Fig. 5).
Dadurch wird das bei dem ersten Tiefziehvorgang geformte
Ziehteil 128 von außerhalb des Tiefziehwerkzeugs 100 zugäng
lich und kann aus demselben entnommen werden.
Nach diesem ersten Tiefziehvorgang hat das Tiefziehteil 128
noch nicht die gewünschte endgültige Gestalt erhalten.
Im vorliegenden Beispiel soll das fertige Ziehteil die Ge
stalt eines Gastronorm-Speisenbehälters aufweisen, der mit
einem unterhalb seines oberen Randes 130 umlaufenden Stapel
absatz 132 versehen ist. Außerdem soll die Tiefe des fertigen
Speisenbehälters größer sein als die Tiefe des Ziehteils 128
nach dem ersten Tiefziehvorgang, während die Länge und die
Breite des fertigen Speisebehälters im Zargenbereich geringer
sein sollen als bei dem durch den ersten Ziehvorgang erhalte
nen Ziehteil 128.
Um die erforderlichen weiteren Umformungen an dem Ziehteil
128 durchzuführen, wird dasselbe einem zweiten Tiefziehvor
gang in einem zweiten Tiefziehwerkzeug 100' (siehe Fig. 6)
unterzogen.
Das zweite Tiefziehwerkzeug 100' entspricht in seinem grund
sätzlichen Aufbau dem vorstehend beschriebenen ersten Tief
ziehwerkzeug 100, wobei der Ziehstempel 104 und der Ziehkör
per 114' entsprechend geformt sind, um die gewünschten Umfor
mungen des Ziehteils 128 zu erhalten.
Ferner umfaßt der Ziehkörper 114' des zweiten Tiefziehwerk
zeugs 100' eine als Ganzes mit 134 bezeichnete Druckerzeu
gungseinrichtung zur Erzeugung eines veränderlichen Drucks.
Die Einrichtung 134 umfaßt ihrerseits einen Druckblasenring
136, der in einer ringförmigen Ausnehmung 138 an der Innen
seite des Ziehringuntersatzes 116 aufgenommen ist und eine
ringförmige Druckblasenkammer 140 aufweist, die von einer
Kammerwand 142 aus einem elastisch verformbaren Material,
beispielsweise aus einem Polyurethan, umschlossen ist.
In die Druckblasenkammer 140 münden durch die Kammerwand 142
geführte Fluid-Zuführleitungen 144, über welche der Druckbla
senkammer 140 ein unter Druck stehendes Fluid, beispielsweise
ein Hydrauliköl, von einer (nicht dargestellten) Fluiddruck
pumpe zuführbar ist.
Mit dem vorstehend beschriebenen zweiten Tiefziehwerkzeug
100' wird ein zweiter Tiefziehvorgang wie folgt durchgeführt:
Zunächst wird das zweite Tiefziehwerkzeug 100' geöffnet, in
dem der Ziehkörper 114' und der Blechhalter 106 in ihre obe
ren Ausgangsstellungen gebracht werden (siehe Fig. 6). Da das
Ziehteil 128 bereits durch den ersten Tiefziehvorgang vorver
formt ist, kann die Oberseite des Blechhalters 106 in dessen
oberer Ausgangsstellung unterhalb der Oberseite des Ziehstem
pels 104 angeordnet sein.
Anschließend wird das aus dem ersten Tiefziehvorgang erhal
tene Tiefziehteil 128 in das Tiefziehwerkzeug 100' eingelegt
und auf den Blechhalter 106 aufgesetzt.
Darauf wird das zweite Tiefziehwerkzeug 100' geschlossen, in
dem der Ziehkörper 114' längs der Ziehrichtung 112 nach unten
verfahren wird, bis die Unterseite des Ziehrings 118 an der
Unterseite des Randes 130 des Ziehteils 128 anliegt und der
Rand des Ziehteils 128 zwischen dem Ziehring 118 und dem
Blechhalter 106 festgeklemmt ist.
Anschließend wird eine erste Verformungsphase durchgeführt,
indem die Pinolen 110 mit der darauf angeordneten Trageplatte
108 und dem Blechhalter 106 zusammen mit dem Ziehkörper 114'
längs der Ziehrichtung 112 relativ zu dem Ziehstempel 104
nach unten bewegt werden, bis der noch verbleibende Ziehweg
eine Strecke h beträgt (siehe Fig. 7). Während dieser ersten
Verformungsphase ist der Druckblasenring 136 drucklos ge
schaltet, das heißt die Fluiddruckpumpe ist abgeschaltet oder
die Fluid-Zuführleitungen 144 sind durch ein (nicht darge
stelltes) Sperrventil von der Fluiddruckpumpe getrennt, so
daß das in der Druckblasenkammer 140 befindliche Fluid unter
keinem höheren Druck als dem Atmosphärendruck steht.
Sobald der verbleibende Ziehweg der Strecke h entspricht,
wird das Fluid in der Druckblasenkammer 140 mit einem erhöh
ten Druck p beaufschlagt, indem die Fluiddruckpumpe in Be
trieb genommen und/oder das Sperrventil zwischen der Fluid
druckpumpe und den Fluid-Zuführleitungen 144 geöffnet wird.
Die elastisch verformbare Kammerwand 142 des Druckblasenrings
136 überträgt den erhöhten Druck des Fluids in der Druckbla
senkammer 140 auf den an dem Druckblasenring 136 anliegenden
Abschnitt der Zarge 146 des Ziehteils 128, welche durch die
im wesentlichen parallel zu der Ziehrichtung 112 ausgerichte
ten Seitenwände des Ziehteils 128 gebildet wird, so daß die
ser Abschnitt der Zarge 146 unter erhöhtem Druck gegen den
Ziehstempel 104 gepreßt wird.
Somit dient die dem Ziehteil 128 zugewandte Innenseite des
Druckblasenrings 136 als Druckabschnitt 148 des Ziehkörpers
114', durch welchen ein an dem Druckabschnitt 148 anliegender
Abschnitt des Ziehteils 128 unter einem während des Ziehvor
gangs zeitlich veränderlichen Druck selektiv gegen den Zieh
stempel 104 preßbar ist.
Während einer zweiten Verformungsphase wird das Ziehteil 128
fertiggezogen, indem die Pinolen 110 mit der darauf angeordneten
Trageplatte 108 und dem Blechhalter 106 zusammen mit
dem Ziehkörper 114' längs der Ziehrichtung 112 relativ zu dem
Ziehstempel 104 nach unten bewegt werden, bis die gewünschte
Ziehtiefe für den zweiten Tiefziehvorgang erreicht ist (siehe
Fig. 8).
Dabei wird durch die Beaufschlagung der Zarge 146 des Zieh
teils 128 mit dem Druck p durch den Druckabschnitt 148 des
Ziehkörpers 114' erreicht, daß eine ausreichende Material
menge beim Verformen des Ziehteils 128 längs der Ziehrichtung
112 nach unten fließt, um den Stapelabsatz 132 auszubilden,
ohne daß Risse an dem Ziehteil 128 auftreten.
Ferner ist durch die Beaufschlagung der Zarge 146 mit dem er
höhten Druck p gewährleistet, daß sich die Länge und Breite
des Ziehteils 128 im Zargenbereich desselben auf die gewün
schten Werte verringern und die Ausbauchung des Ziehteils
128, welche bei dem ersten Tiefziehvorgang entstanden ist,
verschwindet.
Nach Erreichen der gewünschten Ziehtiefe am Ende der zweiten
Verformungsphase wird der Druckblasenring 136 wieder drucklos
geschaltet, indem die Fluiddruckpumpe abgeschaltet und/oder
das Sperrventil zwischen der Fluiddruckpumpe und den Fluid-
Zuführleitungen 144 zu dem Druckblasenring 136 geschlossen
wird.
Anschließend wird das zweite Tiefziehwerkzeug 100' geöffnet,
indem die Pinolen 110 mit der darauf angeordneten Trageplatte
108 und dem Blechhalter 106 in die obere Ausgangsstellung ge
fahren werden und anschließend der Ziehkörper 114' weiter
längs der Ziehrichtung 112 nach oben in seine obere Ausgangsstellung
gefahren wird, so daß das fertig gezogene Ziehteil
128 von außerhalb des Tiefziehwerkzeugs 100' aus zugänglich
ist und dem Tiefziehwerkzeug 100' entnommen werden kann
(siehe Fig. 9).
Das Ziehteil 128 hat nun die gewünschte Endgestalt eines Ga
stronorm-Speisenbehälters (siehe Fig. 10).
Die Fig. 11 bis 13 zeigen im Detail eine bevorzugte Ausfüh
rungsform eines Druckblasenrings 136, wie er bei dem erfin
dungsgemäßen Tiefziehverfahren zum Einsatz kommen kann.
Wie am besten aus den Querschnitten der Fig. 12 und 13 zu er
sehen ist, umfaßt der Druckblasenring 136 einen Außenring 150
aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise aus
Polyurethan, in welchen ein Kammerbegrenzungsring 152, der
beispielsweise aus einem metallischen Material, insbesondere
aus Aluminium bestehen kann, eingebettet ist.
Der Außenring 150 wird hergestellt, indem der Kammerbegren
zungsring 152 in eine Gießform, deren Innenkonturen den
Außenkonturen des Außenrings 150 entspricht, eingebracht wird
und der Zwischenraum zwischen der Gießform und dem Kammerbe
grenzungsring 152 mit Polyurethan ausgegossen wird.
Dabei wird die Innenseite des Kammerbegrenzungsrings 152 mit
einem Trennmittel versehen, so daß der Außenring 150 aus Po
lyurethan nur an der Außenseite des Kammerbegrenzungsrings
152 haftet, während an der Innenseite des Kammerbegrenzungs
rings 152 das Material des Außenrings 150 von dem Kammerbe
grenzungsring 152 abgehoben werden kann.
An zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen des
Druckblasenrings 136 wird der Kammerbegrenzungsring 152 von
jeweils einem Anschlußstück 154, beispielsweise aus Stahl,
durchsetzt, welches von dem Kammerbegrenzungsring 152 bis zur
Außenseite des Außenrings 150 führt und an seinem äußeren
Ende an eine Fluid-Zuführleitung 144 anschließbar ist.
Durch das Anschlußstück 154 hindurch kann durch die Fluid-Zu
führleitung 144 zugeführtes Fluid in den Zwischenraum zwi
schen dem Außenring 150 und dem Kammerbegrenzungsring 152 an
der Innenseite des Kammerbegrenzungsrings 152 gelangen und
das Material des Außenrings 150 von dem Kammerbegrenzungsring
152 abheben, so daß zwischen dem Kammerbegrenzungsring 152
und dem Außenring 150 eine Druckblasenkammer 140 gebildet
wird, deren Volumen von dem Druck, unter dem das Fluid steht,
abhängig ist. Ist dieser Druck gering, so weist die Druckbla
senkammer 140 nur ein geringes Volumen auf (entsprechend der
durchgezogenen Begrenzungslinie in den Fig. 12 und 13). Ist
der Druck des Fluids hoch, so vergrößert sich das Volumen der
Druckblasenkammer 140 entsprechend (vergleiche die gebroche
nen Begrenzungslinien in den Fig. 12 und 13).
Wird der Außenring 150 des Druckblasenrings 136 aus Poly
urethan hergestellt, so kann ein Hydrauliköl als Druckfluid
zum Befüllen der Druckblasenkammer 140 verwendet werden.
Wird alternativ hierzu der Außenring 150 des Druckblasenrings
136 aus Naturkautschuk hergestellt, so ist statt dessen als
Druckfluid beispielsweise ein Rizinusöl zu verwenden, da Na
turkautschuk durch Hydrauliköl angegriffen wird.
Claims (23)
1. Tiefziehverfahren, bei dem ein Ziehteil (128) in einem
Tiefziehwerkzeug (100') zwischen einem ersten Tiefzieh
werkzeugteil (122) und einem zweiten Tiefziehwerkzeug
teil (124) angeordnet und durch Relativbewegung der
Tiefziehwerkzeugteile zueinander umgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
an einem begrenzten Druckabschnitt (148) eines der
Tiefziehwerkzeugteile (122) selektiv ein während des
Ziehvorgangs zeitlich veränderlicher Druck erzeugt wird,
welcher einen an dem Druckabschnitt anliegenden Ab
schnitt des Ziehteils (128) gegen das jeweils andere
Tiefziehwerkzeugteil (124) preßt.
2. Tiefziehverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Druck an dem Druckabschnitt (148) mittels
eines Druckfluids hydraulisch oder pneumatisch erzeugt
wird.
3. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Druck an dem Druckab
schnitt (148) gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Druck
verlauf gesteuert und/oder geregelt wird.
4. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (148) im
wesentlichen parallel zu der Ziehrichtung (112), längs
welcher die Tiefziehwerkzeugteile (122, 124) relativ
zueinander bewegt werden, ausgerichtet ist.
5. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Ziehteil (128) eine Zarge
(146) aufweist und daß ausschließlich die Zarge während
des Ziehvorgangs mit dem zeitlich veränderlichen Druck
an dem Druckabschnitt (148) beaufschlagt wird.
6. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (148) ring
förmig ausgebildet ist.
7. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der zeitlich veränderliche
Druck mittels einer Druckerzeugungseinrichtung (134) er
zeugt wird, die eine Kammer (140) zur Aufnahme eines un
ter Druck stehenden Druckfluids und eine elastisch ver
formbare Kammerwand (142) zur Übertragung des Drucks von
dem Druckfluid auf das Ziehteil (128) umfaßt.
8. Tiefziehverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Kammer (140) ringförmig ausgebildet ist.
9. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Kammer (140) teilweise
durch die elastisch verformbare Kammerwand (142) und
teilweise durch eine Kammerbegrenzungswand (152) aus
einem von dem Material der elastisch verformbaren Kam
merwand (142) verschiedenen Material, vorzugsweise aus
einem metallischen Material, insbesondere aus Aluminium,
begrenzt wird.
10. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß das erste Tiefziehwerkzeugteil
(122) als Ziehkörper (114') und das zweite Tiefziehwerk
zeugteil (124) als Ziehstempel (104) ausgebildet ist und
daß der Druckabschnitt (148) an dem Ziehkörper (114')
angeordnet ist.
11. Tiefziehverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Ziehstempel (104) während des Ziehvorgangs
ortsfest ist und der Ziehkörper (114') auf den Ziehstem
pel (104) zu bewegt wird.
12. Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß das Ziehteil (128) bei einem
ersten Ziehvorgang vorgeformt und bei einem zweiten
Ziehvorgang, bei welchem der zeitlich veränderliche
Druck an dem Druckabschnitt (148) erzeugt wird, nachver
formt wird.
13. Tiefziehwerkzeug, umfassend ein erstes Tiefziehwerkzeug
teil (122) und ein zweites Tiefziehwerkzeugteil (124),
in dem ein Ziehteil durch Relativbewegung der Tiefzieh
werkzeugteile zueinander umformbar ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß eines der Tiefziehwerkzeugteile (122)
einen begrenzten Druckabschnitt (148) aufweist, an dem
während des Ziehvorgangs selektiv ein zeitlich veränder
licher Druck erzeugbar ist, welcher einen an dem Druck
abschnitt anliegenden Abschnitt des Ziehteils (128) ge
gen das jeweils andere Tiefziehwerkzeugteil (124) preßt.
14. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß der Druck an dem Druckabschnitt (148) mittels
eines Druckfluids hydraulisch oder pneumatisch erzeugbar
ist.
15. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druck an dem Druckab
schnitt (148) gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Druck
verlauf steuerbar und/oder regelbar ist.
16. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (148) im
wesentlichen parallel zu der Ziehrichtung (112), längs
welcher die Tiefziehwerkzeugteile (122, 124) relativ
zueinander bewegbar sind, ausgerichtet ist.
17. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tiefziehwerkzeug
(100') ein eine Zarge (146) aufweisendes Ziehteil (128)
umformbar ist und daß ausschließlich die Zarge während
des Ziehvorgangs mit dem zeitlich veränderlichen Druck
an dem Druckabschnitt (148) beaufschlagbar ist.
18. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabschnitt (148)
ringförmig ausgebildet ist.
19. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefziehwerkzeug (100')
eine Druckerzeugungseinrichtung (134) zur Erzeugung des
zeitlich veränderlichen Drucks umfaßt, wobei die Druck
erzeugungseinrichtung (134) eine Kammer (140) zur Auf
nahme eines unter Druck stehenden Druckfluids und eine
elastisch verformbare Kammerwand (142) zur Übertragung
des Drucks von dem Druckfluid auf das Ziehteil (128) um
faßt.
20. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Kammer (140) ringförmig ausgebildet ist.
21. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (140) teilweise
durch die elastisch verformbare Kammerwand (142) und
teilweise durch eine Kammerbegrenzungswand (152) aus
einem von dem Material der elastisch verformbaren Kam
merwand (142) verschiedenen Material, vorzugsweise aus
einem metallischen Material, insbesondere aus Aluminium,
begrenzt ist.
22. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Tiefziehwerkzeug
teil (122) als Ziehkörper (114') und das zweite Tief
ziehwerkzeugteil (124) als Ziehstempel (104) ausgebildet
ist, und daß der Druckabschnitt (148) an dem Ziehkörper
(114') angeordnet ist.
23. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich
net, daß der Ziehstempel (104) ortsfest ist und der
Ziehkörper (114') auf den Ziehstempel (104) zu bewegbar
ist.
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