DE10149538C2 - Riegelvorrichtung für eine Umformpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Riegelvorrichtung für eine Umformpresse, mit zumindest einem oberen, verriegelba­ ren Werkzeug, sowie mit zumindest einem zwischen das Werk­ zeug und einem Pressenrahmen einspannbaren Riegelelement.

Verriegelbare Umformpressen der beschriebenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 198 19 950 A1. Die Riegel werden beispielsweise beim Pressen zum Innenhochdruckumformen oder zum Außenhoch­ druckumformen eingesetzt, um beispielsweise ein Oberwerk­ zeug, einen Stempel oder einen Niederhalter nach einem zum Schließen des Werkzeugs erforderlichen, relativ langen Ver­ schiebeweg zu verriegeln. Nachfolgend ist es möglich, die für den Umformvorgang benötigten weiteren Bewegungen des Werkzeuges sowie die sich hierbei ergebenden Kräfte entspre­ chend aufzubringen.

Die Verriegelung von derartigen Umformpressen ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass auf diesen Bezug genommen werden kann.

Bei den bekannten Konstruktionen werden die Riegel seitlich verfahren. Dies bringt zum einen den Nachteil, dass für den Verschiebevorgang ausreichend Zeit bereitgestellt werden muss, sodass sich insgesamt längere Taktzeiten ergeben. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem benötigten Platzbedarf sowohl für den Riegel selbst, als auch für dessen Betäti­ gungsvorrichtung. Zudem ist es aufwendig, die einzelnen Be­ tätigungsvorrichtungen für die Riegel entsprechend zu steu­ ern bzw. zu regeln.

Aus der DE 36 25 103 C2 ist eine hydraulische Reifenheizpresse bekannt, bei welcher oberhalb einer oberen Formhälfte Führungssäulen angeordnet sind, die sich gegen einen Obergurt der Presse abstützen. Die Abstützung erfolgt unter wahlweiser Zwischenlegung einer Vielzahl von Distanzscheiben sowie jeweils einer zwischen die Oberseite der Distanzscheiben und den Obergurt einbringbaren Verriegelungsbacke.

Eine weitere Vorrichtung zum hydraulischen Umformen ist aus der DE 198 09 746 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist ein Form-Oberteil und ein Form-Unterteil vorgesehen. Letzteres liegt auf einem Hubtisch auf, welcher hydraulisch anhebbar ist. In der angehobenen Position ist ein Sperrkörper zwischen einen Unterholm der Presse und den Hubtisch einbringbar. Der Sperrkörper kann eingeschoben oder eingeschwenkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Riegelvor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbar­ keit die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere bei geringem Platzbedarf kurze Taktzeiten er­ möglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Riegelvorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Durch die verschwenkba­ re Lagerung des Riegelelements ist die Möglichkeit geschaf­ fen, das Riegelelement in einem kleineren Einbauraum unter­ zubringen. Es sind nicht die, wie aus dem Stand der Technik bekannt, großen Freiräume erforderlich, um das Riegelelement von der Schließstellung in die Öffnungsstellung und zurück bewegen zu können. Vielmehr ist es bei der erfindungsgemäßen Lösung lediglich erforderlich, das Riegelelement so weit zu verschwenken, dass das zu verriegelnde Werkzeug (beispiels­ weise ein Niederhalter, ein Stößel, ein Oberwerkzeug oder Ähnliches) entsprechend verfahren werden kann.

Um bei einer üblichen Umformpresse, wie beispielsweise der eingangs als Stand der Technik genannten Umformpresse eine geringe Baugröße realisieren zu können, sind außenliegende Riegelelemente für einen Niederhalter vorgesehen, während zusätzlich innenliegende Rie­ gelelemente für ein Oberwerkzeug eingebaut sind, die jeweils in erfindungsgemäßer Ausgestaltung verschwenkbar sind.

Hierbei ist es besonders günstig, wenn das Riegel­ element um eine horizontale Achse verschwenkbar ist. Es kann jedoch auch eine Verschwenkung um eine vertikale Achse er­ folgen, abhängig von der Konstruktion der Umformpresse.

Bei einer Verschwenkung um eine horizontale Achse kann das Riegelelement hängend gelagert werden, sodass das Gewicht des Riegelelements durch die Lagerung an der horizontalen Achse aufgenommen wird. Diese wiederum wird bei dem Umform­ vorgang nicht mit Druck beaufschlagt bzw. belastet, sodass sich einfache und kostengünstige Konstruktionen ergeben.

Ein weiterer Vorteil der schwenkbaren Lagerung des Riegel­ elements besteht darin, dass eine Betätigungseinrichtung zum Verschwenken des Riegelelements nicht dessen gesamtes Ge­ wicht aufnehmen muss, so wie dies beim Stand der Technik vielfach der Fall ist.

Besonders günstig ist es, wenn das Riegelelement im Bereich einer oberen Kante exzentrisch gelagert ist. Durch eine der­ artige exzentrische Lagerung ergeben sich besonders günstige Schwenkwinkel und Schwenkverhältnisse, sodass es zur Schaf­ fung eines relativ großen Freiraumes zur Bewegung des Werk­ zeuges nur erforderlich ist, das Riegelelement um einen re­ lativ kleinen Winkelbetrag zu verschwenken.

Bevorzugter Weise ist das Riegelelement in erfindungsgemäßer Ausgestaltung quaderförmig ausgebildet. Es versteht sich, dass auch andere Ausgestaltungsformen, beispielsweise zylin­ drische Formen möglich sind. Insgesamt ist festzuhalten, dass sämtliche der aus dem Stand der Technik bekannten Di­ mensionierungen der Riegelelemente bei der erfindungsgemäßen Riegelvorrichtung einsetzbar sind.

Um innerhalb kürzester Taktzeiten eine gezielte Verschwen­ kung des Riegelelements vornehmen zu können, ist es beson­ ders günstig, wenn dies mittels eines Kurbeltriebs ver­ schwenkbar ist. Hierdurch kann dem Riegelelement eine ge­ zielte Bewegung auferlegt werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass bei Verwendung eines Kurbeltriebs das Riegelelement eine sinusförmige Bewegung ausführen kann, die hinsichtlich der auftretenden Beschleunigungen sowie der realisierbaren Wege besonders vorteilhaft ist.

Bei einer Umformpresse ist es erforderlich, mehrere Riegele­ lemente gleichzeitig zu betätigen. Um die Steuerung bzw. Re­ gelung zu vereinfachen, um kürzere Taktzeiten zu ermöglichen und um die Herstellkosten einer derartigen Riegelvorrichtung zu senken, ist es besonders günstig, wenn alle Riegelelemen­ te, die wirkungsmäßig einander zugeordnet sind, mittels ei­ nes gemeinsamen Antriebs verschwenkbar sind. Es ist somit beispielsweise zur Verriegelung eines Niederhalters ledig­ lich erforderlich, einen einzigen Antrieb anzusteuern bzw. zu betätigen.

Die einzelnen Riegelelemente können beispielsweise in gün­ stiger Ausgestaltung der Erfindung mittels eines flexiblen Zugelements mit dem gemeinsamen Antrieb verbunden sein. Das Zugelement kann in Form einer Kette ausgebildet sein und be­ nötigt innerhalb der Umformpresse sehr wenig Platz, sodass sich eine ausgesprochen geringe Baugröße der gesamten Rie­ gelvorrichtung ergibt.

Um bei einer üblichen Umformpresse, wie beispielsweise der eingangs als Stand der Technik genannten Umformpresse eine geringe Baugröße realisieren zu können, kann es günstig sein, wenn außenliegende Riegelelemente für einen Niederhal­ ter vorgesehen sind, während zusätzlich innenliegende Rie­ gelelemente für ein Oberwerkzeug eingebaut sind, die jeweils in erfindungsgemäßer Ausgestaltung verschwenkbar sind.

Während es beim Stand der Technik lediglich möglich ist, ein Riegelelement in seine Schließstellung oder in seine Öff­ nungsstellung zu bringen, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines verschwenkbaren Riegelelements, dieses abgestuft auszubilden, sodass sich unterschiedliche Schließ­ zustände des Werkzeugs ergeben können. Hierdurch wird bei­ spielsweise die Möglichkeit geschaffen, einen Werkzeugwech­ sel einfach und schnell durchzuführen, ohne dass zusammen mit dem Werkzeug auch die Riegelelemente ausgetauscht werden müssten, um unterschiedliche äußere Abmessungen des Werkzeu­ ges berücksichtigen zu können.

Bei der beschriebenen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Riegelvorrichtung ist es somit möglich, die Riegel bei ge­ ringstem Platzbedarf unterzubringen. So ist es insbesondere möglich, innerhalb eines geschlossenen Blechhalters die Rie­ gelelemente für das Oberwerkzeug unabhängig von dem Blech­ halter zu betätigen.

Da die erfindungsgemäße Riegelvorrichtung nur einen sehr ge­ ringen Platzbedarf aufweist, ist es - im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen - auch möglich, die Riegelelemente selbst größer zu dimensionieren, um größere Flächen aufnehmen zu können. Hierdurch ergeben sich noch geringere Biegemomente, die vom Werkzeug auf die Riegelelemente übertragen werden.

Durch die kurzen zum Verschwenken der Riegelelemente benö­ tigten Wege und Zeiten (beispielsweise 1 Sekunde für das Öffnen bzw. das Schließen des Riegels), ergibt sich eine ganz erhebliche Reduzierung der Taktzeit der gesamten Um­ formpresse, sodass diese beispielsweise auf 30 Sekunden mi­ nimiert werden kann.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Arbeitsraumes einer Umformpresse mit Oberwerkzeug und Unterwerk­ zeug sowie erfindungsgemäßen Riegelelementen in ge­ öffnetem Zustand,

Fig. 2 eine Ansicht analog Fig. 1, mit Riegelelementen im geschlossenen Zustand,

Fig. 3 eine Draufsicht, teils im Schnitt, auf den Arbeits­ raum einer erfindungsgemäßen Umformpresse zur Dar­ stellung der erfindungsgemäßen Anordnung der Riegelelemente,

Fig. 4 eine Darstellung analog Fig. 3 mit zusätzlicher Darstellung des Antriebs der Riegelelemente,

Fig. 5 eine vereinfachte Seitenansicht eines erfindungsge­ mäßen Riegelelements,

Fig. 6 eine weitere Seitenansicht des in Fig. 5 gezeigten Riegelelements, und

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines abgestuft ausgebildeten Riegelelements.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in der Seitenansicht eine schemati­ sche Darstellung des Arbeitsraums einer Umformpresse, bei­ spielsweise einer hydraulischen Umformpresse, wie in DE 198 19 950 A1 beschrieben. Insofern kann auf diese Veröffentli­ chung voll inhaltlich Bezug genommen werden, so weit sie den Gesamtaufbau und die Wirkungsweise der Umformpresse ergibt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen folglich einen Pressentisch 15, auf welchem ein ebenfalls nur schematisch dargestelltes Unterwerkzeug 16 montiert ist. Weiterhin ist ein Pressenstößel 2 vorgesehen sowie ein Pressen-Niederhalter 1. Diese bilden zusammen ein oberes Werkzeug, welches in entsprechender Wei­ se zu verriegeln ist. Mit der Bezugsziffer 3 ist schematisch ein Pressenrahmen oder ein Pressenhaupt dargestellt. Auf die Darstellung der Betätigungseinrichtungen des Pressen- Niederhalters 1 sowie des Pressenstößels 2 wurde verzichtet.

Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Oberwerkzeug, mit dem Bezugszeichen 21 ist ein Werkzeugniederhalter beschrieben. Das Werkzeug kann aus einem unteren Werkzeugteil und ei­ nem oberen Werkzeugteil bestehen, das obere Werkzeug kann einteilig (Innenhochdruckumformung) oder 2-teilig (Oberwerk­ zeug und Werkzeugniederhalter) sein. Im entriegelten Zustand der Presse ist somit das Werkzeug geöffnet, um ein Bauteil wechseln zu können.

Es versteht sich, dass die gesamte Anordnung in einem Pres­ senrahmen mit Säulen 17 (siehe Fig. 3 und 4) oder einer ähn­ lichen Konstruktion aufgenommen ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen weiterhin innenliegende, quaderför­ mige Riegelelemente 8, 9 sowie außenliegende, ebenfalls qua­ derförmig ausgestaltete Riegelelemente 5, 7.

Die einzelnen Riegelelemente 5, 7 bzw. 8, 9 sind jeweils mittels Lagerstreben 18 (siehe auch Fig. 6) aufgehängt. Die Lagerstreben 18 sind um horizontale Achsen 10 schwenkbar an der Presse gelagert.

Die Riegelelemente sind, wie in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt, jeweils mit einer Kurbelstange 11 und einer Kurbelscheibe 12 gekoppelt (siehe auch Fig. 4). Somit können die Riegelelemente von einem geöffneten Zustand (wie in Fig. 1 gezeigt), in einen geschlossenen Zustand (siehe Fig. 2) verschwenkt werden.

Die Fig. 3 zeigt in der Draufsicht in vereinfachter Darstel­ lung einen Horizontalschnitt durch den Arbeitsraum einer er­ findungsgemäß mit der Riegelvorrichtung versehenen Umform­ presse. Hierbei sind die bereits erwähnten Säulen mit dem Bezugszeichen 17 versehen. Aus der Darstellung der Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Pressen-Niederhalter 1 insgesamt vier außenliegende Riegelelemente 4, 5, 6 und 7 hat, während dem Pressenstößel 2 die Riegelelemente 8 und 9 zugeordnet sind. Es versteht sich, dass auch das Oberwerkzeug vier Rie­ gelelemente haben könnte. Die Fig. 3 verdeutlicht insbeson­ dere den sehr geringen Platzbedarf, den die erfindungsgemäße Riegelvorrichtung benötigt.

Die Fig. 4 ist eine Weiterbildung der in Fig. 3 gezeigten Anordnung, wobei in Fig. 4 zusätzlich der Antrieb der ein­ zelnen Riegelelemente gezeigt ist. Aus Gründen einer verein­ fachten, verständlichen Darstellung wurde darauf verzichtet, den Antrieb für die Riegelelemente 8, 9 zu zeigen. Dieser ist analog dem Antrieb der Riegelelemente 4-7 ausgebildet.

Die Riegelelemente 4-7 sind jeweils mit einer Kurbelstange 11 gelenkig verbunden, welche wiederum drehbar an einer Kur­ belscheibe 12 gelagert ist. Die einzelnen Kurbelscheiben 12 sind über ein flexibles Zugelement 14, beispielsweise eine Ket­ te, mit einem Antrieb 13 versehen. Dieser kann, wie darge­ stellt, zwei Kolben-Zylinder-Einheiten umfassen. Es ist so­ mit möglich, mittels des einzigen Antriebs 13 synchron sämt­ liche der Riegelelemente 4-7 zu verschwenken. Durch den Kurbeltrieb ergibt sich ein sinusförmiger Bewegungsablauf, der die oben bereits genannten Vorteile aufweist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in schematischer Darstellung die Ausgestaltung eines Riegelelements sowie der an diesem befe­ stigten Lagerstreben 18. Aus der Darstellung ist ersicht­ lich, dass mittels sehr klein dimensionierbarer Lagerstreben 18 eine ausreichende Lagerung der verschwenkbaren Riegelele­ mente gewährleistet ist. Es ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, den zur Lagerung der Riegelelemente benötigten Platzbedarf weiter zu minimieren.

Die Seitenansicht der Fig. 5 zeigt verdeutlichend die exzen­ trische Lagerung des Riegelelements bzw. die exzentrische Anordnung der horizontalen Achse 10 zur Außenkante des Rie­ gelelements. Die Exzentrizität ist mit dem Bezugszeichen X verdeutlicht.

In Fig. 7 ist in stark vereinfachter Seitenansicht ein ge­ stuft ausgebildetes Riegelelement gezeigt. Dies kann bei­ spielsweise bei unterschiedlichen Schließzuständen von Werk­ zeugen verwendet werden, eine weitere Einsatzmöglichkeit er­ gibt sich dann, wenn häufiger verschiedene Werkzeugsätze ge­ wechselt werden, die unterschiedlich hohe Riegelelemente be­ nötigen würden.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbei­ spiele beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Er­ findung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglich­ keiten.

Claims (9)

1. Riegelvorrichtung für eine Umformpresse mit zumindest einem oberen, verriegelbaren Werkzeug, sowie mit zumin­ dest einem zwischen das Werkzeug und einem Pressenrahmen (3) einbringbaren Riegelelement (4-9), dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Riegelelement (4-9) verschwenkbar gelagert ist, und dass außenliegende Riegelelemente (4-­ 7) für einen Pressen-Niederhalter (1) und innenliegende Riegelelemente (8, 9) für ein Oberwerkzeug (20) vorgese­ hen sind.

2. Riegelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Riegelelement (4-9) um eine horizontale Achse (10) verschwenkbar ist.

3. Riegelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Riegelelement (4-9) um eine vertikale Achse schwenkbar ist.

4. Riegelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (4-9) im Bereich einer oberen Kante exzentrisch gelagert ist.

5. Riegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (4-9) quaderförmig ausgebildet ist.

6. Riegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (4-9) mittels eines Kurbeltriebs (11, 12) verschwenkbar ist.

7. Riegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass alle Riegelelemente (4-9) mittels eines gemeinsamen Antriebs (13) verschwenkbar sind.

8. Riegelvorrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (4-9) mittels eines flexiblen Zugelements (14) mit dem gemein­ samen Antrieb (13) verbunden sind.

9. Riegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (4-9) ge­ stuft ausgebildet ist.