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Die
Erfindung betrifft den Fertigungsbedarf in der Technik vom Umformen
durch Tiefziehen unter Bezug auf die Werkzeug- sowie seiner Knotenkonstruktion.
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Die
Erfindung betrifft im besonderen die Konstruktion eines Knotens
für die
Stempelführung
beim Tief ziehen, welcher ein Paar der Führungsbacken aufweist, die
am Blechhalter einerseits und an der Stempelverlängerung andererseits angeordnet
sind und deren Wirkung abbrechbar ist, um die Selbsteinstellung
des Ziehstempels in der Matrize zu gewährleisten.
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Aus
der
SU 418256 ist ein
Werkzeug für
das Tief ziehen bekannt. Das dort beschriebene Werkzeug weist einen
Knoten für
die Stempelführung
auf, der ein Paar Führungselemente
besitzt, deren Wirkung im Abschnitt des mit dem Ziehvorgang gebundenen
Stempelhubes abbrechbar ist, um die Selbsteinstellung des Ziehstempels
in der Matrize zu gewährleisten.
Auch können
die Knoten, die an einem für
die doppelt wirkende Ziehpresse entwickeltes Werkzeug angebracht
sind, ähnlich
den runden umlaufenden Zylinderflächen von den Führungselementen
mit den stufenförmigen,
flachen Gleitbacken ausgestattet sein, die einerseits am Blechhalter
und andererseits an der Stempelverlängerung angeordnet sind.
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Nachteilig
beim bekannten Knoten für
die Stempelführung
ist, dass die Kontaktabbrechung zwischen Wirkpaaren der Führungselementen
durch ihre Trennung tangential zu den Berührungsflächen geschieht. Wegen der schwimmenden
Lage des Ziehstempels, treten nach dem Führungsausfall mit der Anpassung
seiner Stellungen zu den wirkenden Kräften hervorgerufene Schwingungen
auf. Unter solchem Stempelverhalten nehmen die Paare von den Führungselementen
wegen der Einmittung des Stempels bei seinem Abwärtshub ihre verlorenen Kontakte
miteinander nicht gleichzeitig auf.
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Deswegen
erfahren miteinander gestoßene Abschnitte
der Kontaktlinie von den getroffenen Paaren der Führungselemente
einseitige Belastung. Dies führt
zu einer Reihe von Nachteilen.
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So
verringert sich, wegen des starken Verschleißes durch die Belastung von
dem mit voller Kraft zurückgehenden
Stößel der
Maschine, die Standzeit der Führungselemente.
Dabei wird die weitere Führung
erschwert. Beim übermäßigen Verschleiß der Führungsbacken
unterliegt auch der Stößel der
Maschine einer unausgewuchteten Belastung. Wodurch dieser erheblich
beansprucht wird. Außerdem
liegt Kosten- und Zeitaufwand durch notwendige Reparatur des Werkzeugs
und der Maschine vor.
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Ein
weiterer Nachteil des bekannten Knotens ist, dass seine Aufbauart
vollständige
Selbsteinstellung des Ziehstempels begrenzt, sofern ihm noch die Freiheitsbewegung
in der Grundrissebene fehlt. Falls diese dem Stempel überlassen
wird, besteht die Gefahr, dass beim Hochgehen des Ziehstößels die
starre, fest eingebaute Backe oder der Stempel selbst von s einem
Sitz abgerissen werden, oder sogar, was noch schlimmer ist, die
Maschine beschädigt
wird.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion des Knotens
für die
Stempelführung
beim Tiefziehen so zu schaffen, dass diese obengenannten Nachteile
vermieden werden.
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Der
Knoten für
die Stempelführung
beim Tiefziehen löst
gemäß Anspruch
1 diese Aufgabe. Vorteilhafte Merkmale entwickeln den Erfindungsgegenstand
weiter, und sind jeweils in den Unteransprüchen enthalten. Auf diese wird
nun Bezug genommen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein einbaufertiger Knoten für die Stempelführung beim Tiefziehen
zur Verfügung
gestellt, bei dem in der Intensität seiner Ausführungsart,
die eigene Lebensdauer sowie solche des Werkzeugs als Ganzes erhöht wird,
und der gestattet dem Ziehstempel sich an den jeweiligen, beim Ziehumformen
entstehenden Verhältnissen,
unbeschränkt
anzupassen. Und bei dem ergibt sich noch ein weiterer wirtschaftlicher
Vorteil, da dabei die Entlastung des Stößels der Maschine auffallend
ist.
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Das
wird dadurch erreicht, dass die Backen des Blechhalters einstückig als
eine zweiteilige Baueinheit ausgebildet sind, die ein unteres am
Blechhalter angeordnetes Teil aufweist, in dem die Backe in ihrem
Sitz verschiebbar in Richtung einer Normalen zur Geometrieachse
des Ziehstempels angeordnet ist und welche in ihrer wirksamen Position
versperrt, und. in Position der abgebrochenen Wirkung locker gehalten
ist, sowie einen, hinter an der Backe anliegend angeordneten Stempelkeil
aufweist, der zur Sperrung der Backe eingerichtet ist, und ein oberes an
der Stempelplatte angeordnetes Teil aufweist, das einen Niederhalter
darstellt, der zum Lösen
der Sperrung dient, wobei der Niederhalter, um an den Stempelkeil
anzugreifen und diesen außer
Funktion zu halten, ein nach unten hin vorstehendes Kraftübertragungselement
enthält,
wobei die beiden letzteren an ihren Anordnungsstellen bewegbar und
axial gegeneinander gefedert gehalten sind, deren geführter Weg
rechtwinklig zur Verschiebungsbahn der Backe liegt, und wobei die
Hinterseite der Backe mit einer dem Stempelkeil gleicher Schräge ausgebildet
ist.
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Desweiteren
können
auch an den mit dem erfindungsgemäßen Knoten ausgestatteten Werkzeuge
eine Reihe von den schwierigen Ziehteilen aus dem Karosseriebau,
die zum Ziehen ihren tiefen Hohlkörper große Ziehwege benötigen einfach
hergestellt werden. Dieser Vorteil liegt im Ausgleichen fast aller
beim Ziehumformen auftretenden Fehler und Mängel. So sind sie:
In
Blechbehandlung-Annisotropie, falsche Walzrichtung der Bleche und
falsche Glühung,
Wanddickeunterschiede, ungleichmäßige Schutz-
oder Filmbeschichtung;
Abweichungen von der korrekten Werkzeugfertigung und
auch Versetzungsbewegungen des Stößels der Maschine.
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Derartige
Werkzeugsauswirkung entsteht dadurch, dass der dem Ziehstempel zur
Verfügung zusätzlich gestellte
Freiheitsgrad ihn mehr dynamisch und damit räumlich völlig anpassungsfähig macht.
So dass der Stempel selbst umgesteuert werden muss, um sinngemäß die vorhandenen,
wechselnden Bedingungen beim Ziehvorgang zu erfüllen.
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Demzufolge
kann jedes Einzelteil individuell gemäß seines eigentlichen Bedarfs
an Umständen, die
sich auf seine Eigenschaften beziehen, und entsprechend der Beschaffenheit
seiner Oberfläche
umgeformt werden. Der Ziehstempel wird beim Ziehvorgang in definierter
Weise in Abhängigkeit
von der Wirkung einer Resultierenden von den entstehenden Kräften auch
unter Einbeziehung in der Maschine vorhandenen Verhältnissen
in Rahmen des Ziehspaltes verlagert, und nimmt dabei im Laufe des
Ziehvorganges gewisse räumliche
Stellungen an.
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Zudem
kommt die Dehnung der Seitenwände
ihrer rechteckigen Formierung zugute, weil ein im Ziehspalt durch
die Wanddickenminderung entstehendes Freispiel dem schwenkbaren
und gleichzeitig verstellbaren Ziehstempel optimal eng an die Zargen der
Ziehteile schmiegen lässt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen
wiedergegeben ist, beschrieben.
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1 zeigt
den Ausriss aus dem Längsschnitt
eines Ziehwerkzeuges mit dem eingebauten erfindungsgemäßen Knoten
zu Erläu terung
der Anordnung der Teile des Knotens in losgelöste Stellung seiner Backe und
Gestaltung der Ankupplung des Ziehstempels, um das Verhalten dieses
von der in 1 und 2 gezeigten
Positionen der Backe zu erklären.
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2 zeigt
einen der 1 entsprechenden Ausriss in
versperrter Stellung der Backe- bei Anfang ihrer Lösen.
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3 zeigt
im Ausriss einen der 1 entsprechenden Schnitt durch
die Ebene „A-A„ zur Darstellung
weiterer Einzelheiten der Knotenkonstruktion.
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4 zeigt
im Teilsausriss eine der 1 entsprechende Seitenansicht
in der mit dem Pfeil „C„ bezeichnet
en Richtung, der den Aufbau der Stempelankupplung noch weiter verdeutlicht.
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5 zeigt
im Ausriss einen der 1 entsprechenden Vertikalschnitt
durch die Ebene „B-B„ zur noch
näheren
Erläuterung
der Knotenkonstruktion.
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1 und 2 zeigen
ein Konstruktionsbeispiel eines erfindungsgemäßen Knotens für die Führung des
Ziehstempels eines auf eine doppeltwirkende Presse eingebauten Tiefziehwerkzeugs.
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Allgemein
mit 1 bezeichneter Knoten besteht gemäß ihrer konstruktiven Gestaltung,
außer
die an der Stempelverlängerung 8 angebrachte
Backe 9, aus zwei Teilen, von denen ein unteres an dem Blechhalter
angeordnetes Teil ein mit der in den 1 bis 3 und 5 gezeichneten
Weise ausgebildetes Gehäuse 2 aufweist,
das zur Bildung einer kompakten und einbaufertigen Konstrukt ion
in eine für
diese ausgebildete Aufnahme 3 an der oberen Fläche des
Blechhalters 4 untergebracht und mittels Schrauben 5 mit
diesem verschraubt ist.
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Weiter
enthält
dieses Teil des Knotens eine zweistufig in Vertikalrichtung nach
unten ausgebildete Gleitbacke 6 und einen Stempelkeil 10,
der anliegend an die hintere Stufe 11 der Backe 6 angeordnet ist
und in eine Öffnung 12 am
Boden der Aufnahme 3 des Blechhalters 4 durch
Gehäuse 2 hindurchgeführt ist.
Die vordere Stufe 7 der Gleitbacke 6 mit größerer Stirnfläche gilt
zur Bildung eines Berührungskontaktes
mit der zur Führung
des Ziehstempels zur Matrize (Beide nicht gezeigt) dienenden Backen 9 der
Ziehstempelverlängerung 8.
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Zudem
weist die Aufnahme 3 auf ihrem Boden noch eine weitere Öffnung 13 auf,
die dazu dient, die vordere Stufe 7 der Backe zu empfangen
und den freien Raum zur Verschiebung der Backe zu gewähren. Dafür ist das
Gehäuse 2 mit
den Ausschnitten in seinem Boden versehen, die im Bereich des Sitzes der
vorderen Stufe 7 der Backe und des Stempelkeils 10 ausgebildet
sind, um diese beide durch sich hindurchzuführen.
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Die
hintere Stufe 11 der Backe 6 ist mit einer Schräge ausge
bildet, die der Schräge
des an ihr anliegendes Stempelkeils gleich ist. Es ist für die rechtwinklige
Umlenkung des Stempelkeilhubes in Bewegung der Backe entlang dem
Gehäuse 2 versehen. Deswegen
stellen die Anordnung des Stempelkeils 10 und die Gleitbacke 6 zueinander
einen einfach wirkenden Keiltrieb dar.
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Zu
einem kompakten Aufbau des Knotens sind die Gleitbacke und der Stempelkeil
gleichbreit ausgebildet. Bei derartiger Ausführung dienen die Wände 41 des
Gehäuses 2 als
Führungsschienen
für die
Verschiebung der Backe 6 in horizontaler und des Stempelkeils 10 in
vertikaler Richtung. Auch weisen 1, 2 und 3 ein
Attribut des Keiltriebs- die in der Aufnahme 3 des Blechhalters
eingesetzte Abstützung 14 auf.
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Die
Wände 41 des
Gehäuses 2 sind
mit einem Schlitz 15 ausgebildet und die Stufe 11 der
Backe ist mit einem Anschlagstift 16 ausgestattet. Demzufolge
kann sich die Backe im Gehäuse
in Grenzen des Spieles zwischen dem Stift und dem Schlitz bewegen.
Dementsprechend werden die vorderste und die hinterste Positionen
der Backe sichergestellt.
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Die
vorderste Position der Backe ist so berechnet, dass für gewöhnliche
Funktion der Backe- den Stempel zu führen, der Stift 16 bis
Anschlag an den Schlitz 15 angreift. Dabei wird eine weitere,
unzulässige
Verschiebung der Backe in Richtung des Ziehstempels verhindert.
Die Länge
des Schlitzes 15 ist über
die Bemerkung ausgebildet, dass die Backe 6 in ihrer hintersten
Position ( nicht gezeigt ) mit der die Schräge enthaltende Seite des Stempelkeils 10 in Berührung kommt.
Eine Sicherungsschraube 17 stellt bestimmte symmetrische
Lage des Stiftes 16 im Gehäuse 2 sowie
in der Backe fest.
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In
vorderster Position der Backe 6, wie es aus der 2 folgt,
sitzt der Stempelkeil 10 mit seinen geraden Wänden zwischen
den geraden Abschnitten der Hinterseite 11 der Backe 6 und
der Abstützung 14 fest.
Somit wird die Backe in ihrem Sitz versperrt und ihrer starren Wirkung
versichert. Damit die Versperrung der Backe stattfinden kann, sorgt eine
unten an dem Stempelkeil angeordnete Feder 20.
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Ferner
weist der Stempelkeil 10 eine für seine im Blechhalter 4 führende Bewegung
eingerichtete Stiftschraube 18 auf, die durch eine Gewindebüchse 19 hindurchgeführt ist.
Diese Büchse
ist zur Einstellung sowohl der Spannungskraft der Feder 20 als auch,
durch auf ihr freies Ende angeschraubten Mutter 38 und
Gegenmutter 39, der oberen Ausgangsposition des Stempelkeils 10 vorgesehen
und als Führungsmittel
für die
Stiftschraube 18 dient. Damit erhält der Stempelkeil 10 nach
Abbrechen seines Kontakts mit der Backe 6 eine zusätzliche
Führung.
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Außer eines
am Blechhalter 4 existierten Teils, weist der Knoten 1 noch
ein oberes an der Stempelplatte 21 gegenüber dem
Stempelkeil 10 in einer gemeinsamen Achse mit diesem letzteren
angeordnetes Teil auf, das zum Lösen
der in unterem Teil eingesperrten Backe sorgt und einen Niederhalter 37 darstellt.
Um an dem Stempelkeil anzugreifen und diesen im Laufe des Ziehvorgangs
außer
Funktion zu halten, enthält
der Niederhalter ein Kraftübertragungselement,
das eine Stoßstange 22 ist,
die durch eine Schraubefeder 24 bewegbar im Niederhalter
gehalten und derart belastet ist, dass sie ständig nach unten hin über die
zu ihrer Führung
in den Niederhalter angebrachte Hülse 23 vorsteht. Das
ist aus den 1 und 2 ersichtlich.
Dabei fällt
die Fahrbahn der Stoßstange
mit der Fahrbahn des Stempelkeils zusammen.
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Die
in der 1 mit h1 bezeichneten
Hublänge
der Stoßstange,
ist von der Ziehtiefe definiert. Je tiefer das hohlgezogene Teil
ist, desto mehr dringt die Stoßstange 22 in
die Hülse 23 ein.
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Zur
kompakten Auslegung des Niederhalters und des Knotens als Ganzes,
die beim hohen Tiefziehen große
Bedeutung hat und damit ein gewisser Abstand zwischen den Zieh-
und Blechhalterstößeln (beides
nicht dargestellt ), oder zwischen den oberen Flächen der Stempelplatte 21 und
des Blechhalters 4 sicher eingehalten wird, ist anhand
dieser Ausführungsweise
noch eine zusätzliche
Hülse 25 zur
Verwendung gebracht. Diese ist mit Hilfe der Schrauben 26 an
der Stempelplatte 21 festgehalten. Dabei ist die Hülse 23 koaxial
zur zusätzlichen 25 mit
der Freiheit sich in letzterer zu bewegen, angeordnet. Die Feder 27 ist
immer bestrebt die bewegbare Hülse 23 aus zusätzlicher
festgehaltenen 25 auszustoßen.
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Auf
diese Weise entsteht im Zusammenhang beider Hülsen eine teleskopische Verbindung,
bei der sich die gesamte Länge
des Hubes der Stoßstange 22 aus
ihrer Hublänge
h1 in der ausfahrbaren Hülse 23 und der Hublänge h2 die ausfahrbare in der zusätzlichen-festgehaltenen
Hülse 25 zusammensetzt. Es
kann natürlich
in der Gestalt des Niederhalters mehr als eine ausfahrbare Hülse in demzufolge
gebildeten Kette seiner Glieder eingeschlossen sein, in der äußerste von
denen die ausziehbare Stoßstange als
ein letzteres Glied der Kette plaziert werden soll.
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Um
den Stempelkeil 10 beim Ziehvorgang außer seiner Wirkung zu halten,
ist es vorbestimmt, dass die Kraftwirkung von den Federn 24 und 27 des Niederhalters
stärker
als die entgegen diesen gerichtete Wirkung von der Feder 20 des
Stempelkeil ist.
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1 zeigt
auch eine Distanzbüchse 28,
die der Wegfall der Hülse 23 aus
dem Eingriff der Hülse 25,
beim Eintauchen erster in letztere, verhindert. In 1 sind
zwei Eins ätze 29 und 40 zu
sehen, die zur Einstellung der Spannkraft von den Federn 24 und 27 in
die Niederhalterkonstruktion angebracht sind.
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Wie
es aus der 1 herausgeht, weist der Zusammenbau
der Stempelplatte 21 mit der Stempelverlängerung 8 einen
Ankupplungsknoten 30 auf. Dieser Knoten hat seine übliche Aufgabe,
die Selbsteinstellung des Ziehstempels in der Matrize zu gewährleisten
und ist dazu gezeigt, um seinen Aufbau in bezug auf die Arbeitsverhältnisse
zum erfinderischen Knoten 1, klar zu machen.
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Der
Ankupplungsknoten 30 weist im wesentlichen:
Eine stufige
Kugelpfanne 31; einen mit ihr verschraubten Kugeleinsatz 32;
Kugeln 33, die ununterbrochen nebeneinander rund um die
Stufe der Kugelpfanne 31 mit kleinerem Durchmesser herum
gelegt sind; eine als Unterlage für die Kugeln dienende gehärtete Scheibe 34;
eine längsgeschlitzte
Spannhülse 35,
die die Stufe der Kugelpfanne mit größerem Durchmesser sowie die Übergangszone
zwischen dieser Stufe und unterer Stirnseite der Kugelpfanne 31,
wie es in 1 und 4 gezeigt
ist, umarmt; und einen mit der Stempelverlängerung 8 verbundenen
Kugelzapfen 36.
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Gemäß den 1 und 4 folgt,
dass die Spannhülse 35 miteinander
gekoppelte Kugelpfanne 31 und Ziehstempelverlängerung 8 bewegbar
an der Stempelplatte 21 hält. Damit ist dem Ziehstempel
die Möglichkeit
gegeben, sich nach seiner Befreiung von der zwangsläufigen Führung im
Blechhalter 4, räumlich
um jede der drei Achsen zu drehen und in eine horizontale Ebene
frei zu bewegen.
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Demzufolge
bekommt der Ziehstempel unbeschränkte
Freiheit dafür,
um für
jeden Einzelteil, sich beim Tiefziehen von selbst in Richtung nach Ausgleich
der Umformbedingungen einzustellen. Dabei zieht die Spannhülse 35 über die
Kugelpfanne 31 mit ihr verbundenen Ziehstempel aus seiner
durch Verschiebung und Schwenkung aufgenommenen Stellung zur ursprünglichen
Lage immer zurück.
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Wie
es vorerwähnt
wurde, entstehen die gezielten Freistellungen des Ziehstempels durch
zahlreiche, sich teils addierende, teils aufhebende Einflüsse im Laufe
des Ziehvorgangs. Dadurch wird die momentane Lage des Stempels von
selbst so geregelt, dass sie stets der jeweiligen Ziehverhältnissen angepasst
wird.
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Anstelle
der Anzahl und der Anordnung der Ankupplungspunkten 30 für das Einhängen des
Ziehstempels an das Ziehwerkzeug gibt es folgendes: Die Menge sowie
die Anordnung dieser Punkte ist vom Gewicht und den Abmessungen
des Ziehstempels mit seiner Verlängerung
abhängig.
Aber es ist jedoch auf die Ausführung
der Verbindungsknoten im Sinne von diesen aufgenommenen Kräf ten und
dadurch entstehende Beanspruchung der zur Verbindung stehenden Details
der Knoten zu achten.
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In
Ausgangstellung des Werkzeugs wird durch die Kraftwirkung der Feder 20 auf
den Stempelkeil 10 die Verschiebung der Backen 6 versperrt. Damit
leistet die Backe für
die Stempelzentrierung eine starre Führung. In einem bestimmten
Abschnitt des Arbeitshubes des Ziehstößels, wenn die Stoßstange 22 des
Niederhalters 37 einen Kontakt mit dem Stempelkeil 10 bekommt,
drückt
sie diesen letzteren bis Anschlag nieder, und sinkt dabei den Stempelkeil
in Aufnahmeöffnung 12 des
Blechhalters 4. Bei dieser Tat trennen sich die im Kontakt
stehenden geraden Abschnitte der Hinterseite 11 der Backen 6 und
Stempelkeil 10. Dies macht den Sitz der Gleitbacke locker.
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Zu
diesem Zeitpunkt setzt der Ziehstempel auf den Platine / Werkstück (nicht
gezeigt) auf. Ab jetzt erhalten die Backen die Möglichkeit, in Richtung einer
Normalen zur Geometrieachse des Ziehstempels von der quer wirkenden,
durch die Einstellung des letzteren entstehenden Kraftkomponenten
verschoben zu werden. Es ist dabei zu merken, dass ehe die Stoßstange 22 in
Funktion tritt, die Backen 9 von der Stempelverlängerung 8 und
dem Blechhalter 4 zugehörige
Backen 6 aneinander im Eingriff sein sollen.
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Während der
Dauer des weiteren Ziehvorganges bleibt der Stempelkeil 10 niedergedrückt. Dabei
drücken
sich die Federn 24 und 27 des Niederhalters 37 zusammen,
und tauchen ineinander in Abhängigkeit
von den Spannungsverhältnissen
zwischen bei den zuerst die Stoßstange 22 in
Hülse 23 und
danach die Hülse 23 in
Hülse 25,
oder spielt sich der Gang der Handlungen in umgekehrter Folge ab.
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Beim
Hochziehen des Ziehstößels der
Maschine werden die Backen des Blechhalters in einem Punkt des Rückhubes
der Stempelplat te, bei der der Stempelkeil 10 von der weggehenden
Stoßstange 22 freigegeben
wird, gegen die über
den Stempelkeil wirkende Feder 20 zum Kontakt mit den Backen 9 der Stempelverlängerung 8 getrieben.
Dabei wird der Druck von der Feder 20 durch den von der
Kraft verstärkten
Keilantrieb vervielfacht. Als Folge davon wird unbelasteter Ziehstempel
von den Backen 6 des Blechhalters 4 zwangsläufig wieder
eingemittet, und dadurch der Stößel der
Maschine von der Wirkung der Seitenkräfte entlastet.
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Ein
an einem Tiefziehwerkzeug mit derart ausgelegten Knoten angebundener
Ziehstempel lässt
sich höchstmöglich flexibel
an den beim Tiefziehen vorkommenden realen Faktoren im Sinne anzupassen,
dass das vom Ablaufvorgang der Ziehoperation dem Ziehstempel diktiertes
Verhalten völlig
vollzogen wird.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann breitest in Konstruktion
der in der Praxis üblichen
Werkzeugen für
das Tiefziehen durch einfachen Ausbau diesen, nachträglich eingesetzt
werden.