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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kernspangen sowie damit hergestellte Kernspangen.
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In der Gießereitechnik werden Kernspangen benötigt, um Gussstücke mit Hohlräumen herzustellen. Die Hohlräume werden dadurch geschaffen, dass in die Gießform Kerne eingebracht werden, die beispielsweise aus Formsand gepresst sind. Diese Kerne werden in der Gießform durch Kernmarken, Kernstützen und/oder Kernspangen in der richtigen Lage gehalten. Insbesondere Kernspangen dienen dazu, Verformungen von Kernen, die vorzugsweise hohl ausgebildet sind, entgegenzuwirken und die Wandstärke des Gussstückes in jeder Richtung zu ermöglichen.
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In der Regel bestehen derartige Kernspangen aus unlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,1%. Diese Stähle sind für Grau- und Stahlguss gleichermaßen geeignet. Der Schmelzpunkt des verwendeten Stahls liegt höher als der Schmelzpunkt des Gussmaterials. Richtig bemessene Kernspangen sollen mit dem Gusseisen verschweißen. Beim Füllen der Form wird die Oberfläche der Kernspange schnell bis in die Nähe der Temperatur der Schmelze erhitzt und durch Diffusion mit dem Kohlenstoff des Gusseisens angereichert. Dadurch wird die Schmelztemperatur der Kernspangenoberfläche herabgesetzt, wodurch diese anschmilzt.
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Üblicherweise werden Kernspangen als Schweißkonstruktionen ausgeführt, wodurch die Herstellung aufwendig und kostenintensiv ist. Daher wurden in jüngerer Zeit auch Versuche unternommen, Kernspangen einstückig durch Tiefziehen zu fertigen, um die geforderten engen Toleranzen einzuhalten. Zum Tiefziehen sind aufgrund der großen Umformgrade jedoch nur spezielle Tiefziehstähle geeignet, die wiederum hohe Kosten verursachen.
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Die
DE 202 05 587 U1 beschreibt eine Kernspange, insbesondere zum Abstützen von Gusskernen beim Gießen von Motorgehäusen, mit einem Steg und einer oberen und einer unteren Abstützfläche, wobei die Kernspange aus einem einteilig gebogenen Blechstreifen besteht, bei dem oberhalb und unterhalb eines Mittelsteges Abstützflächen durch eine 90°-Biegung angeformt sind.
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Die
DE 102 23 637 B4 beschreibt ein Biege-Werkzeug mit einem Ober-Werkzeug und einem Unter-Werkzeug, die längs einer gemeinsamen Mittel-Ebene relativ zueinander bewegbar sind, mit einem am Ober-Werkzeug angebrachten Biegebacken, der schwenkbar am Ober-Werkzeug gelagert ist, eine dem Unter-Werkzeug zugewandte Druckfläche und eine Überbiege-Gegenfläche aufweist, mit einem im Unter-Werkzeug verschiebbar gelagerten Abstreifer, der sich gegen mindestens eine Druckfeder abstützt, eine der Druckfläche zugewandte Auflagefläche zur Aufnahme eines zu biegenden Bleches und eine Öffnung aufweist und mit einem Schwenk-Biegestempel, der eine Überbiege-Fläche aufweist, innerhalb der Öffnung angeordnet ist, mittels eines Schwenklagers im Unter-Werkzeug gelagert ist und von dem Abstreifer bei dessen Bewegung in das Unter-Werkzeug mit seiner Überbiege-Fläche aus einer Ruhe-Lage des Biege-Stempels zur Überbiege-Gegenfläche hin schwenkbar ist.
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Die
DE 203 03 305 U1 beschreibt eine Kernspange mit angebogenen Halte-Abstützbügel, wobei auf einen Kernstützensteg aus dem Material RSt 36-2 mit zwei außen angestauchten Profilköpfen zwei V-u. U-förmig gebogene Profilbleche aus dem Werkstoff DC01 an die gestauchten Köpfe des genannten Steges eine mit angebogenem U-Bügel oder mit zwei gegenläufig gebogenen U-Bügeln konisch eingeschweißt sind, so dass das Stützmaß oben größer als unten ist. Die aus den einzelnen Teilen bestehende Einheit ist so dem Sandkern angepasst, dass sie sowohl mehrfach Druck- und Zugkräfte sowie auch seitliche Kräfte aufnehmen kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine einstückig hergestellte Kernspange sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, Kernspangen der oben beschriebenen Art einstückig aus herkömmlichem, preiswertem Stahl herzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei der Erläuterung der Erfindung werden einige Begriffe verwendet, deren Bedeutung vorab dargelegt werden soll:
| Bandstahl: | Halbzeug; Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kernspangen. |
| Rohling: | Bandstahlabschnitt definierter Länge, aus dem durch Biegen eine Kernspange hergestellt wird. |
| Abtrennschritt: | Verfahrensschritt, bei dem von einem Bandstahl ein Rohling abgetrennt wird. |
| Querbiegeschritt: | Verfahrensschritt, bei dem die freien Enden des Rohlings um eine Querachse des Rohlings gebogen werden. |
| Längsbiegeschritt: | Verfahrensschritt, bei dem ein Abschnitt des Rohlings um die Längsachse des Rohlings gebogen wird. |
| Breitenreduzierungsschritt: | Verfahrensschritt zur Reduzierung der Breite eines Bandstahls durch mechanische Einwirkung auf denselben. |
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einstückig ausgeführter Kernspangen ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abtrennschritt von einem Bandstahl ein Rohling wählbarer Länge abgetrennt wird und anschließend der Rohling in mehreren aufeinanderfolgenden Querbiegeschritten zu einer Kernspange vorgebbarer Form gebogen wird, wobei die gestreckte Länge des Rohlings im Wesentlichen unverändert bleibt.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Herstellung einstückiger Kernspangen, bei denen die Kernspange durch Tiefziehen hergestellt wird, kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens preiswerter Baustahl verwendet werden. Der gesamte Formgebungsprozess der Kernspange findet durch Biegung des Rohlings, d. h. eines Abschnitts eines Bandstahls, statt, so dass die gestreckte Länge des Rohlings annähernd der gestreckten Länge der fertigen Kernspange entspricht. Dennoch vorhandene geringfügige Längenänderungen während der Umformung können vorab durch Versuche oder Berechnung ermittelt werden. Anschließend können bei richtiger Wahl der Rohlingslänge enge Toleranzen bezüglich der Maße der gefertigten Kernspange erzielt werden.
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Für bestimmte Kernspangen, beispielsweise solche, die zwischen großen Hohlräumen des Gusswerkstücks angeordnet werden sollen, ist es vorteilhaft, bereits vor dem Abtrennschritt einen Breitenreduzierungsschritt zur Reduzierung der Breite des Bandstahls durchzuführen.
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Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist eine Kernspange, die der Stabilisierung eines Kerns zur Bildung eines umlaufenden Kühlmittelkanals dient, in dessen Innenraum mehrere Zylinderbohrungen eines zu gießenden Zylinderblocks angeordnet sind, die von dem Kühlmittelkanal umschlossen werden sollen. In diesem Fall kann es notwendig sein, die Kernspangen, die jeweils gegenüberliegende Bereiche des Kerns übergreifen und die zwischen je zwei Zylinderbohrungen hindurchführen, in ihrem mittleren Bereich einer Breitenreduzierung zu unterziehen, da der Raum zwischen den Zylinderbohrungen nicht zur Aufnahme der vollen Breite des verwendeten Bandstahls ausreicht.
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Die Durchführung des Breitenreduzierungsschritts vor dem Abtrennschritt führt in vorteilhafter Weise dazu, dass mit dem Breitenreduzierungsschritt verbundene Längenänderungen keinen Einfluss mehr auf den abgetrennten Rohling haben können. Somit müssen bei der Bemessung der Rohlingslänge nur noch Längenänderungen aufgrund der nachfolgenden Quer- und Längsbiegeschritte berücksichtigt werden, wodurch eine hohe Genauigkeit und Maßhaltigkeit der hergestellten Kernspange erzielbar sind.
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Besonders rationell und vorteilhaft werden der Abtrennschritt für einen ersten Rohling, der bereits den Breitenreduzierungsschritt durchlaufen hat, und der Breitenreduzierungsschritt für einen zweiten Rohling im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt.
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Das Ausgangsmaterial, ein Bandstahl, durchläuft dadurch zu jedem Zeitpunkt zwei Verfahrensschritte gleichzeitig, wodurch der Ausstoß an Rohlingen doppelt so groß ist, als wenn stets ein Abschnitt des Bandstahls zunächst den Breitenreduzierungsschritt und den Abtrennschritt vollständig durchlaufen würde, bevor ein neuer Abschnitt des Bandstahls bearbeitet wird.
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Die gleichzeitige Durchführung des Abtrennschritts an einem ersten Abschnitt des Bandstahls und des Breitenreduzierungsschritts an einem zweiten Abschnitt des Bandstahls gestattet die Verwendung einer Vorrichtung, in der eine Umformeinrichtung zur Breitenreduzierung und eine Schneideinrichtung zum Abtrennen synchron durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden. Die beiden Werkzeuge sind hierzu hintereinander angeordnet, und der bereits breitenreduzierte Endabschnitt des seitlich zugeführten Bandstahls wird durch das Abtrennwerkzeug abgetrennt, während bereits der nächste Abschnitt durch das Werkzeug zur Breitenreduzierung bearbeitet wird.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren in der Art durchzuführen, dass der Abstand der Biegestelle vom Zentrum des Rohlings mit jedem Querbiegeschritt zunimmt. Hierdurch wird erreicht, dass Längenänderungen aufgrund der Quer- oder Längsbiegeschritte sich nur noch zum Ende des Rohlings hin, d. h. von seinem Zentrum weg auswirken können. Würden die Biegeschritte in einer anderen als der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden, so käme es zu unvorhersehbaren Dehnungen oder Stauchungen in bereits bearbeiteten Abschnitten des Rohlings, die zu Ungenauigkeiten führen würden, die Nacharbeit erforderlich oder gar die Kernspange unbrauchbar machen würden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt während eines Querbiegeschritts oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querbiegeschritten ein Längsbiegeschritt.
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Durch den Einschub derartiger Längsbiegeschritte lassen sich Kernspangen herstellen, die besser an die Erfordernisse des jeweiligen Gießwerkstücks angepasst sind. Beispielsweise können dadurch bestimmte Abschnitte von Kernspangen, die gegenüberliegende Bereiche eines Kerns zur Bildung eines Kühlmittelkanals übergreifen und die zwischen je zwei Zylinderbohrungen eines Zylinderblocks hindurchführen, so gestaltet werden, dass der Abstand des Kerns von den Zylinderbohrungen sehr gering gehalten werden kann.
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Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei Kernspangen, die Hinterschneidungen bezüglich des in die Gießform einlaufenden Gussmaterials aufweisen, ist es vorteilhaft, in einem zusätzlichen Verfahrensschritt Bohrungen oder/und Aussparungen in den Bandstahl, den Rohling oder die Kernspange einzubringen.
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Hierdurch wird erreicht, dass die Kernspange vollständig vom Gussmaterial umflossen wird, so dass Lunkerbildung vermieden und eine gute Verschweißung der Kernspange mit dem Gussmaterial erreicht wird.
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Zur Vereinfachung des Verfahrens oder zur Anpassung an vorhandene Vorrichtungen kann es von Vorteil sein, den zusätzlichen Verfahrensschritt zur Einbringung von Bohrungen oder Aussparungen nach dem Abtrennschritt am Rohling durchzuführen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend eine Vorrichtung vorgeschlagen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einstückig ausgeführter Kernspangen umfasst ein Umformwerkzeug, das zwei Werkzeugteile, nämlich ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug enthält, wobei das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug durch Relativverschiebung in einer Arbeitsrichtung miteinander in Eingriff bringbar sind, wobei mindestens eines der beiden Werkzeugteile mehrere Formgebungselemente aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Formgebungselement mindestens eines Werkzeugteils relativ zu mindestens einem anderen Formgebungselement des gleichen Werkzeugteils in der Arbeitsrichtung verschiebbar gelagert ist.
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Durch die verschiebbare Lagerung mindestens eines Formgebungselements ist es bei entsprechender Gestaltung des Umformwerkzeugs vorteilhaft möglich, die verschiedenen notwendigen Längs- und Querbiegeschritte sequentiell, d. h. nacheinander so auszuführen, dass diese vom Zentrum des Rohlings ausgehend mit wachsendem Abstand durchgeführt werden, wobei sich die Werkzeugteile als Ganzes jedoch nur einmal in der Arbeitsrichtung aufeinander zu bewegen müssen. Stehen das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug im vollständigen Eingriff miteinander, so ist die Kernspange fertig ausgeformt und kann nach der umgekehrten Bewegung der Werkzeugteile entnommen werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, aus einem Rohling eine komplex geformte Kernspange in nur einem Arbeitsgang herzustellen. Dadurch wird mit ihr eine hohe Produktivität erzielt.
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Besonders vorteilhaftweise ist dabei jedes verschiebbar gelagerte Formgebungselement federnd gelagert. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits ein Formgebungselement erst zu einem bestimmbaren Zeitpunkt während des Umformprozesses, beispielsweise nach Abschluss des Einwirkens eines anderen Formgebungselements auf das Werkstück, beginnt auf dieses einzuwirken. Andererseits wird jedes federnd gelagerte Formgebungselement nach Abschluss des Umformens und Öffnen des Umformwerkzeugs bedingt durch die Vorspannung der Federung ohne weitere Einwirkung selbsttätig in seine Ausgangsposition zurückgestellt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Werkzeugteil zusätzlich mindestens ein Auswurfelement auf.
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Das Auswurfelement ist insbesondere bei komplex geformten Kernspangen vorteilhaft, um die Entnahme aus dem Umformwerkzeug zu erleichtern, wenn sich das Werkstück darin verklemmt hat.
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Weiter vorteilhaft ist das Auswurfelement am Werkzeugteil verschiebbar gelagert.
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Auswurfelemente in diesem Sinne können beispielsweise im Oberwerkzeug oder im Unterwerkzeug in dafür vorgesehenen Führungen gelagerte Stifte sein, mit deren Hilfe im Umformwerkzeug verklemmte Werkstücke leichter daraus entfernt werden können.
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Besonders vorteilhaft ist das Auswurfelement am Werkzeugteil federnd gelagert.
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Der Vorteil eines derartigen Auswurfelements besteht darin, dass es das Werkstück beim Öffnen des Umformwerkzeugs selbsttätig auswirft, so dass der manuelle Aufwand bei der Bedienung der Vorrichtung gesenkt wird.
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Insbesondere unter dem Aspekt der Automatisierung kann vorteilhaft weiterhin eine Schneideinrichtung zur Abtrennung eines Rohlings von einem Bandstahl vorgesehen sein.
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Hierdurch ist die Vorrichtung in die Lage versetzt, auch den Schritt des Abtrennens der Rohlinge vom Ausgangsmaterial vorzunehmen.
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Weiter vorteilhaft zu Zwecken der Automatisierung ist es, eine Transporteinrichtung zum Transport eines Rohlings von der Schneideinrichtung zum Umformwerkzeug vorzusehen.
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Die Transporteinrichtung führt den Transport der Rohlinge von der Schneideinrichtung zum Umformwerkzeug durch, so dass hierfür keine menschliche Arbeitskraft benötigt wird.
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Abhängig von der Form der herzustellenden Kernspangen kann es vorteilhaft sein, an der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterhin eine Umformeinrichtung zur Reduzierung der Breite des Bandstahls vorzusehen.
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Auf diese Weise können auch der eigentlichen Umformung des Rohlings durch Biegen vorgelagerte Bearbeitungsschritte wie die Breitenreduzierung von der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, wodurch die Herstellung nochmals beschleunigt und kostengünstiger gestaltet werden kann.
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Weitere Vorteile der Vorrichtung ergeben sich dadurch, dass die Schneideinrichtung und die Umformeinrichtung synchron wirken, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist.
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Die Vorrichtung benötigt bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform nur eine gemeinsame Antriebseinheit für die Schneideinrichtung und die Umformeinrichtung. Darüber hinaus wird der Ausstoß an Rohlingen verdoppelt, wenn die Schneideinrichtung und die Umformeinrichtung wie im erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, an benachbarten Abschnitten des zugeführten Bandstahls wirken.
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Weiter vorteilhaft ist eine Einrichtung zum Einbringen von Bohrungen oder/und Aussparungen in Werkstücke vorgesehen.
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Auf diese Weise kann bei Kernspangen, die Hinterschneidungen bezüglich des in die Gießform einlaufenden Gussmaterials aufweisen, erreicht werden, dass diese vollständig vom Gussmaterial umflossen werden, so dass Lunkerbildung vermieden und eine gute Verschweißung der Kernspange mit dem Gussmaterial stattfindet.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren können erstmals einstückige Kernspangen aus Baustahl hergestellt werden.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Kernspangen aus Baustahl beschränkt, sondern umfasst alle einstückigen Kernspangen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt sind, unabhängig vom verwendeten Material.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 eine Umformeinrichtung zur Breitenreduzierung des Bandstahls und eine Schneideinrichtung zur Abtrennung eines Rohlings vom Bandstahl
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2 ein Umformwerkzeug zur Durchführung von Längs- und Querbiegeschritten
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3a bis 3d verschiedene Stadien der Herstellung der erfindungsgemäßen Kernspange.
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In 1 ist derjenige Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, in dem eine Breitenreduzierung des Bandstahls vorgenommen und anschließend ein Rohling vom Bandstahl abgetrennt wird.
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Eine Zuführeinrichtung 2 führt der Vorrichtung einen Bandstahl 1 zu. Zwei verschiebbar gelagerte, angetriebene Presstempel 3 sind zueinander verschiebbar so angeordnet, dass sie eine seitliche Kraft auf den Bandstahl 1 ausüben, wenn sie aufeinander zu bewegt werden. Dadurch erfährt der Bandstahl 1 im Bereich der Krafteinwirkung eine Breitenreduzierung.
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Nach Abschluss der Breitenreduzierung werden die Pressstempel 3 in ihre Ausgangsposition zurückgefahren. Die Zuführeinrichtung 2 transportiert den Bandstahl 1 um einen vorgebbaren Weg weiter. Der Abschnitt des Bandstahls, der im vorherigen Schritt breitenreduziert wurde, befindet sich nun im Bereich einer Schneideinrichtung, die zwei Schneidwerkzeuge 4 umfasst. Die Schneidwerkzeuge 4 sind in einem vorgebbaren Abstand zueinander angeordnet. Die Schneidwerkzeuge 4 trennen den zwischen ihnen liegenden Abschnitt des Bandstahls 1 ab.
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Gleichzeitig wirken die Pressstempel 3 bereits auf den nun in ihrem Arbeitsbereich befindlichen Abschnitt des Bandstahls 1 ein und nehmen eine Breitenreduzierung vor. Die Bewegungen der Pressstempel 3 und der Schneidwerkzeuge 4 laufen synchron zueinander ab. Sie werden von ein und derselben Antriebseinheit angetrieben.
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Die abgetrennten Bandstahlabschnitte, die im Folgenden als Rohlinge bezeichnet werden, werden anschließend mittels einer (nicht dargestellten) Transporteinrichtung zu einer (nicht dargestellten) Einrichtung zur Einbringung von Bohrungen oder Aussparungen transportiert, in der Bohrungen an den Stellen des Rohlings hergestellt werden, an denen sich an der späteren Kernspange Hinterschneidungen bezüglich des in die Gießform einlaufenden Gussmaterials befinden. Von der (nicht dargestellten) Einrichtung zur Einbringung von Bohrungen oder Aussparungen werden die Rohlinge mittels einer (nicht dargestellten) Transporteinrichtung zum Umformwerkzeug transportiert, in dem aus dem Rohling die Kernspange geformt wird.
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Dieses Umformwerkzeug ist in 2 dargestellt. Es umfasst ein Unterwerkzeug 5 und ein Oberwerkzeug 6. Das Unterwerkzeug 5 umfasst ein erstes Formgebungselement 51 und zwei zweite Formgebungselemente 52, wobei das erste Formgebungselement 51 gegenüber den zwei zweiten Formgebungselementen 52 mittels einer Feder 53 federnd verschiebbar gelagert ist. Weiterhin umfasst das Unterwerkzeug 5 zwei Auswurfelemente 54, die am ersten Formgebungselement 51 federnd verschiebbar gelagert sind.
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Das Unterwerkzeug 5, d. h. die zweiten Formgebungselemente 52 und das Widerlager der Feder 53, sind starr gelagert, so dass es die vom Werkstück übertragene, vom Oberwerkzeug 6 erzeugte Kraft aufnehmen kann. Das Oberwerkzeug 6 ist relativ zum Unterwerkzeug 5 verschiebbar und antreibbar so gelagert, dass das Oberwerkzeug 6 auf das Unterwerkzeug 5 zu bewegt werden kann, bis das Oberwerkzeug 6 mit dem Unterwerkzeug 5 vollständig im Eingriff steht.
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Das Unterwerkzeug 5 ist als Matrize gestaltet, die eine waagerechte Flanke 55 und zwei im Wesentlichen senkrechte Flanken 56 aufweist. Die im Wesentlichen senkrechten Flanken 56 schließen mit der Arbeitsrichtung X einen Winkel ein, d. h. sie sind als Entformschrägen ausgeführt. Außerdem sind die im Wesentlichen senkrechten Flanken 56 konvex profiliert, wie aus Schnitt A-A ersichtlich ist, so dass mit ihnen ein Längsbiegeschritt durchgeführt werden kann, wie später näher erläutert werden wird.
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Das Oberwerkzeug 6 umfasst ein erstes Formgebungselement 61 und zwei zweite Formgebungselemente 62, wobei das erste Formgebungselement 61 gegenüber den zwei zweiten Formgebungselementen 62 mittels einer Feder 63 federnd verschiebbar gelagert ist. Weiterhin umfasst das Oberwerkzeug 6 zwei Auswurfelemente 64, die am Oberwerkzeug 6 in jeweils einem Zwischenraum zwischen dem ersten Formgebungselement 61 und einem zweiten Formgebungselement 62 angeordnet und federnd verschiebbar gelagert sind.
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Das Oberwerkzeug 6 ist als Patrize gestaltet, die eine waagerechte Flanke 65 und zwei im Wesentlichen senkrechte Flanken 66 aufweist. Die im Wesentlichen senkrechten Flanken 66 schließen mit der Arbeitsrichtung X einen Winkel ein, d. h. sie sind als Entformschrägen ausgeführt. Außerdem sind die im Wesentlichen senkrechten Flanken 66 konkav profiliert, wie aus Schnitt B-B ersichtlich ist, so dass mit ihnen ein Längsbiegeschritt durchgeführt werden kann, wie später näher erläutert werden wird.
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Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kernspange aus einem Rohling wird dieser zunächst auf das Unterwerkzeug 5 aufgelegt. Die Form des Rohlings zu diesem Zeitpunkt ist in 3a dargestellt.
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Dann wird das Oberwerkzeug 6 in der Arbeitsrichtung X auf das Unterwerkzeug 5 zu verschoben, bis das erste Formelement 61 den Rohling berührt. Beim weiteren Verschieben des Oberwerkzeugs 6 wird der Rohling in die Matrize hineingebogen. Die Federn 53 und 63 sind so dimensioniert, dass der Widerstand, den der Rohling der Verformung entgegensetzt, nur zu geringen Verschiebungen des ersten Formgebungselements 51 des Unterwerkzeugs 5 und des ersten Formgebungselements 61 des Oberwerkzeugs 6 führt. An den Übergängen der waagerechten Flanke 65 zu den senkrechten Flanken 66 erfährt der Rohling eine Biegung quer zu seiner Längsrichtung, so dass die freien Enden des Werkstücks, d. h. des nunmehr verformten Rohlings, sich aufrichten.
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Dadurch geraten die freien Enden des Werkstücks in Berührung mit den beiden zweiten Formgebungselementen 62 des Oberwerkzeugs 6, die die freien Enden herunterdrücken, während das Oberwerkzeug 6 weiter abgesenkt wird. Dabei werden die freien Enden wiederum quer zur Längsachse des Werkstücks gebogen, und zwar um die oberen Enden der senkrechten Flanken 56 des Unterwerkzeugs 5. Die Form des Werkstücks zu diesem Zeitpunkt ist in 3b dargestellt.
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Indem sich die waagerechte Flanke 65 des Oberwerkzeugs 6 mit dem mittleren Bereich des Werkstücks der waagerechten Flanke 55 des Unterwerkzeugs 5 nähert, werden die beiden Auswurfelemente 54 des Unterwerkzeugs in ihre Führungen gedrückt. Gleichzeitig wirken die oben beschriebenen Profilierungen der senkrechten Flanken 56 des Unterwerkzeugs 5 und der senkrechten Flanken 66 des Oberwerkzeugs 6 so auf die zwischen ihnen befindlichen Abschnitte des Werkstücks ein, dass diese um die Längsachse des Werkstücks gebogen werden.
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Bei weiterem Verschieben des Oberwerkzeugs 6 gegenüber dem Unterwerkzeug 5 müssen die ersten Formgebungselemente 51, 61 der Kraft ausweichen, was durch Verformung der Federn 53 und 63 geschieht. Dadurch findet am Unterwerkzeug 5 eine Relativverschiebung des ersten Formelements 51 gegenüber den zweiten Formgebungselementen 52 statt. Das Ausweichen des ersten Formgebungselements 61 am Oberwerkzeug 6 bewirkt in gleicher Weise eine Relativverschiebung bezüglich der zweiten Formgebungselemente 62.
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Dadurch schieben sich die zweiten Formgebungselemente 62 des Oberwerkzeugs 6 an den äußeren Flanken des ersten Formgebungselements 51 des Unterwerkzeugs 5 vorbei, wodurch die freien Enden des Werkstücks an den äußeren Flanken des ersten Formgebungselements 51 des Unterwerkzeugs 5 entlang quer zur Längsachse des Werkstücks abwärts gebogen werden. Dabei werden die am Oberwerkzeug 6 zwischen dem ersten Formgebungselement 61 und den zweiten Formgebungselementen 62 angeordneten Auswurfelemente 64 durch das Werkstück in ihre Führungen hineingedrückt. Die Form des Werkstücks zu diesem Zeitpunkt ist in 3c dargestellt.
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Gleichzeitig findet auch zwischen dem ersten Formgebungselement 51 und den zweiten Formgebungselementen 52 des Unterwerkzeugs 5 eine Relativverschiebung statt. Dadurch werden die freien Enden des Werkstücks um die zweiten Formgebungselemente 62 des Oberwerkzeugs 6 herum, d. h. quer zur Längsachse des Werkstücks, aufwärts gebogen. Damit ist der Umformvorgang, der nur aus Querbiegeschritten und Längsbiegeschritten besteht, abgeschlossen. Die Form der fertigen Kernspange ist in 3d dargestellt.
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Nach Abschluss des Umformvorgangs wird das Oberwerkzeug 6 in der Arbeitsrichtung X vom Unterwerkzeug 5 weg verschoben. Dadurch wirken die Federn, auf denen die Auswurfelemente 54 und 64 gelagert sind, nur noch auf das fertige Werkstück. Durch diese Einwirkung der Federn auf das Werkstück wird die fertige Kernspange aus dem Werkzeug ausgeworfen. Damit ist das Umformwerkzeug bereit für einen neuen Umformvorgang.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bandstahl
- 2
- Transporteinrichtung
- 3
- Pressstempel
- 4
- Schneidwerkzeug
- 5
- Unterwerkzeug
- 51
- erstes Formgebungselement
- 52
- zweites Formgebungselement
- 53
- Feder
- 54
- Auswurfelement
- 55
- waagerechte Flanke
- 56
- senkrechte Flanke
- 6
- Oberwerkzeug
- 61
- erstes Formgebungselement
- 62
- zweites Formgebungselement
- 63
- Feder
- 64
- Auswurfelement
- 65
- waagerechte Flanke
- 66
- senkrechte Flanke
- X
- Arbeitsrichtung
