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Es wird ein Blechumformwerkzeug mit Blechdistanzhalter beschrieben. Das Blechumformwerkzeug weist einen hubkraftbetätigten Blechhalter und einen Gegenhalter, zwischen denen eine umzuformende Blechplatte einspannbar ist, auf. Mindestens drei Blechdistanzhalter, die eine an eine Blechstärke angepasste Größe eines Mindestspalts zwischen dem Blechhalter und dem Gegenhalter festlegen, sind zwischen dem Blechhalter und dem Gegenhalter angeordnet. Jeder der mindestens drei Blechdistanzhalter weist ein oberes und ein unteres Distanzstück auf.
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Aus der Druckschrift
DE 103 31 939 A1 ist ein derartiges Blechumformwerkzeug mit Blechdistanzhaltern bekannt. Die bekannten Blechdistanzhalter weisen höhenverstellbare Distanzstücke auf, um eine von den einzelnen Distanzen individuell vorgegebene Blecheinspannkraft zu gewährleisten. Dazu können die aufeinander liegenden Distanzstücke in einer geneigten Trennebene stufenweise verstellt werden und weisen dazu in der Trennebene Verzahnungen auf, die gleichzeitig dafür sorgen, dass sich die Trennstücke während des Blechumformvorgangs nicht gegeneinander in der Trennebene verschieben können und die aufgrund der Verzahnung die einmal durch eine Kraftmessung vorgegebene Stellung zueinander während des gesamten Umformvorgangs durch die verschiebungshemmende Wirkung der Verzahnung beibehalten.
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Mit derartigen ineinander verzahnten Distanzstücken ist es praktisch nicht möglich, die Blechdistanzhalter kontinuierlich und kontrolliert in Dickenbereichen von Hundertstelmillimetern einer zu verformenden Blechplatte anzupassen, um einen Ziehspaltabstand, exakt der erforderlichen Anpresskraft im Ziehspalt anzupassen.
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Eine Aufgabe ist es, ein Blechumformwerkzeug der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, dass mit geringem Bau- und Arbeitsaufwand eine prozessoptimierte Höhenjustierung der Blechdistanzhalter zu erzielen ist.
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Diese Aufgabe wird durch das in dem Anspruch 1 gekennzeichnete Blechumformwerkzeug gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Mit einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Blechumformwerkzeug mit Blechdistanzhalter geschaffen, wobei das Blechumformwerkzeug einen hubkraftbetätigten Blechhalter und einen Gegenhalter, zwischen denen eine umzuformende Blechplatte eingespannt ist, aufweist. Mindestens drei Blechdistanzhalter, die eine an eine Blechstärke angepasste Größe eines Mindestspalts zwischen dem Blechhalter und dem Gegenhalter festlegen, sind zwischen dem Blechhalter und dem Gegenhalter angeordnet. Jeder der mindestens drei Blechdistanzhalter weist ein oberes und ein unteres Distanzstück auf. Die Distanzstücke sind in einer Trennebene aufeinander liegend gegeneinander stufenlos verschiebbar. Die Trennebene weist einen selbsthemmenden Neigungswinkel gegenüber dem Mindestspalt auf.
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Dieses Blechumformwerkzeug mit derartigen Blechdistanzhaltern hat den Vorteil, dass die Blechdistanzhalter eine an die variierende Blechstärke angepasste Mindesthöhe des Ziehspalts auf Hundertstelmillimeter genau anpassen können. Dazu sind die Trennebene und der dazu gehörende Neigungswinkel relativ flach, mindestens jedoch kleiner als 5°, ausgebildet, so dass bereits durch diesen flachen Winkel eine Selbsthemmung erreicht wird, die ohne das Vorsehen von Verzahnungen dafür sorgt, dass sich die beiden aufeinander liegenden Distanzstücke auch aufgrund des hohen Arbeitsdruckes von mehreren 100 Bar, trotz einer geglätteten und ebenen Trennebene ohne jede Verzahnung, nicht verschieben.
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Ein weiterer Vorteil dieser Blechdistanzhalter ist es, dass sie durch ihre Anzahl von mindestens drei Stück verteilt auf den Umfang der zu verformenden Blechplatte eine stabile Ebene aufspannen und damit einen stabilen Ziehspalt gewährleisten. Die Anzahl der Blechdistanzhalter wird jedoch nicht nur in Bezug auf das Aufspannen einer exakten stabilen Ebene für den Ziehspalt bestimmt, sondern auch von dem Umfang bzw. der Größe der zu verformenden Blechplatte bestimmt, so dass in Abhängigkeit von dem Umfang der Blechplatte eine Vielzahl von Blechdistanzhaltern zwischen dem hubkraftbetätigten Blechhalter und dem Gegenhalter vorzusehen sind.
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Dafür sind in Randbereichen des Blechhalters oder des Gegenhalters oder in Randbereichen von beiden außerhalb des Ziehspalts Aufnahmetaschen vorgesehen, die der Anzahl der einzusetzenden Blechdistanzhalter entsprechen, so dass mindestens drei Aufnahmetaschen für die höhenverstellbaren und an die Größe des Ziehspalts anpassbaren Blechdistanzhalter vorzusehen sind.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass das untere Distanzstück eine Einstellspindel aufweist, die mit dem oberen Distanzstück über einen Mitnehmer in Eingriff steht. Der Mitnehmer weist dazu ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde der Einstellspindel in Eingriff steht. Mithilfe dieser Einstellspindel in Zusammenwirken mit dem Mitnehmer können nun die beiden, nämlich das untere und das obere Distanzstück, gegeneinander dank der zu dem Ziehspalt geneigten Trennebene kontinuierlich verschoben werden. Dadurch kann die Mindestspaltgröße um wenige Zehntelmillimeter vergrößert oder verkleinert werden, um eine ausreichende Anpresskraft oder einen ausreichenden Anpressdruck auf Randbereiche der zu verformenden Blechplatte auszuüben.
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Die jeweilige Stellung des Mitnehmers kann durch einen randseitig an dem Blechdistanzhalter angeordneten Nonius auf Hundertstelmillimeter genau eingestellt werden. Durch den Nonius wird gleichzeitig auch die Reproduzierbarkeit einer einmal eingesetzten Einstellung verbessert. Die Reproduzierbarkeit wird außerdem dadurch verbessert, dass das untere Distanzstück zwei fluchtend zueinander angeordnete Gleitlager aufweist, in denen die Einstellspindel gelagert ist.
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Neben der exakten Lagerung der Einstellspindel in den Lagerböcken des unteren Distanzstückes kommt es auch darauf an, dass die drehbar gelagerte Einstellspindel axial ohne Spiel arretiert ist. Das wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die zwei einander gegenüberliegenden Lagerböcke der fluchtenden Gleitlager einander gegenüberliegende axiale Einspannflächen für die Einstellspindel aufweisen. Dazu bildet eine erste Einspannfläche eine axiale Arretierung eines Kopfes der Einstellspindel aus und eine zweite Einspannfläche bildet eine axiale Arretierung einer gegen Verdrehen gesicherten Kontermutter auf einem dem Kopf gegenüberliegenden Gewindeende der Einstellspindel aus. Diese beiden Einspannflächen zur axialen Arretierung der Einstellspindel sind mitentscheidend bei einer präzisen Einstellung einer reproduzierbaren Höhe der Blechdistanzhalter.
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Außerdem muss die Kontermutter gegen Verdrehen gesichert werden oder sein. Was in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Splint, der durch die Kontermutter und durch das Gewindeende der Einstellspindel hindurchragt erreicht wird. Eine derartige formschlüssige Sicherung ist gegenüber einer kraftschlüssigen Sicherung wie bei einem Verspannen von zwei Kontermuttern gegeneinander vorzuziehen, um sicherzustellen, dass die einmal eingestellte Mindesthöhe für den gesamten Verformprozess eingehalten bleibt.
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Außerdem ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Einspannspindel vor Verdrehungen nach dem Einstellen der Höhe zu sichern. Um eine stufenlose Einstellung zu gewährleisten, sind dafür Klemmelemente an einem Kopfbereich der Einspannspindel vorgesehen. Ein derartiges Klemmelement kann beispielsweise ein Klemmband sein, dass einen Rundkopf der Einstellspindel klemmend umschließt, wobei die Einstellungsmöglichkeit der Einstellspindel durch eine Steckschlüsselaufnahme des Rundkopfes der Einstellspindel gewährleistet wird.
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Anstelle eines derartigen Klemmbandes ist es auch möglich, den Rundkopf in jeder beliebigen Einstellung der Einstellspindel kraftschlüssig durch eine quer zu einer Drehachse der Einstellspindel angeordneten Klemmschraube stufenlos zu arretieren. In diesem Fall wird die Verstellung der Einstellung der Einstellspindel vor dem Arretieren durch eine Steckschlüsselaufnahme in dem Rundkopf ermöglicht.
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Darüber hinaus können in dem Kopfbereich der Einstellspindel Arretierungsbohrungen quer zu der Drehachse der Einstellspindel angeordnet sein, in die ein Arretierungsstift einführbar ist, der damit die Einstellspindel stufenweise in unterschiedlichen Einstellungen arretiert.
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Um die Selbsthemmung der aufeinander liegenden Distanzstücke eines jeden Blechhalters zu gewährleisten und damit einen unerwünschten Verstelldruck auf die Einspannspindel zu minimieren, ist es vorgesehen, dass der Neigungswinkel α kleiner oder gleich 5° ist und in einem Vorzugsbereich liegt, der zwischen 0,1° ≤ α ≤ 5,0° vorgesehen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dieser Bereich des vorteilhaften selbsthemmenden Neigungswinkels α auf Werte zwischen 0,5° ≤ α ≤ 3,0° eingeschränkt. Schließlich ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Trennebene einen Neigungswinkel α zwischen 1,0° ≤ α ≤ 2,0° aufweist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass je kleiner der Neigunqswinkel ist, umso genauer kann eine Höhenverstellung bei einer Anpassung der Blechdistanzhalter an die Variationen der Dicke einer Blechplatte und damit an Variationen des Ziehspalts angepasst werden.
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Durch ein Austauschen der bisher üblichen Stapel von Distanzscheiben unterschiedlicher Stärke zur Anpassung eines Mindestspalts an den Ziehspalt zwischen dem Blechhalter und dem Gegenhalter und dem Einsatz der nun kontinuierlich verstellbaren Blechdistanzhalter, kann ein erheblicher Teil der Kosten für Montage und Umrüsten eines Blechumformwerkzeugs eingespart werden. Auch die Verletzungsgefahr für das eingesetzte Personal wird durch die kontinuierlich verstellbaren und anpassbaren Blechdistanzhalter vermindert.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Blechumformwerkzeugs;
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Gegenhalter für eine umzuformende Blechplatte;
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Blechdistanzhalter;
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4 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht des Blechdistanzhalters gemäß 3;
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5 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines Blechdistanzhalters gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Blechdistanzhalters gemäß 5.
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Die in 1 gezeigte Blechumformpresse 40 enthält als Hauptbestandteile ein an einem Pressstößel 41 befestigtes Oberwerkzeug 42 und ein auf einem Maschinenbett 43 angeordnetes Unterwerkzeug 44, die zusammen ein Blechumformwerkzeug 4 bilden. Das Unterwerkzeug 44 besteht aus einem Formstempel 45, umgeben von einem Gegenhalter 6 zur Aufnahme der umzuformenden Blechplatte 7. Die Blechplatte 7 wird von dem Oberwerkzeug 42 durch einen Blechhalter 5 auf dem Gegenhalter 6 in einem so genannten Ziehspalt 8 fixiert.
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Beim hubkraftbetätigten Absenken des Blechhalters 5 des Oberwerkzeugs 42 wird der Pressstößel 41 in Pfeilrichtung D heruntergefahren und die Blechplatte 7 durch den Formstempel 45 verformt bzw. tiefgezogen. Dabei werden Rückstellfedern 37 und 38 eines Hubtisches 39 in dem Maschinenbett 43 vorgespannt, so dass nach der Umformung zunächst die verformte Blechplatte 7 von dem Formstempel 45 abgehoben wird. Anschließend kann durch Hochfahren des Pressstößels 41 mit dem Oberwerkzeig 42 in Pfeilrichtung E das Oberwerkzeug 42 von dem Unterwerkzeug 44 unter Freigabe der umgeformten Blechplatte 7 getrennt werden.
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Um die Einspannkräfte des Blechhalters 5 in Umfangsrichtung der Blechplatte 7 variabel und der Dickentoleranz der Blechplatte 7 angepasst verteilen zu können, sind in dem Spalt 8 zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 randseitig um die Blechplatte 7 Blechdistanzhalter 1 angeordnet, mit denen kontinuierlich und feinfühlig eine Höhenverstellung des Ziehspaltes 8 im Bereich von Hundertstelmillimetern eingestellt werden kann. Durch diese Höhenjustierung kann ein mehr oder weniger großer Anteil der örtlichen Blechhaltekraft unmittelbar zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 auf die Blechdistanzhalter 1 übertragen werden, so dass nur der restliche Kraftanteil als effektive Einspannkraft auf die Blechplatte 7 im Ziehspalt 8 einwirkt.
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2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Gegenhalter 6 für eine umzuformende Blechplatte 7 entlang der Trennebene A-A der 1 zwischen dem Oberwerkzeug 42 und dem Unterwerkzeug 44. In dieser Ausführungsform ist die Blechplatte 7, deren Kontur mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, derart klein, dass die mindestens drei Blechdistanzhalter 1, 2 und 3 ausreichen, um den Ziehspalt 8, der in 1 gezeigt wird, zu sichern und die Anpresskraft in Pfeilrichtung D des Anpressstößels 41 auf die eingespannte Blechplatte 7, wie es in 1 gezeigt wird, zu begrenzen. Für größere Blechplatten können eine Mehrzahl von Distanzhaltern 1 vorgesehen werden, um eine in 1 gezeigte Mindestgröße G des Ziehspalts 8 in Bezug auf die Dicke d der Blechplatte 7 zu sichern.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Blechdistanzhalter 1 zwischen dem hubkraftbetätigten Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 in dem Bereich C der 1. Der Blechdistanzhalter 1 ist in einem Randbereich, wie es die vorhergehenden Figuren zeigen, zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 in einer Aufnahmetasche 12 angeordnet, die eine größere Höhe aufweist als die Größe G des Ziehspalts 8, um die mechanische Verstellbarkeit und Anpassbarkeit des Blechdistanzhalters 1 zu ermöglichen.
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Der Blechdistanzhalter 1 weist ein unteres Distanzstück 10 und ein oberes Distanzstück 9 auf, die in einer Trennebene 11 aufeinander verschiebbar sind, wobei die Trennebene 11 einen Neigungswinkel α gegenüber den Begrenzungsflächen der Aufnahmetasche 12 des Blechhalters 5 und des Gegenhalters 6 aufweist. Der Neigungswinkel α ist derart gering gewählt, um eine Selbsthemmung der aufeinander liegenden Distanzstücke 9 und 10 zu gewährleisten.
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Das untere Distanzstück 10 weist eine Einstellspindel 15 mit einem Außengewinde 16 auf, wobei die Einstellspindel 15 in Gleitlagern 17 und 18 in zwei einander gegenüberliegenden Lagerböcken 19 und 20 des unteren Distanzstückes 10 gelagert ist. Axial wird die Einstellspindel 15 auf einer Kopfseite durch eine Einspannfläche 21 des Lagerbockes 19 und an einem Gewindeende 25 der Einstellspindel 15 durch eine zweite Einspannfläche 22 des Lagerbockes 20 axial arretiert. Außerdem ist die Einstellspindel 15 gegen ein axiales Verschieben durch eine Kontermutter 24 auf dem Gewindeende 25 und durch einen Splint 26, der quer zu einer Drehachse 31 der Einstellspindel 15 eingesteckt ist, gesichert.
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Zwischen der Kontermutter 24 und der Einspannfläche 22 ist eine Gleitscheibe 30 angeordnet, um ein Verdrehen und Einstellen der Einstellspindel 15 zu ermöglichen. Die Einstellspindel 15 des unteren Distanzstückes 10 steht mit ihrem Außengewinde 16 mit einem Innengewinde 14 eines Mitnehmers 13 des oberen Distanzstückes 9 in Eingriff. Der Mitnehmer 13, der ein Teil des oberen Distanzstückes 9 ist, ragt in ein Langloch des unteren Distanzstückes 10 im Bereich der Einstellspindel 15 hinein. Beim Verdrehen der Einstellspindel 15 um die Achse 31 wandert das obere Distanzstück 9 auf der Trennebene 11 vor oder zurück und verändert damit die Größe G des Ziehspaltes 8, indem die Blechplatte 7 zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 eingespannt ist.
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4 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht des Blechdistanzhalters 1 gemäß 3. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
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Das hier in 4 gezeigte obere Distanzstück 9 mit dem nach unten herausragenden Mitnehmer 13, der das Innengewinde 14 aufweist, welches mit der darunter gezeichneten Einstellspindel 15 über deren Außengewinde 16 in Eingriff steht, weist auf einer Randseite 34 einen Marker 46 auf, der pfeilförmig auf einen Nonius 36, der auf der Oberfläche des unteren Distanzstückes 10 in der Trennebene 11 angeordnet ist, zeigt. Das untere Distanzstück 10 kann mit vier Schrauben auf dem Gegenhalter fixiert sein, wobei die Aufnahmebohrungen 47, 48, 49 und 50 für die vier Schrauben in dem unteren Distanzstück angeordnet sind.
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Ein Kopf 23 der Einstellspindel 15 ist als Rundkopf 28 ausgebildet und verfügt über eine Steckschlüsselaufnahme 29. Aufgrund des Rundkopfes 28 ist es möglich, die Einstellspindel 15 stufenlos mit Hilfe eines Klemmelementes 27 zu arretieren. Das Klemmelement 27 weist in dieser Ausführungsform ein Klemmband 51 auf, das derart geformt ist, dass es eine Reibfläche mit dem Rundkopf 28 der Einstellspindel 15 ausbildet, wenn eine entsprechende Klemmschraube 32 in eine entsprechende Klemmmutter 52 eingeführt wird.
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5 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines Blechdistanzhalters 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Dieser zweite Distanzhalter 2 unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten Blechdistanzhalter 1 dadurch, dass der Kopf 23 der Einstellspindel 15 ein Sechskant ist und auf jeder der sechskantigen Flächen eine Arretierungsbohrung 33 aufweist. Dadurch ist es möglich, dass die Größe des Ziehspaltes in Stufen einer Sechstelumdrehung der Einstellspindel 15 arretiert werden kann. Dazu weist das untere Distanzstück 10 eine Querbohrung 53 auf, durch die ein Arretierungsstift 35 geführt werden kann, der in eine der Arretierungsbohrungen 33 des Kopfes 23 der Einstellspindel 15 eingreift.
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6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Blechdistanzhalters 2 gemäß 5. Dieser Zusammenbau zeigt deutlich, dass auf der Trennebene 11 die beiden Distanzstücke 9 und 10 gegeneinander mithilfe der Einstellspindel 15 verstellt werden können, wobei der Nonius 36 auf der Oberfläche im Bereich der Trennebene 11 des unteren Distanzstückes 10 in Zusammenwirken mit dem pfeilförmigen Marker 46 die Höhenverstellung anzeigt. Der Arretierungsstift 35 ist hier in seiner Arretierungsposition in die in 5 gezeigte Querbohrung 53 eingeführt und steht mit einer Arretierungsbohrung 33 des Kopfes 23 der Einstellspindel 15 in Eingriff.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blechdistanzhalter
- 2
- Blechdistanzhalter
- 3
- Blechdistanzhalter
- 4
- Blechumformwerkzeug
- 5
- Blechhalter
- 6
- Gegenhalter
- 7
- Blechplatte
- 8
- Ziehspalt
- 9
- oberes Distanzstück
- 10
- unteres Distanzstück
- 11
- Trennebene
- 12
- Aufnahmetasche
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Innengewinde
- 15
- Einstellspindel
- 16
- Außengewinde
- 17
- Gleitlager
- 18
- Gleitlager
- 19
- Lagerbock
- 20
- Lagerbock
- 21
- Einspannfläche
- 22
- Einspannfläche
- 23
- Kopf der Einstellspindel
- 24
- Kontermutter
- 25
- Gewindeende
- 26
- Splint
- 27
- Klemmelement
- 28
- Rundkopf
- 29
- Steckschlüsselaufnahme
- 30
- Gleitscheibe
- 31
- Drehachse
- 32
- Klemmschraube
- 33
- Arretierungsbohrung
- 34
- Seitenrand
- 35
- Arretierungsstift
- 36
- Nonius
- 37
- Rückstellfeder
- 38
- Rückstellfeder
- 39
- Hubtisch
- 40
- Blechumformpresse
- 41
- Pressstößel
- 42
- Oberwerkzeug
- 43
- Maschinenbett
- 44
- Unterwerkzeug
- 45
- Formstempel
- 46
- Marker
- 47
- Aufnahmebohrung
- 48
- Aufnahmebohrung
- 49
- Aufnahmebohrung
- 50
- Aufnahmebohrung
- 51
- Klemmband
- 52
- Klemmmutter
- 53
- Querbohrung
- α
- Neigungswinkel
- d
- Blechstärke
- G
- Größe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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