DE102015013243A1

DE102015013243A1 - Tiefziehvorrichtung und Tiefziehverfahren

Info

Publication number: DE102015013243A1
Application number: DE102015013243.1A
Authority: DE
Inventors: Ivo Illmann; Matthias Kraft
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Tiefziehvorrichtung (2) zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks (4) aufweisend einen ersten Halter (12) und einen relativ zu dem ersten Halter (12) bewegbaren zweiten Halter (14), zwischen denen das plattenförmige Werkstück (4) unter Festlegung einer Ausgangsposition eines Kantenabschnitts (46) des plattenförmigen Werkstücks (4) einklemmbar ist, der durch Tiefziehen von der Ausgangsposition in einer Einzugsrichtung (48) in eine Einzugsposition einziehbar ist, wobei eine Messeinrichtung mit einem an dem Kantenabschnitt (46) abstützbaren, beweglichen Messtaster (28) zum Erfassen eines Einzuges oder einer Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts (46) während des Tiefziehens vorgesehen ist, wobei der Messtaster (28) in eine Bewegungsrichtung (34, 36), gegebenenfalls translatorisch, bewegbar oder verschiebbar ist, die winklig zu der Einzugsrichtung (48) verläuft. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Tiefziehverfahren.

Description

Technisches Gebiet
Das technische Gebiet betrifft Tiefziehvorrichtungen und Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks aufweisend einen ersten Halter und einen relativ zu dem ersten Halter bewegbaren zweiten Halter, zwischen denen das plattenförmige Werkstück einklemmbar ist. Darüber hinaus betrifft das technische Gebiet Tiefziehverfahren zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks.
Hintergrund
Aus der Praxis sind Tiefziehvorrichtungen zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks bekannt. Diese weisen einen ersten Halter und einen relativ zu dem ersten Halter bewegbaren zweiten Halter auf, wobei der erste Halter in der Regel als sogenannter Niederhalter und der zweite Halter als Matrize der Tiefziehvorrichtung ausgebildet ist. Zwischen dem ersten Halter und dem zweiten Halter kann das plattenförmige Werkstück im Randbereich eingeklemmt werden, um eine Ausgangsposition eines Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks vor dem Tiefziehen festzulegen. Anschließend wird das plattenförmige Werkstück durch einen Stempel tiefgezogen, wobei durch das Tiefziehen der Kantenabschnitt des plattenförmigen Werkstücks von der Ausgangsposition in eine Einzugsrichtung in eine Einzugsposition eingezogen wird.
Es hat sich gezeigt, dass Schwankungen in der Beschichtung des Werkstücks, der Beölung desselben, der Werkzeugerwärmung etc. einen erheblichen Einfluss auf das Tiefziehergebnis, also auf die Eigenschaften des durch das Tiefziehen hergestellten Tiefziehteils haben. Auch wurde herausgefunden, dass der zuvor erwähnte Einzug des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks einen wesentlichen Indikator für Abweichungen des tiefgezogenen Teils von dem angestrebten Ergebnis darstellt. Mithin wurde dazu übergegangen, Messeinrichtungen bereitzustellen, die den Einzug oder die Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks während des Tiefziehens erfassen, um noch während des Tiefziehvorgangs gegensteuern zu können und auf diese Weise ein Tiefziehteil mit den gewünschten Eigenschaften zu schaffen.
So ist beispielsweise aus der DE 43 38 828 A1 eine Messeinrichtung bekannt, die einen berührend arbeitenden Wegsensor aufweist. Der berührend arbeitende Wegsensor weist eine Tastzunge auf, die dünner als das tiefzuziehende plattenförmige Werkstück ausgebildet ist und bei einem zwischen dem ersten und zweiten Halter eingeklemmten plattenförmigen Werkstück leichtgängig zwischen den einander zugewandten Anlageflächen des ersten und zweiten Halters angeordnet ist, wobei sich die Spitze der Tastzunge an dem Kantenabschnitt des plattenförmigen Werkstücks abstützt. Dabei ist die Tastzunge an ihrem dem Kantenabschnitt abgewandten Ende hydraulisch oder pneumatisch mit einer Kraft beaufschlagt, um diese mit definierter Kraft an den Kantenabschnitt anzudrücken. Wird durch das Tiefziehen des plattenförmigen Werkstücks der Kantenabschnitt desselben von der Ausgangsposition in die Einzugsrichtung in eine Einzugsposition eingezogen, so folgt die Tastzunge dem Kantenabschnitt in einer Bewegungsrichtung, die der Einzugsrichtung entspricht. Die Kopplung der Tastzunge mit einem Weggeber ermöglicht somit das Erfassen des Einzugs oder der Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts während des Tiefziehens, wobei die Verfahrensparameter geändert werden können, sofern der Einzug oder die Einzugsgeschwindigkeit von einem Sollwert abweicht.
Der bekannte berührend arbeitende Wegsensor hat sich grundsätzlich bewährt, zumal dieser relativ genaue Messergebnisse zu liefern vermag, jedoch ist dieser, schon aufgrund seiner geringen Dicke, relativ empfindlich und somit im Rahmen der Serienfertigung stör- und beschädigungsanfällig.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tiefziehvorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass einerseits der Einzug oder die Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks relativ genau ermittelt werden können und andererseits die Störanfälligkeit beim Erfassen des Einzugs oder der Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks reduziert ist. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Tiefziehverfahren zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks anzugeben, das die vorstehend genannten Vorteile aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 6 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassung
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Tiefziehvorrichtung zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks, wobei die Tiefziehvorrichtung auch als Presse oder Pressvorrichtung bezeichnet werden könnte. Die Tiefziehvorrichtung weist einen ersten Halter und einen relativ zu dem ersten Halter bewegbaren zweiten Halter auf. So kann der erste Halter beispielsweise als sogenannter Niederhalter oder als Teil einer Matrize ausgebildet sein, während der zweite Halter als Teil einer Matrize oder als Niederhalter ausgebildet sein kann. Der erste und zweite Halter sind derart relativ zueinander bewegbar, dass zwischen diesen das plattenförmige Werkstück, vorzugsweise in dessen Randbereich, unter Festlegung einer Ausgangsposition eines Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks eingeklemmt werden kann. Dabei ist die Klemmwirkung zwischen dem ersten Halter und dem zweiten Halter derart ausgelegt, dass der Kantenabschnitt des plattenförmigen Werkstücks durch Tiefziehen von der Ausgangsposition in eine Einzugsrichtung in eine Einzugsposition eingezogen werden kann. Zum Zwecke des Tiefziehens weist die Tiefziehvorrichtung vorzugsweise einen bewegbaren Stempel auf. Darüber hinaus weist die Tiefziehvorrichtung eine Messeinrichtung mit einem an dem Kantenabschnitt abstützbaren, beweglichen Messtaster zum Erfassen eines Einzuges oder einer Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts während des Tiefziehens auf. Mithin kann der an dem Kantenabschnitt abstützbare, bewegliche Messtaster auch als berührender Messtaster bezeichnet werden. Der Messtaster kann dabei aufgrund des Einziehens des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks in eine Bewegungsrichtung bewegt oder verschoben werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Bewegung oder Verschiebung translatorisch oder ausschließlich translatorisch erfolgt. Dabei verläuft die Bewegungsrichtung des Messtasters jedoch nicht parallel zu der Einzugsrichtung des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks, sondern vielmehr winklig zu der genannten Einzugsrichtung.
Während bei dem aus der DE 43 38 828 A1 bekannten berührend arbeitenden Wegsensor eine Bewegungsrichtung desselben vorgegeben ist, die der Einzugsrichtung des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks entspricht oder die parallel zu der Einzugsrichtung verläuft, verläuft die Bewegungsrichtung des Messtasters bei der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung winklig zu der Einzugsrichtung. Es hat sich gezeigt, dass der Messtaster hierdurch, insbesondere im Rahmen der Serienfertigung von Tiefziehteilen, wesentlich weniger empfindlich und somit weniger stör- und beschädigungsanfällig ist. Dies umso mehr, als dass der Messtaster eine relativ große Dicke aufweisen kann, zumal sich der Messtaster nicht vollständig zwischen den einander zugewandten Anlageflächen der beiden Halter bewegen und eine entsprechend geringe Dicke aufweisen muss, wie dies bei dem berührend arbeitenden Wegsensor nach der DE 43 38 828 A1 der Fall ist. Auch kann der Messtaster der Tiefziehvorrichtung hierdurch relativ einfach und bauraumsparend beispielsweise in einen der beiden Halter integriert werden, was zu einem besonders kompakten Aufbau der Tiefziehvorrichtung führt. Überdies weist die Tiefziehvorrichtung den Vorteil auf, dass aufgrund des berührend arbeitenden Messtasters ein besonders genaues Messergebnis erzielt bzw. der Einzug oder die Einzugsgeschwindigkeit besonders exakt erfasst werden kann, was durch berührungslos arbeitende Sensoren in diesem Maße nicht erzielbar ist, wobei letztere während der Serienfertigung relativ unzuverlässig arbeiten, fehlerbehaftet sind und zu Störungen neigen, wie dies insbesondere bei optischen und induktiven Lösungen der Fall ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist der Messtaster in eine Bewegungsrichtung bewegbar oder verschiebbar, die mit der Einzugsrichtung einen Winkel von mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 80°, besonders bevorzugt einen rechten Winkel, einschließt. Alternativ oder ergänzend ist der Messtaster in eine Bewegungsrichtung bewegbar oder verschiebbar, die mit einer Tiefziehrichtung, die auch als Bewegungsrichtung des zuvor erwähnten Stempels bezeichnet werden könnte, einen Winkel von weniger als 80°, vorzugsweise von maximal 45°, einschließt und besonders bevorzugt parallel zu der Tiefziehrichtung verläuft. Es hat sich gezeigt, dass bei den vorgenannten Alternativen oder Ergänzungen eine besonders platzsparende Anordnung des Messtasters bei gleichermaßen guter Funktionalität desselben gewährleistet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist der Messtaster gegen das plattenförmige Werkstück oder/und den Kantenabschnitt des plattenförmigen Werkstücks vorspannbar oder vorgespannt, um eine entsprechende Bewegung des Messtasters in dessen Bewegungsrichtung beim Einziehen des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks zu gewährleisten. Hierbei ist es bevorzugt, wenn der Messtaster durch ein Anordnen des plattenförmigen Werkstücks an dem ersten oder/und zweiten Halter, durch Bewegen des ersten oder zweiten Halters relativ zu einer Trageinrichtung oder/und durch Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks zwischen dem ersten und zweiten Halter, durch das plattenförmige Werkstück entgegen einer Rückstellkraft unter Erzielung der Vorspannung bewegbar oder verschiebbar ist. Hierdurch ist die Handhabung der Tiefziehvorrichtung deutlich vereinfacht, zumal das plattenförmige Werkstück lediglich an dem ersten oder/und zweiten Halter angeordnet werden muss, der erste oder zweite Halter lediglich zu einer Trageinrichtung, an der der Messtaster angeordnet wäre, bewegt werden muss oder/und das plattenförmige Werkstück lediglich zwischen dem ersten und zweiten Halter eingeklemmt werden muss, um den Messtaster durch das plattenförmige Werkstück entgegen der Rückstellkraft unter Erzielung der Vorspannung zu bewegen oder zu verschieben, wodurch das separate und gezielte hydraulische oder pneumatische Betätigen des Messtasters, wie es die DE 43 38 828 A1 beschreibt, entfällt. Überdies ist es bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt, wenn die Rückstellkraft durch eine Federeinrichtung erzeugt ist, die dem Messtaster zugeordnet ist. Hierbei kann es sich um jedwede Federeinrichtung oder um jedwedes Federelement handeln, wobei beispielsweise eine Schraubenfeder zum Einsatz kommen könnte.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des erfassten Einzuges oder der erfassten Einzugsgeschwindigkeit mit einem Einzugsgrenzwert oder Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert während des Tiefziehens vorgesehen. Überdies ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die der Steuerung einer dem Einziehen entgegenwirkenden Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter dient. Dabei wirkt die Vergleichseinrichtung derart mit der Steuereinrichtung zusammen, dass die Klemmwirkung während des Tiefziehens erhöht wird, wenn der Einzugsgrenzwert oder Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder überschritten wird. Mithin ist eine Tiefziehvorrichtung geschaffen, die noch während des Tiefziehens auf Schwankungen in der Materialbeschichtung, der Beölung, der Werkzeugerwärmung etc. reagieren kann, um trotz der genannten Schwankungen ein Tiefziehteil aus dem plattenförmigen Werkstück zu erzeugen, das die gewünschten Eigenschaften, insbesondere die gewünschten Abmessungen und Dicken aufweist. Es sei an dieser Stelle ferner ergänzt, dass der Einzugsgrenzwert und Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert über die Dauer des Tiefziehens unterschiedlich groß sein oder einen zeitlichen Verlauf aufweisen können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung wird die zuvor erwähnte Klemmwirkung durch Verringern des Abstandes zwischen dem ersten und zweiten Halter erhöht. Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Halter durch Verringerung der effektiven Höhe eines zwischen dem ersten und zweiten Halter wirkenden Abstandshalters verringert wird, um die Klemmwirkung zu erhöhen. Der zwischen dem ersten und zweiten Halter wirkende Abstandshalter kann dabei beispielsweise verstellbar an dem ersten oder zweiten Halter angeordnet sein.
Alternativ oder ergänzend zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform wird die Klemmwirkung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung durch Erhöhen einer auf den ersten oder/und zweiten Halter ausgeübten Haltekraft erhöht, wobei dies beispielsweise durch eine entsprechende Hydraulik oder Pneumatik erfolgen kann, die bereits die zum Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks zwischen dem ersten und zweiten Halter notwendige Haltekraft aufbringt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist der Messtaster, vorzugsweise verschiebbar oder bewegbar, am ersten Halter, zweiten Halter oder der zuvor erwähnten Trageinrichtung angeordnet, wobei der erste oder/und zweite Halter im letztgenannten Fall relativ zu der Trageinrichtung bewegbar wäre.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist der Messtaster in einer Führung geführt, die vorzugsweise in den ersten Halter, zweiten Halter oder die Trageinrichtung integriert ist. Die Führung kann dabei beispielsweise schlitzförmig ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung ist der Messtaster zungenartig ausgebildet, um einen stabilen jedoch gleichermaßen platzsparenden Messtaster zu schaffen. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Querrichtung des zungenartig ausgebildeten Messtasters der Einzugsrichtung entspricht.
Um einen stabilen Messtaster zu schaffen, ist dieser in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung von einem Metallstreifen gebildet, der – wie bereits zuvor erwähnt – vorzugsweise zungenartig ausgebildet ist.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung weist der Messtaster eine gegenüber der Einzugsrichtung des Kantenabschnitts schräggestellte Stützkante auf, die an dem Kantenabschnitt abstützbar ist. Hierdurch wird ein besonders sicheres Zusammenspiel zwischen dem Kantenabschnitt des plattenförmigen Werkstücks einerseits und dem Messtaster andererseits sichergestellt. Hierbei hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Stützkante auch gegenüber der Bewegungsrichtung des Messtasters schräggestellt ist. Bei einem zungenartig ausgebildeten Messtaster ist die Stützkante vorzugsweise an dem freien Ende des zungenartigen Messtasters vorgesehen.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfindung betrifft ferner ein Tiefziehverfahren zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks mit den nachstehend näher beschriebenen Verfahrensschritten. Im Rahmen des Tiefziehverfahrens wird das plattenförmige Werkstück zwischen dem ersten Halter und einem zweiten Halter unter Festlegung einer Ausgangsposition eines Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks eingeklemmt. Im Anschluss daran wird das plattenförmige Werkstück unter Einziehen des Kantenabschnitts von der Ausgangsposition in eine Einzugsrichtung in eine Einzugsposition tiefgezogen, wobei – wie bereits vorangehend angedeutet – zum Tiefziehen vorzugsweise ein sogenannter Stempel zum Einsatz kommt. Während des Tiefziehens wird der Einzug oder die Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks mittels eines an dem Kantenabschnitt abgestützten und durch das Einziehen des Kantenabschnitts bewegbaren oder verschiebbaren Messtasters erfasst. Der Messtaster wird durch das Einziehen des Kantenabschnitts des plattenförmigen Werkstücks in eine Bewegungsrichtung bewegt oder verschoben, die winklig zu der Einzugsrichtung verläuft, mithin nicht mit dieser übereinstimmt oder parallel zur Einzugsrichtung verläuft. Wie bereits vorangehend angedeutet, wird der Messtaster dabei vorzugsweise translatorisch oder ausschließlich translatorisch bewegt oder verschoben. Hinsichtlich der Vorteile des Tiefziehverfahrens sowie der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen desselben sei auf die vorangehend unter Bezugnahme auf die Tiefziehvorrichtung und deren Ausführungsformen beschriebenen Vorteile verwiesen, die in entsprechender Weise für das Tiefziehverfahren und dessen Ausführungsformen gelten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens wird der Messtaster in die Bewegungsrichtung bewegt oder verschoben, wobei die Bewegungsrichtung mit der Einzugsrichtung einen Winkel von mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 80°, besonders bevorzugt einen rechten Winkel, einschließt. Alternativ oder ergänzend wird der Messtaster in die Bewegungsrichtung bewegt oder verschoben, die mit einer Tiefziehrichtung einen Winkel von weniger als 80°, vorzugsweise maximal 45°, einschließt und besonders bevorzugt parallel zu der Tiefziehrichtung verläuft.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens wird der Messtaster vor dem Tiefziehen, vorzugsweise durch ein Anordnen des plattenförmigen Werkstücks an dem ersten oder/und zweiten Halter, durch Bewegen des ersten oder zweiten Halters relativ zu einer Trageinrichtung oder/und durch das Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks zwischen dem ersten und zweiten Halter, durch das plattenförmige Werkstück bewegt oder verschoben und gegen das plattenförmige Werkstück oder/und den Kantenabschnitt vorgespannt. Mithin erfolgt hier – wie bereits vorangehend unter Bezugnahme auf die Tiefziehvorrichtung erläutert – ein automatisches Vorspannen des Messtasters, ohne dass eine separate und gezielte pneumatische oder hydraulische Betätigung desselben erforderlich wäre.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens sind die nachstehend beschriebenen weiteren Verfahrensschritte vorgesehen. So wird der erfasste Einzug oder die erfasste Einzugsgeschwindigkeit mit einem Einzugsgrenzwert oder einem Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert während des Tiefziehens verglichen. Wenn der erfasste Einzug oder die erfasste Einzugsgeschwindigkeit den Einzugsgrenzwert oder den Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder überschreitet, wird die dem Einziehen entgegenwirkende Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter während des Tiefziehens erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens wird die zuvor erwähnte Klemmwirkung dadurch erhöht, dass der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Halter verringert wird, wobei die Verringerung des Abstandes vorzugsweise durch Verringern der effektiven Höhe eines zwischen dem ersten und zweiten Halter wirkenden Abstandshalters erfolgt.
Alternativ oder ergänzend zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform wird die zuvor erwähnte Klemmwirkung durch Erhöhen einer auf den ersten oder/und zweiten Halter ausgeübten Haltekraft erhöht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung in teilweise geschnittener Darstellung vor dem Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks,
2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in 1,
3 die Tiefziehvorrichtung von 1 nach dem Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks zwischen den Haltern und vor dem Tiefziehen und
4 die Tiefziehvorrichtung von 3 nach oder während des Tiefziehens des plattenförmigen Werkstücks.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Tiefziehvorrichtung 2 zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks 4. In 1 sind die einander entgegengesetzten Tiefziehrichtungen 6, 8 der Tiefziehvorrichtung 2 anhand entsprechender Pfeile angedeutet, entlang derer ein Stempel 10 der Tiefziehvorrichtung 2 bewegbar ist, um das plattenförmige Werkstück 4 tiefzuziehen und in der entgegengesetzten Tiefziehrichtung wieder von dem plattenförmigen Werkstück (4?) bzw. dem dadurch erzielten Tiefziehteil wegzubewegen.
Die Tiefziehvorrichtung 2 weist einen ersten Halter 12 und einen zweiten Halter 14 auf. Die beiden Halter 12, 14 sind vorzugsweise ringartig oder rahmenartig ausgebildet. So kann der erste Halter 12 beispielsweise als Niederhalter oder Teil einer Matrize ausgebildet sein, während der zweite Halter 14 als Teil einer Matrize oder Niederhalter ausgebildet sein könnte. Die beiden Halter 12, 14 sind relativ zueinander bewegbar, wobei die beiden Halter 12, 14 in der dargestellten Ausführungsform in den Tiefziehrichtungen 6, 8 relativ zueinander bewegbar sein sollen. Der erste Halter 12 weist eine dem zweiten Halter 14 zugewandte erste Fläche 16 auf, während der zweite Halter 14 eine dem ersten Halter 12 bzw. dessen erster Fläche 16 in Tiefziehrichtung 8 zugewandte zweite Fläche 18 aufweist. Zwischen den Flächen 16, 18 ist ein Randbereich 20 des tiefzuziehenden plattenförmigen Werkstücks 4 einklemmbar, wie dies später näher erläutert werden soll.
Um die beiden Halter 12, 14 auf die zuvor beschriebene Weise relativ zueinander bewegen zu können, ist ferner eine Antriebseinheit 22 vorgesehen, die in 1 lediglich schematisch angedeutet ist und mit einem oder beiden Haltern 12; 14 zusammenwirken kann. Bei der Antriebseinheit 22 handelt es sich vorzugsweise um eine hydraulische oder pneumatische Antriebseinheit. Darüber hinaus ist eine weitere Antriebseinheit 24 vorgesehen, die dem Antreiben eines Abstandshalters 26 der Tiefziehvorrichtung 2 dient. Der Abstandshalter 26 kann beispielsweise an einem der beiden Halter 12, 14 in derjenigen Richtung verstellbar angeordnet sein, in der die beiden Halter 12, 14 relativ zueinander bewegbar sind, hier in den Tiefziehrichtungen 6, 8. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abstandshalter 26 beispielhaft an dem zweiten Halter 14 angeordnet. Dabei ist der Abstandshalter 26 derart an dem zweiten Halter 14 angeordnet, dass dieser über die zweite Fläche 18 mit einer effektiven Höhe a hervorsteht. Der Abstandshalter 26 hat die Wirkung, dass der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 16, 18 beim Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks 4 zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 durch die effektive Höhe a vorgegeben ist.
Die Tiefziehvorrichtung 2 weist ferner eine Messeinrichtung auf, die sich im Wesentlichen aus einem Messtaster 28 und einem dem Messtaster 28 zugeordneten Sensor 30 zusammensetzt, wobei der Messtaster 28 und der Sensor 30 miteinander in Wirkverbindung stehen, wie dies anhand des gestrichelten Pfeils angedeutet ist. Bei dem Sensor 30 kann es sich um einen Weg- oder/und Geschwindigkeitssensor handeln.
Der Messtaster 28 ist in der dargestellten Ausführungsform an dem ersten Halter 12 angeordnet, wobei bereits jetzt angemerkt sein soll, dass der Messtaster 28 ebenso an dem zweiten Halter 14 oder einer Trageinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein kann, zu der der erste oder/und zweite Halter 12, 14 relativ bewegbar oder verschiebbar ist, vorzugsweise in den zuvor erwähnten Tiefziehrichtungen 6, 8. Der Messtaster 28 ist in einer Führung 32 in dem ersten Halter 12 geführt, so dass dieser in den einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 34, 36 relativ zu dem ersten Halter 12 bewegbar oder verschiebbar geführt ist. Dabei ist der Messtaster 28 vorzugsweise derart in der Führung 32 geführt, dass dieser im Wesentlichen translatorisch, gegebenenfalls ausschließlich translatorisch, bewegbar oder verschiebbar ist. Der Messtaster 28 ist zungenartig ausgebildet, wobei der Messtaster 28 vorzugsweise von einem Metallstreifen gebildet ist. Das freie Ende 38 des Messtasters 28 weist in Tiefziehrichtung 6, in Bewegungsrichtung 36 bzw. in Richtung des zweiten Halters 14, während der Messtaster 28 an seinem in Bewegungsrichtung 34 gegenüberliegenden Ende mittels einer Federeinrichtung 40 an dem ersten Halter 12 abgestützt ist. Die Federeinrichtung 40 dient der Erzeugung einer in Bewegungsrichtung 36 wirkenden Rückstellkraft.
In 1 befindet sich der Messtaster 28 in einer Ausgangsstellung. In der Ausgangsstellung ist der Messtaster 28 durch die Rückstellkraft der Federeinrichtung 40 gegen einen Anschlag 42 innerhalb der Führung 32 in Bewegungsrichtung 36 vorgespannt. Auch steht das freie Ende 38 in der Ausgangsstellung des Messtasters 28 in Bewegungsrichtung 36 über die erste Fläche 16 des ersten Halters 12 hervor, zumal sich die Führung 32 bis zu der ersten Fläche 16 erstreckt und diese durchbricht. Darüber hinaus ist in dem zweiten Halter 14 eine Aussparung oder Vertiefung 44 vorgesehen, in die das freie Ende 38 des Messtasters 28 im Bedarfsfalle in Bewegungsrichtung 36 bzw. in Tiefziehrichtung 6 eintauchen kann.
Wie später nochmals näher unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben, kann das plattenförmige Werkstück 4 derart zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 eingeklemmt werden, dass eine Ausgangsposition eines Kantenabschnitts 46 des plattenförmigen Werkstücks 4 festgelegt wird (3), wobei der Kantenabschnitt 46 durch Tiefziehen von der Ausgangsposition (3) in eine Einzugsrichtung 48 in eine Einzugsposition einziehbar ist (4). Wie aus den Figuren ersichtlich, verlaufen die einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 34, 36 des Messtasters 28 winklig zu der Einzugsrichtung 48, so dass die Bewegungsrichtungen 34, 36 nicht parallel zu der Einzugsrichtung 48 verlaufen. Dabei schließen die Bewegungsrichtungen 34, 36 des Messtasters 28 mit der Einzugsrichtung 48 einen Winkel α ein, der mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 80°, beträgt, wobei die Bewegungsrichtungen 34, 36 in der dargestellten Ausführungsform besonders bevorzugt einen rechten Winkel mit der Einzugsrichtung 48 einschließen. Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, wenn die Bewegungsrichtungen 34, 36 mit den Tiefziehrichtungen 6, 8 einen Winkel von weniger als 80°, vorzugsweise maximal 45°, einschließen, wobei es – wie in den Figuren dargestellt – besonders bevorzugt ist, wenn die Bewegungsrichtungen 34, 36 parallel zu den Tiefziehrichtungen 6, 8 verlaufen.
Wie aus den 1 und 2 ferner ersichtlich, weist das freie Ende 38 des Messtasters 28 ferner eine gegenüber der Einzugsrichtung 48 des Kantenabschnitts 46 schräggestellte Stützkante 50 auf, die im Rahmen des später näher beschriebenen Tiefziehverfahrens an dem Kantenabschnitt 46 des plattenförmigen Werkstücks 4 abstützbar ist. Auch ist aus den Figuren ohne Weiteres ersichtlich, dass die Stützkante 50 in vorteilhafter Weise gegenüber den einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 34, 36 des Messtasters 28 schräggestellt ist.
Des Weiteren weist die Tiefziehvorrichtung 2 eine mit der Messeinrichtung zusammenwirkende Vergleichseinrichtung 52 und eine mit der Vergleichseinrichtung 52 zusammenwirkende Steuereinrichtung 54 auf, mittels derer die zuvor beschriebenen Antriebseinheiten 22 und 24 steuerbar sind. In Verbindung mit der Messeinrichtung und der Vergleichseinrichtung 52 bildet die Steuereinrichtung 54 sinngemäß eine Regelungseinrichtung aus.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 das der Tiefziehvorrichtung 2 zugrundeliegende Verfahren und weitere Merkmale der Tiefziehvorrichtung 2 beschrieben.
Zunächst wird – wie in 1 angedeutet – das plattenförmige Werkstück 4 bereitgestellt, um dessen Randbereich 20 derart in der Tiefziehvorrichtung 2 anzuordnen, dass dieser in Tiefziehrichtung 6, 8 zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 16, 18 der Halter 12, 14 angeordnet ist. Im Anschluss daran werden die beiden Halter 12, 14 unter Einklemmen des Randbereichs 20 des plattenförmigen Werkstücks 4 zusammengefahren, wie dies in 3 gezeigt ist. Dabei wird der Messtaster 28 durch das zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 angeordnete plattenförmige Werkstück 4 bzw. dessen Randbereich 20 entgegen der Rückstellkraft der Federeinrichtung 40 in Bewegungsrichtung 34 aus der Ausgangsstellung in 1 bewegt oder verschoben. Mithin ist der Messtaster 28 nach dem Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks 4 gegen das plattenförmige Werkstück 4, im Moment noch gegen den Randbereich 20 desselben, vorgespannt. Wie bereits zuvor angedeutet, ist hierdurch die Ausgangsposition des Kantenabschnitts 46 des plattenförmigen Werkstücks 4 zwischen den Haltern 12, 14 festgelegt.
Im Anschluss daran erfolgt das Tiefziehen des plattenförmigen Werkstücks 4 mit Hilfe des Stempels 10, der zu diesem Zweck in Tiefziehrichtung 6 oder 8, hier in Tiefziehrichtung 6, relativ zu den beiden Haltern 12, 14 bewegt wird, um aus dem plattenförmigen Werkstück 4 ein Tiefziehteil zu formen, wie dies in 4 angedeutet ist. Durch das Tiefziehen wird der Kantenabschnitt 46 des plattenförmigen Werkstücks 4 ausgehend von seiner Ausgangsposition gemäß 3 in Einzugsrichtung 48 in eine Einzugsposition gezogen. Mithin gelangt der Kantenabschnitt 46 in den Bereich der schräggestellten Stützkante 50 des Messtasters 28, wobei der Kantenabschnitt 46 entlang der Stützkante 50 eingezogen wird und der Messtaster 28 aufgrund der Rückstellkraft der Federeinrichtung 40 und aufgrund der Schrägstellung der Stützkante 50 in Bewegungsrichtung 36 bewegt oder verschoben wird, wie dies in 4 zu erkennen ist.
Während des Tiefziehens erfasst der Sensor 30 die Bewegung des Messtasters 28, wobei die Messeinrichtung aus der Bewegung des Messtasters 28 den Einzug oder/und die Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts 46 des plattenförmigen Werkstücks 4 in Einzugsrichtung 48 ermittelt. Der somit erfasste Einzug bzw. die somit erfasste Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts 46 wird der Vergleichseinrichtung 52 zugeführt, in der der erfasste Einzug oder/und die erfasste Einzugsgeschwindigkeit mit einem Einzugsgrenzwert oder/und einem Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert verglichen wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird an die Steuereinrichtung 54 weitergegeben, wobei die Steuereinrichtung 54 der Steuerung einer dem Einziehen des Kantenabschnitts 46 entgegenwirkende Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 dient. Sollte der Vergleich ergeben, dass der Einzugsgrenzwert oder der Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder überschritten ist, so erhöht die Steuereinrichtung 54 die Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14. Dies kann dadurch geschehen, dass der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 bzw. zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen 16, 18 der genannten Halter 12, 14 verringert wird, wobei dies vorzugsweise dadurch geschieht, dass die effektive Höhe a des Abstandshalters 26 über die Antriebseinheit 24 verringert wird. Alternativ oder ergänzend kann eine auf den ersten oder/und zweiten Halter 12, 14 durch die Antriebseinheit 22 ausgeübte Haltekraft erhöht werden, um die Klemmwirkung zu erhöhen.
Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, dass der Messtaster 28 auch einfach durch Anordnen oder Platzieren des plattenförmigen Werkstücks 4 an dem ersten oder/und zweiten Halter 12; 14 von seiner Ausgangsstellung nach 1 durch das plattenförmige Werkstück 4 bewegt oder verschoben werden kann, so dass das Bewegen oder Verschieben des Messtasters 28 auch schon bereits vor dem Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks 4 zwischen dem ersten und zweiten Halter 12, 14 erfolgen kann. Eine weitere Alternative bestünde darin, den Messtaster 28 an der bereits zuvor angedeuteten Trageinrichtung anzubringen, zu welcher der erste oder/und zweite Halter 12, 14 relativ bewegbar oder verschiebbar ist, so dass der Messtaster 28 durch Bewegen oder Verschieben des ersten oder/und zweiten Halters 12, 14 relativ zu der genannten Trageinrichtung aus seiner Ausgangsstellung bewegt oder verschoben werden könnte.
Da vorstehend lediglich eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sei klargestellt, dass grundsätzlich eine Vielzahl von Variationen und Abweichungen möglich sind. Es sei ferner klargestellt, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder den Aufbau nicht einschränken. Vielmehr stellen die Zusammenfassung und die beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine praktische Anleitung für den Fachmann dar, auf deren Grundlage der Fachmann zu zumindest einer beispielhaften Ausführungsform gelangen kann. Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Veränderungen betreffend die Funktion und die Anordnung der unter Bezugnahme auf die in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass von dem Bereich der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

2: Tiefziehvorrichtung
4: plattenförmiges Werkstück
6: Tiefziehrichtung
8: Tiefziehrichtung
10: Stempel
12: erster Halter
14: zweiter Halter
16: erste Fläche
18: zweite Fläche
20: Randbereich
22: Antriebseinheit
24: Antriebseinheit
26: Abstandshalter
28: Messtaster
30: Sensor
32: Führung
34: Bewegungsrichtung
36: Bewegungsrichtung
38: freies Ende
40: Federeinrichtung
42: Anschlag
44: Aussparung/Vertiefung
46: Kantenabschnitt
48: Einzugsrichtung
50: Stützkante
52: Vergleichseinrichtung
54: Steuereinrichtung
a: effektive Höhe
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4338828 A1 [0004, 0009, 0011]

Claims

Tiefziehvorrichtung (2) zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks (4) aufweisend einen ersten Halter (12) und einen relativ zu dem ersten Halter (12) bewegbaren zweiten Halter (14), zwischen denen das plattenförmige Werkstück (4) unter Festlegung einer Ausgangsposition eines Kantenabschnitts (46) des plattenförmigen Werkstücks (4) einklemmbar ist, der durch Tiefziehen von der Ausgangsposition in einer Einzugsrichtung (48) in eine Einzugsposition einziehbar ist, wobei eine Messeinrichtung mit einem an dem Kantenabschnitt (46) abstützbaren, beweglichen Messtaster (28) zum Erfassen eines Einzuges oder einer Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts (46) während des Tiefziehens vorgesehen ist, wobei der Messtaster (28) in eine Bewegungsrichtung (34, 36), gegebenenfalls translatorisch, bewegbar oder verschiebbar ist, die winklig zu der Einzugsrichtung (48) verläuft.
Tiefziehvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (28) in eine Bewegungsrichtung (34, 36) bewegbar oder verschiebbar ist, die mit der Einzugsrichtung (48) einen Winkel (α) von mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 80°, besonders bevorzugt einen rechten Winkel, einschließt oder/und die mit einer Tiefziehrichtung (6, 8) einen Winkel von weniger als 80°, vorzugsweise von maximal 45°, einschließt und besonders bevorzugt parallel zu der Tiefziehrichtung (6, 8) verläuft.
Tiefziehvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (28) gegen das plattenförmige Werkstück (4) oder/und den Kantenabschnitt (46) vorspannbar oder vorgespannt ist, wobei der Messtaster (28) vorzugsweise durch ein Anordnen des plattenförmigen Werkstücks (4) an dem ersten oder/und zweiten Halter (12; 14), durch Bewegen des ersten oder zweiten Halters (12, 14) relativ zu einer Trageinrichtung oder/und durch Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks (4) zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14), durch das plattenförmige Werkstück (4) entgegen einer, besonders bevorzugt durch eine Federeinrichtung (40) erzeugbare, Rückstellkraft unter Erzielung der Vorspannung bewegbar oder verschiebbar ist.
Tiefziehvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergleichseinrichtung (52) zum Vergleichen des erfassten Einzuges oder der erfassten Einzugsgeschwindigkeit mit einem Einzugsgrenzwert oder Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert während des Tiefziehens vorgesehen ist, die derart mit einer Steuereinrichtung (54) zur Steuerung einer dem Einziehen entgegenwirkenden Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14) zusammenwirkt, dass die Klemmwirkung während des Tiefziehens erhöht wird, wenn der Einzugsgrenzwert oder Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder überschritten wird, wobei die Klemmwirkung vorzugsweise durch Verringern des Abstandes zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14), besonders bevorzugt durch Verringern der effektiven Höhe (a) eines zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14) wirkenden Abstandshalters (26), oder/und durch Erhöhen einer auf den ersten oder/und zweiten Halter (12; 14) ausgeübten Haltekraft erhöht wird.
Tiefziehvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (28) am ersten Halter (12), zweiten Halter (14) oder der Trageinrichtung angeordnet oder/und in einer Führung (32), die vorzugsweise in den ersten Halter (12), den zweiten Halter (14) oder die Trageinrichtung integriert ist, geführt oder/und zungenartig ausgebildet oder/und von einem Metallstreifen gebildet ist oder/und eine gegenüber der Einzugsrichtung (48) des Kantenabschnitts (46) schräggestellte Stützkante (50) aufweist, die an dem Kantenabschnitt (46) abstützbar ist, wobei die Stützkante (50) vorzugsweise auch gegenüber der Bewegungsrichtung (34, 36) des Messtasters (28) schräggestellt ist.
Tiefziehverfahren zum Tiefziehen eines plattenförmigen Werkstücks (4) mit den Verfahrensschritten Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks (4) zwischen einem ersten Halter (12) und einem zweiten Halter (14) unter Festlegung einer Ausgangsposition eines Kantenabschnitts (46) des plattenförmigen Werkstücks (4), Tiefziehen des plattenförmigen Werkstücks (4) unter Einziehen des Kantenabschnitts (46) von der Ausgangsposition in eine Einzugsrichtung (48) in eine Einzugsposition und Erfassen eines Einzuges oder einer Einzugsgeschwindigkeit des Kantenabschnitts (46) mittels eines an dem Kantenabschnitt (46) abgestützten und durch das Einziehen des Kantenabschnitts (46) bewegbaren oder verschiebbaren Messtasters (28), wobei der Messtaster (28) durch das Einziehen des Kantenabschnitts (46) in eine Bewegungsrichtung (36), gegebenenfalls translatorisch, bewegt oder verschoben wird, die winklig zu der Einzugsrichtung (48) verläuft.
Tiefziehverfahren nach Anspruch 6, bei dem der Messtaster (28) in die Bewegungsrichtung (36) bewegt oder verschoben wird, die mit der Einzugsrichtung (48) einen Winkel (α) von mindestens 45°, vorzugsweise mindestens 80°, besonders bevorzugt einen rechten Winkel, einschließt oder/und die mit einer Tiefziehrichtung (6, 8) einen Winkel von weniger als 80°, vorzugsweise von maximal 45°, einschließt und besonders bevorzugt parallel zu der Tiefziehrichtung (6, 8) verläuft.
Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem der Messtaster (28) vor dem Tiefziehen, vorzugsweise durch ein Anordnen des plattenförmigen Werkstücks (4) an dem ersten oder/und zweiten Halter (12; 14), durch Bewegen des ersten oder zweiten Halters (12; 14) relativ zu einer Trageinrichtung oder/und durch das Einklemmen des plattenförmigen Werkstücks (4) zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14), durch das plattenförmige Werkstück (4) bewegt oder verschoben und gegen das plattenförmige Werkstück (4) oder/und den Kantenabschnitt (46) vorgespannt wird.
Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit den weiteren Verfahrensschritten Vergleichen des erfassten Einzugs oder der erfassten Einzugsgeschwindigkeit mit einem Einzugsgrenzwert oder Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert während des Tiefziehens und Erhöhen einer dem Einziehen entgegenwirkenden Klemmwirkung zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14) während des Tiefziehens, wenn der Einzugsgrenzwert oder der Einzugsgeschwindigkeitsgrenzwert erreicht oder überschritten wird.
Tiefziehverfahren nach Anspruch 9, bei dem die Klemmwirkung durch Verringern des Abstandes zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14), vorzugsweise durch Verringern der effektiven Höhe (a) eines zwischen dem ersten und zweiten Halter (12, 14) wirkenden Abstandshalters (26), oder/und durch Erhöhen einer auf den ersten oder/und zweiten Halter (12; 14) ausgeübten Haltekraft erhöht wird.