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Die Erfindung betrifft ein Pressenwerkzeug und ein damit ausführbares Verfahren zum Nachformen des Übergangsbereichs zwischen Boden und Zarge an einem rotationssymmetrischen Blechformteil.
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Durch Tiefziehen, Drücken oder dergleichen hergestellte rotationssymmetrische Blechformteile bzw. Blechhohlkörper können eine Wandung, die sogenannte Zarge, und einen Boden aufweisen. Der Übergangsbereich zwischen Boden und Zarge ist üblicherweise als Übergangsrundung bzw. Bodenrundung ausgebildet. Beim konventionellen Tiefziehen wird die Übergangsrundung durch eine entsprechende Stempelkontur erzeugt.
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In der
DD 250 425 A3 ist eine pressengebundene Vorrichtung zum Beschneiden des Randes eines vorgefertigten Blechhohlkörpers, z. B. eines Kochtopfes, beschrieben. Im Vorrichtungsunterteil befindet sich eine Druckplatte mit einem der äußeren Bodenkontur des Kochtopfes entsprechenden Profil, das auch die Übergangsrundung einschließt. Der Boden des Kochtopfes wird kraft- und formschlüssig zwischen der Druckplatte und einem Stempel eingespannt, wodurch prinzipiell auch eine Nachformung der Übergangsrundung möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine robuste Vorrichtung zum Nachformen des Übergangsbereichs zwischen Boden und Zarge an einem rotationssymmetrischen Blechformteil anzugeben, mit der auch kompliziertere Übergangsgeometrien erzeugbar sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Nachformen des Übergangsbereichs, insbesondere der Übergangsrundung, zwischen Boden und Zarge an einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Blechformteil ist ein pressengebundenes Werkzeug bzw. Pressenwerkzeug und umfasst ein pressentischseitig anzuordnendes Werkzeugunterteil und ein pressenstößelseitig anzuordnendes Werkzeugoberteil, wobei das Werkzeugoberteil relativ zum Werkzeugunterteil eine translatorische bzw. lineare Schließ- und Öffnungsbewegung ausführen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Werkzeugunterteil einen rotierbaren Rollenträger, an dem wenigstens eine Rolle zur umlaufenden bzw. umkreisenden Nachformung des Übergangsbereichs bzw. der Übergangsrundung befestigt ist, sowie einen insbesondere mechanischen Getriebemechanismus, der die translatorische Schließbewegung in eine Rotationsbewegung des Rollenträgers umwandelt, aufweist.
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Der Rollenträger ist eine bevorzugt mehrteilige Baueinheit bzw. -gruppe, die relativbeweglich im Werkzeugunterteil angeordnet ist und als Ganzes um eine insbesondere vertikale Achse rotieren kann. Am Rollenträger ist drehbar wenigstens eine Rolle befestigt. Die Rolle ist ein kleines Rad mit einem vorzugsweise massiven Rollenkörper, der eine Lauf- bzw. Abrollfläche aufweist. Die Rolle bzw. der Rollenkörper ist bevorzugt kugelgelagert oder dergleichen. Die Rolle, d. h. der Rollenkörper oder zumindest dessen Lauffläche, ist bevorzugt aus gehärtetem Stahl gebildet.
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Im Rahmen einer kinematischen Umkehr können der Rollenträger und der Getriebemechanismus auch im Werkzeugoberteil angeordnet sein.
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Bei der Schließbewegung des Pressenwerkzeugs wird der Rollenträger in Rotation versetzt, wobei die wenigstens eine daran angeordnete Rolle bei ihrem Umlauf entlang des Übergangsbereichs abrollt und dabei insbesondere eine definierte, durch die Form des Rollenkörpers bzw. dessen Lauffläche vorgegebene Übergangsrundung erzeugt (umlaufende bzw. 360°-Umformung). Je nach Zielsetzung und Werkzeugauslegung kann bei diesem lokalen Nachformen die Kalibrierung einer bereits vorgeformten Übergangsrundung oder die Ausformung einer noch nicht vorhandenen bzw. nur vorgeformten Übergangsrundung erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Pressenwerkzeug ist robust und für hohe Stückzahlen geeignet. Außerdem können komplizierte bzw. komplexe Übergangsgeometrien erzeugt werden, die mit konventionellen Pressenwerkzeugen nicht realisierbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Pressenwerkzeug kann mess- und nachweisbar unter Einhaltung enger Toleranzen eine fehlerfreie Übergangs- bzw. Bodenrundung mit hoher Güte erzeugt werden.
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Der Getriebemechanismus im Werkzeugunterteil kann wenigstens einen translatorisch bewegbaren Schubbolzen (untere Pinole) umfassen. Der Schubbolzen ist insbesondere als Gewindespindel ausgebildet und kann zumindest abschnittsweise ein Bewegungsgewinde aufweisen, welches in ein Gegengewinde (sogenannte Mutter) eingreift, sodass in an und für sich bekannter Weise die translatorischen Bewegungen in Rotationsbewegungen umgesetzt werden können.
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Im Werkzeugoberteil kann wenigstens ein Druckbolzen (obere Pinole) angeordnet sein, der bei der translatorischen Schließbewegung direkt oder indirekt auf den Schubbolzen drückt und diesen translatorisch verschiebt.
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Der Getriebemechanismus im Werkzeugunterteil kann ein Planetengetriebe umfassen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schubbolzen und das Planetengetriebe einen sogenannten Planetengewindetrieb bilden. Ein solcher rein mechanischer Planetengewindetrieb ist robust, kleinbauend und erzeugt hohe Dreh- bzw. Antriebsmomente für den Rollenträger.
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Der Getriebemechanismus, insbesondere der Planetengewindetrieb, kann für wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei und insbesondere wenigstens vier volle Umdrehungen des Rollenträgers (eine Umdrehung hat 360°) während der Schließbewegung ausgebildet sein. Dies gelingt durch geeignete Anpassung der Übersetzung an den Schubbolzenweg. Ferner kann der Getriebemechanismus, insbesondere der Planetengewindetrieb, so ausgebildet sein, dass während einer Schließbewegung mit konstanter Geschwindigkeit veränderliche bzw. variable Rotationsgeschwindigkeiten erzeugt werden.
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Das Werkzeugunterteil kann einen Keilschiebermechanismus zum Verschieben der wenigstens einen Rolle aufweisen. Dieser Keilschiebermechanismus hat insbesondere die Funktion, während der Schließbewegung die Rolle gegen den nachzuformenden Übergangsbereich zu drücken. Bevorzugt ist der Keilschiebermechanismus in den Rollenträger integriert.
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Am Rollenträger sind bevorzugt drei oder vier Rollen befestigt, die insbesondere symmetrisch, d. h. in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Bevorzugt handelt es sich um identische Rollen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachformen des Übergangsbereichs zwischen Boden und Zarge an einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Blechformteil umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Pressenwerkzeugs;
- - Einlegen eines vorgeformten Blechformteils in das geöffnete Pressenwerkzeug;
- - Schließen des Pressenwerkzeugs, wobei während der Schließbewegung der Übergangsbereich nachgeformt wird und dabei insbesondere durch lokales Umformen eine definierte Übergangsrundung erzeugt wird;
- - gegebenenfalls Öffnen des Pressenwerkzeugs und Entnehmen des fertiggeformten Blechformteils.
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Bevorzugt umfasst das Verfahren auch den vorausgehenden Schritt:
- - Vorformen des Blechformteils, insbesondere durch Tiefziehen, und Lochen bzw. Vorlochen des Blechformteils und gegebenenfalls Beschneiden des Blechformteils (das Lochen und Beschneiden kann durch Stanzen, insbesondere in einem Stanzvorgang, erfolgen).
Ein diesen Schritt umfassendes Verfahren kann auch als Verfahren zur Herstellung eines Boden und Zarge aufweisenden, rotationssymmetrischen Blechformteils bezeichnet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein rotationssymmetrisches Blechformteil, das mit einem erfindungsgemäßen Pressenwerkzeug nachgeformt wurde.
- 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Pressenwerkzeug zum Nachformen des Blechformteils aus 1.
- 3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung das Pressenwerkzeug aus 2 beim Nachformen des Blechformteils aus 1.
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Das in 1 gezeigte rotationssymmetrische Blechformteil 200 weist einen Boden 210 und eine den Boden umgebende Zarge 220 auf. Der Boden 210 hat eine mittige Lochung bzw. Bohrung 240. Der Übergangsbereich 230 zwischen Boden 210 und Zarge 220 ist als Übergangsrundung bzw. Bodenrundung ausgebildet. Die Übergangsrundung 230 zeichnet sich dadurch aus, dass diese sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung über die angrenzenden Flächenabschnitte des Bodens 210 sowie der Zarge 220 übersteht, d. h. die Übergangsrundung 230 ist mit Hinterschneidungen bzw. hinterschnittig ausgebildet. Das gezeigte Blechformteil 200 ist beispielhaft ein Abdeckblech für den Verbau in einem Drehmomentwandler. Die Übergangsrundung 230 bildet einen ringförmigen Federkanal 235 und muss eine sehr gute Maßhaltigkeit aufweisen, damit die innenlaufenden Federn nicht anschlagen. Die Blechdicke beträgt bspw. in etwa 3 mm.
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2 zeigt ein Pressenwerkzeug 100 zum Nachformen bzw. Ausformen des Übergangsbereichs 230 am Blechformteil 200. Das Pressenwerkzeug 100 umfasst ein Werkzeugoberteil bzw. Oberwerkzeug 110, das am Pressenstößel einer nicht dargestellten Presse befestigt ist, und ein Werkzeugunterteil bzw. Unterwerkzeug 120, das auf dem Pressentisch angeordnet ist. Das Werkzeugoberteil 110 kann durch Absenken und Anheben des Pressenstößels eine lineare bzw. translatorische Schließ- und Öffnungsbewegung ausführen. Beim Schließen (siehe Pfeil S) des Pressenwerkzeugs 100 wird das zwischen den Werkzeugteilen 110 und 120 angeordnete, vorgeformte und vorgelochte Blechformteil 200' nachgeformt, wobei durch lokales Umformen die Übergangsrundung 230 ausgeformt wird.
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Das Werkzeugoberteil 110 weist eine Matrize 130 auf, die mittels Federn an einer Stößelplatte 115 abgestützt ist. Das Werkzeugunterteil 120 weist einen rotierbaren Rollenträger 140, an dem mehrere drehbare Rollen 150 zur Nachformung bzw. Ausformung der Übergangsrundung 230 befestigt sind, auf. Das Werkzeugunterteil 120 weist ferner einen Getriebemechanismus auf, welcher die translatorische Schließbewegung S des Werkzeugoberteils 110 in eine Rotationsbewegung R des Rollenträgers 140 umwandelt (siehe 3). Der Getriebemechanismus umfasst einen translatorisch bewegbaren Schubbolzen 165, der zumindest teilweise als Gewindespindel mit einem Bewegungsgewinde ausgebildet ist, und ein Planetengetriebe 160. Der Schubbolzen 165 und das Planetengetriebe 160 bilden einen mechanischen Planetengewindetrieb, der die Längs- bzw. Linearbewegung des Schubbolzens 165 in eine drehmomentstarke Rotationsbewegung für den rotatorischen Antrieb des Rollenträgers 140 umsetzt.
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Das Werkzeugunterteil 120 weist ferner einen in den Rollenträger 140 integrierten und mitrotierenden Keilschiebermechanismus auf, der einen Keil 170 und auf diesem Keil 170 gleitende Schieber 180, an denen die Rollen 150 gelagert sind, umfasst. Die Schieber 180 sind linearverschieblich im Rollenträger 140 geführt. Der Keil 170 ist durch Federelemente 175 vorgespannt.
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Zwischen den beiden Werkzeugteilen 110 und 120 wird ein vorgeformtes, beschnittenes und gelochtes Blechformteil 200' positioniert, wie in 2 gezeigt, und dann beim Abwärtshub bzw. Niedergang der Presse, wobei das Werkzeugoberteil 110 eine Schließbewegung S ausführt, nachgeformt.
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Das Blechformteil 200' wird in Hutlage auf der Auflageplatte 190 abgelegt. Während der folgenden Schließbewegung S werden die Federn im Werkzeugoberteil 110 komprimiert und der Druckbolzen 135 (obere Pinole) im Werkzeugoberteil 110 drückt durch die Lochung 240 hindurch direkt (oder gegebenenfalls auch indirekt) auf den Schubbolzen 165 (untere Pinole) im Werkzeugunterteil 120, wodurch der Schubbolzen 165 (in Richtung des Pressentischs) nach unten gedrückt wird und das Planetengetriebe 160 betätigt, das dann kreiselartig (d. h. in der Art eines Brummkreisels) den Rollenträger 140 um die Achse A in Rotation R versetzt. Erst danach werden während der weiteren Schließbewegung S die Rollen 150 mithilfe des Keilschiebermechanismus 170/180 in die Umformzone bewegt und setzen sanft von innen auf dem Blechformteil 200' auf und rollen dann in einer Kreisbahn (oder gegebenenfalls auch in unterschiedlichen Kreisbahnen) auf dem Blechformteil 200' ab. Ein Mitdrehen des Blechformteils 200' kann z. B. durch Klemmung zwischen der Auflageplatte 190 und der Matrize 130 und/oder mithilfe wenigstens eines Fixierstifts verhindert werden.
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Während der weiteren Schließbewegung S werden die in einer Kreisbahn umlaufenden Rollen 150 dann von innen gegen den nachzuformenden Übergangsbereich 230 gedrückt, wie in der 3 durch die Pfeile D veranschaulicht. Der Rotationsbewegung R wird also noch eine Drückbewegung D überlagert, sodass beim Überrollen durch lokale inkrementelle Umformung sukzessive die Übergangsrundung 230 ausgeformt wird. Durch die Federelemente 175 wird auch dann, wenn die Schieber 180 auf dem Keil 170 ihre Endposition erreicht haben, der Kontakt zwischen Rollen 150 und Blechwerkstück 200' gewährleistet, trotz Blechdickenschwankungen und fortschreitender Ausformung der Übergangsrundung 230. Die Umformung erfolgt gegen die Kavität der Matrize 130 im Werkzeugoberteil 110, wodurch auch ein Prägeeffekt erzielt wird. Die Ausformung der Übergangsrundung 230 erfolgt insbesondere innerhalb von zwei bis vier Umdrehungen des Rollenträgers 140. Der Planetengewindetrieb 160/165 ist mit einer entsprechenden Übersetzung ausgebildet.
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Anschließend kann das Pressenwerkzeug 100 durch Anheben des Pressenstößels geöffnet und das fertig geformte Blechformteil 200 entnommen werden. Die Rückstellung der Werkzeugkomponenten in die Ausgangslage (siehe 2) kann mithilfe nicht gezeigter Federelemente und/oder eines Tischkissens der Presse erfolgen. Mithilfe solcher Federelemente, wie z. B. Gasdruck- und/oder Tellerfedern, kann auch eine Steuerung der vorausgehend erläuterten Abläufe während der Schließbewegung S erfolgen.
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Das Pressenwerkzeug 100 ist sehr robust und ermöglicht kurze Taktzeiten bzw. eine hohe Ausbringung. Bei dem Pressenwerkzeug 100 werden die zum Nachformen bzw. Ausformen der Übergangsrundung 230 am Blechformteil 200 benötigten Kräfte und Bewegungen aus der Stößelbewegung bzw. Stößelkraft der Presse abgeleitet. Insbesondere resultiert die Rotationsbewegung des Rollenträgers 140 aus der axialen Pressenbewegung. Elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Antriebe, insbesondere für einen Rotationsantrieb des Rollenträgers 140, sind nicht vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Pressenwerkzeug
- 110
- Werkzeugoberteil
- 115
- Stößelplatte
- 120
- Werkzeugunterteil
- 130
- Matrize
- 135
- Druckbolzen (obere Pinole)
- 140
- Rollenträger
- 150
- Rolle
- 160
- Planetengetriebe
- 165
- Schubbolzen (untere Pinole)
- 170
- Keil
- 175
- Federelement
- 180
- Schieber
- 190
- Auflageplatte
- 200
- Blechformteil (Werkstück)
- 200'
- Blechformteil (Werkstück)
- 210
- Boden
- 220
- Zarge
- 230
- Übergangsbereich, Übergangsrundung
- 235
- Ringkanal (Federkanal)
- 240
- Lochung
- A
- Achse
- D
- Drückbewegung
- R
- Rotationsbewegung
- S
- Schließbewegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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