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Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zur Bearbeitung eines Blechbauteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Passfeder für ein solches Presswerkzeug nach dem Anspruch 9.
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Die Fertigung von Karosserieblechteilen erfolgt in einem Presswerk mit Hilfe eines Presswerkzeugs. Dieses weist eine Werkzeug-Oberseite und eine Werkzeug-Unterseite auf. Im Pressen-Belastungsfall wird die Werkzeug-Oberseite von einem Pressenstößel mit einer Pressenkraft sowie unter Zwischenlage des Blechbauteils gegen die Werkzeug-Unterseite gefahren. Die Werkzeug-Unterseite ist in gängiger Praxis aus einem gegossenen Unterteil und aus einem Formaufsatz aufgebaut, der mit seiner form- bzw. konturgebenden Werkzeugfläche in Kontakt mit dem Blechbauteil ist. Der Formaufsatz ist als ein separates Gussteil mittels Schraubverbindungen am Unterteil befestigt.
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Bei einem Abkant- und/oder Schneidvorgang kann der Formaufsatz mit einer Quer-Schubkraft belastet werden, die in einer Pressen-Querrichtung wirkt. Dies führt zu einer Belastung der Schraubverbindungen zwischen dem Formaufsatz und dem Unterteil in der Werkzeug-Unterseite. Zur kräftemäßigen Entlastung dieser Schraubverbindungen werden im Stand der Technik eine Mehrzahl von Passfedern bereitgestellt, die umfangsverteilt im Unterteil angeordnet sind. Jede dieser Passfedern ist in einem (fertigungstechnisch bedingten) Montagespalt zwischen dem Formaufsatz und einer als Queranschlag wirkenden Gussschulter des Unterteils eingesetzt. Auf diese Weise ergibt sich bei der Blechbearbeitung ein Querlastpfad, bei dem die Quer-Schubkraft vom Formaufsatz über die jeweilige Passfeder in die Gussschulter einleitbar ist, wodurch die Schraubverbindungen zwischen dem Formaufsatz und dem Unterteil in der Pressen-Querrichtung entlastet werden.
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Im obigen Stand der Technik weisen die Montagespalte zwischen Formaufsatz und Unterteil unterschiedliche Spaltmaße auf. Von daher müssen im Stand der Technik bauteilaufwendig eine Vielzahl von Passfedern unterschiedlicher Bauteil-Geometrie vorgehalten werden. In Abhängigkeit vom Spaltmaß des jeweiligen Montagespalts wird eine geometrisch passende Passfeder vor ausgewählt und in einem Schleifschritt bis auf ein Untermaß geschliffen, das geringfügig kleiner ist als das Spaltmaß des Montagespaltes. Durch das Untermaß ist gewährleistet, dass die Passfeder mit geringem Rest-Bewegungsspiel leichtgängig in den Montagespalt einsetzbar ist. Allerdings erfolgt aufgrund des Rest-Bewegungsspiels nach wie vor eine kräftemäßige Rest-Belastung der Schraubverbindungen zwischen dem Formaufsatz und dem Unterteil der Werkzeug-Unterseite. Dies kann gegebenenfalls zu einer Beschädigung bzw. zum Lösen der Schraubverbindungen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Presswerkzeug sowie eine Passfeder bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik die Betriebssicherheit des Presswerkzeugs in einfacher Weise gesteigert ist und der Aufbauprozess des Werkzeuges beschleunigt wird.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die zumindest eine Passfeder als ein Spreizelement ausgebildet, das zwischen einem Vormontagezustand und einem aufgeweiteten Zustand verstellbar ist. Auf diese Weise kann die Passfeder im Vormontagezustand mit einem ausreichend großen Bewegungsspiel leichtgängig in den Montagespalt der Werkzeug-Unterseite eingesetzt werden. In einem anschließenden Aufweitschritt kann die Passfeder unter Aufbrauch des Bewegungsspiels in den aufgeweiteten Zustand gebracht werden. Auf diese Weise verbleibt in der Pressen-Querrichtung kein Bewegungsspiel zwischen dem Basisteil-Queranschlag, und dem Formaufsatz, wodurch eine im Vergleich zum Stand der Technik vollständige kräftemäßige Entlastung der Formaufsatz-Schraubverbindung in der Pressen-Querrichtung bereitstellbar ist.
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Erfindungsgemäß kann daher im Vergleich zum obigen Stand der Technik ein Schleifschritt wegfallen, bei dem die Passfeder an das Spaltmaß des Montagespalts angepasst wird. Zudem ist es erfindungsgemäß nicht mehr erforderlich, eine Vielzahl von Passfedern unterschiedlicher Bauteilgeometrie vorzuhalten.
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In einer technischen Umsetzung kann die Passfeder einen elastisch nicht deformierbaren Grundkörper mit zumindest einem, demgegenüber elastisch deformierbaren Spreizsegment aufweisen. Das Spreizsegment der Passfeder kann durch Betätigung eines Stellglieds aufgeweitet werden. Bevorzugt kann das Stellglied eine manuell betätigbare Spreizschraube sein. Im aufgeweiteten Zustand kann das Spreizsegment der Passfeder spielfrei im Querlastpfad integriert sein, über den die Quer-Schubkraft vom Formaufsatz in den Basisteil-Queranschlag (das heißt die Gussschulter) einleitbar ist.
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Im Hinblick auf eine einfache Realisierung der Passfeder kann deren Grundkörper und deren Spreizsegment bevorzugt materialeinheitlich und/oder einstückiger Bestandteil einer Spreizplatte sein. Zudem kann das Spreizsegment im Hinblick auf eine einwandfreie Kraftüberleitung insgesamt zwei, in der Lastpfad-Richtung gegenüberliegende Spreizkörper aufweisen, zwischen denen die Spreizschraube angeordnet ist. Für eine verbesserte Kraftüberleitung kann die Passfeder insgesamt zwei Spreizsegmente aufweisen, die über einen Segment-Abstand voneinander beabstandet sind. In diesem Fall wird der Quer-Lastpfad in zwei Teilpfade aufgeteilt, die jeweils durch ein Spreizsegment der Passfeder verlaufen.
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Zur lagerichtigen Positionierung der Passfeder in dem Presswerkzeug ist es bevorzugt, wenn die Passfeder mittels zumindest einer Befestigungsschraube in Schraubverbindung mit dem Montagespalt-Boden ist. Dieser kann bevorzugt unmittelbar durch das Basisteil gebildet sein. Die Schraubverbindung kann bevorzugt um ein Versatzmaß vom Spreizsegment beabstandet sein. Das Versatzmaß ist so gewählt, dass sich die Schraubverbindung außerhalb des Querlastpfads befindet, um eine Quer-Belastung der Schraubverbindung zu vermeiden.
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Zwischen dem nicht deformierbaren Passfeder-Grundkörper und dem elastisch deformierbaren Spreizsegment kann zumindest ein Entlastungsschlitz ausgebildet sein, wodurch das Spreizsegment ausreichend elastisch nachgiebig gegenüber dem Passfeder-Grundkörper ausgebildet ist.
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Wie oben erwähnt, erfolgt die Aufweitung des Spreizsegmentes durch Betätigung einer Spreizschraube. Die Spreizschraube kann in Gewindeeingriff mit einer Innengewindebohrung der Passfeder sein. Bevorzugt kann der Schraubkopf der Spreizschraube mit einem Innenkonus der beiden Spreizkörper des Spreizsegmentes zusammenwirken. In diesem Fall kann bei einer Spreizhub-Verstellung der Spreizschraube über einen Spreizhubweg der Schraubkopf der Spreizschraube unter elastischer Verformung der Spreizkörper gegen den jeweiligen Spreizkörper-Innenkonus drücken. Demgegenüber kann bei einer gegenläufigen Entlastungshub-Verstellung über einen Entlastungshubweg die Spreizkörper unter Abbau einer elastischen Rückstellkraft bis in den Vormontagezustand verstellt werden.
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Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache Realisierung kann die Passfeder zumindest zweilagig aufgebaut sein, und zwar mit einer Spreizplatte, in der der Grundkörper und das Spreizsegment ausgebildet sind, und mit einer nicht deformierbaren Trägerplatte, in der die Innengewindebohrung für die Spreizschraube ausgebildet ist.
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In einer konkreten Ausführungsform kann die Innengewindebohrung an ihrer, der Spreizplatte zugewandten Bohrungsöffnung eine Bohrungs-Senkung aufweisen. Diese kann im Vergleich zur Innengewindebohrung durchmessergrößer sein. Auf diese Weise ergibt sich die folgende Handhabung der Spreizschraube: so kann im Vormontagezustand der Schraubkopf der Spreizschraube in die Bohrungs-Senkung der Innengewindebohrung eingeschraubt sein. Demgegenüber kann im ausgeweiteten Zustand der Schraubkopf der Spreizschraube über den Spreizhubweg aus der Bohrungs-Senkung der Trägerplatte herausgeschraubt sein und in Druckanlage mit dem Spreizkörper-Innenkonus gebracht sein, um die beiden Spreizkörper für eine Aufweitung elastisch zu deformieren.
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Konstruktiv einfach ist es, wenn die Trägerplatte der Passfeder ebenfalls zweilagig aufgebaut ist, und zwar aus einer Senkungs-Platte, in der die oben erwähnte Bohrungs-Senkung ausgebildet ist, und einer Gewindeplatte, in der die Innengewindebohrung für die Spreizschraube ausgebildet ist. In diesem Fall bildet die Passfeder einen Dreilagenaufbau bestehend aus der elastisch teilweise deformierbaren Spreizplatte, der mittleren Senkungsplatte sowie der Gewindeplatte.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Schnittansicht ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug;
- 2 bis 4 unterschiedliche Darstellungen der Passfeder in Alleinstellung;
- 5 und 6 Ansichten, die einen Einbau der Passfeder veranschaulichen; und
- 7 eine aus dem Stand der Technik bekannte Passfeder.
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In der 1 ist ein Presswerkzeug 1 in einer Schnittansicht dargestellt. Das Presswerkzeug 1 ist aus einer Werkzeug-Oberseite 5 und einer Werkzeug-Unterseite 7 aufgebaut. Die Werkzeug-Unterseite 7 wird von einem Formaufsatz 11 und einem Unterteil 9 gebildet. Der Formaufsatz 11 ist über zwei Verschraubungen 15 an der Unterteil 9 festgeschraubt. Auf einer Oberseite des Formaufsatzes 11 ist eine form- und konturgebende Werkzeugfläche 13 vorgesehen, auf der zur späteren Umformung und/oder zum Beschnitt desselben ein Karosserieblechteil 3 aufgelegt ist.
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Zwischen dem Formaufsatz 11 und einer Gussschulter 19 (nachfolgend allgemein als Unterteil-Queranschlag bezeichnet) des Unterteils 9 ergeben sich beim Pressen-Zusammenbau aus montagetechnischen Gründen Montagespalte MS, von denen in der 1 zwei angedeutet sind. In diese beiden Montagespalte MS ist jeweils eine Passfeder 17 spielfrei eingesetzt. Bei der Umformung des Karosserieblechteils 3 wird von einem Pressenstößel (nicht dargestellt) eine Pressenkraft FP auf die Werkzeug-Oberseite 5 aufgebracht. Die Pressenkraft Fp wird beim Umformen unter Ausbildung eines Querlastpfades Ly vom Formaufsatz 11 über die Passfedern 17 in den Unterteil-Queranschlag 19 eingeleitet, wobei die Passfedern 17 auftretende Quer-Schubkräfte Fy in Querrichtung y übertragen. Durch den spielfreien Einbau der Passfedern 17 werden die Verschraubungen 15 von den Quer-Schubkräften Fy entlastet.
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Die Erfindung betrifft speziell den Aufbau und die Funktionsweise der Passfeder 17. Für ein einfacheres Verständnis der Erfindung wird nachfolgend zunächst der Aufbau und die Funktionsweise einer aus dem Stand der Technik bekannten Passfeder 21 beschrieben, wie sie in der 7 gezeigt ist. Die Passfeder 21 ist einstückig hergestellt und mit zwei Schraublöchern 23 und einem Ausziehgewinde 22 versehen. Für den Einbau in den Montagespalt MS wird die Passfeder 21 vorbereitend in einem Zuschleif-Prozessschritt annähernd an die Breite des Montagespaltes MS angepasst, um die Passfeder 21 anschließend möglichst passgenau in den Montagespalt MS einsetzen zu können. Um einen leichtgängigen Einbau zu gewährleisten, weist die Passfeder 21 gegenüber dem Montagespalt MS ein Untermaß auf. Nach erfolgtem Einbau ist daher die Passfeder 21 mit einem geringfügigen Bewegungsspiel in den Montagespalt MS eingesetzt.
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Die Verwendung der Passfeder 21 führt somit zu folgenden Nachteilen: Für jedes Spaltmaß eines Montagespaltes MS ist die Passfeder 21 in einem eigenständigen Zuschleif-Prozessschritt zu bearbeiten. Außerdem ist mit der Passfeder 21 nur ein spielbehafteter Einbau möglich.
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In der 2 ist in einer perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäße Passfeder 17 dargestellt. Die Passfeder 17 ist dreilagig aus einer Gewindeplatte 47, einer Senkungsplatte 45 und einer Spreizplatte 28 aufgebaut. Die Gewindeplatte 47 und die Senkungsplatte 45 bilden zusammen eine Trägerplatte 43. Die Spreizplatte 28 weist einen elastisch nicht deformierbaren, plattenförmigen Grundkörper 23 auf, in dem zwei elastisch deformierbare Spreizsegmente 25 integriert sind. Die beiden Spreizsegmente 25 sind über einen Segment-Abstand a voneinander beabstandet. Es sind zwei Schrauben 31 vorgesehen, mit der die Passfeder 17 an einem Montagespalt-Boden 32 anschraubbar ist. Die Schrauben 31 sind um ein Versatzmaß v von den Spreizsegmenten 25 beabstandet. Außerdem ist zwischen den beiden Spreizsegmenten 25 eine Fixierschraube 49 angeordnet. Mit der Fixierschraube 49 sind die Gewindeplatte 47, die Senkungsplatte 45 und die Spreizplatte 28 miteinander verschraubt.
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In der 3 ist die Passfeder 17 in einer Draufsicht gezeigt. Die Spreizsegmente 25 sind aus jeweils zwei Spreizkörpern 29 sowie jeweils vier Entlastungsschlitzen 33 aufgebaut. Zwischen den Spreizkörpern 29 ist jeweils eine Spreizschraube 27 angeordnet, über die die Spreizkörper 29 in der Richtung der dargestellten Pfeile verformbar sind.
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In der 4 ist die Passfeder 17 in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt. In der Gewindeplatte 47 sind Innengewinde 41 vorgesehen mit denen die Spreizschrauben 27 in Gewindeeingriff stehen. Außerdem ist in der Gewindeplatte 47 ein Innengewinde 51 eingebracht, das mit der Fixierschraube 49 in Gewindeeingriff steht. In der Senkungsplatte 45 sind Senkungen 36 vorgesehen, in die die Spreizschrauben 27 hinein bewegt werden können. Die Spreizsegmente 25 weisen an ihren den Spreizschrauben 27 zugewandten Seitenflächen 38 jeweils einen Spreizkörper-Innenkonus 39 auf. Diese Spreizkörper-Innenkonusse 39 wirken mit den Schraubenköpfen 35 der Spreizschrauben 27 zusammen. Die Gewindeplatte 47 und die Senkungsplatte 45 sind über zwei Passstifte 50 miteinander verbunden.
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In der 5 ist die Passfeder 17 in einer Draufsicht in einem Vormontagezustand V gezeigt. Die Passfeder 17 ist in den Montagespalt MS eingesetzt und am Montagespalt-Boden 32 festgeschraubt. Zwischen der Passfeder 17 und dem Unterteil 9 sowie dem Formaufsatz 11 ist jeweils ein Bewegungsspiel S vorhanden.
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Um das Bewegungsspiel S aufzuheben, werden die Spreizschrauben 27 in einer Spreizhubverstellung über einen Spreizhubweg hs (4) aus den Innengewinden 41 herausgeschraubt. Dabei drücken die Schraubenköpfe 35 von innen zunehmend stärker gegen die Spreizkörper-Innenkonusse 39 und verformen die Spreizkörper 29 in der Ebene der Spreizplatte 28 von einem Ausgangszustand elastisch nach außen in Richtung des Unterteils 9 und des Formaufsatzes 11 (siehe ergänzend die Richtung der Pfeile in 3). Die Spreizschrauben 27 werden solange aus den Innengewinden 41 herausgeschraubt, bis die Spreizkörper 29 am Unterteil 9 und am Formaufsatz 11 anliegen und die Passfeder 17 in einen aufgeweiteten Zustand überführt ist (6). Im aufgeweiteten Zustand (6) überbrücken die aufgeweiteten Spreizsegmente 25 das Bewegungsspiel S zwischen der Passfeder 17 und dem Unterteil 9.
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Im dem aufgeweiteten Zustand, in dem die Spreizkörper 29 an dem Unterteil oder an dem Formaufsatz 11 anliegen, teilt sich der Lastpfad Ly im Bereich der Passfeder 17 in zwei Teillastpfade Ly1 , Ly2 auf. Der Teillastpfad Ly1 führt im Bereich des links dargestellten Spreizsegmentes 25 und der Teillastpfad Ly2 führt im Bereich des rechts dargestellten Spreizsegmentes 25 durch die Passfeder 17 hindurch. Es sind somit beide Teillastpfade Ly1 , Ly2 an der Kraftübertragung der Querkraft Fy beteiligt.
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Bei der Demontage der Passfeder 17 wird umgekehrt verfahren, wobei die Spreizschrauben 27 in einer Entlastungshubverstellung über einen Entlastungshubweg hE (4) in die Innengewinde 41 hineingeschraubt werden. Die Schraubenköpfe 35 bewegen sich dann in die Senkungen 36 hinein und drücken somit zunehmend weniger stark gegen die Spreizkörper-Innenkonusse 39, sodass sich die Spreizkörper 29 wieder elastisch in ihren Ausgangszustand zurückverformen, der dem Vormontagezustand V der Passfeder 17 entspricht. Die Passfeder 17 kann dann auf einfache Weise aus dem Montagespalt MS entnommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Presswerkzeug
- 3
- Karosserieblechteil
- 5
- Werkzeug-Oberseite
- 7
- Werkzeug-Unterseite
- 9
- Unterteil
- 11
- Formaufsatz
- 13
- form- bzw. konturgebende Werkzeugfläche
- 15
- Verschraubung
- 17
- Passfeder
- 19
- Unterteil-Queranschlag
- 21
- Passfeder (Stand der Technik)
- 22
- Ausziehgewinde
- 23
- Schraublöcher
- 25
- Spreizsegment
- 27
- Spreizschraube
- 28
- Spreizplatte
- 29
- Spreizkörper
- 31
- Schrauben
- 33
- Entlastungsschlitz
- 35
- Schraubkopf
- 36
- Bohrungssenkung
- 39
- Spreizkörper-Innenkonus
- 41
- Innengewindebohrung
- 43
- Trägerplatte
- 45
- Senkungsplatte
- 47
- Gewindeplatte
- 49
- Schraube
- 50
- Spannhülse
- 51
- Innengewinde
- FP
- Pressenkraft
- Fy
- Quer-Schubkraft
- a
- Segment-Abstand
- y
- Querrichtung
- Ly
- Querlastpfad
- Ly1, Ly2
- Teillastpfad
- A
- aufgeweiteter Zustand
- V
- Vormontagezustand
- v
- Versatzmaß
- S
- Bewegungsspiel
- hS
- Spreizhubweg
- hE
- Entlastungshubweg
- MS
- Montagespalt
