DE102021000927A1

DE102021000927A1 - Presse zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102021000927A1
Application number: DE102021000927.4A
Authority: DE
Inventors: Hans Fechner; Michael Schöler; Klaus Schürmann; Fabian Koeffers; Daniela Brömmel; Carsten Burgers
Original assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-08-25
Also published as: EP4294626A1; WO2022175014A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Presse (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (2), mit einem Presswerkzeug (3) und einem korrespondierend dazu angeordneten anderen Presswerkzeug (4), wobei wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge (3, 4) zum Bearbeiten des zwischen den Presswerkzeuge (3, 4) anordenbaren Werkstücks (2) bewegbar ist, und einer Trennmembran (7), welche an einem der beiden Presswerkzeuge (3, 4) dem Werkstück (2) zugewandt angeordnet ist und eine Kavität (8) mit dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) ausbildet, welche Kavität (8) mit einem Arbeitsmedium gefüllt ist, wobei in dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) der Kavität (8) zugewandt eine Vielzahl sich entlang des Werkstücks (2) erstreckende und sich in die Kavität (8) öffnende Kanäle (21) vorgesehen sind, durch welche Kanäle (21) das Arbeitsmedium hindurch strömbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Presse zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem Presswerkzeug und einem korrespondierend dazu angeordneten anderen Presswerkzeug, wobei wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge zum Bearbeiten des zwischen den Presswerkzeuge anordenbaren Werkstücks bewegbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit der Presse und mit den Schritten: Auswechseln eines aufgeheizten Arbeitsmediums in der Kavität gegen ein gekühltes Arbeitsmedium mittels Durchströmen der Kanäle mit dem gekühlten Arbeitsmedium.
Hintergrund der Erfindung
Pressen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden zum Herstellen von Werkstücken verwendet. In der Regel weist eine Presse ein Pressengestell mit Oberholm und Unterholm auf, und kann in Rahmenbauweise mit einer Vielzahl von geschlossenen und hintereinander angeordneten Pressenrahmen aufweisen. Üblicherweise ist an einem in vertikaler Richtung verfahrbaren oberen Werkzeugträger ein oberes Presswerkzeug befestigt, welches mit einem ortsfest auf dem Unterholm oder einem auf dem Unterholm angeordneten Pressentisch bzw. an einem unteren Werkzeugträger ruhenden unteren Presswerkzeug zusammenwirkt, um eine entlang einer Pressfläche der Presswerkzeuge möglichst gleichmäßige Druckverteilung eines Pressdrucks der Presse zu erreichen.
Bei unterschiedlichen Anwendungen wird das Presswerkzeug vor dem Pressen erhitzt, beispielsweise um auf eine Küchenplatte als Werkstück eine Laminatoberfläche auf zu schweißen. Das ein Kleber der Laminatoberfläche schnell abhärtet, ist es der Folge notwendig, dass weiterhin durch Pressdruck beaufschlagte Werkstück abzukühlen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zum Abkühlen insbesondere unter Pressdruck sind jedoch nicht zufriedenstellend.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Presse zum Bearbeiten eines Werkstücks und ein entsprechendes Verfahren zum Bearbeiten des Werkstücks mit der Presse anzugeben, das durch eine bessere Abkühlung des Werkstücks gekennzeichnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Presse zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit
einem Presswerkzeug und einem korrespondierend dazu angeordneten anderen Presswerkzeug, wobei wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge zum Bearbeiten des zwischen den Presswerkzeuge anordenbaren Werkstücks bewegbar ist, und
einer Trennmembran, welche an einem der beiden Presswerkzeuge dem Werkstück zugewandt angeordnet ist und eine Kavität mit dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug ausbildet, welche Kavität mit einem Arbeitsmedium gefüllt ist, wobei
in dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug der Kavität zugewandt eine Vielzahl sich entlang des Werkstücks erstreckende und sich in die Kavität öffnende Kanäle vorgesehen sind, durch welche Kanäle das Arbeitsmedium hindurch strömbar ist.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass mittels der Kanäle das Arbeitsmedium in der Kavität von einem zuvor aufgeheizten Arbeitsmedium in ein gekühltes Arbeitsmedium effektiv ausgetauscht werden kann. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei denen das Arbeitsmedium von einer Seite einströmt, werden bei der vorgeschlagenen Presse Wärmedifferenzen entlang des Werkstücks vermieden, da die Kanäle eine Strömungsrichtung des durch die Kavität hindurchströmenden Arbeitsmediums definieren. Das Arbeitsmedium kann derart durch die Kavität hindurchströmen, ohne Totstellen oder Wirbel zu erzeugen. Bei zuvor aufgeheiztem Presswerkzeug und in der Kavität befindlichem aufgeheizten Arbeitsmedium lässt sich so eine kurzfristigere Abkühlung des der Trennmembran zugewandten Oberfläche des Werkstücks erhalten, als wenn alternativ das Presswerkzeug abgekühlt würde.
Derart lässt sich beispielsweise bei einer Küchenplatte als Werkstück zunächst eine darauf aufgelegte Laminatoberfläche erhitzen, um zwischen Küchenplatte und Laminatoberfläche vorhandenen Kleber zu verflüssigen, bevor der verflüssige Kleber wie vorbeschrieben abgekühlt wird, wobei während des Abkühlens sogar ein Pressdruck aufrecht gehalten werden kann, wie weiter unten beschrieben. Insofern lässt sich durch die vorgeschlagene Lösung insbesondere eine notwendige Haltezeit bei Dekorlaminierungen von Werkstoffplatten mit Span- oder Faseroberflächen reduzieren, da neben einer raschen Durchwärmung auch eine rasche Abkühlung der Dekorschicht und eines Grenzbereichs der Span- oder Faserschicht möglich wird. Die das Dekor bildenden Laminatschichten sowie die verbindende Grenzschicht können einen gewissen Aushärtungsgrad vor Ausgabe erreichen. Im Stand der Technik mussten Pressen lange zugehalten werden, wodurch sich die Taktzahlen verringerten, was zu hohen Kosten solcher Dekorplatten führte. Demgegenüber eliminiert die vorgeschlagene Lösung derartige Nachteile, da durch das Abkühlen der nächste Takt schneller eingeleitet werden kann.
Die Presse kann ein Pressengestell mit Oberholm und Unterholm aufweisen und in Rahmenbauweise mit einer Vielzahl von geschlossenen und hintereinander angeordneten Pressenrahmen ausgeführt sein, sowie ebenso in Säulenbauweise ausgeführt sein, so dass Seitenteile von Pressensäulen oder dergleichen gebildet sind. Bevorzugt weist die Presse einen in vertikaler Richtung verfahrbaren oberen Werkzeugträger auf, an dem ein oberes Presswerkzeug befestigt ist. Ein unteres Presswerkzeug kann ortsfest auf dem Unterholm oder einem auf dem Unterholm angeordneten Pressentisch bzw. an einem unteren Werkzeugträger ruhen. Das Werkstück kann grundsätzlich beliebig sein, bevorzugt jedoch eine Pressgutmatte umfassen, welche zu Pressgutplatten im Zuge des Herstellens von Spanplatten, Faserplatten oder anderen Holzwerkstoffplatten mittels der Presse verpressbar ist.
Die Trennmembran ist bevorzugt aus Metall hergestellt, insbesondere aus martensitischem Edelstahl ausgeführt. Eine Trennmembran aus Metall, insbesondere aus einem Stahlblech, hat den Vorteil, dass die Trennmembran aufgrund der mechanischen Eigenschaften von Metall einerseits hohe Drücke übertragen kann und andererseits aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit von Metall gut dazu geeignet ist, das Werkstück zu heizen oder zu kühlen. Martensitisches Edelstahl hat den Vorteil eines geringeren Wärmeausdehnungsunterschiedes zu Stahl. Die Trennmembran weist bevorzugt eine Dicke im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,15 mm und 0,3 mm auf. Eine Übertragung des Pressdrucks auf das Werkstück wird dadurch erreicht, dass neben der Trennmembran die Kavität vorgesehen ist, die von einem möglichst inkompressiblen Arbeitsmedium, insbesondere Öl, befüllt ist, wodurch sich die Trennmembran verformt und in Richtung des Werkstücks gedrückt wird. Das Verformen kann durch Beaufschlagen des Arbeitsmediums mit einem Überdruck gegenüber Normaldruck verstärkt werden. Die Trennmembran weist bevorzugt eine sehr glatte Oberfläche auf, insbesondere eine Oberfläche mit einem RZ-Wert von 4,0 µm oder weniger, vorzugsweise von 2,7 µm oder weniger, ganz vorzugsweise sogar unterhalb von 1,0 µm, beispielsweise 0.1 µm. Bevorzugt kann an jedem Presswerkzeug eine separate Trennmembran oder eine gemeinsame umgelenkte Trennmembran an beiden Presswerkzeugen wie beschrieben vorgesehen sein.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist an dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug eine dem Werkstück zugewandte Pressfläche ausgebildet und erstrecken sich die Kanäle entlang der gesamten Pressfläche und sind parallel zueinander angeordnet. Die Kanäle erstrecken sich bevorzugt entlang der gesamten Pressfläche und können diese seitlich überragen. Die Kanäle sind bevorzugt parallel zueinander in regelmäßigen Abständen angeordnet. Die Breite eines Kanals kann geringer oder gleich groß wie der Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen sein. Die Pressfläche definiert eine maximal bearbeitbare Größe des Werkstücks.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind an gegenüberliegenden Seiten in dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug Zuführkanäle zum Speisen der Kanäle mit dem Arbeitsmedium vorgesehen. Der Zuführkanal ist bevorzugt mit einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung fluiddicht verbunden, welche das Arbeitsmedium aufheizen und/oder abkühlen kann. Bevorzugt ist jeder Zuführkanal mit jeweils zwei Kanälen fluiddicht verbunden. Pro Seite können derart eine Mehrzahl Zuführkanäle in regelmäßigen Abständen über die gesamte Pressfläche angeordnet sein. Diese Zuführkanäle verlaufen bevorzugt in Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs durch das obere Presswerkzeug und können in einen gemeinsamen orthogonal zur Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs verlaufenden Zuführkanal münden, welcher wiederum mit der Heiz- und/oder Kühleinrichtung verbunden ist. Die Zuführkanäle können beispielsweise als Bohrung gestaltet sein, welche sich von dem Kanal oder zwischen zwei Kanälen in das obere Presswerkzeuge hinein erstrecken, um den in Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs ausgerichteten Zuführkanal auszubilden. Die orthogonal zur Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeuge verlaufenden Zuführkanäle lassen sich ebenso als Bohrungen ausgestalten. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung lässt sich das das Arbeitsmedium in der gesamten Kavität austauschen, beispielsweise ein aufgeheiztes Arbeitsmedium in ein gekühltes Arbeitsmedium, ohne dass Totstellen oder Verwirbelungen entstehen. Durch die Zufuhrkanäle kann die bereits durch die Kanäle definierte Strömungsrichtung des Arbeitsmediums noch besser bestimmt werden, was derart zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Arbeitsmediums in der Kavität führt.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind eine Mehrzahl Zuführkanäle zum Speisen der Kanäle mit dem Arbeitsmedium vorgesehen, wobei die Zuführkanäle in dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug vorgesehen sind und jeder Kanal mit mindestens vier Zuführkanälen verbunden ist. Nach dieser Ausgestaltung wird jeder Kanal von mindestens vier, vorzugsweise 6, 8, 12, 16 oder mehr, Zuführkanälen gespeist. Derart wird das Arbeitsmediums nicht nur an einem Ende des Kanals in diesen eingeführt und am entgegengesetzten Ende ausgeführt, sondern kann an verschiedenen Punkten entlang der Erstreckung des Kanals in diesen eingeführt und ausgeführt werden. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung lässt sich ein sogenanntes „Duschkopfsystem“ erhalten, bei dem Arbeitsmedium wiederholt in regelmäßigen Abständen entlang der Erstreckung des Kanals einerseits in diesen eingespeist und ausgespeist werden kann, also mehrere Zufluss- und Abflussstellen schaffen. Im Ergebnis lässt sich derart eine wesentlich effektivere und gleichmäßigere Abkühlung des Werkstücks erhalten.
Grundsätzlich existieren verschiedene Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Kanäle. Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Kanäle als Nuten ausgeführt oder sind in dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug der Kavität zugewandt Aussparungen vorgesehen, in welchen sich in Bewegungsrichtung des wenigstens einen der beiden Presswerkzeuge der Trennmembran zugewandt Zwischenelemente zum Ausbilden der Kanäle vorgesehen sind. Anstelle von Nuten können ebenso andere Gestaltungen in das obere Presswerkzeuge eingebracht sein, die sich in die Kavität hinein öffnen, beispielsweise halbkreisartige Auskerbungen. Die Zwischenelemente sind bevorzugt als längliche Metallbleche ausgeführt, deren Länge zu der Pressfläche korrespondieren kann und deren Höhe doppelt so groß wie die Tiefe der Aussparungen sein kann. Durch derartige Zwischenelemente lässt sich der Fluss des Arbeitsmediums gut bestimmen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Trennmembran an ihrem Randbereich umlaufend abdichtend an einem der beiden Presswerkzeuge angeordnet und ist die Kavität druckdicht abgeschlossen. Durch die druckdicht abgeschlossene Kavität lässt sich eine äußerst gleichmäßige hydrostatische Druckverteilung eines Pressdrucks der Presse auf dem Werkstück erreichen. Dabei kann der Pressdruck im Bereich von 200 bis 250 N/cm² oder sogar im Bereich von 600 bis 700 N/cm² liegen. Druckdicht abgeschlossen bedeutet insbesondere, dass die Kavität gebildet aus der Trennmembran, einer weiter unten beschriebenen Dichtung und dem dem Werkstück zugewandten Presswerkzeug, insbesondere dem oberen Presswerkzeug, wenigstens dem Pressdruck standhält, ohne dass Arbeitsmedium aus der Kavität entweicht. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Kavität vorzugsweise gestaltet ist, dass während des Pressens wenigstens zu einem Zeitpunkt und/oder zu einer Zeitdauer kein Arbeitsmedium aus der Kavität entweichen kann.
Besonders bevorzugt ist ein Speisekanal zum Speisen der Kavität mit dem Arbeitsmedium und ein Ventil vorgesehen, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, eingerichtet zum Verschließen des Speisekanals. Während des Pressens kann das Ventil geschlossen sein, um die Kavität druckdicht abzuschließen. Insofern kann das Ventil als reguläres, mechanisch und/oder elektrisch betätigbares Ventil gestaltet sein. Im Falle des Druckbegrenzungsventils ist dieses bevorzugt ausgestaltet, bei einem regulären Pressdruck während des Pressens den Speisekanal zu verschließen. Bevorzugt sind wenigstens zwei Speisekanäle vorgesehen, die sich röhrenartig in die Kavität erstrecken können, so dass durch den ersten Speisekanal Arbeitsmittel in die Kavität eingeführt und durch den zweiten Speisekanal Arbeitsmittel aus der Kavität austreten kann.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung überragen das Presswerkzeug und die Trennmembran die Pressfläche, und ist ein die Pressfläche wenigstens teilweise umgrenzenden Rahmen vorgesehen, wobei die Trennmembran mittels des Rahmens an dem Presswerkzeug fixiert ist. Bevorzugt ist die Pressfläche, das mit der Trennmembran versehene Presswerkzeug, nachfolgend oberes Presswerkzeug genannt, das nicht mit der Trennmembran versehene Presswerkzeug, nachfolgend unteres Presswerkzeug genannt und/oder der Rahmen rechteckartig ausgestaltet. Bevorzugt ist die Trennmembran im Bereich des Rahmens gegenüber dem oberen Presswerkzeug abgedichtet. Der Rahmen kann derart dimensioniert sein, dass dieser bei geschlossener Presse auf dem unteren Presswerkzeuge berührend aufliegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine erste Dichtung vorgesehen, welche die Trennmembran gegenüber dem Rahmen und gegenüber dem Presswerkzeug abdichtet. Die erste Dichtung ist bevorzugt beidseitig von der Trennmembran vorgesehen, um einerseits gegenüber dem Rahmen und andererseits gegenüber dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug die Kavität abzudichten. Dazu liegt die erste Dichtung bevorzugt jeweils rührend an dem Rahmen und an den Presswerkzeug an. Die erste Dichtung ist bevorzugt aus Kunststoff und/oder aus Gummi gestaltet und/oder ausgeführt, einen Druck des Arbeitsmedium von bis zu 70 bar standzuhalten. Bevorzugt ist die erste Dichtung umlaufend um die Pressfläche vorgesehen.
Nach einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine zweite Dichtung vorgesehen, welche an dem Randbereich die Trennmembran umlaufend gegenüber dem Presswerkzeug abdichtet, und ist eine Feder vorgesehen, deren Federkraft die Trennmembran auf die zweite Dichtung beaufschlagt. Ebenso wie die erste Dichtung, ist die zweite Dichtung bevorzugt beidseitig an der Trennmembran vorgesehen, um einerseits gegenüber dem Rahmen und andererseits gegenüber dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeug die Kavität abzudichten. Dazu liegt die zweite Dichtung bevorzugt jeweils berührend an dem Rahmen und an dem Presswerkzeug an. Die zweite Dichtung ist bevorzugt aus Kunststoff und/oder aus Gummi gestaltet und/oder ausgeführt, einen Druck des Arbeitsmedium von bis zu 70 bar standzuhalten Bevorzugt ist die zweite Dichtung umlaufend um die Pressfläche vorgesehen. Erste Dichtung und zweite Dichtung sind bevorzugt beabstandet voneinander angeordnet. Die Feder kann in dem Rahmen vorgesehen sein und variabel zur Anpassung der Federkraft ausgeführt sein. Bevorzugt wirkt die Feder auf die zweite Dichtung, welche wiederum bevorzugt beidseitig an der Trennmembran vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt ein erster Teil des Rahmens an dem Presswerkzeug berührend an, ist an einem zweiten Teil des Rahmens die Trennmembran zwischen dem Rahmen und dem Presswerkzeug vorgesehen und sind wenigstens ein oder zwei Befestigungsmittel vorgesehen, mittels derer der Rahmen an dem ersten Teil an dem Presswerkzeug fixiert ist. In dem zweiten Teil liegt die Trennmembran bevorzugt ebenso berührend einerseits an dem Rahmen und an den Presswerkzeug an, sodass derart durch das Befestigungsmittel die Trennmembran in dem zweiten Teil ortsfest fixierbar ist. Die Befestigungsmittel können als Schrauben ausgeführt sein, welche durch den Rahmen hindurch in das Presswerkzeug eingeführt sind. Bevorzugt sind wenigstens zwei Befestigungsmittel vorgesehen, die beanstandet zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind ein paar solcher Befestigungsmittel umlaufend um die Trennmembran vorgesehen, sodass die Trennmembran allseitig gegenüber dem Presswerkzeuge fixiert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, welche eingerichtet ist, die Trennmembran orthogonal zur Bewegungsrichtung wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge vorzuspannen. Bevorzugt ist die Vorspanneinrichtung an dem mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeuge vorgesehen. Die Vorspanneinrichtung kann zweiteilig ausgeführt sein, mit einer Feder, die seitlich neben dem Presswerkzeug angeordnet ist, um die Trennmembran zu spannen, und mit einer Greifeinrichtung, die an einem Rand der Trennmembran mit dieser verbunden ist, insbesondere die Trennmembran an deren Rand beidseitig umfasst. Bevorzugt sind gegenüberliegend an dem Presswerkzeuge jeweilige Vorspanneinrichtungen vorgesehen, die die Trennmembran beidseitig spannen. Ganz besonders bevorzugt sind jeweils gegenüberliegend angeordnete Vorspanneinrichtungen in regelmäßigen Abständen an allen Seiten des Presswerkzeuge vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Presse wie zuvor beschrieben und mit den Schritten:

Auswechseln eines aufgeheizten Arbeitsmediums in der Kavität gegen ein gekühltes Arbeitsmedium mittels Durchströmen der Kanäle mit dem gekühlten Arbeitsmedium.

Zum Auswechseln des aufgeheizten Arbeitsmediums in der Kavität wird zweckmäßigerweise zunächst das Ventil geöffnet, um daraufhin gekühltes Arbeitsmedium, welches beispielsweise Umgebungstemperatur oder einige Grad über 0°C aufweist, in die Kavität einzuströmen, beispielsweise mittels einer Pumpe. Aufheizen und/oder Abkühlen kann die-Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen sein.
Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist das Verfahren die Schritte vor dem Auswechseln auf:

Aufheizen des mit der Trennmembran versehenen Presswerkzeugs und des Arbeitsmediums, und
Schließen der Presse zum Pressen des Werkstücks durch Bewegen wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge auf das andere Presswerkzeugs zu.

Zum Aufheizen des Presswerkzeugs können in diesem oberhalb der Pressfläche eine Mehrzahl röhrenartiger Heizkanäle vorgesehen sein, die sich parallel nebeneinander angeordnet über die gesamte Pressfläche und diese auch seitlich überragend durch das obere Presswerkzeug hindurch erstrecken können, wobei die Heizkanäle durch das Arbeitsmedium durchströmbar sind. Zum Aufheizen des in der Kavität sowie des in den Heizkanälen vorgesehenen Arbeitsmediums kann die vorbeschriebene Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen sein, die das Arbeitsmedium auf eine Maximaltemperatur im Bereich zwischen beispielsweise 300°C und 500°C, insbesondere zwischen 330°C und 410°C, erhitzt, welches dann in die Kavität sowie via den Heizkanälen in das Presswerkzeug eingeströmt wird. Nach Befüllen der Kavität kann das Ventil geschlossen werden, um die druckdichte Abdichtung der Kavität zu erhalten, und in der Folge die Presse geschlossen werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen

1 eine schematische Draufsicht einer Presse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Draufsicht der Presse gemäß 1 mit oberem Presswerkzeug und unterem Presswerkzeug,
3 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Schnittansicht der Presse gemäß 2 mit oberem Presswerkzeug und unterem Presswerkzeug,
4 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts des oberen Presswerkzeugs gemäß 2, und
5 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts des oberen Presswerkzeugs gemäß 2 gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele
1 zeigt eine hydraulische Presse 1 zum Bearbeiten eines Werkstücks 2 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht.
Die Presse 1 weist ein Pressengestell mit Oberholm und Unterholm auf, nicht im Detail gezeigt. Die Presse 1 kann in Rahmenbauweise ausgeführt sein und eine Vielzahl von geschlossenen und hintereinander angeordneten Pressenrahmen aufweisen. Alternativ kann die Presse 1 in Säulenbauweise ausgeführt sein, so dass Seitenteile der Presse 1 von Pressensäulen oder dergleichen gebildet sind. Die Presse 1 weist einen in vertikaler Richtung verfahrbaren oberen Werkzeugträger auf, an dem ein oberes Presswerkzeug 3 befestigt ist. Ein unteres Presswerkzeug 4 ruht ortsfest auf dem Unterholm oder einem auf dem Unterholm angeordneten Pressentisch bzw. an einem unteren Werkzeugträger. An dem Oberholm des Pressengestells sind mehrere Presszylinder 5 befestigt, deren Kolben auf das obere Presswerkzeug 3 arbeiten, um eine Presskraft auf das auf dem unteren Presswerkzeug 4 ruhenden Werkstück 2 auszuüben.
Die Presszylinder 5 sind als doppelt wirkende Differenzialzylinder ausgebildet, deren Kolben mittels Zug-/Druckanbindungen direkt an das obere Presswerkzeug 3 angeschlossen sind, so dass nicht nur die Presskraft aufgebracht wird, sondern auch das Öffnen und Schließen der Presse 1 durch die Differenzialzylinder bewirkt wird. Der Hub der Presszylinder 5 ist dabei ausreichend groß, so dass auch ein Werkzeugwechsel und eine Anpassung an unterschiedliche Werkzeuggeometrien und insbesondere Werkzeughöhen möglich ist. In der in 1 gezeigten Stirnansicht auf die Presse 1 sind lediglich zwei nebeneinander angeordnete Presszylinder 5 erkennbar. Es ist jedoch zweckmäßig, mehrere solche Zylinderreihen nebeneinander vorzusehen, so dass beispielsweise mit vier oder sechs Presszylindern 5 gearbeitet werden kann.
2 zeigt das obere Presswerkzeug 3 und das untere Presswerkzeug 4 der 1 im Querschnitt als Ausschnitt, an welchen jeweils eine rechteckartige ebene Pressfläche 6 ausgebildet ist, die von dem jeweiligen Presswerkzeug 3, 4 umlaufend überragt bzw. eingefasst ist, und dem Werkstück 2 zugewandt ist. An dem oberen Presswerkzeuge 3 ist dem Werkstück 2 zugewandt eine Trennmembran 7 vorgesehen, die aus martensitischem Edelstahl ausgeführt ist und sich im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs 3 erstreckt, was weiter unten näher erläutert wird. Die Trennmembran 7 überragt die gesamte Pressfläche 6 und bildet zusammen mit dem oberen Presswerkzeug 3 eine Kavität 8 aus, die mit Öl als Arbeitsmedium gefüllt ist. Seitlich ist die Trennmembran 7 an ihren Randbereichen umlaufend abdichtend gegen über dem oberen Presswerkzeug 3 angeordnet, sodass die Kavität 8 druckdicht ausgebildet ist.
3 zeigt einen seitlichen Ausschnitt des Querschnitts der 2, aus dem zu erkennen ist, dass sich die Trennmembran 7 und das obere Presswerkzeug 3 über die Pressfläche 6 hinaus orthogonal zu der Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs 3 an dem oberen Presswerkzeug 3 entlang erstreckt. An ihren gegenüberliegenden Enden ist die Trennmembran 7 sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung mittels gegenüberliegender Vorspanneinrichtungen 9 eingespannt. Die Vorspanneinrichtungen 9 weisen jeweils seitlich neben dem oberen Presswerkzeug 3 vorgesehene Vorspannfedern 10 auf, durch welche die Trennmembran 7 orthogonal zur Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs 3 gespannt ist und durch welche die Vorspannung einstellbar ist.
An dem oberen Presswerkzeug 3 ist ferner ein rechteckartiger metallischer Rahmen 11 vorgesehen, der die Pressfläche 6 außerhalb dieser umlaufend umrahmt und dem Werkstück 2 zugewandt ist. Ein erster Teil 12 des Rahmens 11 liegt berührend an dem oberen Presswerkzeug 3 an, während an einem zweiten Teil 13 des Rahmens 11 die Trennmembran 7 zwischen dem Rahmen 11 und dem oberen Presswerkzeug 3 berührend an diesen eingespannt fixiert ist. Zum Einspannen sind zwei Befestigungsmittel 14 in Form von Schrauben vorgesehen, die beabstandet voneinander durch den ersten Teil 12 des Rahmens 11 durch diesen hindurch in das obere Presswerkzeug 3 eingeschraubt sind. Entsprechend sind die Vorspanneinrichtungen 9 in einem Bereich zwischen dem ersten Teil 12 und dem zweiten Teil 13 innerhalb des oberen Presswerkzeugs 3 und des Rahmens 11 angeordnet. Gezeigt sind in 3 nur zwei Befestigungsmittel 14, wobei jedoch umlaufend um die Pressefläche 6 eine Mehrzahl von jeweils paarweise vorgesehenen beanstandeten Befestigungsmittel 14 vorgesehen sind.
Zum seitlichen Abdichten der Trennmembran 7 an ihren Randbereichen sind in dem zweiten Teil 13 des Rahmens 11 zwei Dichtungen 15, 16 vorgesehen, welche die Trennmembran 7 jeweils gegenüber dem Rahmen 11 und gegenüber dem oberen Presswerkzeug 3 abdichten. Die Dichtungen 15, 16 umfassen rechteckartig umlaufend die Pressfläche 6, wobei ein Teil der Dichtung 15, 16 zwischen Trennmembran 7 und oberen Presswerkzeug 3 und ein anderer Teil der Dichtung 15, 16 zwischen Trennmembran 7 und Rahmen 11 angeordnet ist. Die erste Dichtung 15 ist hin zur Pressfläche 6 orientiert angeordnet, während die zweite Dichtung 16 beabstandet davon zur Vorspanneinrichtung 9 orientiert angeordnet ist. Die zweite Dichtung 16 ist mittels einer in dem Rahmen 11 angeordneten Feder 17 mit Federkraft beaufschlagt. Befestigungsmittel 14 und Dichtungen 15, 16 bewirken derart in den Randbereichen die druckdichte Ausbildung der Kavität 8.
Zum Bearbeiten des Werkstücks 2 wird dieses zunächst auf dem unteren Presswerkzeug 4 positioniert. Das in der Kavität 8 als Arbeitsmedium befindliche Öl ist aufgeheizt und es findet keine Durchströmung der Kavität 8 statt, wie weiter unten ausgeführt, da die Kavität 8 druckdicht abgeschlossen ist. Bedingt durch das Eigengewicht der Trennmembran 7 sowie des Öls hängt die Trennmembran 7 an ihrem Scheitelpunkt durch, wie aus 2 zu erkennen. Wie ferner aus 2 zu erkennen, welche Figur die fast vollständig geschlossene Presse 1 zeigt, berührt die Trennmembran 7 an ihrem Scheitelpunkt bereits das Werkstück 2, während die Trennmembran 7 an einem Rand der Pressfläche 6 noch nicht berührend oberhalb des Werkstücks 2 liegt.
Neben dem Arbeitsmedium ist das obere Presswerkzeug 3 aufgeheizt. Dazu sind in dem oberen Presswerkzeug 3 oberhalb der Pressfläche 6 eine Mehrzahl röhrenartiger Heizkanäle 18 vorgesehen, die sich parallel nebeneinander angeordnet über die gesamte Pressfläche 6 und diese auch seitlich überragend durch das obere Presswerkzeug 3 hindurch erstrecken. Die Heizkanäle 18 werden von einem von einer nicht gezeigten Heizeinrichtung aufgeheiztes Arbeitsmittel in Form von Öl durchströmt.
Durch Schließen der Presse 1 kommt wie zuvor beschrieben die Trennmembran 7 zunächst nur an ihrem Scheitelpunkt und schließlich vollständig flächig auf dem Werkstück 2 zu liegen, wodurch sich ein sogenannter Bügeleffekt einstellt, da sich der Druck in der Kavität 8 und derart auch der Pressdruck auf das Werkstück 2 aufbaut, bis dass der gewünschte Pressdruck erreicht ist.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Presszeit kann entweder die Presse 1 geöffnet und/oder der Druck in der Kavität 8 reduziert werden. Dazu ist in dem oberen Presswerkzeug 3 ein Speisekanal 19 zum Speisen der Kavität 8 mit dem Arbeitsmedium vorgesehen, welcher mit einem Ventil 20 verschlossen ist. Das Ventil 20 ist als Druckbegrenzungsventil ausgestaltet und eingerichtet, den Druck in der Kavität 8 während des vorbeschriebenen Pressvorgangs zu halten, um derart die druckdichte Ausbildung der Kavität 8 zu erhalten. Durch Öffnen des Ventils 20 kann das Arbeitsmedium aus der Kavität 8 entweichen, so dass sich der Druck in der Kavität 8 reduziert.
Ebenso kann die Presse 1 weiterhin geschlossen bleiben und, um das Werkstück 2 abzukühlen, unter Beibehaltung des Drucks in der Kavität 8 das Arbeitsmedium vollständig ausgetauscht werden. Dazu wird das Ventil 20 geöffnet und ein nicht-aufgeheiztes, gekühltes Arbeitsmedium durch das Ventil 20 in die Kavität 8 eingeströmt. Durch ein zweites nicht gezeigtes ebenso geöffnetes Ventil strömt das aufgeheizte Arbeitsmedium aus der Kavität 8 heraus. Bei einer Dicke der Kavität 8 von 4 bis 10 mm und einer Dicke des oberen Presswerkzeug 3 von 60 bis 120 mm wird das Werkstück 2 wesentlich schneller durch die derart abgekühlte Kavität 8 gekühlt, als wenn alternativ das obere Presswerkzeug 3 gekühlt würde.
Sobald sich eine ausreichende Kühlung des Werkstücks 2 einstellt, wird der Druck in der Kavität 8 reduziert und die Presse 1 geöffnet. Zu Beginn eines neuen Pressvorgangs wird das nunmehr gekühlte Arbeitsmedium in der Kavität 8 durch ein aufgeheiztes Arbeitsmedium ersetzt und das Ventil 20 geschlossen. Zum Abkühlen und Aufheizen kann die vorbeschriebene Heizeinrichtung, ergänzt um eine Kühleinrichtung, verwendet werden.
Zum Abkühlen der Kavität 8 sind in dem oberen Presswerkzeug 3 der Kavität 8 zugewandt eine Vielzahl sich entlang des Werkstücks erstreckende und sich in die Kavität 8 öffnende Kanäle 21 vorgesehen sind, wie in 5 und 6 gezeigt, durch welche Kanäle 21 das Arbeitsmedium hindurch strömbar ist. Die Kanäle 21 erstrecken sich entlang der gesamten Pressfläche 9 und können diese ebenso wie die Heizkanäle 18 seitlich überragen. Die Kanäle 21 sind parallel zueinander in regelmäßigen Abständen angeordnet. Die Breite eines Kanals 21 ist geringer oder gleich groß wie der Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen 21. Pro Flächeneinheit sind in dem oberen Presswerkzeug 3 mehr Kanäle 21 als Heizkanäle 18 vorgesehen.
In 4 sind an gegenüberliegenden Seiten des oberen Presswerkzeugs 3 Zuführkanäle 22 zum Speisen der Kanäle 21 mit dem Arbeitsmedium vorgesehen, insbesondere durch die Heiz- und/oder Kühleinrichtung. Ein waagerecht und derart orthogonal zur Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs 3 verlaufender Zuführkanal 22 ist fluiddicht mit mehreren senkrecht in dem oberen Presswerkzeugs 3 verlaufenden Zuführkanälen 22 verbunden, wobei jeder senkrechte Zuführkanal 22 fluiddicht mit zwei waagerecht verlaufenden Kanälen 21 verbunden ist, zwischen welchen der senkrechte Zuführkanal 22 mittig angeordnet ist. Die Kanäle 21 sind in 4 als Nuten mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt, wobei auch andere Querschnitte, die sich jeweils hin zur Kavität 8 öffnen, oder Gestaltungen denkbar sind.
5 zeigt eine andere Gestaltung der Kanäle 21, bei der in dem oberen Presswerkzeug 3 der Kavität zugewandt nutartige Aussparungen 23 vorgesehen sind, die sich in Bewegungsrichtung des oberen Presswerkzeugs 3 in dieses hinein erstrecken. In die Aussparungen 23 sind längliche plattenartige Zwischenelemente 24 eingesetzt, deren Länge zu der Pressfläche 6 korrespondiert und deren Höhe doppelt so groß wie die Tiefe der Aussparungen 23 ist. Die Zwischenelemente 24 ragen derart aus den Aussparungen 23 hervor und bilden zwischen zwei hervorragenden Zwischenelementen 24 jeweils einen Kanal 21 aus. Die Zwischenelemente 24 können in Form von Blechen gestaltet sein.
Während in den in 4 und 5 gezeigten Ausgestaltungen die senkrechten Zuführkanal 22 an den gegenüberliegenden Seiten des oberen Presswerkzeugs 3, beispielsweise an Endbereichen der Pressfläche 6, vorgesehen sind, können in einer weiteren nicht gezeigten Ausgestaltung jeder Kanal 21 mit einer demgegenüber größeren Anzahl von senkrechten Zuführkanälen 22 fluiddicht verbunden sein. Die senkrechten Zuführkanäle 22 sind in regelmäßigen Abständen entlang der Erstreckung des Kanals 21 in das obere Presswerkzeug 3 eingelassen und an den Abständen mit dem Kanal 21 verbunden. Beispielsweise können 4, 8, 16, 32 oder noch mehr senkrechte Zufuhrkanäle 22 jeden Kanal 21 mit dem Arbeitsmedium speisen, um derart ein in der Kavität 8 befindliches aufgeheiztes Arbeitsmedium schneller gegen ein abgekühltes Arbeitsmedium auszutauschen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Presse
2: Werkstück
3: Obere Presswerkzeug
4: Unteres Presswerkzeug
5: Presszylinder
6: Pressfläche
7: Trennmembran
8: Kavität
9: Vorspanneinrichtung
10: Vorspannfeder
11: Rahmen
12: Erster Teil
13: Zweiter Teil
14: Befestigungsmittel
15: Erste Dichtung
16: Zweite Dichtung
17: Feder
18: Heizkanal
19: Speisekanalkanal
20: Ventil
21: Kanal
22: Zuführkanal
23: Aussparung
24: Zwischenelement

Claims

Presse (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks (2), mit einem Presswerkzeug (3) und einem korrespondierend dazu angeordneten anderen Presswerkzeug (4), wobei wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge (3, 4) zum Bearbeiten des zwischen den Presswerkzeuge (3, 4) anordenbaren Werkstücks (2) bewegbar ist, und einer Trennmembran (7), welche an einem der beiden Presswerkzeuge (3, 4) dem Werkstück (2) zugewandt angeordnet ist und eine Kavität (8) mit dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) ausbildet, welche Kavität (8) mit einem Arbeitsmedium gefüllt ist, wobei in dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) der Kavität (8) zugewandt eine Vielzahl sich entlang des Werkstücks (2) erstreckende und sich in die Kavität (8) öffnende Kanäle (21) vorgesehen sind, durch welche Kanäle (21) das Arbeitsmedium hindurch strömbar ist.
Presse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) eine dem Werkstück (2) zugewandte Pressfläche (6) ausgebildet ist und sich die Kanäle (21) entlang der gesamten Pressfläche (6) erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind.
Presse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an gegenüberliegenden Seiten in dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) Zuführkanäle (22) zum Speisen der Kanäle (21) mit dem Arbeitsmedium vorgesehen sind.
Presse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl Zuführkanäle (22) zum Speisen der Kanäle (21) mit dem Arbeitsmedium, wobei die Zuführkanäle (22) in dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) vorgesehen sind und jeder Kanal (21) mit wenigstens vier Zuführkanälen (22) verbunden ist.
Presse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanäle (21) als Nuten ausgeführt sind oder in dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) der Kavität (8) zugewandt Aussparungen (23) vorgesehen sind, in welchen sich in Bewegungsrichtung des wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge (3, 4) der Trennmembran (7) zugewandt Zwischenelemente (24) zum Ausbilden der Kanäle (21) vorgesehen sind.
Presse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trennmembran (7) an ihrem Randbereich umlaufend abdichtend an einem der beiden Presswerkzeuge (3, 4) angeordnet ist und die Kavität (8) druckdicht abgeschlossen ist.
Presse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeug (3) eine dem Werkstück (2) zugewandte Pressfläche (6) ausgebildet ist, das Presswerkzeug (3) und die Trennmembran (7) die Pressfläche (6) überragen, und mit einem die Pressfläche (6) wenigstens teilweise umgrenzenden Rahmen (11), wobei die Trennmembran (7) mittels des Rahmens an dem Presswerkzeug (3) fixiert ist.
Presse (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Teil (12) des Rahmens (11) an dem Presswerkzeug (3) berührend anliegt, an einem zweiten Teil (13) des Rahmens (11) die Trennmembran (7) zwischen dem Rahmen (11) und dem Presswerkzeug (3) vorgesehen ist und mit wenigstens einem oder zwei Befestigungsmitteln (14), mittels derer der Rahmen (11) an dem ersten Teil an dem Presswerkzeug (3) fixiert ist.
Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (2) mit einer Presse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit den Schritten: Auswechseln eines aufgeheizten Arbeitsmediums in der Kavität (8) gegen ein gekühltes Arbeitsmedium mittels Durchströmen der Kanäle (21) mit dem gekühlten Arbeitsmedium.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit den Schritten vor dem Auswechseln: Aufheizen des mit der Trennmembran (7) versehenen Presswerkzeugs (3) und des Arbeitsmediums, und Schließen der Presse (1) zum Pressen des Werkstücks (2) durch Bewegen wenigstens eines der beiden Presswerkzeuge (3) auf das andere Presswerkzeug (4).