DE19712128A1 - Verfahren zum Zusammenhalt zweier geteilter Werkzeuge oder Gesenke, die mit Innendruck beaufschlagt werden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Zusammenhalt zweier geteilter Werkzeuge oder Gesenke, die mit Innendruck beaufschlagt werden und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zusammenhalt zweier
geteilter Werkzeuge oder Gesenke, die mit Innenhochdruck beaufschlagt
werden, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Vorrichtung gemäß
Oberbegriff des Anspruches 2, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens.
Werkzeuge, insbesondere für die Innenhochdruckumformung (IHU) oder für
den Druckguß, bestehen im Hinblick auf die Beladung und Entnahme der
Werkstücke aus einem Ober- und einem Unterwerkzeug, die während der
Beaufschlagung mit Innendruck zusammengehalten werden müssen.
Üblicherweise wird hierzu eine konventionelle Pressenkonstruktion, wie z. B. für
das Gesenkschmieden oder Blech umformen genutzt, wobei das
Unterwerkzeug fest mit dem Pressenständer verbunden ist und das am
Pressenstößel befestigte Oberwerkzeug einen relativ großen Hub ausführt.
Dieser Hub muß dabei so groß sein, daß das Werkstück be- und entladen
werden kann und daß auch die Werkzeuge bzw. Gesenke regelmäßig
gereinigt werden können. Bei diesen Einrichtungen sind die Taktzeiten
entsprechend lang, weil die Vorgänge Beladen, Schließen der Gesenke,
Umformen, Öffnen der Gesenke, Entladen und Reinigen im allgemeinen nur
nacheinander ausgeführt werden können. Wegen des sehr großen Hubes des
Oberwerkzeuges gibt es Ausführungen, bei denen der Leerhub mit langem Hub
und kleiner Kraft und der Schließhub mit kurzem Hub und großer Kraft über
getrennte Einrichtungen aufgebracht werden. Die Stößelführungen sind bei den
bekannten Einrichtungen relativ weit vom Werkzeug entfernt angeordnet und
die Pressenkonstruktion baut naturgemäß sehr groß. Bei manueller Beladung
der Presse ist außerdem vor allem wegen der hohen Drücke bei der
Innenhochdruckumformung ein hoher Aufwand bezüglich des Arbeitsschutzes
zu betreiben.
Aus der DE 195 13 444 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
hydrostatischen Kaltverformen von Hohlprofilen durch
Innenhochdruckumformung bekannt, wobei eine der gewünschten Formen des
Werkstückes entsprechende Druckaufbaukurve des für die Verformung
benötigten Werkstückinnendruckes realisiert wird und gleichzeitig abhängig
vom jeweiligen Innendruck die Zuhaltekräfte des den Blechkörper umgebenden
Werkzeuges durch hydroelektronisch geregelte Druckzylinder in festgelegten
Flächenabschnitten aufgebracht werden. Die Druckzylinder sind dabei als
Membranzylinder mit kleinem Volumen und damit niedriger
Kompressionsmenge ausgebildet und werden mit differenziertem Druck so
beaufschlagt, daß abhängig von dem jeweiligen Innendruck die dazugehörige
ideale Schließkraft lokal aufgebracht werden kann. Zum Be- und Entladen ist
es dabei allerdings erforderlich, daß zunächst ein Druckkissen, an dem die
einzelnen Druckzylinder angeordnet sind, aus der Presse herausgefahren wird,
so daß das Werkzeugoberteil durch Hilfszylinder angehoben und das
Werkstück aus der Presse entfernt werden kann. Anschließend werden
umgekehrt das Werkstück auf das Werkzeugunterteil gelegt, das
Werkzeugoberteil abgesenkt, das Druckkissen wieder in die Presse
hereingefahren und die Druckzylinder beaufschlagt, damit anschließend die
Innenhochdruckumformung stattfinden kann. Die Zeit zwischen zwei
Umformvorgängen ist dabei wegen der Vielzahl der Arbeitsschritte für das Be-
und Entladen der Werkstücke sehr lang.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
und/oder eine Vorrichtung vorzuschlagen, wobei derartige Probleme nicht
auftreten.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 2 beschrieben. Die
Unteransprüche 2 und 4 bis 6 enthalten sinnvolle ergänzende Vorschläge.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkzeuge nicht wie bei
einer üblichen Pressenkonstruktion mit Hilfe von Hydraulikzylindern mit großem
Hub zusammengehalten, sondern es reicht die Anordnung von ein oder
mehreren membranförmigen Scheiben an der Unter- und/oder Oberseite der
Platten. Diese Scheiben werden elastisch und hydraulisch dicht mit den Platten
verbunden. Bei Beaufschlagung des Zwischenraumes zwischen Platte und
Scheibe vor Beginn des Umformvorganges wird die Scheibe fest mit relativ
geringem Hub an die Ober- bzw. Unterseite der Werkzeuge gepreßt. Der
Zwischenraum ist dabei über entsprechende Bohrungen und Anschlüsse mit
dem Hydrauliksystem verbunden. Aufgrund des geringen Hubes und des
kleinen Zwischenraumes reicht eine minimale Menge an Hydraulikflüssigkeit
aus, um den erforderlichen Anpressdruck auf die Werkzeuge zu erzeugen. Die
beiden Werkzeuge (Unter- und Oberwerkzeug) mit dem in entsprechenden
Aussparungen angeordneten Werkstück sind zu einem Werkzeugblock
zusammengefaßt und werden als Ganzes nach Aufheben des Anpreßdruckes
auf die Werkzeuge seitlich zwischen den mit festem Abstand zueinander
angeordneten Platten herausgezogen und über ein Transportsystem zu
entsprechenden Be- und Entladestationen gefördert. Bei Verwendung mehrerer
Werkzeugblöcke kann sofort nach Entnahme des einen Werkzeugblockes mit
dem fertigen Werkstück ein anderer Werkzeugblock mit einem noch zu
bearbeitenden Werkstück in die Zusammenhaltevorrichtung zwischen den
Platten eingeschoben werden. Vorteilhaft ist es, wenn zur Entnahme der
Werkstücke die Werkzeuge nicht innerhalb der Zusammenhaltevorrichtung
mindestens um die Höhe des fertigen Werkstückes angehoben werden
müssen. Dieser Vorgang kann in einer eigenen Entladestation stattfinden. Das
bedeutet für die Zusammenhaltevorrichtung, daß der Hub der
membranförmigen Scheibe nur so groß sein muß, daß der Werkzeugblock
ungehindert ein- und ausgefahren werden kann. Zur Erleichterung dieses
Fahrvorganges hat es sich als günstig erwiesen, den Werkzeugblock mit Hilfe
von Rollen auf entsprechenden Transportbahnen zu bewegen.
Zur Realisierung eines eventuell zusätzlich erforderlichen Relativhubes
während der Umformung kann in das Unter- und/oder Oberwerkzeug ein
hydraulischer Stößel integriert werden, der bis auf das Werkstück direkt wirken
kann.
Zur Fixierung der beiden Werkzeuge aufeinander sind vorzugsweise senkrecht
zu deren Längsachse stiftartige Führungselemente vorgesehen, die in
entsprechenden Bohrungen oder Aussparungen der beiden Werkzeuge geführt
sind. Diese Führungselemente können auch Querkräfte aufnehmen, damit die
beiden Platten und die dazwischen angeordneten Distanzstücke nicht mit
derartigen Kräften belastet werden. Die Zusammenhaltevorrichtung ist ähnlich
wie eine Werkzeugmaschine in einem Schutzgehäuse angeordnet, das
insbesondere bei Anwendung der hohen Hydraulikdrücke Schutz bietet.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 bis 3 beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Zusammenhaltevorrichtung
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 und ein
Transportsystem für die Werkzeugblöcke.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einer unteren Platte 2 und einer oberen
Platte 1, die durch parallele Distanzstücke 3 auf Abstand gehalten und durch
Verbindungselemente 5, z. B. Schrauben oder Zuganker miteinander verspannt
werden. Unterhalb der oberen Platte 1 ist eine im Verhältnis zu dieser Platte
sehr dünne, membranförmige Scheibe 4 angeordnet. Die Scheibe 4 ist am
äußeren Rand mit einem Befestigungsflansch 21 versehen, der mit Hilfe eines
Befestigungsringes 22 eine hydraulisch dichte Verbindung zwischen Platte 1
und Scheibe 4 herstellt. Die obere Platte 1 ist mit einem Anschluß 6 versehen,
durch den beim Umformvorgang ein flüssiges Medium unter hohem Druck
zwischen Platte 1 und Scheibe 4 geleitet wird. Dadurch senkt sich die
membranförmige Platte 4 gegen das aus Oberwerkzeug 8 und Unterwerkzeug
7 zusammengesetzte Werkzeug und hält dieses geteilte Werkzeug während
des Umformvorganges geschlossen. Zur Realisierung eines zusätzlichen
Relativhubes während der Umformung ist in das Unterwerkzeug 7 ein
hydraulischer Stößel 17 integriert. Bei größeren Werkstücken 24 und damit
verbundenen größeren Abmessungen der Werkzeuge 7, 8 können auch
mehrere membranförmige Scheiben 4 nebeneinander angeordnet sein bzw. an
verschiedenen Stellen auf die Oberfläche des Werkzeuges einwirken. Zum
Einbringen des erforderlichen Innendruckes in Hohlräume des Werkstückes 24
für die eigentliche Innenhochdruckumformung sind in den Distanzstücken 3
seitlich ein oder zwei oder mehr Axialzylinder 9, 10, 11 befestigt, die die
bekannten Funktionen "Lanzen abdichten", "Nachstauchen" und "Bauteil
aufblasen" ausführen. Diese Axialzylinder 9, 10, 11 fahren nach dem Klemmen
der Werkzeuge 7, 8 mit Hilfe der Scheibe 4 bis zum Werkstück 24 vor. Die
Anordnung der Axialzylinder 9, 10, 11 richtet sich nach der Form der
herzustellenden Teile. In Fig. 3 sind z. B. zwei Axialzylinder 9, 11 und in Fig. 2
drei Axialzylinder 9, 10, 11 dargestellt. Zur Positionierung der Werkzeuge 7, 8
sind diese über Führungen 23 miteinander verbunden. Diese Führungen 23
nehmen auch Querkräfte auf, die damit nicht die Plattenkonstruktion 1, 2, 3
belasten. Die über die Führungen 23 zu einem Werkzeugblock 20
zusammengefügten Werkzeuge 6, 7 bilden innen einen Raum, der im
wesentlichen die Form des herzustellenden Werkstückes 24 besitzt. Der
Werkzeugblock 20 mit dem darin angeordneten Werkstück 24 wird als Einheit
auf Rollen 12 und auf Transportbahnen 18 von der Zusammenhaltevorrichtung
zu verschiedenen Stationen 13 bis 16 zur Be- und/oder Entladung der
Werkstücke 24 transportiert. Dieser Transport kann durch z. B. nicht dargestellte
externe Hydraulikzylinder oder andere Transporteinrichtungen erfolgen. Nach
dem Umformvorgang in der Zusammenhaltevorrichtung wird die Platte 4
entlastet, wodurch sich diese vom Werkzeug 6, 7 abhebt und den
Werkzeugblock 20 freigibt. Dieser wird zwischen den Platten 1, 2
herausgezogen und nach Fig. 3 z. B. über die Transportbahn 18 zu einer
Entladestation 13 gebracht, wo die beiden Werkzeughälften voneinander
getrennt werden und das fertige Werkstück entnommen werden kann.
Anschließend wird der Werkzeugblock 20 weitertransportiert zur Beladestation
14. Dort erfolgt die Bestückung mit einem neuen Rohteil. Anschließend wird der
Block 20 in Beladebereitschaft (Station 15) gebracht. Falls die Vorrichtung
aufgrund der Anordnung der Axialzylinder 9, 10, 11 (vgl. Fig. 2) nur von einer
Vorderseite zugänglich ist, wird eine zusätzliche Station 16 vorgesehen, die
dann abwechselnd mit der Station 14 die Be- und Entladung nur von einer
Seite vornimmt. Die Zusammenhaltevorrichtung kombiniert mit dem
Werkzeugblocktransportsystem nach Fig. 3 arbeitet kontinuierlich. Die
Vorrichtung ist in einem Schutzgehäuse 19 ähnlich wie bei einer
Werkzeugmaschine aufgestellt und dadurch allseitig geschützt.
Zusammengefaßt ergeben sich für das erfindungsgemäße Verfahren und die
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens folgende Vorteile:
- - sehr einfache Konstruktion, wenige Teile, keine herkömmliche Presse erforderlich
- - Verkürzungen der Taktzeit durch Trennen der Vorgänge Reinigen, Beladen, Schließen der Werkzeuge, Umformen, Öffnen der Werkzeuge, Entladen
- - automatischer Ablauf durch Werkzeugtransportsystem
- - hoher Arbeitsschutz durch Schutzgehäuse Wegfall von Werkzeugwechselzeiten.
Für einen Werkzeugdurchlauf ergibt sich folgender schematischer Ablauf:
- 1. Einbringen des Werkzeugblockes in die Zusammenhaltevorrichtung
- 2. Aufbringung des Schließdruckes
- 3. Einfahren der Axialzylinder, Druckaufbau (eventuell gleichzeitig mit 2.)
- 4. Umformprozeß unter Schließdruck mit weiterem Verfahren der Axialzylinder
- 5. Druckabbau, Zurückfahren der Axialzylinder
- 6. Druckabbau, Schließdruckabbauen
- 7. Herausziehen des Werkzeugblockes aus der Zusammenhaltevorrichtung (eventuell gleichzeitig Einfahren eines neuen Werkzeugblockes und weiter mit 1.)
- 8. Transport zur Entladestation
- 9. Entnahme des fertigen Werkstückes
- 10. Reinigung der Gesenke
- 11. Transport der Werkzeuge zur Beladestation
- 12. Bestückung der Werkzeuge mit neuem Rohteil
- 13. Transport des Werkzeugblockes vor die Zusammenhaltevorrichtung, weiter mit 1.
1
obere Platte
2
untere Platte
3
Distanzstücke
4
membranförmige Scheibe
5
Verbindungselemente, z. B. Schrauben oder Zuganker
6
Anschluß für flüssiges Medium
7
Unterwerkzeug
8
Oberwerkzeug
9
,
10
,
11
Zylinder (axial beweglich)
12
Rollen
13-16
Stationen zur Be- und/oder Entladung der Werkstücke
24
17
hydraulischer Stößel für zusätzlichen Relativhub
18
Transportbahnen für
20
19
Schutzgehäuse
20
Werkzeugblock
21
Befestigungsflansch am äußeren Rand von
4
22
Befestigungsring für
21
an
1
23
Führungselement zur Positionierung von
7
und
8
24
Werkstück
Claims (6)
1. Verfahren zum Zusammenhalt zweier geteilter Werkzeuge oder Gesenke,
die mit Innendruck beaufschlagt werden, wobei
- a) Ober- und Unterwerkzeug zwischen einer oberen Platte und einer unteren Platte, die durch parallele Distanzstücke auf Abstand gehalten werden, durch Verbindungselemente verspannt werden,
- b) zum Zusammenhalt der Werkzeuge an der Unterseite der oberen Platte und/oder an der Oberseite der unteren Platte ein oder mehrere membranförmige Scheiben angeordnet sind, die während der Innendruckbeaufschlagung der Werkzeuge hydraulisch und/oder mechanisch gegen Ober- und/oder Unterwerkzeug gepreßt werden,
- c) zum Be- und Entladen des aus Unter- und Oberwerkzeug bestehenden Werkzeugblockes die Scheiben entlastet und/oder zu den Platten zurückgezogen werden und
- d) außerhalb der Zusammenhaltevorrichtung, in der die Werkzeuge mit Innendruck beaufschlagt werden, die Be- und Entladung der Werkstücke in bzw. aus dem Werkzeugblock in ein oder mehreren Stationen stattfindet.
2. Vorrichtung zum Zusammenhalt zweier geteilter Werkzeuge oder
Gesenke, die mit Innendruck beaufschlagt werden, vorzugsweise zur
Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei
- a) Ober- und Unterwerkzeug (7, 8) zwischen einer oberen Platte (1) und einer unteren Platte (2), die durch parallele Distanzstücke (3) auf Abstand gehalten werden, durch Verbindungselemente (5) verspannbar sind,
- b) unterhalb der oberen und/oder oberhalb der unteren Platte (1, 2) ein oder mehrere membranförmige Scheiben (4) angeordnet sind, die mit einem umlaufenden äußeren Befestigungsflansch (21) und/oder einem Befestigungsring (22) eine hydraulisch dichte Verbindung zwischen Platte (1, 2) und der Scheibe (4) bilden,
- c) die obere und/oder untere Platte (1, 2) mit Anschlüssen (6) versehen ist, durch die beim Umformvorgang ein flüssiges Medium unter hohem Druck in den Zwischenraum zwischen Platte (1, 2) und Scheibe (4) einleitbar ist und
- d) Ober- und Unterwerkzeug (7, 8) als Werkzeugblock (20) mit darin angeordnetem Werkstück (24) zum Umformvorgang zwischen die Platten (1, 2) einschiebbar und nach dem Umformvorgang herausziehbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens in eins der Werkzeuge (7, 8) ein hydraulischer Stößel (17)
integriert ist, der während der Umformung einen zusätzlichen Relativhub
zwischen Platte (1, 2) und den Werkzeugen (7, 8) erzeugt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
Ober- und Unterwerkzeug (7, 8) über Führungselemente (23) zueinander
positioniert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Werkzeugblock (20) auf Rollen (12) gelagert ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusammenhaltevorrichtung in einem
Schutzgehäuse (19) angeordnet ist.
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DE19712128A1 true DE19712128A1 (de) | 1998-09-24 |
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Family Applications (1)
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EP0865845A1 (de) | 1998-09-23 |
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