DE19720382A1 - Vorrichtung zum Herauslösen eines in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug fertiggestellten Hohlprofiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herauslösen eines in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug fertiggestellten Hohl­ profiles.

Bei innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen besteht im allgemei­ nen das Problem, daß sie sich nur schwer aus der Werkzeuggravur nach Öffnen des Werkzeuges heraus lösen lassen, da die prozeß­ technisch bedingte Aufweitung des Hohlprofils diesem einen Preßsitz an der Gravur verleiht, wodurch das Hohlprofil in der Gravur quasi verklemmt ist. Zusätzlich erschwerend kommt dazu noch die hohe Adhäsion des Hohlprofilmaterials an der Werkzeug­ gravur, die aus der strammen Anlage resultiert.

Aus der Blechumformtechnik sind zum Heraulösen von Blechum­ formteilen aus dem Umformwerkzeug Auswerferstifte bekannt, wie sie beispielsweise aus der DE 36 10 751 C2 hervorgehen. Der dort beschriebene Stift zum Heraulösen von Tiefziehteilen ist in den Tiefziehtisch des Tiefziehwerkzeuges integriert, wobei der Stift in einer Büchse geführt ist, die in einer im Tief­ ziehtisch ausgebildeten Bohrung eingeschraubt ist. Der Stift wird von einer Druckfeder rückseitig abgestützt, die beim Schließen des Tiefziehwerkzeuges vom das Tiefziehteil am Tief­ ziehtisch anpressenden Niederhalter durch die dabei erfolgende Beaufschlagung des Stiftes zusammengedrückt wird. Nach dem Tiefziehvorgang wird das Werkzeug geöffnet, wonach der Nieder­ halter vom tiefgezogenen Teil abhebt, so daß der Stift durch den entfallenden Anpreßdruck des Niederhalters getrieben von der sich entspannenden Druckfeder aus der Büchse unter Druckbe­ aufschlagung des tiefgezogenen Teils herausschnellt. Hierbei wird dieses vom Tiefziehtisch gelöst.

Bei der etwaigen Verwendung dieses Stiftes in einem Innenhoch­ druck-Umformwerkzeug wird die hochpräzise, quasi toleranzfreie Außenkontur des fertigumgeformten Hohlprofiles durch die stän­ dige lokale Punktbeaufschlagung des unter Druck stehenden Stif­ tes schon nach Entspannung des Innenhochdruckes bei geschlosse­ nem Umformwerkzeug eingekerbt bzw. eingebeult. Dies setzt sich beim Herauslösen des Hohlprofil aus dem geöffneten Werkzeug fort, so daß bei hohen Qualitätsanforderungen an die Außenkon­ tur des Hohlprofiles eine sehr hohe Ausschußrate der gefertig­ ten Teile erwartet werden kann. Bei Verringerung des Anpreß­ druckes des Stiftes ist dieser andererseits kräftemäßig nicht fähig, das Hohlprofil aus der Umformgravur nach Öffnen des Um­ formwerkzeuges herauszulösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Heraus lösen eines in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeuges ge­ fertiggestellten an diesem klemmend anhaftenden Hohlprofiles vorzusehen, mit der eine schonende Loslösung des Hohlprofiles ohne Beeinträchtigung dessen Außenkontur erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Dank der Erfindung greift der Stempel der Vorrichtung flächig und konturtreu an dem Hohlprofil beim Herauslösen an, wobei punktuelle Druckspitzen vermieden werden, die zu einem Einbeu­ len oder Einkerben des Hohlprofils führen können. Aufgrund der klemmenden dreidimensionalen Umgreifung zumindest eines Teils des Hohlprofiles durch die Umformgravur ist die Anordnung der Führungsbohrung derart vorzusehen, daß nach der Öffnung des In­ nenhochdruck-Umformwerkzeuges beim Anpressen der Stirnseite des Stempels an das Hohlprofil dessen gegenüberliegende Seite nicht von der Gravur des jeweiligen Werkzeugteils, aus dem das Hohl­ profil herausgelöst werden soll, abgestützt ist, so daß es zu einer Andrückung gegen diese Abstützung kommt, die Einbeulungen oder gar Quetschungen des Hohlprofiles zur Folge hätten. Um beim Innenhochdruckumformen des Hohlprofiles an der Stelle der Führungsbohrung keine konturverfälschenden Ausstülpungen am Hohlprofil zu erhalten bildet der Stempel in einfacher Weise mit seiner Stirnseite einen Teil der Gravur.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem seitlichen Längs schnitt,

Fig. 2a den Auswerferstempel der Vorrichtung aus Fig. 1 in ei­ ner Seitenansicht,

Fig. 2b den Auswerferstempel der Vorrichtung in einer Fronta­ lansicht.

In der Fig. 1 ist mit einem Abschnitt 1 eine das untere Werk­ zeugteil bildende Matrize 2 eines zweigeteilten Innenhochdruck- Umformwerkzeuges in Öffnungsstellung dargestellt. Die Matrize 2 weist eine Gravur 3 auf, in der ein Hohlprofil einlegbar ist. Im Grund 4 der Matrize 2 ist eine vertikal zu diesem verlaufen­ de Führungsbohrung 5 eingearbeitet, in welcher ein Auswerfer­ stempel 6 aufgenommen ist. Von gravurabgewandter Seite 7 der Matrize 2 aus ist in dieser eine zweistufige Aussparung ausge­ bildet, die eine stufige konzentrische Erweiterung der Füh­ rungsbohrung 5 darstellt. In der ersten gravurnahen Stufe 8 der Aussparung ist eine Druckfeder 9 eingelassen, die den Stempel 6 konzentrisch umgibt. Die Druckfeder 9 stützt sich einerseits an dem Absatz 10 der Stufe 8 und andererseits an einer Scheibe 11 mit kreisförmigem Querschnitt ab, die am Stempel 6 kolbenartig konzentrisch angeformt ist.

Die sich an die erste Stufe 8 anschließende zweite Stufe 12 bildet einen Hubraum für die Scheibe 11 bzw. für den Auswerfer­ stempel 6, welche in dieser axial geführt ist. Die Aussparungs­ stufe 12 ist rückseitig von einer an die Matrize 2 anschraubba­ ren Halteplatte 13 abgeschlossen, wobei diese und der Absatz 14 der zweiten Stufe 12 als Anschläge für die den Gegenanschlag bildenden Scheibe 11 dienen. Der axiale Abstand der Anschläge voneinander definiert somit den Verschiebeweg des Stempels 6.

In der gezeigten Nicht-Gebrauchsstellung des Stempels 6 hin­ sichtlich der Herauslösefunktion liegt die Scheibe 11 rücksei­ tig an der Halteplatte 13 aufgrund der einseitigen Druckbeauf­ schlagung mittels der als Rückstellmittel fungierenden Druckfe­ der 9 an. In dieser Stellung ist die der Gravur 3 zugewandten Stirnseite 15 des Stempels 6 bündig in den Verlauf der Gravur 3 eingepaßt. Die Stirnseite 15 ist flächig ausgebildet und bildet in dieser Lage, die gleichzeitig auch die Lage während des In­ nenhochdruck-Umformvorgangs ist, einen Teil der Gravur 3.

Der Stempel 6 weist in axialer Verlängerung einen an der Rück­ seite 16 der Scheibe 11 angeformten zapfenförmigen Fortsatz 17 auf, der in einer Durchführung 18 der Halteplatte 13 aufgenom­ men und geführt ist. Aufgrund der dadurch erreichten höheren statischen Bestimmung ist die Führung des Stempels 6 verbes­ sert, wobei ein Verkippen und das damit einhergehende Verklem­ men des Stempels 6 in der Führungsbohrung 5 vermieden wird. An die Halteplatte 13 schließt sich unmittelbar ein Pneumatikzy­ linder 19 an, der in einer Matrizenaufnahme 20 verankert ist. Mittels des Pneumatikzylinders 19 ist der Stempel 6 über die direkte Beaufschlagung des zapfenförmigen Fortsatzes 17 mit dem Druckmedium über den vom Abstand der Anschläge 14, 13 gebildeten Verschiebeweg hinweg antreibbar. Anstelle des Pneumatikzylin­ ders 19 kann auch ein Hydraulikzylinder verwandt werden.

Als Rückstellmittel kann auch der Pneumatikzylinder 19 bzw. der Hydraulikzylinder dienen, wobei in der Matrize 2 dazu zumindest ein Fluidkanal ausgebildet sein muß, der einerseits mit dem je­ weiligen Zylinder verbunden ist und der in die Aussparungsstufe 12 am Absatz 14 einmündet. Dadurch können die Druckfeder 9 und die Aussparungsstufe 8 entfallen, was die gesamte Vorrichtung, die sich aus dem Stempel 6 mit der Scheibe 11, der Führungsboh­ rung 5 mit den Aussparungsstufen 8 und 12, der Druckfeder 9, der Halteplatte 13 und dem Pneumatikzylinder 19 im Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 zusammensetzt, aufgrund der Bauteilverrin­ gerung baulich vereinfacht. Des weiteren ist es dadurch mög­ lich, je nach Zuleitung des Druckmediums auf den Fortsatz 17 oder durch den Absatz 14 hindurch in die Aussparungsstufe 12 auf die gravurzugewandte Seite 21 der Scheibe 11 die Verschie­ bung des Stempels 6 gezielt nach Bedarf zu steuern. Weiterhin entfällt mit der Druckfeder 9 ein Verschleißteil, so daß die Wartungszeiträume größer veranschlagt werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist des weiteren eine Ver­ drehsicherung auf, wodurch vermieden wird, daß die gravurkon­ turtragenden Stirnseite 15 des Stempels 6 sich um die körperei­ gene Achse dreht, was aufgrund der unterschiedlichen Lage der konturierten Stirnseite 15 zu einer Diskontinuierlichkeit im vorgesehenen Gravurverlauf und damit zu Bauteilausschuß auf­ grund der an dieser Stelle entsprechend der Gravuränderung un­ erwünschten Konturierung des Hohlprofiles beim Umformvorgang führt. Die Verdrehsicherung ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a und b dadurch realisiert, daß die Scheibe 11 an einem Umfangsabschnitt 22 - abweichend von der übrigen Kreisform - ab­ geplattet ist und daß die Aussparungsstufe 12 der Führungs­ bohrung 5 mit seinem Umfang an die nicht-rotationssymmetrische Form der Scheibe 11 formnegativ angepaßt ausgebildet ist und an deren Umfang anliegt. Anstelle der Abplattung können auch ande­ re von einer Rotationssymmetrie abweichende Formen der Scheibe 11 mit entsprechender Ausbildung der Aussparungsstufe 12 ver­ wandt werden.

Beim Einlegen des Hohlprofiles in die Gravur 3 der Matrize 2 befindet sich die Stirnseite 15 des Stempels 6 bündig im Gra­ vurverlauf eingepaßt. Die Halteplatte 13 nimmt dabei die durch den Innendruck während des Umformprozesses auf den Stempel 6 ausgeübte Kraft auf.

Nach dem Umformen des Hohlprofiles und Öffnen des Innenhoch­ druck-Umformwerkzeuges wird der Stempel 6 mittels des Pneuma­ tikzylinders 19 mit Druck beaufschlagt, welcher über ein Ventil von der Pressensteuerung betätigt wird. Hierdurch wird die Stirnseite 15 des Stempels 6 unter drückender Beaufschlagung des fertigumgeformten jedoch durch seinen aufweitungsbedingten Preßsitz an der Gravur 3 anhaftenden Hohlprofiles in die Gravur 3 hineinverschoben. Die Scheibe 11 des Stempels 6 kommt an dem Absatz 14 der Aussparungsstufe zu liegen, wodurch eine Weiter­ bewegung des Stempels 6 in die Gravur 3 gestoppt wird.

Durch die flächige konturtreue Anlage der Stirnseite 15 des Stempels 6 an dem Hohlprofil wird dieses schonend mit über den Pneumatikzylinder 19 gesteuerter Kraft aus der Gravur 3 heraus­ gelöst. Zur schonenden Herauslösung ist die Führungsbohrung 5 derart angeordnet ist, daß der von der Stirnseite 15 des Stem­ pels 6 beaufschlagte Hohlprofilbereich einer abstützungsfreien Seite des Hohlprofiles gegenüberliegt. In besonders vorteilhaf­ ter Weise ist die Führungsbohrung 5 zur Längsmittelachse des Hohlprofiles gerichtet anzuordnen, so daß das Herauslösen in einer reinen Translationsbewegung erfolgen, wogegen sonst beim Heraus lösen aufgrund einer Rotationskomponente das Hohlprofil im Lösevorgang kippen kann und/oder durch rotationsinduzierte Reibungserzeugung an der Gravur 3 zu Deformationen des Hohlpro­ fils kommen kann. Des weiteren ist es vorteilhaft, über die Länge des Hohlprofiles hinweg mehrere Stempel 6 und Führungs­ bohrungen 5 insbesondere endseitig vorzusehen, so daß ein gleichmäßiges Loslösen des Hohlprofiles gewährleistet ist. Nach dem Herauslösen des Hohlprofiles wird das Druckmedium ent­ spannt, worauf der Stempel 6 durch die Federkraft der sich ent­ spannenden Druckfeder 9 in die Führungsbohrung 5 zurückgetrie­ ben wird, bis die Scheibe 11 zur Anlage an der Halteplatte 13 kommt und dabei die Stirnseite 15 des Stempels 6 wieder bündig in dem Gravurverlauf liegt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Herauslösen eines in einem geteilten Innen­ hochdruck-Umformwerkzeug fertiggestellten und an diesem klem­ mend anhaftenden Hohlprofiles, welche zumindest einen Auswerf­ stempel (6) beinhaltet, der in einer in einem Werkzeugteil (2) ausgebildeten Führungsbohrung (5) in die Werkzeuggravur (3) hineinverschiebbar geführt ist, wobei die Führungsbohrung (5) derart angeordnet ist, daß der vom Stempel (6) beaufschlagte Hohlprofilbereich einer in Öffnungsstellung des Umformwerkzeu­ ges abstützungsfreien Seite des Hohlprofiles gegenüberliegt, und wobei die der Gravur (3) zugewandte Stirnseite (15) des Stempels (6) formnegativ zur Außenkontur der gewünschten Fer­ tigform des Hohlprofiles ausgebildet ist und während der Umfor­ mung einen flächigen Teil der Gravur (3) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (5) zur Längsmittelachse des Hohlpro­ files gerichtet angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Antrieb (19) beinhaltet, mittels des­ sen der Stempel (6) hydraulisch oder pneumatisch verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Rückstellmittel (9) umfaßt, durch das der Stempel (6) in die Nicht-Gebrauchslage zurücksetzbar ist.

5. Vorichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (6) in der Führungsbohrung (5) verdrehsicher geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsbohrung (5) zwei axial beabstandete Anschlä­ ge (13, 14) ausgebildet sind, zwischen denen der Stempel (6) mit einem an ihm angeordneten Gegenanschlag (11) axial verschiebbar ist, wobei der hinsichlich der Gravur (3) hintere Anschlag (13) derart positioniert ist, daß bei Anlage des Gegenanschlags (11) an diesem Anschlag (13) die Stirnseite (15) des Stempels (6) in die Gravur (3) bündig eingepaßt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung durch eine nicht-rotationssymmetri­ schen Kontur der Führungsbohrung (5) und einem an dieser Kontur anliegenden formnegativen Umfangsabschnitt (22) des Stempels (6) gebildet ist.