DE19933998A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Pressen eines Formteils - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen eines Formteiles (4). Das Formteil (4) wird mittels einer wenigstens zweiteiligen Matrize (1) durch Druckanwendung umgeformt. Gegen Ende des Umformprozesses wird mittels eines Stempels (9) eine Vertiefung (12) in das nahezu fertige Formteil (4) gepreßt. Dadurch ist es möglich, trotz Volumenschwankungen der Formteile (4) im Rohzustand den Innenraum der Matrize (1) vollständig mit dem Material des Formteils (4) auszufüllen und dadurch eine sehr gute Abformung zu erreichen, ohne daß es zu einer nennenswerten Gratbildung am Formteil (4) kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen eines Formteils und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Es ist bereits eine Vielzahl von Verfahren zum Pressen von Formteilen bekannt, wobei eine ganze Reihe von verschiedenen Vorrichtungen zum Einsatz kommt. Bei einem dieser Verfahren wird ein Rohling, aus dem das Formteil durch Umformung unter Druck hergestellt werden soll in eine zweiteilig ausgebildete Matrize eingelegt, die zu diesem Zweck in eine geöffnete Position gesteuert wird. Anschließend wird die Matrize durch einen geeigneten Antrieb geschlossen, in dem die beiden Teile einander so weit angenähert werden, daß sich ihre Stirnflächen fast berühren.

Um zu erreichen, daß die Innenform der Matrize auf den Rohling übertragen wird, d. h. daß das derart hergestellte Formteil in seiner äußeren Formgebung der Innenform der Matrize exakt entspricht, muß das Volumen des Rohlings genau auf das Volumen abgestimmt werden, das die Matrize im geschlossenen Zustand aufnehmen kann, wobei eventuelle Volumenänderungen beim Rohling infolge des Preßvorgangs zu berücksichtigen sind. Wird das Volumen des Rohlings zu klein bemessen, so führt dies zu einer unvollständigen Übertragung der Innenkonturen der Matrize auf den Rohling und somit zu einem mangelhaften Formteil. Wird das Volumen des Rohlings dagegen zu groß bemessen, so werden durch das überschüssige Material Preßgrate am Formteil gebildet, die beispielsweise durch ein sich anschließendes Schleifverfahren wieder entfernt werden müssen. Es ist somit ein zusätzlicher Prozeßschritt erforderlich, der den gesamten Herstellungsprozeß verlangsamt und verteuert. Desweiteren führt ein Volumenüberschuß beim Rohling zu einer stärkeren mechanischen Belastung der Preßvorrichtung, da zur Verdrängung des überschüssigen Materials hohe Kräfte aufgewendet werden müssen. Dies hat zur Folge, daß die Maschine und das Umformwerkzeug einem stärkeren Verschleiß ausgesetzt sind.

In den meisten Anwendungsfällen ist es mit vertretbarem Aufwand nicht möglich, das Volumen des Rohlings so genau zu bemessen, daß es weder zu einer unvollständigen Abformung noch zu einer Gratbildung kommt. Wenn es auf eine genau Maßhaltigkeit des Formteils ankommt, wird man in der Regel das mittlere Volumen des Formteils etwas zu groß wählen und den entstehenden Grat nacharbeiten. Sind dagegen größere Toleranzen in den äußeren Abmessungen des Formteils akzeptabel und steht der Kostenaspekt im Vordergrund, so wird man das mittlere Volumen des Formteils eher etwas zu klein wählen und eine unvollständige Abformung akzeptieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe es möglich ist, Formteile hoher Maßhaltigkeit herzustellen, ohne daß es dabei zu einer nennenswerten Gratbildung kommt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Volumenschwankungen, die bei den Formteilen im Rohzustand auftreten, dadurch kompensiert, daß im Rahmen des Prozeßschritts der Umformung an wenigstens einer Stelle des Rohlings, an der sich dies nicht störend auswirkt, eine Vertiefung eingepreßt wird. Die Vertiefung wird dabei gerade so stark eingepreßt, daß die Matrize möglichst vollständig gefüllt, aber nicht überfüllt wird.

Im einzelnen läuft das erfindungsgemäße Verfahren derart ab, daß ein Formteil im Rohzustand in eine wenigstens zweiteilige Matrize eingelegt wird und durch Schließen der beiden Matrizenteile: unter Druckeinwirkung umgeformt wird. Das Volumen des Formteils ist so bemessen, daß die Matrize nach diesem Umformvorgang noch nicht vollständig mit dem Material des Formteils gefüllt ist. Kurz vor dem Abschluß des Umformvorgangs oder unmittelbar nach dem Umformvorgang wird bei noch geschlossener Matrize in das Formteil wenigstens eine Vertiefung eingepreßt. Das Einpressen der Vertiefung wird so gesteuert, daß die Matrize durch das dabei verdrängte Material möglichst vollständig ausgekleidet wird. Auf diese Weise kann ein Formteil erzeugt werden, das bis auf die eingepreßte Vertiefung ein nahezu exaktes Abbild der Matrize darstellt.

Da der zum weitergehenden Einpressen der Vertiefung erforderliche Druck stark ansteigt, sobald die Matrize vollständig mit Material gefüllt ist, kann der exakte Wert für die erforderliche Einpresstiefe dadurch eingestellt werden, daß der Einpreßdruck auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird, der oberhalb des Drucks liegt, der zum Einpressen der Vertiefung bei noch nicht vollständig gefüllter Matrize erforderlich ist und unterhalb des Drucks, der zum weitergehenden Einpressen der Vertiefung bei bereits vollständig gefüllter Matrize erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit ihm Formteile hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden können, ohne daß es einer aufwendigen Nachbearbeitung von Preßgraten bedarf. Dadurch, daß das erfindungsgemäße Einpressen der Vertiefungen im Rahmen des Prozeßschritts der Umformung erfolgt, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein separater Prozeßschritt erforderlich, sondern es wird lediglich ein bereits bestehender Prozeßschritt modifiziert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus einer wenigstens zweiteiligen Matrize zur Aufnahme eines Rohlings für ein Formteil besteht, durch die die äußere Form des Formteils festgelegt wird. Die beiden Teile der Matrize können mittels eines ersten Antriebs einander angenähert oder voneinander weg bewegt werden. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mind. einen Stempel auf, mit dem eine Vertiefung in das Formteil einpreßbar ist. Der Stempel kann entweder ebenfalls mittels des ersten Antriebs oder mittels eines zweiten Antriebs bewegt werden. Mit einer Begrenzungseinrichtung wird die Bewegung des Stempels derart beeinflußt, daß der Stempel gerade soweit in das Formteil eingedrückt wird, daß die Matrize möglichst vollständig mit dem Material des Formkörpers ausgekleidet ist. Die Begrenzungseinrichtung kann als eine Steuerung realisiert sein, die den Einpreßdruck auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Hierzu kann eine Wirkverbindung zwischen dem Stempel und einem Druckreservoir oder einem Kraftreservoir bestehen. Das Kraftreservoir kann insbesondere durch eine Feder realisiert sein. Das Druckreservoir kann in Form eines hydraulischen Druckspeichers realisiert sein. In einer Variante wird der tatsächlich herrschende Druck meßtechnisch erfaßt und der Preßvorgang für die Vertiefung bei Überschreiten des vorgegebenen Maximaldrucks abgebrochen.

Ein wichtiges Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt der Antrieb des Stempels dar, an den sehr hohe Anforderungen bezüglich der Geschwindigkeit und des zu erzeugenden Drucks gestellt werden. Zur Realisierung dieses Antriebs eignen sich eine Hebelvorrichtung, insbesondere eine Kniehebelvorrichtung und auch eine Stößel- oder Nockenvorrichtung. Abhängig vom speziellen Anwendungsfall ist es unter Umständen auch möglich mittels eines hydraulischen Antriebs die erforderlichen Geschwindigkeiten und Drücke zu erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es sind in der Zeichnung durchweg zylindrische Formteile dargestellt, die beispielsweise Wälzkörper für Wälzlager repräsentieren können, für deren Herstellung die Erfindung insbesondere vorgesehen ist. Die Erfindung ist jedoch auch zur Herstellung anderer Formteile einsetzbar.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 je eine schematische Darstellung wichtiger Funktionselemente der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei der der Stempel zum Einpressen der Vertiefung in das Formteil in einer anderen Position als in den Fig. 1 bis 4 angeordnet ist,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit zwei Stempeln zum Einpressen von Vertiefungen in das Formteil,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit einem zurückfedernden Stempel zum Einpressen der Vertiefung in das Formteil.

Fig. 8a ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit einem Kniehebelantrieb zum Schließen der beiden Matrizenteile, der eine Zusatznocke zum Bewegen des Stempels für die Vertiefung aufweist,

Fig. 8b ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem der Antrieb des Stempels zum Einpressen der Vertiefung durch einen zusätzlichen Kniehebel realisiert ist,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem der Antrieb des Stempels zum Einpressen der Vertiefung mittels einer Nockenwelle realisiert ist und

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung mit einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb für den Stempel zum Einpressen der Vertiefung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung wichtiger Funktionselemente der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung. Die Preßvorrichtung weist eine zweiteilige Matrize 1 bestehend aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 auf. In Fig. 1 ist die Matrize 1 in einem geöffneten Zustand dargestellt, d. h. das Unterteil 2 und das Oberteil 3 sind beabstandet voneinander angeordnet. In der Matrize 1 ist ein Formteil 4 im Rohzustand angeordnet, aus dem durch Umformen unter Druck das fertige Formteil 4 hergestellt wird, dessen Außenkontur durch die Form der Matrize 1 vorgegeben ist. Das Oberteil 3 der Matrize 1 wird über einen Schlitten 5 mittels eines Antriebs 6 angetrieben. In der in Fig. 1 dargestellten Geometrie ermöglicht der Antrieb 6 eine Verschiebung des Oberteils 3 der Matrize 1 in vertikaler Richtung, so daß die Matrize 1 mit Hilfe des Antriebs 6 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Antrieb 6 ist so ausgelegt, daß er den für die Umformung des Formteils 4 erforderlichen Druck aufbringen kann. Der Antrieb 6 kann beispielsweise als für sich bekannter Kniehebelantrieb ausgeführt sein. In einer Bohrung 7 des Oberteils 3 der Matrize 1 entlang einer Mittelachse 8 ist ein Stempel 9 angeordnet, der mittels eines Antriebs 10 längs der Bohrung 7 verschiebbar ist. Die von dem Antrieb 10 hervorgerufene Bewegung des Stempels 9 wird durch eine Begrenzungseinrichtung 11 beeinflußt, die zu diesem Zweck in einer Wirkverbindung mit dem Antrieb 10 und/oder dem Stempel 9 steht. Der in Fig. 1 dargestellte Zustand der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung wird nach einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, bei dem das Formteil 4 im Rohzustand in die geöffnete Matrize 1 eingelegt wird.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Preßvorrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt. In diesem Verfahrensschritt wird die Matrize 1 mit Hilfe des Antriebs 6 und des Schlittens 5 geschlossen, d. h. das Oberteil 3 der Matrize 1 wird gegen das Unterteil 2 gepreßt. Je nach Ausführungsbeispiel wird die Matrize 1 vollständig geschlossen oder es verbleibt noch ein geringer Spalt. In diesem Verfahrensschritt erhält das Formteil 4 bereits nahezu seine endgültige Form. Lediglich an den Stellen, an denen das Formteil 4 nicht an der Matrize 1 anliegt und in dem der Bohrung 7 benachbarten Bereich bestehen noch Abweichungen zur endgültigen Form.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Preßvorrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt. Dieser Verfahrensschritt zeichnet sich dadurch aus, daß der Stempel 9 längs der Bohrung 7 verschoben und gegen das Formteil 4 gepreßt wird, so daß auf der dem Stempel 9 zugewandten Stirnseite des Formteils 4 eine Vertiefung 12 entsteht. Wieweit der Stempel 9 in das Formteil 4 eingepreßt wird, hängt davon ab, in welchem Maß das Material des Formteils 4 vor diesem Verfahrensschritt die Matrize 1 bereits ausgefüllt hat. Der Einpreßvorgang wird solange fortgesetzt, bis mit Hilfe des dadurch verdrängten Materials des Formteils 4 eine vollständige Auskleidung der Matrize 1 erreicht ist. Sobald dies der Fall ist, verhindert die Begrenzungseinrichtung 11 ein weiteres Vordringen des Stempels 9 in das Formteil 4.

Bei der Konstruktion der Begrenzungseinrichtung 11 wird der Effekt ausgenutzt, daß ein weitergehendes Einpressen des Stempels 9 über den genannten Punkt hinaus einen deutlich höheren Druck erfordert als dies vor dem Erreichen einer vollständigen Füllung der Matrize 1 der Fall ist. Die Begrenzungseinrichtung 11 kann somit dadurch realisiert werden, daß der mit Hilfe des Antriebs 10 erzeugte Anpreßdruck des Stempels 9 auf einen Wert unterhalb des für die weitergehende Umformung des Rohlings 4 benötigten Drucks begrenzt wird. Hierzu kann die Kopplung zwischen Antrieb 10 und Stempel 9 über eine Feder mit entsprechend ausgewählter Federkonstante erfolgen. Alternativ dazu kann der Antrieb 10 von einem hydraulischen oder pneumatischen Druckreservoir gespeist werden, das einen entsprechend dimensionierten Maximaldruck liefert. Ebenso ist es auch denkbar, die Begrenzungseinrichtung 11 so auszulegen, daß sie den tatsächlich vorherrschenden Druck oder zumindest einen abrupten Druckanstieg erfaßt und dementsprechend den Antrieb 10 ansteuert und beispielsweise einen weiteren Vorschub verhindert.

Nach vollständiger Umformung des Formteils 4 wird der Stempel 9 wieder zurückgefahren und die Matrize 1 wird geöffnet, in dem das Oberteil 3 vom Unterteil 2 abgehoben wird. Anschließend kann das fertige Formteil 4 aus der Matrize entnommen werden.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Preßvorrichtung mit geöffneter Matrize 1 kurz vor dem Entnehmen des Formteils 4. Die Umrisse des Formteils 4 entsprechen exakt der Innenform der Matrize bis auf den Bereich der Vertiefung 12. In diesem Bereich weicht das Formteil 4 von der durch die Matrize 1 vorgegebenen Form ab und es kommt auch zu einer Streuung der derart hergestellten Formteile 4 untereinander in Bezug auf die Tiefe der Vertiefung 12. Diese Streuung hängt von der Streuung der Volumina der Formteile 4 im Rohzustand ab, da durch die Vertiefung 12 ja gerade die Volumenstreuung ausgeglichen wird. Damit die Funktionsweise eines derart hergestellten Formteils 4 nicht beeinträchtigt wird, ist es daher erforderlich, daß die Vertiefung 12 an einer Stelle des Formteils angeordnet wird, an der sie sich nicht negativ auswirkt. Falls es sich bei den Formteilen 4 um Rollen für Wälzlager handelt, so wird man die Vertiefung in der Regel an einer oder an beiden Stirnflächen der Rollen anbringen, da für die Funktionsweise der Rollen die Mantelfläche entscheidend ist und die Mittelbereiche der Stirnflächen von untergeordneter Bedeutung sind.

Die bislang beschriebene Geometrie der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung stellt nur eine unter einer Reihe von Möglichkeiten dar.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist es beispielsweise auch möglich, den Stempel 9 und den Antrieb 10 sowie die Begrenzungseinrichtung 11 im Bereich des Unterteils 2 der Matrize 1 anzuordnen und den Stempel 9 in einer entsprechenden Bohrung durch das Unterteil 2 der Matrize 1 zu führen. Bei dieser Anordnung wird die Vertiefung 12 in die sich im Unterteil 2 der Matrize 1 befindende Seite des Formteils 4 eingepreßt. Ansonsten entspricht die in Fig. 5 dargestellte Anordnung den Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 4 und auch der Verfahrensablauf entspricht beim Einsatz der in Fig. 5 dargestellten Anordnung dem bereits geschilderten Verfahrensablauf unter Berücksichtigung der konstruktiven Unterschiede.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem sowohl das Oberteil 3 als auch das Unterteil 2 der Matrize 1 eine Bohrung 7 aufweist, durch die hindurch jeweils ein Stempel 9 geführt ist, dessen Bewegung jeweils von dem Antrieb 10 bzw. der Begrenzungseinrichtung 11 kontrolliert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in beide Stirnseiten des Formteils 4 eine Vertiefung 12 eingepreßt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem die Begrenzungseinrichtung 11 mittels einer Feder 13 realisiert ist. Die Feder 13 umschließt den Stempel 9 und stützt sich mit ihrem einen Ende am Schlitten 5 ab und mit ihrem anderen Ende an einem Anschlag 14, der mit dem Stempel 9 fest verbunden ist. Die spezielle Geometrie dieses Ausführungsbeipiels ermöglicht es, daß auf den separaten Antrieb 10 für den Stempel 9 verzichtet werden kann, da der Stempel 9 mit Hilfe des Antriebs 6 bewegt werden kann, d. h. sowohl der Schließvorgang der Matrize 1 zum Umformen des Formteils 4 als auch das Einpressen der Vertiefung 12 in das Formteil 4 sind an den Antrieb 6 gekoppelt. Die Kopplung des Stempels 9 an den Antrieb 6 erfolgt über die Feder 13, die in einem vorgespannten Zustand eingebaut ist. Dies hat zur Folge, daß die Kopplung solange aufrecht erhalten bleibt, bis der mit Hilfe des Antriebs 6 erzeugten Bewegung des Stempels 9 eine Kraft entgegen wirkt, die wenigstens so groß ist wie die Vorspannung der Feder 13. In diesem Moment wird die Kopplung unterbrochen, da die Feder 13 einfedert und somit die vom Antrieb 6 erzeugte Bewegung nicht mehr an den Stempel 9 weiterleitet. Die Feder 13 übernimmt damit die Funktion der Begrenzungseinrichtung 11. Im einzelnen geht das Umformen des Formteils 4 dabei folgendermaßen vor sich:
Ausgehend von der geöffneten Matrize 1, in die das Formteil 4 eingelegt ist, treibt der Antrieb 6 den Schlitten 5 an, so daß das Oberteil 3 auf das Unterteil 2 der Matrize 1 abgesenkt wird. Der Stempel 9, der über die vorgespannte Feder 13 mit dem Schlitten S gekoppelt ist, bewegt sich mit dem Oberteil 3 der Matrize 1 mit. Noch bevor die Matrize 1 vollständig geschlossen ist, triff der Kolben 9 auf die Oberfläche des Formteils 4. Die Vorspannung und die Federkonstante der Feder 13 sind so ausgelegt, daß ein ausreichend hoher Druck zum Einpressen der Vertiefung 12 in das Formteil 4 aufgebracht werden kann. Sobald die Matrize 1 bedingt durch den durch das Schließen der Matrize 1 hervorgerufenen Umformvorgang und durch das Einpressen der Vertiefung 12 mittels des Stempels 9 vollständig mit Material gefüllt ist, wird für das weitere Einpressen der Vertiefung 12 ein Druck benötigt, der mit der Feder 13 als Kopplungselement nicht aufgebracht werden kann, so daß der Stempel 9 ab diesem Zeitpunkt nicht mehr weiter in den Rohling 4 eingepreßt wird. Statt dessen ist es sogar möglich, daß der Stempel 9 zurückfedert und die Vertiefung 12 wieder teilweise mit Material gefüllt wird, falls der vollständig gefüllte Zustand der Matrize 1 erreicht wird, bevor die Matrize 1 vollständig geschlossen ist. Dieses teilweise wieder Auffüllen der Vertiefung 12 tritt an die Stelle einer Gratbildung, die dann auftreten würde, wenn der Stempel 9 nicht vorhanden wäre. Um die Gratbildung weitgehend zu verhindern, ist es erforderlich, daß die Feder 13 bereits bei einem Druck zurückfedert, der kleiner ist als der für die Gratbildung erforderliche Druck. Andererseits muß die Feder 13 einem Druck standhalten, der ausreichend groß ist um die Vertiefung 12 bei noch nicht vollständig gefüllter Matrize 1 in den Rohling 4 einzupressen. Diese Bedingungen können durch geeignete Dimensionierung der Federkonstante und der Vorspannung der Feder 13 erfüllt werden und gelten auch für die übrigen Ausführungsbeispiele der Erfindung bei denen die Begrenzungseinrichtung 11 als Feder 13 ausgebildet ist.

Es ist auch möglich, mit dem Einpressen der Vertiefung 12 in das Formteil 4 erst dann zu beginnen, wenn die Matrize 1 vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist. Auch in diesem Fall kann die Begrenzungseinrichtung 11 mittels einer am Stempel 9 angebrachten Feder 13 realisiert werden. Die Bewegung des Stempels 9 muß allerdings mittels des separaten Antriebs 10 erfolgen, oder der Antrieb 6 muß derart abgewandelt werden, daß der Stempel 9 erst bei vollständig oder nahezu vollständig geschlossener Matrize 1 bewegt wird. Konkrete Realisierungsmöglichkeiten hierzu sind in den Fig. 8 und 9 dargestellt.

Fig. 8a zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem der Antrieb 6 für das Oberteil 3 der Matrize 1 als Kniehebelantrieb ausgelegt ist. Der Kniehebelantrieb 6 besteht aus einem Antriebsrad 15, drei Hebelelementen 16, 17 und 18 und einer Justiervorrichtung 19. Mit der Justiervorrichtung 19 läßt sich der Verfahrbereich des mit dem Kniehebel angetriebenen Schlittens 5 einstellen. Am Hebelelement 18 ist an dem Ende, das am Schlitten 5 befestigt ist eine vorstehende Nocke 20 ausgebildet. Die Nocke 20 betätigt einen Federträger 21 in den die Feder 13 im vorgespannten Zustand angeordnet ist. Die Feder 13 stützt sich mit ihrem einen Ende auf den Federträger 21 ab und mit ihrem anderen Ende auf den Anschlag 14 des Stempels 9. Mit der dargestellten Anordnung wird die Bewegung der Nocke 20 in eine Verschiebung des Stempels 9 längs der Mittelachse 8 umgewandelt, solange entgegengesetzt zur Verschiebungsrichtung keine Kraft wirkt, die größer ist als die Vorspannung der Feder 13. Die Anordnung ist im einzelnen so justiert, daß die von der Nocke 20 ausgelöste Verschiebung des Stempels 9 in dem Moment zu einem Einpressen der Vertiefung 12 in das Formteil 4 führt, in dem die Matrize 1 vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist. Dies hat zur Folge, daß das durch das Einpressen der Vertiefung 12 verdrängte Material des Formteils 4 zu einer vollständigen Auskleidung der Matrize 1 führt. Sobald die Matrize 1 vollständig ausgekleidet ist steigt der für das weitere Einpressen der Vertiefung 12 erforderliche Druck stark an, so daß die zur Erzeugung dieses Druck erforderliche Kraft größer ist als die Vorspannung der Feder 13. Dies hat zur Folge, daß die Feder 13 einfedert und es somit zu keiner weiteren Verschiebung des Stempels 9 kommt, obwohl die Nocke 20 möglicherweise weiterhin gegen den Federträger 21 drückt und diesen auch weiterhin verschiebt. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß es nur zu einer geringfügigen Einfederung kommt, um den durch das Einfedern bedingten Anstieg der Federspannung in vertretbaren Grenzen zu halten.

Fig. 8b zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße Preßvorrichtung, bei dem sowohl der Antrieb 6 als auch der Antrieb 10 jeweils als eigener Kniehebelantrieb ausgebildet ist, die unabhängig voneinander operieren können. Der Kniehebelantrieb 8 ist in identischer Weise wie in Fig. 8a bereits dargestellt mit dem Schlitten 5 gekoppelt. Im Gegensatz zu Fig. 8a ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8b jedoch keine Nocke 20 zum Antrieb des Stempels 9 vorhanden, da der Stempel 9 durch den separaten Kniehebelantrieb 10 angetrieben wird. Hierzu ist der Kniehebelantrieb 10 mit dem Federträger 21 gekoppelt, der analog zu Fig. 8a die Feder 13 aufnimmt. Die Funktionsweise der in Fig. 8b dargestellten Vorrichtung entspricht der Vorrichtung gemäß Fig. 8a mit der Maßgabe, daß der Federträger 21 nicht durch die Nocke 20 des gemeinsamen Kniehebelantriebs 6, sondern direkt durch den separaten Kniehebelantrieb 10 angetrieben wird.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung. In dieser Figur ist nicht die gesamte Preßvorrichtung sondern lediglich ein Ausschnitt zur Veranschaulichung des Antriebs 10 des Stempels 9 gezeigt. Der Antrieb des Stempels 9 erfolgt mit Hilfe einer rotierenden Nockenwelle 22 an der eine Nocke 23 ausgebildet ist, die auf den Federträger 21 triff und dadurch unter Zwischenschaltung der Feder 13 eine Verschiebung des Stempels 9 auslöst. Die Feder 13 hat auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Funktion, das Einpressen der Vertiefung 12 durch den Stempel 9 nur bis zum Zeitpunkt der vollständigen Füllung der Matrize 1 zuzulassen. In Fig. 9 ist auch noch explizit ein Rückholfeder 24 gezeigt, die den Stempel 9 nach Beenden des Einpreßvorgangs wieder in seine Ausgangsposition bringt. Diese Rückholfeder 24 oder ein gleichwirkendes Element ist auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen erforderlich, bei denen die Rückholbewegung nicht durch den Antrieb 6 bzw. 10 vorgenommen wird.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei dem der Antrieb 10 für den Stempel 9 als hydraulischer Antrieb realisiert ist. Auch die Begrenzungsvorrichtung 11 ist mit hydraulischen Mitteln realisiert. Der grundsätzliche Aufbau der Preßvorrichtung entspricht weiterhin den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so daß im folgenden nur die für dieses Ausführungsbeispiel spezifischen Elemente beschrieben werden.

Der Stempel 9 erweitert sich auf der der Matrize 1 abgewandten Seite zu einem Kolben 25, der dicht mit der Wandung des ihn umgebenden Schlittens 5 abschließt. Die so gebildete Kammer 26 ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. In die Kammer 26 mündet eine Hydraulikleitung 27, die mit einem elektromagnetisch betätigbaren Zweiwegeventil 28 verbunden ist. Das Zweiwegeventil 28 ist sowohl mit einem Sammelbehälter 29 als auch mit einem Druckspeicher 30 verbunden. Mittels einer Pumpe 31 kann Hydraulikflüssigkeit vom Sammelbehälter 29 in den Druckspeicher 30 gepumpt werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel die Matrize mittels des Antriebs 6 zunächst in eine geöffnete Position gefahren und das Formteil 4 wird in das Unterteil 2 eingelegt. Das Zweiwegeventil 28 befindet sich dabei in Schaltstellung I, d. h. die Kammer 26 ist mit dem Sammelbehälter 29 verbunden und steht somit nicht unter Druck, so daß der Stempel 9 frei verschiebbar ist. Die Matrize 1 wird daraufhin geschlossen. Sobald das Oberteil 3 der Matrize 1 eine vorbestimmte Position erreicht hat, wird das Zweiwegeventil 28 in die Schaltposition II umgeschaltet und dadurch die Kammer 26 über die Leitung 27 mit dem Druckspeicher 30 verbunden. Der nunmehr am Kolben 25 des Stempels 9 anliegende Druck bewirkt eine Verschiebung des Stempels 9 zur Stirnfläche des Formteils 4 hin und ein Einpressen des Stempels 9 in das Formteil 4, so daß die Vertiefung 12 entsteht. Der Einpreßvorgang dauert solange an, bis die Matrize vollständig mit dem Material des Formteils 4 gefüllt ist und somit für ein weitergehendes Einpressen ein Druck erforderlich wäre, der höher ist als der im Druckspeicher 30 herrschende Druck. In einem nächsten Schritt wird das Zweigwegeventil wieder in die Schaltposition I gefahren, in der die Leitung 27 mit dem Sammelbehälter 29 verbunden ist und die Matrize 1 wird geöffnet. Die Rückholfeder 24 befördert den Stempel 9 wieder in seinen Ausgangszustand, sobald in der Kammer 26 der Druck entsprechend abgesunken ist. Die Rückholfeder 24 kann auch entfallen und statt dessen kann die der Rückholfeder 24 zugewandte Seite des Kolbens 25 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden und auf diese Art und Weise der Stempel 9 verschoben werden.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung sind noch eine Reihe von Hilfseinrichtungen erforderlich, die nicht im einzelnen beschrieben wurden. So ist es beispielsweise erforderlich, die Formteile 4 der Matrize 1 zuzuführen. Dies kann in rationeller Weise mittels wenigstens eines Schalttellers erfolgen, wobei das Unterteil 2 der Matrize 1 in den Schaltteller integriert sein kann, so daß die Matrize 1 jeweils nur soweit geöffnet werden muß, daß das Unterteil 2 mit dem darin enthaltenen Formteil 4 weggedreht werden kann. Die Entnahme des fertigen Formteils 4 aus dem Unterteil 2 und das Einbringen des Formteils 4 im Rohzustand in das Unterteil 2 kann dann während des Pressens unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer weiterer Schaltteller erfolgen. Auf diese Art und Weise läßt sich ein hoher Durchsatz mit der erfindungsgemäß Preßvorrichtung erreichen. Die Schaltteller können dabei auch so weitergebildet sein, daß mit ihnen ein Abscheren des rohen Formteils 4 von einem zugeführten Strangmaterial möglich ist.

Bezugsziffern

1

Matrize

2

Unterteil

3

Oberteil

4

Formteil

5

Schlitten

6

Antrieb (Matrize)

7

Bohrung

8

Mittelachse

9

Stempel

10

Antrieb (Stempel)

11

Begrenzungseinrichtung

12

Vertiefung

13

Feder

14

Anschlag

15

Antriebsrad

16

Hebelelement

17

Hebelelement

18

Hebelelement

19

Justiervorrichtung

20

Nocke (Hebelelement)

21

Federträger

22

Nockenwelle

23

Nocke (Nockenwelle)

24

Rückholfeder

25

Kolben

26

Kammer

27

Hydraulikleitung

28

Zweiwegeventil

29

Sammelbehälter

30

Druckspeicher

31

Pumpe

Claims (18)

1. Verfahren zum Pressen eines Formteils (4) mit den Schritten

• - Einlegen des Formteils (4) im Rohzustand in eine wenigstens zweiteilige Matrize (1),
• - Umformen des Formteils (4) durch Schließen der beiden Matrizenteile (2, 3) unter Druckeinwirkung,
• - Öffnen der Matrize (1),
• - Entnehmen des Formteils (4) aus der Matrize (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Volumen des Formteils (4) im Rohzustand im Mittel kleiner gewählt wird als das Volumen des Innenraums der Matrize (1) und,
• - vor dem Öffnen der Matrize (1) wenigstens eine Vertiefung (12) in das Formteil (4) eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (12) in das Formteil eingepreßt wird, sobald die Matrizenteile (2, 3) eine Position der nächsten Annäherung zueinander erreicht haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen der Vertiefung (12) in das Formteil (4) kurz vor dem Zeitpunkt der nächsten Annäherung der beiden Matrizenteile (2, 3) beginnt und wenigstens bis zum Zeitpunkt der nächsten Annäherung der beiden Matrizenteile (2, 3) andauert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zum Einpressen der Vertiefung (12) auf einen vorgebbaren Wert begrenzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Seiten des Formteils (4) je eine Vertiefung (12) eingepreßt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Formteil (4) um einen Wälzkörper eines Wälzlagers handelt.

7. Vorrichtung zum Pressen eines Formteils umfassend

• - eine wenigstens zweiteilige Matrize (1) zur Aufnahme des Formteils (4), durch die die äußere Form des Formteils (4) festgelegt wird,
• - einen ersten Antrieb (6), mit dem die beiden Teile (2, 3) der Matrize (1) einander angenähert oder voneinander wegbewegt werden können,

gekennzeichnet, durch

• - einen Stempel (9), zum Einpressen einer Vertiefung (12) in das Formteil (4), wobei der Stempel (9) mittels des ersten Antriebs (6) oder mittels eines zweiten Antriebs (10) verschiebbar ist,
• - eine Begrenzungseinrichtung (11), die die Bewegung des Stempels (9) derart beeinflußt, daß der Stempel (9) maximal so weit in das Formteil (4) eingepreßt wird, daß die Matrize (1) vollständig mit dem Material des Formteils (4) ausgekleidet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (11) kraft- oder druckgesteuert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (11) den Druck zum Einpressen der Vertiefung (12) auf einen vorgebbaren Wert begrenzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirkverbindung zwischen dem Stempel (9) und einem Kraft- (13) oder Druckreservoir (30) besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftreservoir (13) aus einer Feder besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreservoir (30) aus einem Druckspeicher besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (11) eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Istwerts für den Druck umfaßt und eine Stelleinrichtung zum Beenden des Einpressens der Vertiefung (12) beim Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwerts für den Druck.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (6) als Hebelantrieb, insbesondere als Kniehebelantrieb ausgebildet ist, wobei eines der Hebelelemente (18) eine nockenförmige Verlängerung (20) aufweist, die den Stempel (9) antreibt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (10) als Hebelantrieb, insbesondere Kniehebelantrieb, ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (10) als Nockenwelle ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb (10) als hydraulischer Antrieb ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (2) der Matrize (1) in einem Schaltteller integriert ist.