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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Presshärtepresse gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Im
Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Presshärtepresse
mit einem Rahmen, welcher einen Pressentisch sowie einen bewegbaren
Stößel umfasst.
An dem Pressentisch ist ein Unterwerkzeug befestigbar, ebenso ist
an dem Stößel ein
Oberwerkzeug montierbar. Die Presse dient dazu, umgeformte Teile,
insbesondere Blechteile, zu härten.
Hierzu werden die Teile auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur
erwärmt,
beispielsweise über
900°C. Die
Presse dient dazu, die Teile zum Zwecke der Abkühlung und Rekristallisation
formgetreu einzuspannen und zu halten, nämlich zu pressen.
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Bei
der Presshärtung
von Blechteilen oder Umformteilen ist es erforderlich, diese in
gezielter Weise in sehr kurzer Zeit abzukühlen und zu pressen, um den
zur Härtung
erforderlichen Rekristallisationsvorgang gezielt ablaufen zu lassen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presshärtepresse
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau
und einfacher, kostengünstiger
Herstellbarkeit mit kurzen Taktzeiten arbeitet und zur Durchführung eines
Rekristallisationsvorganges geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die
Unteransprüche
zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist somit
vorgesehen, dass der Stößel mittels
eines Kniegelenkmechanismus oder Kniehebelmechanismus an dem Pressenrahmen
gelagert und hierdurch vertikal bewegbar ist.
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Durch
die Verwendung eines Kniegelenkmechanismus ist es möglich, den
Stößel binnen
kürzester
Zeit von der Öffnungsstellung
in die Schließstellung
zu bringen. Es ist nicht erforderlich, hierzu Kolben-Zylinder-Einheiten
zu verwenden, die beispielsweise durch Hydraulikfluid beaufschlagt
werden. Derartige Kolben-Zylinder-Einheiten benötigen eine gewisse Taktzeit,
um zu Verfahren bzw. Kräfte
aufzubringen. Demgegenüber
ist es bei der erfindungsgemäßen Lösung möglich, den
Stößel durch
sein Eigengewicht bei gelöstem
Kniegelenkmechanismus herabfallen zu lassen. Diese Bewegung wird
noch durch das Gewicht des Oberwerkzeugs sowie weiterer Bauteile
unterstützt.
Der Kniegelenkmechanismus wird dabei von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung
bewegt, in welcher er automatisch verriegelt, so dass es nachfolgend
möglich
ist, die erforderlichen Presskräfte
aufzubringen, um das Bauteil formstabil in dem Werkzeug abzukühlen.
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Die
Betätigung
des Kniegelenkmechanismus und das Schließen der Werkzeuge kann in einem kürzestmöglichen
Zeitraum von beispielsweise wenigen 1/10 sek. erfolgen.
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Erfindungsgemäß ist es
besonders vorteilhaft, wenn der Kniegelenkmechanismus mittels zumindest
eines Hubzylinders zu öffnen
bzw. zu schließen
ist. Dabei ist es günstig,
wenn zum Öffnen
und Schließen
des Kniegelenkmechanismus am Pressenrahmen zumindest ein Hubzylinder
angeordnet ist. Der Hubzylinder kann dabei den Kniegelenkmechanismus
spreizen, so dass sich dieser in die Öffnungsstellung bewegt und
hierdurch den bewegbaren Stößel zusammen
mit dem Oberwerkzeug nach oben bewegt, um den Pressenraum freizugeben.
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In
günstiger
Ausgestaltung umfasst der Kniegelenkmechanismus einen an dem Hubzylinder
gekoppelten Zwischenkniehebel, welcher im geöffneten Zustand des Kniegelenkmechanismus
dazu dient, diesen zu verriegeln. Es sind somit keine Haltekräfte erforderlich,
um den Kniegelenkmechanismus in der geöffneten Position zu halten.
Ein Beschicken des Werkzeugs mit einem Bauteil kann somit in sicherer und
einfacher Weise erfolgen. Nach dem Lösen des Zwischenkniehebels,
welches in kürzester
Zeit erfolgen kann, kann der eigentliche Kniegelenkmechanismus geschlossen
werden.
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Besonders
günstig
ist es, wenn zwei Paare von jeweils einem oberen und einem unteren
Kniehebel vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, den Kniehebelmechanismus
in anderer Ausgestaltung auszubilden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Kniegelenkmechanismus mit einer unteren
Druckplatte verbunden ist, welche über zumindest einen Kurzhubzylinder
mit dem Stößel gekoppelt
ist. Hierdurch ist es möglich,
die erforderlichen Schließkräfte durch
den zumindest einen Kurzhubzylinder zwischen der Druckplatte und
dem Stößel aufzubringen.
Der Kurzhubzylinder braucht nur einen sehr geringen Hub auszuführen, so
dass die Aufbringung der Presskraft innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann.
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Bei
der erfindungsgemäßen Presshärtepresse
ist es möglich,
die Führung
zwischen dem Stößel und
dem Pressentisch in dem Werkzeug zu realisieren. Aus diesem Grunde
kann die Presse einfacher und kostengünstiger ausgebildet sein, insbesondere der
Pressenrahmen der Presse.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß möglich, zusätzliche
Stoßdämpfer oder ähnliches
vorzusehen, um ein Rückfedern
des Stößels beim Übergang
in die Schließstellung
zu verhindern und um auch eine akustische Dämpfung vorzusehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Presshärtepresse
im geöffneten
Zustand,
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2 eine
Darstellung, analog 1, im Übergangszustand zu der geschlossenen
Stellung des Kniegelenkmechanismus,
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3 eine
Darstellung im verriegelten Zustand des Kniegelenkmechanismus,
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4 eine
Darstellung unter Aufbringung der Presskraft durch die Kurzhubzylinder,
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5 eine
Detailansicht des Kniegelenkmechanismus analog 2,
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6 eine
Darstellung, analog 5, im verriegelten Zustand des
Kniegelenkmechanismus,
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7 eine
Seitenansicht des in den 1 bis 6 dargestellten
Ausführungsbeispiels
ohne Pressengestell,
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8 eine
Seitenansicht, analog 1, eines weiteren Ausführungsbeispiels
im geöffneten
Zustand,
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9 eine
Darstellung, analog 8, im Übergangszustand zu der geschlossenen
Stellung des Kniegelenkmechanismus,
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10 eine
Darstellung im verriegelten Zustand des Kniegelenkmechanismus,
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11 eine
Darstellung und Aufbringung der Presskraft durch die Kurzhubzylinder,
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12 eine
Darstellung eines Hydraulikschaltplans im noch nicht verriegelten
Zustand des Kniegelenkmechanismus, und
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13 eine
Darstellung des in 12 gezeigten Hydraulikschaltplans
im verriegelten Zustand zur Aufbringung einer Presskraft durch die
Kurzhubzylinder.
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In
den Ausführungsbeispielen
sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Die
erfindungsgemäße Presshärtepresse umfasst
einen geschlossenen Rahmen 12, in welchem ein Pressentisch 9 angeordnet
ist, auf welchem ein Unterwerkzeug 14 angeordnet ist.
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Oberhalb
des Pressentischs 9 ist ein Stößel 8 vertikal bewegbar
angeordnet, welcher ein Oberwerkzeug 13 trägt. Im oberen
Bereich des Stößels 8 sind
zwei Kurzhubzylinder 7 angeordnet (Kolben-Zylinder-Einheiten).
Die hydraulische Anbindung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit halber nicht
gezeichnet. Die Kolben der Kurzhubzylinder 7 sind mit einer
Druckplatte 6 verbunden. Die Druckplatte 6 hängt an einem
Kniegelenkmechanismus, welcher zwei untere Kniehebel 5 sowie
zwei obere Kniehebel 3 umfasst, welche gelenkig miteinander
verbunden sowie gelenkig an der Druckplatte 6 sowie einem Pressenkopf 1 gelagert
sind. Im Bereich der gelenkigen Verbindung zwischen den Kniehebeln 3 und 5 ist gelenkig
ein Zwischenkniehebel 4 angeordnet, welcher, wie sich aus
den 2 bis 4 ergibt, symmetrisch aufgebaut
und in seinem mittleren Bereich gelenkig ausgebildet ist. Dieses
mittlere Gelenk ist gelenkig mit einer Kolbenstange eines Hubzylinders (Kolben-Zylinder-Einheit) 2 verbunden.
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Die 1 zeigt
weiterhin eine ortsfeste Prallplatte 10, welche die Öffnungsbewegung
des Stößels 8 begrenzt.
Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 11 eine Führung für die Kolbenstange
des Hubzylinders 2 vorgesehen.
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Die 1 zeigt
die Presse in geöffnetem
Zustand, dabei ist der Kniehebelmechanismus (obere Kniehebel 3 und
untere Kniehebel 5) durch die Zwischenkniehebel 4,
welche sich in einer zueinander fluchtenden Position befinden, verriegelt.
Somit wird der Stößel 8 in
der geöffneten
Position gehalten.
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Durch
eine Entlastung des Zylinderinnenraums des Hubzylinders 2 fällt der
Stößel 8 durch sein
Eigengewicht nach unten, während
der Kolben des Hubzylinders 2 durch die Kolbenstange und
den Zwischenkniehebel 4 nach oben gedrückt wird (2).
Hierdurch gelangen die Kniehebel 3 und 5 in eine
zueinander leicht abgewinkelte Anordnung, so wie dies im Detail
in 5 dargestellt ist. Die Kniehebel 3, 5 befinden
sich somit im Totpunkt, sind jedoch noch nicht vollständig verriegelt.
Dieser Verriegelungszustand ist in 3 gezeigt.
In diesem Zustand sind die Gelenke der Kniehebel 3 und 5 keiner
Belastung ausgesetzt, so wie sich dies auch aus der Detaildarstellung
der 6 ergibt. Durch Betätigung der Kurzhubzylinder 7 ist
es nunmehr möglich,
die erforderliche Schließkraft
oder Presskraft aufzubringen, um das Werkzeug 13, 14 zu
schließen.
Hierdurch kann ein Werkstück 15 unter
formbeständigem
Pressen rasch abgekühlt
und damit gehärtet
werden.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung in den 1 bis 6 nur
schematisch dargestellt ist. In der praktischen Realisierung ist
es möglich,
mehrere Kurzhubzylinder 7 vorzusehen sowie zusätzliche Führungen
des Stößels 8 anzuordnen.
Auch die Ausgestaltung der Hydraulikleitung sowie gegebenenfalls
weitere Führungen,
Dämpfungen
oder Ähnliches,
können
den Anforderungen angepasst werden.
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Die
Kniehebelarme (obere Kniehebel 3 und untere Kniehebel 5)
sind erfindungsgemäß als Riegel bzw.
Platten ausgeführt,
so dass die Gelenke, mittels derer die Kniehebel 3, 5 gelenkig
gelagert sind, nur das Stößel- und
Werkzeuggewicht aufnehmen müssen.
Die Presskraft, welche über
die Kurzhubzylinder 7 aufgebracht wird, wird nur über die
Kontaktflächen der
Kniehebel 3, 5 übertragen. Die Gelenke sind
hierbei nicht beteiligt und werden nicht belastet.
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Das
in den 8 bis 11 dargestellte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 7 zunächst dadurch, dass seitliche
Führungsrollen 16 dargestellt sind.
Diese können
auch bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 7 vorgesehen sein. Sie dienen
dazu, den Stößel 8 in
dem Rahmen 12 zu führen.
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Weiterhin
zeigt das Ausführungsbeispiel
der 8 bis 11 einen Kurbeltrieb, welcher
eine Kolben-Zylinder-Einheit 17 umfasst, deren Kolbenstange
mit einer Zahnstange 18 verbunden ist, welche mit einem
Zahnrad 19 kämmt.
Das Zahnrad 19 ist um eine Drehachse 20 drehbar
an dem Rahmen 12 gelagert und über ein Gelenk 21 mit
einer Kurbelstange 22 verbunden, welche wiederum gelenkig
mit dem Zwischenkniehebel bzw. der Zwischenstange 4 verbunden
ist, welche wiederum gelenkig mit den Verbindungsgelenken des oberen
Kniehebels 3 bzw. des unteren Kniehebels 5 jeweils
verbunden ist.
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Durch
eine Betätigung
der Kolben-Zylinder-Einheit 17 wird somit der durch die
Zahnstange 18, das Zahnrad 19 und die Kurbelstange 22 gebildete
Kurbeltrieb bewegt, um die Kniehebel 3, 5 von
der Öffnungsstellung über die
Zwischenstellung in die Zwischenstellung in die in den 10 und 11 gezeigte Verriegelungsstellung
zu bringen. In der Verriegelungsstellung sind, wie bereits bei dem
ersten Ausführungsbeispiel
erläutert,
sämtliche
Drehgelenke der Kniehebel 3 und 5, welche als
Riegel bzw. Platten ausgebildet sind, entlastet, so dass die Presskraft,
welche durch die Kurzhubzylinder 7 aufgebracht wird, die
Gelenke nicht belastet und direkt durch die Kniehebel 3 und 5 abgestützt wird.
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Durch
den oben beschriebenen Kurbeltrieb ergibt sich ein besonders vorteilhafter
sinusförmiger Bewegungsablauf.
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Auch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist,
ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, keine
Beeinträchtigung
durch eine Stößel- und/oder Pressentischdurchbiegung
gegeben, da diese, falls sie auftritt, durch die Kurzhubzylinder 7 kompensiert wird.
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Die 12 und 13 zeigen
in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel
des Hydraulikschaltplans. Die Kniehebel 3, 5 sind
nur schematisch dargestellt, ebenso die Kolben-Zylinder-Einheit des Kurzhubzylinders 7.
Der Hydraulikschaltplan sieht ein 2/2-Wegeventil 23 vor,
welches durch einen der Kniehebel, beispielsweise den oberen Kniehebel 3, betätigt wird.
Wenn dieser von der fast-verriegelten Position (siehe beispielsweise 2)
in die Verriegelungsposition (siehe beispielsweise 3)
bewegt wird, wird das Wegeventil mechanisch betätigt und öffnet so verzögerungsfrei
die Fluidströmung
von einem Druckspeicher 24 zu dem Kurzhubzylinder 7. Somit
ist es möglich,
den Aufbau der Presskraft des Kurzhubzylinders 7 ebenfalls
in wenigen 1/10 Sekunden vorzunehmen.
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- 1
- Pressenkopf
- 2
- Hubzylinder
- 3
- Obere
Kniehebel
- 4
- Zwischenkniehebel/Zwischenstange
- 5
- Untere
Kniehebel
- 6
- Druckplatte
- 7
- Kurzhubzylinder
- 8
- Stößel
- 9
- Pressentisch
- 10
- Prallplatte
- 11
- Führungen
- 12
- Rahmen
- 13
- Oberwerkzeug
- 14
- Unterwerkzeug
- 15
- Werkstück
- 16
- Führungsrolle
- 17
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 18
- Zahnstange
- 19
- Zahnrad
- 20
- Drehachse
- 21
- Gelenk
- 22
- Kurbelstange
- 23
- 2/2-Wegeventil
- 24
- Druckspeicher