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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen von Abstandssicken in Blechplatinen und ein Platinenschneidwerkzeug, das wenigstens eine solche Vorrichtung aufweist.
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In der Blechbearbeitung, insbesondere in Presswerken, ist es üblich, das zu verarbeitende Blech (typischerweise Feinblech) in Form vorgeschnittener Blechplatinen, die zu einem Platinenstapel angeordnet sind, bereitzustellen. Am Verarbeitungsort werden die Blechplatinen dann einzeln vom Platinenstapel abgenommen, was bevorzugt automatisiert erfolgt. Hierbei kann es allerdings vorkommen, dass die Blechplatinen derart aneinander haften, dass es nicht ohne Weiteres möglich ist, die oberste Blechplatine vom Platinenstapel abzuheben.
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Die
DE 297 22 715 U1 beschreibt eine Blechdicken-Messeinrichtung, die ein Alarm-Signal erzeugt, wenn von einer Zuführeinrichtung zwei aneinander haftende Bleche anstelle eines einzigen Bleches zugeführt werden.
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Die
DE 40 02 324 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Abnehmen einer Platine von einem Platinenstapel. Beim Abheben wird die oberste Platine derart stark gekrümmt, dass sich diese sicher und vereinzelt vom Platinenstapel abhebt.
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Um beim Abheben das Hängenbleiben zu verhindern, wird in der
DE 31 36 544 A1 eine quer zum Blechstapel angeordnete Blasdüse vorgeschlagen, die Druckluft zwischen die Bleche einbläst, so dass sich diese voneinander lösen. Aus dem Stand der Technik sind auch sogenannte Elektrospreizmagnete bekannt, wie bspw. in der
DE 202 10 518 U1 erwähnt, wobei diese selbsterklärend nur für bestimmte Blechmaterialien geeignet sind.
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In die Bleche bzw. Platinen können ferner sogenannte Abstandssicken eingeformt werden, wodurch diese dann im Stapel auf Abstand gehalten sind, so dass ein Entstapeln bzw. Entnehmen aus dem Stapel problemlos möglich ist. Durch die Beabstandung mithilfe eingeformter Abstandssicken wird auch das Einblasen von Druckluft zwischen die Bleche vereinfacht oder überhaupt erst ermöglicht. Durch das Beabstanden der Bleche kann außerdem die Beschädigung der Blechoberflächen im Stapel ausgeschlossen werden. Bei entsprechender Ausgestaltung und Anordnung der Abstandssicken können auch schiefe Platinenstapel verhindert bzw. gerade Stapel ermöglicht werden.
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Die
EP 0 688 614 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prägen einer Ausformung (Sicke) in eine Blechtafel, wobei die Prägung während der Förderbewegung erfolgen kann. Durch die Anbringung der Sicken können die Platinen zu einem im Wesentlichen gleichmäßigen, nicht schief stehenden Stapel gestapelt werden.
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Aus der
DE 195 19 386 C1 und der
DE 10 2010 042 454 A1 sind Vorrichtungen zum Prägen bzw. Einprägen von Abstandssicken bekannt, die in ein Pressenwerkzeug eingebaut werden können. Das Einprägen der Abstandssicken erfolgt bei der in der
DE 195 19 386 C1 beschriebenen Vorrichtung mithilfe eines Prägestempels, der an einem Prägekolben befestigt ist, und bei der in der
DE 10 2010 042 454 A1 beschriebenen Vorrichtung mithilfe mehrerer Prägestempel, die an einer Walze befestigt sind. Um sicherzustellen, dass die Abstandssicken zweier hintereinander gefertigter und im Platinenstapel übereinanderliegender Blechplatinen nicht ineinander fallen, wird der Prägekolben bzw. die Walze nach jedem Prägevorgang von einem integrierten Drehmechanismus weitergedreht, so dass die nächste Abstandssicke unter einem anderen Winkel bzw. an einer anderen Stelle eingeprägt wird.
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Mit der Erfindung soll eine weitere Vorrichtung zum Prägen von Abstandssicken bereitgestellt werden, die günstig und robust ist.
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Diese Aufgabe wird von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit einem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Erfindung ferner auf ein Platinenschneidwerkzeug, wobei es sich insbesondere um ein pressengebundenes Platinenschneidwerkzeug handelt, das wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung und bevorzugt mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen aufweist. Mit einem weiteren nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine bevorzugte Verwendung dieses Platinenschneidwerkzeugs zur Serienherstellung von Formplatinen aus Aluminiumblech. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prägen von Abstandssicken in Blechplatinen, umfasst:
- – einen Prägestempel, der zum Prägen einer hinterschnittfreien Abstandssicke in das Blechmaterial eindringt und dabei eine Sickeninnenkontur erzeugt; und
- – eine (dem Prägestempel gegenüberliegende) Prägematrize mit einer Prägegravur zur Erzeugung einer flachen und kantigen Sickenaußenkontur an der vom Prägestempel abgewandten Blechseite, wobei die Prägegravur so ausgebildet ist, dass die damit erzeugte Sickenaußenkontur in Querrichtung (d. h. quer und insbesondere senkrecht zur Prägerichtung) die mit dem Prägestempel erzeugte Sickeninnenkontur überragt, zumindest teilweise und insbesondere vollständig.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht zuverlässig das Erzeugen bzw. Prägen von Abstandssicken in Blechplatinen, die beim späteren Stapeln der Blechplatinen nicht ineinander fallen bzw. ineinander rutschen können, so dass die Beabstandung der Blechplatinen im Platinenstapel zuverlässig gewährleistet ist. Eine versetzte oder verdrehte Anordnung der Abstandssicken ist nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt daher auch ohne den in der
DE 195 19 386 C1 und
DE 10 2010 042 454 A1 beschriebenen Drehmechanismus aus, weshalb diese günstiger, robuster und verschleißunanfälliger ist. Zudem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere die stempeltragende Vorrichtungseinheit, eine niedrige Bauhöhe auf, wodurch der Einbau in ein Platinenschneidwerkzeug oder dergleichen vereinfacht wird.
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Der Prägestempel kann an seiner Stirnseite mit einer Prägenase oder dergleichen ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Prägestempel bzw. die Prägenase beim Prägen nur wenige Zehntel Millimeter in das Blechmaterial eindringt, bspw. um 0,3 mm bis 0,5 mm und insbesondere um ca. 0,4 mm, ohne allerdings das Blechmaterial zu durchdringen, d. h., die Eindringtiefe beträgt weniger als die Blechdicke. Dabei wird das Blechmaterial stempelseitig um wenige Zehntel Millimeter eingedrückt und auf der gegenüberliegenden matrizenseitigen Blechseite um wenige Zehntel Millimeter flach herausgedrückt, wobei der herausgedrückte Anteil mithilfe der Prägematrize definiert umgeformt wird. Der Prägestempel wird also nicht durch das Blechmaterial durchgedrückt, um dabei eine napf- bzw. näpfchenartige Vertiefung oder dergleichen auszuformen, sondern es handelt sich um einen napf- bzw. näpfchenfreien Prägevorgang ohne Ziehanteile (d. h., es wird kein Napf bzw. Näpfchen oder dergleichen gezogen).
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Die Prägegravur der Prägematrize weist bevorzugt eine sich im Wesentlichen quer zur Prägerichtung (in der Regel ist dies die Stempelbewegungsrichtung) erstreckende Druckfläche auf, die beim Prägen ein lokales Querfließpressen des Blechmaterials bewirkt, um eine möglichst kantige Ausformung der Sickenaußenkontur zu erhalten.
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Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer noppenartigen Abstandssicke ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um eine im Wesentlichen kreisrunde oder gegebenenfalls auch ovale Noppe, deren Sickenaußenkontur bspw. einen Durchmesser von ca. 6 mm und deren Sickeninnenkontur bspw. einen Durchmesser von ca. 4 mm aufweisen kann.
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Der Prägestempel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bevorzugt als starrer bzw. unbeweglicher Stempel ausgebildet, d. h., dieser ist weder verschiebbar noch verdrehbar. Der Prägestempel kann aus einem Stahlmaterial, insbesondere einem gehärteten Stahlmaterial, hergestellt sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen Niederhalter aufweisen, mit dem das zu prägende Blechmaterial unmittelbar vor dem Prägevorgang und/oder beim Prägevorgang gegen die Prägematrize fixierbar ist, um einen präzisen Prägevorgang zu ermöglichen und ein Aufwölben des Blechmaterials um die Prägestelle herum zu verhindern. Bei diesem Niederhalter handelt es sich bevorzugt um eine Hülse, die relativbeweglich um den Prägestempel herum angeordnet und durch eine Feder, insbesondere eine Elastomerfeder, kraftbeaufschlagt ist. Die bevorzugt metallische Hülse ist insbesondere direkt am vorzugsweise starren Prägestempel geführt und kann mit Schmierstofftaschen (bspw. Graphittaschen) ausgebildet sein.
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Der starre Prägestempel, der relativbewegliche Niederhalter und die Feder können gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse gleichzeitig auch als Führung für den Niederhalter fungieren kann. Das vorzugsweise metallische Gehäuse bietet einen Beschädigungs- und Verschmutzungsschutz. Bevorzugt weist das Gehäuse auch wenigstens eine Befestigungsbohrung (für eine Befestigungsschraube oder dergleichen) und/oder einen Befestigungsflansch auf. Bevorzugt ist der Prägestempel austauschbar bzw. auswechselbar im Gehäuse angeordnet.
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Das zur Erfindung gehörende Platinenschneidwerkzeug zur Herstellung von Blechplatinen, insbesondere aus Aluminiumblech, weist ein Werkzeugoberteil, ein Werkzeugunterteil und wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prägen bzw. Einprägen von Abstandssicken auf, wobei deren Prägestempel (zusammen mit einer stempeltragenden Vorrichtungseinheit) im Werkzeugoberteil oder im Werkzeugunterteil angeordnet sein kann und deren Prägematrize (zusammen mit einer matrizetragenden Vorrichtungseinheit) gegenüberliegend im anderen Werkzeugteil angeordnet ist, so dass der Prägestempel und die Prägematrize in an und für sich bekannter Weise zusammenwirken können.
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Bevorzugt handelt es sich um ein pressengebundenes Platinenschneidwerkzeug zur Verwendung in einer Schneidpresse oder dergleichen. Das Platinenschneidwerkzeug verfügt in bekannter Weise über Schneideinrichtungen, wobei das Einprägen wenigstens einer Abstandssicke (bevorzugt mehrerer Abstandssicken) im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Schneidvorgang während eines Schließhubs erfolgen soll. Bevorzugt ist die wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prägen von Abstandssicken so angeordnet, dass die Abstandssicken in späteren Abfallbereichen geprägt werden.
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Das Platinenschneidwerkzeug wird bevorzugt zur Serienherstellung von Formplatinen aus Aluminiumblech, insbesondere Aluminium-Feinblech (d. h. Blechdicke < 4 mm, insbesondere < 3 mm) verwendet, wobei die in Serie hergestellten Formplatinen anschließend gestapelt werden. Das Aluminiumblech weist bevorzugt eine ein- oder beidseitige Festschmierstoffbeschichtung auf, trotz derer die Platinen bzw. Formplatinen aufgrund der erfindungsgemäß erzeugten Abstandssicken im Platinenstapel nicht aneinander haften. Unter einer Formplatine wird insbesondere eine Blechplatine mit komplexerer Zuschnittsgeometrie verstanden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren beispielhaft näher erläutert.
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1 zeigt in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prägen von Abstandssicken.
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2 veranschaulicht die Funktionsweise der mit der Vorrichtung aus 1 erzeugten Abstandssicken beim Stapeln von Blechplatinen.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung 100 weist einen Prägestempel 120 mit einer stirnseitigen Prägenase 125 auf. Der starre Prägestempel 120 ist austauschbar in einem Gehäuse 110 mit Befestigungsflansch 115 angeordnet. Im Gehäuse 110 ist ein als Hülse ausgebildeter Niederhalter 130 gelagert, der durch die Feder (insbesondere eine Elastomerfeder) 140 nach außen bzw. in Richtung des Blechmaterials M vorgespannt ist. Zur Vorrichtung 100 gehört ferner eine dem Prägestempel 120 gegenüberliegende Prägematrize 160 mit einer Prägegravur 165, die gegensätzlich zur Prägenase 125 ausgebildet ist. Die Prägematrize 160 ist typischerweise in einer nicht gezeigten Matrizenaufnahme befestigt.
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Die den Prägestempel 120 umfassende bzw. tragende Vorrichtungseinheit ist in einem nicht gezeigten Werkzeugoberteil eines Platinenschneidwerkzeugs angeordnet. Um die Höhenposition des Prägestempels 120 verändern zu können, ist eine auswechselbare Abstimm- bzw. Adapterplatte 150 vorgesehen. Die Adapterplatte 150 kann aus Schichtblech gebildet sein. Die Prägematrize 160 ist im Werkzeugunterteil des Platinenschneidwerkzeugs angeordnet. Prinzipiell ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
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Beim Schließen des Platinenschneidwerkzeugs wird durch Schneidoperationen eine Blechplatine 200, die dann im Weiteren bspw. umgeformt wird, hergestellt. Im selben Arbeitsgang wird mithilfe der Vorrichtung 100 an einer definierten Stelle der Blechplatine 200 eine Abstandssicke 210 (siehe 2) in das Blechmaterial M eingeprägt, wie nachfolgend noch näher erläutert. Bevorzugt weist das Platinenschneidwerkzeug mehrere derartige Prägevorrichtungen 100 auf, die an verschiedenen Stellen der Blechplatine 200 identische oder auch unterschiedliche Abstandssicken 210 erzeugen.
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Zum Prägen bzw. Einprägen einer Abstandssicke 210 wird das Blechmaterial M bzw. die Blechplatine 200 in an und für sich bekannter Weise zwischen dem Prägestempel 120 und der Prägematrize 160 der Vorrichtung 100 positioniert und durch eine Schließbewegung zwischen Stempel 120 und Matrize 160 lokal umgeformt. Im gezeigten Beispiel wird das Werkzeugoberteil des Platinenschneidwerkzeugs zusammen mit dem daran befestigten Prägestempel 120 nach unten bewegt. Hierbei dringt die Prägenase 125 auf der stempelseitigen Blechseite wenige Zehntel Millimeter in das Blechmaterial M ein und erzeugt dabei eine Sickeninnenkontur 212 (siehe 2), während an der vom Prägestempel 120 abgewandten matrizenseitigen Blechseite mithilfe der Prägegravur 165 eine flache Sickenaußenkontur 214 erzeugt wird. Die Prägerichtung ist mit P angegeben und entspricht bevorzugt der Schließrichtung des Platinenschneidwerkzeugs. Die Prägegravur 165 der Prägematrize 160 ist derart ausgebildet, dass die damit erzeugte Sickenaußenkontur 214 in Querrichtung, d. h. quer zur Prägerichtung P, die mit dem Prägestempel 120 bzw. dessen Prägenase 125 erzeugte Sickeninnenkontur 212 überragt, wie nachfolgend noch näher erläutert.
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Die Prägegravur 165 der Prägematrize 160 weist eine sich im Wesentlichen quer zur Prägerichtung P erstreckende ebene Druckfläche 166 auf, die beim Prägen ein lokales Querfließpressen bewirkt, so dass die Sickenaußenkontur 214 präzise ausgeformt wird. Das Querfließpressen ist in 1 mit zwei Querpfeilen veranschaulicht. Bevorzugt weist die Prägegravur 165 eine gehärtete, bspw. nitriergehärtete, Oberfläche auf.
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Beim Prägen kann es im Bereich zwischen der Prägenase 125 und der Druckfläche 166 zu einer gewollten Blechdickenreduktion kommen, die bspw. ein späteres Rückformen der Abstandssicke 210 begünstigt. Während des Prägevorgangs wird das Blechmaterial M um die Prägestelle herum mit dem Niederhalter 130 gegen die Prägematrize 160 fixiert, wobei der Niederhalter 130 dabei auch ein Aufwölben des Blechmaterials M verhindert. 1 zeigt das Ende des Prägevorgangs, d. h., das Werkzeugoberteil ist in seinem unteren Totpunkt (UT) angelangt.
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Die Prägegravur 165 an der Prägematrize 160 ist so ausgebildet, dass damit beim Prägen eine flache und kantige Sickenaußenkontur 214 erzeugt wird. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass die Sickenaußenkontur 214 nur wenige Zehntel Millimeter hoch ist, einen ebenen, sich im Wesentlichen quer bzw. senkrecht zur Prägerichtung P erstreckenden Bodenabschnitt und einen sich im Wesentlichen in Prägerichtung P erstreckenden Umfangsabschnitt aufweist, wobei der Bodenabschnitt und der Umfangsabschnitt an wenigstens einer Kante 215 hinterschnittfrei zusammenstoßen. Die Kante 215 ist möglichst scharfkantig ausgebildet, d. h. mit einem Kantenradius der kleiner ist als die Blechdicke. Im Übrigen ist auch die Sickeninnenkontur 212 ebenfalls flach, kantig und hinterschnittfrei. Somit haben weder die Sickeninnenkontur 212 noch die Sickenaußenkontur 214 eine hinterschnittige Gestalt bzw. Geometrie.
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Die Abstandssicke 210 kann als eine im Wesentlichen kreisrunde Noppe ausgebildet sein. Die äußere Höhe H der topfförmigen Noppe beträgt bspw. 0,3 mm bis 0,5 mm und bevorzugt ca. 0,4 mm. Der äußere Durchmesser D der Außenkontur 214 beträgt bspw. 5 mm bis 7 mm und bevorzugt ca. 6 mm. Der innere Durchmesser d der Innenkontur 212 beträgt bspw. 3 mm bis 5 mm und bevorzugt ca. 4 mm. (Der Durchmesser des Prägestempels 120 beträgt in diesem Fall ca. 10 mm.) Bei konzentrischer Ausrichtung von Innen- und Außenkontur überragt die Sickenaußenkontur 214 vollständig die Sickeninnenkontur 212, wobei der radiale Überstand bspw. 1,0 mm beträgt.
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Beim Ablegen zweier hintereinander hergestellter Blechplatinen 200 auf einem Platinenstapel kann auch bei fluchtender bzw. übereinanderliegender Ausrichtung die durchmessergrößere Sickenaußenkontur 214 nicht in die durchmesserkleinere Sickeninnenkontur 212 der benachbarten Blechplatine rutschen, wie aus 2 ersichtlich. Die benachbarten Blechplatinen 200 sind zuverlässig um den Betrag der Sicken- bzw. Noppenhöhe H (bspw. 0,4 mm, s. o.) voneinander beabstandet. Der Beabstandungsspalt S kann bspw. auch für das vereinfachte Einblasen von Druckluft verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29722715 U1 [0003]
- DE 4002324 A1 [0004]
- DE 3136544 A1 [0005]
- DE 20210518 U1 [0005]
- EP 0688614 A1 [0007]
- DE 19519386 C1 [0008, 0008, 0012]
- DE 102010042454 A1 [0008, 0008, 0012]
