WO1996024449A1 - Tiefziehwerkzeug mit integriertem niederhalter - Google Patents

Tiefziehwerkzeug mit integriertem niederhalter Download PDF

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deep
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Gerhard Pirchl
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Hecralmat
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor

Definitions

  • the invention relates to a deep-drawing tool according to the preamble of claim 1.
  • the state of the art is a deep-drawing tool, which essentially consists of a stamp, a hold-down device and a deep-drawing mold.
  • the hold-down device can be moved separately from the punch and is intended to sit on the sheet to be deep-drawn and hold this sheet down, while at the same time the punch moves downward and pulls the sheet into the deep-drawing mold with deformation.
  • the hold-down devices consist of a metal tool which is pressurized with its own press, so that this sheet is held in place with relatively high pressure.
  • the invention is therefore based on the object of producing a deep-drawing tool mentioned at the outset more cheaply.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • An essential feature of the invention is that the hold-down device is also incorporated in the stamp of the deep-drawing tool and is not loaded by a separate stamp.
  • the hold-down device is not designed as a ring, but rather that the hold-down device consists of individual punches arranged uniformly distributed around the circumference, which punches are designed as elastomers.
  • a spring stamp which is preferably formed from an elastomeric material which has a high resilience.
  • a resilient attachment of the hold-down device is possible. This has the essential advantage that there is no need for a punch drive for the hold-down device itself, because according to the invention the hold-down device is arranged in the punch itself. It has now been found that certain materials are ideally suited for the hold-down devices to generate a corresponding holding force on the sheet to be held, this material being so deformable that the sheet is held in the required deformation path while the sheet is held in place (with high hold-down pressure) the mold can retract.
  • a polyurethane foam is preferably used as the material for the elastic body, which has a high resilience of e.g. 50%.
  • a plastic material is preferably used as the material for the brake shoes, which is adjustable with different holding properties according to the requirements.
  • So z. B. used as a plastic material is a polyethylene, a polyurethane or the like. Each depending on the material used, there is a certain coefficient of friction in contact with the sheet to be held.
  • the hold-down devices are also provided with the brake shoes which modify the brake shoes on the deep-drawn part.
  • each hold-down device (which is designed as a stamp) has one
  • the brake shoe is designed as a circumferential ring on which the hold-down devices, which are distributed around the circumference, sit piece by piece. It can
  • the hold-down force can also be changed by changing the type of material and the dimensions and the hold-down device. It is important here that the brake shoe can deform slightly elastically in order to be able to adapt to the peripheral edge of the deep-drawn part.
  • thermoforming machines can be built because there is no need for a separate drive for the hold-down device.
  • FIG. 1 shows a schematically drawn section through a low drawing tool in a first embodiment
  • FIG. 2 schematically the top view of the stamp
  • FIG. 3 schematically an embodiment with an annular brake shoe
  • FIG. 4 a view according to FIG. 1 through a deep-drawing tool in a second embodiment
  • Figure 5 the deep-drawing tool according to Figure 4 in the closed state.
  • Stamp 3 exists, which carries a staple tool 4.
  • the stamping tool engages in a shaped hole 2
  • a deep-drawn part 10 to be deep-drawn by the stamping tool 4.
  • hold-down devices 5 are placed on the deep-drawn part 10 at the edge area around the shaped hole 2,
  • each hold-down is designed approximately as a stamp, which stamp can be round, angular, oval or profiled in another way and preferably consists of an elastomer body 6.
  • the hold-down devices are preferably elongated and approximately cylindrical. This elastomer body should have a relatively high resilience to ensure that when the plunger 3 is retracted in the direction of the arrow 12 downward
  • a brake shoe 8 is formed on the underside of the respective elastomer body 6, which is either glued on as an independent plastic part or mechanically connected to the elastomer body.
  • the brake shoe is integrally connected to the elastomer body and was produced with different hardness in the same foaming process. It is therefore important that a separately driven hold-down device is not used at all
  • the elastomer bodies can, because the elastomer bodies are arranged in pieces distributed over the circumference. Moreover, there is no need for a distribution lying on an annular surface, but the elastomer bodies can be arranged in their recesses 7 on the underside of the stamp 3 in any order. Likewise, the recesses 7 can be made at different heights or with different depths at the same height by assigned hold-down devices in order to influence the hold-down force at one point in comparison to another point.
  • circumferential groove 13 is formed, in which groove the aforementioned recesses 7 for receiving the hold-down 5 are formed.
  • FIG. 3 shows that the brake shoe can not only be molded piece by piece on the underside of the elastomer body, but that the brake shoe as
  • Brake shoe ring 9 can be formed, on which the hold-down devices 5 are placed piece by piece.
  • This brake shoe ring is preferably formed from an elastomeric plastic material which adapts to the peripheral edge in the area of the die 11.
  • FIGS. 4, 5 an irregular distribution of the hold-down devices 5 in the punch 3 is also possible.
  • the figures show that the hold-down devices 5 according to the invention do not necessarily have to be attached at the same height. Of course, it is not necessary to attach the hold-down devices to a circle, but any geometric shape can be chosen.
  • the hold-down devices are
  • intermediate piece 14 which, like the brake shoe 8, can be produced in one piece with the hold-down material or produced by it and then fastened in a suitable manner.
  • This intermediate piece can be used, for example, to set special suspension and damping characteristics of the hold-down device 5.
  • the die 2 is provided with a counter-holder 15 at the opposite point.
  • This additional stamp 16 is stored in the stamp 3
  • the present invention thus provides an inexpensive to manufacture and flexibly employable deep-drawing tool

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  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Tiefziehwerkzeug (1) mit Stempel (3), Matrize (11) und Niederhalter (5), wobei der Niederhalter (5) direkt am Stempel (3) befestigt ist.

Description

Tiefziehwerkzeug mit integriertem Niederhalter
Gegenstand der Erfindung ist ein Tiefziehwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik ist hierbei ein Tiefziehwerkzeug, welches im wesentlichen aus einem Stempel, einem Niederhalter und einer Tiefziehform besteht. Bei diesen bisher bekannten Tiefziehwerkzeugen ist der Niederhalter getrennt von dem Stempel bewegbar und soll auf das tiefzuziehende Blech aufsitzen und dieses Blech niederhalten, während gleichzeitig der Stempel nach unten fährt und das Blech unter Verformung in die Tiefziehform hineinzieht.
Bei den bisher bekannten Niederhaltern besteht der Nachteil, daß die Niederhalter aus einem Metallwerkzeug bestehen, welches mit einer eigenen Presse beaufschlagt wird, so daß mit relativ hohem Druck dieses Blech festgehalten wird.
Die Ausbildung des Niederhalters mit einer eigenen Presse (Preßstempel) hat aber den Nachteil, daß das Werkzeug sehr aufwendig ist und sehr kostspielig herzustellen ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Tiefziehwerkzeug kostengünstiger herzustellen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist nun, daß im Stempel des Tiefziehwerkzeuges der Niederhalter mit eingebaut ist und nicht von einem getrennten Stempel beaufschlagt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Niederhalter nicht als Ring ausgebildet ist, sondern daß der Niederhalter aus einzelnen am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Stempeln besteht, welche Stempel als Elastomere ausgebildet sind.
Es handelt sich also um Federstempel, die bevorzugt aus einem elastomeren Material ausgebildet sind, welches ein hohes Rückstellvermögen aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist ein federndes Anbringen des Niederhalters möglich. Damit wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß auf einen Stempelantrieb für den Niederhalter selbst überhaupt verzichtet werden kann, weil erfindungsgemäß der Niederhalter im Stempel selbst angeordnet. Es wurde nun herausgefunden, daß bestimmte Materialien für die Niederhalter bestens geeignet sind, eine entsprechende Festhaltekraft auf das festzuhaltende Blech zu erzeugen, wobei dieses Material so stark verformbar ist, daß bei gleichzeitig festgehaltenem Blech (mit hohem Niederhaltedruck) der Stempel in dem geforderten Verformungsweg in das Formwerkzeug einfahren kann.
Als Material für die Elastikkörper wird bevorzugt ein Polyurethanschaum verwendet, der ein hohes Rückstellvermögen von z.B. 50% aufweist.
Als Material für die Bremsbacken wird bevorzugt ein Kunststoffmaterial verwendet, welches entsprechend den Erforder nissen mit unterschiedlichen Halteigenschaften einstellbar ist. So kann z. B. als Kunststoffmaterial verwendet werden ein Polyäthylen, ein Polyurethan oder dergleichen mehr. Je nach dem verwendeten Material ergibt sich ein bestimmter Reibungskoeffizient bei Kontakt midem zu haltenden Blech.
Mit der Verwendung von austauschbaren zylinderförmigen Niederhaltern, besteht der wesentliche Vorteil, daß entsprechend den Erfordernissen die Niederhalter, die erfindungsgemäß als Stempel ausgebildet sind, auswechselbar gehalten sind. So kann man bei einem kompliziert geformten Tiefziehteil die Art des Niederhalters verändern, in dem z. B. an der einen Seite Niederhalter mit hohem Rückstellvermögen und an der anderen Seite Niederhalter mit niedrigem Rückstellvermögen verwendet werden, so daß an der Seite, wo die NieNiederhalter mit niedrigen Rückstellvermögen vorhanden sind hohe Federkraft und damit eine hohe Haltekraft auf das Tiefziehteil ausgeübt wird, während an der gegenüberliegenden Seite, wo die Niederhalter mit hoher Rückstellkraft verwendet werden, eine geringere Niederhaltekraft auf das Tiefziehteil ausgeübt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Niederhalter noch mit den Bremsbacken versehen sind, welche Bremsbacken auf dem Tiefziehteil modifizieren.
So ist es möglich, die Art und Ausgestaltung der Bremsbacken zu ändern.
In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß jedem Niederhalter (der als Stempel ausgebildet ist) eine
eigene Bremsbacke zugeordnet ist, welche Bremsbacke
dem Querschnitt des Niederhalters entspricht. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Bremsbacke als umlaufender Ring ausgebildet ist, auf dem stückweise die am Umfang verteilt angeordneten Niederhalter aufsitzen. Es kann
demzufolge auch die Niederhaltekraft durch Veränderung der Materialart und der Abmessungen und der Niederhalter verändert werden. Hierbei ist wichtig, daß sich die Bremsbacke leicht elastisch verformen kann, um sich dem umlaufenden Rand des Tiefziehteils anpassen zu können.
Bei der gegebenen technischen Lehre können also sehr kostengünstige Tiefziehmaschinen gebaut werden, weil auf einem eigenen Antrieb für den Niederhalter vollkommen verzichtet werden kann.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, ein schließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungswege darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen Figur 1: schematisiert gezeichneter Schnitt durch ein Tief ziehwerkzeug in einer ersten Ausgestaltung,
Figur 2: schematisiert die Draufsicht auf den Stempel, Figur 3: schematisiert eine Ausführungsform mit ringförmiger Bremsbacke,
Figur 4: eine Ansicht gemäss Figur 1 durch ein Tiefziehwerkzeug in einer zweiten Ausgestaltung,
Figur 5: das Tiefziehwerkzeug gemäss Figur 4 in geschlossenem Zustand.
In Figur 1 ist ein Tiefziehwerkzeug 1 dargestellt,
welches in an sich bekannterweise aus einem in den
Pfeilrichtungen 12 heb- und senkbar angetriebenen
Stempel 3 besteht, der ein Stepelwerkzeug 4 trägt.
Das Stempelwerkzeug greift in ein Formloch 2 einer
darunter angeordneten Matritze 11 ein, wobei ein Tiefziehteil 10 von dem Stempelwerkzeug 4 tiefgezogen werden soll. Hierbei setzen am Randbereich um das Formloch 2 herum Niederhalter 5 auf dem Tiefziehteil 10 auf,
wobei jeder Niederhalter etwa als Stempel ausgebildet ist, welcher Stempel rund, eckig, oval oder in anderer Weise profiliert sein kann und bevorzugt aus einem Elastomerkörper 6 besteht. Die Niederhalter sind hierbei bevorzugt länglich und etwa zylinderförmig ausgebildet. Dieser Elastomerkörper soll ein relativ hohes Rückstellvermögen haben, um zu gewährleisten, daß beim Einfahren des Stempels 3 in Pfeilrichtung 12 nach unten sich
gleichzeitig der Elastomerkörper 6 so stark verformt, daß er eine hohe Niederhaltekraft auf das Tiefziehteil
10 ausübt, aber gleichzeitig der Elastomerkörper 6 in sich zusammengeht, weil er bevorzugt aus einem Kunststoffschäum gebildet ist.
Zur weiteren Verbesserung der Niederhaltekraft kann es vorgesehen sein, daß an der Unterseite des jeweiligen Elastomerkörpers 6 eine Bremsbacke 8 angeformt ist, die entweder als selbständiges Kunststoffteil angeklebt oder mechanisch mit dem Elastomerkörper verbunden ist. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß die Bremsbakke werkstoffeinstückig mit dem Elastomerkörper verbunden ist und in demselben Schäumprozeß mit unterschiedliche Härte hergestellt wurde. Hierbei ist also wichtig, daß auf einen getrennt angetriebenen Niederhalter überhaupt verzichtet werden
kann, weil die Elastomerkörper stückweise am Umfang verteilt angeordnet sind. Es bedarf im übrigen keiner Verteilung, die auf einer Ringfläche liegt, sondern die Elastomerkörper können in ihren Ausnehmungen 7 an der Unterseite des Stempels 3 in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden. Ebenso können die Ausnehmungen 7 auf unterschiedlichen Höh bzw. mit unterschiedlicher Tiefe angebracht macht werden bei gleicher Höhe von zugeordneten Niederhaltern, um die Niederhaltekraft an der einen Stelle in Vergleich zu einer anderen Stelle zu beeinflussen.
Durch Anordnung der Elastomerkörper 6 in den zugeordneten Ausnehmungen 7 sind diese leicht auswechselbar und können entsprechend den Erfordernissen ausgetauscht werden. Die Figur 2 zeigt, daß um den Stempel 3 herum eine
umlaufende Nut 13 ausgebildet ist, in welcher Nut die vorher erwähnten Ausnehmungen 7 zur Aufnahme der Niederhalter 5 ausgebildet sind.
Hierbei ist erkennbar, daß z. B. die Niederhalter in
Form eines Quadrates oder Rechteckes um das Stempel¬werkzeug 4 herum angeordnet sind. Die Figur 3 zeigt, daß die Bremsbacke nicht nur stückweise jeweils an der Unterseite des Elastomerkörpers angeformt sein kann, sondern daß die Bremsbacke als
Bremsbackenring 9 ausgebildet sein kann, auf dem stückweise die Niederhalter 5 aufsetzen. Dieser Bremsbackenring ist bevorzugt aus einem elastomeren Kunststoffmaterial ausgebildet, welches sich dem umlaufenden Rand im Bereich der Matritze 11 anpaßt.
Gemäss den Figuren 4,5 ist auch eine unregelmässige Verteilung der Niederhalter 5 im Stempel 3 möglich. Die Figuren zeigen, daß die erfindungsgemässen Niederhalter 5 nicht zwingend auf derselben Höhe angebracht werden müssen. Es ist selbstverständlich auch nicht erforderlich, die Niederhalter auf einem Kreis anzubringen, sondern es kann jede beliebige geometrische Form gewählt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Niederhalter
5 nicht nur mit einer Bremsbacke 8 sondern auch mit einem
Zwischenstück 14 versehen, das ebenso wie die Bremsbacke 8 materialeinstückig mit dem Niederhalter zusammen hergestellt werden kann oder von ihm hergestellt und danach in geeigneter Weise befestigt wird. Dieses Zwischenstück kann z.B. zum Einstellen spezieller Federungs- und DämpfungsCharakteristika des Niederhalters 5 dienen. Die Matritze 2 ist an der gegenüberliegenden Stelle mit einem Gegenhalter 15 versehen.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4,5 ist es darüber hinaus vorgesehen, das Blech in einem ersten Tiefziehvorga zu verformen und anschließend, wahrend das Blech sich noch in der Form befindet, über einen Zusatzstempel 16 eine weitere Verformung vorzunehmen.
Dieser Zusatzstempel 16 ist hierbei im Stempel 3 gelagert
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit ein kostenqünstig herstellbares und flexibel emsatzfähiges Tiefziehwerkzeug bereitgestellt
Zeichnungs-Legende
1 Tiefziehwerkzeug
2 Formloch
3 Stempel
4 Stempelwerkzeug
5 Niederhalter
6 Elastomerkörper
7 Ausnehmung
8 Bremsbacke
9 Bremsbackenring
10 Tiefziehteil
11 Matritze
12 Pfeilrichtung
13 Nut
14 Zwischenstück
15 Gegenhalter
16 Zusatzstempel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. TiefÜiehwerkzeug mit Stempel, Matritze und Niederhalte dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) direkt am Stempel (3) befestigt ist.
2. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) federnd angebracht und/oder elastisch ausgebildet ist.
3. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) aus einem Elastomermaterial hergestellt ist.
4. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) in
Form einzelner, voneinander getrennter Körper (6) ausgebildet ist.
5. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Körper (6) mit Bremsbacken (8) und/oder einem Zwischenstück (14) versehen ist.
6. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körper (6) eine gemeinsame Bremsbacke, insbesondere in Form eines Bremsbackenrings (9), beaufschlagen.
7. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Körper (6) mit unterschiedlichem Federverhalten angebracht sind und/oder Anbringungsart der Körper (6) ein unterschiedliches Federve halten gewährleistet. GEANDERTE ANSPRÜCHE
[beim Internationalen Büro am 22 Juli 1996 (22.07.96) eingegangen, ursprüngliche Ansprüche 1-7 durch neuen Anspruch 1 ersetzt (1 Seite)]
1. Tiefziehwerkzeug mit einem direkt am Stempel (3) federnd befestigten und/oder elastisch aus einem Elastomermaterial in Form einzelner, voneinander getrennter Körper (6) ausgebildeten Niederhalter (5) sowie mit einer Matritze (11), dadurch
gekennzeichnet, daß die einzelnen Körper (6) mit Bremsbacken (8) und/oder einem Zwischenstück (14) versehen sind und daß mehrere Körper (6) eine gemeinsame Bremsbacke, insbesondere in Form eines Bremsbackenrings (9), beaufschlagen oder mehrere Körper (6) mit unterschiedlichem Federverhalten angebracht sind und/oder die Anbringungsart der Körper (6) ein unterschiedliches Federverhalten gewährleistet.
PCT/EP1996/000485 1995-02-07 1996-02-06 Tiefziehwerkzeug mit integriertem niederhalter WO1996024449A1 (de)

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