WO2009047088A2

WO2009047088A2 - Tiefziehvorrichtung

Info

Publication number: WO2009047088A2
Application number: PCT/EP2008/062249
Authority: WO
Inventors: Michael Matheisl; Thomas Novacek; Peter Khu
Original assignee: Inventio Ag
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2009-04-16
Also published as: WO2009047088A3; CN101970146A; US20100218442A1; RU2476285C2; RU2010117207A; BRPI0818695A2; CA2699318C; EP2205373B1; CN101970146B; KR101545364B1; EP2205373A2; CA2699318A1; MX2010003345A; ES2726759T3; US8915113B2; KR20100075971A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tief ziehverfahren und eine entsprechende Tief ziehvorrichtung. Die Tief ziehvorrichtung weist mindestens zwei Vorsprünge (112) und mindestens zwei korrespondierende Lamellenlücken (102) in einem Werkzeug (106) auf, wobei die Lamellenlücken (102) in ihrer Weite und Positionierung (Pi) verstellbar sind. Durch ein Schliessen der Lamellenlücken (102) wird ein Falten eines Bleches (10) bewirkt. Bei dem anschliessenden Tief ziehvorgang werden die Vorsprünge (112) in korrespondierende Ausnehmungen (103) abgesenkt. Mittels der Tief ziehvorrichtung und dem Tief ziehverfahren können sowohl plane Bleche (10) als auch vorgewellte Bleche (10) gefaltet und tief gezogen werden.

Description

Tiefziehvorrichtung

[001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tiefziehvorrichtung und ein Verfahren mit einer entsprechenden Tiefziehvorrichtung.

[002] Unter Tiefziehen versteht man im Allgemeinen ein Zugdruckumformen bzw. Druckumformen von flächig ausgeformten Werkstücken zu einem einseitig offenen Hohlkörper oder auch nur die Ausformung von Ausbuchtungen in der Oberfläche des flächig ausgeformten Werkstückes, indem ein Stempel das Werkstück in eine entsprechende Matrize presst.

[003] Das Tiefziehen in letztgenannter Form findet beispielsweise bei der Herstellung von Stufen bzw. von Trittelementen und Setzelementen von Fahrtreppen oder von Paletten von Fahrsteigen Anwendung. Ein Trittelement bildet die Trittfläche bzw. Standfläche für einen Benutzer der Fahrtreppe oder des Fahrsteiges und ein Setzelement bildet die sichtbare Stirnseite der Stufe im Schrägteil der Fahrtreppe. Durch das Tiefziehen wird bei den genannten Elementen die Ausformung eines Steg-/Rillenprofils erreicht, das trotz seines geringen Gewichtes steifer und enger ist, als es durch Prägeverfahren oder Druckverfahren oder Rollverfahren erreicht werden kann.

Weiters ist das Stegprofil bzw. Rillenprofil mit einer Vielzahl, von zirka 88 bis etwa 112, von Stegen und Rillen bei einer Fahrtreppenstufe bzw. Fahrsteigpalette versehen, um einen besseren Stand des Benutzers zu gewährleisten und um Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, abrinnen zulassen.

[004] Das bevorzugt enge Steg-/Rillenprofil wird erreicht, indem eine Tiefziehplatte mit Vorsprüngen, beispielsweise in Form von Zähnen, Zinken oder Zacken, geführt und relativ bzw. komparativ und/oder kooperativ und/oder kompatibel gegen ein Werkzeug mit Ausnehmungen, beispielsweise in Form von Rillen, verfahren wird. Komparativ bedeutet, dass sowohl das Werkzeug gegen eine feststehende Tiefziehplatte gepresst werden kann, als auch eine bewegliche Tiefziehplatte gegen ein feststehendes Werkzeug. Auch kann das Werkzeug die Vorsprünge und die

Tiefziehplatte die Ausnehmungen aufweisen und somit vice versa ausgestattet sein. Grundlegend ist nur, dass Vorsprünge in korrespondierende, komplementäre Ausnehmungen gepresst werden.

[005] Ein allgemeiner Nachteil des Tiefziehens ist jedoch, dass die nötige „Materialumformfliessgrenze" einer kostengünstigen, serien-industriellen Fertigung im Wege stehen kann. Bei gleichzeitigem Tiefziehen von mehreren, bevorzugt eng aneinandergereihten Rillen ist die Reissfestigkeit bzw. Streckgrenze bzw. Bruchfestigkeitsgrenze des Materials schnell überschritten. Demzufolge ist beispielsweise in der Schrift JP- A-62270224 eine Drückvorrichtung offenbart, bei der das Stahl- Blech auf ein einzelnes Stegwerkzeug bzw. Prägewerkzeug draufgedrückt wird und so nacheinander jeder Steg einzeln geformt wird.

[006] Ausgehend von dem Stand der Technik und dem allgemeinen Problem der „Materialumformfliessgrenze" beim Tiefziehen stellte sich die Aufgabe, eine Tiefziehvorrichtung bzw. Verfahrensschritte zu finden, die eine gleichzeitige Fertigung mehrerer, vorzugsweise aller erwünschten Stege ermöglicht und somit kostengünstiger und schneller ist, als bisher üblich und gebräuchlich.

[007] Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe liegt in der Kombination von Tiefziehen mit einer vorherigen Verstellbarkeit und Verschiebbarkeit der Lamellenlücken des Werkzeuges von einer Aufnahmeposition zu einer Endposition zur Formung des Stegprofils bzw. Rillenprofils. Die Aufnahmeposition ist so ausgestaltet, dass ein wellig ausgeformtes bzw. profiliertes Blech bzw. Tiefziehblech mit seinen Wellentälern bzw. Profiltälern in den geöffneten, der Aufnahmeposition entsprechenden Lamellenlücken Aufnahme findet. Die anschliessende Verstellung des Werkzeuges von der Aufnahmeposition in die Endposition bedeutet ein Schliessen der Lamellenlücken, das ein Falten des Bleches bzw. Tiefziehbleches bewirkt. Somit steht das Werkzeug erfindungsgemäss in der Endposition, die für den eigentlichen Tiefziehvorgang den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen bereithält. Dadurch wird das gleichzeitige Tiefziehen jeder einzelnen Rille oder jedes einzelnen Steges möglich. Somit hat das Blech bzw. das Tiefziehblech, welches mit seiner endgültigen Trittseite nach unten in der Tiefziehvorrichtung liegt, mehr Material zur Verfügung. Dadurch wiederum ist neu ein mehrfaches und eng beabstandetes, gleichzeitig erfolgendes Tiefziehen möglich.

[008] Dieses neue Verfahren ist schneller, kostengünstiger als bisherige und bietet erhöhte Reserven bis zur Reissfestigkeitsgrenze .

[009] Weiters wird die Genauigkeit des Endproduktes bzw. Werkstückes erhöht, da die Toleranzen jedes einzelnen Steges wie in der Schrift JP-A-62270224 offenbart, sich nicht addieren bzw. aufsummieren . Bei dem neuen, erfindungsgemässen Tiefziehverfahren gibt es keine Summentoleranzen aus

Einzelfertigung der Stege des Trittelementes bzw. Setzelementes, wodurch auch keine aufwendige Nacharbeit bzw. Einrichtarbeit bzw. Kalibrierarbeit bzw. Einrenkarbeit nötig ist.

[0010] Eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung umfasst im Wesentlichen eine Grundplatte, eine Tiefziehplatte, eine Gegenplatte zu der Letzteren und ein Werkzeug. Die drei Platten sind mit einer gemeinsamen Führung ausgestattet. Die Tiefziehplatte und die Gegenplatte schliessen das Werkzeug mit einem darauf liegenden Werkstück ein. Ein zweiter Antrieb presst dann, in einer Richtung entsprechend einer zweiten Achse, die der gemeinsamen Führung der Platten entspricht, die Tiefziehplatte gegen die Gegenplatte oder umgekehrt. Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung weist darüber hinaus eine weitere, erste Führung und einen weiteren, ersten Antrieb auf. Dieser erste Antrieb ist mittels der ersten Führung in der Lage, das Werkzeug in einer Richtung zusammenzupressen, die einer ersten, senkrecht zur zweiten stehenden Achse entspricht. Das letztgenannte Zusammenpressen hat ein Schliessen von Ausnehmungen zur Folge, die an dem Werkzeug angeordnet sind. Dadurch wiederum ist ein Falten des auf dem Werkzeug liegenden Werkstücks möglich.

[0011] Die Antriebe können beispielsweise hydraulisch oder elektrisch oder über Exzenter sein und das Werkzeug kann beispielsweise aus verschiebbar angeordneten Lamellen bestehen. Diese Lamellen können ihrerseits in einer separaten Führung laufen und weisen vorzugsweise in ihrem jeweiligen Querschnittsprofil zwei unterschiedliche Stärken auf. Die geringere der beiden ist dabei zur Tiefziehplatte hin orientiert. Diese bevorzugte Ausgestaltung der Lamellen bewirkt, dass die Lamellen gegen ihre grossere Stärke mit maximalem Druck aneinandergepresst werden können und die kleinere Stärke somit automatisch die Ausnehmung ausformt. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, dass durch eine höhere Biegefestigkeit der Lamellen während der Belastung durch das Tiefziehen eine höhere Massgenauigkeit der Ausnehmungen erreicht wird.

[0012] Die Gestaltung bzw. die Form der schlanken Lamelle verhindert auch ein Herausspringen bzw. Sich-Lösen des Werkstückes von der Bearbeitungsoberfläche bzw. von der schlanken Lamelle.

[0013] Die Verschiebebewegung der Lamellen ist weiters vorzugsweise mit Druckfedern zwischen den einzelnen Lamellen gekoppelt. Das heisst, es soll vorzugsweise erst das Aufeinandertreffen der ersten und der zweiten Lamelle die Bewegung der zweiten Lamelle auslösen, darauffolgend die dritte Lamelle, die vierte Lamelle und so weiter. Die beginnende Bewegung der ersten Lamelle überträgt sich auf die nächste Lamelle. Der dadurch erreichte Ziehharmonika-Effekt oder Akkordeon-Effekt oder Scherengitter-Effekt erleichtert das Falten des Werkstückes bzw. des Bleches mit geringer Kraft bzw. Antriebskraft. Hierdurch wird ein versetztes und sukzessives Schliessen der Ausnehmungen erreicht. Das Öffnen und

Herausnehmen des Werkstückes ist problemlos und leichtgängig sowie glatt und leicht möglich bzw. machbar.

[0014] Dieses wird verbessert, wenn die Druckfedern nicht zwischen benachbarten Lamellen angeordnet sind, sondern eine Druckfeder beispielsweise die benachbarte Lamelle überspringt und erst auf die nächste oder übernächste drückt. Die Druckfedern können auch aus Platzgründen nicht zwischen zwei benachbarten Lamellen angeordnet sein.

[0015] Des Weiteren sieht die erfindungsgemässe Ausgestaltung einer Tiefziehvorrichtung mit einem Werkzeug mit verstellbaren Ausnehmungen vor, dass sich die Ausnehmungen nicht über eine vorher bestimmte, offene Aufnahmeposition für das Werkstück hinaus öffnen können. Hierfür ist beispielsweise ein Draht oder ein flexibles Kabel angeordnet, der bzw. das die einzelnen Lamellen verbindet. Dieser Draht oder dieses Kabel erlaubt einerseits das komplette Schliessen der Lamellen bis sie aneinander anliegen, und andererseits kein Öffnen der Lamellen, das die Länge der sie verbindenden Draht-/Kabel-Teilstücke übersteigt. Einem Fachmann steht es frei, andere

Wegbegrenzungen, beispielsweise in Form von Klinken, Haken oder Kulissen zu integrieren, die im Wesentlichen die gleiche Wirkung erzielen . [0016] Die vorgängig beschriebene Simultanität und Homogenität des Schliessens und Öffnens der Ausnehmungen kann gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung dadurch erreicht werden, dass die Verstellung mittels eines speziellen Spindeltriebes mit seriell angeordneten Gewinde-Teilstücken erfolgt. Die Lamellen sind hierbei einzeln und geführt auf der Windung eines Gewinde- Teilstückes der Spindel angeordnet, sodass eine oder auch mehrere Drehungen der Spindel bewirken, dass jedes Gewinde- Teilstück die ihm zugeordnete Lamelle von der offenen Aufnahmeposition bis zu der geschlossenen, aneinander anliegenden Tiefziehposition bewegt.

[0017] Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung bzw. das erfindungsgemässe Tiefziehverfahren sind hinsichtlich der

Abmessungen der Vorsprünge im Verhältnis zu den Abmessungen der Ausnehmungen jedenfalls so anpassbar, dass im Zusammenspiel mit den beispielhaft angeführten Materialien die Vorgaben der Normen erfüllbar sind. Diese Anpassbarkeit kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass die Tiefziehplatte und die einzelnen Lamellen austauschbar sind.

[0018] Mit der erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung, den entsprechenden Anpressdrücken und dem entsprechenden Material können für die Herstellung von Trittelementen bzw. Setzelementen sehr kurze Bearbeitungszyklen realisiert werden. Diese kürzeren Bearbeitungszyklen gewähren im Vergleich zu Bearbeitungszyklen, die der Stand der Technik vorschlägt, über die vorteilhafte Kürze des Bearbeitungszyklus hinaus die Möglichkeit, dass die gesamte Anzahl der erwünschten Rillen durch einen einzigen Tiefziehvorgang hergestellt werden.

[0019] Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung funktioniert beispielsweise mit wellig vorgeformtem Blechen. [0020] Ein weiterer erfindungsgemässer Vorteil ist das vereinfachte Herausnehmen des Werkstückes. Das Werkstück bzw. das Trittelement oder das Setzelement kann händisch aus der Tiefziehvorrichtung entfernt werden, leichter und einfacher und schneller ist eine Manipulation mittels Auswerfern oder Pressluftgebläse, die das Werkstück aufheben und aus der Ausnehmung und/oder aus den Lamellen herausbefördern. Danach wird das Werkstück bzw. das Trittelement oder das Setzelement von einem Greifer oder einem Roboterarm oder einem Blechmanipulator gegriffen und aus der Tiefziehvorrichtung herausgenommen. Anschliessend werden die Werkstücke bzw. Trittelemente oder Setzelemente abgelegt und/oder geschlichtet und/oder aufgeschlichtet und/oder gestapelt und/oder angesammelt und/oder angehäuft und/oder palettiert.

[0021] Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung wird eine plane Oberfläche, an der die Wellenerhebungen beim Falten entlang gleiten können, dadurch gebildet, dass die Tiefzieh-Vorsprünge in der Tiefziehplatte versenkbar sind. Dieses Versenken geschieht vorzugsweise so, dass die untere Stirnseite der Vorsprünge mit der Unterseite der Tiefziehplatte eine plane Oberfläche bildet.

[0022] Die Erfindung ist für Teile von Fahrtreppen und für Teile von Fahrsteigen gleichermassen anwendbar. Es können zudem Teile für Stufen und Teile für Paletten gleichermassen hergestellt werden.

[0023] Weitere oder vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung, beziehungsweise weitere oder vorteilhafte Varianten eines Tiefziehverfahrens mit einer entsprechenden Tiefziehvorrichtung, bilden die Gegenstände der abhängigen Ansprüche. [0024] Anhand von Figuren wird die Erfindung symbolisch und beispielhaft näher erläutert.

[0025] Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indizes geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.

[0026] Es zeigen dabei Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung in der offenen

Aufnahmeposition;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen

Tiefziehvorrichtung aus Fig. 1 in der geschlossenen Endposition; Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung aus den Figuren 1 und 2 in einer Stellung, die dem Tiefziehvorgang entspricht;

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Lamellen, die ein Werkzeug bilden und sich in der offenen Aufnahmeposition befinden;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Lamellen aus Fig. 4 in geschlossener Endposition und;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte .

[0027] Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100. Eine Tiefziehplatte 110 mit einer Unterseite 113, an der Vorsprünge 112 angeordnet sind, eine Gegenplatte 130 und eine Grundplatte 140 sind gemeinsam in Führungen 122a bis 122d geführt. Entlang dieser Führungen 122a bis 122d, bzw. entlang einer Tiefzieh-Achse A₂, wirkt ein nicht näher dargestellter Antrieb mit einer Antriebskraft F₂ so, dass die Tiefziehplatte 110 und die Gegenplatte 130 relativ zueinander anpressbar sind. Ein Werkzeug 106 umfasst Lamellen 101, die in einer hier gezeigten offenen Aufnahmeposition PA des Werkzeuges 106 Lamellenlücken 102 bzw. Ausnehmungen 103 bilden. Diese Lamellenlücken 102 sind verstellbar, weil ein Stempel 120, angetrieben von einem weiteren, zweiten, auch nicht näher dargestellten Antrieb mit einer Antriebskraft Fl entlang einer senkrecht zu der Tiefzieh-Achse A2 stehenden Falt-Achse Al so wirkt, dass die Lamellen 101 entlang einer Lateralführung 121 bewegbar sind.

[0028] Fig. 2 zeigt schematisch die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100 in einer geschlossenen Endposition PE.

Die Lamellen 101 liegen aneinander an. Diese Bewegung entspricht einem Faltvorgang eines wellig vorgeformten Bleches, das vorher zwischen das Werkzeug 106 und die Tiefziehplatte 110 eingelegt wurde .

[0029] Fig. 3 zeigt schematisch die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100 aus den Figuren 1 und 2, wobei die Gegenplatte 130 an die Tiefziehplatte 110 angepresst ist. Diese Bewegung entspricht einem Tiefziehvorgang des gemäss Fig. 2 gefalteten Bleches.

[0030] In der Fig. 4 ist schematisch ein Teil des Werkzeuges 106 in der offenen Aufnahmeposition PA dargestellt. Man erkennt, dass die Lamellen 101 zwei unterschiedliche Stärken ausbilden und an dem Übergang von der geringeren zu der grosseren Stärke eine Nocke 127 angeordnet ist. Federn 104 sind so angeordnet, dass sie in einer Lagerung an einer Lamelle 101 und, durch die benachbarte Lamelle hindurch, an der folgenden Lamelle gelagert sind. Weiters sind Wegbegrenzungen in Form von Draht- bzw. Kabelelementen 105 dargestellt, die in der gezeigten offenen

Aufnahmeposition PA des Werkzeuges 106 unter Zugspannung stehen und ein weiteres Öffnen der Lamellenlücken 102 verhindern.

[0031] Die gezeigte offene Aufnahmeposition PA veranschaulicht weiters, dass die Lamellenlücken 102 bzw. die Ausnehmungen 103 eine Weite 107 bilden, deren Mitte sich in einer bestimmten Position Pl zu einem Anschlag 129 des Werkzeuges 106 befindet. Ebenfalls schematisch ist die Tiefziehplatte 110 mit den Vorsprüngen bzw. Zähnen 112 dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Zähne 112 nicht oder rein zufällig mit den Ausnehmungen 103 korrespondieren. Ein Werkstück 10 in Form eines wellig vorgeformten Bleches liegt mit seinen Wellentälern in den Ausnehmungen 103, sodass ein anschliessendes Schliessen der Lamellenlücken 102 gemäss der Antriebskraft Fl das Blech 10 faltet. Weiters ist eine optionale Pressluftvorrichtung 108 angedeutet, die das Blech 10 in die Ausnehmungen 103 drückt.

[0032] Fig. 5 zeigt den Teil des Werkzeuges 106 aus Fig. 4 in der geschlossenen Endposition PE. Fig. 5 ist auf dem gleichen Blatt wie Fig. 4 dargestellt, sodass erkennbar wird, dass sich nicht nur die ursprüngliche Weite 107 der Ausnehmung 103 auf eine Weite 107' reduziert hat, sondern sich auch die Position Pl in Bezug zum Anschlag 129 in eine Position P2 verschoben hat. Weiters ist erkennbar, dass die Lamellen 101 an ihrer grosseren Stärke aneinander anliegen und somit die Ausnehmungen 103 nur noch durch die geringer ausgebildete Stärke der Lamellen 101 gebildet ist. Die Position der Ausnehmungen 103 korrespondiert jetzt, im Unterschied zu Fig. 4, mit den Zähnen 112 für das Tiefziehen. Weiters ist dargestellt, dass die Federn 104 komprimiert sind und die Draht- bzw. Kabelelemente 105 nicht mehr unter Zugspannung stehen.

[0033] Fig. 6 zeigt beispielhaft erfindungsgemässe Verfahrensschritte 2 bis 8 bzw. die Arbeitsschritte 2 bis 8 eines beispielhaften und erfindungsgemässen Bearbeitungszyklus, ausgehend von einem wellig vorgeformten Blech 10 gemäss Ziffer 1 und zu einem tiefgezogenen Blech 10'' gemäss Ziffer 9 gelangend. Unter der Ziffer 1 ist als Ausgangsprodukt das wellig vorgeformte Blech 10 mit einer Blechstärke S gezeigt. [0034] Ziffer 2 zeigt als ersten Arbeitsschritt das Einführen des Bleches 10 in die Tiefziehvorrichtung 100, und zwar so, dass die Wellentäler auf den geöffneten Ausnehmungen 103 zu liegen kommen. Gleichzeitig wird als optionale Verbesserung für den später folgenden Faltvorgang eine Richtplatte 109 zwischen das Blech 10 und die Zähne 112 der Tiefziehplatte 110 eingeführt.

[0035] Ziffer 3 zeigt als nächsten Arbeitsschritt ein Reduzieren eines Abstandes D bis zu einem Mass, an dem die Wellenerhebungen die Richtplatte 109 berühren und die Richtplatte 109 ihrerseits die Zähne 112 der Tiefziehplatte 110 berührt .

[0036] Unter der Ziffer 4 ist der Faltvorgang des Bleches 10' unter der Einwirkung der Antriebskraft Fl dargestellt. Ziffer 5 zeigt das anschliessende Öffnen der Tiefziehvorrichtung 100, worauf unter Ziffer 6 die Richtplatte 109 entfernt wird.

[0037] Unter Ziffer 7 ist die Position der wesentlichen Elemente der Tiefziehvorrichtung beim Erreichen des maximalen Hubs der Zähne 112 beim Tiefziehvorgang dargestellt.

[0038] Ziffer 8 zeigt das Entformen und Ziffer 9 als

Endprodukt ein tiefgezogenes Blech 10' ' mit einer verminderten Blechstärke S', einer Steghöhe 123, einer Stegbreite 124 eines Stegs 111 und einer Rille 114 mit einer Rillenbreite 125. Der Steg 111 weist in der gezeigten Schnittdarstellung an seiner Oberseite Sicken 128 auf. Weiters weisen die Stege 111 einen Winkel „W" auf, der zwischen 0 Grad und 17 Grad Neigung hat, vorzugsweise 2 Grad bis 11 Grad. Die Sicken 128 entlang der Oberseite der Stege 111 sind in kleinen Abständen gehalten und verbessern dadurch erheblich die Rutschfestigkeit der Benutzer der Trittelemente und Setzelemente. [0039] Eine gleichzeitige Herstellung der Stege 111 inklusive der Ränderung mit den Sicken 128 in einem Arbeitsgang verbessert den Herstellungsvorteil und spart wertvolle Produktionszeiten und bringt zusätzliche Produktivität. Überdies ist die produktive Arbeit gesteigert, da alle Stege 111 gleichzeitig und zur selben Zeit produziert und ausgefertigt werden. Dadurch ist die Fertigungszeit und Fabrikationszeit der Trittelemente und Setzelemente forciert und beschleunigt. Eine Verbesserung des Herstellungsprozesses liegt auf der Hand und ist fortwährend und kontinuierlich und stetig gegeben.

[0040] Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100 funktioniert beispielsweise mit wellig vorgeformtem Blech 10. Dieses kann beispielsweise ein etwa 3200 mm breites Blechpaneel sein, das so (vor-) gewellt worden ist, dass es nur noch eine Breite von etwa 2000 mm hat. Die so ausgeformten Wellentäler werden von den Kanten der Ausnehmungen 103 am Werkzeug 106 aufgenommen und gefaltet.

[0041] Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung 100 sieht vor, dass auch glattes, nicht vorgeformtes Blech 10 verwendet werden kann. Hierfür wird ein glattes Blech 10 auf das Werkzeug 106 gelegt, dessen Ausnehmungen 103 in der offenen Aufnahmeposition sind. Die Tiefziehplatte 110 wiederum weist nebst den Vorsprüngen 112 für das Tiefziehen versenkbare Stempelelemente (nicht gezeigt) auf, die für das Wellen zuständig sind. Diese Stempelelemente sind so angeordnet, dass sie mit der Mitte der Aufnahmeposition korrespondieren. Die Tiefziehvorrichtung 100, d.h. die Tiefziehplatte 110 und die Gegenplatte 130 werden anschliessend geschlossen, sodass die Stempelelemente das Tiefziehblech 10 in die offenen Ausnehmungen 103 hinein, etwa 2 mm bis 5 mm, vortiefziehen und somit wellig ausformen. Die Stempelelemente können auch so ausgestaltet sein, dass sie die Tiefziehplatte 110 nur durchstossen und nicht mit ihr verbunden sind. Jedenfalls sieht diese Ausführungsform vor, dass die versenkbaren Stempelelemente nach dem Wellen des Bleches 10 zurückgezogen werden, sodass aus der Tiefziehplatte 110 nur noch die Vorsprünge für das anschliessend folgende Tiefziehen herausragen.

[0042] Ein zweiter Antrieb, mit dem das Blech 10 tiefgezogen wird, presst beispielsweise mit einem Druck zwischen etwa 200 Tonnen und etwa 700 Tonnen, vorzugsweise mit etwa 300 Tonnen. Ein erster Antrieb, der das Blech 10 faltet, presst das Werkzeug 106 bzw. die Lamellen 101 des Werkzeuges 106 beispielsweise mit einem Druck zwischen etwa 0,2 Tonnen und etwa 2,5 Tonnen, vorzugsweise etwa 0,5 Tonnen bis 1 Tonne zusammen. (1 Tonne = 1000 kg) .

[0043] Die Vorsprünge für das Tiefziehen weisen vorzugsweise ein Querschnittsprofil auf, das sich zur Fläche der Tiefziehplatte 110 hin verjüngt oder verbreitert. Dieses verhindert unter Umständen beim Tiefziehvorgang ein Verklemmen des Bleches 10 in den Ausnehmungen 103 des Werkzeuges 106. Diese Art der Form hilft auch beim Falten des gewellten Bleches 10, dieses in Position zu halten. Des Weiteren sind die Tiefziehplatte 110 und das Werkzeug 106 vorzugsweise aus einem gehärteten Material, das durch Laserhärtung oder Plasmahärtung oder Induktionshärtung oder Beschichtungshärtung ausgestaltet ist, um gleichbleibend präzise Rillen und Stege auch nach vielen Bearbeitungsprozessen zu gewährleisten. Insbesondere die Kanten der Ausnehmungen 103 des Werkzeuges 106 müssen so lange wie möglich hart bzw. scharfkantig bleiben, um einen sicheren Stand auf den Stegen des Werkstückes zu garantieren.

[0044] Eine Ausgestaltungsvariante einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung 100 sieht Vorsprünge für das Tiefziehen vor, deren Querschnittsprofil sich zu der Fläche der Tiefziehplatte 110 hin verbreitert. Dieses ergibt somit beim Tiefziehen in dem Werkstück 20 Vertiefungen bzw. Stege, die einen trapezförmigen Querschnitt haben.

[0045] Eine weiters bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemässen Tiefziehvorrichtung 100 weist an der

Unterseite der Tiefziehplatte 110, also zwischen den Tiefzieh- Vorsprüngen, ein positives Oberflächenprofil auf. Dieses presst beim Erreichen des Maximalhubes der Tiefziehbewegung für eine verbesserte Rutschfestigkeit der Trittelement-Stege einige Sicken oder Kerben in die Oberseite des Steges. Wenn das Blech 10 so in die Tiefziehvorrichtung 100 eingelegt wird, dass seine endgültige Trittseite unten liegt, so müssen die Böden der Ausnehmungen 103 in dem Werkzeug 106 entsprechende positive Oberflächenprofile - beispielsweise Nocken - aufweisen. Diese Nocken sind vorzugsweise in einem Abstand von zirka 1 bis 3 mm über die Tiefe der Tiefziehplatten-Unterseite oder über die Tiefe der Ausnehmungs-Böden angeordnet.

[0046] Ein erfindungsgemässes Verfahren zum Tiefziehen mit vorhergehendem Falten des wellig vorgeformten Bleches 10 mit einer beschriebenen Tiefziehvorrichtung 100 sieht einen zusätzlichen Verfahrensschritt vor, der den Faltvorgang erleichtert. Hierbei wird nach dem Auflegen des Bleches 10 die Tiefziehvorrichtung 100 soweit geschlossen, dass mindestens eine Wellenerhebung des Bleches 10 an mindestens einem Tiefzieh- Vorsprung der Tiefziehplatte 110 anstösst. Dadurch wird erreicht, dass das wellig vorgeformte Blech 10 durch das Schliessen der Ausnehmungen 103 beim Falten nicht aus den Ausnehmungen 103 hinausgedrückt wird.

[0047] Ein weiteres, erfindungsgemässes Verfahren zum Tiefziehen mit vorhergehendem Falten des wellig vorgeformten Bleches 10 mit einer beschriebenen Tiefziehvorrichtung 100 sieht ein zusätzliches Festhalten des Werkstückes bzw. des Bleches 10 mittels des erwähnten Ziehharmonika-Effektes bzw. Akkordeon- Effektes bzw. Scherengitter-Effektes vor. Dabei werden die ersten drei bis fünf Lamellen schneller und/oder druckvoller geschlossen und somit ein Anpacken bzw. Zupacken bzw. ein Zugriff bzw. ein Festhalten des Werkstückes gewährleistet. Das Werkstück wird durch diesen Vorgang bzw. Verfahrensschritt am Herausspringen bzw. Hinausdrücken bzw. Hinausgleiten gehindert bzw. angehalten bzw. zurückgehalten.

[0048] Den gleichen Zweck erfüllt eine optionale Pressluftvorrichtung, die durch Löcher in der Gegenplatte das

Blech 10 ansaugt oder durch Löcher in der Tiefziehplatte 110 das Blech 10 anbläst.

[0049] Eine weitere, erfindungsgemässe Optimierung des Faltvorgangs kann optional mit einer Richtplatte erfüllt werden, die beispielsweise gleichzeitig mit dem Einführen des wellig vorgeformten Bleches 10 zwischen den Wellenerhebungen des Bleches 10 und den Tiefzieh-Vorsprüngen der Tiefziehplatte 110 mit eingeführt wird. Anschliessend wird die Tiefziehvorrichtung 100 erneut nur bis zum Anstossen der Wellenerhebungen an die

Unterseite der Richtplatte bzw. dem Anstossen der Oberseite der Richtplatte an die Tiefzieh-Vorsprünge der Tiefziehplatte 110 geschlossen. Die sich beim anschliessend folgenden Faltvorgang bildenden Erhebungen gleiten somit an der Unterseite der Richtplatte entlang und dadurch wird ein Verhaken des Bleches 10 in der Tiefziehvorrichtung 100 verhindert.

[0050] Ein weiteres, erfindungsgemässes Verfahren zum Tiefziehen eines planen (nicht wellig vorgeformten) Bleches 10 zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus. Es wird hier eine Tiefziehplatte 110 eingesetzt, die eine erste Anordnung von Vorsprüngen 112 und Stempelelemente aufweist, die in der Tiefziehplatte 110 versenkt werden können. In einem ersten Schritt werden diese erste Anordnung der Vorsprünge 112 und die Stempelelemente in die Tiefziehplatte 110 versenkt. Dann wird das plane Blech 10 zwischen das Werkzeug 106 und die Tiefziehplatte 110 eingeführt. Anschliessend werden die Stempelelemente so verstellt, dass das plane Blech 10 wellig geformt wird. Die Stempelelemente werden nun versenkt und es wird der Abstand D zwischen dem Werkzeug 106 und der

Tiefziehplatte 110 reduziert, sodass das wellig geformte Blech 10 an einer Unterseite 113 der Tiefziehplatte 110 anliegt. Durch das Verstellen der Lamellenlücken 102 des Werkzeuges 106 von der Aufnahmeposition PA in eine Endposition PE wird das wellig geformte Blech 10 weiter gefaltet. Nun wird die erste Anordnung der Vorsprünge 112 verstellt, sodass das gefaltete Blech 10 durch Eindringen der Vorsprünge 112 der Tiefziehplatte 110 in die Endposition PE der Ausnehmungen 103 des Werkzeuges 106 tiefgezogen wird.

[0051] Mit der beschriebenen Tiefziehvorrichtung 100, den genannten Anpressdrücken und dem beschriebenen Material können für die Herstellung von Trittelementen bzw. Setzelementen neu sehr kurze Bearbeitungszyklen realisiert werden, die sich beispielsweise aus folgenden einzelnen Arbeitstakten zusammensetzen: Einlegen bzw. Einspannen des Werkstücks etwa 0,5 Sekunden, Falten etwa 2 Sekunden, Tiefziehen zirka 1 Sekunde und Entformen (Öffnen, Werkstück herausnehmen) etwa 2 Sekunden.

[0052] Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100 und das damit mögliche Verfahren sind, wie eingangs schon erwähnt, sehr gut für die Herstellung von Trittelementen und Setzelementen von Fahrtreppenstufen geeignet. Diese Elemente sind aus relativ dünnem und leichtem Blech gefertigt, das trotz seiner Beschaffenheit und trotz bzw. wegen des Tiefziehens die Vorgaben und die Belastungstests der europäischen Norm EN 115 sowie der amerikanischen Norm ASME A17.1-2004 erfüllen muss. Gemäss diesen Normen muss die Stufe einem statischen und einem dynamischen Test standhalten. Beim statischen Test wird die Stufe mit einer senkrecht zum Trittelement wirkenden Kraft von 3000 N mittig belastet, wobei eine Auslenkung von höchstens 4 mm auftreten darf. Nach der Krafteinwirkung darf die Stufe keine bleibende Deformation aufweisen. Beim dynamischen Test wird die Stufe mit einer pulsierenden Kraft mittig belastet, wobei die Kraft zwischen 500 und 3000 N mit einer Frequenz von 5 bis 20 Hz variiert und mindestens 5 x 10⁶ Zyklen dauert. Nach diesem Test darf die Stufe eine bleibende Deformation von höchstens 4 mm aufweisen .

[0053] Als Werkstück 10 kommen gemäss Erfindung generell flächig ausgeformte Materialien in Betracht. Der Begriff „flächig ausgeformt" wird verwendet, um sowohl vorgewelltes als auch planes Blech zu umschreiben. Dieses können ganz generell Bleche 10 sein, sei es Kühlbleche oder Bleche zum Herstellen von Heizkörpern oder Fassadenelemente, Solarpaneele, Stahltreppen, Gerüst- oder Bühnenelemente.

[0054] Als Material für ein Blech 10, das diesen Anforderungen genügt, kommen beispielsweise Tiefziehbleche aus den Stahlsorten H380, H400, DX 52, DX 56, DX 60, H900 oder H1100 in Betracht. Diese Stahlsorten basieren im Wesentlichen auf der festigkeitssteigernden Wirkung von Mikrolegierungszusätzen wie beispielsweise Niob und/oder Titan und/oder Mangan und/oder Nickel. Es kommen grundsätzlich alle handelsüblichen Tiefziehbleche in Betracht, jedoch auch mikrolegierte

Stahlbleche oder Bleche, die aus nichtrostendem Stahl, Kupfer, Aluminium und Legierungen hiervon gefertigt sind.

[0055] Das Verhältnis der Blechdicke (0,25 mm bis 0,75 mm) zu der Tiefziehhöhe beträgt vorzugsweise im Verhältnis 18 bis 39. Die Blechdicke, aber auch die Abmessungen des Blechpaneels sind einerseits so gewählt, dass sie die Normen erfüllen. Andererseits jedoch so, dass die Umformung durch das Falten und Tiefziehen direkt ein Tritt- bzw. Setzelement mit den erwünschten Abmessungen ergibt. Bei den genannten Materialien kann es sich beispielsweise um eine Blechdicke von weniger als etwa 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,4 mm und eine Tiefziehhöhe (= Steghöhe oder Rillenhöhe) von etwa 10 mm bis etwa 12 mm, vorzugsweise etwa 10,25 mm bis etwa 11 mm handeln. Die Stegbreite liegt beispielsweise zwischen etwa 2,5 mm und etwa 5 mm, vorzugsweise bei etwa 2,6 mm und die Rillenbreite zwischen etwa 5 mm und etwa 7 mm, vorzugsweise bei etwa 6,4 mm. So kann beispielsweise erreicht werden, dass aus einem Blechpaneel mit einer Breite von etwa 3200 mm nach dem Wellen und Falten sowie Tiefziehen genau eine Breite von etwa 1000 mm oder etwa 800 mm oder etwa 600 mm oder etwa 1200 mm oder etwa 1400 mm eines Trittelementes bzw. Setzelementes resultiert.

[0056] Es wird darauf hingewiesen, dass vorgängig eine Tiefziehvorrichtung beschrieben wurde, bei der die Platten horizontal angeordnet sind und auch das Werkstück horizontal auf dem Werkzeug zu liegen kommt. Es sind jedoch auch senkrechte, stehende Anordnungen denkbar und hiermit offenbart.

[0057] Weiters wird darauf hingewiesen, dass vorgängig beschrieben wurde, dass das Werkzeug 106 (verstellbare) Ausnehmungen 103 und die Tiefziehplatte 110 Vorsprünge aufweisen. Das Umgekehrte, nämlich Vorsprünge am Werkzeug 106 und die (verstellbaren) Ausnehmungen an der Tiefziehplatte 110, kann auch realisiert werden, wobei dann allerdings für die

Tiefziehplatte 110 eine Führung für eine Verstellbarkeit der Ausnehmungen vorgesehen sein muss.

[0058] Weiters wird darauf hingewiesen, dass, wie vorgängig beschrieben wurde, bei der Tiefziehvorrichtung 100 sowohl die Matrize bzw. die Lamellen als auch der Stempel 120 des Werkzeuges 106 bzw. die Tiefziehplatte 110 oder sogar beide, durch einen beispielsweise horizontalen Nebenantrieb bzw. Antrieb, das Werkstück 10 zusammenfalten können. Ausserdem weisen die Stege vorzugsweise einen Winkel „W" auf, der zwischen 0 Grad und 17 Grad Neigung hat, vorzugsweise 2 Grad bis 11 Grad.

[0059] Die erfindungsgemässe Tiefziehvorrichtung 100 ermöglicht somit ein erfindungsgemässes Verfahren, bei dem das Werkstück 10 eingelegt oder eingespannt, dann durch das Schliessen der Ausnehmungen 103 gefaltet und erst dann tiefgezogen wird.

Claims

Patentansprüche

1. Tiefziehvorrichtung (100) für flächig ausgeformte Werkstücke (10), mit einem Werkzeug (106) und einer Tiefziehplatte (110), die relativ zueinander in Führungen (122a bis 122d) so verfahrbar sind, dass ein Vorsprung (112) der Tiefziehplatte (110) in eine korrespondierende Ausnehmung (103) des Werkzeuges (106) fährt, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehplatte (110) mindestens zwei Vorsprünge (112) und das Werkzeug (106) mindestens zwei verstellbare Lamellenlücken (102) aufweist.

2. Tiefziehvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenlücken (102) in ihrer Weite und in ihren Positionierungen (P₁, P₂) am Werkzeug (106) verstellbar sind.

3. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenlücken (102) verstellbar sind in einem Bereich zwischen einer Aufnahmeposition (PA) des Werkzeuges (106) und einer Endposition (PE) des Werkzeuges (106) , wobei in der Endposition (PE) des Werkzeuges (106) die Lamellenlücken (102) mit Ausnehmungen (103) korrespondieren und dass durch die Verstellbarkeit der Lamellenlücken (102) von der Aufnahmeposition (PA) zur Endposition (PE) das Werkstück (10) faltbar ist.

4. Tiefziehvorrichtung (100) nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pressluftvorrichtung (108) vorgesehen ist, die das Werkstück (10) an das Werkzeug (106) anbläst oder ansaugt.

5. Tiefziehvorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Falten des Werkstückes (10) eine Richtplatte (109) zwischen dem Werkstück (10) und der Tiefziehplatte (110) einfahrbar ist, wobei sich die Richtplatte (109) mittels Druck gegen das Werkstück (10) an Lamellen (101) der Tiefziehplatte (110) abstützt.

6. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (112) der Tiefziehplatte (110) versenkbar sind, sodass die Tiefziehplatte

(110) eine plane Unterseite (113) aufweist.

7. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefziehplatte (110) versenkbare Stempelelemente aufweist, die mit einer Aufnahmeposition (PA) des Werkzeuges (106) so korrespondieren, dass ein Druck gegen das Werkzeug (106) das Werkstück (10) wellig ausformt.

8. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Fertigung aus flächig ausgeformten Werkstücken (10), insbesondere Tiefziehblechen, im Besonderen H380 oder H400 oder DX 52, DX 56, DX 60, H900, H1100 Stahl (fein) blech, von Trittelementen und

Setzelementen einer Stufe einer Fahrtreppe oder einer Palette eines Fahrsteiges ausgelegt ist.

9. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (106)

Lamellenlücken (102) aufweist, die hydraulisch verstellbar sind.

10. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (106) Lamellenlücken (102) aufweist, die mittels eines Spindeltriebs simultan verstellbar sind.

11. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (112) ein Querschnittsprofil aufweisen, das sich zur Tiefziehplatte (110) hin verjüngt oder verbreitert.

12. Tiefziehvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (112) einen Winkel „W" aufweisen, der zwischen 0 Grad und 17 Grad hat.

13. Verfahren zum Tiefziehen eines flächig ausgeformten Werkstückes (10) mit einer Tiefziehvorrichtung (100) mit einem Werkzeug (106) mit mindestens zwei verstellbaren Lamellenlücken (102) und einer zum Werkzeug (106) relativ und an Führungen

(122a bis 122d) verfahrbaren Tiefziehplatte (110) mit mindestens zwei Vorsprüngen (112), mit folgenden Schritten in der folgenden Reihenfolge :

Einführen des flächig ausgeformten oder wellig vorgeformten Werkstückes (10) zwischen das Werkzeug (106) und die

Tiefziehplatte (110) ;

- Verstellen der Lamellenlücken (102) des Werkzeuges (106), sodass das Werkstück (10) gefaltet wird;

Tiefziehen des gefalteten Werkstückes (10) durch relatives Verfahren des Werkzeuges (106) gegen die Tiefziehplatte

(110), sodass die Vorsprünge (112) der Tiefziehplatte (110) unter Ausformung von schlitzartigen Vertiefungen (114) des Werkstückes (10) in die Lamellenlücken (102) des Werkzeuges (106) eindringen.

14. Verfahren nach Anspruch 13 zum Formen eines Trittelementes bzw. Setzelementes einer Stufe einer Fahrtreppe, mit folgendem Schritt nach dem Einführen des Werkstückes (10) und vor dem Verstellen der Lamellenlücken (102): - Ansaugen oder Anblasen des Werkstückes (10) mittels einer Pressluftvorrichtung (108) an das Werkzeug (106) .

15. Verfahren nach Anspruch 13 zum Formen eines Trittelementes bzw. Setzelementes einer Stufe einer Fahrtreppe, mit folgenden Schritten nach dem Einführen des Werkstückes (10) in der folgenden Reihenfolge:

Einführen einer Richtplatte (109) zwischen dem Werkstück (10) und der Tiefziehplatte (110); - Verstellen eines Abstandes (D) zwischen dem Werkzeug (106) und der Tiefziehplatte (110), sodass die Richtplatte (109) an den Vorsprüngen (112) der Tiefziehplatte (110) anliegt und das Werkstück (10) an der so gestützten Richtplatte (109) anliegt und folgenden Schritten nach dem Verstellen der Ausnehmungen (103) in der folgenden Reihenfolge:

- Verstellen des Abstandes (D) zwischen dem Werkzeug (106) und der Tiefziehplatte (110) ;

- Entfernen der Richtplatte (109) .

16. Verfahren zum Tiefziehen nach einem der Ansprüche 13 - 15, wobei es sich bei dem flächig ausgeformten Werkstück (10) um ein planes Blech handelt, mit folgenden Schritten in der folgenden Reihenfolge : - Stellen der Lamellenlücken (102) des Werkzeuges (106) in eine Aufnahmeposition (PA) ;

Versenken einer ersten Anordnung der Vorsprünge (112) und einer zweiten Anordnung der Vorsprünge in die Tiefziehplatte (HO) ; - Einführen des planen Bleches (10) zwischen das Werkzeug (106) und die Tiefziehplatte (110) ;

- Verstellen der zweiten Anordnung der Vorsprünge, sodass das plane Blech (10) wellig geformt wird;

- Versenken der zweiten Anordnung der Vorsprünge; - Verstellen eines Abstandes (D) zwischen dem Werkzeug (106) und der Tiefziehplatte (110), sodass das wellig geformte Blech (10) an einer Unterseite (113) der Tiefziehplatte (110) anliegt; Verstellen der Lamellenlücken (102) des Werkzeuges (106) von der Aufnahmeposition (PA) in eine Endposition (PE) , sodass das wellig geformte Blech (10) gefaltet wird;

Verstellen der ersten Anordnung der Vorsprünge (112) , sodass das gefaltete Blech (10) durch Eindringen der Vorsprünge

(112) der Tiefziehplatte (110) in die Endposition (PE) der Lamellenlücken (102) des Werkzeuges (106) tiefgezogen wird.

17. Trittelement oder Setzelement hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, wobei ein flächig ausgeformtes Werkstück (10), insbesondere ein Tiefziehblech, im Besonderen H380 oder H400 oder DX 52, DX 56, DX 60, H900, H1100 Stahl (fein) blech, eingesetzt wird.