Die Erfindung betrifft das Gebiet des Bearbeitens von Werkstücken aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder anderen Metallen. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstückes, insbesondere einer Blechplatine.
Das Bearbeiten eines Werkstückes kann jegliche Vorgänge umfassen, beispielsweise das Schneiden, Pressen, Ziehen, Umformen.
Bei den Werkstücken handelt es sich häufig um topfförmige Bauteile. Topfförmige Bauteile umfassen einen Boden, eine Topfwand sowie einen Ziehrand. Ein solches Bauteil wird häufig als Federtopf verwendet, um die Enden einer Spiralfeder aufzunehmen. Sie finden besonders in der Automobilindustrie vielfache Verwendung.
Problematisch bei der Herstellung solcher Federtöpfe sind hochfeste Stähle. Diese haben zwar den Vorteil, dass sie extrem hohe Zugfestigkeiten aufweisen, und dass daher Stähle geringerer Dicke verwendet werden können, und somit auch geringeren Gewichtes. Solche Stähle sind jedoch relativ spröde und neigen zum Reißen. Dies tritt insbesondere beim Umformen an den hochbeanspruchten Übergangsbereichen auf. Das Reißen tritt insbesondere im Übergangsbereich zwischen Topfboden und Topfwand sowie zwischen Topfwand und Ziehrand auf.
Bei allen bekannten Vorrichtungen besteht die Gefahr des Reißens des Werkstückes beim Umformprozess. Ein solches Reißen tritt vor allem in den Kantenbereichen des Werkstückes auf sowie bei größeren Ziehtiefen.
Beim Stande der Technik sind ein oder mehrere Ziehkissen vorgesehen, die während des Ziehvorganges im Verdrängungsbetrieb sich so schnell bewegen, wie der Pressenstößel. Auch während des Arbeitsvorganges wird das Stößelkissen mit Stößelgeschwindigkeit verdrängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, eine Anlage, ein Verfahren und ein Werkstück derart zu gestalten, dass hochfeste Stähle umformbar sind, ohne dass ein Reißen in den Kantenbereichen auftritt, und dass eine größere Ziehtiefe als bisher erreicht wird.
Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile:
Es hat sich gezeigt, dass durch das Zwischenschalten eines oder mehrerer Servo-Einheiten die genannten Bolzen nicht schlagartig, sondern sanfter als bisher beaufschlagt werden. Der Beaufschlagungsvorgang und damit auch die Einwirkung der Bolzen auf das Werkstück vollzieht sich innerhalb einer Zeitspanne, die nur wenige Millisekunden länger dauert, als bei bekannten Vorrichtungen. Damit wird die Rissgefahr erheblich minimiert, und es entstehen Werkstücke von hoher Qualität und Festigkeit.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Vorrichtung derart gestaltet, dass die Innenmatrize und die Außenmatrize während des Umformvorganges mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Ziehrichtung verfahren werden können. Hierzu werden der Innenmatrize und der Außenmatrize - gegebenenfalls zusammen mit dem Blechhalter - jeweils ein besonderer Antrieb zugeordnet, der diese beiden während des Umformvorganges mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Ziehrichtung verfährt - im Folgenden "Variotempo-Einheit" genannt. Bei einer Presse mit Variotempo-Einheit bewegt sich die Servo-Einheit mit größerer Geschwindigkeit, als der Stößel der Presse in Ziehrichtung, somit in Richtung des Stößels.
Es können mehrere Variotempo-Einheiten vorgesehen werden, über die Wirkungsfläche der Presse verteilt. Die kann von Bedeutung bei großen Bauteilen sein, beispielsweise bei Kotflügeln für Automobile. Bei solchen Bauteilen kann die Belastung des Werkstückes - während des Umformens oder im Betrieb - besonders hoch sein, so dass es sich empfiehlt, beim Umformen eine Variotempo-Einheit an den entsprechenden Stellen des Werkstückes vorzusehen.
Eine Variotempo-Einheit kann im Pressentisch oder im Pressenstößel oder in diesen beiden angeordnet sein.
Sie kann angeordnet werden an oder in einer Schwebeplatte, dies ist eine Platte, die die Presskraft auf eine Fläche verteilt.
Variotempo-Einheiten lassen sich auch in existierende Pressenanlagen nachträglich einbauen.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Die Presse umfasst u. a. einen Pressenstisch 1, Säulen 2 sowie einen Stößel 3. Zwischen dem Pressentisch 1 und dem Stößel 3 sind eine nicht dargestellte Matrize sowie ein nicht dargestellter Stempel angeordnet, die Werkzeugoberteile beziehungsweise ein Werkzeugunterteil tragen.
Die Servo-Einheit umfasst zwei Servokissen 4 in Gestalt hydraulischer Kammern, ferner jeweils eine Servopumpe 5 sowie einen Servomotor 6. Im Pressentisch 1 sind Bolzen 7 angeordnet. Diese sind vom betreffenden Servokissen 4 beaufschlagbar, sodass sie vertikal auf- und abgehen.
Jedes Servokissen 4 kann einer unterschiedlich großen Anzahl von Bolzen 7 zugeordnet sein. So kann jedem Servokissen ein einziger Bolzen zugeordnet sein. Es ist aber auch möglich, zwei oder mehrere Bolzen einem Kissen zuzuordnen.
Das Betriebsmedium der Servo-Einheit ist im vorliegenden Falle eine Flüssigkeit. Es könnte sich aber auch um ein pneumatisches System handeln.
In
Bei den beiden Ausführungsformen gemäß der
Die Servo-Einheit ist in
Man erkennt drei Servo-Einheiten 4. Jede Servo-Einheit 4 beaufschlagt zwei Bolzen 7. Jede Servokammer 4 ist von einer Servopumpe 5 beaufschlagt, die angetrieben ist von einem Servomotor 6.
Dabei kann jeder Servo-Einheit 4 ein eigener Servomotor-Pumpen-Satz zugeordnet werden. Es können aber auch mehrere Servo-Einheiten 4 von einem einzigen Servomotor-Pumpen-Satz beaufschlagt sein. Dabei ist vor jeder Servo-Einheit 4 ein hier nicht gezeigtes Regelventil geschaltet.
Ganz allgemein wird die Steuerung der Presse beziehungsweise des Umformvorganges mit der Steuerung des oder der Servo-Einheit verknüpft sein.
Die in
Stempel 8 ist vom Blechhalter 9 umgeben. Blechhalter 9 weist eine Stützfläche 9.1 auf. Blechhalter 9 ist ringförmig.
Über dem Stempel 8 befindet sich eine innere Matrize 10. Sie ist wenigstens annähernd zylindrisch. Sie ist umgeben von einer äußeren Matrize 11. Diese ist ringförmig.
Die innere Matrize 10 weist wiederum eine Bodenformfläche 10.1 auf. Die äußere Matrize 11 ist ringförmig. Sie weist eine Wandformfläche 11.1 auf, ferner eine Einspannfläche 11.2 zum Festklemmen des Ziehrandes 12.3 eines Werkstückes 12 an der Stützfläche 9.1 des Blechhalters 9. Das Werkstück 12 ist aus einer kreisscheibenförmigen Platine hervorgegangen. Es umfasst einen Boden 12.1, eine Wand 12.2 sowie den genannten Ziehrand 12.3.
Die Ziehvorrichtung arbeitet wie folgt: Sie ist zunächst offen, das heißt die Einspannfläche 11.2 der äußeren Matrize 11 befindet sich etwa auf der Höhe der Bodenformfläche 10.1 der inneren Matrize 10. Auf etwa derselben Höhe oder noch höher befindet sich die Stützfläche 9.1 des Blechhalters 9, ausreichend zum Einführen des Werkstückes 12.
In dieser Phase wird ein Werkstück 12 in die Ziehvorrichtung eingelegt und zwischen der Stützfläche 9.1 und der Einspannfläche 11.2 eingespannt. Jetzt beginnt die eigentliche Arbeitsphase der Ziehvorrichtung. Dabei bewegen sich die innere Matrize 10 und die äußere Matrize 11 zusammen mit dem vorgeformten Werkstück 12, sowie auch mit dem Blechhalter 9 nach unten. Dabei haben die genannten Teile (innere Matrize 10, äußere Matrize 11, Blechhalter 9 und vorgeformtes Werkstück) dieselbe Geschwindigkeit.
Dies ändert sich gemäß der Erfindung in einer nachfolgenden Phase. Dabei überholt die innere Matrize 10 die äußere Matrize 11.
In einer weiteren, nachfolgenden Phase überholt hingegen die äußere Matrize 11 die innere Matrize 10.
Man beachte, dass dies auch umgekehrt sein kann.
Die in
Dabei braucht nur eine einzige Ziehstation gemäß der Erfindung gestaltet zu sein, das heißt mit Antrieben versehen, die der inneren Matrize 10 einerseits, der äußeren Matrize 11 und dem Blechhalter 9 andererseits unterschiedliche Geschwindigkeiten während des Ziehvorganges verleihen können.
Wie das Werkstück nach Verlassen der verschiedenen Ziehstationen aussieht, erkennt man aus den
Die Vorteile der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
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