Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, umfassend zwei Traversen, welche über Zuganker miteinander verbunden sind.

Zur Herstellung von Werkstücken durch einen spanlosen Umformprozess werden üblicherweise Pressen verwendet, in denen Umformwerkzeuge eingesetzt sind, um einen Werkstückrohling aufzunehmen und diesen dann durch entsprechende Krafteinwirkung in die gewünschte Form zu bringen. Insbesondere im Bereich der Umformung von plattenförmigen Halbzeugen, wie beispielsweise Blechen, aber auch zur Umformung anderer Halbzeuge, wie beispielsweise Rohren, hat sich das Verfahren der Hochdruckumformung (engl. Hydroforming) etabliert, welches sich durch große Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung auszeichnet und sehr hohe Umformgrade ermöglicht. Dabei wird das Halbzeug mit sehr hohem Druck gegen ein Formwerkzeug gepresst, wodurch die Verformung erzielt wird. Hierbei entstehen große, in entgegengesetzte Richtung wirkende Kräfte, welche von einem Ständer aufgenommen werden müssen. Die quer zur Formteilung entstehenden Kräfte werden vom Hydroformwerkzeug aufgenommen. Dieser Ständer besteht in der Regel aus zwei gegenüberliegend angeordneten, im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Jochen, welche über Zuganker zusammengehalten werden.

Nachteilig an den vorgenannten Pressen ist, dass diese aufgrund ihrer Bauweise und den erforderlichen Dimensionierungen durch die auftretenden Kräfte während des Umformprozesses sehr raumintensiv ausgebildet sind. Weiterhin gestalten sich die vorbekannten Pressen unflexibel hinsichtlich des Einsatzes unterschiedlicher Werkzeuge mit unterschiedlichen Einformtiefen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen zu schaffen, wel- che kompakt aufgebaut ist und einen variablen Einsatz unter geringem Umrüstauf- wand ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen geschaffen, welche kompakt aufgebaut ist und einen variablen Einsatz unter geringen Umrüstaufwand ermöglicht. Durch das Vorsehen der wenigstens zwei Stützblöcke ist der Abstand zwischen den beiden Traversen zueinander einstellbar, wodurch eine variable Anpassung der Presse an unterschiedliche Werkzeuge mit unterschiedlichen Einformtiefen ermöglicht ist. Darüber hinaus ist zwischen den zwei Stützblö- cken eine Durchführung gebildet, welche einen Durchlauf der zu verformenden Halbzeuge ermöglicht, dass heißt, das zu verformende Werkstück kann an der einen Seite der Durchführung in die Vorrichtung eingebracht werden, welche es nach Verformung auf der anderen Seite der Durchführung wieder verlässt. Durch das Vorsehen einer solchen Durchführung ist auch die Umformung von Blechen im Durchtaktverfahren ermöglicht.

Unter dem Begriff „Pressmodul" wird nachfolgend jedwede Vorrichtung verstanden, die geeignet ist, eine Druckkraft in Richtung der gegenüberliegend angeordneten Traverse auszuüben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei Einsatz ent- sprechender Umformwerkzeuge für das Verfahren der Innenhochdruckumformung (Hydroforming) geeignet, sie ist jedoch nicht auf dieses Verfahren beschränkt.

In Weiterbildung der Erfindung weisen die Traversen eine im Wesentlichen kreisförmig gebildete Grundfläche auf. Hierdurch ist eine gleichmäßige Einleitung der Umformkräfte in die Zuganker gewährleistet.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Zuganker zylinderförmig ausgebildet und an wenigstens einem Ende mit einer Spannvorrichtung versehen. Hierdurch ist ein einfaches Umrüsten der Vorrichtung ermöglicht. Die obere Traverse kann einfach von den Zugankern entfernt bzw. auf diesen angebracht werden, wonach die Zuganker mit der Spannvorrichtung an der Traverse fixierbar sind. Die Spannvorrichtung kann beispielsweise durch einen Gewindeabschnitt der Zuganker gebildet sein, auf dem die Verspannung über eine Mutter ermöglicht ist. Es ist jedwede Vorrichtung zur lösbaren Spannung und Fixierung eines Zugankers geeignet. Dazu gehört auch die Erzeugung der Vorspannung über den / die maschineneigenen Zylinder mit mechanischer Blockung der dadurch erzeugten Spanndistanz.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein ringförmiger Abschnitt einer Traverse als separater Stützring ausgebildet, welcher mit der Traverse formschlüssig verbunden ist. Durch das Vorsehen eines separaten Stützrings sind Kerbwirkungen vermieden, wie sie beim Vorsehen einer zylindrischen Ausneh- mung zwischen Boden und Seitenwänden einer solchen Ausnehmung auftreten. Beim Auftreten von horizontal einwirkenden Kräften kann sich der Stützring nach außen ausdehnen, ohne dass es zu Beschädigungen der mit diesem Stützring formschlüssig verbundenen Traverse kommt.

In Weiterbildung der Erfindung umfasst das Pressmodul wenigstens einen hydraulischen Zylinder. Hierdurch ist eine Anstellung des Formteils an das Werkzeug ermöglicht. Auf den Zylinderkolben kann zusätzlich ein Kurzhubzylinder montiert sein. Derartige Zylinder ermöglichen eine definierte Anstellung des Formteils an das Werkzeug und sorgen dafür, dass das Werkzeug während des Umformpro- zesses optimal verschlossen wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der hydraulische Zylinder durch einen ringförmigen Abschnitt gebildet, in dem ein Kolben geführt ist. Hierdurch ist eine kompakte Bauweise unter Minimierung von Bauteilen ermöglicht. Die mit einem ringförmigen Abschnitt versehene Traverse übernimmt zusätzlich die Funktion eines Zylindergehäuses.

Bevorzugt ist die Traverse mit wenigstens einer Zylinderbohrung zur Fluidversor- gung des hydraulischen Zylinders versehen. Das Fluid erfüllt zwei Aufgaben: Zum einen ermöglicht es eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung des in dem Zylinder geführten Kolbens; zum anderen bildet es ein Druckkissen zwischen Zylin- der /Traverse und Kolben und dient so der Entkopplung von Traverse und Kolben, wodurch einer Durchbiegung des Kolbens entgegengewirkt wird.

Vorteilhaft sind wenigstens zwei Rückdrückzylinder zur Führung des Kolbens des hydraulischen Zylinders angeordnet. Diese Rückdrückzylinder dienen zum einen der Verschiebung des Kolbens des hydraulischen Zylinders innerhalb des Zylindergehäuses, insbesondere werden die Rückdrückzylinder verwendet, um den Kolben in die Ausgangslage zurückzudrücken. Zum anderen dienen die Rückdrückzylinder der Führung des Kolbens des hydraulischen Zylinders und verhin- dem so ein Verkanten und Verdrehen des Kolbens. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Führungssysteme zum Einsatz kommen.

In Ausgestaltung der Erfindung weist das Pressmodul eine Aufnahme für ein Hy- droformwerkzeug auf. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für das Hochdruckumformverfahren einsetzbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei im Wesentlichen halbkreisringförmig ausgebildete Stützblöcke angeordnet, zwischen denen eine Durchführung geeignet zum Durchtakten eines zu formenden Bleches gebildet ist. Hierdurch ist die kontinuierliche Verformung von als Coil vorliegenden Blechen ermöglicht.

In alternativer Ausgestaltung der Erfindung sind vier im wesentlichen viertelkreis- ringförmig ausgebildete Stützblöcke angeordnet, zwischen denen zwei Durchführungen gebildet sind, von denen mindestens eine Durchführung geeignet zum Durchtakten eines zu formenden Bleches ist. Durch die zweite Durchführung ist eine Nachbearbeitung eines ausgeformten Teils, beispielsweise mittels Laser ermöglicht. Bei ausreichender Breite der zweiten Durchführung ist sogar die Möglichkeit der Durchführung von Halbzeugen von zwei Seiten geschaffen. Dadurch ist die Flexibilität der Vorrichtung weiter erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Stützblöcke aus mehreren übereinander gestapelten, vorzugsweise plattenartigen Teilsegmenten gebildet. Hier- durch ist eine stufenweise Veränderung der Höhe der Stützblöcke durch Hinzufügung oder Entfernen einzelner Teilsegmente ermöglicht. Alternativ können die Stützblöcke auch vertikal segmentiert sein.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es Zeigen:

Figur 1 die schematische, räumliche Darstellung einer Vorrichtung zur

Herstellung von Formteilen; Figur 2 die Darstellung der Vorrichtung aus Figur 1 im Schnitt (ohne

Werkzeug);

Figur 3 die Darstellung der Vorrichtung gemäß Figur 2 mit zusätzlich angeordnetem Kurzhubzylinder;

Figur 4 die schematische Darstellung des Hydroform-Werkzeugs der

Vorrichtung aus Figur 1 ; Figur 5 die schematische Darstellung eines Hydroform-Werkzeugs in einer weiteren Ausführungsform; Figur 6 die schematische Darstellung eines Hydroform-Werkzeugs in einer dritten Ausführungsform; Figur 7 die dreidimensionale Schnittdarstellung des Werkzeugs aus

Figur 5 mit umgeformten Blech;

Figur 8 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstel- lung von Formteilen mit einer Durchführung und mehrteiligen halbkreisringförmigen Stützblöcken Schnitt;

Figur 9 die Darstellung der Vorrichtung nach Figur 8 mit zwei Durchführungen und mehrteiligen viertelkreisringförmigen Stützblöcken im Schnitt und Figur 10 die schematische Darstellung einer Vorrichtung nach Figur 9 mit separatem Stützring und mehrteiligen viertelkreisringförmigen Stützblöcken. Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen ist für das Verfahren der Innenhochdruckumformung ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 1 , welches durch zwei zylinderartig ausgebildete, gegenüberliegend angeordnete Traversen 11 , 12 gebildet ist, die umlaufend über Zuganker 13 mitein- ander verbunden sind. Die Zuganker 13 sind als zylindrische Stäbe ausgebildet, welche zu beiden Enden ein - nicht dargestelltes - Außengewinde aufweisen, welche Muttern 131 zur Verspannung der Zuganker 13 aufnehmen. Die Zuganker können alternativ auch einen ovalen oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.

Die Traversen 11 , 12 weisen zentrisch einen kreisrunden Absatz 111 , 121 zur formschlüssigen Aufnahme eines umlaufenden Stützrings 2 auf. Die Stützringe 2 weisen einen mit den Traversen 11 , 12 identischen Außendurchmesser auf sowie einen Innendurchmesser, der mit dem Außendurchmesser der Absätze 111 , 121 korrespondiert.

Innerhalb der Stützringe 2 ist jeweils ein Kolben 4, 5 angeordnet, derart, dass im Zusammenspiel mit jeweils einer Traverse 11 , 12 mit angeordnetem Stützring 2 ein Hydraulikzylinder gebildet ist. Traverse 11 , 12 und Stützring 2 bilden dabei das Zylindergehäuse, in dem der Kolben 4, 5 verschiebbar geführt ist. In die Traver- sen 11 , 12 ist jeweils zentrisch eine Zylinderbohrung 112, 122 eingebracht, die der Versorgung des so gebildeten Hydraulikzylinders mit Hydraulikfluid dient. Hierzu sind die Zylinderbohrungen 112, 122 jeweils mit einer - nicht dargestellten - Hydraulikleitung verbunden.

In alternativer Ausgestaltung kann auch lediglich die untere mit einer Zylinderbohrung 121 versehene Traverse 12 mit dem an dieser angeordneten Stützring 2 im Zusammenspiel mit dem Kolben 5 als Hydraulikzylinder ausgebildet sein und die obere Traverse, die keine Zylinderbohrung 112 aufweisen muss, nimmt innerhalb des Stützrings 2 ein Druckkissen, beispielsweise ein Gummikissen auf, an dem der obere Kolben 4 anliegt. Hierbei dient das Gummikissen der Durchbiegungskompensation; eine Druckbeaufschlagung des oberen Kolbens 4 in Richtung des gegenüberliegenden unteren Kolbens 5 erfolgt nicht. Zwischen den Kolben 4, 5 sind im Ausführungsbeispiel vier Rückdrückzylinder 9 angeordnet. Die Rückdrückzylinder 9 dienen der in Richtung der Traversen 11 , 12 gerichteten Rückbewegung der Kolben 4, 5 innerhalb der Stützringe 2. Darüber hinaus kann über die Rückdrückzylinder 9 ein Verkannten der Kolben 4, 5 innerhalb der Stützringe 2 verhindert werden.

An den Kolben 4, 5 ist jeweils eine Distanzplatte 711 , 721 eines Hydroformwerk- zeuges 7 befestigt. Zur Optimierung der Anstellung eines umzuformenden Werkstücks kann auf dem unteren Kolben 5 ein zusätzlicher Kurzhubzylinder 6 ange- ordnet sein (vgl. Fig. 3), auf dem wiederum die untere Distanzplatte 721 montiert ist. Selbstverständlich ist auch eine Anordnung eines zusätzlichen Kurzhubzylinders auf oberen Kolben 4 möglich.

Das Hydroformwerkzeug 7 besteht im Wesentlichen aus einem oberen Werkzeug- teil 71 und einem unteren Werkzeugteil 72. Das obere Werkzeugteil 71 umfasst eine obere Distanzplatte 711 , an der eine Kompensationsplatte 712 zur Durchbiegungskompensation angebracht ist. Die Kompensationsplatte 712 weist auf ihrer der Distanzplatte 71 1 zugewandten Seite mittig eine flächige Vertiefung 713 auf, die über eine Dichtung 714 gegenüber der Distanzplatte 711 abgedichtet ist und in der eine innerhalb der Distanzplatte angeordnete Hydraulikleitung 715 mündet. An ihrer der Distanzplatte 711 abgewandten Unterseite ist an der Kompensationsplatte eine Werkzeugplatte 716 angeordnet, welche die in das Werkstück 8 einzuformende Kontur aufweist.

Das Untere Werkzeugteil 72 umfasst eine untere Distanzplatte 721 , an der eine Kompensationsplatte 722 zur Durchbiegungskompensation angebracht ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die untere Distanzplatte 721 identisch zur oberen Distanzplatte 711 ausgebildet. Die Kompensationsplatte 722 weist an ihrer der Distanzplatte 721 zugewandten Seite mittig eine flächige Vertiefung 723 auf, die über eine Dichtung 724 gegenüber der Distanzplatte 721 abgedichtet ist und in der eine innerhalb der Distanzplatte angeordnete Hydraulikleitung 725 mündet. Mittig der Vertiefung 723 ist in die Kompensationsplatte 722 eine senkrecht ausge- bildete Hydraulikleitung 726 angeordnet, die in einer auf ihrer der Vertiefung 723 gegenüberliegend angeordneten zweiten Vertiefung 727 der Kompensationsplatte 722 mündet. Die zweite, der oberen Werkzeughälfte 71 zugewandte Vertiefung 727 ist über eine Dichtung 728 beim Umformprozess gegenüber dem auflie- genden zu bearbeitenden Werkstück 8 abgedichtet. Die Abdichtung kann auch rein metallisch, das heißt ohne Dichtung 728 erfolgen.

Die Vertiefungen 713, 723, 727 sind lediglich sehr flach ausgebildet und dienen der flächigen Verteilung des über die Hydraulikleitungen 715, 725, 726 zugeführ- ten Fluids, wodurch ein Druckkissen gebildet ist. Bei der Umformung eines zwischen der oberen Werkzeughälfte 71 und der unteren Werkzeughälfte 72 eingebrachten Werkstücks 8 wird das Werkstück 8 über die Leitungen 723, 727 unter hohem Druck mit Fluid beaufschlagt und an die Kontur der Werkzeugplatte 716 angepresst Dabei ist die Kompensationsplatte 722 über die Dichtung 728 gegen- über dem Werkstück 8 abgedichtet. Mögliche durch den anliegenden Umformdruck bewirkte Durchbiegungen der Werkzeugplatte 716 können kompensiert werden, indem über die Leitung 715 die Kompensationsplatte 712 unter Druck mit einem Fluid beaufschlagt wird, wodurch eine Durchbiegung in oder entgegen der druckindizierten Richtung bewirkt ist (definierte Einstellbarkeit der Druckbiegung der Werkzeugplatte 716). Auf die untere Kompensationsplatte 722 wird über die flächige Vertiefung 723 ebenfalls eine kompensierende Gegenbiegung bewirkt.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist die Hydraulikzuleitung 725 ebenfalls innerhalb der Kompensationsplatte angeordnet. In der unteren Distanzplatte 721 ist hier keine Hydraulikleitung erforderlich.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist die Leitung 726 innerhalb der Kompensationsplatte derart ausgebildet, dass sie von der innerhalb der Distanzplatte 721 angeordneten Hydraulikleitung 725 getrennt ist und über eine separate FIu- idzuführung gespeist werden kann. Dadurch kann unabhängig von dem zur Umformung innerhalb der Leitung 726 anliegenden Druck die Kompensationsplatte 722 über die Leitung 725 mittels eines Fluids mit Druck beaufschlagt werden und so eine in Richtung der oberen Werkzeughälfte 71 gerichtete, definierte Durchbiegung zur Kompensation erzielt werden.

Zwischen den Stützringen 2 sind im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zwei im Wesentlichen halbringförmige Stützblöcke 3 angeordnet, welche durch Ihre Höhe den Abstand der beiden Stützringe 2 zueinander begrenzen. Durch die beiden halbringförmigen Stützblöcke 3 ist ein Durchgang 30 zur Durchführung von umzuformenden Werkstücken 8 gebildet (vgl. Fig. 8). Diese Durchführung 30 ist im Ausführungsbeispiel zum Durchtakten von Spaltband geeignet. Durch den Einsatz un- terschiedlicher Stützblöcke 3 kann der Abstand zwischen den Stützringen 2 variiert werden, wodurch die effektive Bearbeitungshöhe zwischen den Kolben 4, 5 einstellbar ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 sind die Stützringe 2 an die Traversen 11 , 12 angeformt. Diese Ausführungsform beinhaltet jedoch den Nachteil der Kerbwirkung, wodurch die Traversen 11 , 12 innen im Übergang zu den Stützringen 2 geschwächt sind.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 8 bis 10 sind die Stützblöcke 3 durch übereinander angeordnete, plattenartige Teilsegmente 31 gebildet. Durch Hinzufügen bzw. Entfernen einzelner Teilsegmente 31 ist eine optimale Einstellung der Arbeitshöhe zwischen den Kolben 4, 5 einstellbar.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 9 und 10 sind vier viertelkreisringförmige Stützblöcke 3 angeordnet, welche wiederum aus mehreren übereinander gestapelten Teilsegmenten 31 gebildet sind. Durch die Anordnung von vier viertelringartigen Stützblöcken sind zwei orthogonal zueinander angeordnete Durchführungen 30 gebildet, wodurch eine Durchtaktung von zwei Seiten ermöglicht ist. Die Stützblöcke können alternativ auch derart ausgebildet sein, dass eine breite Durchführung zum Durchtakten von Werkstücken 8 und ein schmaler Durchgang, dessen beiden gegenüberliegenden Öffnungen der zusätzlichen Bearbeitung, beispielsweise mittels Laser dienen können, gebildet sind. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das Hochdruckumformverfahren beschränkt, vielmehr können zwischen den Traversen 11 , 12 unterschiedliche Umformeinrichtungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise ist es auch möglich, den erforderlichen Umformdruck durch die beiden gegenüberliegend durch die Traversen 11 , 12 mit Stützringen 2 und in diesen geführten Kolben 4, 5 gebildeten Hydraulikzylinder zu bewirken, wobei auf den Kolben 4, 5 die jeweiligen Werkzeugmatrizen angeordnet sind.