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Title:
DEVICE FOR TRANSVERSE EXTRUSION OF WORKPIECES AND OPERATING METHOD FOR SAID DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/033123
Kind Code:
A1
Abstract:
The inventive device for transverse extrusion of pieces (24) comprises a press plate bearing the first half (10) of a matrix and a punch which is vertically movable with respect to the press plate and produces required deformation force, the second half (9) of the matrix being fixed to said press plate. Said device is also provided with separately controlled units which are exposed to the force in such a way that they hold together two halves (9, 10) of the matrix. The device is constructed in such a way that a blank (23) is easily introduced therein, the device being provided with means for retaining said blank (23) in the predetermined position in a tool. For this purpose, at least one of the halves (9, 10) of the matrix is provided with an individually controlled slide (13, 14) which is movable in a direction of operation until a position outside the deformation contour of the halves (9, 10). The preferred method makes it possible to actuate the device when the blank (23) is introduced therein. First and foremost, said blank is maintained between the slides (13, 14) before the tools are displaced towards each other by the simultaneous displacement of the punch and the plate.

Inventors:
BRIDA HUBERT (AT)
KEPPLER-OTT THOMAS (AT)
Application Number:
PCT/EP2003/008865
Publication Date:
April 22, 2004
Filing Date:
August 09, 2003
Export Citation:
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Assignee:
THYSSEN KRUPP AUTOMOTIVE AG (DE)
BRIDA HUBERT (AT)
KEPPLER-OTT THOMAS (AT)
International Classes:
B21C23/21; B21J5/02; B21J9/02; (IPC1-7): B21C23/21; B21J5/02; B21J9/02
Foreign References:
US4977773A1990-12-18
DE19922660A12000-12-07
DE19922659A12000-12-07
Other References:
See also references of EP 1551574A1
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP AUTOMOTIVE AG (Alleestrasse 165, Bochum, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken (24), einen Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt und einen sich senkrecht zum Pres sentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pres senstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist, aufweisend sowie mit separat gesteuerten, Kraft beaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9,10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Matrizenhälften (9,10) mit einem separat ansteuerbaren, bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9,10) in Arbeitsrichtung ver schiebbarem Stößel (13,14) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (13, 14) sich wenigstens während der letzten Phase der Umformung am sie tra genden Teil der Matrizenhälfte (13,14) abstützt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das KraftZeitVerhalten des Stößels (13,14) regelbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwen dung jeweils eines Stößels (13,14) an jeder Matrizenhälfte (9,10) das jewei lige KraftZeitVerhalten der Stößel (13,14) unabhängig voneinander regelbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10) als hydraulische oder pneumatische Ringkolben (5,6) ausgebildet und die Halteeinrichtungen (1,2) der Matrizenhälften (9,10) umgebend angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Stößeln (13,14) und den Ringkolben (5,6) hydraulische oder pneumatische Druckräume (19,20, 21,22) zugeordnet sind, von denen wenigstens einer unabhängig von den anderen mit mindestens einer separaten Drucksteuereinrichtung verbunden ist, die einen gegenüber den anderen verschiedenen gesteuerten oder geregelten Druckverlauf in den Druckräumen (19,21, 20,22) ermöglicht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckver lauf in den Druckräumen (19, 20, 21,22) voneinander unabhängig getrennt oder voneinander abhängig gemeinsam geregelt wird.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13,14) in den jeweiligen Matrizenhälften (9,10) geführt sind.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenhälften (9,10) jeweils eine Halteeinrichtung (1,2) aufweisen, an der in Arbeitsrichtung verschieblich jeweils eine Zuhalte einrichtung und ein Druckkolben (17,18) für die Stößel (13,14) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Druckkolben (17,18) für den Stößel (13,14) konzentrisch in der Zuhalteein richtung geführt ist.
11. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (23) beim Einlegen in die Vorrichtung zunächst zwischen den Stößeln (13,14) gehalten wird, bevor durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressen tisch die Werkzeuge zusammengefahren werden.
Description:
Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Umformung der Werkstücke erfolgt in zwei aufeinander liegenden Matrizenhälften, wobei das Werkstück zwischen zwei Stempel derartig verpresst wird, dass ein Teil des Werkstoffes quer zur Pressrichtung in von den Matrizenhälften gebildete Hohlräume ausweicht.

Wesentlich bei dieser Form des Querfließpressens ist, dass die Matrizenhälften während des Umformvorganges stets aufeinander liegen und auch durch die Umformkräfte nicht voneinander getrennt werden dürfen. Von daher werden die Matrizenhälften durch Kraft beaufschlagte Einrichtungen, vorzugsweise durch Hydraulik-oder Pneumatikkolben zusammengehalten, die eine derartig hohe Kraft aufbringen müssen, dass die Umformkräfte die Matrizenhälften nicht zu öffnen in der Lage sind.

Eine derartige Einrichtung ist in der DE 199 22 666 gezeigt. Nachteilig bei derartig kompliziert aufgebauten Werkzeugen ergibt sich, dass der umzuformende Rohling nur schwierig und häufig auch ungenau in das Werkzeug eingelegt werden kann.

Des Weiteren nachteilig ist nicht sichergestellt, dass der Rohling sich während der Umformung in der richtigen Lage im Umformwerkzeug, vorzugsweise mittig hierin und mittig zur Trennebene befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken derartig zu gestalten, dass der Rohling einfach in diese Vorrichtung einbringbar ist und Mittel vorzusehen, die den Rohling in der vorgesehenen Lage im Werkzeug halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Aus-und Weiterbildungen sind in den Merkmalen 2 bis 10 beschrieben.

Anspruch 11 beschreibt ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10.

Zusätzlich zur Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich vorteilhaft, dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln erreicht werden kann, dass während des Umformvor- ganges eine gezielte Steuerung des Fließverhaltens vorgenommen werden kann.

Dieses wird dadurch erreicht, dass die die Stößel beaufschlagenden Druckräume separat für jede Matrizenhälfte bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 die Vorrichtung in geöffnetem Zustand, Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 nach dem Fixieren des Rohlings, Figur 3 die Vorrichtung in zusammengefahrenem Zustand und Figur 4 die Vorrichtung nach dem Umformvorgang.

Die dargestellte Vorrichtung eignet sich besonders zum Querfließpressen von Werkstücken auf waagerecht arbeitenden Umformmaschinen, vorzugsweise Mehr- stufenumformmaschinen. Dabei kann der Umformvorgang entgegen dem Ausfüh- rungsbeispiel auch in mehreren Werkzeugen in mehreren Umformschritten durchge- führt werden.

Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, sind die Hälften der Umformvorrichtung etwa identisch aufgebaut. Jede Vorrichtungshälfte weist eine Halteeinrichtung 1,2 auf.

Diese Halteeinrichtungen 1,2 sind mit dem nicht näher dargestellten Pressentisch und Pressenstempel bzw. der matrizen-und stempelseitigen Aufnahmeeinrichtung einer Horizontalpresse verbunden.

Die Haltevorrichtungen 1,2 tragen jeweils einen Zylindertopf 3,4. Diese Zylinder- töpfe 3,4 tragen wiederum Ringkolben 5,6, die in den Mänteln der Zylindertöpfe 3,4 sowie jeweils mit einer buchsenförmigen Verlängerung 7,8, in Bohrungen in den Böden der Zylindertöpfe 3,4, geführt werden.

An den Stirnseiten der Ringkolben 5,6 sind die Matrizenhälften 9,10 befestigt, wobei diese Matrizenhälften 9,10 mit Armierungen 11,12 gegen radiales Aufweiten vorge- spannt sind.

Die Matrizenhälften 9,10 werden axial zentral von Stößeln 13, 14 durchdrungen.

Diese Stößel 13,14 werden in den Matrizenhälften 9,10 und in einer zentralen Bohrung durch die Ringkolben 5,6 geführt. Die Stößel 13,14 liegen werkzeugseitig über Zwischenstücke 15,16 an Druckkolben 17,18 an.

Durch diese Konstruktion werden zwischen den Zylindertöpfen 3,4 und den Ringkol- ben 5,6 Druckräume 19,20 gebildet, die mit Druckflüssigkeit oder unter Druck stehendem Gas oder Luft beaufschlagt werden können. Entsprechende Druckräume 21,22 sind oberhalb der Druckkolben 17,18 angeordnet, um diese mit Druck beauf- schlagen zu können.

Figur 1 zeigt das auseinandergefahrene Werkzeug. In dieser Position kann bei- spielsweise über Greifer der Rohling 23 zwischen die auseinandergefahrenen Stößel 13,14 gebracht und hier gehalten werden (durch Pfeile dargestellt). Die Stößel 13, 14 fahren dann, wie in Figur 2 dargestellt, aufeinander zu. Dieses kann, wie auch in Figur 2 gezeigt, durch das Vorfahren des Pressenstempels auf den Pressentisch erfolgen. Da jedoch mehrere Bauteile axial ineinander verschieblich sind, könnte dieses beispielsweise auch über ein Vorfahren des oberen und/oder unteren Ring- kolbens 6,7 im Zylindertopf 3,4 erfolgen. In gleicher Weise aber auch durch ein Vorfahren der Stößel 13,14, die dann in der Ausgangsstellung in zurückgefahrener Position sein müssen.

Durch weiteres Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch werden dann, wie in Figur 3 gezeigt, die Matrizenhälften 9,10 aufeinandergefahren. Dabei können Einrichtungen zum Einfädeln und Positionieren der Werkzeughälften (hier nicht dargestellt) Verwendung finden. Vorher oder danach muss dann in den Druck- räumen 19,20 ein derartig hoher Hydraulik-oder Pneumatikdruck aufgebaut werden, dass die nachfolgende Umformung des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24 (in Figur 4 gezeigt) nicht zu einem Auseinanderklaffen der Matrizenhälften 9,10 führt. Im Ausführungsbeispiel sind die Stößel 13,14 so gestaltet, dass sie vor Beginn des eigentlichen Umformvorganges über die Zwischenstücke 15,16 und die Druckkolben 17,18 an den Halteeinrichtungen 1,2 anliegen. Damit kann zur Umformung die volle Kraft des Pressenstempels eingesetzt werden.

Figur 4 zeigt die Vorrichtung nach dem Umformen des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24. In dieser Position sind die Ringkolben 5,6 in die Zylindertöpfe 3,4 eingefahren. Die Hydraulikflüssigkeit bzw. das Pneumatikmedium sind entsprechend gesteuert oder geregelt abgeführt bzw. komprimiert.

Durch eine geregelte Abführung bzw. Komprimierung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums, beispielsweise über Regelventile, kann das Kraft-Zeit-Ver- halten aller Vorrichtungsteile gegeneinander gezielt gesteuert werden. Dadurch kann zum einen durch die gezielte geregelte Ableitung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums aus den Druckräumen 21,22 sichergestellt werden, so dass der Rohling 23 in jeder Phase seiner Umformung zum Werkstück 24 die richtige Lage in Bezug auf das Zusammenfahren der Stößel 13,14 in die Matrizenhälften 9,10 gewährleistet ist. Durch entsprechende Veränderungen kann sogar ein besonderes gezieltes Fließverhalten erreicht werden. Diese Maßnahme kann unterstützt werden durch die geregelte Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums aus den Druckräumen 19,20.

Abschließend können einer oder beide der Stößel 13,14 als Auswerfer dienen. Es ist sogar möglich, dass das fertige Werkstück zwischen den Stößeln 13,14 gehalten werden und dann von einer Greifeinrichtung aufgenommen und gezielt einer weite- ren Bearbeitung zuführt werden kann.

Bezugszeichenliste 1. Halteeinrichtung 2. Halteeinrichtung 3. Zylindertopf 4. Zylindertopf 5. Ringkolben 6. Ringkolben 7. Verlängerung 8. Verlängerung 9. Matrizenhälfte 10. Matrizenhälfte 11. Armierung 12. Armierung <BR> <BR> 13. Stößel<BR> 14. Stößel 15. Zwischenstück 16. Zwischenstück 17. Druckkolben 18. Druckkolben 19. Druckraum 20. Druckraum 21. Druckraum 22. Druckraum 23. Rohling 24. Werkstück