Hamburg, 23. JuN 2007

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Anmelder/Inhaber: FF FLUID FORMING GMBH

Amtsaktenzeichen: Neuanmeldung

FF Fluid Forming GmbH Auf der Lage 2, 49377 Vechta

Hochdruckumformpresse mit verfahrbarem Druckkissen

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckumformpresse, umfassend: einen geschlossenen Rahmen mit einer oberen Quertraverse, einer unteren Quertraverse und zumindest zwei voneinander beabstandeten Vertikalstreben welche die obere und untere Quertraverse miteinander verbinden, - wobei zwischen unterer und oberer Quertraverse ein Formbereich ausgebildet ist, in dem beim Umformvorgang a. ein oberes und/oder ein erstes unteres Druckkissen, welches sich beim Formvorgang an der oberen bzw. unteren Quertraverse abstützt, b. ein oberes oder ein erstes unteres Formwerkzeug das sich an der o- beren bzw. unteren Quertraverse oder einem gfs. daran angeordneten Druckkissen abstützt, c. ein entsprechend erstes unteres oder ein oberes Druckplattenelement das beim Umformvorgang dem Formwerkzeug gegenüberliegt und sich an der unteren bzw. oberen Quertraverse oder einem gfs. daran angeordneten Druckkissen abstützt und in dem eine Druckleitung ausgebildet ist zum Einleiten eines Druckumformmediums durch zu-

mindest eine Austrittsöffnung in einen Ausformbereich zwischen dem Druckplattenelement und einem daran angeordneten, zu verformenden Werkstück, angeordnet sind, - mit dem oberen bzw. unteren Druckkissen verbundene Abdichtungsantriebsmittel zum Verändern der Höhe des/der Druckkissen(s), um das Formwerkzeug und das Druckplattenelement in einer vertikalen Richtung relativ zueinander zu bewegen und um so ein Werkstück gegen eine um die Austrittsöffnung angeordneten Dichtfläche zu pressen, und - mit der Austrittsöffnung verbundene Druckumformantriebsmittel zum Erzeugen eines Umformdrucks in dem Druckumformmedium.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Hochdruckumformung.

Die Hochdruckumformung ist ein spanloses Formgebungsverfahren, das sich durch große Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung auszeichnet und sehr hohe Umformgrade ermöglicht. Die Hochdruckumformung eignet sich sowohl zur Umformung von plattenförmigen Halbzeugen, wie beispielsweise Blechen, als auch zur Umformung anderer Halbzeuge, wie beispielsweise Rohren.

Hochdruckumformverfahren können grundsätzlich in aktive und passive Hochdruckumformverfahren unterteilt werden. Bei der passiven Hochdruckumformung wird ein Halbzeug mit einem verfahrbaren Formwerkzeug in ein druckdichtes Wasserbad gepresst und legt sich hierdurch an das Formwerkzeug an.

Eine Hochdruckumformpresse der passiven Bauart ist aus EP 1 133 367 bekannt. Bei dieser Hochdruckumformpresse wird ein oberes Formwerkzeug mittels Druckzylindern relativ zu einer unteren Hydroformkammer vertikal verfahren. Ein zwischen das Formwerkzeug und die untere Hydroformkammer eingelegtes Halbzeug kann hierdurch abgedichtet und verformt werden. Nach der Verformung werden die Druckzylinder zur Aufbringung des Formdrucks seitlich aus dem Bereich oberhalb des oberen Formwerkzeugs ausgefahren und das obere Formwerkzeug so weit angehoben, dass das Werkstück aus der Presse ent- nommen werden kann. Die so vorbekannte Umformpresse eignet sich zwar zur

Hochdruckumformung von Werkstücken, die in Kleinstserien ohne höhere Ansprüche an die Reduktion der Fertigungskosten hergestellt werden sollen, jedoch kann die Umformpresse dieser Technologie nicht für die kosteneffiziente Fertigung kleiner und mittlerer Stückzahlen eingesetzt werden. Insbesondere die Zufuhr des Halbzeugs und die Entnahme der Werkstücke ist aufgrund des geschlossenen Rahmens dieser Umformpresse aufwendig und verlangsamt somit den Fertigungstakt.

Bei der aktiven Hochdruckumformung, mit der sich diese Erfindung befasst, wird das zu verformende Halbzeug so angeordnet, dass es auf einer Seite gegenü- berliegend zu einem Formwerkzeug liegt und auf der anderen Seite auf einer Dichtfläche an einem unteren Druckplattenelement anliegt. Das Formwerkzeug wird dann zunächst soweit an das Druckplattenelement verfahren, dass das Halbzeug abdichtend gegen das Druckplattenelement gepresst wird. Hierbei findet typischerweise noch kein Kontakt zwischen Formwerkzeug und Halbzeug statt, wenngleich dies in bestimmten Fällen zur Erzielung einer Vorverformung auch vorteilhaft sein kann und erfolgen könnte.

Der aktive Verformungsvorgang erfolgt dann, indem ein Druckumformmedium aus einer Austrittsöffnung in dem unteren Druckplattenelement in einen angedichteten Umformraum zwischen dem Halbzeug und dem unteren Druckplatten- element ausgepresst wird und so das Halbzeug mit dem für die Formgebung erforderlichen Druck gegen das Formwerkzeug gepresst wird. Das Formwerkzeug kann hierbei sowohl als Negativform als auch als Positivform ausgeführt sein.

Allgemein ermöglicht die aktive Hochdruckumformung eine große Vielfalt an Fertigungsvarianten und stellt aufgrund der Vielzahl der veränderbaren und das Fertigungsergebnis beeinflussenden Parametern, wie beispielsweise der Dichtkraft, dem Umformdruck, der Gestaltung der Dichtfläche etc., ein anspruchsvoll zu steuerndes Umformverfahren dar.

Aus EP1 462 191 A1 ist eine Hochdruckumformpresse der eingangs genannten Art bekannt. Hochdruckumformpressen dieser Bauart zeichnen sich durch ihre

gleichmäßige Kraftaufbringung auf die Formwerkzeuge aus und haben sich insbesondere zur individuellen Herstellung von Bauteilen bewährt, die eine komplexe Geometrie und hohe lokale Umformgrade aufweisen. Ein besonderer Vorteil der Hochdruckumformung gegenüber der konventionellen Umformung durch Tiefziehen oder Kalt- oder Warmschmieden liegt in den niedrigen Werkzeugkosten für das Umformwerkzeug, da beim Hochdruckumformen nur eine Positivoder eine Negativform des Werkstücks benötigt wird und zudem geringere Belastungen auf dem Formwerkzeug lasten.

Aus DE 300 13 505 ist eine Umformpresse bekannt, die einen C-förmigen Rah- men aufweist. Solche Umformpressen erleichtern das Einlegen des Halbzeugs und die Entnahme des Werkstücks, so dass kürzere Taktzeiten möglich werden. Nachteilig an diesen Umformpressen ist jedoch, dass eine aufwendige Ausgleichvorrichtung vorgesehen werden muss, um die Aufbiegung des C-förmigen Rahmens zu kompensieren, die ansonsten insbesondere bei Hochdruckumform- pressen zu Undichtigkeiten im Bereich der Abdichtungsflächen führen könnte.

Schließlich ist noch aus EP 1 341 623 B1 eine Vorrichtung zur Innenhochdruck- umformung bekannt. Diese Vorrichtung ermöglicht zwar durch eine spezifische Ausgestaltung mit mehreren Fluidkammern eine flexible Positionierung von Werkzeughälften in einem Werkzeugträger, jedoch kann auch mit dieser Um- formpresse nur ein Fertigungsvorgang mit verhältnismäßig langer Zykluszeit erreicht werden und somit keine kosteneffiziente Fertigung kleiner und mittlerer Stückzahlen erreicht werden.

Eine besondere Problematik bei der Gestaltung von Hochdruckumformvorrichtungen ist die Beherrschung der hohen Drücke, die beim Umformvorgang auftre- ten und die eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Druckplattenelement und Werkstück erfordern. Aus der eingangs genannten EP 1 133 367 B1 ist eine gezielte änderung der Schließzylinderkräfte, welche für die Abdichtung sorgen, bekannt, die in Abhängigkeit einer durch die Aufbringung der Formkraft resultierenden Störkraft ermittelt wird. Dieses Verfahren erfordert jedoch eine aufwendi- ge Steuerung der Schließzylinderkräfte ist dadurch fehleranfällig und eignet sich

zudem aufgrund der konzeptionellen Unterschiede nicht für ein aktives Hochdruckumformverfahren.

Grundsätzlich besteht ein Bedarf für eine Hochdruckumformpresse zur aktiven Hochdruckumformung, die ohne Beeinträchtigung der Abdichtung zwischen unterem Druckplattenelement und Werkstück es erlaubt, kürzere Zykluszeiten bei der Fertigung zu erzielen, um sowohl kleine als auch mittlere Stückzahlen kosteneffizient mit einem aktiven Hochdruckumformverfahren herstellen zu können.

Die erfindungsgemäße Hochdruckumformpresse ermöglicht es, diesen Bedarf zu befriedigen. Erfindungsgemäß wird hierzu eine eingangs genannte Hochdruck- umformpresse weitergebildet, indem Verfahrantriebsmittel, die mit dem ersten unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug gekoppelt sind und ausgebildet sind, um das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug in einer horizontalen Richtung relativ zum Formbereich zu verfahren, bereitgestellt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Hochdruckumformpresse wird die Beschickung der Presse mit dem zu formenden Halbzeug und die Entnahme des geformten Werkstücks erheblich erleichtert, ohne dass hierdurch die gesamte Steifigkeit und Belastbarkeit der Presse verschlechtert würde. Dies wird erzielt, indem der Rahmen der Presse als geschlossene Konstruktion ausgeführt wird und zugleich die hierdurch bedingten Nachteile der schlechten Zugänglichkeit des Formbereichs durch Bereitstellung von Verfahrantriebsmitteln kompensiert werden, welche das untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug in horizontaler Richtung aus dem Formbereich herausbewegen können. Auf diese Weise wird es ermöglicht, zur Beschickung der Presse und gegebenenfalls zur Entnahme der geformten Werkstücke das untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug horizontal aus dem Formbereich herauszufahren und in dieser Verfahrposition das zu formende Halbzeug leicht einlegen bzw. das geformte Werkstück leicht entnehmen zu können. Nach Einlegen bzw. Entnahme kann das untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug durch die Verfahrantriebsmittel wieder in den Formbereich hineinbewegt werden und der Umformvorgang stattfinden.

Es ist bevorzugt, dass das Druckplattenelement unten und das Formwerkzeug oben angeordnet wird, sodass sich das Druckplattenelement an der unteren Quertraverse und das Formwerkzeug entsprechend an der oberen Quertarverse abstützt. Dies resultiert in einer Verformung des Halbzeugs in einer aufwärts gerichteten Richtung in das Formwerkzeug hinein und stellt somit sicher, dass in ausgeformten Bereichen im verformten Werkstück kein Druckmedium verbleibt. Zudem verbleibt das verformte Werkstück bei dieser Anordnung oftmals am Formwerkzeug, sodass nach horizontalem Verfahren des unteren Druckplattenelements das Werkstück leicht ausgestossen und beispielsweise über eine Rut- sehe aus dem Formbereich abgeführt werden kann.

In einer alternativen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Hochdruckumformpresse jedoch auch in umgekehrter Weise gestaltbar, d.h. das Formwerkzeug ist unten und das Druckplattenelement oben angeordnet. Die vorhergehende und folgende Beschreibung ist so zu verstehen, dass diese umgekehrte An- ordnungsweise von Druckplattenelement und Formwerkzeug ebenfalls offenbart und im Schutzbereich mit eingeschlossen ist.

Es ist bevorzugt, dass das untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug aus dem Formbereich horizontal verfahren wird. In alternativen Ausführungsformen ist es jedoch ebenso möglich, ein oberes Druckplattenelement oder Formwerk- zeug horizontal aus dem Formbereich herauszuverfahren, um hierdurch einen ieichteren Zugriff auf das Werkstück zu haben.

Es ist zu verstehen, dass sowohl die alternative horizontale Verfahrung des oberen oder unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeugs als auch die alternative Anordnung des Druckplattenelement und des Formwerkzeugs oben bzw. unten in entsprechenden Kombinationen für spezifische Einsatzwecke miteinander kombiniert werden können. Jede dieser denkbaren vier Kombinationen soll vom Umfang der Offenbarung und dem Schutzbereich eingeschlossen sein.

Die Angaben zu horizontaler und vertikaler Richtung beziehen sich auf die Hoch- druckumformpresse im Betrieb und gehen von der typischen Aufstellungsart aus,

bei der die für den Abdichtvorgang erforderliche Relativbewegung zwischen Druckplattenelement und Formwerkzeug in vertikaler Richtung stattfindet. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch auf jegliche Art von Aufstellungsarten von Hochdruckumformpressen anwendbar, also auch auf eine liegende Anordnung, bei der die für den Abdichtvorgang erforderliche Relativbewegung in horizontaler Richtung stattfindet. Maßgeblich ist, dass die Bewegung des unteren Druckplattenelements oder Formwerkzeugs aus dem Formbereich heraus quer zu der für den Abdichtvorgang erforderlichen Relativbewegung zwischen Druckplattenelement und Formwerkzeug erfolgt, insbesondere senkrecht dazu. Im Falle einer liegenden Anordnung der Hochdruckumformpresse, die ebenfalls vom Offenbarungsgehalt und Schutzbereich erfasst sein soll, findet daher die Bewegung des unteren Druckplattenelements oder Formwerkzeugs aus dem Formbereich heraus entweder in horizontaler oder in vertikaler Richtung quer zu der Bewegung der Umformantriebsmittel statt.

Die erfindungsgemäße Hochdruckumformpresse wird vorzugsweise mit einem oberen und einem unteren Druckkissen betrieben, um in diesen Druckkissen die für den Abdichtvorgang erforderliche Relativbewegung zwischen Druckplattenelement und Formwerkzeug zu realisieren. Alternativ kann jedoch auch nur ein einziges Druckkissen, oben oder unten verwendet werden, insbesondere wenn nur ein geringer Hub erforderlich ist. Unter Druckkissen wird hierbei insbesondere die in EP1 462 191 A1 offenbarte Druckkissengestaltung verstanden, es sind jedoch auch andere Gestaltungen einsetzbar, wie beispielsweise eine Ausführung mit einem einzelnen Hydraulikzylinder, der die Umformkraft auf steife Kraftübertragungsplatten aufbringt.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug um eine solche Strecke zu einer Seite aus dem Formbereich verfahrbar ist, dass der Bereich, in den das zu verformende Werkstück einzulegen ist, und/oder der Bereich, in dem das ausgeformte Werkstück liegt, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig seitlich vom oberen Formwerkzeug bzw. Druckplattenelement angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Verfahrweg bereitgestellt, mit dem das erste untere Druckplattenelement bzw.

Formwerkzeug soweit aus dem Formbereich verfahren werden kann, dass eine einfache Handhabung des zu verformenden Halbzeugs und gfs. auch des ausgeformten Werkstücks beim Einlegen bzw. bei Entnahme möglich ist, insbesondere ist es möglich, diese Tätigkeiten mit einer rein vertikalen Bewegung des HaIb- zeugs bzw. Werkstücks vorzunehmen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Verfahrantriebsmit- tel ausgebildet sind, um das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug relativ zu dem ersten unteren Druckkissen zu verfahren. Bei dieser Ausführungsform können die Verfahrantriebsmittel beispielsweise zwischen dem ersten unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug und einem unteren Druckkissen wirken, d.h. das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug wird unter Abstützung am unteren Druckkissen verfahren. Ein wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass lediglich das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug bewegt werden muss und auf eine Verfahrung des unteren Druckkissens verzichtet werden kann, wodurch die bewegten Massen maßgeblich reduziert werden und folglich die Taktfolge erhöht werden kann.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Hochdruckumformpresse fortgebildet wird durch ein zweites unteres Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug, das horizontal so neben dem ersten unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug angeordnet ist, dass bei Bewegen des ersten unteren Druckplattenelements bzw. Formwerkzeugs aus dem Formbereich heraus das zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug in den Formbereich hinein bewegt wird und umgekehrt. Diese Fortbildung ermöglicht eine entscheidende Erhöhung der Fertigungskapazitäten der Hochdruckumformpresse, indem zwei untere Druckplattenelemente bzw. Formwerkzeuge alternierend für die Umformung verwendet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zwei unteren Druckplattenelemente bzw. Formwerkzeuge kann jeweils ein unteres Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug außerhalb des Formbereichs zu liegen kommen, um gfs das darin verformte Werkstück zu entnehmen und ein neues zu verformendes Halbzeug einzulegen, während das andere untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug sich gerade im Formbereich befindet

und die Umformung hiermit stattfindet. Hierauf folgend kann das im Formbereich befindliche untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug aus dem Formbereich herausgefahren werden, um es zu ent- und beladen und gleichzeitig kann das mit einem Halbzeug beladene andere Druckplattenelement bzw. Formwerk- zeug in den Formbereich eingefahren werden, um den Umformvorgang wiederum zu starten. Durch die so mögliche parallel Be- und Entladung und Umformung wird die Ausnutzung der Umformkapazitäten und folglich der Ausstoß an umgeformten Werkstücken praktisch verdoppelt.

Das erste und zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug können dabei unabhängig voneinander von separaten Verfahrantriebsmitteln verfahren werden. Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass das zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mit dem ersten unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mittels Verbindungsmitteln gekoppelt ist. Auf diese Weise wird einerseits sichergestellt, dass keine versehentliche Kollision zwischen die- sen stattfindet und darüber hinaus die gemeinsame Verfahrung mit einem einzigen Verfahrantriebsmittel ermöglicht.

Dabei ist der Begriff „Druckplattenelement" oder „Formwerkzeug" gemäß der Erfindung so zu verstehen, dass ein solches Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug durchaus auch mehrere einzelne Ausformbereiche umfassen kann, beispielsweise wenn mit einem einzigen Umformvorgang mehrere Werkstücke gleichzeitig umgeformt werden und zu diesem Zweck auf dem Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mehrere Ausformbereiche bereitgestellt sind. Maßgeblich für die Funktion der Fortbildung dieser Erfindung ist, dass die Ausformbereiche an einem einzigen ersten unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug angeordnet sind und bei einem Umformvorgang vollständig zur Umformung verwendet werden, wohingegen der/die Ausformbereich(e) des zweiten unteren Druckplattenelements bzw. Formwerkzeugs bei diesem Umformvorgang nicht in die Umformung einbezogen werden.

Bei den Ausführungsformen mit zwei unteren Druckplattenelementen bzw. Formwerkzeugen ist es besonders bevorzugt, wenn das zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mit seiner Mittekachse horizontal um den Bewe-

gungshub der Verfahrantriebsmittel von der Mittelachse des ersten unteren Druckplattenelements bzw. Formwerkzeugs beabstandet ist und in gleicher Weise verfahrbar ist, wie für das erste untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug zuvor beschrieben. So wird ermöglicht, dass das erste und zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mittels der Verfahrantriebsmittel aus einer Umformposition, die in den jeweiligen beiden Endanschlägen der Verfahrantriebsmittel für das jeweilige untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug übereinstimmend ist, in eine Position verfahren werden können, in der eine leichte Entnahme des verformten Werkstücks und Beschickung des jeweiligen Druck- plattenelements bzw. Formwerkzeugs mit einem zu verformenden Halbzeug möglich ist. Insbesondere kann diese Ausgestaltung zu einer Konfiguration eingesetzt werden, bei der das untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug zu zwei gegenüberliegenden Seiten aus dem geschlossenen Rahmen der Hochdruckumformpresse verfahrbar sind, so dass die Beschickung und/oder Entnah- me auf beiden Seiten der Hochdruckumformpresse erfolgen kann. Auf diese Weise können in den beiden unteren Druckplattenelementen bzw. Formwerkzeugen übereinstimmende Werkstücke ausgeformt werden oder aber an einer Hochdruckumformpresse zwei unterschiedliche Werkstückgeometrien gefertigt werden, indem auf einer Seite Zuführung und Abführung des Werkstücks der einen Geometrie und auf der anderen Seite Zuführung und Abführung des Werkstücks der anderen Geometrie stattfindet.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das erste und gfs. zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug mittels einer Linearführung relativ zur unteren Quertraverse geführt ist/sind. Das Aus- und Einfahren des unteren Druckplatten- elements bzw. Formwerkzeugs auf einem linearen Weg stellt eine zuverlässige und konstruktiv robuste Methode dar, um die erfindungsgemäße Beweglichkeit und den Antrieb zu erzielen. Dabei können wahlweise eine oder mehrere Linear- führungseinheiten verwendet werden.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein vertikal wirkendes elastisches Element, das in Reihe zur Linearführung zwischen das erste und gfs. zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug und

die untere Quertraverse bzw. ein gfs daran angeordnetes erstes unteres Druckkissen eingesetzt ist, um elastisch einen geringen Abstand dazwischen zu erzeugen, wenn die Abdichtungsantriebsmittel das Werkstück nicht auf den Dichtbereich pressen.

Eine spezifische Problematik, die bei der Erfindung durch die horizontale Bewegung von Druckplattenelement auftritt, liegt in der Abdichtung beim Umformvorgang. Da hierbei sehr hohe Drücke auftreten und das Druckmedium, welches diese Drücke ausübt, zuverlässig gegen die Umgebung abgedichtet werden muss, werden sehr geringe Spaltmaße, die durch die entsprechenden Dichtun- gen zu überbrücken sind, angestrebt. Geringe Spaltmaße haben jedoch wiederum den Nachteil, dass das für den Verfahrvorgang erforderliche Spiel so gering bemessen ist, dass bereits bei kleinen Verunreinigungen Störungen beim Verfahren auftreten können. Diese gegensätzlichen Anforderungen werden durch die zuvor beschriebene Fortbildung gelöst. Hierbei wird das untere Druckplattenele- ment mittels des elastischen Elements in eine Position gedrückt, in der ausreichendes Spiel für den Verfahrvorgang bereitgestellt ist. Wenn hingegen der Umformvorgang durchgeführt wird, so wird das elastische Element durch den Dichtdruck zusammengepresst, das Spiel somit reduziert und die Dichtflächen zwischen Druckplattenelement und Werkstück mit geringem Spaltmaß aufeinan- dergedrückt, wodurch zwischen Druckplattenelement und Werkstück eine zuverlässige Abdichtung erzielt werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch ein zweites unteres Druckkissen, dem das zweite untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug zugeordnet ist und das horizontal neben dem ersten unteren Druckkis- sen angeordnet ist, so dass die Verfahrantriebsmittel das erste und zweite Druckkissen gemeinsam mit erstem und zweitem unteren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug aus dem Formbereich heraus und in den Formbereich hinein bewegen können. Bei dieser Ausführungsform ist somit für jedes der zwei unteren Druckplattenelemente bzw. Formwerkzeuge ein separates unteres Druckkis- sen bereitgestellt, das gemeinsam verfahren wird. Hierdurch erhöhen sich zwar die bewegten Massen, jedoch weist diese Ausführungsform den Vorteil auf, dass

die Abdichtung zwischen unterem Druckplattenelement und jeweiligem Druckkissen konstruktiv einfacher gestaltet werden kann als wenn das untere Druckplattenelement ohne Druckkissen verfahren würde. Dies ist in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft. Das erste und zweite untere Druckkissen sind bei dieser Ausführungsform vorzugsweise in gleichem Maße verfahrbar wie das untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug, so dass keine Relativbewegung zwischen Druckkissen und Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug stattfindet und das untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug fest an dem jeweiligen Druckkissen montiert werden kann.

Dabei kann vorzugsweise ein vertikal wirkendes elastisches Element in Reihe zur Linearführung zwischen das erste und zweite untere Druckkissen und die untere Quertraverse eingesetzt sein, um elastisch einen geringen Abstand dazwischen zu erzeugen, wenn die Abdichtungsantriebsmittel das Werkstück nicht auf den Dichtbereich pressen. Diese Ausführungsform realisiert die zuvor beschriebenen Vorteile eines elastisch veränderbaren Spaltmaßes für die vorgenannte Fortbildung der Erfindung.

Der Rahmen der erfindungsgemäßen Hochdruckumformpresse kann insbesondere fortgebildet werden, indem der Rahmen mehrere voneinander beabstande- te, parallel zueinander angeordnete, geschlossene Rahmensegmente umfasst, von denen jedes Rahmensegment eine obere und untere Quertraverse und zwei

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Rahmens hat eine Reihe von Vorteilen. So kann einerseits der Rahmen aus einstückig aus Stahlplatten geschnittenen Elementen zusammengesetzt werden, was eine zugleich steife als auch formgenaue Rahmenkonstruktionen ermöglicht. Des Weiteren ermöglicht diese Art des Rahmenbaus die modulare Anpassung des Rahmens an die Umformkräfte und kann somit ohne nennenswerten konstruktiven Mehraufwand skaliert werden, um Hochdruckumformpressen für unterschiedliche Umformkräfte auszulegen. Schließlich kann durch die einstückige Ausgestaltung der Rahmensegmente, die beispielsweise auch durch Verschwei- ßung der Quertraversen und Vertikalstreben des jeweiligen Rahmensegments

erzielt werden kann, eine kostengünstige Fertigung der Segmente und eine hohe Festigkeit erzielt werden.

Bei eine weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung leitet/leiten das/die Druckkissen die von den Abdichtungsantriebsmitteln und Druckumformantriebsmitteln erzeugte Kraft in einer ersten Stützstellung über eine erste Abstützfläche in die untere Quertraverse und in einer zweiten Stützstellung über eine zweite, von der ersten vertikal beabstandeten Abstützfläche in die untere Quertraverse.

Dieser Fortbildung der Erfindung liegt einerseits die Erkenntnis zugrunde, dass der Verfahrweg eines oder beider Druckkissenn kurz gehalten werden sollte, um eine hohe Gesamtsteifigkeit bereitzustellen. Nachteilig an diesen Optimierungsbemühungen ist jedoch, dass Formwerkzeuge, die eine große Bauhöhe aufweisen, nicht mehr in den Formraum der Hochdruckumformpresse passen und somit die Variabilität der Hochdruckumformpresse in Bezug auf die Bauhöhe des Formwerkzeugs beschränkt ist. Diesem Nachteil wird abgeholfen, indem zwei Stützstellungen ermöglicht werden können, und zwar eine untere und eine obere Stützstellung, wobei in der unteren Stützstellung der erforderliche Raum für hochbauende Formwerkzeuge bereitgestellt wird und in der oberen Stützstellung der Raum für niedrigbauende Formwerkzeuge bereitgestellt wird. So kann mit einer robusten Konstruktion durch die Bereitstellung von zwei Bauhöhen des Formraums ein breiter Bereich für die Bauhöhen von Formwerkzeugen ermöglicht werden, ohne dass große vertikale Verfahrwege der Druckkissen in Kauf genommen werden müssen. Dies steigert die Variabilität der Hochdruckumformpresse ohne Verlängerung der Taktzeiten maßgeblich.

Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die erste und zweite Abstützfläche an einem Zwischenelement oberhalb der unteren Quertraverse ausgebildet ist, welches von der ersten in die zweite Stützstellung horizontal verschiebbar ist und umgekehrt. Diese konstruktive Fortbildung der Hochdruckumformpresse ermöglicht eine funktionelle Trennung der einzelnen Bewegungsmöglichkeiten von

Zwischenelement, Werkzeugtisch und Druckkissen und kann somit einen besonders robusten Aufbau bereitstellen.

Dabei ist weiterhin bevorzugt, wenn die erste und zweite Abstützfläche an der Unterseite des Zwischenelements angeordnet sind und das Zwischenelement von der ersten in die zweite Stützstellung horizontal und vertikal verschiebbar ist. Auf diese Weise wird bei der Verschiebung des Zwischenelements aus der ersten in die zweite Stützstellung das Zwischenelement vertikal mitbewegt. Dabei kann das Druckkissen bzw. das untere Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug die horizontale Verschiebung des Zwischenelements mitausführen oder eine horizontale Relativbewegung zwischen dem Zwischenelement und dem Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug stattfinden.

Weiterhin ist es zur variablen Formraumhöhe vorteilhaft, wenn sich die erste Abstützfläche aus mehreren nebeneinander angeordneten ersten Abstützflächenabschnitten zusammensetzt und die zweite Abstützfläche aus mehreren nebeneinander angeordneten zweiten Abstützflächenabschnitten zusammensetzt, wobei jeder zweite Abstützflächenabschnitt zwischen zwei ersten Abstützflächenabschnitten angeordnet ist.

Durch diese spezifische Ausgestaltung der Abstützflächenabschnitte zueinander kann durch eine horizontal-vertikale Verschiebung des Zwischenelements relativ zur unteren Quertraverse die gewünschte Absenkung oder Anhebung des Zwischenelements und somit des auf diesem abgestützten unteren Druckplattenelements bzw. Formwerkzeugs erreicht werden. Dabei können eine Vielzahl von ersten und zweiten Abstützflächenabschnitten vorgesehen sein, die in der ersten Stützstellung sich auf den Endflächen abstützen (bildlich gesprochen also den Spitzen der Zähne des solcherart gebildeten Kammes) und in der zweiten Stützstellung ineinander greifen und sich auf den Grundflächen abstützen (bildlich gesprochen also an den Wurzeln der Zähne des solcherart gebildeten Kammes). Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für den Aufbau des Rahmens aus mehreren Rahmensegmenten, der eine solche kammartige Gestaltung kon- struktiv durch entsprechende Beabstandung der einzelnen Rahmensegmente ermöglicht.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Zwischenelement horizontal und vertikal verschiebbar ist und nach unten gerichtete Auflagerböcke umfasst, an deren unteren Enden die ersten Auflageflächenabschnitte angeordnet sind, die sich in der Stützstellung an versetzt nebeneinander angeordneten Abstützgegenflächen an der Quertraverse abstützen, und zwischen denen die zweiten Auflageflächenabschnitte angeordnet sind, die sich in der zweiten Stützstellung an den versetzt nebeneinander angeordneten Abstützgegenflächen an den unteren Quertraversen abstützen, - wobei die Auflagerböcke in der zweiten Stützstellung kammartig in

Zwischenräume zwischen diesen nebeneinander angeordneten Abstützgegenflächen eingreifen und die zweite Stützstellung relativ zur ersten Stützstellung abgesenkt ist.

Schließlich ist besonders bevorzugt, wenn der geschlossene Rahmen aus meh- reren parallel zueinander angeordneten Rahmensegmenten aufgebaut ist und jedes Rahmensegment vorzugsweise einstückig ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet vorzugsweise nach einem Verfahren zum Hochdruckumformen von Werkstücken, mit den Schritten:

Ausfahren eines ersten unteren Druckplattenelements oder Formwerkzeugs in horizontaler Richtung aus einem Formbereich,

Auflegen eines zu verforrneπdeπ Werkstücks auf das erste untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug,

Einbringen des zu verformenden Werkstücks auf dem ersten unteren Druckplattenelement oder Formwerkzeug in den Formbereich in horizonta- ler Richtung,

Zusammenfahren des ersten unteren Druckplattenelements oder Formwerkzeugs und eines entprechenden oberen Formwerkzeugs oder Druckplattenelements in einer vertikalen Richtung zum Abdichten eines Umformraums zwischen dem Werkstück und einer in dem Druckplattenelement an- geordneten Austrittsöffnung für ein Druckumformmedium,

Abstützen des Formwerkzeugs und Druckplattenelements an oberen und unteren Quertraversen eines geschlossenen Rahmens, und Einleiten eines unter Druck stehenden Druckumformmediums durch die Austrittsöffnung in den Umformraum zum Ausformen des Werkstücks, - Auseinanderfahren von Formwerkzeug und Druckplattenelement in einer vertikalen Richtung.

Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden, indem ein unterhalb des ersten unteren Druckplattenelements oder Formwerkzeugs angeordnetes unteres Druckkissen gemeinsam mit dem ersten unteren Druckplattenelement oder Formwerkzeug horizontal verfahren wird.

Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden, indem ein zweites unteres Druckplattenelement oder Formwerkzeug in den Formbereich horizontal eingefahren wird, wenn das erste untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug in horizontaler Richtung aus dem Formbereich verfahren wird.

Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden durch ein zweites unteres Druckkissen, dem das zweite untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug zugeordnet ist, und das gemeinsam mit diesem verfahren wird.

Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden, indem das erste und zweite untere Druckplattenelement oder Formwerkzeug und gfs. das erste und zweite untere Druckkissen mit einem gemeinsamen Verfahrantriebsmittel (80) verfahren wird.

Das Verfahren kann weiter fortgebildet werden, indem beim vertikalen Zusammenfahren des Druckplattenelements und Formwerkzeugs ein vertikal wirkendes elastisches Element, das funktionell zwischen dem horizontal verfahrbaren Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug und dem unteren Druckkissen angeordnet ist, so zusammengepresst wird, dass sich hierdurch das horizontal verfahrbare Druckplattenelement bzw. Formwerkzeug abdichtend an das Druckkissen anlegt.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene, schematische Frontalansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformpresse in einer oberen Stützstellung mit eingefahrenem Druckplattenelement,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 in unterer Stützstellung,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 1 mit ausgefahrenem Druckplattenelement,

Fig. 4a, b eine teilgeschnittene Detailansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformpresse in zwei Verfahrstellungen zweier unterer Druckplattenelemente,

Fig. 5a, b eine teilgeschnittene Detailansicht einer dritten Ausführungsform in zwei Verfahrstellungen zweier Druckplattenelemente mit jeweils zugeordnetem unteren Druckkissen, und

Fig. 6a-c eine Abfolge, welche die Vergrößerung des Formraums anhand einer teilgeschnittenen Detailansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformpresse zeigt.

Bezugnehmend auf die Figuren 1-3 umfasst die erfindungsgemäße Umformpresse einen Rahmen 10, der aus insgesamt vier Rahmensegmeπieπ 10a-d zusammengesetzt ist. Jedes Rahmensegment 10a-d umfasst obere Quertraversen 1 1a- d, untere Quertraversen 12a-d sowie Längsstreben 13a-d, welche die Quertraversen 11a-d und 12a-d so verbinden, dass ein rechtwinkliger Rahmenaufbau erzielt wird.

Die Rahmensegmente lassen zwischen den Vertikalstreben und den Quertraversen einen Formraum 20 frei, in dem ein oberes Druckkissen 40 mit daran ange- ordneter Formwerkzeug 50 und ein unteres Druckkissen 60 mit darauf angeordnetem unterem Druckplattenelement 70 angeordnet ist.

Das untere Druckplattenelement 70 kann mitsamt dem darunter angeordneten unteren Druckkissen 60 horizontal aus dem Formbereich 20 verfahren werden. Diese Verfahrbewegung wird durch eine angetriebene Linearführung 80 geführt.

Die angetriebene Linearführung 80 ist an einem Werkzeugtisch 90 angeordnet, der an seiner Unterseite vier kammartig vorstehende Stege 91 a-d aufweist. Die

Stege 91a-d weisen den gleichen Querschnitt auf wie die unteren Quertraversen

12a-d der Rahmensegmente 10a-d und sind im gleichen Abstand zueinander angeordnet wie die unteren Quertraversen 12a-d. Zwischen den Stegen 91a-d verbleibt ein Zwischenraum, welcher geringfügig größer ist als die Wandstärke eines Rahmensegments 10a-d.

An der Unterseite der Stege 91a-d ist eine erste Abstützfläche 92a-d angeordnet und der Werkzeugtisch 90 stützt sich mit dieser Abstützfläche 92a-d in den Figuren 1 und 3 auf den unteren Quertraversen 12a-d ab.

Durch horizontale Verschiebung des Werkzeugtisches 90 und eine Distanz, die der Stärke einer unteren Quertraverse 12a-d bzw. eines Steges 91 a-d entspricht, kommen die Stege 91a-d oberhalb der Zwischenräume zwischen den Rahmensegmenten 10a-d zu liegen. Der Werkzeugtisch 90 kann folglich um die Höhe der Stege 91a-d abgesenkt werden, bis die Unterseite des Werkzeugtisches mit den zwischen den Stegen 91a-d liegenden Abstützflächen 93a-d auf den unteren Quertraversen 12a-d zu liegen kommt. Diese untere Stützstellung ist in Fig. 2 abgebildet.

Figuren 4a und 4b zeigen einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wiederum ist der Rahmen der Umformpresse aus vier Rahmensegmenten 1 10a-d aufgebaut, deren Quertraversen durch Distanzstücke 115a-c und 116a-c voneinander in einem vorbestimmten Abstand gehalten werden.

Zwischen den Quertraversen und Längsstreben ist ein Formraum 120 angeordnet. In dem Formraum ist in Fig. 4a ein erstes Druckplattenelement 170 angeordnet, das oberhalb eines unteren Druckkissens 160 platziert ist. Das untere Druckkissen 160 stützt sich auf einem unteren Werkzeugtisch 190 ab, der sei- nerseits auf den unteren Quertraversen aufliegt.

Oberhalb des unteren Druckplattenelements 170 ist ein Formwerkzeug 150 angeordnet, das an einem oberhalb angeordneten oberen Druckkissen 140 befestigt ist. Das obere Druckkissen 140 stützt sich nach oben an einem Werkzeugtisch 130 ab, der an den oberen Quertraversen anliegt.

Zwischen dem unteren Druckplattenelement 170 und dem Formwerkzeug 150 ist ein Zwischenraum belassen, in dem flache oder vorgeformte Werkstücke angeordnet werden können, die auf das untere Druckplattenelement 170 abdichtend gepresset werden können.

Seitlich neben dem ersten unteren Druckplattenelement 170 ist ein zweites unte- res Druckplattenelement 171 angeordnet, das mit dem ersten unteren Druckplattenelement 170 über ein Kopplungselement 172 gekoppelt ist.

Das erste und zweite untere Druckplattenelement 170, 171 sind über einen Li- nearführungsaktuator 180 horizontal geführt und angetrieben und können alternierend in den Formraum 120 ein- und ausgefahren werden. Fig. 4a zeigt die Anordung mit im Formraum 120 angeordneter erstem unteren Druckplattenelement 170 und seitlich vom Formraum angeordnetem Druckplattenelement 171. Fig. 4b zeigt die Anordnung mit im Formraum 120 angeordnetem zweiten unteren Druckplattenelement 171. Das erste untere Druckplattenelement 170 ist in dieser Stellung seitlich aus dem Formraum 120 herausgefahren, und zwar zu der gege- nüberliegenden Seite, zu der in Fig. 4a das zweite untere Druckplattenelement 171 aus dem Formraum herausgefahren ist.

Figuren 5a und 5b zeigen eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformpresse. Wiederum ist der Rahmen aus vier Rahmensegmenten 210a-d aufgebaut, wie in Figuren 4a, b und an den oberen Quertraversen ist ein oberer Werkzeugtisch 230 mit daran befestigtem oberen Druckkissen 240 und Formwerkzeug 250 abgestützt. Auf den unteren Quertraversen ist ein unterer Werkzeugtisch 290 abgestützt.

Die in den Figuren 5a, b gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figuren 4a, b gezeigten Ausführungsform jedoch darin, dass ein erstes und zweites Druckkissen 260, 261 mit jeweils darauf angeordnetem Druckplattenele-

ment 270, 271 vorgesehen ist. Die beiden Druckkissen 260, 261 sind durch Kopplungselemente 262a, b gekoppelt und können alternierend mitsamt der darauf angeordneten unteren Druckplattenelemente 270, 271 in den Formraum 220 ein- und ausgefahren werden. Wiederum ist, ähnlich zu Figuren 4a, b, in Fig. 5a das erste untere Druckkissen 260 mit darauf angeordnetem unteren Druckplattenelement 270 in den Formraum eingefahren und das zweite untere Druckkissen 261 mit darauf angeordnetem unterem unteren Druckplattenelement 271 seitlich vom Formraum 220 angeordnet und in Fig. 5b das zweite untere Druckkissen 261 mit darauf angeordnetem unteren Druckplattenelement 271 im Formräum 220 angeordnet. In Fig. 5b befindet sich das erste untere Druckkissen 260 mit darauf angeordnetem Druckplattenelement 270 seitlich neben dem Formraum auf der gegenüberliegenden Seite, zu der in Fig. 5a das zweite untere Druckkissen 261 herausgefahren ist.

Die Figuren 6a-c zeigen eine Abfolge des Absenkens eines unteren Werkzeugti- sches 390 bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Wiederum ist der Rahmen aus vier Rahmensegmenten 310a-d aufgebaut, die beabstandet zueinander angeordnet sind.

Auf den unteren Quertraversen 312a-d stützt sich an deren oberen Endflächen 317a-d ein Werkzeugtisch 390 mit vier auf seiner Unterseite angeordneten Ste- gen 391a-d ab.

Die Stege 391 a-d stützen sich auf den Flächen 317a-d mit ihren unteren Endflächen 392a-d ab und in dieser Position ist der untere Werkzeugtisch 390 in der oberen Stützstellung.

Seitlich vom Werkzeugtisch 390 ist ein horizontal wirkender Aktuator 400 ange- ordnet, der sich an einer horizontal feststehenden Platte 401 oberhalb des Werkzeugtisches 390 abstützt. Der Werkzeugtisch 390 ist an der Platte 401 linear geführt (nicht gezeigt).

Wird der horizontale Aktuator 400 ausgefahren, so wird der Werkzeugtisch horizontal verschoben und die unteren Abstützflächen 391 a-d der Stege 391 a-d

kommen seitlich von den Abstützflächen 317a-d zu liegen. In dieser Situation wird die Werkzeugtischplatte 401 durch zwei Vertikalaktuatoren 410, 411 gehalten und kann durch Einfahren dieser Vertikalaktuatoren 410, 411 abgesenkt werden, bis die Unterseite des Werkzeugtisches 390 auf Abstützflächen 393a-d auf den Abstützflächen 15a-d der unteren Quertraversen zu liegen kommt (Fig. 6c).

In dieser Stellung befindet sich der untere Werkzeugtisch in der unteren Stützstellung und erlaubt den Einbau hochbauender Formwerkzeuge in den Formraum 320.