REMPEL, York (Himrichweg 13, Attendorn, 57439, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer metallenen Stütz- oder Ankerplatte (1 ) mit einer ringförmigen Auflagefläche (5), einer dazu in einem Abstand angeordneten Anlagefläche (6, 7) und einem kegelförmigen Übergangsbereich, der die Auflagefläche (5) und die Anlagefläche (6, 7) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer ringförmigen Platine (9) in mehreren Stanz- und/oder Umformschritten zunächst eine topfartige Erhöhung (10) vorgezogen wird, in mindestens einem weiteren Schritt die Erhöhung (10) zu einem Kegelstumpf (14) geformt wird, wobei am Übergang (17) zwischen Auflagefläche (5) und Kegelstumpf (14) durch eine Fließbremsung des Metalls eine Materialverdickung bzw. eine Materialanhäufung aufgezwungen wird, dann der Übergang (17) so ausgerichtet wird, dass eine plane Auflagefläche (5) entsteht, und schließlich der obere Bereich (15) des Kegelstumpfes (14) gelocht und eine zur Auflagefläche (5) parallele Anlagefläche (6) und / oder eine konkave oder keglige Anlagefläche (7) ausgeformt werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (11 ) der Erhöhung (10) von Ziehstufe zu Ziehstufe bei etwa gleicher Höhe (12) verringert wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/öder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fließbremse an der Auflagefläche (5) ein vorstehender Materialring (20) ausgeformt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 ,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelstumpf (14) durch einen äußeren Neigungswinkel (18) und einen davon abweichenden inneren Neigungswinkel (19) gebildet wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Änderung der jeweiligen Neigungswinkel (18, 19) die Materialstärke im Übergangsbereich von Auflagefläche (5) zum Kegelstumpf (14) vergrößert oder verkleinert wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Neigungswinkel (18) bezogen zur Auflagefläche (5) immer flacher ist als der innere Neigungswinkel (19). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Neigungswinkel (19) mit 30 bis 45 Winkelgrad, idealerweise mit etwa 40 Winkelgrad ausgebildet wird und dass der äußere Neigungswinkel größer 45 bis 55 Winkelgrad, idealerweise mit etwa 50 Winkelgrad ausgebildet wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Materialrings (20) bei unverändertem oder vergrößertem Außendurchmesser der Auflagefläche (5) in diese durch Rückstauchen eingeformt wird, bis wieder eine plane Auflagefläche erzwungen ist. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die plane Anlagefläche (6) mindestens 7500 mm2, höchstens jedoch 8200 mm2, im Mittel etwa 7800 mm2 aufweist. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave oder keglige Anlagefläche (7) mindestens die Flächenpressung der planen Anlagefläche (6) erfüllt. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütz- oder Ankerplatte (1 ) zur Einhaltung der Form- und/oder Lagetoleranzen zusätzlichen Kalibriervorgängen unterzogen wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stütz- oder Ankerplatte (1 ) aus einem mikrolegierten Stahl besteht, insbesondere mit folgenden Kenndaten: Güte DIN EN Norm DIN EN Bezeichnung DIN Werkstoff- (alt) (alt) nummer S 355 MC 10 149 Q St E 360 TM SEW 092 1.0976 S 420 MC 10 149 Q St E 420 TM SEW 092 1.0980 S 460 MC 10 149 Q St E 460 TM SEW 092 1.0982 S 500 MC 10 149 Q St E 500 TM SEW 092 1.0984 S 550 MC 10 149 Q St E 550 TM SEW 092 1.0986 S 600 MC 10 149 Q St E 600 TM SEW 092 1.0988 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütz- oder Ankerplatte (1 ) aus einem Material mit einer Dicke von 3 bis 12 mm hergestellt wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den kegelförmigen Übergangsbereichen Rippen, Sicken, Durchbrüche oder dergleichen eingestanzt werden können. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der Stütz- oder Ankerplatte (1 ) mit einem Folge - Verbundwerkzeug durchgeführt wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der Stütz- oder Ankerplatte (1 ) im Transferverfahren durchgeführt wird. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallenen Stütz- oder Ankerplatte mit einer ringförmigen Auflagefläche, einer dazu in einem Abstand angeordneten Anlagefläche und einem kegelförmigen Übergangsbereich, der die Auflagefläche und die Anlagefläche verbindet.
Eine derartige Stütz- oder Ankerplatte ist beispielsweise in der DE 295 05 507 U1 offenbart. Die dort gezeigte Stütz- oder Ankerplatte wird auch mit einer Ankermutter gekoppelt, so dass diese beiden Bauteile unverlierbar miteinander verbunden sind. Neben einer planen Ausführung, dargestellt in den Figuren 1 bis 4 ist auch eine kalottenförmige Ausführung in den Figuren 5 bis 12 dargestellt.
Zum Einsatz kommen derartige Stütz- oder Ankerplatten beispielsweise in Schalungsspannmitteln. In dem Gebrauchsmuster 66 09 841 wird die Stütz- oder Ankerplatte auch als Druckverteilungsplatte bezeichnet. Ausbildungen von Stützoder Ankerplatten aus dem Einsatzbereich Betonwandschalung sind beispielsweise weiterhin offenbart in DE 72 17 045, DE 102 45 187 B4, DE 197 54 366 C2, DE 1 964 903, DE 10 2007 004 226 B3, EP 1 847 666 A1 und DE 73 03 701.
Die oben beschriebenen Stütz- oder Ankerplatten werden vorzugsweise in Verbindung mit Ankermuttern benutzt, wie in der DE 1 750 964 beschrieben. Weitere Ausführungen für Schalungsanker sind in den Druckschriften DE 37 04 646 C2, DE 197 03 303 C1 , DE 195 10 117 C2, EP 0 279 046 A2 und DE 94 12 556 U1. Derartige Stütz- oder Ankerplatten finden auch Verwendung bei Gebirgsankern. So zeigen beispielsweise die Druckschriften DE 34 03 688 C1 , DE 1 085 480, DE 89 08 385, DE 36 41 951 C1 und DE 83 11 673 U1 Gebirgsanker mit kalottenför- mig oder gewölbt gestaltete Stütz- oder Ankerplatten, die umfangsseitig eines Bohrloches an ein Gebirge gedrückt werden.
Aus der DE 949 432 ist ein ringförmiger Ankerkörper mit einer ringförmigen Auflagefläche und einem kegelförmigen Übergangsbereich bekannt, wobei für die auch als tellerartige Schale bezeichnete Ausführung unterschiedliche Lastfälle und mögliche Lösungen beschrieben werden. So werden beispielsweise bei großen Lasten mehrere dieser Ankerkörper eingesetzt. Die Ankerkörper sind dabei relativ dünne tellerartige Schalen oder Faltwerke, die sich in die Ankerstäbe mit Kerben eingraben. Eine weitere Ausbildung eines Ankerkörpers ist in der DE 31 08 802 A1 offenbart. Dabei ist der rotationssymmetrische Ankerkörper mit Druckübertragungsflächen ein Schmiede bzw. Schmiedepressteil. Einen trichterförmigen Stützkörper zur Verteilung von Ankerkräften offenbart die DE 959 057. Durch die dort beschriebene Ausgestaltung wird der Materialeinsatz verringert. Große Lasten werden, wie ausgeführt, durch Stützkörper mit verdickten Auflageflächen abgefangen. Ein spezielles Herstellungsverfahren für die zuvor genannten Ankerkörper, insbesondere die Substitution eines teuren geschmiedeten Bauteils durch ein preiswerteres Stanzteil wird in diesen Fällen nicht angesprochen.
Eine weitere Verwendung ist in der DE 32 43 852 A1 offenbart. Dort werden die Stütz- oder Ankerplatten als Verzugsplatten bezeichnet. Die dort gezeigten Kalotten sind zur Aussteifung mit umfangsseitigen Rippen ausgebildet, die durch Auspressen hergestellt werden. Andere, im Bergbau bzw. einer Mine eingesetzten, Stütz- oder Ankerplatten sind offenbart in US 4 112 693, US 4 371 293 und AU 199852749 B2. Durch die Ausbildung der Kalotten mit Rippen wird zwar der Einsatz von Platinen geringerer Dicke ermöglicht, die Stütz- oder Ankerplatten mit Rippen sind aber nicht geeignet, hohe und höchste Belastungen aufzunehmen. Nachteilig bei den bekannten Ausführungen ist weiterhin die kostenintensive Herstellung der Stütz- oder Ankerplatte als Schmiedeteil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stütz- oder Ankerplatte zum Einsatz bei hohen und höchsten Belastungen anzugeben, die kostengünstig als Stanzteil herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
aus einer ringförmigen Platine in mehreren Stanz- und/oder Umformschritten zunächst eine topfartige Erhöhung vorgezogen wird,
in mindestens einem weiteren Schritt die Erhöhung zu einem Kegelstumpf geformt wird, wobei am Übergang zwischen Auflagefläche und Kegelstumpf durch eine Fließbremsung des Metalls eine Materialverdickung bzw. eine Materialanhäufung aufgezwungen wird,
dass der Übergang so ausgerichtet wird, dass eine. plane Auflagefläche entsteht und schließlich der obere Bereich des Kegelstumpfes gelocht und eine zur Auflagefläche parallele Anlagefläche und/oder eine konkave oder keglige Anlagefläche ausgeformt werden.
Die Erfindung besteht darin, dass durch ein spezielles Fließverfahren des verwendeten Materials während des umformenden Stanzens eine Materialverdickung im Übergangsbereich von unterer Auflagefläche in den Kegelstumpf erzeugt wird. Die Wandstärke des Hohlkegels nimmt vom Übergangsbereich bis nach oben zur planen und/oder konkaven Anlagefläche ab. Die Verdickung des Übergangsbereiches wird fertigungstechnisch zunächst durch ein Fließbremsen des Materials und dann durch ein Zurückstauchen des Materials in den aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten erreicht. Das Zurückstauchen führt weiterhin zu einer Verdichtung des Materials und damit zu einer Gefügeveränderung, wodurch die Härte in die- sem Bereich vergrößert / erhöht wird. Die so hergestellten Stütz- oder Ankerplatten halten z.B. einer Belastung von 30 to stand, während Ausführungen mit den aus dem zuvor geschilderten Stand der Technik bekannten Formen nur eine Belastung von 7 to standgehalten haben. Durch die Umformung beim Tiefziehen wird durch Kaltverfestigung somit eine Gütesteigerung des Materials erzielt. Insbesondere kann durch das Zurückstauchen des Materials beim Tiefziehen die Festigkeit der Stütz- oder Ankerplatte gezielt an den beanspruchten Stellen erhöht werden. Dadurch lassen sich bereits beim Einsatz von Stählen mit geringen Güten gute Festigkeitswerte erzielen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Werkstoffkosten und Werkstoffverbrauch und damit die Fertigungskosten allgemein verringert werden.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird während des Umformens der Außendurchmesser der topfartigen Erhöhung von Ziehstufe zu Ziehstufe bei gleicher Höhe verringert, wobei vorzugsweise der Außendurchmesser der Auflagefläche konstant bleibt. In besonderer Fortbildung der Erfindung wird als Fließbremse ein vorstehender Materialring an der Auflagefläche angeformt. Vorteilhaft wird das Material dieses Metallrings in die Auflagefläche zurückgestaucht, bis wieder eine plane Auflagefläche erzwungen ist. Dabei kann der Außendurchmesser der Auflagefläche vergrößert werden oder es wird beispielsweise der Durchmesser der Ausgangsplatine eingehalten.
Im Längsschnitt weist die Stütz- oder Ankerplatte mit der konzentrischen Anordnung von ringförmiger Auflagefläche und dem daran anschließenden Kegelstumpf einen Innenkegel und einen Außenkegel auf, wobei der Innenkegel bezogen auf die Auflagefläche eine Neigung aufweist, die kleiner d. h. steiler ist als die Neigung des Außenkegels. Die Neigung des Innenkegels beträgt 30 bis 45 Winkelgrad, und soll idealerweise etwa 40 Winkelgrad betragen. Die Neigung des Außenkegels beträgt dabei idealerweise etwa 50 Winkelgrad. Für die Formbeständigkeit während der Belastung ist die Fläche der unteren Auflagefläche maßgebend. Der Abstand vom äußeren Rand / Umfang bis zum Beginn des Kegels darf nicht zu klein sein und ist abhängig von vorherigen Belastungsversuchen. Sollte Material mit einer geringeren Dicke oder ein Material mit einer geringen Festigkeit verwendet werden müsse, so können zusätzliche Verstei- fungssicken oder dergleichen in den Kegel eingeformt werden, um die Steifigkeit zu erhöhen.
Weitere Ausgestaltungen des Herstellungsverfahrens ergeben sich aus den diesbezüglichen Unteransprüchen.
Als Material für die Stütz- oder Ankerplatten werden vorzugsweise alle handelsüblichen Bleche bzw. Dickbleche verwendet, welche die Verformungs- und Festigkeitsansprüche zur Aufgabenstellung erfüllen, wie beispielsweise mikrolegierte Stähle. Insbesondere die nachfolgend genannten Materialen können eingesetzt werden.
Güte DIN EN Norm DIN EN Bezeichnung DIN Werkstoff-
(alt) (alt) nummer
S 355 MC 10 149 Q St E 360 TM SEW 092 1.0976
S 420 MC 10 149 Q St E 420 TM SEW 092 1.0980
S 460 MC 10 149 Q St E 460 TM SEW 092 1.0982
S 500 MC 10 149 Q St E 500 TM SEW 092 1.0984
S 550 MC 10 149 Q St E 550 TM SEW 092 1.0986
S 600 MC 10 149 Q St E 600 TM SEW 092 1.0988
Der Einsatz anderer Materialien wird ausdrücklich berücksichtigt.
Der Transport der Stütz- oder Ankerplatte von einem Arbeitsgang zum nächsten Arbeitsgang erfolgt entweder in einem Folge-Verbundwerkzeug, indem die Stütz- oder Ankerplatte durch Verbindungen im Blechstreifen verbleibt oder in einem Transferverfahren. Dabei können die in der Praxis bekannten Greiferschienen- transfereinrichtungen ebenso berücksichtigt werden wie Saugertransfereinrichtungen oder Schwenkarmtransfereinrichtungen. Bei Greiferschienentransfereinrich- tungen wird der Transfer der Stütz- oder Ankerplatte durch zwei parallel zueinander verlaufenden Greiferschienen bewirkt, die im Pressentakt zum Ergreifen der Stütz- oder Ankerplatten aufeinander zu und dann nach obern sowie in Transportrichtung bewegt werden. Erreichen die Greifer die nächste Pressenstufe, legen sie die Stütz- oder Ankerplatte in einer Senkbewegung ab und werden voneinander weg verstellt, um die Stütz- oder Ankerplatte freizugeben. Beim Pressenhub laufen sie in ihre Ausgangstellung zurück. Der Einsatz anderer Transfereinrichtungen wird ausdrücklich berücksichtigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von schematischen Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1.1 in teilweise geschnittener Seitenansicht eine Stütz- oder Ankerplatte mit einer Flügelmutter bei einem Lastfall mit mittiger Ausrichtung;
Fig. 1.2 in teilweise geschnittener Seitenansicht die Stütz- oder Ankerplatte mit der Flügelmutter bei einem Lastfall mit einem maximalen Versatz;
Fig. 1.3 in teilweise geschnittener Seitenansicht die Stütz- oder Ankerplatte mit der Ankermutter bei einem Lastfall mit max. Versatz und 15 Grad schräg;
Fig. 2.1 bis Fig. 2.11 in Schnittdarstellung die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung einer Stütz- oder Ankerplatte;
Fig. 3 in Seitenansicht die erfindungsgemäße Stütz- oder Ankerplatte; und
Fig. 4 im Detail A den Kegelstumpf der Stütz- oder Ankerplatte mit unterschiedlichen Neigungen in vergrößerter Darstellung.
In Figur 1.1 ist in teilweise geschnittener Seitenansicht eine Stütz- oder Ankerplatte 1 mit einer Flügelmutter 2 bei einem Lastfall mit mittiger Ausrichtung dargestellt. Diese Darstellung zeigt die optimale Ausrichtung bzw. Anordnung aller beteiligten Baugruppen. In der dargestellten Ausführung wird eine Stütz- oder Ankerplatte 1 mittels der Flügelmutter 2, deren Innengewinde mit einem Außengewinde einer Zugstange 3 korrespondiert, gegen zwei u-förmige, parallel angeordnete, Schalungsträger 4.1 ; 4.2 gepresst und liegt dabei symmetrisch an beiden Schalungsträgern 4.1 , 4.2 an. Die Schalungsträger 4.1 , 4.2 stützen sich beispielsweise an dem Fachmann bekannten Schalungen (nicht dargestellt) ab. Anstelle der parallel angeordneten Schalungsträger 4.1 , 4.2 wird beim Einsatz der Stütz- oder Ankerplatte in einer Mine oder im Gebirge eine Auflagefläche 5 der Stütz- oder Ankerplatte 1 seitlich um eine Bohrung anliegen. Bei zentrischer Ausrichtung der Zugstange 3 in der Bohrung und bei dem dargestellten Lastfall wird die Zugkraft F1 gleichmäßig und in Achsrichtung der Zugstange 3 eingeleitet.
In Figur 1.2 ist in teilweise geschnittener Seitenansicht die Stütz- oder Ankerplatte 1 mit der Flügelmutter 2 bei einem Lastfall mit maximalem Versatz dargestellt. Bei diesem Lastfall liegt die Auflagefläche 5 der Stütz- oder Ankerplatte 1 zu einem großen Teil auf dem Schalungsträger 4.2 auf, während nur ein kleiner Teil der Auflagefläche 5 auf dem Schalungsträger 4.1 aufliegt. Die Zugkraft F1 wird ungleichmäßig verteilt. Ein weiterer, in der Praxis auftretender Lastfall ist in Figur 1.3 dargestellt. Dabei wird die Zugkraft neben einem Versatz zusätzlich unter einem Winkel - dargestellt ist ein Winkel von 15 Grad - eingeleitet. Bei einer derartigen Anordnung von Zugstange 3, Flügelmutter 2 und Stütz- oder Ankerplatte 1 wirken die auftretenden Kräfte ungleichmäßig auf die Auflagefläche 5 und auf eine plane Anlagefläche 6 (siehe Figur 2) oder eine konkave Anlagefläche 7 oder eine keglige Anlagefläche zwischen einem oberen Rand 8 der Stütz- oder Ankerplatte 1 und der Flügelmutter 2.
Insbesondere die Lastfälle gemäß Fig. 1.2 und Fig. 1.3 stellen höchste Belastungen für die Kalottenplatte dar, die bei metallenen Stütz- oder Ankerplatten der eingangs beschriebenen herkömmlichen Bauart und Herstellungsverfahren zu nicht hinnehmbaren Verformungen der Bauteile führten.
Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für eine Stütz- oder Ankerplatte gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ausgehend von einer ebenen metallenen Platine 9 nach Figur 2.1 wird gemäß den Figuren 2.2 bis 2.5 in mehreren Schritten eine topfartige Erhöhung 10 zentrisch in die Platine 9 eingebracht. Bei gleichem Außendurchmesser 1 der Auflagefläche 5 wird die Erhöhung 10 bei gleicher Höhe 12 in den aufeinander folgenden weiteren Ziehstufen im Durchmesser 13 stufenweise verringert. Diese Ziehstufen dienen der Vorbereitung zur Ausbildung eines Kegelstumpfes.
Die Erhöhung 10 wird gemäß den Figuren 2.6 bis 2.11 in mehreren Schritten zu einem Kegelstumpf 4 umgeformt. Die Anzahl der Umformschritte ist u. a. von der Dicke und der Güte des eingesetzten Materials abhängig. Speziell in der Ziehstufe gemäß Figur 2.6 dieses Beispiels wird eine Anhäufung des Materials im Übergang Auflagefläche 5 und Kegelstumpf 14 in Form eines stehengebliebenen Material- rings 20 vorgenommen. Der Außendurchmesser 21 der Auflagefläche 5 wird etwa auf das Endmaß vergrößert. In den nachfolgenden Ziehstufen gemäß Figuren 2.7, 2.8 und 2.9 erfolgt das Ausrichten zu einer planen unteren Auflagefläche 5. Dabei bleibt der Außendurchmesser der Auflagefläche unverändert, das angehäufte Material wird zurückgestaucht.
Nach der Ausformung des Kegelstumpfes 14 wird der obere Bereich 15 des Kegelstumpfes 14, der parallel zur Auflagefläche 5 ausgebildet aus, gelocht, entsprechend den Figuren 2.10 und 2.11
Der so erhaltene Rand 16 wird zum einen zu einer parallelen Anlagefläche 6 und / oder einer konkaven oder kegligen Anlagefläche 7 ausgebildet.
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Stütz- oder Ankerplatte 1 in einer seitlichen Darstellung gezeigt.
Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung mögliche äußere Neigungswinkel 18 und innere Neigungswinkel 19 bei der Ausgestaltung des Kegelstumpfes 14. Durch die Änderung der jeweiligen Neigungswinkel 18, 19 kann die Materialstärke im Übergangsbereich von Auflagefläche 5 zum Kegelstumpf 14 vergrößert oder verkleinert werden.
Der Einsatz der beschriebenen Stütz- oder Ankerplatte ist nicht auf die genannten Einsatzbereiche beschränkt. Andere Einsatzbereiche sind ausdrücklich mit berücksichtigt. Bezugszeichenliste
1 Stütz- oder Ankerplatte
2 Flügelmutter
3 Zugstange
4.1 Schalungsträger
4.2 Schalungsträger
5 Auflagefläche
6 plane Anlagefläche
7 konkave oder keglige Anlagefläche
8 oberer Rand
9 Platine
10 Erhöhung
11 Außendurchmesser
12 Höhe
13 Durchmesser
14 Kegelstumpf
5 oberer Bereich
16 Rand
17 Übergang
18 äußerer Neigungswinkel
19 innerer Neigungswinkel
20 Materialring
21 Außendurchmesser der Auflageflächen
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