DE19923217A1

DE19923217A1 - Verfahren zum Verhindern der Durchbiegung bei Elementen, die unter Belastung stehen

Info

Publication number: DE19923217A1
Application number: DE1999123217
Authority: DE
Inventors: Walter Hommel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-30
Also published as: EP1055510A3; EP1055510A2

Abstract

Das Verfahren zum Verhindern der Durchbiegung bei Elementen, die unter Belastung stehen, mit einer Platteneinheit 10, mit einer Basisplatte 15, die am Umriß auf einer Stütze 18 aufliegt, einer Distanz 17 und einer Oberplatte 16, die bereichsweise 25 auf der Basisplatte 15 direkt oder indirekt aufliegt, zeichnet sich dadurch aus, daß beim Einleiten einer Kraft p auf die planare Fläche E der Oberplatte 16 über die Druckplatte 25 in der Basisplatte 15 eine Spannung erzeugt wird, welche als Gegenkraft G der eingeleiteten Kraft P entgegenwirkt. DOLLAR A Die Platteneinheit zeichnet sich dadurch aus, daß durch den Spalt A die Größe der Gegenkraft G verändert wird, welche zusammen mit der Gegenkraft G1 eine optimale Unterstützung der Oberplatte 16 ergibt und die Fläche E annähernd planar hält.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine frei tragende Platteneinheit, die nur am Rande abgestützt wird.

Bei der Einleitung von Kräften biegt sich diese Einheit soweit durch, bis sich die Spannung im Gefüge soweit aufgebaut hat, daß ein Kräftegleichgewicht zwischen der eingeleiteter Kraft und der Platteneinheit erreicht ist.

Da bei vielen Anwendungen eine planare Auflagefläche im unbelasteten und belasteten Zustand erforderlich ist, ist man bestrebt eine kostengünstige und sichere Lösung hierfür zu finden.

STAND DER TECHNIK

Anhand der Fig. 5 und 6 wird im folgenden die Funktion der frei tragenden Platteneinheiten beschrieben. Die Platteneinheit 10 liegt am äußeren Ende auf einem Rahmen oder Fundament 18 an zwei, drei, oder vier Seiten auf.

Im unbelasteten Zustand ist die Oberfläche beziehungsweise Aufspannfläche planar.

Belastet man nun diese Platte mit einem Gewicht oder einer Kraft P, so biegt sich die Platteneinheit 10 soweit durch D, bis sich die Spannung in der Platte 24 soweit aufgebaut hat, daß eine Gegenkraft G in gleicher Höhe entstanden ist.

Im verstärkten Maße gilt dies für eine Tischplatte 24 einer Ziehpresse 18, 20 und 21, auf der Karosserieteile gefertigt werden.

Der Stößel 21 und die Blechhalterglocke 20 der Presse erzeugen über den Stempel 21 und den Blechhalter 20 des Werkzeugs eine sehr hohe Formkraft P, welche die Matrize 19 des Werkzeugs und die Tischplatte 24 der Presse nach unten durchbiegen D.

(E) (Die Planare Fläche Ebene) ist nicht mehr vorhanden. Beim Einarbeiten der Werkzeuge in der Presse muß die Matrize 19 soweit nachgearbeitet werden, bis die Durchbiegung D kompensiert ist.

Ein mit großem Aufwand, teuer hergestelltes Werkzeug mit hoher Genauigkeit wird wieder falschgestellt, weil die Presse nicht steif genug ist.

Tagelang wird in der Ausprobepresse geschliffen, bis eine ausreichende Druckverteilung vorhanden ist.

Bei der Einarbeitung in der Produktionspresse muß derselbe Vorgang wiederholt werden, da die Druckverhältnisse nicht gleich sind.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung hierfür anzugeben, die eine optimale Kräfteeinleitung einen einfachen konstruktiven Aufbau besitzt und dadurch eine wirtschaftliche Nutzung ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Platten übereinander liegen, aber nur im mittleren Bereich Kontakt aufweisen. Bringt man nun eine Kraft auf die Oberplatte, entsteht in der Basisplatte eine Spannung, die der eingeleiteten Kraft entgegenwirkt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich der größten Spannung die größte Profilhöhe H vorhanden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft eine Platteneinheit, die sicherstellt, daß die Kraft dort bereitgestellt wird, wo sie auch benötigt wird.

Beim Einleiten einer Kraft auf die Oberplatte wird die Basisplatte in der Mitte durchgebogen, wodurch eine Spannung entsteht, die der eingeleiteten Kraft entgegenwirkt. Sobald die Oberplatte seitlich auf der Distanz aufsitzt, ist die maximale Kraft im mittleren Bereich erreicht, und es baut sich nun auch die erforderliche Gegenkraft in der äußeren Zone auf.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Abstand zwischen Oberplatte und Distanz verstellbar ausgeführt, wodurch die Gegenkraft der Basisplatte eingestellt werden kann.

Nach dem eigentlichen Arbeitsgang entspannt sich die Basisplatte, und die Oberplatte fährt auf ihren Ausgangszustand zurück.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Oberplatte in der Mitte örtlich auf der Basisplatte aufliegt, während dem Arbeitsgang verdrängt wird, und die Basisplatte elastisch durchbiegt. Die Verdrängung hat ihr Ende erreicht, sobald die Oberplatte auf der äußeren Distanz aufliegt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Distanz in der Höhe verstellbar ist, wodurch die Spannung in der Basisplatte verändert und die dadurch resultierende Gegenkraft variabel gestaltet werden kann.

Eine alternative Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Verwendung von Unterluftbolzen die Platten örtlich größer aufgebohrt werden, um ein unnötiges entlang gleiten an der sich durchbiegenden Basisplatte zu vermeiden.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß örtlich Distanzhalter eingebaut werden, die das Kippen der Oberplatte verhindern, und bei Funktion zurückgesteuert beziehungsweise bei der Verwendung einer elastischen Masse verdrängt werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform die eine dauerhafte, und zuverlässige Funktion gewährleisten, zeichnet sich dadurch aus, daß zur Kraftübertragung Druckstücke zwischen Oberplatte und Basisplatte eingebaut werden, die in Anzahl und Lage der Anforderung entsprechend eingebaut werden, und in der Höhe einzeln abstimmbar sind.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele.

Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die Platteneinheit mit dem Verlauf der Schnitte.

Fig. 2 Schnitt A-A zeigt die Platteneinheit im Anfangszustand. - siehe Abstand A -

Fig. 3 Schnitt A-A zeigt die Platteneinheit im gedrückten Zustand.

Fig. 4 Schnitt A-A zeigt die mit Pfeilen dargestellten Gegenkräfte, die im gedrückten Zustand wirken.

Fig. 5 schematische Darstellung einer Pressentischplatte in bekannter Art und Weise, im unbelasteten Zustand.

Fig. 6 schematische Darstellung einer Pressentischplatte im belasteten Zustand mit Durchbiegung.

Fig. 7 schematisch dargestellter Schnitt durch die Distanz im unbelasteten Zustand. Gemäß Einzelheit z aus Fig. 2.

Fig. 8 schematisch dargestellter Schnitt durch die Distanz im belasteten Zustand. Gemäß Einzelheit y aus Fig. 3.

Fig. 9 schematische Darstellung einer verstellbaren Distanz. Gemäß Schnittführung B-B.

Fig. 10 schematische Darstellung bei der Verwendung von Bolzen. Gemäß Schnittführung C-C.

Fig. 11 schematisch dargestellter Distanzhalter. Gemäß Schnittführung D-D.

Fig. 12 schematisch dargestelltes Druckstück mit Abstimmplatte. Gemäß Schnittführung E-E.

Fig. 13 schematisch dargestelltes Druckstück bestehend aus zwei Hälften, die übereinander liegen, und deren Kontaktfläche 33 als Kugel ausgeführt ist.

Fig. 14 schematischer Querschnitt durch eine Platteneinheit, welche in eine Ziehpresse eingebaut ist.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Die in Fig. 1 dargestellte Draufsicht einer Platteneinheit 10 ist in Größe und äußerem Aussehen ähnlich einer herkömmlichen Platteneinheit gemäß den Fig. 5 und 6.

Im Unterschied zu den bekannten Platteneinheiten in Massivbauweise, besteht die erfindungsgemäße Platteneinheit 10 im wesentlichen aus einer Oberplatte 16, einer Basisplatte 15 und seitlichen Distanzen 17. Die Oberplatte 16 liegt im Bereich der Druckflächen 25 auf der Basisplatte auf und hat im Bereich der Distanzen 17 den Spalt A. Die Zentrierung zwischen Oberplatte 16 und Basisplatte 15 ist durch eine Führung gewährleistet, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Funktion der erfindungsgemäßen Platteneinheit. Fig. 2 stellt den unbelasteten Zustand dar. Die Oberplatte 16 ist soweit angehoben, daß der Abstand A zur Distanz 17 die volle Größe erreicht hat.

Beim Einleiten der Kraft P wird gemäß Fig. 2 auf die Oberfläche E der Oberplatte 16 über die Druckflächen 25 die Basisplatte 15 verdrängt, wodurch die elastische Durchbiegung D gemäß Fig. 3 entsteht. Die im Profil der Basisplatte 15 entstandene elastische Spannung erzeugt die Gegenkraft G, welche über die Druckflächen 25 der eingeleiteten Kraft P entgegenwirkt.

Ist die Höchstkraft P erreicht, sitzt die Oberplatte 16 gemäß Fig. 3 auf der Distanz 17 auf, und bildet die Gegenkraft G1.

Die Gegenkraft G und G1 gemäß Fig. 4 bringt eine optimale Unterstützung der Oberplatte 16, und garantiert weitgehend die planare Fläche E.

Durch das Zufügen weiterer Druckflächen 25 kann die Druckverteilung weiter verbessert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Durchbiegung einer Platteneinheit im Bereich der planaren Oberfläche fast vollständig zu verhindern.

Bei der Verwendung als Tisch oder Stößelplatte in einer Presse entfällt ein großer Teil der zeitaufwendigen Einarbeitung der Werkzeuge in der Presse.

Dies wird in der Zukunft um so wichtiger, da immer mehr höherfeste Bleche zum Einsatz kommen, welche eine größere Pressenkraft benötigen, und zwangsläufig eine erhöhte Durchbiegung der Tischplatte oder Stößelplatte nach sich ziehen.

Auch Werkzeuge, die nach herkömmlicher Weise auf sich durchbiegenden Platten eingearbeitet wurden, können auf diesen neuen Platteneinheiten zum Einsatz kommen.

Es müssen nur die Distanzen 17 erhöht werden, wodurch ein Abstand zwischen Druckfläche 25 und der Basisplatte 15 entsteht, welche ein Durchbiegen der Oberplatte solange ermöglicht, bis diese auf der Basisplatte 15 aufsitzt und die Durchbiegung begrenzt.

Konkrete Ausgestaltungen der Platteneinheit werden in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Gleiche Bauteile tragen jeweils das gleiche Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert.

Gemäß Fig. 7 weist die Darstellung eine Distanzplatte in einfacher Bauweise im unbelasteten Zustand. Die Oberplatte 16 ist soweit hochgefahren, daß der Abstand A die volle Größe aufweist.

Fig. 8 zeigt die Distanzplatte im gedrückten Zustand. Die Oberplatte 16 liegt satt auf der Distanz auf, und der Abstand A ist nicht mehr vorhanden.

Die Fig. 9 zeigt ein Distanzelement ähnlich der Fig. 7 und 8, jedoch ist diese verstellbar ausgeführt.

Ein Keilelement 17.2 mit geringer Neigung 28 wird auf einer Basisplatte 17.1 mit derselben Neigung in Pfeilrichtung 27 verschoben, wodurch sich der Abstand A verändert, und die Gegenkraft G sich erhöht beziehungsweise reduziert.

Die Fig. 10 zeigt die Platteneinheit 10 mit Verwendung eines Unterluftbolzens 29. Die Bolzenführung in der Basisplatte 15 ist örtlich 30 größer ausgeführt, um ein Verkanten der sich durchbiegenden Basisplatte 15 zu vermeiden.

In Fig. 11 ist ein elastisches Distanzelement dargestellt, welches ein Kippen beim Installieren verhindert. Das Federelement wird am Umriß an mehreren Stellen eingebaut, und sollte mindestens so dick sei, daß es den Abstand A vor der Einleitung der Kraft P gewährleistet.

Beim Einleiten der Kraft P wird das Distanzelement 31 soweit zusammengedrückt, bis die Oberplatte 16 auf der Distanz 17 aufsitzt. Dieses Distanzelement kann auch als harte Platte ausgeführt sein, muß dann aber vor Inbetriebnahme entfernt beziehungsweise weggesteuert werden.

Die Fig. 12 zeigt ein Druckstück 32 zum Übertragen der Kräfte. Mit der Abstimmplatte 33 kann die Druckverteilung optimal eingestellt werden.

Die Fig. 13 zeigt ein Druckstück bestehend aus zwei Teilen 32.1 und 32.2, deren gemeinsame Kontaktfläche als Kugel ausgeführt ist, und eine optimale Flächenpressung bei durchgebogener Basisplatte 15 garantieren.

Die Fig. 14 zeigt ein realistisches Anwendungsbeispiel. Die Platteneinheit 10 ist in einer Ziehpresse als Tischplatte eingebaut.

Claims

1. Verfahren zum Verhindern der Durchbiegung, bei Elementen, die unter Belastung stehen mit

- einer Platteneinheit 10 mit
- einer Basisplatte 15, die am Umriß auf einer Stütze 18 aufliegt,
- einer Distanz 17 und
- einer Oberplatte 16, die Bereichsweise 25 auf der Basisplatte 15 direkt oder indirekt aufliegt, und zwischen der Aufschlagfläche 26, und der Distanz 17 einen Spalt A aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß beim Einleiten einer Kraft P auf die planare Fläche E der Oberplatte 16 über die Druckflächen 25 in der Basisplatte 15 eine Spannung erzeugt wird, welche als Gegenkraft G der eingeleiteten Kraft P entgegenwirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ansteigender Kraft P die Aufschlagfläche 26 auf Distanz 17 zum Tragen kommt und sich eine zusätzliche Kraft G1 der eingeleiteten Kraft P entgegensetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft G durch die Größe des Spalts A verändert werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte G und G1 eine optimale Gegenkraft der eingeleiteten Kraft P entgegensetzen, und die Fläche E annähernd planar halten.

5. Plattenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche mit,

- einer Platteneinheit 10,
- einer Basisplatte 15,
- einer Distanz 17 und
- einer Oberplatte 16,

dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatte 16 im Bereich der Druckflächen 25 direkt oder indirekt auf der Basisplatte 15 aufliegt, und sich zwischen Oberplatte 16 und Distanz 17 der Spalt A aufweist, daß beim Einleiten einer Kraft P auf die planare Fläche E über die Druckflächen 25 in der Basisplatte 15 eine Spannung erzeugt wird, welche als Gegenkraft G der eingeleiteten Kraft P entgegenwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Distanz an der Oberplatte befindet, und sich der Spalt A zwischen Distanz 17 und Basisplatte 15 bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im belasteten Zustand die Oberplatte 16 mit der Aufschlagfläche 26 auf der Distanz 17 aufsitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz 17 aus zwei beziehungsweise mehreren Elementen aufgebaut ist, wobei durch das Verschieben eines der beiden Keilelemente 17.2 in Pfeilrichtung, entlang der Schräge 28 auf dem zweiten Keilelement 17.1 der Abstand A verändert wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Unterluftbolzen 29 der Führungsdurchmesser an der Basisplatte 15 beziehungsweise an der Oberplatte 16 bereichsweise vergrößert 30 wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basisplatte 15 und Oberplatte 16 Distanzhalter 31 eingebaut werden, die das Kippen der Oberplatte 16 verhindern, und bei Funktion zurückgesteuert werden.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzhalter 31 aus einer elastischen Masse besteht, und bei der Funktion verdrängt 31.1 wird.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basisplatte 15 und der Oberplatte 16 zur Kraftübertragung Druckstücke 32 in beliebiger Anzahl und Lage eingebaut sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke 32 mit einer Distanz 33 ausgeführt werden, und je nach Druckverteilung in der Dicke veränderbar sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück 32 aus zwei übereinander liegenden Schalen besteht, und die Kontaktfläche 33 von beiden als Kugel ausgebildet ist, welche eine gleichmäßige Druckverteilung gewährleisten.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte 15 im Bereich der größten Spannung, den größten Querschnitt aufweist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich ohne Distanz 17, der Spalt A zwischen Oberplatte 16 und Unterplatte 15 bildet, wodurch aber eine Einstellmöglichkeit der Kraft G entfällt.