Die vorliegende Erfindung betrifft ein Querhaupt zur Verwendung als Ober- und/oder Unterholm in einer Presse, insbesondere in einer Freiformschmiedepresse oder einer Gesenkschmiedepresse, sowie eine Presse, insbesondere eine Freiformschmiedepresse oder einer Gesenkschmiedepresse, umfassend den erfindungsgemäßen Querhaupt. Derartige Querhäupter bilden Bauteile großer Bauart. Aufgrund der enormen Presskräfte von 1 MN bis 200 MN, der die Querhäupter im Belastungsfall in einer Presse ausgesetzt sind, werden diese in massiver und wuchtiger Bauweise ausgeführt. Daher weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Querhäupter in der Regel ein Gewicht von mehreren 1001 auf.

Da der Trend zu größeren Anlagen und Maschinen weiterhin anhält, kommen Gussstücke bei Fragen des Gewichtes und des Materialeinsatzes mittlerweile an Ihre gießtechnischen Grenzen. Des Weiteren kommen bei derartigen Bauteilen logistische Probleme hinzu, da nicht nur die Flandhabung, sondern auch deren Transport äußerst kompliziert ist.

Ein in massiver und wuchtiger Bauweise ausgeführtes Querhaupt ist beispielsweise aus der DE 10 2013 108 299 A1 bekannt. Der als Oberholm ausgeführte Querhaupt ist zur Verwendung in einer Schmiedepresse vorgesehen und umfasst einen Obergurt sowie einen mit dem Obergurt über einen ersten und einen zweiten Seitenständer aus Vollmaterial verbundenen Untergurt. Der Obergurt wird dabei über massive Seitenwände zusätzlich abgestützt, die sich zwischen den Seitenständern axial erstrecken. Vor diesem Flintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Querhaupt sowie eine verbesserte Presse, insbesondere eine verbesserte Freiformschmiedepresse oder eine Gesenkschmiedepresse, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Querhaupt gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie einer Presse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12.

Der Querhaupt ist zur Verwendung als Ober- und/oder Unterholm in einer Presse, insbesondere einer Freiformschmiedepresse oder einer Gesenkschmiedepresse, vorgesehen und umfasst einen Obergurt sowie einen mit dem Obergurt über einen ersten und einen zweiten Seitenständer verbundenen Untergurt, wobei der erste Seitenständer im Bereich eines ersten distalen Endes und der zweite Seitenständer im Bereich eines zweiten distalen Endes des Querhaupts angeordnet ist.

Erfindungsgemäß weist das Querhaupt zwischen den beiden Seitenständern eine Fachwerktragstruktur auf, über die der Obergurt und der Untergurt zusätzlich miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Fachwerktragstruktur erlaubt dabei eine volle Flexibilität bei der Auslegung der Konstruktion zwischen dem Gesamtgewicht und den mechanischen Parametern. So kann das Gesamtgewicht unter Beibehaltung der mechanischen Parameter, beispielsweise unter Beibehaltung der Steifigkeit und/oder der im Belastungsfall auftretenden Spannungen, um bis zu 20 % reduziert werden. Aufgrund des Gesamtgewichts von mehreren Tonnen wirkt sich dies nicht nur vorteilhaft auf die Fierstellungskosten, sondern insbesondere auf den Transport derartiger Querhäupter aus. Sofern die Gewichtsreduktion nicht im Vordergrund steht, so können alternativ unter Beibehaltung des Gesamtgewichts die mechanischen Eigenschaften signifikant verbessert werden. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass durch die Fachwerktragstruktur eine bessere Zugänglichkeit zu den im eingebauten Zustand des Querhaupts montierten Komponenten, wie beispielsweise dem Presszylinder und/oder dem Anstellzylinder, erzielbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass auch die beiden Seitenständer eine Fachwerktragstruktur aufweisen, über die eine weitere Gewichtsreduktion erzielbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante weist der Obergurt und der Untergurt eine jeweils zentrisch angeordnete und zueinander in einer Flucht liegende Öffnung auf, die einen mittleren Bereich des Querhaupts definieren und zur Verbindung des Querhaupts mit einem Flauptzylinder der Presse vorgesehen sind. Ein derart ausgebildetes Querhaupt ist vorzugsweise zur Verwendung als Oberholm vorgesehen.

Sofern das Querhaupt zur Verwendung als Oberholm vorgesehen ist, so weist der Obergurt und der Untergurt vorzugsweise jeweils beidseitig der zentrischen Öffnung eine zueinander in einer Flucht liegende weitere Öffnung zur Verbindung mit einem ersten und einem zweiten Presszylinder der Presse auf.

Vorteilhafterweise ist die Fachwerktragstruktur dabei derart ausgebildet, dass keine zylinderförmigen Flülsen erforderlich sind, um die jeweiligen Zylinder an dem Querhaupt anzuordnen und mit diesem zu fixieren. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fachwerktragstruktur mehrere um die beiden zentrischen Öffnungen angeordnete Versteifungsrippen umfasst, die den Obergurt und den Untergurt im mittleren Bereich des Querhaupts miteinander verbinden. Die Versteifungsrippen dienen dabei primär zum Abfangen des Obergurts, der im Belastungsfall durch die Presskraft des mittig angeordneten Hauptzylinders eine Durchbiegung erfährt.

In einer Ausführungsvariante ist der Obergurt des Querhaupts, insbesondere des Oberholms, bogenförmig ausgebildet. Da die Durchbiegung eines derart ausgebildeten Obergurts zu einer höheren Belastung der beiden distalen Enden des Obergurts führt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Versteifungsrippen V- förmig ausgebildet sind, um dieser höheren Belastung entgegenzuwirken.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Obergurt des Querhaupts, insbesondere des Oberholms, flach ausgebildet. Da die Durchbiegung eines derart ausgebildeten Obergurts zu keiner höheren Belastung der beiden distalen Enden des Obergurts führt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Versteifungsrippen vertikal ausgebildet sind. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die

Fachwerktragstruktur mehrere quer verlaufende Spannungsrippen, die sich vom mittleren Bereich des Untergurts in Richtung der Stirnseiten des Obergurts erstrecken und mit den Seitenständern fest verbunden sind. Über die Spannungsrippen können die während eines Schmiedeprozesses auftretenden Spannungen vom Spannungszentrum zielgerichtet nach außen zu den Zugankern und sodann in die Seitenständer der Presse abgeleitet werden.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Spannungsrippen über ein flächiges Element miteinander verbunden sind und dieses zusätzlich eine Öffnung aufweist, die in einer Flucht mit den beiden Presszylinder-Öffnungen liegt. Die hierdurch zusätzlich geschaffene Fläche zwischen den jeweiligen Spannungsrippen erlaubt einen besseren Kraftfluss und daher eine verbesserte Ableitung der während des Schmiedeprozesses auftretenden Spannungen. Vorzugsweise ist das Querhaupt mittels eines Urformverfahrens, insbesondere mittels eines Gießverfahrens, hergestellt. Dieses eignet sich besonders vorteilhaft, da hierdurch sehr komplexe Strukturen abbildbar sind. In einer alternativen Ausführungsvariante ist das Querhaupt mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Presse, insbesondere eine Freiformschmiedepresse oder eine Gesenkschmiedepresse, umfassend das erfindungsgemäße Querhaupt. Derartige Pressen sind in großer Bauart ausgeführt und erlauben die Bearbeitung von Schmiedestücken mit Presskräften von mindestens 1 MN bis 100 MN, mehr bevorzugt von 8 MN bis 200 MN.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Querhaupts in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 2 die Ausführungsvariante gemäß Figur 1 in einer seitlichen Darstellung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Querhaupts in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 4 die Ausführungsvariante gemäß Figur 3 in einer seitlichen Darstellung, und

Fig. 5 eine Ausführungsvariante einer Presse mit einem Querhaupt gemäß der zweiten Ausführungsvariante

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Querhaupts 1, der in der vorliegend gezeigten Ausführungsvariante zur Verwendung als Oberholm 50 in einer Presse, wie einer Freiformschmiedepresse 100 (siehe Figur 5), vorgesehen ist. Das Querhaupt 1 umfasst einen Obergurt 2 sowie einen mit dem Obergurt 2 über einen ersten und einen zweiten Seitenständer 3, 4 verbundenen Untergurt 5. Der erste Seitenständer 3 ist im Bereich eines ersten distalen Endes 6 und der zweite Seitenständer 4 im Bereich eines zweiten distalen Endes 7 des Querhaupts 1 angeordnet. Wie anhand der Darstellung in Figur 1 erkennbar, weist das Querhaupt 1 zwischen den beiden Seitenständern 3, 4 eine Fachwerktragstruktur 8 auf, über die der Obergurt 2 und der Untergurt 5 zusätzlich miteinander verbunden sind.

Zur Anordnung eines Flauptzylinders 110, wie in Figur 2 gezeigt, weist sowohl der Obergurt 2 als auch der Untergurt 5 eine jeweils zentrisch angeordnete und zueinander in einer Flucht liegende Öffnung 9, 10 auf. Der Bereich um die zentrischen Öffnungen 9, 10 herum bildet hierbei einen mittleren Bereich 11 des Querhaupts 1. Beidseitig der beiden zentrischen Öffnungen 9, 10 umfasst der Obergurt 2 als auch der Untergurt 5 jeweils eine zueinander in einer Flucht liegende weitere Öffnung 12, 13, 14, 15, die zur Verbindung des Querhaupts 1 in Form des Oberholms 50 mit einem ersten und einem zweiten Presszylinder 111, 112 der Presse 100 dient. Die Fachwerktragstruktur 8 weist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante vier um die beiden zentrischen Öffnungen 9, 10 angeordnete Versteifungsrippen 16, 17, 18, 19 auf, die den Obergurt 2 und den Untergurt 5 im mittleren Bereich 11 des Querhaupts 1 miteinander verbinden. Wie anhand der Figur 1 erkennbar, ist der Obergurt 2 in der gezeigten Ausführungsvariante bogenförmig, wohingegen der Untergurt 5 flach ausgebildet ist. Aufgrund dieser bogenförmigen Ausgestaltung des Obergurts 2 sind die Versteifungsrippen 16, 17 bzw. 18, 19 jeweils V-förmig zueinander angeordnet

Ferner umfasst die Fachwerktragstruktur 8 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante vier quer verlaufende Spannungsrippen 20, 21, 22, 23, die sich jeweils vom mittleren Bereich 11 des Untergurts 5 in Richtung der Stirnseiten 24, 25 des Obergurts 2 erstrecken und mit dem jeweiligen Seitenständer 3, 4 fest verbunden sind. Die Spannungsrippen 20, 22 sowie 21, 23 sind jeweils über ein flächiges Element 26, 27 miteinander fest verbunden. Jedes der beiden flächigen Elemente 26, 27 weist zusätzlich eine Öffnung 28, 29 auf. Die Öffnung 28 liegt dabei in einer Flucht mit den Presszylinder-Öffnungen 14, 15, wohingegen die Öffnung 29 in einer Flucht mit den beiden Presszylinder-Öffnungen 12, 13 liegt.

Wie weiterhin anhand der Figur 1 erkennbar, umfassen in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante auch die beiden Seitenständer 3, 4 eine Fachwerktragstruktur 30, 31, die jeweils aus mehreren Tragrippen 32, 33 gebildet ist. Über die beiden Seitenständer 3, 4 wird das Querhaupt 1 mit Seitenständern 120, 121 der Presse 100 über Zuganker 113, 114, 115, 116 verbunden (Figur 5), die sich durch Zuganker-Öffnungen 34, 35, 36, 37 des Querhaupts 1 erstrecken.

Figur 2 zeigt den Querhaupt 1 gemäß der in Figur 1 gezeigten Ausführungsvariante nochmals in einer seitlichen Darstellung. In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Querhaupts 1 dargestellt, das ebenfalls einen Obergurt 2 sowie einen mit dem Obergurt 2 über einen ersten und einen zweiten Seitenständer 3, 4 verbundenen Untergurt 5 umfasst.

Der erste Seitenständer 3 ist im Bereich eines ersten distalen Endes 6 und der zweite Seitenständer 4 im Bereich eines zweiten distalen Endes 7 des Querhaupts 1 angeordnet. Auch der vorliegend dargestellte Querhaupt 1 weist zwischen den beiden Seitenständern 3, 4 eine Fachwerktragstruktur 8 auf, über die der Obergurt 2 und der Untergurt 5 zusätzlich miteinander verbunden sind.

Zur Anordnung eines Flauptzylinders 110, wie in Figur 5 gezeigt, weist sowohl der Obergurt 2 als auch der Untergurt 5 eine jeweils zentrisch angeordnete und zueinander in einer Flucht liegende Öffnung 9, 10 auf. Der Bereich um die zentrischen Öffnungen 9, 10 herum bildet hierbei einen mittleren Bereich 11 des Querhaupts 1. Beidseitig der beiden zentrischen Öffnungen 9, 10 umfasst der Obergurt 2 als auch der Untergurt 5 jeweils eine zueinander in einer Flucht liegende weitere Öffnung 12, 13, 14, 15, die zur Verbindung des Querhaupts 1 in Form des Oberholms 50 mit einem ersten und einem zweiten Presszylinder 111, 112 der Presse 100 dient.

Die Fachwerktragstruktur 8 weist in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante mehrere sich vertikal erstreckende Versteifungsrippen 38 auf, die den Obergurt 2 und den Untergurt 5 im mittleren Bereich 11 des Querhaupts 1 miteinander verbinden. Wie anhand der Darstellung erkennbar, sind die mehreren Versteifungsrippen 38 umfangsseitig der beiden zentrischen Öffnungen 9, 10 angeordnet. Im Unterschied zu der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsvariante ist der Obergurt 2 daher, wie auch der Untergurt 5, flach ausgebildet. Ferner umfasst die Fachwerktragstruktur 8 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante vier quer verlaufende Spannungsrippen 20, 21, 22, 23, die sich jeweils vom mittleren Bereich 11 des Untergurts 5 in Richtung der Stirnseiten 24, 25 des Obergurts 2 erstrecken und mit dem jeweiligen Seitenständer 3, 4 fest verbunden sind. Die Spannungsrippen 20, 22 sowie 21, 23 sind ebenfalls jeweils über ein flächiges Element 26, 27 miteinander fest verbunden, wobei jedes der beiden flächigen Elemente 26, 27 zusätzlich eine Öffnung 28, 29 aufweist. Die Öffnung 28 liegt dabei in einer Flucht mit den Presszylinder-Öffnungen 14, 15, wohingegen die Öffnung 29 in einer Flucht mit den beiden Presszylinder- Öffnungen 12, 13 liegt.

Wie weiterhin anhand der Figur 3 erkennbar, weisen die beiden Seitenständer 3, 4 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante je eine Ausnehmung 39 auf. Über die beiden Seitenständer 3, 4 wird das Querhaupt 1 mit Seitenständern 120, 121 der Presse 100 über Zuganker 113, 114, 115, 116 verbunden (Figur 5), die sich durch die Zuganker-Öffnungen 34, 35, 36, 37 des Querhaupts 1 erstrecken.

Figur 4 zeigt den Querhaupt 1 gemäß der in Figur 3 gezeigten Ausführungsvariante nochmals in einer seitlichen Darstellung.

In Figur 5 ist eine Ausführungsvariante einer Presse 100 mit einem Oberholm 50 und einem Unterholm 60 gezeigt, die im Wesentlichen der zweiten Ausführungsvariante des Querhaupts 1 entspricht. Bei der vorliegend gezeigten Presse 100 handelt es sich um eine Freiformschmiedepresse, wie sie dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der unabhängige Anspruch lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die vorliegende Erfindung zu verstehen.

Bezugszeichenliste 1 Querhaupt

2 Obergurt

3 Seitenständer

4 Seitenständer

5 Untergurt 6 distales Ende

7 distales Ende

8 Fachwerktragstruktur

9 Öffnung

10 Öffnung 1 1 mittlerer Bereich

12 Presszylinder-Öffnung

13 Presszylinder-Öffnung

14 Presszylinder-Öffnung

15 Presszylinder-Öffnung 16 Versteifungsrippe

17 Versteifungsrippe

18 Versteifungsrippe

19 Versteifungsrippe

20 Spannungsrippe 21 Spannungsrippe

22 Spannungsrippe

23 Spannungsrippe

24 Stirnseite

25 Stirnseite 26 flächiges Element

27 flächiges Element 28 Öffnung

29 Öffnung

30 Fachwerktragstruktur

31 Fachwerktragstruktur 32 Tragrippen

33 Tragrippen

34 Zuganker-Öffnung

35 Zuganker-Öffnung

36 Zuganker-Öffnung 37 Zuganker-Öffnung

38 Versteifungsrippen

39 Ausnehmung 50 Oberholm 60 Unterholm 100 Presse

110 Flauptzylinder 111 Presszylinder 112 Presszylinder 113 Zuganker 114 Zuganker

115 Zuganker

116 Zuganker 120 Seitenständer 121 Seitenständer