Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sprühkopf zur Kühlschmierung eines Untergesenkes und/oder eines Obergesenkes einer Umformmaschine, eine Kühlvorrichtung mit einem solchen Sprühkopf, eine Umformmaschine mit einer solchen Kühlvorrichtung sowie ein Umformverfahren.

Aus der DE 10 2015 114 202 A1 ist ein Sprühkopf zur Kühlschmierung mindestens eines Gesenks einer ein Untergesenk und ein Obergesenk aufweisenden Umformmaschine in Form einer Gesenkschmiedepresse bekannt, der zwischen zwei Arbeitshüben in einen Arbeitsraum zwischen Unter- und Obergesenk eingebracht wird und wenigstens eine Zweistoffdüse trägt, die zur Kühlschmierung ein Gemisch aus Sprühmittel und Sprühluft auf das Gesenk zerstäubt und mit wenigstens einem Zuführkanal verbunden ist, über welchen ein Steuerfluid, das Gemisch, Sprühmittel oder Sprühluft der Zweistoffdüse zugeführt werden kann und der bis zu einem Sprühkopffuß reicht, der einen Versorgungsanschluss trägt, welcher mit dem Zuführkanal verbunden ist. Die wenigstens eine Zweistoffdüse des bekannten Sprühkopfs weist einen einstückig ausgebildeten Düsenkörper auf

In der DE 196 48 708 A1 wird eine Vorrichtung zur Kühlschmierung mindestens eines Gesenks einer Umformmaschine beschrieben, welches aus mehreren Einzelwerkzeugen in Form von Gravuren bzw. Formen besteht. Wenn die Einzelwerkzeuge frei von Werkstücken sind, können in die Einzelwerkzeuge Sprühdüsen eingefahren werden. Pro Einzelwerkzeug der bekannten Umformmaschine sind mehrere Sprühdüsen vorgesehen, die Bestandteil einer Kühlmittelzuführung sind. In der Kühlmittelzuführung ist jeder Sprühdüse ein Steuerventil zugeordnet und die Steuerventile sind über eine Steuerleitung an ein Rechner-Einstell-Gerät angeschlossen. Weiter ist seitlich außerhalb des Bereichs, in dem die Einzelwerkzeuge aufeinander zu gefahren werden, eine Wärmebildkamera angeordnet. Die Wärmebildkamera nimmt von der von ihr einsehbaren Seite bzw. Fläche des Werkzeugs ein Istwert-Wärmebild auf, welches jede Stelle dieser Seite bzw. Fläche des Werkzeugs umfasst. Im Gerät werden ausgesuchte Stellen als Messstellen bewertet, denen die Sprühdüsen zugeordnet sind. Mit den Sprühdüsen werden die Einzelwerkzeuge unmittelbar oder mittelbar an den Messstellen gekühlt. Wenn die Kühlung der Einzelwerkzeuge erfolgt ist, wird die Kühlmittelzuführung aus dem Arbeitsbereich der Einzelwerkzeuge wegbewegt und es erfolgt ein weiterer Arbeitshub der Umformmaschine, bei dem warme Werkstücke in das Werkzeug eingelegt und in dem Werkzeug umgeformt werden.

Es hat sich gezeigt, dass mit der bekannten Vorrichtung zur Kühlschmierung häufig nur eine mittelbare Kühlung der Einzelwerkzeuge an den thermisch am meisten belasteten Stellen möglich ist.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung folglich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welchem eine gezieltere Kühlung der thermisch am meisten belasteten Stellen der Formen ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Haupt- und der Nebenansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird ein Sprühkopf zur Kühlschmierung eines Untergesenkes und/oder eines Obergesenkes einer Umformmaschine. Der Sprühkopf ist zwischen zwei Arbeitshüben in einen Arbeitsraum zwischen dem Untergesenk und dem Obergesenk einbringbar und weist wenigstens zwei einzeln ansteuerbare Düsen zur Kühlschmierung unterschiedlicher Stellen einer Gesenkoberfläche des Untergesenks und/oder des Obergesenks auf. Der Sprühkopf kann auch eine deutlich höhere Anzahl einzeln ansteuerbarer Düsen aufweisen. Je größer die Anzahl der Düsen gewählt wird desto kleiner kann die mittels der jeweiligen Düse gekühlte Oberfläche des Untergesenks bzw. Obergesenks gewählt werden. Dies kann es erlauben, unterschiedliche Stellen des jeweiligen Gesenks unterschiedlich zu kühlen. Der vorgeschlagene Sprühkopf ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wärmebildkamera zur Aufnahme eines Wärmebildes des Untergesenks und/oder des Obergesenks aufweist. Die Anordnung der Wärmebildkamera am Sprühkopf erleichtert die Aufnahme des Wärmebilds des Untergesenks und/oder des Obergesenks gegenüber einer seitlichen Anordnung der Wärmebildkamera neben der Umformmaschine. Weiter kann es diese Anordnung erlauben, das Wärmebild während des Einbringens des Sprühkopfes aufzunehmen. Eine Wartezeit zum Aufnehmen des Wärmebilds vor dem Einbringen des Sprühkopfes kann somit vermieden werden. Es ist auch denkbar, während des Einbringens des Sprühkopfs kontinuierlich Wärmebilder des Gesenks aufzunehmen. Auf diese Weise kann ggf. auch eine zeitliche Änderung lokaler Oberflächentemperaturen des Gesenks festgestellt werden.

In einer ersten Ausgestaltung des Sprühkopfs sind die einzeln ansteuerbaren Düsen als einstückige Baugruppe ausgebildet sind. Insbesondere können die einzeln ansteuerbaren Düsen und Zuführkanäle, über welche ein Kühlfluid oder ein Kühlfluidgemisch den Düsen zugeführt werden kann, als einstückige Baugruppe ausgebildet sind. Undichtigkeiten an Verbindungsstellen können auf diese Weise vermieden werden.

Weiter können die einzeln ansteuerbaren Düsen, Zuführkanäle, über welche ein Kühlfluid oder ein Kühlfluidgemisch den Düsen zugeführt werden kann, und eine Aufnahme für die Wärmebildkamera als einstückige Baugruppe ausgebildet. Damit kann bereits bei der Herstellung des Sprühkopfes die Position der Wärmebildkamera in Bezug auf die Düsen zur Kühlschmierung fest vorgegeben werden.

Die vorgeschlagene einstückige Baugruppe kann insbesondere mittels 3D-Druck hergestellt werden. Die Verwendung des 3D-Drucks zur Herstellung der Baugruppe kann zu einem leichteren Sprühkopf führen, der aufgrund seiner geringeren Masse einfacher und schneller in den Arbeitsraum eingebraucht und wieder aus diesem ausgefahren werden kann. Zudem vereinfacht der 3D-Druck eine Anpassung des Sprühkopfs an wechselnde Geometrien des Unter- und/oder Obergesenks.

Weiter wird eine Kühlvorrichtung vorgeschlagen, die neben einem oben beschriebenen Sprühkopf eine Kontrolleinheit zur Bestimmung von individuellen Sprühzeiten der einzeln ansteuerbaren Düsen in Abhängigkeit des Wärmebildes aufweist. Die Sprühzeiten können insbesondere so gewählt werden, dass nach dem Sprühvorgang eine möglichst gleichmäßige Oberflächentemperatur herrscht. Beispielsweise können sehr heiße Stellen des Unter- und/oder Obergesenks stärker gekühlt werden als andere Bereiche. Eine möglichst gleichmäßige Oberflächentemperatur kann sich günstig auf die Standzeiten der Unter- und Obergesenke auswirken. Ebenso kann aufgrund der bedarfsgerechteren, individuellen Sprühzeiten der Gesamtsprühmittelverbrauch reduziert werden. Die Kontrolleinheit der Kühlvorrichtung kann weiter einen Speicher zum Speichern des Wärmebildes aufweisen. Dies kann eine kontinuierliche Überwachung des Umformverfahrens über mehrere Taktzyklen hinweg ermöglichen, so dass Fehler erkennbar werden, bevor das Unter- und/oder Obergesenk nicht mehr nutzbar ist. Es ist ebenfalls denkbar basierend auf den kontinuierlich gesammelten Wärmebildern die Gesenkgeometrie zu verbessern.

Eine Umformmaschine mit einer oben beschriebenen Kühlvorrichtung mit einem Untergesenk und mit einem Obergesenk kann gegenüber herkömmlichen Umformmaschinen kürzere Taktzeiten ermöglichen. Darüber hinaus können aufgrund einer besseren Einschätzung des Verschleißprozesses das Unter- und/oder Obergesenk länger verwendet werden und Stillstandzeiten der Umformmaschine verkürzt werden.

Weiter wird ein Umformverfahren vorgeschlagen, bei welchem zyklisch ein Werkstück zwischen dem Untergesenk und dem Obergesenk gepresst wird, das Werkstück aus der Umformmaschine ausgestoßen wird, ein Sprühkopf mit wenigstens zwei einzeln ansteuerbaren Düsen zur Kühlschmierung unterschiedlicher Stellen einer Gesenkoberfläche des Untergesenks und/oder des Obergesenks und mit einer Wärmebildkamera zur Aufnahme eines Wärmebildes des Untergesenks und/oder des Obergesenks in den Arbeitsraum zwischen dem Untergesenk und dem Obergesenk eingebracht wird, ein Wärmebild des Untergesenks und/oder des Obergesenks aufgenommen wird, basierend auf dem Wärmebild individuelle Sprühzeiten der einzeln ansteuerbaren Düsen bestimmt werden, mit den Sprühdüsen für die individuell bestimmten Sprühzeiten Stellen der Gesenkoberfläche des Untergesenks und/oder des Obergesenks kühlgeschmiert werden und ein nächstes Werkstück in die Umformmaschine geladen wird.

Die individuellen Sprühzeiten können insbesondere basierend auf Maximalwerten des Wärmebildes so bestimmt werden, dass nach dem Kühlschmieren eine gleichmäßige Oberflächentemperatur des Untergesenks und/oder Obergesenks erhalten wird.

Bezüglich der mit dem Verfahren einhergehenden Vorteile wird auf die Ausführung zum Sprühkopf, zur Kühlvorrichtung und zur Umformmaschine verwiesen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch:

Fig. 1 eine Umformmaschine mit einem Sprühkopf

In der Fig. 1 ist eine Umformmaschine mit einem Untergesenk UG und einem Obergesenk OG dargestellt zwischen denen ein Werkstück gepresst werden kann. In den offenen Arbeitsraum AR der Umformmaschine UM ist ein Sprühkopf SK eingefahren. Der Sprühkopf weist mehrere Düsen DU zur Kühlschmierung der Oberfläche des Untergesenks UG und mehrere Düsen DO zur Kühlung des Obergesenks OG auf. Die Düsen UG und OG sind jeweils einzeln ansteuerbar.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Sprühkopf SK darüber hinaus zwei Wärmebildkameras KU und KO auf, mit welchen Wärmebilder der Oberfläche des Untergesenks UG bzw. des Obergesenks OG aufgenommen werden können.

Bei dem in der Fig.1 gezeigten Sprühkopf sind die einzeln ansteuerbaren Düsen DU und DO, Zuführkanäle (nicht dargestellt), über welche ein Kühlfluid oder ein Kühlfluidgemisch den Düsen zugeführt werden kann, und die Aufnahmen für die Wärmebildkameras (KU, KO) als einstückige Baugruppe ausgebildet. Die einstückige Baugruppe wurde dabei mit einem 3D-Druckverfahren hergestellt.

Die Kühlvorrichtung weist eine Kontrolleinheit KE auf, mit welcher basierend auf den mittels der Wärmebildkamera KU und der Wärmebildkamera KO individuelle Sprühzeiten für die einzeln ansteuerbaren Düsen DU und DO bestimmt werden können. Auf diese Weise können besonders heiße Stellen des Untergesenks und/oder des Obergesenks länger gekühlt werden als weniger thermisch weniger stark belastete Stellen und somit die Standzeit der Gesenke verlängert werden.

Die Kontrolleinheit kann darüber hinaus einen Speicher aufweisen, in welchem die Wärmebilder und/oder die berechneten Sprühzeiten über mehrere Arbeitszyklen der Umformmaschine gespeichert werden können. Dies kann es ermöglichen, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und Ausfallzeiten der Umformmaschine zu reduzieren.