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Aufspannvorrichtung für eine Ziehformpresse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufspannvorrichtung für eine Ziehformpresse. Es ist bekannt, der- artige Pressen mit einem Gestell auszubilden, welches an gegenüberliegenden Ender. des Bettes Führungen für den Bären aufweist, welcher gegenüber einer vom Bett getragenen Form durch einen Antrieb beweg- bar ist und eine mit der Ziehform zusammenwirkende Gegenform trägt. Es ist auch aus der USA-Patent- schrift Nr. 2, 961, 028 bekannt, eine derartige Ziehformpresse mit aneinander gegenüberliegenden Enden des Bettes angeordneten, das Werkstück ergreifenden Einspani1köpfen auszubilden, welche Backen aufwei- sen, welche zwischen einer Offen- und einer Schliessstellung beweglich sind und mit welchen einander gegenüberliegende Ränder des Werkstückes ergriffen werden können.
Von diesen Einspannköpfen ist wenigstens einer von einem gegenüberliegenden ändern Kopf weg in einer Bahn beweglich, die quer zur Bewegungsbahn des Bären verläuft. Mit einer solchen Konstruktion ist es möglich, durch ein vorbereitetes Konditionieren des Werkstückes vor dem eigentlichen Pressvorgang zahlreiche Vorteile zu erzielen. Dieser Vorkonditioniervorgang besteht darin, dass das Werkstück uber seine Elastizitätsgrenze hinaus Zugbeanspruchungen unterworfen wird, welche lediglich in einer Richtung verlaufen.
In diesem vorgespannten Zustand wird dann das Werkstück zwischen den eigentlichen Ziehfor- men der Presse gezogen, wobei an den Seitenrändern des Werkstückes, an welchen die Einspannköpfe nicht angreifen und welche daher von den ausgeübten Vorspannungen freibleiben, das Werkstück beim
Tiefziehvorgang frei zwischen die Ziehstempel gezogen werden kann. Dadurch können für die beiden Ränder des Werkstückes, die nicht von den. Einspannköpfen erfasst werden, teure bzw. raumaufwendige
Vorrichtungen zur Niederhaltung dieser Werkstückränder eingespart werden und es wird dadurch, dass an diesen Stellen dem Werkstück gestattet wird, in die Form hineingezogen zu werden, eine Einsparung an Werkstoff erzielt.
Ferner bringt die beschriebene Konstruktion eine Verbilligung der Ziehformen mit sich, da der erforderliche Druck je Flächeneinheit verringert wird. Es steht nämlich das Werkstück vor bzw. während des Ziehvorganges unter Spannung in einem Bereich oberhalb seiner Elastizitätsgrenze, so dass also der Verformungsvorgang des Werkstückes durch die von den Einspannköpfen ausgeübten Spannungen unterstützt wird. Gegenüber den herkömmlichen Pressen entfallen die üblichen Randwulste, welche von Niederhaltungsvorrichtungen über den gesamten Randbereich des Werkstückes erfasst wurden.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine Aufspannvorrichtung für eine Ziehformpresse zu schaffen, welche unter Beibehaltung der Vorteile der erwähnten bekannten Konstruktion auf bestehende Ziehpressen üblicher Bauart nachträglich aufgebaut werdenkann. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass die das Werkstück ergreifenden Einspannköpfe jeweils auf von den Führungen baulich getrennten Trägern befestigt sind, welche am Bett, insbesondere an einander gegenuberliegenden Enden desselben in der Nähe der Bärführungen zwischen weiteren Führungen angeordnet sind, wobei diese Träger durch eine Hubvorrichtung in Richtung der Bewegung des Bären beweglich sind.
Dadurch können die hohen Anschaffungskosten einer modernen Presse, etwa nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 961, 028, vermieden werden und es kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auf beliebige bereits vorhandene Ziehpressen älterer Bauart aufmontiert werden. Dadurch können auf diesen älteren Maschinen auch Arbeiten durchgeführt werden, wie sie bisher nur auf modernsten Ziehpressen durchführbar waren.
Darüber hinaus wird aber durch die Erfindung auch eine über die bekannten Konstruktionen hinausge-
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hende Einstellbarkeit und Präzision gesichert, so dass auch die Qualität der mit den Ziehformpressen hergestellten Produkte erhöht wird.
Dadurch, dass die Einspannköpfe bei der erfindungsgemässen Konstruktion mit der Bärbewegung mitgehen, wird eine Zerrung oder Überdehnung des Materials im Bereich der Formkanten vermieden. Durch die Trennung der die Einspannköpfe tragenden Träger von den Führungen des Bären ergibt sich die Möglichkeit, die Einspannkopfhöhe unabhängig vom Bären genau einstellen zu können, wobei die Anordnung der Träger einen grösstmöglichen Spielraum für Ausbildung und Einstellung der Pressformen ermöglicht.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass die die Einspannköpfe tragenden Träger mittels Kolben und Zylinderpaaren in der Spannrichtung gegenüber der Hubvorrichtung bewegbar sind, wobei die Kolben- und Zylinderpaare zwischen den Trägerführungen als eine Einheit untergebracht sind. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Konstruktion, welche eine gedrängte Bauweise bei leichter Verstellmöglichkeit der Einspannköpfe, gegebenenfalls auch unabhängig voneinander, ergibt. Die erwähnten Führungen für die Träger können leicht im Rahmen der Erfindung dadurch realisiert werden, dass jede Trägerführung an ihren Enden Ansätze aufweist, welche Gleitbahnen begrenzen,
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sen ist, welche eine in der Spannrichtung verlaufende Führung bildet, in welcher ein die Einspannköpfe tragender Support geführt ist.
Soll eine gleichmässige Dehnung des Werkstückes über die Werkstückbreite erzielt werden, so sind zweckmässig erfindungsgemäss mehrere Kolben- und Zylinderpaare im Inneren des Rahmens jeweils seitlich nebeneinander, mit Abstand voneinander angeordnet, wobei diese Kolben- und Zylinderpaare jeweils an dem Support befestigt sind.
Die Auf-und Abbewegung des Rahmens kann erfindungsgemäss dadurch bewirkt werden, dass der Rahmen durch Druckbolzen der Hubvorrichtung bewegbar ist, welche jeweils in der Nähe der Ansätze der Trägerführung angreifen, um ein Ecken oder Klemmen des Rahmens zu vermeiden. Die Rückführung des
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dass an der dem Druckbolzen abgewendeten Bodenfläche des Rahmens über Druckstangen eine Rückstellvorrichtung angreift, welche von einem federnden Puffer od. dgl. gebildet ist. Um hiebei eine Einstellmöglichkeit zu geben, ist gemäss einer bevorzugten Weiterbildung dieser Konstruktion wenigstens eine der Druckstangen und/oder wenigstens einer der Druckbolzen mittels eines Schraubgewindes zur Spannungs- änderung längenverstellbar ausgebildet.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer herkömmlichen Ziehformpresse mit einer daran befestigten erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Aufspannvorrichtung teilweise im Schnitt, während Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie 3 - 3 der Fig. 2 zeigt. Fig. 4 stellt eine Stirnansicht der Vorrichtung in grösserem Massstab, teilweise im Schnitt nach der Linie 4 - 4 der Fig. 2 dar, welche die Vorrichtung bei geschlossener Stellung der Ziehform zeigt. Fig. 5 stellt eine zu Fig. 4 ähnliche Ansicht dar, jedoch bei geöffneter Stellung der Ziehform.
Am Maschinengestell 1 der Ziehformpresse ist ein Bett 2 befestigt, mit welchem ein Bär 3 zusammenwirkt, welcher in einer Bärführung 4 geführt ist. Am Bären 3 ist eine Ziehform 5 befestigt, deren Gegenform 6 mit dem Bett 2 verbunden ist. Wie Fig. 3 zeigt, sind unter dem Bett 2 Puffer 8 angeordnet, die durch eine Rückstellvorrichtung elastisch nach oben gepresst werden. Die Puffer weisen Kolben-Zylinder-Einheiten 7 auf, denen von einer Druckmittelquelle, z. B. Druckluft von einem Druckluftkessel 9 zugeführt wird. Über Platten 7a sind die Zylinder mit einem Rahmen 12 verbunden, welcher zur Aufnahme der erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung dient. Die Ausbildung des Maschinengestellesund des Bettes unterscheidet sich nicht von der bei herkömmlichen, im Handel erhältlichen Ziehpressen.
Mittels Aufspannvorrichtungen kann der Werkstoffrohling bis in einen Bereich oberhalb seiner tlasti- zitätsgrenze vorgespannt werden, und in diesem Zustand dem Ziehvorgang unterworfen werden. Zu diesem Zweck sind beiderseits des Bettes 2 je ein System 10 von Aufspannköpfen vorgesehen. Von diesen einander gleichen Systemen 10 kann das eine die eine Seite des Werkstückrohlings erfassen und die gewünschten Zugspannungen aufbringen, während das andere System 10 die andere Seite des Rohlings erfasst und feststehend angeordnet ist, so dass es die entsprechende Seite des Rohlings festhält. Es können sich jedoch auch beide Systeme 10 zur Aufbringung der gewünschten Zugspannungen auf den Rohling bewegen.
Im allgemeinen hängt dies von der Art der auszuführenden Arbeit und der Ausbildung der Ziehformen 5,6 ab.
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Um den Werkstückrohling vor dem Angriff der Ziehformen 5, 6 richtig vorspannen zu können, sind die Einspannköpfe der Aufspannvorrichtung vorzugsweise oberhalb der Oberkante der Ziehform 6 an- geordnet, so dass der Werkstückrohling sich in vorgespanntem Zustand zwischen den beiden Ziehformen
5,6 befindet, ohne eine derselben zu berühren.
Jedes der Systeme 10 der Aufspannvorrichtung weist eine Trägerfuhrung 11 auf, die fest auf dem Bett 2 der Ziehformpresse montiert ist. In der Trägerführung 11 ist ein den Träger der Auf- spannvorrichtung darstellender Rahmen 12 geführt, der eine Deckplatte 13 und eine Bodenfläche
14 aufweist, welche durch zwischen ihnen angeordnete, Vorsprünge bildende Seitenteile 15, fest mit- einander verbunden sind. Der Rahmen 12 ist somit in der Führung 11 vertikal beweglich gelagert.
Hiebei ist an jedem Vorsprung 15 ein Gleitfutter 16 befestigt, welches an Gleitflächen der inneren
Seiten der Trägerführung 11 anliegt. Die Vorsprünge 15 sind hiebei in einer breiten Längsnut der
Führung 11 geführt, welche von mit Gleitfuttem 18 ausgekleideten Ansätzen 17 begrenzt ist, wobei an diesen Gleitfuttern 18 am Rahmen 12 angeordnete Gleitfutter 19 gleiten.
Der Rahmen 12 ist mit Druckstangen 20 verbunden, welche sich durch Öffnungen im Bett 2 hindurch erstrecken und an den Oberflächen der Platten 7a abgestützt sind. Dadurch wird der Rahmen
12 in einer vorbestimmten angehobenen Stellung über dem Bett 2 elastisch nachgiebig gehalten und abgepuffert.
Am Bären 3 sind Druckbolzen 21 befestigt und mit diesem beweglich. Sie greifen an der Deck- platte 13 des Rahmens 12 an und drücken diesen gegen den nachgiebigen Widerstand der Puffer 8 beim Abwärtsgang des Bären nach unten. Die Druckbolzen 21 sind an Platten 23 befestigt, welche ihrerseits an dem Bären 3 oder der Ziehform 5 durch Schrauben 24 befestigt sind. Die Druckbol- zen sind hiebei zweiteilig ausgeführt, wobei jeweils in einer Hülse 22 eine Stange 25 längenein- stellbar angeordnet ist. Vorzugsweise sind hiezu die Hülsen 22 mit einem Innengewinde und die Stan- gen 25 mit einem Aussengewinde versehen, wobei zur Verriegelung der eingestellten Länge Gegen- muttern 26 dienen. Durch diese Einstellung kann der Rahmen 12 in einer bestimmten Abhängigkeit vom Schliessvorgang der Formen 5,6 nach unten bewegt werden.
Auf jedem Rahmen 12 ist ein System 10 von Einspannköpfen montiert, die jeweils in einer im allgemeinen horizontalen Bahn quer zur Führungsbahn des Bären auf die Formen 5, 6 zu bzw. von die- sen weg beweglich sind. Die Einspannköpfe sind hiebei auf einem Support 30 befestigt, der eine obe- re Brucke 31 und einen unteren Zylinder 32 aufweist. Der Support hat ferner eine Grundplatte 33, welche mit einer Platte 34 der Brücke 31 durch aufrechtstehende Verbindungsplatten 35 verbunden ist. Letztere unterteilen die Brücke 31 in eine Anzahl offener Kammern 36, in deren jeder ein Einspannkopf angeordnet ist.
Jeder Einspannkopf weist eine an der Grundplatte 33 befestigte Klemmbacke 38 und eine oberhalb dieser angeordnete bewegliche Klemmbacke 39 auf, die mit der Platte 34 derart verbunden ist, dass sie auf die Form 5, 6 zu bzw. von dieser weg geschwenkt werden kann. Hiebei ist eine Kugelpfannenverbindung vorgesehen, deren Pfanne 41 mit der Brücke 31 verbunden ist. Die in die Pfanne eingesetzte Kugel 40 ist mit der einen Klemmbacke 39 verbunden, so dass deren Klemmfläche auf die Klemmfläche 43 der andern Klemmbacke 38 in Richtung zur Form bewegt werden kann, wodurch das Blech S an seinen Rändern eingespannt werden kann. Die Klemmbackenpaare können für jeden Einspannkopf getrennt vorgesehen sein, es ist jedoch günstiger, jeweils die eine Klemmbacke eines Einspannkopfes für die gesamte Einspannkopfreihe gemeinsam auszubilden.
Für die Öffnung bzw. Schliessung des Einspannkopfes ist die bewegliche Klemmbacke 39 über einen gabelförmigen Bügel 45 mit der Kolbenstange 46 eines Kolbens 47 verbunden, welcher in einem Zylinder 48 eines hydraulischen oder pneumatischen Aggregates 44 spielt. Durch ein geeignetes Steuerventil kann die Bewegung dieses Kolbens 47 im Zylinder 44 gesteuert werden. Gegebenenfalls kannhiebei der Zylinder 48 auch mit einer Rückholfeder für den Kolben 47 versehen sein. Der Zylinder 48 ist mittels eines horizontalen Zapfens 50 mit einem Tragarm 49 schwenkbar verbunden, welcher auf der Grundplatte 33 befestigt ist.
Zur Bewegung der Einspannköpfe in horizontaler Richtung ist an der Unterseite des Supportes 30 je- weilseine Verlängerung vorgesehen, welche einen Schlitz der Deckplatte 13 des Rahmens 12 durchsetzt und mit einer Platte 53 verbunden ist, welche ihrerseits mit dem Zylinder 32 fest verbunden ist. Die Zylinderbohrungen 55 sind hiebei in einer zu der Klemmbackenreihe parallelen Reihe derart angeordnet, dass ihre Achsen zumindest im wesentlichen horizontal liegen und auf die Form bzw. den Mittelabschnitt des Bettes 2 zu verlaufen.
In jeder Zylinderbohrung befindet sich ein Kolben 56, dessen Kolbenstange 57 mit dem Rah-
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men 12, beispielsweise durch einen Schraubenbolzen 58 fest verbunden ist (Fig. 4). Zur Abdichtung der Kolbenstange 57 ist eine sie mit Gleitsitz umgebende, in der Zylinderbohrung 55 angeordnete Stopfbüchse 59 vorgesehen, welche einen Druckring 60 aufweist. Die Abdichtung des gegenüberliegenden Endes der Zylinderbohrung 55 jedes Zylinders 32 erfolgt durch einen Dichtungsring 61, welcher mittels des Zylinderkopfes 62 befestigt ist.
Die Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr in den bzw. aus dem Zylinder 32 erfolgt durch ein Rohr 63, welches in den Zylinderkopf 62 eingeschraubt und mit einem flexiblen Schlauch 64 verbunden ist, der über ein Umsteuerventil zu einer Druckmittelquelle führt. Das Rohr 63 erstreckt sich hiebei durch eine Öffnung 65 des Rahmens 12 hindurch und kann sich bezüglich dieses Rahmens 12 axial bewegen. Dadurch kann das Rohr 63 die Axialbewegungen des mit ihm verbundenen Zylinders 32 mitmachen.
Zur Zuführung von Druckmedium an das kolbenstangenseitige, dem Rohr 63 abgewandte Ende des Zylinders bzw. zu dessen Entlastung ist ein Rohr 66 vorgesehen, welches an seinem einen Ende mit einem flexiblen Schlauch 67 verbunden ist, über welchen es an das Umsteuerventil angeschlossen ist.
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Zylinders 32 in Verbindung (Fig. 4).
Die Kolbenstange 57 hat einen verhältnismässig grossen Durchmesser, so dass links vom Kolben
56 nur ein Arbeitsraum von verhältnismässig geringem Inhalt verbleibt. Dadurch braucht nur eine gerin- ge Druckmittelmenge diesem Arbeitsraum zugeführt zu werden, um eine rasche Rückkehr des Zylinders
32 in seine linke Endlage, in welcher er sich nahe der Form befindet, zu erzielen.
Das Druckmedium wird den Arbeitsräumen des Zylinders 32 von einer von einem Motor 70 an- getriebenen Pumpe 69 über das bereits erwähnte Umsteuerventil 71 zugeführt, an welches die
Schläuche 64,67 angeschlossen sind. Das Umsteuerventil 71 kann hiebei femgesteuert sein. Das
Umsteuerventil ist hiebei so ausgebildet, dass nicht nur einer der beiden Arbeitsräume des Zylinders 32 unter Druck gesetzt werden kann, sondern dass auch in Zwischenstellungen des Kolbens 56 im Zylinder
32 beide Arbeitsräume des Zylinders 32 abgeschlossen werden können, so dass diese Zwischenstellungen erhalten bleiben können.
Auf diese Weise kann die Vorspannung des Werkstückes nur mitHilfeder auf der einen Seite der Form befindlichen Einrichtung durchgeführt werden, während die auf der andern Seite befindliche Einrichtung durch Festhaltung der Einspannköpfe in der erwähnten Zwischenlage lediglich als Verankerung für die andere Werkstückseite dient.
Die gesamte Aufspannvorrichtung 10 kann zwischen den nach oben ragenden Rahmenseitenteilen der Presse an den Enden bzw.. Seiten der Form montiert werden, ohne dass in irgendeiner Weise der Be- triebsmechanismus der Presse geändert werden muss und ohne dass komplizierte Verbindungen zwischen der Aufspannvorrichtung und dendie Presse betätigenden Teilen vorgesehen werden müssen.
Mit Hilfe der den Rahmen 12 anhebenden Druckstangen 20 können die den Konditioniervorgang erzielenden Einspannköpfe in eine Stellung angehoben werden, in welcher sie die einander gegenüberliegenden Ränder des Werkstückröhlings ausserhalb der Formränder ergreifen können. Über die Einspannköpfe kann dann die eine bleibende Dehnung im Werkstückrohling hervorrufende Spannung auf demselben durch Betätigung des Kolbens 56 aufgebracht werden, wobei entweder die Zylinder 32 der einen Einspannkopfreihe oder der andern Einspannkopfreihe oder gegebenenfalls auch beide dieser Zylinderreihen gemeinsam gegenüber dem ihnen zugeordneten Rahmen 12 bewegt werden.
Zur Sicherung deseinmal gewählten Abstandes der beiden Rahmen 12 voneinander sind die zu beiden Seiten der Form liegenden Rahmen 12 bzw. deren Führungen 11 miteinander verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Führungen 11 mit Gewindehülsen 74 versehen, in welche eine Spannschraube 75 eingeschraubt werden kann, so dass die beiden Führungen 11 zueinander gezogen oder voneinander weggedrückt werden können. Die einmal gewählte Einstellung ändert sich dadurch nicht, solange die Spannschrauben 75 nicht verdreht werden.
Wie Fig. 4 zeigt, sind am Bett 2 ortsfeste Anschläge 77 angeordnet, welche die Abwärtsbewegung des Rahmens. 12 begrenzen, so dass bei der Abwärtsbewegung des Rahmens 12 das Rohr 66 nicht am Bett anstösst und daher von Beschädigungen frei bleibt.
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nander abgestimmt werden können. Es ist möglich, den Werkstückrohling vor oder während des Formschliessvorganges auf die untere Form 6 aufzulegen. Bei Beginn des Schliessvorganges der Formteile befinden sich die von den Einspannköpfen erfassten Ränder des Werkstückrohlings gewöhnlich höchstens auf
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gleicher Höhe, vorzugsweise aber etwas unterhalb der Ränder der unteren Form. Die genaue Einstellung hängt jedoch von der Gestalt des herzustellenden Werkstückes ab und kann durch Einstellung der in die
Hülsen eingeschraubten Druckbolzen 21 geregelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aufspannvorrichtung für eine Ziehformpresse, deren Gestell an gegenüberliegenden Enden des
Bettes Führungen für den Bären aufweist, welcher gegenüber einer vom Bett getragenen Form durch einen
Antrieb bewegbar ist und eine mit der Ziehform zusammenwirkende Gegenform trägt und mit an einander gegenüberliegenden Enden des Bettes angeordneten, das Werkstück ergreifenden Einspannköpfen mit zwi- schen einer Offen- und einer Schliessstellung beweglichen Backen zum Ergreifen einander gegenüberlie- gender Ränder des Werkstückes, von welchen Einspannköpfen wenigstens einer von einem gegenüberlie- genden andern Kopf weg in einer Bahn beweglich ist, die quer zur Bewegungsbahn des Bären verläuft, wo- bei das Werkstück uber seine Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt wird,
bevor und während es zwischen den
Formen der Presse gezogen wird, wobei die Einspannköpfe auch etwa in der Richtung der Bewegungsbahn des Bären beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die das Werkstück ergreifenden Ein- spannköpfe (38,39) jeweils auf von den Führungen (4) baulich getrennten Trägern befestigt sind, welche am Bett (2), insbesondere an einander gegenüberliegenden Enden desselben in der Nähe der Bärführungen (4) zwischen weiteren Führungen (11) angeordnet sind, wobei diese Träger durch eine Hubvorrichtung (21,22) in Richtung der Bewegung des Bären (3) beweglich sind.