DE102007044259A1

DE102007044259A1 - Ziehwerkzeug mit kurzem Kraftweg

Info

Publication number: DE102007044259A1
Application number: DE200710044259
Authority: DE
Inventors: Jürgen Fahrenbach
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: DE102007044259B4

Abstract

Es wird ein Werkzeug (8) veranschaulicht, dessen Blechhalter (18) mit Verriegelungsbolzen (25) gegen den oberen Werkzeugteil (9) geklemmt wird, um eine Blechhaltekraft aufzubauen. Die Blechhaltekraft wird durch Zylinder oder andere Kraftquellen erzeugt, die im oberen Werkzeugteil (8) angeordnet sind. Das andere Ende des entsprechenden Verriegelungs- oder Spannbolzens wird an dem Blechhalter gehalten. Dazu dient eine Verriegelungseinrichtung. Alternativ kann die Verriegelungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie nicht nur verriegelt sondern auch die Spannkraft zur Erzeugung der Blechhaltekraft erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ziehwerkzeug sowie eine Ziehpresse insbesondere zur Formgebung von großen Blechteilen.
Ziehwerkzeuge werden in der Technik in großem Maßstab, beispielsweise zur Fertigung von Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ziehwerkzeuge sind beispielsweise aus der DE 10 2005 026 818 A1 oder auch aus der DE 198 21 159 A1 ersichtlich. Zu ihnen gehört ein oberer Werkzeugteil mit einem Formhohlraum mit der Negativform des zu ziehenden Werkstücks und einem unteren Werkzeugteil auf, dessen Formteil der Positivform des zu ziehenden Werkstücks entspricht. Um den unteren Werkzeugteil herum ist ein Blechhaltering angeordnet, dem eine an dem oberen Werkzeugteil zugeordnete Blechhaltefläche zugeordnet ist. Der Blechhaltering steht über Druckstifte auf einer horizontal angeordneten Platte, die als Schwebeplatte bezeichnet wird. Die Schwebeplatte wird über einen geeigneten Antrieb mit einer nach oben gerichteten Kraft beaufschlagt, so dass der Blechhaltering den Blechrand des zu ziehenden Werkstücks an der Gegenfläche des oberen Werkzeugteils festklemmt.
Der Blechhaltering durchläuft beim Ziehvorgang den gesamten Ziehhub. Die ihn beaufschlagende vom Ziehkissen aufzubringende Kraft ist erheblich. Entsprechend groß (Kraft·Weg) ist die vom Ziehkissen umzusetzende Energie. Desweiteren bezieht der Kraftkreis für das Festklemmen des Blechrands den Stößel, den Pressenantrieb, das Pressenge stell und das Ziehkissen ein. Auf diesem Wege auftretende dynamische Verformungen können die Präzision bei der Erzeugung der Blechhaltekraft beeinflussen.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Ziehwerkzeug anzugeben. Eine weitere Aufgabe liegt in der Angabe einer entsprechend verbesserten Ziehpresse.
Diese Aufgaben werden mit den unabhängigen auf das Ziehwerkzeug bzw. die Ziehpresse gelösten Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße Ziehwerkzeug weist zwei Werkzeugteile und eine Blechhalteeinrichtung auf, die über Zugelemente und eine Spanneinrichtung mit einem der Werkzeugteile, und zwar vorzugsweise dem Werkzeugteil, verbunden ist, das einen Formhohlraum aufweist. Der Formhohlraum entspricht der Negativform des herzustellenden Werkstücks.
Durch die Spanneinrichtung wird eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Blechhalter und dem Werkzeugteil mit der dem Blechhalter gegenüber liegenden Gegenanlagefläche hergestellt. Die Spanneinrichtung kann dabei gezielt größere oder kleinere Spannkräfte erzeugen, um den Blechrand kontrolliert zwischen Blechhalter und Gegenanlagefläche gleiten zu lassen. Aufgrund des kurzen Kraftweges kann die Kraft dabei präzise reguliert werden. Verformungen der Presse, des Pressengestells, der Pleuel, des Stößels des Pressentischs und andere Komponenten spielen dabei keine Rolle. Außerdem ist diese Art der Klemmung des Blechrands besonders energieeffizient. Der Blechhalter und der betreffende Werkzeugteil, gegen den der Blechhalter festgespannt wird, führen eine gemeinsame Ziehbewegung aus, d. h. sie bewegen sich relativ zueinander während des Ziehvorgangs nicht. Es ist deshalb lediglich eine Haltekraft aufzubringen, ohne dass dabei mechanische Arbeit verrichtet werden müsste.
Bei dem erfindungsgemäßen Ziehwerkzeug kann ein übliches Ziehkissen ergänzend eingesetzt werden, oder, wenn gewünscht, auch entfallen. Wird ein Ziehkissen vorgesehen, kann dieses hinsichtlich der Erzeugung der Blechhaltekraft ganz oder teilweise entlastet werden. Damit setzt es keine oder nur noch eine verminderte Energie um. Wenn es an einer Presse vorhanden ist, kann es beispielsweise weiterhin an dieser verbleiben, um nach Durchführung des Ziehhubs den Blechhalter wieder nach oben zu bringen und somit das Hochbringen bzw. Ausformen des gezogenen Blechteils zu bewirken oder zu unterstützen. Das ergänzende Ziehkissen kann z. B. zur Regulierung der Blechhaltekraft eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, die von der Spanneinrichtung aufgebrachte Kraft zu regulieren und zwar sowohl bei Ausführungsformen mit ergänzendem Ziehkissen als auch bei Ausführungsformen ohne ergänzendes Ziehkissen. Die Regulierung der Blechhaltekraft erfolgt z. B. durch Regulierung des in der Spanneinrichtung wirkenden hydraulischen Drucks. Zur Erfassung der Blechhaltekraft ist vorzugsweise mindestens ein Sensor vorgesehen. Dieser kann z. B. als Zugkraftsensor an einem Spannbolzen angeordnet sein oder mit diesem zusammenwirken. Z. B. kann der Zugkraftsensor durch einen Permeabilitätssensor gebildet sein. Dieser kann durch eine oder mehrere Spulen gebildet sein, die in der Nachbarschaft des Spannbolzens, mehrerer Spannbolzen oder aller Spannbolzen angeordnet sind oder diese umfassen. Die von der wirkenden Zugspannung abhängige Permeabilität des z. B. aus Eisen oder Stahl bestehenden Spannbolzens kann genutzt werden, um ein die Blechhaltekraft kennzeichnendes elektrisches Signal zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Konzept kann in unterschiedlichen Konfigurationen umgesetzt werden. Vorzugsweise ist der im Patentanspruch genannte erste Werkzeugteil der obere Werkzeugteil, während der zweite Werkzeugteil ein unterer Werkzeugteil ist. Der obere Werkzeugteil wird vertikal auf und ab bewegt, während der untere Werkzeugteil ruht. Die Verhältnisse können jedoch auch umgekehrt werden. Außerdem können die Bewegungsrichtungen von der Vertikalen abweichen.
Des Weiteren ist der negative Formhohlraum, vorzugsweise an dem oberen Werkzeugteil, angeordnet, während der positive Formteil, vorzugsweise an dem unteren Werkzeugteil, angeordnet ist. Die Verhältnisse können jedoch auch umgekehrt werden.
Die Blechhalteeinrichtung ist vorzugsweise ein ringförmiger Blechhalter, der den Formteil des zweiten Werkzeugteils (unterer Werkzeugteil) umgibt. Dieser Blechhalter kann als geschlossener Ring ausgebildet sein. Er kann jedoch auch in Einzelsegmente unterteilt sein, die untereinander nicht verbunden sind. Die einzelnen Segmente können untereinander alternativ durch bewegliche Glieder, beispielsweise verformbare Abschnitte oder dergleichen, verbunden sein. Dies gestattet auf effiziente Weise eine Variierung der Blechhaltekraft entlang des Umfangs des Blechhalters.
Die Spanneinrichtung weist Zugelemente auf, die vorzugsweise mit einer Verrieglungseinrichtung zusammen wirken. Beispielsweise kann jedes Zugelement an einem Element mit einer Verrieglungseinrichtung und mit seinem anderen Ende mit einer Krafterzeugungseinrichtung verbunden sein. Die Verrieglungseinrichtung gestattet ein gesteuertes Verriegeln und Lösen, so dass eine Verbindung zwischen dem Zugelement und zum Beispiel dem Blechhalter gezielt herstellbar oder lösbar ist. Alternativ kann die Verrieglungseinrichtung auch an dem anderen Ende des Zugelements angreifen und somit gezielt eine Verbindung zwischen dem Werkzeugteil und dem Zugelement herstellen oder lösen.
Das jeweils andere Ende des Zugelements ist, wie gesagt, vorzugsweise mit einem Kraftgenerator verbunden. Dieser kann ein hydraulischer Antrieb oder auch ein elektrischer Antrieb, beispielsweise einschließlich eines Untersetzungsgetriebes, und einer Federspanneinrichtung sein. Auch hier wird zur Erzeugung der Blechhaltekraft über den gesamten Ziehhub hinweg nur ein äußerst geringer Energieaufwand erforderlich.
Die Krafterzeugungseinrichtung kann außerdem so beschaffen sein, dass der von ihr erzeugbare Hub ausreicht, die Zugelemente weitgehend zurück zu ziehen, um den Weg zum Einlegen von Platinen und zum Ausformen der erzeugten Werkstücke frei zu geben bzw. wenig einzuschränken. Vorzugsweise ist der von der Antriebseinrichtung der Spanneinrichtung zu erbringende Hub etwa so groß wie die Länge mit der die Zugelemente aus dem betreffenden Werkzeugteil herausragen können. Dieser Hub wird kraftfrei durchlaufen, so dass der Energieaufwand dafür gering ist.
Die Verrieglungseinrichtung kann beispielsweise radial zu dem Zugelement bewegliche Riegel aufweisen. Das Zugelement ist vorzugsweise als Stange oder Stift ausgebildet, der eine entsprechende Ausnehmung, beispielsweise in Form einer Ringnut hat, in die der oder die Riegel einfahren können. Das Verriegeln und Entriegeln wird vorzugsweise von einer Steuereinrichtung gesteuert, die pressensynchron arbeitet. Die Riegel können über elektrische hydraulische oder andere Aktoren betätigt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer entsprechenden Ziehpresse ist eine Antriebseinrichtung zum Antrieb des Stößels vorgesehen, die während der Ankopplung der Zugelemente und beim Schließen der Verriegelungseinrichtung dem Stößel eine kurze Verzögerung erteilt. Solche Antriebseinrichtungen sind beispielsweise Servomotor-Antriebseinrichtungen, Stößeldirektantriebseinrichtungen, beispielsweise in Form von Linearmotoren oder andere Antriebseinrichtungen, die im Wesentlichen schwungradlos arbeiten, um die Bewegung des Stößels gezielt und bewusst beeinflussen zu können. Bei anderen Ausführungsformen enthält, die Antriebseinrichtung ein Getriebe, beispielsweise in Kniehebelgetriebe, das die gewünschte Stößelverzögerung an der gewünschten Stelle aufgrund seiner Kinematik erbringt. Diese Verzögerungsphase liegt vorzugsweise kurz vor dem Aufsetzen des ersten Werkzeugteils auf, der auf der Blechhalteeinrichtung liegenden Platine.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnungen oder Ansprüchen. Die Figurenbeschreibung beschränkt sich dabei auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die aus den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale sind zur Ergänzung heranzuziehen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Ziehpresse in schematischer Darstellung.
2 das Ziehwerkzeug der Ziehpresse nach 1 in schematischer Darstellung.
3 eine Verrieglungseinrichtung des Ziehwerkzeugs nach 2 in vertikal geschnittener schematisierter Darstellung.
4 das Ziehwerkzeug nach 2 in geschlossenem Zustand und teilweise geschnittener schematisierter Darstellung.
5 das Ziehwerkzeug nach 4 während des Ziehvorgangs in teilweise geschnittener schematisierter Darstellung.
6 eine abgewandelte Ausführungsform des Ziehwerkzeugs für die Ziehpresse nach 1 in geschlossenem Zustand.
7 einen Blechhalter in Draufsicht und schematisierter Darstellung.
8 einen Weg-/Pressenwinkel-Verlauf der Ziehpresse nach 1.
In 1 ist eine Ziehpresse 1 veranschaulicht, die ein Pressengestell 2 mit einem Pressenkopf 3 und einem Pressentisch 4 aufweist. In dem Pressengestell 2 ist ein Stößel 5 vertikal linear beweglich gelagert. Dem Stößel 5 ist eine Antriebseinrichtung 6 zugeordnet, über die der Stößel 5 über Pleuel 7 angetrieben ist. Führungen zur Lagerung der des Stößels 5 sind nicht weiter veranschaulicht.
Zwischen dem Pressentisch 4 und dem Stößel 5 ist ein Werkzeug 8 angeordnet, zu dem ein oberer mit dem Stößel 5 verbundener Werkzeugteil 9 und ein unterer auf dem Presstisch 4 ruhender Werkzeugteil 10 gehören.
In oder unter dem Pressentisch 4 ist ein Ziehkissen 11 angeordnet, zu dem eine vorzugsweise horizontal angeordnete Schwebeplatte 12 und ein oder mehrere elektrische oder hydraulische Linearantriebseinrichtungen 13, 14 gehören. Die Schwebeplatte 12 wird von den Linearantriebseinrichtungen 13, 14 mit einer gesteuerten nach oben gerichteten Kraft beaufschlagt. Zur Steuerung sind die Linearantriebseinrichtungen 13, 14 mit einer Betriebseinheit 15 verbunden, die beispielsweise die in den Linearantriebseinrichtungen 13, 14 herrschenden Hydraulikdrücke reguliert, wenn es sich um eine hydraulische Einheit handelt. Sind die Linearantriebseinrichtungen 13, 14 elektrische Einheiten ist die Betriebseinheit 15 mit entsprechenden elektrischen Ausgängen versehen, die mit den Linearantriebseinrichtungen 13, 14 verbunden sind.
Das Werkzeug 8 ist in 2 gesondert veranschaulicht. Wie ersichtlich weist der obere Werkzeugteil 9 einen Formhohlraum 16 auf, der der Negativform des zu erzeugenden Blechteils entspricht. Der untere Werkzeugteil 10 weist einen Formteil 17 auf, der der Positivform des herzustellenden Werkstücks entspricht. Der Formteil 17 ist von einem vorzugsweise ringförmigen Blechhalter 18 umgeben, der eine obere, vorzugsweise im Wesentlichen ebene Klemmfläche 19 aufweist. Die Klemmfläche 19 kann jedoch auch mit Vorsprüngen wie Rippen, Noppen oder dergleichen versehen sein, um die Klemmwirkung zu beeinflussen, die mit dem Blechhalter 18 auf den Rand 20 einer Platine 21 bzw. eines späteren Blechteils ausgeübt wird.
Der obere Werkzeugteil 9 weist eine der Klemmfläche 19 gegenüberliegende Klemmfläche 22 auf, die ebenfalls zum Festklemmen des Rands 20 dient und vorzugsweise eben ausgebildet ist. Sind an der Klemmfläche 19 von der Ebene abweichende Formen, z. B. Rippen, Noppen oder Öffnungen ausgebildet, weist die Klemmfläche 22 vorzugsweise dazu komplementäre Formelemente auf.
Das Werkzeug 8 ist mit einer Spanneinrichtung 23 versehen, die dazu dient, den Blechhalter 18 gegen den oberen (ersten) Werkzeugteil 9 zu spannen. Die Spanneinrichtung umfasst mehrere Spanneinheiten die vorzugsweise entlang des ringförmigen Blechhalters 18 verteilt sind. 2 veranschaulicht eine Spanneinheit 24 stellvertretend für alle anderen.
Zu der Spanneinheit 24 gehört ein Zugelement in Form eines Spannbolzens 25, der in dem oberen Werkzeugteil 9 gehalten und auf den Blechhalter 18 hin und von diesem weg, zumindest geringfügig, beweglich gelagert ist. Der von dem Spannbolzen 15 minimal zu durchlaufende Bewegungshub entspricht dem Hub, der nach dem Aufsetzen des oberen Werkzeugteils 9 auf der Platine 21 zum Festpannen derselben erforderlich ist. Im Einzelfall kann dieser Hub sehr gering sein und wenige Millimeter oder Bruchteile von Millimetern betragen. Vorzugsweise ist der Hub jedoch wesentlich größer und zwar so groß, dass der in 2 wesentlich über die Klemmfläche 22 nach unten vorragende Spannbolzen 25 nahezu vollständig zurückgezogen werden kann, so dass er kaum noch oder nicht mehr über die Spannfläche 22 vorsteht. Dem Spannbolzen 25 ist eine Krafterzeugungseinrichtung 26 zugeordnet die hier beispielshalber in Form einer hydraulischen Antriebseinrichtung ausgebildet ist. Sie wird durch einen Hydraulikzylinder 27 mit zwei Arbeitskammern 28, 29 gebildet, die durch einen Kolben 30 voneinander getrennt sind. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange versehen, die durch den Spannbolzen 25 gebildet ist. Dieser ist abgedichtet aus dem Hydraulikzylinder 27 herausgeführt.
Der Spannbolzen 25 weist an seinem unteren Ende eine Ausnehmung zum Beispiel in Form einer Spannnut 31 auf, die als Ringnut ausgebildet ist, vorzugsweise ist die Spannnut 31 an der der Krafterzeugungseinrichtung 26 zugewandten Seite mit einer konischen Flanke 32 und an der gegenüberliegenden Seite mit einer ebenen Flanke 33 begrenzt.
Zu der Spanneinheit 24 gehört außerdem eine dem Spannbolzen 25 zugeordnete Verriegelungseinrichtung 34, die mindestens einen, vorzugsweise mehrere radial bewegliche Riegel 35, 36 aufweist. Diese werden, wie insbesondere aus 3 hervorgeht, durch einen hydraulischen oder anderweitigen Aktuator 37. z. B. in Form eines Ringkolbens 38 betätigt, der koaxial zu einer den Spannbolzen 25 aufnehmenden Bohrung 39 in einer Ringkammer 40 angeordnet ist. Er betätigt die Riegel 35, 36 über ein Keilgetriebe 41 und kann somit die Riegel 35, 36 gezielt radial verstellen.
Der Spannbolzen 25 ist in den 2 und 3 so dargestellt, dass er beim Öffnen und Schließen des Werkzeugs 8 in die Bohrung 39 ein und aus dieser ausfährt. Er kann jedoch auch eine Länge besitzen, die so groß ist, dass er in entriegeltem Zustand zwar die Relativbewegung zwi schen dem oberen Werkzeugteil 9 und dem Blechhalter 18 gestattet, dabei aber in der Bohrung 39 gleitet ohne aus dieser auszufahren. Dies ist zumindest dann möglich, wenn die Spanneinheiten 24 lediglich in Bereichen des Blechhalters 18 angeordnet sind, die von dem Blechteil bzw. Werkstück nicht durchquert werden. Solche Bereiche sind beispielsweise die Stirnseiten oder Ecken des Blechhalters. Es können auch Spanneinheiten mit langen und Spanneinheiten mit kurzen Bolzen gemischt an dem Werkzeug vorgesehen werden, wobei Spanneinheiten mit kurzen Spannbolzen 25, die aus ihrer Bohrung 39 ausfahren, dort angeordnet sind, wo sie sonst dem Werkstück im Wege wären.
Die Spanneinheit 24 steht mit einer Betriebseinheit 42 in Verbindung, die den Spannbolzen 25 gezielt axial bewegen und spannen kann, indem sie die Krafterzeugungseinrichtung 26 in gewünschter Weise aktiviert. Beispielsweise geschieht dies durch alternative und gezielte Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern 28 und/oder 29.
Die Betriebseinheiten 15, 42 können untereinander gekoppelt sein. Sie können auch zu einer einzigen Einheit verschmolzen sein. Außerdem sind die Betriebseinheiten 15, 42 über ein oder mehrere Leitungen mit einer Steuereinrichtung für die Antriebseinrichtung 6 der Presse verbunden, um beispielsweise in Abhängigkeit von der Position des Stößels 5 und somit in Abhängigkeit vom dem so genannten Pressenwinkel gesteuert zu werden.
Der Betrieb der Ziehpresse 1 wird nachfolgend anhand eines Pressenhubs beschrieben:
Zu Beginn eines Arbeitszyklusses der Ziehpresse 1 ist das Werkzeug 8 noch offen. Eine nicht weiter veranschaulichte Feder legt die Platine 21, wie in 2 darge stellt, auf dem Blechhalter 18 ab. Die Spannbolzen 25 sind in rückgezogener Position. Entsprechend sind die Kolben 30 in oberer Position. Die Arbeitskammer 28 hat ihr Minimalvolumen. Die Arbeitskammer 29 hat ihr Maximalvolumen.
Mit dem Absenken des ersten Werkzeugteils 9 werden nun die Arbeitskammern 28 mit Fluid beaufschlagt, um die Spannbolzen 25 in ihre Ausfahrposition zu überführen. Zugleich senkt sich der obere Werkzeugteil 9 weiter, wodurch die Spannbolzen 25 in die Bohrungen 39 eintreten. Diese Phase der Bewegung des oberen Werkzeugteils 9 ist in 8 mit I bezeichnet. Die dort veranschaulichte Kurve stellt die Höhe des Stößels 5 über dem Werkzeugtisch in Abhängigkeit von dem Pressenwinkel α dar.
Sobald die Spannbolzen 25 vollständig in die Bohrungen 39 eingefahren sind, werden die Verrieglungseinheiten 34 geschlossen. Dazu verlangsamt sich die Bewegung des Stößels 5 etwas. Diese Phase der Bewegung ist in 8 mit II bezeichnet. Sie kann über eine entsprechende Gestaltung des Getriebes der Antriebseinrichtung erreicht werden. Eine beispielhafte Getriebekinematik für ein entsprechendes Getriebe ist in 8 skizziert. Ein solches Getriebe besteht aus einem Pleuel 42, das über einen Exzenter 43 angetrieben wird und über eine erste Stelze 44 an dem Pressengestell abgestützt und über eine zweite Stelze 45 mit dem Stößel 5 verbunden ist.
Während der Bewegungsphase II schließt die Verrieglungseinheit 34 in dem der Aktuator 37 betätigt wird. Dazu wird der Ringkolben 38 entsprechend fluidbeaufschlagt, wodurch er über das Keilgetriebe 41 die Riegel 35, 36 radial nach innen drängt. Die Riegel 35, 36 werden somit aus der Position gemäß 4 in die Position gemäß 3 über führt. Sie verriegeln und arretieren den Spannbolzen 25 in der gegebenen Axialposition. Während des gesamten Vorgangs hat das Ziehkissen 11 den Blechhalter 18 in oberer Position gehalten. Die von dem Ziehkissen 11 aufgebrachte Kraft ist deshalb wenigstens so groß, dass sie das Gewicht des Blechhalters 18 und der Platine 21 trägt.
Mit erfolgter Ankopplung, d. h. dem Schließen der Verriegelungseinheit 34, wird die Krafterzeugungseinrichtung 26 aktiviert, indem die Arbeitskammer 29 mit Druck beaufschlagt und die Arbeitskammer 28 von Druck ganz oder teilweise entlastet wird. Es entsteht deshalb eine auf den Spannbolzen 25 ausgeübte, nach oben gerichtete Zugkraft, mit der der Blechhalter 18 den Rand 20 der Platine gegen die entsprechende Anlagefläche 22 des oberen Werkzeugteils 9 presst. Die von den Krafterzeugungseinrichtungen 26 erzeugten Kräfte sind in der Summe vorzugsweise wesentlich größer als die von dem Ziehkissen 11 aufgebrachte Kraft. Sobald die Krafterzeugungseinrichtungen 26 ihre Kraft aufgebaut haben, ist die Verzögerungsphase II des Stößels 5 vorüber und es beginnt der eigentliche Ziehhub III in 8. Während desselben bewegt sich der obere Werkzeugteil 9 mit nahezu konstanter Geschwindigkeit nach unten, wobei er den Rand 20 des Blechteils und den Blechhalter 19 mit nach unten führt. Das Blechteil wird über den Formteil 17 gezogen und in den Formhohlraum 16 gepresst, wie 5 zeigt.
Nach Beendigung des Ziehhubs (IV in 8) läuft der obere Werkzeugteil 9 wieder nach oben. Hierzu gibt es prinzipiell mehrere Möglichkeiten. Z. B. können die Krafterzeugungseinheiten 26 deaktiviert und die Verriegelungseinheiten 34 geöffnet werden. Damit kann der obere Werkzeugteil 9 nach oben fahren während der Blechhalter 18 und das Blechteil zunächst noch in unterer Position verharren und dann vom Ziehkissen 11 wieder nach oben gefahren werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Verriegelungseinheiten 34 zunächst noch geschlossen und die Krafterzeugungseinrichtung 26 zunächst noch aktiv zu lassen, während der obere Werkzeugteil 9 wieder nach oben fährt. Erreicht er seine obere Position können die Krafterzeugungseinrichtungen 26 deaktiviert und die Verriegelungseinrichtungen geöffnet werden, wonach der Werkzeugteil 9 weiter nach oben fährt, um das Entnehmen des Blechteils zu gestatten.
Bei der zweitgenannten Ausführungsform kann auf ein Ziehkissen vollständig verzichtet werden. Es ist lediglich eine Einrichtung erforderlich, um den Blechhalter 18 während des Einlegens einer Platine und während des Entnehmens des Werkstücks in oberer Position zu halten. Dazu genügt im einfachsten Falle eine Klemmeinrichtung, die Teil des unteren Werkzeugteils 10 sein kann.
Es sind weitere Abwandlungen möglich. Dazu wird auf 6 verwiesen, die eine invertierte Ausführungsform zeigt. Bei dieser sind die Spanneinheiten 34 in dem oberen Werkzeugteil 9 untergebracht, während die Krafterzeugungseinrichtungen 26 in dem Blechhalter 18 untergebracht sind. Im Übrigen gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen.
Bei der vorstehenden Beschreibung ist im Übrigen von einem etwas flexiblen, jedoch einteiligen Blechhalter 18 ausgegangen worden. Es ist jedoch auch möglich, den Blechhalter 18 als segmentierten Blechhalter 18' auszubilden, wie er in 7 veranschaulicht ist. Er ist aus einzelnen Segmenten 18a, 18b usw. zusammengesetzt, die untereinander beispielsweise an durch entsprechende Linien 46 bezeichneten Stellen gelenkig oder elastisch oder durch Führungen oder dergleichen verbunden sind. Beispielsweise kann der Blechhalter 18' auch dadurch segmentiert sein, dass an den durch die Linien 46 bezeichneten Stellen Nuten eingebracht sind, die Sollbiegestellen darstellen.
Es kann eine Regulierung der Blechhaltekraft vorgesehen werden, die z. B. durch Regulierung des in der Spanneinrichtung wirkenden hydraulischen Drucks erfolgt. Zur Erfassung der Blechhaltekraft ist vorzugsweise mindestens ein Sensor 47 gemäß 3 vorgesehen. Der Sensor 47 kann z. B. als Zugkraftsensor an dem Spannbolzen 25 angeordnet sein oder mit diesem zusammenwirken. Z. B. kann der Zugkraftsensor 47 durch einen Permeabilitätssensor gebildet sein. Dieser kann durch eine oder mehrere Spulen gebildet sein, die in der Nachbarschaft des Spannbolzens, mehrerer Spannbolzen oder aller Spannbolzen angeordnet sind oder diese umfassen. Die von der wirkenden Zugspannung abhängige Permeabilität des z. B. aus Eisen oder Stahl bestehenden Spannbolzens 25 kann genutzt werden, um ein die Blechhaltekraft kennzeichnendes elektrisches Signal zu erzeugen. Dieses Signal kann zur Regulierung der Blechhaltekraft gemäß einem vorgegebenen konstanten oder wegabhängigen oder zeitabhängigen Wert genutzt werden.
7 veranschaulicht außerdem die Öffnungen 39 zur Aufnahme der Spannbolzen 25. Die Positionen der Öffnungen 39 können bedarfsentsprechend variieren.
Es wird ein Werkzeug 8 veranschaulicht, dessen Blechhalter 18 mit Verriegelungsbolzen 25 gegen den oberen Werkzeugteil 9 geklemmt wird, um eine Blechhaltekraft aufzubauen. Die Blechhaltekraft wird durch Zylinder oder andere Kraftquellen erzeugt, die im oberen Werkzeugteil 8 angeordnet sind. Das andere Ende des entsprechenden Verriegelungs- oder Spannbolzens wird an dem Blechhalter gehalten. Dazu dient eine Verriegelungseinrichtung. Alternativ kann die Verriegelungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie nicht nur verriegelt sondern auch die Spannkraft zur Erzeugung der Blechhaltekraft erzeugt.
Die Blechhaltekraft kann aus einem konstanten Beitrag und dem Beitrag der Spanneinrichtung zusammengesetzt sein. Der konstante Beitrag kann durch einen ungeregelten Antrieb des Blechhalters erzeugt werden, der dann auch als Hochbringer dient. Die einzelnen Verriegelungseinheiten 34 können als Standardmodule ausgebildet werden, um in größerer Zahl an einem und in gleicher Form auch in verschiedenen Werkzeugen Anwendung zu finden. Gleiches gilt für die Spannbolzen 25 und deren Antriebseinrichtungen.
Die Verriegelungseinrichtungen 34 sind mit formschlüssigen Riegeln 35, 36 versehen, deren Druckflächen eben ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich eine Flächenpressung und eine gleichmäßige Materialbelastung an den Riegeln 35, 36 und an den Spannbolzen 25.
Es wird ein Werkzeug 8 veranschaulicht, dessen Blechhalter 18 mit Verriegelungsbolzen 25 gegen den oberen Werkzeugteil 9 geklemmt wird, um eine Blechhaltekraft aufzubauen. Die Blechhaltekraft wird durch Zylinder oder andere Kraftquellen erzeugt, die im oberen Werkzeugteil 8 angeordnet sind. Das andere Ende des entsprechenden Verriegelungs- oder Spannbolzens wird an dem Blechhalter gehalten. Dazu dient eine Verriegelungseinrichtung. Alternativ kann die Verriegelungseinrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie nicht nur verriegelt sondern auch die Spannkraft zur Erzeugung der Blechhaltekraft erzeugt.

1: Ziehpresse
2: Pressengestell
3: Pressenkopf
4: Pressentisch
5: Stößel
6: Antriebseinrichtung
7: Pleuel
8: Werkzeug
9: oberer Werkzeugteil
10: unterer Werkzeugteil
11: Ziehkissen
12: Schwebeplatte
13: Linearantriebseinrichtung
14: Linearantriebseinrichtung
15: Betriebseinheit
16: Formhohlraum
17: Formteil
18: Blechhalter
19: Klemmfläche
20: Rand
21: Platine
22: Klemmfläche
23: Spanneinrichtung
24: Spanneinheit
25: Spannbolzen
26: Krafterzeugungseinrichtung
27: Hydraulikzylinder
28: Arbeitskammer
29: Arbeitskammer
30: Kolben
31: Spannnunt
32: Flanke
33: Flanke
34: Verriegelungseinheit
35: Riegel
36: Riegel
37: Aktuator
38: Ringkolben
39: Bohrung
40: Ringkammer
41: Keilgetriebe
42: Pleuel
43: Exzenter
44: Stelze
45: Stelze
46: Linie
47: Sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005026818 A1 [0002]
- DE 19821159 A1 [0002]

Claims

Ziehwerkzeug (8) für eine Ziehpresse (1), insbesondere Karosserie-Ziehpressenstufe einer Transferpresse, einer Hybrid-Pressenanlage oder einer Pressenstraße, mit einem ersten Werkzeugteil (9), das einen Formhohlraum (16) aufweist, mit einem zweiten Werkzeugteil (10), zu dem eine Blechhalteeinrichtung (18) gehört und das ein Formteil (17) aufweist, wobei die Blechhalteeinrichtung (18) in Bezug auf das Formteil (17) in einer Ziehrichtung beweglich angeordnet ist, wobei die Ziehrichtung mit einer Relativbewegungsrichtung übereinstimmt, in der der erste Werkzeugteil (9) und der zweite Werkzeugteil (10) gegeneinander zu bewegen sind, mit einer Spanneinrichtung (23), die wenigstens ein Zugelement (25) zur Verbindung des ersten Werkzeugteils (9) mit dem Blechhalteeinrichtung (18) aufweist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugteil (9) ein oberer Werkzeugteil ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkzeugteil (10) ein unterer Werkzeugteil ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (17) zu dem Formhohlraum (16) komplementär ausgebildet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechhalteeinrichtung (18) ein ringförmiger Blechhalter ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechhalter (18') aus mehreren Einzelabschnitten (18a, 18b ...) besteht.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (25) Spannbolzen sind, die mit einem ersten Ende mit einer steuerbaren Verriegelungseinrichtung (34) zusammenwirken.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Verriegelungseinrichtung (34) zumindest ein zu dem Spannbolzen (25) radial beweglich gelagerter Riegel (35, 36) gehört.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Riegel (35, 36) durch eine Sperrhülse z. B. in Form eines Ringkolbens (38) über Keilflächen (41) steuerbar ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (34) an der Blechhalteeinrichtung (18) angeordnet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (34) an dem ersten Werkzeugteil (9) angeordnet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (25) Spannbolzen sind, die mit einem zweiten Ende mit einer Krafterzeugungseinrichtung (26) verbunden sind.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (26) an der Blechhalteeinrichtung (18) angeordnet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (26) an dem ersten Werkzeugteil (9) angeordnet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (26) für jeden Spannbolzen (25) ein hydraulisches Antriebsmittel (27, 28, 29, 30) aufweist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jedes hydraulische Antriebsmittel (27, 28, 29, 30) mit einer Drucksteuereinrichtung (42) verbunden ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (26) für jeden Spannbolzen (25) ein elektrisches Antriebsmittel aufweist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elektrische Antriebsmittel mit einer elektrischen Steuereinrichtung verbunden ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalteeinrichtung (18) mit einem Ziehkissen (11) in Verbindung steht.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Blechhaltekraft mindestens ein Sensor (47) vorgesehen ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (47) als Zugkraftsensor an einem Spannbolzen (25) angeordnet ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (47) durch einen Permeabilitätssensor gebildet ist.
Ziehpresse (1), insbesondere Karosserie-Ziehpressenstufe einer Transferpresse, einer Hybrid-Pressenanlage oder einer Pressenstraße, mit einem Ziehwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem beweglich gelagerten und angetriebenen Stößel (5) zur Aufnahme des ersten oder des zweiten Werkzeugteils (9, 10) und mit einem Pressentisch (4) zur stationären Aufnahme des jeweils anderen Werkzeugteils (10, 9) und mit einer Antriebseinrichtung (6) zum Antrieb des Stößels.
Ziehpresse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (6) dem Stößel (5) während seiner auf den Pressentisch (4) gerichteten Bewegungsphase eine Verzögerung zur Ankopplung und zum Schließen der Verriegelungseinrichtung (34) erteilt.
Ziehpresse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerung vor dem Aufsetzen des ersten Werkzeugteils (9) auf eine auf der Blechhalteeinrichtung (18) liegende Platine (21) eingerichtet ist.