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Die
Erfindung betrifft ein Ziehwerkzeug sowie eine Ziehpresse insbesondere
zur Formgebung von großen
Blechteilen.
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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.
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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
Pressengestell und das Ziehkissen ein. Auf diesem Wege auftretende dynamische
Verformungen können
die Präzision bei
der Erzeugung der Blechhaltekraft beeinflussen.
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Weiter
ist aus
DE 40 35 005
A1 ein hydraulischer Blechhalter für einfach wirkende Pressen
bekannt, der über
eine Verriegelungseinrichtung mit dem Oberwerkzeug kuppelbar ist.
In dem Blechhalter sind kleine Hydraulikkolben untergebracht, deren Kolbenstangen
gegen einen Blechhaltering drücken, um
das Blech fest zu spannen.
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Diese
Anordnung weist in dem hydraulischen Blechhalter einen U-förmigen Kraftflussweg auf.
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Die
DE 31 12 177 A1 offenbart
einen Blechhaltering für
Ziehpressen, der bei Durchführen
des Ziehvorgangs mit dem Unterwerkzeug verriegelt wird. Er dient
dazu, Faltenbildung an dem nachrutschenden Rand des umzuformenden
Blechs zu verhindern. Mittel zur Erzeugung einer definierten großen Klemmkraft
zwischen dem Blechhaltering und dem zugeordneten Widerlager sind
jedoch nicht erkennbar.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Ziehwerkzeug
anzugeben. Eine weitere Aufgabe liegt in der Angabe einer entsprechend
verbesserten Ziehpresse.
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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 ent spricht der Negativform des herzustellenden
Werkstücks.
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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.
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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 Ausfüh rungsformen
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.
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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.
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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.
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Die
Blechhalteeinrichtung ist vorzugsweise ein ringförmiger Blechhalter, der den
Formteil des zweiten Werk zeugteils (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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Farm 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.
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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:
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1 eine
erfindungsgemäße Ziehpresse
in schematischer Darstellung.
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2 das
Ziehwerkzeug der Ziehpresse nach 1 in schematischer
Darstellung.
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3 eine
Verrieglungseinrichtung des Ziehwerkzeugs nach 2 in
vertikal geschnittener schematisierter Darstellung.
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4 das
Ziehwerkzeug nach 2 in geschlossenem Zustand und
teilweise geschnittener schematisierter Darstellung.
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5 das
Ziehwerkzeug nach 4 während des Ziehvorgangs in teilweise
geschnittener schematisierter Darstellung.
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6 eine
abgewandelte Ausführungsform des
Ziehwerkzeugs für
die Ziehpresse nach 1 in geschlossenem Zustand.
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7 einen
Blechhalter in Draufsicht und schematisierter Darstellung.
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8 einen
Weg-/Pressenwinkel-Verlauf der Ziehpresse nach 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Verriegelungseinheiten 34 zunächst nach 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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7 veranschaulicht
außerdem
die Öffnungen 39 zur
Aufnahme der Spannbolzen 25. Die Positionen der Öffnungen 39 können bedarfsentsprechend
variieren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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