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Die Erfindung betrifft eine Ziehpresse, die zur Herstellung von Umformblechteilen, wie beispielsweise Karoserieteilen dient.
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Zum Tiefziehen von Blechteilen sind doppelt wirkende Pressen bekannt. Bei solchen Pressen wird ein Blechhaltering relativ bewegbar zu einem Ziehstempel angeordnet. Der Blechhaltering setzt auf die umzuformende Platine auf und übt eine Haltekraft oder Klemmkraft aus, während der Ziehstempel anschließend die Platine in Zusammenarbeit mit einer Form umformt. Eine solche Presse ist beispielsweise aus der
DE 24 19 389 bekannt. Dort ist eine hydraulische Ziehpresse vorgesehen, bei der an einem in Arbeitsrichtung bewegbaren Stößel sowohl ein Ziehstempel, als auch ein Blechhaltering
12 befestigt sind. Bei der Abwärtsbewegung des Stößels trifft daher zunächst der Blechhaltering auf der Platine auf und erst bei fortgesetzter Abwärtsbewegung erfolgt ein Umformen der Platine durch den Ziehstempel.
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Aus
DE 199 43 441 A1 ist ferner eine doppelt wirkende Umformmaschine mit einem Innenstößel und einem Außenstößel bekannt. Ein Exzenterantrieb weist eine Exzenterwelle auf, die über Pleuelstangen mit dem Außenstößel verbunden ist. Ein Kniehebelantrieb mit zwei Gelenkhebeln verbindet den Innenstößel über einen weiteren Hebel mit der Exzenterwelle.
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Ausgehend von den bekannten Pressen kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, die Einsatzmöglichkeiten der Presse flexibler zu gestalten und eine hohe Qualität der erzeugten Umformteile sicherzustellen.
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Diese Aufgabe wir durch eine Ziehpresse gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Hierzu weist die Ziehpresse einen ersten Stößel auf, der von einem ersten Stößelantrieb in einer Arbeitsrichtung antreibbar ist. Ferner verfügt die Ziehpresse über einen zweiten Stößel, der mittels eines zweiten Stößelantriebs antreibbar ist. Die beiden Stößelantriebe weisen jeweils einen Elektromotor auf. Beide Stößelantriebe sind unabhängig voneinander aktivierbar, so dass die Bewegungen des ersten Stößels und des zweiten Stößels relativ zum Unterwerkzeug bzw. zur Platine unabhängig durchführbar und vorgebbar sind. Zur Ansteuerung der Stößelantriebe dient eine Steuereinheit. Die Ziehpresse weist außerdem ein Kopplungsmittel auf, das zwischen einem Kopplungszustand und einem Entkopplungszustand umschaltbar ist. Im Kopplungszustand ist eine kinematische Kopplung zwischen den beiden Stößeln hergestellt, die eine Relativbewegung des ersten Stößels gegenüber dem zweiten Stößel verhindert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kopplungsmittel um ein mechanisches Kopplungsmittel, das bei einem Ausführungsbeispiel eine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen den beiden Stößeln herstellt und bei einem anderen Ausführungsbeispiel eine kinematische Kopplung der beiden Stößelantriebe bewirkt. aber das Kopplungsmittel ist die Ziehpresse mithin zwischen einer einfach wirkenden Betriebsart im Kopplungszustand und einer doppelt wirkenden Betriebsart im Entkopplungszustand umschaltbar.
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Im Entkopplungszustand kann der zweite Stößel beispielsweise als Niederhalter eingesetzt werden. Seine Position, seine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder seine Klemmkraft, mit der er die Platine festhält, ist frei vorgebbar und unabhängig von der Position und/oder der Geschwindigkeit, mit der sich der erste Stößel bewegt, der beispielsweise als Ziehstempel dienen kann. Die Blechhaltekraft, die bei dieser Betriebsart vom zweiten Stößel ausgeübt wird und deren Verlauf während des Ziehvorgangs sind entscheidend für die Qualität des hergestellten Umformteils. Aufgrund der Unabhängigkeit der beiden Stößelbewegungen kann die Blechhaltekraft, die vom zweiten Stößel auf die Platine ausgeübt wird, an die Erfordernisse Ziehvorgangs, wie z. B. das Material und der Dicke der Platine angepasst werden. Außerdem ist es möglich, diese Blechhaltekraft völlig unabhängig von der aktuellen Position des vom ersten Stößel gebildeten Ziehstempels einzustellen. Auf diese Weise kann die Blechhaltekraft beispielsweise an die Geschwindigkeit des ersten Ziehstempels angepasst werden. Unabhängig von der Bewegungssteuerung des ersten Ziehstempels ergibt sich außerdem die Möglichkeit, über die Steuereinheit ein Umschalten zwischen einer positionsgesteuerten oder positionsgeregelten und einer kraftgesteuerten oder kraftgeregelten Ansteuerung des zweiten Stößelantriebs vorzusehen.
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Wird über das Kopplungsmittel der Kopplungszustand hergestellt, bewegen sich die beiden Stößel gemeinsam in Arbeitsrichtung. Dadurch besteht die Möglichkeit, die beiden Stößel mit einer großen Umformkraft gegen die Platine zu drücken. Die in Arbeitsrichtung vom ersten Stößelantrieb und vom zweiten Stößelantrieb bereitgestellten Kräfte können im Kopplungszustand zu einer hohen Gesamtkraft addiert werden. Abhängig von der konkreten Bearbeitungsaufgabe kann es auch im Kopplungszustand ausreichend sein, wenn lediglich einer der Stößelantriebe bewegt wird. Die beiden Stößel bilden im Kopplungszustand vorzugsweise eine gemeinsame vergrößerte Aufspannfläche. Im Kopplungszustand arbeitet die Ziehpresse als einfach wirkende Presse mit einem Ziehwerkzeug zusammen, das in diesen Betriebsmodus am Pressengestell angebracht wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn die beiden Stößelantriebe kinematisch identisch sind. Sie können beispielsweise als Exzenterantriebe oder Gelenkantriebe ausgeführt sein. Durch die identische Ausgestaltung der beiden Stößelantriebe wird erreicht, dass im Falle der Kopplung durch die Steuereinheit ganz einfach eine gleiche Ansteuerung beider Stößelantriebe erfolgen kann, wenn die für den Ziehprozess benötigte Ziehkraft größer ist als die Kraft, die von einem einzelnen Stößelantrieb aufgebracht werden kann. Eine komplexe Ansteuerung mit unterschiedlichen Vorgaben für jeden Stößelantrieb ist in diesem Fall vermieden.
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Das Kopplungsmittel kann beispielsweise eine kinematische Verbindung zwischen den beiden Stößelantrieben herstellen. In diesem Fall kann es als schaltbare Wellenkupplung oder als Zwischengetriebe zwischen den beiden Stößelantrieben ausgestaltet sein. Das Kopplungsmittel wird insbesondere durch die Steuereinheit angesteuert, um zwischen dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand umzuschalten. Der Betriebszustand der Ziehpresse kann auf diese Wiese besonders schnell und einfach geändert werden.
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Die Elektromotoren der Stößelantriebe können als Servomotoren oder Torquemotoren ausgeführt sein. Diese ermöglichen eine genaue Einstellung der Position und/oder Kraft der Stößel in Arbeitsrichtung. Die Stößelantriebe sind sozusagen „trocken” und benötigen keine Hydraulikflüssigkeit. Die beiden Stößelantriebe sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Ziehpresse als Oberantriebe ausgeführt und mithin oberhalb der beiden Stößel am Pressengestell angeordnet. Das den Stößeln in Arbeitsrichtung gegenüberliegende Unterwerkzeug kann vollständig antriebslos ausgeführt sein.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ziehpresse ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüche sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
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1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ziehpresse im Entkopplungszustand,
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2 das Ausführungsbeispiel der Ziehpresse gemäß 1 in gleicher Ansicht im Kopplungszustand,
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3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Kopplungsmittels zur Kopplung der Stößelbewegung,
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4 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels eines Kopplungsmittels zur Kopplung der Stößelbewegung und
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5 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung der Stößelantriebe in einer Ausgestaltung als Gelenkantriebe.
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In den 1 und 2 ist eine Ziehpresse 10 dargestellt, die ein Pressengestell 11 aufweist, das mehrere im Wesentlichen vertikal verlaufende Ständer 12 aufweist, die einen Kopf 13 tragen. Der untere Teil des Pressengestells 11 enthält einen Sockel 14, mit dem die Träger 12 verbunden sind. Der Sockel 14, die Ständer 12 und der Kopf 13 bilden einen geschlossenen, steifen Rahmen.
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Am Pressengestell 11 sind ein erster Stößel 17 sowie ein zweiter Stößel 18 in einer Arbeitsrichtung A und beispielsgemäß im Wesentlichen vertikal bewegbar angeordnet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der erste Stößel 17 als innerer Stößel ausgeführt, der vom zweiten Stößel 18 ringförmig umschlossen wird. Die beiden Stößel 17, 18 sind koaxial zueinander angeordnet. Am ersten Stößel 17 ist beispielsgemäß ein oberes Werkzeugteil 19 angeordnet, das mit einem unteren Werkzeugteil 20 eines Unterwerkzeugs 21 zur Umformung einer Platine 22 zusammenarbeitet.
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Zum Antrieb des ersten Stößels 17 ist ein erster Stößelantrieb 25 vorhanden. Der erste Stößelantrieb 25 weist einen ersten Elektromotor 26 auf, beispielsweise einen Servomotor oder eine Torquemotor, der eine erste Exzenterwelle 27 antreibt. Auf der ersten Exzenterwelle ist wenigstens ein Exzenter 28 und beispielsgemäß zwei Exzenter 28 angeordnet, auf denen drehbar jeweils ein Pleuel 29 gelagert ist. Jedes Pleuel 29 ist auf der den Exzenter 28 entgegengesetzten Seite gelenkig mit dem ersten Stößel 17 verbunden. Bei einer Drehung der Exzenterwelle 27 werden die Pleuel 29 in Arbeitsrichtung A verschoben, wodurch die Auf- und Abwärtsbewegung des ersten Stößels 17 in Arbeitsrichtung A hervorgerufen werden kann.
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Ein zweiter Stößelantrieb 30 mit einem zweiten Elektromotor 31 dient zum Antrieb des zweiten Stößels 18. Die beiden Stößelantriebe sind kinematisch identisch aufgebaut. Der zweite Elektromotor 31 treibt mithin eine zweite Exzenterwelle 32 an, auf der drehfest wenigstens eine und beispielsweise zwei Exzenter 28 angeordnet sind. Auf diesen Exzentern 28 sind analog zum ersten Exzenterantrieb 25 zwei Pleuel 29 drehbar gelagert, die gelenkig mit dem zweiten Stößel 28 verbunden sind. Die beiden Stößelantriebe 25, 30 sind kinematisch identisch aufgebaut. Sie weisen gleiche Elektromotoren 26, 31 und gleiche Übersetzungen auf, so dass bei Ansteuerung der Stößelantriebe 25, 30 mit derselben Ansteuergröße dieselbe Bewegung des jeweils zugeordneten Stößels 17, 18 in Arbeitsrichtung A verursacht wird. Die Pleuel 29 der Stößelantriebe 25, 30 sind gleich lang. Es ergeben sich bei gleicher Ansteuergröße der beiden Stößelantriebe 25, 30 auch im Wesentlichen gleiche Kräfte der Stößel 17 bzw. 18 in Arbeitsrichtung A.
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Die beiden Stößelantriebe 25, 30 werden von einer Steuereinheit 33 eingesteuert. Die Steuereinheit 33 kann die Bewegung und/oder Position und/oder Kraft jedes Stößels 17, 18 unabhängig einstellen und vorgeben. Auf diese Weise kann der erste Stößel 17 und/oder der zweite Stößel 18 zum Beispiel positionsgesteuert oder positionsgeregelt oder kraftgesteuert oder kraftgeregelt werden. Die entsprechende Ansteuerung des Stößelantriebs 25, 30 bzw. des betreffenden Elektromotors 26, 31 erfolgt durch die Steuereinheit 33.
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Über die Steuereinheit 33 wird außerdem ein Kopplungsmittel 35 zwischen einem Kopplungszustand und einem Entkopplungszustand umgeschaltet werden. Im Entkopplungszustand können sich die beiden Stößel 17, 18 völlig unabhängig voneinander in Arbeitsrichtung A bewegen. Im Kopplungszustand verhindert das Kopplungsmittel 35 eine Relativbewegung zwischen den beiden Stößeln 17, 18 in Arbeitsrichtung A. Im letztgenannten Fall bewegen sich die beiden Stößel 17, 18 ausschließlich gemeinsam.
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Das Kopplungsmittel 35 stellt bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen eine mechanische und/oder kinematische Kopplung zwischen den beiden Stößeln 17, 18 her. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 werden hierfür die beiden Stößelantriebe 25, 30 kinematisch gekoppelt. Beispielsweise ist es möglich, die beiden Exzenterwellen 27, 32 der beiden Stößelantriebe 25, 30 durch eine Wellenkupplung 36 im Kopplungszustand drehfest miteinander zu verbinden. Die Wellenkupplung 36 ist umschaltbar ausgeführt und trennt die beiden Exzenterwellen 27, 32 im Entkopplungszustand voneinander. Die Wellenkupplung 36 kann durch die Steuereinheit 33 umgeschaltet werden. Alternativ zu diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Wellenkupplung 36 oder ein anderes Kopplungsmittel 35 mechanisch durch eine Bedienperson betätigbar bzw. umschaltbar auszuführen, so dass ein manuelles Umschalten zwischen dem Kopplungszustand und dem Entkopplungszustand erfolgt.
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In 4 ist eine alternative Ausführungsform des Kopplungsmittels 35 dargestellt. Dort wird unmittelbar zwischen dem ersten Stößel 17 und dem zweiten Stößel 18 eine mechanische Verbindung durch das Kopplungsmittel 35 hergestellt, wenn sich dieses im Kopplungszustand befindet. Im Entkopplungszustand gibt das Kopplungsmittel 35 die Relativbewegung zwischen den beiden Stößeln 17, 18 frei. Die mechanische Verbindung im Kopplungszustand kann beispielsweise durch eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Stößeln 17, 18 erreicht werden, beispielsweise durch Rastmittel und/oder Klemmittel. Das Kopplungsmittel 35 kann auch bei dieser Ausführung wie schematisch in 4 dargestellt durch die Steuereinheit 33 umschaltbar oder alternativ auch manuell umschaltbar ausgeführt sein.
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Die Ziehpresse 10 kann abhängig vom Zustand des Kopplungsmittels 35 entweder als doppelt wirkende Presse oder als einfach wirkende Presse betrieben werden. Für den Betrieb als einfach wirkende Presse weist das Unterwerkzeug 21 eine Zieheinrichtung 40 auf (2). Die Zieheinrichtung 40 weist beispielsgemäß ein Tischkissen 41 mit einer Schwebeplatte 42 auf, die in Arbeitsrichtung A der Ziehpresse 10 über einen Tischkissenantrieb 43 positioniert und/oder bewegt werden kann. An der Schwebeplatte 42 sind mehrere Druckstangen 46 angeordnet, die einen Pressentisch 44 durchsetzen und an ihrem dem oberen Werkzeugteil 19 bzw. den Stößeln 17, 18 zugewandeten Ende einen ringförmigen Blechhalter 45 aufweisen. Auf dem Pressentisch 44 unterhalb des Blechhalters 45 ist der untere Werkzeugteil 20 angeordnet.
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Der obere Werkzeugteil 19 und der untere Werkzeugteil 20 sind komplementär zueinander ausgeführt. Es ist sowohl möglich den unteren Werkzeugteil 20 oder den oberen Werkzeugteil 19 als Form mit einer konkaven Ausnehmung auszugestalten, wie dies beispielhaft in den 1 und 2 gezeigt ist.
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Die Ziehpresse 10 arbeitet wie folgt:
Mit Bezug auf 1 wird der Betrieb der Ziehpresse 10 im Entkopplungszustand des Kopplungsmittels 35 erläutert. Die Ziehpresse arbeitet hier als doppelt wirkende Presse. Der zweite Stößel 18 dient in diesem Fall als Niederhalter. Vor dem Umformvorgang der Platine 22 wird zunächst der zweite Stößel 18 nach unten bewegt bis er an der Platine 22 anliegt. Die Bewegung bis zur Platine 22 in Arbeitsrichtung A erfolgt durch die Steuerung oder Regelung der Position des zweiten Stößels 18. Sobald er die Platine 22 erreicht hat, schaltet die Steuereinheit 33 auf die Steuerung oder Regelung der Klemmkraft um, die der zweite Stößel 18 auf die Platine 22 ausübt. Diese wird zwischen dem zweiten Stößel 18 und einer am Unterwerkzeug 21 vorhandenen Klemmfläche gehalten.
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Die Steuereinheit steuert den zweiten Stößelantrieb 30 unabhängig vom ersten Stößelabtrieb 25 so an, dass dieser die Platine 22 erst dann erreicht, wenn der erste Stößel 18 die Platine 22 mit der gewünschten Klemmkraft beaufschlagt. Über die Steuerung oder Regelung der Position und/oder der Geschwindigkeit des ersten Stößels 17 in Arbeitsrichtung A wird der eigentliche Ziehvorgang der Platine 22 durchgeführt. Hierfür arbeiten der obere Werkzeugteil 19 und der untere Werkzeugteil 20 zusammen und bringen die Platine 22 in die gewünschte Form. Während dieses Umformvorgangs kann die Klemmkraft, die der zweite Stößel 18 auf die Platine 22 ausübt, variieren. Die Klemmkraft kann angepasst an die Position und/oder die Geschwindigkeit des ersten Stößels 17 eingestellt werden. Wegen der Unabhängigkeit der beiden Stößelantriebe 25, 30 und weil die Stößelantriebe 25, 30 als elektrische Antriebe ausgestaltet sind, ist eine entsprechende Steuerung durch die Steuereinheit 33 sehr einfach und exakt möglich.
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Die Ziehpresse 10 kann auch als einfach wirkende Presse betrieben werden, wie dies in 2 dargestellt ist. Bei dieser Ausführung ist am Unterwerkzeug 21 zusätzlich die Zieheinrichtung 40 angebracht. In der Betriebsweise der Ziehpresse 10 als einfach wirkende Presse werden der Blechhaltering 45 und die Druckstangen 46 mit der Schwebeplatte 42 verbunden. Soll die Betriebsart als doppelt wirkende Presse eingestellt werden, können die Druckstangen 46 und der Blechhaltering 45 einfach entfernt werden. Der Betriebszustand als einfach wirkende Presse wird ferner dadurch eingestellt, dass das Kopplungsmittel 35 in seinen Kopplungszustand umgeschaltet wird. Dabei werden die beiden Stößel 17, 18 bewegungsgekoppelt. Sie bilden an ihrer dem Unterwerkzeug 21 zugewandten Seite eine gemeinsame Aufspannfläche 50. Die Momente der beiden Elektromotoren 26, 31 der beiden Stößelantriebe 25, 30 können in diesem Zustand addiert werden, so dass die Kraft, mit der die beiden Stößel 17, 18 gemeinsam gegen die Platine 22 bewegt werden können, größer sein kann, als die Kraft, die vom ersten oder vom zweiten Stößelantrieb 25, 30 allein aufgebracht werden kann. Dadurch sind auch Umformprozesse mit der Ziehpresse 10 durchführbar, die eine große Kraft des Stößels 17, 18 in Arbeitsrichtung A erfordern und die im Betriebszustand als doppelt wirkende Presse nicht erzeugt werden können. Aufgrund der Kopplung der beiden Stößel 17, 18 bewegen sich diese gleichzeitig in Arbeitsrichtung A und treffen gleichzeitig auf die Platine 22 auf, die auf dem Blechhalter 45 aufliegt. Gegen die Kraft des Blechhalters, die über dem Tischkissenantrieb 43 aufgebracht wird, bewegen die beiden Stößel 17, 18 die Platine 22 gemeinsam mit dem Blechhalter 45, den Druckstangen 46 und der Schwebeplatte 42 in Arbeitsrichtung A, wobei der obere Werkzeugteil 19 und der untere Werkzeugteil 20 zusammenarbeiten und ein Umformung der Platine 22 erfolgt.
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Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die beiden Stößelantriebe 25, 30 als Oberantriebe ausgeführt. Gemäß der Ausführungsform nach 1 und 2 sind die Stößelantriebe 25, 30 durch Exzenterantriebe gebildet. In Abwandlung zur dargestellten Ausführungsform kann jeder Stößelantrieb 25, 30 auch mehr als einen Elektromotor 26, 31 aufweisen.
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Anstelle der Exzenterantriebe 25, 30 kann als Stößelantrieb auch ein Gelenkantrieb 51 verwendet werden. Ein Gelenkantrieb 51 weist zwei gelenkig miteinander verbundene Hebel 52 auf, wobei der eine Hebel 52 mit dem zugeordneten Stößel 17 bzw. 18 und der jeweils andere Hebel 52 gelenkig mit dem Pressengestellt 11 verbunden ist. An der Gelenkverbindung zwischen den beiden Hebeln 52 sitzt ein Antriebshebel 53, der durch einen Exzenter 54 angetrieben wird.
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Die Erfindung betrifft eine Ziehpresse 10 mit einem ersten Stößel 17 und einem zweiten Stößel 18. Der erste Stößel 17 wird durch einen elektromotorischen ersten Stößelantrieb 25 und der zweite Stößel 18 durch einen elektromotorischen zweiten Stößelantrieb in einer Arbeitsrichtung A bewegt. Die Ziehpresse 10 weist ferner ein Kopplungsmittel 35 auf, das zwischen einem Entkopplungszustand und einem Kopplungszustand umschaltbar ist. Im Entkopplungszustand können sich die beiden Stößel 17, 18 unabhängig voneinander in Arbeitsrichtung A bewegen. Im Kopplungszustand sorgt das Kopplungsmittel 35 dafür, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Stößeln 17, 18 verhindert ist. Die Ziehpresse 10 kann daher als einfach oder doppelt wirkende Presse betrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ziehpresse
- 11
- Pressengestell
- 12
- Ständer
- 13
- Kopf
- 14
- Sockel
- 17
- erster Stößel
- 18
- zweiter Stempel
- 19
- oberes Werkzeugteil
- 20
- unteres Werkzeugteil
- 21
- Unterwerkzeug
- 22
- Platine
- 25
- erster Stößelantrieb
- 26
- erster Elektromotor
- 27
- erste Exzenterwelle
- 28
- Exzenter
- 29
- Pleuel
- 30
- zweiter Stößelantrieb
- 31
- zweiter Elektromotor
- 32
- zweite Exzenterwelle
- 35
- Kopplungsmittel
- 36
- Wellenkupplung
- 40
- Zieheinrichtung
- 41
- Tischkissen
- 42
- Schwebeplatte
- 43
- Tischkissenantrieb
- 44
- Pressentisch
- 45
- Blechhalter
- 46
- Druckstange
- 50
- Aufspannfläche
- 51
- Gelenkantrieb
- 52
- Hebel
- 53
- Antriebshebel
- 54
- Exzenter
- A
- Arbeitsrichtung