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Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug, welche mittels einer Presse relativ zueinander beweglich sind, wobei das Presswerkzeug zumindest einen Energiespeicher aufweist, welcher durch die Relativbewegung von dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug aufeinander zu ladbar ist, wobei der Energiespeicher mit einem Zusatzwerkzeug zu dessen Aktivierung gekoppelt ist und über eine Auslöseeinrichtung mit dem Zusatzwerkzeug verbunden ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung eines Zusatzwerkzeugs eines Presswerkzeugs, bei dem durch eine Bewegung des Presswerkzeugs in eine Schließstellung ein Energiespeicher geladen wird, dann durch eine Auslöseeinrichtung der Energiespeicher mit dem Zusatzwerkzeug verbunden wird und so das Zusatzwerkzeug aktiviert wird, wobei durch die Auslöseeinrichtung das Zusatzwerkzeug mit einem Speicherelement verbunden wird, so das Zusatzwerkzeug deaktiviert wird und schließlich durch eine Bewegung des Presswerkzeugs in eine Offenstellung das Speicherelement entladen wird.
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Presswerkzeuge werden unter anderem eingesetzt, um Blechteile zu verformen, beispielsweise im Karosseriebau bei der Kraftfahrzeug-Fertigung. Die Bearbeitung des Blechteils erfolgt dabei durch umformende und/oder scherschneidende Arbeitsoperationen. Die hierbei eingesetzten Pressen können hydraulisch oder mechanisch angetrieben sein. Eine hydraulische Presse wird in der Druckschrift
DE 27 47 548 A1 beschrieben.
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Durch das Zusammenwirken des Oberwerkzeugs und des Unterwerkzeugs werden die in die Presse eingelegten Bleche, Rohlinge oder vorgefertigten Werkstücke verformt und damit in die gewünschten Dimensionen gebracht. Bedingt durch die von der Presse vorgegebene Relativbewegung zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug ergibt sich das Problem, dass grundsätzlich nur ein einziger Umformvorgang durchgeführt werden kann, beispielsweise ein Fertigungsschritt, bei welchem ein Blechteil tiefgezogen wird. Als zusätzliche Funktionen können die Werkzeuge noch zum gleichzeitigen Stanzen oder zu ähnlichen Fertigungsschritten ausgerüstet sein. Es ist auch möglich, die Werkzeuge so auszubilden, dass sich bei einer Annäherung der beiden Werkzeuge in der Abfolge mehrere Arbeitsschritte ergeben, beispielsweise zuerst ein Umformvorgang und dann ein Stanzvorgang. Der Stand der Technik zeigt hierzu unterschiedlichste Ausgestaltungsformen derartiger Zusatzfunktionen, wie Bördeln, Falzen, Nachsetzen, Stanzen, Lochen oder Prägen, welche in einem Presswerkzeug untergebracht werden können. Um die Zusatz-Arbeitsschritte durchführen zu können, ist es bei hydraulischen Pressen zwar generell möglich, den Bewegungsablauf von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug mit Rücksichtnahme auf ein Zusatzwerkzeug zu steuern. Dies ist jedoch bei mechanischen Pressen nicht möglich. Es ist insbesondere nicht möglich, diese im unteren Totpunkt anzuhalten, um ausreichend Zeit zur Durchführung der weiteren Bearbeitungsschritte zu haben.
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Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der Druckschrift
DE 198 30 825 B4 bekannt. Diese zeigt ein Presswerkzeug, das einen Energiespeicher aufweist, welcher mit dem Zusatzwerkzeug gekoppelt ist Durch die Verwendung des Energiespeichers ist es möglich, das Zusatzwerkzeug unabhängig vom Antrieb der Presse in Betrieb zu setzen, zu aktivieren. Diese zeitlich unabhängige Betätigung des Zusatzwerkzeugs erfordert insbesondere nicht dass die Presse angehalten wird. Grundsätzlich ist es durch die Verwendung des Energiespeichers möglich, innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums die zur Betätigung des Zusatzwerkzeugs erforderliche Energie freizusetzen. Dabei können in Abhängigkeit von der Größe und Dimensionierung des Energiespeichers auch sehr große Energiemengen in sehr kurzer Zeit abgegeben werden, um das Zusatzwerkzeug zu betätigen. Weitere Vorrichtungen dieser Art sind aus den Druckschriften
DE 699 01 930 T2 ,
EP 0 870114 B1 und
US 5,038,598 A bekannt.
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Befinden sich darüber hinaus Arbeitsoperationen nicht in der Bewegungsrichtung des Pressenstößels, kommen hydraulische und/oder mechanische Kraftumlenkungen zum Einsatz. Dabei ist der Bewegungsablauf der Kraftumlenkungen direkt an die Bewegung des Pressenstößels gekoppelt. Die Betätigung der Zusatzwerkzeuge dieser Presswerkzeuge ist also an den Bewegungsablauf des Presswerkzeugs gebunden. Sowohl die Aktivierung als auch die Deaktivierung des Zusatzwerkzeugs können nur an festgelegten Bewegungspunkten des Presswerkzeugs erfolgen. Des Weiteren weisen Presswerkzeuge mit konventionellen Kraftumlenkungen Störkonturen auf, die die Hubzahl begrenzen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und ein Presswerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden und der Fertigungsdurchsatz erhöht und/oder die Bearbeitungszeit eines jeden Werkstücks verringert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Presswerkzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also ein Presswerkzeug vorgesehen, das zumindest ein Speicherelement aufweist, welches mit dem Zusatzwerkzeug gekoppelt ist, über eine Auslöseeinrichtung mit dem Zusatzwerkzeug verbunden ist, mit dem aus dem Zusatzwerkzeug verdrängten Hydraulikfluid ladbar ist und durch die Relativbewegung von dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug voneinander weg entladbar ist Das Speicherelement ermöglicht es, das Zusatzwerkzeug zu einem beliebigen Zeitpunkt, unabhängig von dem Bewegungsablauf des Presswerkzeugs, bewegen zu können. Hierdurch ist es möglich, in dem Presswerkzeug ein Zusatzwerkzeug vorzusehen, dessen Steuerung nach Aufladung des Energiespeichers autonom von dem Presswerkzeug, insbesondere von dessen Bewegungsablauf, erfolgt. So kann beispielsweise die Aktivierung des Zusatzwerkzeugs erfolgen, wenn Oberwerkzeug und Unterwerkzeug sich bereits wieder voneinander weg bewegen. Auch ist es beispielsweise möglich, dass die Deaktivierung des Zusatzwerkzeugs noch während der Bewegung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug aufeinander zu erfolgt. Beispielsweise wird bei einem Zusatzwerkzeug zum Stanzen eines Werkstücks bei der Aktivierung des Zusatzwerkzeugs der Stempel gegen das Werkstück beziehungsweise die Matrize ausgefahren, während bei der Deaktivierung der Stempel wieder in seine Ausgangslage eingefahren wird. Bei einer Zylinder-Kolben-Einheit als Betätigung des Zusatzwerkzeugs entspräche die Aktivierung dem Vorhub der Zylinder-Kolben-Einheit und die Deaktivierung dem Rückhub der Zylinder-Kolben-Einheit. Weiterhin ist es durch das vorhandene Speicherelement möglich, das Zusatzwerkzeug mittels einer doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Einheit zu betätigen. Auch bei einem geschlossenen Presswerkzeug nimmt das Speicherelement das bei der Aktivierung und bei der Deaktivierung aus dem Zusatzwerkzeug verdrängte Hydraulikfluid auf.
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Das Speicherelement ist ein Druckspeicher zur Aufnahme des Hydraulikfluids. Das Speicherelement kann als ein Gasspeicher und/oder Federspeicher ausgeführt sein. Das Druckniveau in dem Speicherelement ist stets gleich oder kleiner als das Druckniveau in dem Energiespeicher. Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung auch mehrere Energiespeicher und/oder mehrere Speicherelemente vorgesehen sein können.
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Vorteilhaft ist es, dass die Auslöseeinrichtung mechanisch und/oder elektrisch, insbesondere elektromechanisch betätigbar ist Hierdurch ist es möglich, das Presswerkzeug so einzurichten, dass die Aktivierung und die Deaktivierung des Zusatzwerkzeugs unabhängig von äußeren Gegebenheiten oder in Abhängigkeit von äußeren Gegebenheiten, wie beispielsweise der Relativposition von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug, erfolgen kann. Dabei ist es günstig, dass die Auslöseeinrichtung im Wesentlichen unabhängig von dem Bewegungszyklus des Presswerkzeugs betätigbar ist. So kann es beispielsweise auch in Abhängigkeit eines Zeitablaufs betätigt werden.
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Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Presswerkzeugs ist es möglich, unterschiedlichste Zusatzoperationen durch das Zusatzwerkzeug auszuführen, beispielsweise Bördeln, Lochen, Stanzen, Rückbiegen oder Ähnliches. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Presswerkzeugs hat eine Auslöseeinrichtung mit einem Hydraulikventil. Das Hydraulikventil ist bevorzugt als ein Mehrwegeventil ausgeführt. Durch die Entnahme der Energie aus dem Schließhub des Oberwerkzeugs kann auf jede externe Energiezuführung verzichtet werden.
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Der Energiespeicher ist bevorzugt hydraulisch mit dem Speicherelement, einer Vorspanneinrichtung und einer Arbeitseinrichtung für das Zusatzwerkzeug gekoppelt. Durch die als Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildete Vorspanneinrichtung wird der Energiespeicher bei Annäherung des Oberwerkzeugs an das Unterwerkzeug geladen. Dieser Vorgang läuft automatisch ab und bedarf keiner externen Energiezufuhr. Die Arbeitseinrichtung ist bevorzugt auch als eine Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet Wird die Arbeitseinrichtung mit dem Energiespeicher verbunden, wird das Zusatzwerkzeug durch die Kraft des gespannten Hydraulikfluids aktiviert. Wird die Arbeitseinrichtung mit dem Speicherelement verbunden, wird des Hydraulikfluid in das Speicherelement geführt und so das Zusatzwerkzeug deaktiviert.
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Günstig ist es, dass die Auslöseeinrichtung zumindest ein mit dem Hydraulikventil gekoppeltes, durch das Oberwerkzeug, das Unterwerkzeug, das Zusatzwerkzeug, die Arbeitseinrichtung und/oder eine Steuerung betätigbares Schaltelement aufweist Das Schaltelement ist dabei je nach Einsatzzweck und Anforderung mechanisch und/oder bevorzugt elektrisch ausgeführt. Die Rückstellung der Zylinder-Kolben-Einheit der Vorspanneinrichtung erfolgt bei dem Öffnen oder nach dem Öffnen des Presswerkzeugs. Die Rückstellung kann dabei durch das aus dem Speicherelement in die Vorspanneinrichtung strömende Hydraulikfluid betätigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Rückstellkraft auch durch eine in der Zylinder-Kolben-Einheit vorgesehene Feder aufgebracht werden. Eine solche Feder hat den Vorteil, dass das Rückstellen der Zylinder-Kolben-Einheit die Strömung des Hydraulikfluids aus dem Speicherelement in die Vorspanneinrichtung unterstützt.
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Eine weitere Ausführungsform des Presswerkzeugs umfasst einen Energiespeicher, der mit dem Speicherelement und/oder mit der Vorspanneinrichtung über ein Druckbegrenzungsventil verbunden ist Mittels der Vorspanneinrichtung wird Hydraulikfluid in den Energiespeicher gefördert. Über das Druckbegrenzungsventil kann zuviel gefördertes Hydraulikfluid in das Speicherelement und/oder direkt in die Vorspanneinrichtung geführt werden, sodass eine Überlastung des Energiespeichers vermieden wird. Mit dem Druckbegrenzungsventil kann darüber hinaus ein Systemdruck eingestellt beziehungsweise vorgewählt werden.
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Weiterhin ist es günstig, dass der Energiespeicher mit der Vorspanneinrichtung über ein Einlass-Rückschlagventil verbunden ist Das Einlass-Rückschlagventil hat eine Sperrwirkung in Richtung der Vorspanneinrichtung. Das Speicherelement ist mit der Vorspanneinrichtung über ein Auslass-Rückschlagventil verbunden, welches eine Sperrwirkung in Richtung des Speicherelements hat Infolge der entstehenden Druckverhältnisse ist es mittels des Einlass-Rückschlagventils und des Auslass-Rückschlagventils möglich, eine gerichtete Strömung des Hydraulikfluids zu erzeugen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Presswerkzeug, bei dem das Speicherelement mit der Vorspanneinrichtung über ein schaltbares Auslass-Hydraulikventil verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, das Entladen des Speicherelements, insbesondere unabhängig von der Relativbewegung von Unterwerkzeug und Oberwerkzeug, zu steuern. Darüber hinaus ermöglicht das schaltbare Auslass-Hydraulikventil, den Rückhub der Vorspanneinrichtung gezielt anzusteuern, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Vorspanneinrichtung einen großen Hubweg aufweist Dadurch, dass der Rückhub der Vorspanneinrichtung schaltbar ist, stellt der ausgefahrene Kolben der Vorspanneinrichtung für den Transfer der Werkstücke keine Störkontur mehr dar. Die Auslöseeinrichtung kann optimal in den Transferprozess der Werkstücke eingetaktet werden. Dies eröffnet ein Potential zur Erhöhung der Hubzahl, der Anzahl an Hüben je Zeiteinheit und somit eine Verbesserung des Fertigungsdurchsatzes. Bei einer Ausführungsform des Presswerkzeugs ist zur Beeinflussung der Hubgeschwindigkeit der Vorspanneinrichtung das Speicherelement mit der Vorspanneinrichtung über eine Drossel verbunden.
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Bei dem Presswerkzeug ist es vorgesehen, dass der Druck im Energiespeicher immer gleich oder größer dem Druck im Speicherelement ist. Hierdurch kann die Strömung des Hydraulikfluids in der Reihenfolge von der Vorspanneinrichtung über den Energiespeicher, die Arbeitseinrichtung und die Speichereinrichtung wieder zu der Vorspanneinrichtung sichergestellt werden. Diese Strömung findet diskontinuierlich statt, unterbrochen im Wesentlichen von der Auslöseeinrichtung. Bei einer Ausführung des Presswerkzeugs mit einer einfach wirkenden Zylinder-Kolben-Einheit als Arbeitseinrichtung ist der Druck im Energiespeicher sehr viel größer als in der Arbeitseinrichtung, in der Arbeitseinrichtung größer als in dem Speicherelement und in dem Speicherelement größer als in der Umgebung. Bei einer Ausführung des Presswerkzeugs mit einer doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Einheit als Arbeitseinrichtung ist der Druck im Energiespeicher sehr viel größer als in dem Speicherelement und in dem Speicherelement größer als in der Umgebung.
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Um das System in einer Betriebspause in einen Ausgangszustand zu versetzen, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung ein Presswerkzeug vorgesehen, bei dem der Energiespeicher über eine ansteuerbare Ventileinrichtung mit dem Speicherelement verbunden ist Durch das Verbinden wird der Energiespeicher gegenüber dem Speicherelement entlastet. Dies stellt eine Verbesserung bezüglich der Sicherheit gegenüber unkontrolliertem Auslösen dar. Neben dem zusätzlichen Sicherheitsaspekt wird durch den Druckausgleich in Betriebspausen auch eine dauerhafte Belastung sämtlicher Systemkomponenten vermieden und somit die Lebensdauer des Presswerkzeugs verlängert. In einer Weiterbildung ist der Energiespeicher über eine Drosseleinrichtung mit dem Speicherelement verbunden. Hierdurch kann die Geschwindigkeit der Entlastung eingestellt werden.
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Die Erfindung ermöglicht es, das Zusatzwerkzeug unabgängig von dem Bewegungsablauf des Presswerkzeugs, insbesondere unabhängig von der Relativposition des Oberwerkzeugs zu dem Unterwerkzeug, zu betätigen. Mit dem erfindungsgemäßen Presswerkzeug ist zur Betätigung des Zusatzwerkzeugs eine einfach oder eine doppelt wirkende Zylinder-Kolben-Einheit einsetzbar.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem durch die Auslöseeinrichtung das Zusatzwerkzeug mit einem Speicherelement verbunden wird, sodass das Zusatzwerkzeug deaktiviert wird. Hierdurch ist es möglich, dass ein Zusatzwerkzeug unabgängig von dem Bewegungsablauf des Presswerkzeugs, insbesondere unabhängig von der Relativposition des Oberwerkzeugs zu dem Unterwerkzeug, betätigt werden kann. Bei dem Verbinden des Zusatzwerkzeug s mit dem Speicherelement wird das Speicherelement geladen. Zeitlich nach dem Deaktivieren des Zusatzwerkzeugs wird das Speicherelement entladen. Das Entladen des Speicherelements erfolgt dabei in Abhängigkeit der Relativbewegung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug voneinander weg oder unabhängig von dieser Relativbewegung. Letzteres ist möglich, wenn das Speicherelement über ein schaltbares Auslass-Hydraulikventil mit der Vorspanneinrichtung verbunden wird.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens ist es, dass durch eine Ventileinrichtung der Energiespeicher mit dem Speicherelement verbunden wird. So wird der Energiespeicher gegen eine Vorspanneinrichtung und/oder das Speicherelement entladen. Hierdurch wird in dem System ein Ausgangszustand wiederhergestellt. Dies erhöht insbesondere in Betriebspausen die Sicherheit des Presswerkzeugs, da so ein unkontrolliertes Auslösen insbesondere des Zusatzwerkzeugs verhindert wird.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Presswerkzeugs in einem Ausgangszustand;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Presswerkzeugs beim Schließen;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 und 2 gezeigten Presswerkzeugs beim Öffnen;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1, 2 und 3 gezeigten Presswerkzeugs beim Öffnen nahe dem Ausgangszustand;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 bis 4 gezeigten Presswerkzeugs in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Ausgangszustand;
- 6 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 bis 5 gezeigten Presswerkzeugs in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem Ausgangszustand;
- 7 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 bis 6 gezeigten Presswerkzeugs in einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Ausgangszustand;
- 8 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 bis 7 gezeigten Presswerkzeugs in einem fünften Ausführungsbeispiel in einem Ausgangszustand;
- 9 eine schematische Schnittdarstellung des in den 1 bis 8 gezeigten Presswerkzeugs in einem sechsten Ausführungsbeispiel in einem Ausgangszustand.
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Die Figuren zeigen in schematischer Weise in einer Schnittdarstellung ein Presswerkzeug 1 bestehend aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unterwerkzeug 3. Das Oberwerkzeug 2 ist bewegbar in einer nicht gezeigten Presse gelagert. Das Unterwerkzeug 2 ist stationär auf einem ebenfalls nicht dargestellten Pressentisch montiert. In dem Unterwerkzeug 3 ist ein Zusatzwerkzeug 7 vorgesehen, welches erfindungsgemäß auch im Oberwerkzeug 2 angeordnet werden kann.
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Die 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Unterwerkzeug 3 eine Vorspanneinrichtung 4 aufweist, die mit einem Energiespeicher 5, einer Arbeitseinrichtung 6 eines Zusatzwerkzeugs 7 und einem Speicherelement 8 gekoppelt ist. Der Auslass des Energiespeichers 5 ist mit einer Hydraulikleitung 12 verbunden, welche einerseits mit der Vorspanneinrichtung 4 verbunden ist und andererseits in Verbindung mit einem Hydraulikventil 9 steht Die Vorspanneinrichtung 4 ist eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit. Das Hydraulikventil 9 ist als 3/2-Wegeventil ausgestaltet und Teil einer Auslöseeinrichtung 10. Diese Auslöseeinrichtung 10 kann mittels eines Auslöseelements 11 betätigt werden, welches in Form einer elektromagnetischen Spule oder Ähnlichem ausgestaltet ist.
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Das Hydraulikventil 9 ist mit der Arbeitseinrichtung 6 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer einfach wirkenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet ist. Der Kolben der Arbeitseinrichtung 6 ist mit einem nur schematisch dargestellten Zusatzwerkzeug 7 verbunden und wird gegen die Wirkrichtung des Hydraulikfluids mittels einer Feder 13 vorgespannt.
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Der Auslass des Speicherelements 8 ist mit einer Hydraulikleitung 14 verbunden, welche einerseits mit der Vorspanneinrichtung 4 verbunden ist und andererseits in Verbindung mit dem Hydraulikventil 9 steht Darüber hinaus sind die Hydraulikleitung 12 und die Hydraulikleitung 14 mit einem Druckbegrenzungsventil 15 verbunden.
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Im Folgenden wird die Wirkungsweise der in den 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung näher erläutert.
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1 zeigt einen Zustand, in welchem das Oberwerkzeug 2 einen Abstand zu dem Unterwerkzeug 3 aufweist In diesem Zustand ist das Hydraulikfluid aus der Zylinder-Kolben-Einheit der Arbeitseinrichtung 6 durch die Kraft der Feder 13 verdrängt, sodass das Zusatzwerkzeug 7 sich in einer zurückgezogenen Ruhestellung befindet. Das Hydraulikventil 9 der Auslöseeinrichtung 10 befindet sich in einem ersten Schaltzustand, bei dem die Hydraulikleitung 12 verschlossen und die Speichereinrichtung 8 mit der Zylinder-Kolben-Einheit der Arbeitseinrichtung 6 verbunden ist.
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Durch den aufgebrachten Druck der Feder 13 sowie des Speicherelements 8 wird das Hydraulikfluid durch die Hydraulikleitung 14 über das Auslass-Rückschlagventil 16 in die Vorspanneinrichtung 4 gedrückt und schiebt den Kolben der Vorspanneinrichtung 4 aus dem Zylinder heraus. Es versteht sich, dass in der gezeigten Zuordnung des Oberwerkzeugs 2 und des Unterwerkzeugs 3 gemäß 1 bereits Umformvorgänge durch die beiden Werkzeuge durchgeführt werden können.
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2 zeigt einen Zustand, in welchem das Oberwerkzeug 2 an das Unterwerkzeug 3 angenähert wurde. Durch die hierdurch auftretende Verschiebung des Kolbens der Vorspanneinrichtung 4 wird Hydraulikfluid über das Einlass-Rückschlagventil 17 und die Hydraulikleitung 12 in den Energiespeicher 5 gedrückt. Hierdurch erhöht sich der Druck in dem Energiespeicher 5. Die Annäherung des Oberwerkzeugs 2 an das Unterwerkzeug 3 wird von einem Lagesensor 18 erfasst und an eine Steuereinrichtung 19 übermittelt. Die Steuereinrichtung 19 wirkt nun auf das Auslöseelement 11 ein, sodass das Hydraulikventil 9 in einen zweiten Schaltzustand verstellt wird und die Hydraulikleitung 12 mit der Arbeitseinrichtung 6 verbunden wird. Durch diese plötzliche Öffnung strömt Hydraulikfluid in die Arbeitseinrichtung 6 und führt zu einer Aktivierung des Zusatzwerkzeugs 7. Da das Einlass-Rückschlagventil 17 gegen eine Strömung aus dem Energiespeicher 5 in die Vorspanneinrichtung 4 sperrt, kann das Zusatzwerkzeug 7 auch schon während der Annäherung von Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 aktiviert werden.
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Bei der nicht gezeigten größten Annäherung des Oberwerkzeugs 2 an das Unterwerkzeug 3 ist der Kolben der Vorspanneinrichtung 4 vollständig in den Zylinder gedrückt.
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3 zeigt einen Zustand nach der größten Annäherung des Oberwerkzeugs 2 an das Unterwerkzeug 3, in welchem das Oberwerkzeug 2 bereits wieder von dem Unterwerkzeug 3 zurückgezogen wurde. Durch das aus dem Kolben der Vorspanneinrichtung 4 und dem Energiespeicher 5 in die Arbeitseinrichtung 6 strömende Hydraulikfluid wurde der Kolben der Arbeitseinrichtung 6 bis in eine Endlage aus dem Zylinder geschoben. Das Erreichen der Endlage wird mit einem Sensor 20 erfasst und an die Steuereinrichtung 19 übermittelt. Die Steuereinrichtung 19 wirkt nun erneut auf das Auslöseelement 11 ein, sodass das Hydraulikventil 9 wieder zurück in den ersten Schaltzustand verstellt wird. Das durch die Kraft der Feder 13 verdrängte Hydraulikfluid wird über das Hydraulikventil 9 in das Speicherelement 8 geleitet.
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4 zeigt das Oberwerkzeug 2 in einer großen Entfernung zu dem Unterwerkzeug 3. Da das Oberwerkzeug 2 nun auf den Kolben der Vorspanneinrichtung 4 keine Kraft mehr ausübt, kann das Hydraulikfluid aus dem Speicherelement 8 über das Auslass-Rückschlagventil 16 in den Zylinder der Vorspanneinrichtung 4 strömen und so den Kolben der Vorspanneinrichtung 4 aus dem Zylinder herausschieben. In 4 liegt also insgesamt ein Ausgangszustand vor, welcher mit dem der 1 vergleichbar ist.
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5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des in den 1 bis 4 beschriebenen Presswerkzeugs 1 mit einer Arbeitseinrichtung 6, die als eine doppelt wirkende hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildet ist. Die Zylinder-Kolben-Einheit der Arbeitseinrichtung 6 hat eine Arbeitskammer 21, die auf einer dem Zusatzwerkzeug 7 abgewandten Seite der Arbeitseinrichtung 6 angeordnet ist und bei einem aktiven Zusatzwerkzeug 7 in Arbeitsposition mit Hydraulikfluid gefüllt ist. Die Zylinder-Kolben-Einheit der Arbeitseinrichtung 6 hat weiter eine Ruhekammer 22, die auf einer dem Zusatzwerkzeug 7 zugewandten Seite der Arbeitseinrichtung 6 angeordnet ist und bei einem deaktivierten Zusatzwerkzeug 7 in Ruheposition mit Hydraulikfluid gefüllt ist. Für die Ansteuerung einer solchen Arbeitseinrichtung 6 ist die Auslöseeinrichtung 10 als ein 4/2-Wegeventil ausgeführt.
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5 zeigt das Presswerkzeug in einer vollständig geöffneten Position mit einem deaktiven Zusatzwerkzeug 7. Die Darstellung zeigt das Presswerkzeug 1 in einem Ausgangszustand der folgenden Beschreibung seiner Funktionsweise.
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Werden das Oberwerkzeug 2 und das Unterwerkzeug 3 aufeinander zu bewegt, also das Presswerkzeug 1 geschlossen, wird bei der Zylinder-Kolben-Einheit der Vorspanneinrichtung 4 der Kolben in den Zylinder geschoben und das in dem Zylinder befindliche Hydraulikfluid wird unter Druck gesetzt. Infolge des entstehenden Drucks wird durch die Rückschlagventile 16 und 17 ein gerichteter Strom des Hydraulikfluids erzeugt und der Energiespeicher 5 mit Hydraulikfluid befüllt. Ein Druckbegrenzungsventil 15 leitet zuviel gefördertes Hydraulikfluid in das Speicherelement 8 ab.
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Bei der Betätigung der steuerbaren Auslöseeinrichtung 10 zur Aktivierung des Zusatzwerkzeugs 7 wird die Arbeitskammer 21 der Zylinder-Kolben-Einheit der Arbeitseinrichtung 6 mit dem Energiespeicher 5 und die Ruhekammer 22 mit der Speichereinrichtung 8 verbunden. Da der Druck im Energiespeicher 5 höher ist als in dem Speicherelement 8, wird der Kolben der Arbeitseinrichtung 6 aus der Ruheposition in Richtung. Arbeitsposition aus dem Zylinder hinausbewegt. Das aus der Ruhekammer 22 verdrängte Hydraulikfluid füllt die Speichereinheit 8.
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Bei einer erneuten Betätigung der steuerbaren Auslöseeinrichtung 10 zur Deaktivierung des Zusatzwerkzeugs 7 wird die Arbeitkammer 21 der Arbeitseinrichtung 6 mit dem Speicherelement 8 und die Ruhekammer 22 der Arbeitseinrichtung 6 mit dem Energiespeicher 5 verbunden. Da der Druck im Energiespeicher 5 stets höher ist als in dem Speicherelement 8, wird der Kolben der Arbeitseinrichtung 6 aus der Arbeitsposition in Richtung Ruheposition in den Zylinder hineinbewegt. Das aus der Arbeitskammer 22 verdrängte Hydraulikfluid füllt weiterhin die Speichereinheit 8.
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Während des Öffnens des Presswerkzeugs 1, also bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs 2 von dem Unterwerkzeug 3 weg, strömt das Hydraulikfluid aus dem Speicherelement 8 in die Vorspanneinrichtung 4 und bewegt den Kolben der Vorspanneinrichtung 4 aus dem Zylinder hinaus. Diese Rückstellung der Zylinder-Kolben-Einheit der Vorspanneinrichtung 4 kann zusätzlich oder alternativ auch mittels der Kraft eines hier nicht dargestellten Federelements erfolgen. Schließlich erreicht das Presswerkzeug 1 wieder seinen Ausgangszustand.
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6 zeigt eine dritte Ausführungsform des im Wesentlichen in den 1 bis 5 erläuterten Presswerkzeugs. Diese Ausführungsform hat eine Arbeitseinheit 6 für ein Zusatzwerkzeug 7, die als eine einfach wirkende Zylinder-Kolben-Einheit ausgeführt ist. Der Rückhub der Vorspanneinrichtung 4 kann durch das Auslass-Hydraulikventil 23 zu einem beliebigen Zeitpunkt ausgelöst werden. Dazu wird das Speicherelement 8 mit der Vorspanneinrichtung 4 über das schaltbare Auslass-Hydraulikventil 23 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass der Kolben der Vorspanneinrichtung 4 keine Störkontur für den Transfer der Werkstücke darstellt.
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7 zeigt eine vierte Ausführungsform des im Wesentlichen in den 1 bis 6 erläuterten Presswerkzeugs. Diese Ausführungsform hat eine Arbeitseinheit 6 für ein Zusatzwerkzeug 7, die als eine doppelt wirkende Zylinder-Kolben-Einheit ausgeführt ist. Mittels einer Drossel 24, über die das Speicherelement 8 und die Vorspanneinrichtung 4 verbunden sind, kann die Geschwindigkeit des Rückhubs der Vorspanneinrichtung 4 gesteuert werden.
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8 zeigt eine fünfte Ausführungsform des im Wesentlichen in den 1 bis 7 erläuterten Presswerkzeugs. Diese Ausführungsform hat eine Arbeitseinheit 6 für ein Zusatzwerkzeug 7, die als eine einfach wirkende Zylinder-Kolben-Einheit ausgeführt ist. Der Energiespeicher 5 ist über eine schaltbare Ventileinrichtung 25 mit dem Speicherelement 8 verbunden. Befindet sich das Presswerkzeug oder zumindest das erfindungsgemäße Hydrauliksystem in einer Betriebspause, kann durch die Ventileinrichtung 25 der Energiespeicher 5 gegenüber dem Speicherelement 8 entlastet werden. Je nach Stellung des Auslass-Hydraulikventils 23 ist es möglich, dass zusätzlich der Energiespeicher 5 über die schaltbare Ventileinrichtung 25 mit der Vorspanneinrichtung 4 verbunden ist. Dadurch wird das System in seinen Ausgangszustand versetzt. Zur Regulierung der Entlastungsgeschwindigkeit ist der Energiespeicher 5 über eine Drosseleinrichtung 26 mit der Ventileinrichtung 25 verbunden.
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9 zeigt eine sechste Ausführungsform des im Wesentlichen in den 1 bis 8 erläuterten Presswerkzeugs. Diese Ausführungsform hat eine Arbeitseinheit 6 für ein Zusatzwerkzeug 7, die als eine doppelt wirkende Zylinder-Kolben-Einheit ausgeführt ist. Der Energiespeicher 5 ist über eine schaltbare Ventileinrichtung 25 mit dem Speicherelement 8 und der Vorspanneinrichtung 4 verbunden.
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In allen 1 bis 9 ist schematisch ein bewegliches Oberwerkzeug 2 und ein stationäres Unterwerkzeug 3 dargestellt. Die genannte Erfindung kann sowohl im Oberwerkzeug 2 als auch im Unterwerkzeug 3 eingesetzt werden. Dabei ist es auch möglich, dass das Oberwerkzeug 2 stationär und das Unterwerkzeug 3 beweglich ausgeführt ist. Auch kann das Presswerkzeug so ausgeführt sein, dass Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3 beweglich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Presswerkzeug
- 2
- Oberwerkzeug
- 3
- Unterwerkzeug
- 4
- Vorspanneinrichtung
- 5
- Energiespeicher
- 6
- Arbeitseinrichtung
- 7
- Zusatzwerkzeug
- 8
- Speicherelement
- 9
- Hydraulikventil
- 10
- Auslöseeinrichtung
- 11
- Auslöseelement
- 12
- Hydraulikleitung
- 13
- Feder
- 14
- Hydraulikleitung
- 15
- Druckbegrenzungsventil
- 16
- Auslass-Rückschlagventil
- 17
- Einlass-Rückschlagventil
- 18
- Lagesensor
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- Sensor
- 21
- Arbeitskammer
- 22
- Ruhekammer
- 23
- Auslass-Hydraulikventil
- 24
- Drossel
- 25
- Ventileinrichtung
- 26
- Drosseleinrichtung
