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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für ein Stößelkissen einer Presse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zur Formung von großflächigen Karosserieteilen werden in einer Pressenstraße unterschiedliche Pressen verwendet, die alle einen Pressenständer, ein Kopfstück, einen Pressentisch und einen Pressenstößel besitzen. Für das Tiefziehen von großflächigen Blechteilen werden Tiefziehpressen mit einem so genannten Ziehkissen verwendet, welches sich unter dem Pressentisch befindet. In einer Pressenstraße werden als Folgepressen nach einer Tiefziehpresse Pressen eingesetzt, die kein Ziehkissen besitzen, sondern ein im Pressenstößel angeordnetes Stößelkissen.
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Aus der
DE 10 2010 033 001 B3 ist eine Prüfvorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit einer Tiefziehpresse bekannt, bei der ein Messkörper anstelle der Tiefziehwerkzeuge zwischen dem Pressentisch und dem Pressenstößel einsetzbar ist. Mit dem Messkörper wird eine Istkraft erfasst, die sich ergibt, wenn das Ziehkissen mit einer benutzerseitig eingestellten Sollkraft gegen den Pressenstößel drückt. Durch einen Vergleich der Istkraft mit der Sollkraft wird die Funktionsfähigkeit der Tiefziehpresse ermittelt.
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Bei Pressen mit einem Stößelkissen im Pressenstößel kann eine gleichmäßig verteilte Einleitung der Presskraft auf ein Werkzeug erfolgen, wenn die am Oberwerkzeug vorgesehenen Druckbolzen entsprechend gleichmäßig in der Fläche des Oberwerkzeugs verteilt angeordnet sind. Soll dagegen eine ungleichmäßige Einleitung der Druckkräfte am Oberwerkzeug realisiert werden, so können die Druckbolzen entsprechend ungleichmäßig verteilt in der Fläche des Oberwerkzeugs positioniert werden. Durch eine geeignete Positionierung der Druckbolzen kann eine Anpassung an unterschiedliche Werkzeugfunktionen und auch eine Anpassung an unterschiedliche Pressen vorgenommen werden, um eine gewünschte Druckverteilung am Werkzeug und damit auch an dem zu formenden Blechteil vorzunehmen.
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Bei den in einer Pressenstraße verwendeten Pressen unterscheiden sich oft die Druckzylinder am Stößelkissen in ihrer Anzahl und auch in ihrer Positionierung, wodurch unterschiedliche Kraftangriffspunkte und damit unterschiedliche Krafteinleitungen auf den Niederhalter des Oberwerkzeugs auftreten. Dies wirkt sich dann auf die Bauteilqualität aus, weshalb für die Produktion von qualitativ hochwertigen Blechteilen aufwändige Nachbearbeitungen der Werkzeuge erforderlich sind. Ein solcher Aufwand fällt in der Regel nicht nur einmal, sondern bei jedem Pressenwechsel an. Gerade während der Einarbeitphase von neuen Werkzeugen bis zum Anlauf der Serienproduktion wird herkömmlich häufig zwischen den Einarbeitspressen und der Serienanlage gewechselt. Bei identischen Einstellungen auf zwei unterschiedlichen Einarbeitspressen ergeben sich bei Verwendung des gleichen Werkzeugs unterschiedliche Tuschierbilder an den verformten Pressteilen. Diese unterschiedlichen Tuschierbilder ergeben sich durch die unterschiedliche Kräfteeinleitung vom Stößelkissen auf das Oberwerkzeug.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren für ein Stößelkissen einer Presse anzugeben, mit dem eine vom Stößelkissen ausgeübte Presskraft hinsichtlich ihres Betrags und hinsichtlich ihrer Verteilung in der Fläche messbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erhalten. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ist die Messvorrichtung anstelle eines Werkzeugs zur Bestimmung der vom Pressenstößel ausgeübten Presskraft auf dem Pressentisch anbringbar, wobei die Messvorrichtung aus einem Messmodul zur Bestimmung der Gesamtpresskraft und aus am Messmodul nach oben abstehenden Druckbolzen mit Kraftsensoren zur Bestimmung der Kraftverteilung in der Fläche besteht. Mit dieser Messvorrichtung können beispielsweise unterschiedliche Kräfteverteilungen, die durch im Aufbau unterschiedliche Stößelkissen bedingt sind, festgestellt werden. Eine optimale Verteilung der vom Stößelkissen auf die Messvorrichtung ausgeübten Kraft kann dadurch erreicht werden, wenn sämtliche Druckbolzen mit Kraftsensoren versehen sind. Aus Kostengründen können aber auch nur einige der Druckbolzen mit Kraftsensoren ausgestattet sein. Das Messmodul der Messvorrichtung ersetzt beim Messvorgang den Niederhalter und das Unterwerkzeug eines beim eigentlichen Pressvorgang verwendeten Werkzeugs und erlaubt eine Messung der vom Pressenstößel ausgeübten Gesamtkraft. Außerdem kann mit dem Messmodul bereits eine grobe Kraftverteilung gemessen werden, wenn mehrere in der Fläche verteilt angeordnete Kraftsensoren verwendet werden. Besonders wesentlich ist aber die Kraftmessung an den Druckbolzen, um damit auch feststellen zu können, welche Kraft tatsächlich über jeden einzelnen Druckbolzen vom Stößelkissen übertragen wird. Diese Information ist für die Werkzeugeinarbeit besonders wichtig, damit eine erforderliche Kraft gezielt an denjenigen Stellen bereitgestellt werden kann, an denen sie für die Werkzeugfunktionen benötigt wird.
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Die vom Messmodul und von den Kraftsensoren der Druckbolzen ermittelten Messwerte können vorzugsweise in einer Auswerteeinrichtung gespeichert und ausgewertet werden. Die gemessenen Kraft-Messwerte unterschiedlicher Pressen oder Pressenanlagen können zur Überprüfung der Stößelkissenfunktion, zum Beispiel bei Abnahme oder Wartung einer Pressenanlage, verwendet werden. Die Kraft-Messwerte können auch zur Ermittlung einer optimalen Druckbolzenkonfiguration in Abhängigkeit der Werkzeugfunktionen und der hierfür benötigten Kraftverteilung herangezogen werden. Die ermittelten Kraft-Messwerte können außerdem auch zur Ansteuerung der in der Oberluft einer Presse angeordneten Oberluftzylinder ausgewertet werden, um beispielsweise die als Balgzylinder ausgebildeten Oberluftzylinder in Abhängigkeit von unterschiedlich festgestellten Kräfteverteilungen entsprechend unterschiedlich zu beaufschlagen.
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Das Messmodul der Messvorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Kopfplatte und einer Grundplatte, zwischen denen in der Fläche verteilt angeordnete Drucksäulen mit Kraftsensoren angeordnet sind. Auf der Kopfplatte befindet sich vorzugsweise als Verbindungselement zu den Druckbolzen eine Adapterplatte mit einem Bolzen-Aufnahmeraster, in das die Druckbolzen in einer gewünschten horizontalen Verteilung einsetzbar sind. Die Adapterplatte ermöglicht auf einfache Weise eine Realisierung unterschiedlicher Druckbolzenverteilungen, um beispielsweise in einem Bereich die Kräfteverteilung mit einem feineren Raster zu ermitteln als in einem anderen Bereich der Adapterplatte.
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Das Bolzen-Aufnahmeraster wird vorzugsweise durch über die Fläche der Adapterplatte verteilt angeordnete Bohrungen und/oder Gewindebohrungen gebildet. Grundsätzlich können auch andere geeignete Befestigungseinrichtungen zur Anbringung der Druckbolzen an der Adapterplatte vorgesehen sein. Es können auch Befestigungseinrichtungen verwendet werden, die eine beliebige Positionierung der Druckbolzen ermöglichen, ohne dass man an ein Aufnahmeraster gebunden ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, zwischen der Kopfplatte und der Adapterplatte Distanzstücke variabel positionierbar anzubringen, um damit eine optimale Position derartiger Distanzstücke durch Messung der Kräfteverteilung und der Durchbiegungen zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Position der Distanzstücke ergeben sich am Niederhalter eines Werkzeugs unterschiedliche Kraftverteilungen, die zu unterschiedlichen Biegelinien im Bereich des Niederhalters führen.
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Zur Ermittlung auftretender Biegelinien können zusätzlich zu den Kraftsensoren an den Druckbolzen und/oder dem Messmodul Wegsensoren vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 den grundsätzlichen Aufbau einer Presse mit Stößelkissen,
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2 den Aufbau eines Stößelkissens mit pneumatischen Balgzylindern,
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3 eine erfindungsgemäße Messvorrichtung in schematischer Darstellung zum Einsatz in einer Presse mit Stößelkissen,
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4 die Ansicht eines Messmoduls der Messvorrichtung von 3,
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5a und 5b den prinzipiellen Messaufbau zweier Messvorrichtungen mit unterschiedlich positionierten Distanzstücken zwischen einer oberen und einer unteren Platte.
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Die in 1 vereinfacht dargestellte Presse besteht aus einem Pressenständer 1, einem Kopfstück 2, einem Pressenstößel 3 mit einem Stößelkissen 4 und einem Pressentisch 5. Die eingezeichneten Pfeile deuten an, dass auf das Stößelkissen 4 eine hydraulische oder pneumatische Kraft wirkt, mit der am Stößelkissen nach unten abstehende Druckstifte 6, die auch als Pinolen bezeichnet werden können, nach unten gedrückt werden. Die Druckstifte 6 drücken gegen hier nicht dargestellte Druckbolzen eines Oberwerkzeugs, wie dies aus 2 ersichtlich ist.
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In 2 ist der Pressenstößel 3 mit einem Stößelkissen 4 detaillierter dargestellt. Im Pressenstößel 3 sind pneumatisch betätigbare Balgzylinder 7 angeordnet, die auf eine über den Druckstiften 6 angeordnete Druckplatte 8 wirken. Ein Teil der Druckstifte 6 liegt an darunter befindlichen Druckbolzen 9 eines Niederhalters 10 an. Zwischen Druckköpfen 11 der Druckstifte 6 und einer Stößelplatte 12 befindet sich eine Dämpfungsleiste 13.
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Werden die Balgzylinder 7 mit Druck beaufschlagt, wird über die Druckplatte 8 eine vertikale Kraft auf die Druckstifte 6 und die Druckbolzen 9 übertragen, die wiederum diese Kraft auf den Niederhalter 10 eines Oberwerkzeugs 14 übertragen. Die Kräfteverteilung auf den Niederhalter 10 ist dabei abhängig von den in den Balgzylindern 7 aufgebauten Druckkräften und der Position der Balgzylinder 7. Auch Anordnung und Aufbau der Druckplatte 8, der Druckstifte 6 und die Verteilung der Druckbolzen 9 über die gesamte Fläche des Niederhalters 10 ist für die am Niederhalter 10 auftretende Kräfteverteilung maßgeblich.
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Um an einer Presse mit Stößelkissen die von diesem ausgehende Kräfteverteilung am Oberwerkzeug messen zu können, ist gemäß 3 eine Messvorrichtung 15 vorgesehen, die anstelle eines Werkzeugs auf den Pressentisch 5 einer Presse eingesetzt werden kann. In 1 ist die Positionierung der Messvorrichtung 15 mit unterbrochenen Linien angedeutet.
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Die Messvorrichtung 15 besteht aus einem Messmodul 16 und von diesem nach oben abragenden Druckbolzen 9. Jeder der dargestellten Druckbolzen 9 ist mit einem Kraftsensor 17 ausgestattet, mit dem die über jeden der Druckbolzen 9 übertragene vertikale Kraft gemessen wird. Die ermittelten Kraft-Messwerte werden an eine Auswerteeinrichtung 18 übertragen.
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Das Messmodul 16 besteht aus einer Grundplatte 19 und einer Kopfplatte 20 zwischen denen mehrere Drucksäulen 21 angeordnet sind. Die Drucksäulen 21 besitzen Fußelemente 22 mit Kraftsensoren 23, deren ermittelte Kraft-Messwerte ebenfalls an die Auswerteeinrichtung 18 übertragen werden. Die Auswerteeinrichtung 18 ermittelt anhand der zu ihr übertragenen Kraft-Messwerte die insgesamt von einem Pressenstößel auf die Messvorrichtung übertragene Presskraft und ermittelt auch die Kräfteverteilung in der horizontalen Fläche einer Adapterplatte 24, die auf der Kopfplatte 20 angeordnet ist.
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In der perspektivischen Darstellung von 4 ist insbesondere das Messmodul 16 der Messvorrichtung 15 dargestellt. Die Adapterplatte 24 besitzt ein Bolzen-Aufnahmeraster 25 zur Befestigung der Druckbolzen 9. In 4 ist beispielhaft nur ein Druckbolzen 9 dargestellt, jedoch kann über die gesamte Adapterplatte 24 eine gleichmäßige Verteilung von Druckbolzen 9 oder auch jede andere Konfiguration der Druckbolzenverteilung realisiert werden.
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Die Länge der verwendeten Drucksäulen 21 ist an die Werkzeug-Einbauhöhe angepasst, so dass die Einbauhöhe des Messmoduls 16 mit der Einbauhöhe des vorgesehenen Werkzeugs ohne Druckbolzen übereinstimmt. Am Messmodul 16 sind Befestigungsnuten und Bohrungen vorgesehen, mit denen das Messmodul 16 am Pressentisch montierbar ist.
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Anhand von 5a und 5b ist die unterschiedliche Durchbiegung bei unterschiedlicher Anordnung von Distanzstücken zwischen einer oberen Platte und einer unteren Platte veranschaulicht, wenn eine von oben vertikal wirkende Presskraft identisch auf die obere Platte einwirkt. Die obere Platte kann beispielsweise eine Adapterplatte 24 sein, während die untere Platte die Kopfplatte 20 des Messmoduls 16 bilden kann. Zwischen diesen beiden Platten sind Distanzelemente 26 angeordnet, die unterschiedliche Abstände a, b zueinander haben. Über Druckbolzen 9 werden entsprechend den angegebenen Pfeilen vertikale Druckkräfte auf die Adapterplatte 24 eingeleitet, die je nach Anordnung der Distanzstücke 26 unterschiedliche Biegeverläufe 27, 28 in den Adapterplatten 24 ergeben. Mittels Wegsensoren können die unterschiedlichen Biegeverläufe 27, 28 gemessen und in einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.
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Die Wegsensoren können zu diesem Zweck in den Druckbolzen 9 angeordnet sein. Je nach Aufbau des Messmoduls 16 können auch in den Drucksäulen 21 zusätzlich zu den Kraftsensoren Wegsensoren vorgesehen sein, die Messwerte an die in 3 dargestellte Auswerteeinrichtung 18 übertragen.
