DE102014201470A1

DE102014201470A1 - Presse und Verfahren zur Steuerung des Pressenstößels

Info

Publication number: DE102014201470A1
Application number: DE102014201470.0A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Kohno; Ryosho IWAMURA; Tadahiro Kondo
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: DE102014201470B4; US10160175B2; US20140208964A1

Abstract

Vorgesehen ist eine Presse, die eine große Kompressionskraft auf eine Form ausüben sowie gleichmäßige Schwingungen in ausschließlich geradliniger Bewegungsrichtung auf die Form übertragen kann, so dass die Pressformbarkeit verbessert wird. Ein Hauptstößel (24) und ein Unterstößel (26) bilden einen Stößel und gleichzeitig einen Zylinder-Kolben-Mechanismus. Während des Pressformens wird durch einen Hydraulikdruck, der in Kopplung mit dem Antrieb des Hauptstößels (24) aufgebracht wird, eine Kompressionskraft auf den Unterstößel (26) (eine obere Form (31a)) übertragen, und der Unterstößel (26) wird mit dem Druck des Hydraulikdrucks, der periodisch geändert wird, in Schwingungen versetzt. In vorteilhafter Weise kann das Pressformen selbst unter relativ schwierigen Pressformbedingungen durchgeführt werden, indem die Schwingungen so gesteuert werden, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) (der oberen Form (31a)) mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Presse und ein Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels und insbesondere auf eine Technologie zum Formen eines Materials bei gleichzeitiger Übertragung von Mikroschwingungen auf eine Form.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Stand der Technik wurde ein Verfahren zum Vibrations-Pressformen vorgeschlagen, bei dem ein Vibrator mit einer oberen Form einer Presse verbunden ist und ein Material zwischen der oberen Form und einer unteren Form durch Absenken der oberen Form gepresst wird, bei gleichzeitiger Anwendung von Ultraschallschwingungen durch den Vibrator (Offenlegungsschrift des japanischen Patents Nr. 01-122624 ).
Des Weiteren wurde eine Vorrichtung zur Schwingungsbearbeitung vorgeschlagen, die Schwingungen durch einen Hebelmechanismus auf einen Pressenkopf überträgt, und eine Vorrichtung zum Pressformen, in der ein Schwingungsmechanismus mit einem Nockenteil an einer zwischengeschalteten Drehachse eines Kurbelmechanismus zum Antreiben eines Stößels angeordnet ist (Offenlegungsschriften der japanischen Patente Nr. 09-285896 und Nr. 2008-260042 ).
Darüber hinaus wurden Pressen vorgeschlagen, die mithilfe eines Servomotors, der indirekt eine Kurbelwelle über ein Getriebe antreibt, Schwingungen auf einen Stößel übertragen usw. (Offenlegungsschriften der japanischen Patente Nr. 2011-16138 und Nr. 2011-245515 ), eine Presse, die mithilfe eines linearen Servomotors direkt Schwingungen auf einen Stößel überträgt (Offenlegungsschrift des japanischen Patents Nr. 11-77389 ) und eine Presse, die einen Servomotor zum Antreiben eines Stößels durch einen Schrauben-Mutter-Mechanismus ohne Einbeziehung eines Dezelerators verwendet, wobei Hochfrequenzschwingungen zum Induzieren von Mikrobewegungen des Schrauben-Mutter-Mechanismus eingesetzt werden (Offenlegungsschrift des japanischen Patents Nr. 11-151631 ).
Zusammenfassung der Erfindung
Im Kontext einer Zeit, in der moderne Technologien für das freie Bewegen eines Pressenstößels auf Seiten der Pressenhersteller noch nicht etabliert waren, erlaubte die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 01-122624 beschriebene Erfindung das Pressformen bei gleichzeitiger Übertragung von Mikroschwingungen auf die Form. Entsprechend war es vermutlich nötig, die Formstruktur des Ausführungsbeispiels einzusetzen, in dem der Ultraschallvibrator mit der Form (der oberen Form) verbunden ist. In diesem Fall muss jede Form mit dem Schwingungsmechanismus ausgestattet werden, was das Problem eines deutlich höheren Preises mit sich bringt.
Da in den Erfindungen, die in den Offenlegungsschriften der japanischen Patente Nr. 09-285896 und Nr. 2008-260042 beschrieben sind, keine Schwingungen in vertikaler Richtung auf einen Stößel wirken, der die Formgebung durch Auf- und Abbewegung in vertikaler Richtung bestimmt, werden andere als vertikale mit den Schwingungen einhergehende Schwingungskomponenten auf den Stößel übertragen. Aufgrund von Führungs- oder Schaftspiel bewegt sich der Stößel in andere Richtungen als vertikal (der Stößel wird entsprechend der Größe des Spiels von Mikroschwingungen begleitet). Dieser Effekt ist dahingehend vorteilhaft, dass Reibung zwischen der Form und dem Material verringert wird, ist jedoch vor allem hinsichtlich dessen nachteilig, dass ein Widerstand, der die Formgebung verhindert, zwischen der Form und dem Material wirkt, so dass keine Verbesserung bei der Formbarkeit erzielt werden kann.
Bei den in den Offenlegungsschriften der japanischen Patente Nr. 2011-16138 und Nr. 2011-245515 beschriebenen Erfindungen kann aufgrund von Einflüssen einer größeren trägen Masse des in Schwingungen zu versetzenden Stößels usw. Getriebespiel und Spiel im Mechanismus der vertikalen und horizontalen Bewegungsrichtung die Frequenz nur schlecht erhöht werden oder der Kurvenverlauf der Schwingungen wird unregelmäßig. Somit können diese Erfindungen als ungeeignet für die Verbesserung der Formbarkeit betrachtet werden und ihr Verwendungszweck ist lediglich darauf beschränkt, das Festfahren des Stößels zu verhindern. Da außerdem der Mechanismus selbst beschädigt werden kann, ist es schwierig, die Erfindungen bei der Formgebung (zum Zweck der Reibungsreduzierung) einzusetzen.
Da in der Erfindung, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 11-77389 beschrieben ist, die Schwingungen mit dem linearen Servomotor direkt auf den Stößel übertragen werden, ist die maximale Ausgangsleistung eingeschränkt. So ist zum Beispiel die Größe der Kraft und Energie auf weniger als etwa 100 kN bzw. weniger als 20 kW beschränkt. Somit sind auch die zu formenden Objekte eingeschränkt und die Erfindung eignet sich faktisch nicht in erster Linie für Pressen.
Da in der Erfindung, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 11-151631 beschrieben ist, die Schwingungen über den Schrauben-Mutter-Mechanismus in der Drehrichtung übertragen werden, schwingt der Stößel neben der vertikalen Richtung auch in der Drehrichtung, so dass aufgrund des Einflusses eines Führungsspiels unregelmäßige Schwingungen in der Drehrichtung auftreten, welche die Formgebung sehr wahrscheinlich behindern.
Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Umstände besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Presse, die in der Lage ist, eine große Kompressionskraft auf eine Form auszuüben sowie gleichmäßige Schwingungen zu übertragen, wobei diese Schwingungen nur in geradliniger Bewegungsrichtung der Kompression auf die Form übertragen werden, so dass die Formbarkeit verbessert wird, und in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Steuerung eines Pressenstößels.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, weist eine Presse gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auf: einen Hauptstößel, der so angeordnet ist, dass er in geradliniger Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist; eine Hauptstößel-Antriebsvorrichtung, welche die Hin- und Herbewegung des Hauptstößels bewirkt; einen Unterstößel, an dem eine Form montiert ist, wobei der Unterstößel so angeordnet ist, dass er in derselben Richtung wie der Hauptstößel hin- und herbewegbar ist und eine auf den Hauptstößel aufgebrachte Kompressionskraft durch den hydraulischen Druck auf den Unterstößel übertragen wird; eine Unterstößel-Antriebsvorrichtung, welche eine Hin- und Herbewegung des Unterstößels relativ zu dem Hauptstößel bewirkt, wobei die Unterstößel-Antriebsvorrichtung die Hin- und Herbewegung des Unterstößels in derselben Richtung wie die des Hauptstößels durch Ändern des hydraulischen Drucks bewirkt; eine Schwingungssteuerungsvorrichtung, welche die Unterstößel-Antriebsvorrichtung so steuert, dass der Unterstößel in Schwingungen versetzt wird, wobei ein Material durch die Zusammenwirkung der Hauptstößel-Antriebsvorrichtung und der Unterstößel-Antriebsvorrichtung geformt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht der Stößel aus dem Hauptstößel und dem Unterstößel, an dem die Form montiert ist, und der Stößel (der Hauptstößel und der Unterstößel) wird von der Hauptstößel-Antriebsvorrichtung zur Hin- und Herbewegung in der geradlinigen Bewegungsrichtung angetrieben, während der Unterstößel von der Unterstößel-Antriebsrichtung zur Hin- und Herbewegung (zum Schwingen) relativ zu dem Hauptstößel angetrieben wird. Somit ist es möglich, die träge Masse des in Schwingungen zu versetzenden Unterstößels zu reduzieren und die Reaktion der variablen Geschwindigkeit der in Schwingungen zu versetzenden Form zu verbessern. Da außerdem der Unterstößel so angeordnet ist, dass er in derselben geradlinigen Bewegungsrichtung wie der Hauptstößel hin- und herbewegbar ist, ist es möglich, die Form nur in der geradlinigen Bewegungsrichtung zur Komprimierung des Materials in Schwingungen zu versetzen und die Pressformbarkeit (Verhinderung von Bruch oder Reißen des Materials beim Formen) aufgrund der reduzierten Reibung zwischen Form und Material zu verbessern. Da durch den hydraulischen Druck außerdem die von der Hauptstößel-Antriebsvorrichtung auf den Hauptstößel aufgebrachte Kompressionskraft auf den Unterstößel übertragen wird, kann eine große Kompressionskraft auf den Unterstößel (die Form) aufgebracht werden und da kein mechanisches Übertragungselement zwischen dem Hauptstößel und dem Unterstößel zwischengeschaltet ist, ist keine Einwirkung von mechanischem Spiel etc. vorhanden, was eine gleichmäßige Vibration des Unterstößels ermöglicht.
In einer Presse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Schwingungssteuerungsvorrichtung die Unterstößel-Antriebsvorrichtung vorzugsweise so, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt. Die vorlegenden Erfinder haben festgestellt, dass der Erfolg bzw. Misserfolg des Pressformens von den Schwingungsbedingungen (Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude) der Form abhängt und haben anhand von Ergebnissen aus einem Schwingungsexperiment geeignete Schwingungsbedingungen für ein erfolgreiches Pressformen gefunden. Das bedeutet, dass die Form (der Unterstößel) beim Pressformen vorzugsweise so in Schwingungen versetzt wird, dass die auf die Form aufgebrachte Schwingungsfrequenz mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die auf die Form angewendete Schwingungsamplitude mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt.
In einer Presse gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Schwingungssteuerungsvorrichtung die Unterstößel-Antriebsvorrichtung vorzugsweise so, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 11,6 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, oder steuert die Unterstößel-Antriebsvorrichtung so, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, auf dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird.
Die Ergebnisse des Schwingungsexperiments zeigten, dass das Grenzziehverhältnis bei einer Vibration der Form (des Unterstößels) mit einer Schwingungsfrequenz von mindestens 11,6 Hz, aber höchstens 33,3 Hz und einer Schwingungsamplitude von mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm aufgrund eines Reibungsreduzierungseffekts zwischen der Form und dem Material steigt. Außerdem zeigte sich, dass bei einer Vibration der Form (des Unterstößels) mit einer Schwingungsfrequenz von mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz und einer Schwingungsamplitude von mindestens 0,04 mm, aber höchstens einem Wert, auf dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird, das Grenzziehverhältnis aufgrund eines Spannungsentlastungseffekts auf das Material steigt.
In einer Presse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Schwingungssteuerungsvorrichtung die Unterstößel-Antriebsvorrichtung so, dass eine Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens des Materials nicht umgekehrt wird. Somit kann, da die Unterstößel-Antriebsvorrichtung so gesteuert wird, dass die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens des Materials nicht umgekehrt wird, das Grenzziehverhältnis aufgrund des Spannungsentlastungseffekts auf das Material erhöht werden.
In einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Einstellungen vorzugsweise so vorgenommen, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,04 mm, aber Höchstens einen Wert beträgt, an dem Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird.
In einer Presse gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schwingungssteuerungsvorrichtung auf: eine Relativpositions-Befehlsvorrichtung, die ein Relativpositions-Befehlssignal ausgibt, das eine Position des Unterstößels relativ zu dem Hauptstößel anzeigt; und eine Relativpositions-Ermittlungsvorrichtung, die eine Position des Unterstößels relativ zu dem Hauptstößel ermittelt und ein Relativpositions-Ermittlungssignal ausgibt, welches die ermittelte relative Position anzeigt, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung die Unterstößel-Antriebsvorrichtung vorzugsweise auf Basis des von der Relativpositions-Befehlsvorrichtung ausgegebenen Relativpositions-Befehlssignals und des von der Relativpositions-Ermittlungsvorrichtung ausgegebenen Relativpositions-Ermittlungssignals steuert. Mit anderen Worten wird, wenn während des Formens Schwingungen auf die Form übertragen werden, die relative Position des Unterstößels zu dem Hauptstößel, der sich in geradliniger Bewegungsrichtung bewegt (die Position der geradlinigen Bewegungsrichtung, die einem Schwingungskurvenverlauf entspricht) gesteuert, und die Position des Unterstößels (der Form) wird auf der Basis der Position der Hauptstößels und der Position des Unterstößels relativ zum Hauptstößel gesteuert.
In einer Presse gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Presse des Weiteren auf: eine Positionsbefehlseinheit, die ein Positionsbefehlssignal ausgibt, das eine Position des Unterstößels bezüglich des Hauptstößels anzeigt; und eine Schwingungsbefehlseinheit, die ein Schwingungsbefehlssignal ausgibt, das die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude des Unterstößels anzeigt, wobei die Relativpositions-Befehlsvorrichtung das von der Schwingungsbefehlseinheit ausgegebene Schwingungsbefehlssignal zu dem von der Positionsbefehlseinheit ausgegebenen Positionsbefehlssignal addiert und das Relativpositions-Befehlssignal ausgibt.
Das von der Positionsbefehlssignaleinheit ausgegebene Positionsbefehlssignal wird als Signal zum Steuern der Relativposition des Unterstößels auf solche Art verwendet, dass eine Stößelbewegung des Unterstößels eine erwünschte Stößelbewegung wird (eine Stößelbewegung, die sich von einer Stößelbewegung des Hauptstößels unterscheidet), und das durch Addieren des Schwingungsbefehlssignals mit dem Positionsbefehlssignal erhaltene Relativpositions-Befehlssignal wird als Signal verwendet, um den Unterstößel in Schwingungen mit einer geeigneten Periode zu versetzen etc., bei gleichzeitiger Steuerung der Relativposition des Unterstößels auf solche Art, dass der Unterstößel die erwünschte Stößelbewegung ausführt.
In einer Presse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden der Hauptstößel und der Unterstößel einen Zylinder-Kolben-Mechanismus und der Hauptstößel ist entweder ein Zylinder oder ein Kolben des Zylinder-Kolben-Mechanismus, während der Unterstößel das andere Element des Zylinder-Kolben-Mechanismus darstellt. Somit wird die auf den Hauptstößel aufgewendete Kompressionskraft durch eine Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder-Kolben-Mechanismus auf den Unterstößel übertragen und Schwingungen etc. können durch separates Steuern des hydraulischen Drucks der Hydraulikflüssigkeit in dem Zylinder-Kolben-Mechanismus auf den Unterstößel übertragen werden.
In einer Presse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Unterstößel-Antriebsvorrichtung einen Servomotor und eine Hydraulikpumpe/Hydraulikmotor auf, die von dem Servomotor angetrieben wird und unter Druck stehende Flüssigkeit zu einer Hydraulikkammer des Zylinder-Kolben-Mechanismus befördert.
In einer Presse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegt die Hauptstößel-Antriebsvorrichtung den Hauptstößel zumindest während einer Formgebungsperiode über eine Pleuelstange der Presse kontinuierlich.
Bei einer Presse gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die Schwingungssteuerungsvorrichtung die Unterstößel-Antriebsvorrichtung vorzugsweise so, dass während des Formens des Materials entweder die Schwingungsfrequenz oder die Schwingungsamplitude verändert wird. Die Schwingungsbedingungen des Unterstößels können somit entsprechend einer Änderung der Geschwindigkeit des Hauptstößels etc. variiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels mit einem Hauptstößel vorgesehen, der so angeordnet ist, dass er in geradliniger Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist, und einem Unterstößel, an dem eine Form montiert ist und der so angeordnet ist, dass er in derselben Richtung wie der Hauptstößel hin- und herbewegbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Antreiben des Hauptstößels in der geradlinigen Bewegungsrichtung und Antreiben des Unterstößels in der geradlinigen Bewegungsrichtung in Kopplung mit dem Hauptstößel, um zumindest während des Formens eines Materials eine Kompressionskraft durch einen Hydraulikdruck, der in Kopplung mit dem Antrieb des Hauptstößels aufgebracht wird, auf den Unterstößel zu übertragen; und In-Schwingung-versetzen des Unterstößels bei gleichzeitiger periodischer Änderung des Drucks des Hydraulikdrucks zumindest während des Formens des Materials.
Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwingungen des Unterstößels auf eine solche Schwingungsamplitude und -frequenz eingestellt, dass die Reibung auf den Gleitflächen von Material und Form verringert wird.
Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwingungen des Unterstößels so eingestellt, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt.
In einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwingungen des Unterstößels vorzugsweise so festgelegt, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 11,6 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, oder so, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, an dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird.
Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz des Unterstößels vorzugsweise so eingestellt, dass die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens des Materials nicht umgekehrt wird.
In einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Einstellungen vorzugsweise so vorgenommen, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, an dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird.
In einem Verfahren zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei der Schwingung des Unterstößels vorzugsweise entweder die Schwingungsfrequenz oder die Schwingungsamplitude während des Formens des Materials geändert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Stößel aus dem Hauptstößel, der so angeordnet ist, dass er in der geradlinigen Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist, und dem Unterstößel, der so angeordnet ist, dass er in derselben Richtung wie der Hauptstößel hin- und herbewegbar ist, und die Kompressionskraft wird durch den Hydraulikdruck, der in Kopplung mit dem Antrieb des Hauptstößels während des Formens aufgebracht wird, auf den Unterstößels übertragen, und der Unterstößel wird mit dem Druck des Hydraulikdrucks, der periodisch geändert wird, in Schwingungen versetzt. So ist es möglich, eine große Kompressionskraft auf den Unterstößel (die Form) zu übertragen, und da kein mechanisches Übertragungselement zwischen dem Hauptstößel und dem Unterstößel zwischengeschaltet ist, ist keine Einwirkung von mechanischem Spiel etc. vorhanden, was eine gleichmäßige Vibration des Unterstößels ermöglicht. Da außerdem eine Hin- und Herbewegung (Schwingung) des Unterstößels relativ zu dem Hauptstößel bewirkt wird, kann die träge Masse des in Schwingung zu versetzenden Unterstößels reduziert werden, die für die Schwingungen erforderliche Energie vermindert werden und die Reaktion der variablen Geschwindigkeit der Form signifikant verbessert werden.
Durch Steuern der Schwingungen der Form solcherart, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels (der Form) mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, kann das Grenzziehverhältnis aufgrund des Reibungsreduzierungseffekts zwischen der Form und dem Material erhöht werden und in vorteilhafter Weise kann das Pressformen selbst unter relativ schwierigen Pressform-Bedingungen durchgeführt werden.
Da der Unterstößel außerdem solcherart in Schwingung versetzt wird, dass die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels während des Formens des Materials nicht umgekehrt wird, kann das Grenzziehverhältnis aufgrund des Spannungsentlastungseffekts auf das Material erhöht werden und in vorteilhafter Weise kann das Pressformen selbst unter relativ schwierigen Pressform-Bedingungen durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Zustandsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Presse darstellt, an welcher die vorliegende Erfindung angewendet ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Unterstößel-Steuerung zeigt, die einen Unterstößel der in 1 dargestellten Presse steuert;
3A und 3B sind Darstellungen eines Materials, das von einer oberen Form (Matrize) und einer unteren Form (Stempel) geformt (gezogen) wird;
4A, 4B und 4C sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Pressenlast und eine Unterstößel-Relativposition in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse unter einer Betriebsbedingung (1) betrieben wurde;
5A, 5B und 5C sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Pressenlast und eine Unterstößel-Relativposition in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse unter einer Betriebsbedingung (2) betrieben wurde;
6A, 6B, 6C und 6D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit und eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse unter einer Betriebsbedingung (3) betrieben wurde;
7A, 7B, 7C und 7D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit und eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse unter einer Betriebsbedingung (4) betrieben wurde;
8A, 8B, 8C und 8D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit und eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse unter einer Betriebsbedingung (5) betrieben wurde;
9 ist ein Diagramm, das auf den Ergebnissen des Ziehexperiments beruht und eine Korrelation zwischen einer Schwingungsfrequenz und einer Schwingungsamplitude des Unterstößels in einem Fall zeigt, in dem das Ziehen ohne Bruch des Materials durchgeführt wurde;
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Relativpositions-Befehiseinheit zeigt; und
11A und 11B sind Kurvenverlaufsdiagramme, die ein Ausführungsbeispiel eines Relativpositions-Befehlssignals zeigen.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden detailliert bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Presse und eines Verfahrens zur Steuerung eines Pressenstößels gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
[Ausführungsbeispiel einer Presse]
<Struktur einer Presse>
1 ist ein Zustandsdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Presse darstellt, an welcher die vorliegende Erfindung angewendet ist.
Die in 1 dargestellte Presse 10 ist eine Kurbelpresse, die eine Säule (Rahmen) 20, eine Kurbelwelle 21, eine Pleuelstange 22, einen Hauptstößel 24, einen Unterstößel 26, eine Auflage 27 auf einem Pressenbett 28 etc. aufweist.
Der Hauptstößel 24 wird von einer Führung in der Säule 20 geführt, so dass er in einer geradlinigen Bewegungsrichtung (in 1 auf und ab) hin- und herbewegbar ist.
Der Hauptstößel 24 und der Unterstößel 26 bilden einen Zylinder-Kolben-Mechanismus (Hydraulikzylinder) und der Hauptstößel 24 entspricht einem Zylinder des Hydraulikzylinders, wogegen der Unterstößel 26 einem Kolben des Hydraulikzylinders entspricht. Der Unterstößel 26 ist relativ zu dem Hauptstößel 24 so angeordnet, dass er in derselben geradlinigen Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist, in der sich der Hauptstößel 24 bewegt.
Ein Vorderende der Pleuelstange 22, die an der Kurbelwelle 21 angeordnet ist, ist mit dem Hauptstößel 24 verbunden. Eine Antriebsdrehkraft wird über einen Servomotor, einen Dezelerator etc. (nicht dargestellt) auf die Kurbelwelle 21 übertragen und wenn sich die Kurbelwelle 21 dreht, wird der Hauptstößel 24 zusammen mit dem Unterstößel 26 durch die von der Kurbelwelle 21 und der Pleuelstange 22 übertragene Antriebskraft auf und ab bewegt (1).
Drucköl kann von einem Hydraulikreis 9 an eine absenkseitige Hydraulikkammer 25a des Hydraulikzylinders geleitet werden; und das von dem Hydraulikkreis 9 zu der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a geleitete Drucköl dient als Energiequelle, um den Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 abzusenken. Eine Energiequelle zum Anheben des Unterstößels 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 besteht in einer Kraft, die durch Zuführen von Luftdruck aus einem Druckluftbehälter 7 zu einer anhebeseitigen Hydraulikkammer 25b entsteht, einer Reaktionskraft einer Pressenlast, die von der unteren Form durch die obere Form aufgenommen wird oder einer Anhebekraft einer Ziehkissenkraft.
Die Kurbelwelle 21 ist mit einem Winkelgeschwindigkeitsdetektor 14 und einem Winkeldetektor 16 versehen, die eine Winkelgeschwindigkeit bzw. einen Winkel der Kurbelwelle 21 ermitteln, und zwischen dem Hauptstößel 24 und dem Unterstößel 26 ist ein Relativpositionsdetektor 17 angeordnet, der eine relative Position des Unterstößels 26 zu dem Hauptstößel 24 ermittelt. Der Winkelgeschwindigkeitsdetektor 14 kann von dem Typ sein, der ein Winkelgeschwindigkeitssignal durch Differenzieren einer Winkelsignalausgabe von dem Winkeldetektor 16 ermittelt.
Eine oberen Form (Matrize) 31a ist an dem Unterstößel 26 montiert und eine untere Form (Stempel) 31b ist an der Auflage 27 montiert. Die beabsichtigte Verwendung der Form 31 (bestehend aus der oberen Form 31a und der unteren Form 31b) besteht in diesem Beispiel darin, ein Produkt mit einer hohlen Topfform (einer gezogenen Form) und einer geschlossenen Oberseite zu formen.
Zwischen der oberen Form 31a und der unteren Form 31b ist eine Niederhalteplatte 34 angeordnet, wobei eine Unterseite der Niederhalteplatte 34 von einer Kissenauflage durch zahlreiche Kissenstifte 35 gehalten wird, und ein Material wird auf einer Oberseite der Niederhalteplatte angelegt (damit in Kontakt gebracht). Während des Formens des Materials wird durch die Kissenauflage und die Kissenstifte 35 die Ziehkissenkraft auf die Niederhalteplatte 34 aufgebracht.
<Hydraulikkreis>
Der in der Presse 10 verwendete Hydraulikkreis 9 besteht hauptsächlich aus einem Druckspeicher 1, einer Hydraulikpumpe/Hydraulikmotor 2, einem Servomotor 3, der mit einer Drehwelle der Hydraulikpumpe/Hydraulikmotors 2 verbunden ist, einem vorgesteuerten Rückschlagventil 4, einem Magnetventil 5 und einem Überdruckventil 6.
Der Druckspeicher 1 speichert bei einem Gasdruck von etwa 1 bis 5 kg/cm² Hydrauliköl bei einem Niederdruck (einem im Wesentlichen konstanten Niederdruck) von 10 kg/cm² und erfüllt eine Funktion als Tank.
Einer der Anschlüsse der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors 2 ist durch das vorgesteuerte Rückschlagventil 4 mit der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a des Hydraulikzylinders verbunden, während der andere Anschluss mit dem Druckspeicher 1 verbunden ist. Die Hydraulikpumpe/der Hydraulikmotor 2 dreht sich in einer normalen Richtung (in einer Kompressionsrichtung der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a) oder in Umkehrrichtung (in einer Dekompressionsrichtung der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a), entsprechend einem von dem Servomotor 3 ausgeübten Drehmoment und dem Hydraulikdruck, der an den beiden Anschlüssen anliegt.
In einem Bereich, in dem keine Formgebung stattfindet (mindestens eine obere Hälfte eines Stößelhubes) innerhalb eines Aktionszyklus des Pressens (der Stößelbetätigung) hält das vorgesteuerte Rückschlagventil 4 zur Reduzierung einer Last am Servomotor 3 (sowie an der Hydraulikpumpe/dem Hydraulikmotor 2) den Druck in der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a selbst bei einer Nulllast (Drehmoment gleich Null) des Servomotors 3 konstant und hält den Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 an einem Absenkende (Grenze). Zum Beispiel wird der Druck, der an dem Anschluss der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors 2 anliegt, der mit absenkseitigen Hydraulikkammer 25a verbunden ist, für den Vorsteuervorgang verwendet.
Das Magnetventil 5 erfüllt die Funktion, den Druck, der an der absenkseitigen Hydraulikkamer 25a anliegt, zwangsweise abzulassen. Das Magnetventil kommt unter normalen Bedingungen (wenn die Maschine funktioniert) nicht zum Einsatz, sondern nur bei der Wartung (vor der Demontage der Maschine) etc.
Das Überdruckventil 6 erfüllt die Funktion, das Hydrauliköl zu der Seite mit dem im Wesentlichen konstanten Niederdruck (Druckspeicher 1) abzulassen, wenn ein unerwartet anormaler Druck, der von dem normalerweise mit der Bewegungssteuerung erzeugten Druck abweicht, auf die absenkseitige Hydraulikkammer 25a wirkt.
Der Druck, der an dem Anschluss der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors 2 anliegt, der mit der Hydraulikkamer 25a der Absenkseite verbunden ist und der Druck, der an dem Anschluss der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors 2 anliegt, der mit dem Druckspeicher 1 verbunden ist, werden von den Druckmeldern 11 bzw. 12 ermittelt und die Winkelgeschwindigkeit des Servomotors 3 wird von einem Winkelgeschwindigkeitssensor 13 erfasst.
<Unterstößel-Steuerung der Presse>
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Unterstößel-Steuerung zeigt, die einen Unterstößel der in 1 dargestellten Presse 10 steuert.
Wie in 2 dargestellt, besteht eine Unterstößel-Steuerung 100 im Wesentlichen aus einer Relativpositions-Befehlseinheit (Relativpositions-Befehlsvorrichtung) 51, Proportionalreglern 52, 53, Positionssteuerungskompensatoren 54, 55, einem Relativpositionsdetektor (Relativpositions-Ermittlungsvorrichtung) 17, Subtrahierern 80, 81 und Addierern 83, 84.
Damit das Relativpositions-Ermittlungssignal dem Relativpositions-Befehlssignal des Unterstößels 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 folgt, besteht die Grundsteuerung durch die Unterstößel-Steuerung 100 darin, den Servomotor 3 auf Basis eines zweiten Betriebssignals (einem Drehmomentbefehlssignal des Servomotors 3) anzusteuern, das durch Verstärken – durch den Proportionalregler 53 – einer Abweichungsgröße zwischen einem Winkelgeschwindigkeitssignal des Servomotors 3 und einem ersten Betriebsgrößensignal erhalten wird, welches durch Verstärken einer Abweichungsgröße zwischen dem Hauptstößel und dem Unterstößel durch den Proportionalregler 52 erhalten wird. Der Proportionalregler 52 bestimmt die Relativpositionssteuerung, während der Proportionalregler 53 Maßnahmen zur Sicherung der dynamischen Stabilität regelt (Rückführen einer nacheilenden Phase).
Die Positionssteuerungskompensatoren 54 und 55 sind für die Realisierung der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt notwendig, werden jedoch zur Verbesserung der Steuerbarkeit vorzugsweise eingebaut. Der Positionssteuerungskompensator 54 korrigiert eine unausgeglichene Kraft, die davon herrührt, dass die Schwerkraft oder eine Kraft des Hydraulikdrucks auf die absenkseitige Hydraulikkammer 25a des Hydraulikzylinders wirkt, wogegen der Positionssteuerungskompensator 55 den Einfluss einer Kraft aufhebt, die von außen auf das Regelungssystem einwirkt (wie beispielsweise die Umformkraft).
Nachfolgend wird die Unterstößel-Steuerung 100 ausführlich beschrieben.
Die Relativpositions-Befehlseinheit 51 gibt ein Relativpositions-Befehlssignal an den Subtrahierer 80 aus, damit der Unterstößel 26 für eine vorgegebene Periode in einem Presszyklus in Schwingungen versetzt wird. Die Schwingungsbedingungen (Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude) des Unterstößels 26 (der oberen Form 31a) können nach Frequenz und Amplitude des von der Relativpositions-Befehlseinheit 51 ausgegebenen Relativpositions-Befehlssignals gesteuert werden.
Ein Relativpositions-Ermittlungssignal, das eine Relativposition des Unterstößels 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 anzeigt, wird von dem Relativpositionsdetektor 17 zu der anderen Eingabe des Subtrahierers 80 addiert und der Subtrahierer 80 ermittelt eine Abweichung zwischen den zwei Eingaben (ein Abweichungssignal, das durch Subtrahieren des Relativpositions-Ermittlungssignals von dem Relativpositions-Befehlssignal erhalten wird) und gibt dieses Abweichungssignal an den Proportionalregler 52 aus. Der Proportionalregler 52 verstärkt das Eingangsabweichungssignal und gibt es als ein erstes Betriebsgrößensignal an den Subtrahierer 81 aus.
Ein Winkelgeschwindigkeitssignal, das eine Winkelgeschwindigkeit des Servomotors 3 anzeigt, wird von dem Winkelgeschwindigkeitsdetektor 13 zu der anderen Eingabe des Subtrahierers 81 addiert und der Subtrahierer 81 ermittelt eine Abweichung zwischen dem ersten Betriebsgrößensignal und dem Winkelgeschwindigkeitssignal und gibt dieses Abweichungssignal an den Proportionalregler 53 aus. Der Proportionalregler 53 verstärkt das Eingangssignal und gibt es als ein zweites Betriebsgrößensignal an den Addierer 83 aus.
Ein Vorsteuerungssignal (Feed Forward Signal), das auf Basis des Winkelgeschwindigkeitssignals des Servomotors 3 und des zweiten Betriebsgrößensignals erzeugt wird, wird von dem Positionssteuerungskompensator 55 zu der anderen Eingabe des Addierers 83 addiert, und der Addierer 83 gibt ein Signal, das durch Addieren der zwei Eingangssignale erhalten wird, an den Addierer 84 aus. Ein Vorsteuerungssignal, das dem von dem Druckmelder 11 ermittelten Druck an der Hydraulikkammer 25a der Absenkseite entspricht, wird von dem Positionssteuerungskompensator 54 zu der anderen Eingabe des Addierers 84 addiert, und der Addierer 84 gibt ein Signal, das durch Addieren der zwei Eingangssignale erhalten wird, an einen Servoverstärker 61 als Drehmomentbefehlssignal des Servomotors 3 aus.
Auf diese Weise führt die Unterstößel-Steuerung 100 durch folgende Schritte eine solche Steuerung durch, dass die relative Position des Unterstößels 26 dem Relativpositionsbefehl folgt: Berechnen eines Drehmomentbefehlssignals zum Steuern des Drehmoments des Servomotors 3, Ausgeben dieses berechneten Drehmomentbefehlssignals durch den Servoverstärker 61 an den Servomotor 3 und Ansteuern des Hydraulikzylinders durch die von dem Servomotor 3 angetriebene Hydraulikpumpe/den Hydraulikmotor 2.
Wenn der Druck in der absenkseitigen Hydraulikkammer 25a des Hydraulikzylinders nach dem Pressformen reduziert werden soll, überschreitet ein in der Hydraulikpumpe/dem Hydraulikmotor 2 erzeugtes Drehmoment der Drehwelle das Drehmoment des Servomotors 3 und die Hydraulikpumpe/der Hydraulikmotor 2 wirkt als Hydraulikmotor und dreht den Servomotor 3 (Regenerationswirkung). Der durch diese Regenerationswirkung des Servomotors 3 erzeugte Strom wird über den Servoverstärker 61 und eine Gleichstromversorgung 63 mit einer Stromrückgewinnungsfunktion an eine Wechselstromversorgung 62 geleitet.
[Schwingungsexperiment]
3A und 3B sind Darstellungen eines Materials, das von der oberen Form (Matrize) 31a und der unteren Form (Stempel) 31b geformt (gezogen) wird. 3A zeigt einen Zustand während des Ziehens und 3B zeigt ein gezogenes Produkt 30 mit einer hohlen Topfform. Die Bezugsziffer 30a in 3B kennzeichnet einen Flanschteil, die Bezugsziffer 30b kennzeichnet einen Zylinderteil und die Bezugsziffer 30c kennzeichnet einen Bodenteil.
Wie in 3A dargestellt, wird die obere Form 31a in Absenkrichtung bewegt und eine Formkraft wirkt auf ein Material 32 zwischen der oberen Form 31a und der unteren Form 31b, das an der Auflage 27 fixiert ist. Bei Fortschreiten des Ziehverfahrens wirkt durch die Niederhalteplatte 34 eine Ziehkissenkraft auf den Flanschteil des Materials 32, wodurch Falten durch eine in Umfangsrichtung auf den Flanschteil wirkende Kompressionskraft verhindert werden.

Ein Schwingungsexperiment wurde durchgeführt, bei dem verschiedene Schwingungen auf die obere Form 31a übertragen wurden, während das oben beschriebene Ziehverfahren durchgeführt wurde. <Allgemeine Verarbeitungsbedingungen>

Pressenstößel (Hauptstößel):	5 spm (Anzahl der Hübe/Minute)
Schwingungsübertragungsposition (mm)	50 bis 5,5 über dem unteren Totpunkt
Ziehkissen:
Ziehkissenhub:	ab 78 mm über dem unteren Totpunkt

[Umsetzungseinstellung]

Stößelposition ab dem unteren Totpunkt (mm):	78 bis 35, 35 bis 20, 20 bis 5
Ziehkissenlast (kN):	160, 160 bis 50, 50 bis 40

[Material]

Materialqualität:	SUS304
Dicke:	1 mm
Durchmesser:	300 mm

[Form]

Ziehdurchmesser:	150 mm
Ziehverhältnis:	50%

<Kurvenverlauf/Übersicht des Experiments>
Nachfolgend werden die Ergebnisse des jeweils unter den Betriebsbedingungen (1) und (2) durchgeführten Ziehexperiments aufgeführt.
[Betriebsbedingung (1)]
Die Formgebung erfolgt durch Drehen der Kurbelwelle 21 bei konstanter Winkelgeschwindigkeit für eine normale Betätigung des Hauptstößels 24 bei effektiver Ausnutzung des Servoziehkissens (effektive Umsetzung der Ziehkissenkraft).
[Betriebsbedingung (2)]
Zusätzlich zur Betriebsbedingung (1) wird der Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 in Schwingungen mit einer Frequenz von 20 Hz und einer Schwingungsamplitude (Gesamtamplitude) von 0,2 mm versetzt.
4A bis 4C sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Pressenlast bzw. eine Unterstößel-Relativposition in dem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse 10 unter der Betriebsbedingung (1) betrieben wurde. 5A bis 5C sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Pressenlast bzw. eine Unterstößel-Relativposition in dem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse 10 unter der Betriebsbedingung (2) betrieben wurde.
Wie oben erwähnt ist dieses Beispiel (Experiment) mit dem Material SUS304, einer Dicke von 1 mm und einem Ziehverhältnis von 50% ein experimentelles Beispiel unter relativ schwierigen Ziehbedingungen.
Bei beiden Betriebsbedingungen (1) und (2) wurde die Formgebung mit der Kurbelpresse bei einer konstanten Anzahl von Hüben/Minute (5 spm) durchgeführt. Außerdem wurde in beiden Fällen eine Servoziehkissen-Vorrichtung verwendet und die Ziehkissenkraft wurde in Übereinstimmung mit dem Fortschritt des Ziehens (des Hubs) so umgesetzt (reduziert), dass das Ziehvermögen verbessert wurde.
Aufgrund der schwierigen Grundbedingungen für den Ziehvorgang trat bei der Betriebsbedingung (1) gegen Ende des Ziehens jedoch ein Riss im Material auf, wie in 4 dargestellt. In dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 4B, das eine Pressenlast darstellt, zeigt der Abschnitt, in dem die Last rapide abnimmt, den Moment an, in dem das Material brach. Zwar ist gleichzeitig auch eine starke Veränderung in dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 4A, das die Unterstößelposition zeigt, und dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 4C, das die Unterstößel-Relativposition darstellt, zu sehen, doch beruhen diese Veränderungen auf der Tatsache, dass eine plötzliche Abnormalität in den Ausgangsignalen der Detektoren aufgrund einer starken Beschleunigung durch den Materialbruch auftrat.
Anschließend wurden die Betriebsbedingungen von Betriebsbedingung (1) auf Betriebsbedingung (2) geändert. Im Vergleich zu Betriebsbedingung (1), bei welcher der Unterstößel 26 nicht in Schwingungen versetzt wurde, unterscheidet sich Betriebsbedingung (2) dahingehend, dass der Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 in Schwingungen mit einer Schwingungsfrequenz von 20 Hz und einer Schwingungsamplitude von 0,2 mm (Amplitude 0,1 mm) versetzt wurde.
Bei dieser Betriebsbedingung (2) konnte die Reibung zwischen der Form und dem Material reduziert werden und die Ziehsequenz wurde erfolgreich ohne Materialbruch durchgeführt.
Das heißt, dass bei Betriebsbedingung (2) neben den Faktoren, die das Ziehen ermöglichen, auch der Effekt der Reibungsreduzierung zwischen der Form und dem Material aufgrund der Vibration des Stößels auftritt.
In dem Experiment wurde ein scheibenförmiges Material in eine Form mit dem Flanschteil 30a, dem Zylinderteil 30b und dem Bodenteil 30c tiefgezogen, wie in 3B dargestellt.
Sobald der Ziehvorgang beginnt, wird ein mittlerer Teil des Materials, der später der Bodenteil wird, von dem Vorderende des Stempels gepresst (3B). Mit fortschreitendem Ziehvorgang wird der Flanschteil in radialer Richtung gezogen und gleichzeitig in Umfangsrichtung gepresst, so dass die Plattenstärke zunimmt. Das Material wird durch das plastische Fließen des Materials von dem Flanschteil, das auftritt, wenn das Material von dem durch den Stempel gepressten Bodenteil gezogen wird, zu dem Zylinderteil geführt.
Dann wirkt die höchste Zugspannung auf das Material und die Plattenstärke des Materials wird an einem Grenzteil zwischen einem radialen Teil und einem Säulenteil des Stempels (einem Außenumfang des Stempelvorderendes) dünner.
Die Reibung zwischen dem Material und der Form ist ein Faktor, der das plastische Fließen beim Ziehen behindert und einen Materialbruch an dem Grenzteil zwischen dem radialen Teil und dem Säulenteil des Stempels verursacht.
Bei Betriebsbedingung (1) konnte der Bruch an dem Grenzteil nicht verhindert werden, obwohl der Versuch unternommen wurde, die Ziehkissenkraft (eine Niederhaltekraft gegen den Flanschteil) so anzupassen, dass das plastische Fließen des Materials von dem Flanschteil zu dem Zylinderteil nicht behindert wird, bei gleichzeitiger Unterdrückung der Faltenbildung in dem Flanschteil, das in Umfangsrichtung gepresst wird und dessen Plattenstärke bei fortschreitendem Ziehvorgang zunimmt.
Dagegen wurde bei dem Ziehvorgang bei Betriebsbedingung (2) die Reibungskraft zwischen dem Material und der Form reduziert und das plastische Fließen des Materials gefördert, so dass ein erfolgreiches Ziehen ohne Bruch möglich war.
Nachfolgend werden die Ergebnisse eines Ziehexperiments beschrieben, das jeweils unter den Betriebsbedingungen (3) bis (5) durchgeführt wurde.
[Betriebsbedingung (3)]
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Betriebsbedingung (1) wird der Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 in Schwingungen mit einer Frequenz von 3 Hz und einer Schwingungsamplitude (Gesamtamplitude) von 4,1 mm versetzt.
[Betriebsbedingung (4)]
Zusätzlich zur Betriebsbedingung (1) wird der Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 in Schwingungen mit einer Frequenz von 5 Hz und einer Schwingungsamplitude (Gesamtamplitude) von 2,0 mm versetzt.
[Betriebsbedingung (5)]
Zusätzlich zur Betriebsbedingung (1) wird der Unterstößel 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 in Schwingungen mit einer Frequenz von 5 Hz und einer Schwingungsamplitude (Gesamtamplitude) von 2,5 mm versetzt.
Verglichen mit der oben beschriebenen Betriebsbedingung (2) sind die Betriebsbedingungen (3) bis (5) dahingehend speziell, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels 26 niedrig, die Schwingungsamplitude dagegen groß ist.
6A bis 6D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit und eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse 10 unter der Betriebsbedingung (3) betrieben wurde.
Im Gegensatz zu Betriebsbedingung (2) wird bei Betriebsbedingung (3) eine große Schwingungsamplitude sichergestellt und eine Anhebegeschwindigkeit, eine Absenkgeschwindigkeit und die Zeitgabe der Geschwindigkeitsänderung des Unterstößels 26 werden durch eine spezielle Steuerung gesteuert, so dass die Geschwindigkeit des Unterstößels nicht umgekehrt wird (0 nicht überschreitet).
Unter Betriebsbedingung (3) verursachte die Schwingung des Unterstößels 26 kein Ansteigen der Geschwindigkeit des Unterstößels 26 auf 0 oder höher (keine Umkehrung) (siehe 6C) und da so die Spannung, die teilweise auf das Material wirkte, reduziert werden konnte, wurde die Ziehsequenz erfolgreich durchgeführt, ohne dass ein Riss im Material entstand.
7A bis 7D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit bzw. eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse 10 unter der Betriebsbedingung (4) betrieben wurde.
Im Vergleich zu Betriebsbedingung (3) ist die Schwingungsfrequenz des Unterstößels 26 bei Betriebsbedingung (4) größer und die Schwingungsamplitude desselben kleiner.
Auch bei Betriebsbedingung (4) wurde die Geschwindigkeit des Unterstößels 26 nicht größer als 0 (siehe 7C), und da so die Spannung, die teilweise auf das Material wirkte, reduziert werden konnte, wurde die Ziehsequenz erfolgreich durchgeführt, ohne dass ein Riss im Material entstand.
8A bis 8D sind Kurvenverlaufsdiagramme, die eine Unterstößelposition, eine Unterstößel-Relativposition, eine Unterstößel-Geschwindigkeit bzw. eine Pressenlast (Unterstößellast) in einem Ziehverfahren zeigen, in dem die Presse 10 unter der Betriebsbedingung (5) betrieben wurde.
Im Vergleich zu Betriebsbedingung (4) wurde die Schwingungsamplitude des Unterstößels 26 bei Betriebsbedingung (5) von 2,0 mm auf 2,5 mm geändert.
Aufgrund der größeren Schwingungsamplitude des Unterstößels 26 bei Betriebsbedingung (5) im Gegensatz zu Betriebsbedingung (4) wurde die Geschwindigkeit des Unterstößels 26 gegen Ende des Ziehens (siehe 8C) umgekehrt (überschritt 0) und der Ziehvorgang scheiterte (das Material brach gegen Ende der Formgebung). In dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 8D, das die Pressenlast darstellt, zeigt der Abschnitt, in dem die Last rapide abnimmt, den Moment an, in dem das Material brach. Zwar ist gleichzeitig auch eine starke Veränderung in dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 8A, das die Unterstößelposition zeigt, dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 8B, das die Unterstößel-Relativposition darstellt und dem Kurvenverlaufsdiagramm aus 8C, das die Unterstößel-Geschwindigkeit darstellt, zu sehen, doch beruhen diese Veränderungen auf der Tatsache, dass eine plötzliche Abnormalität in den Ausgangsignalen der Detektoren aufgrund einer starken Beschleunigung durch den Materialbruch auftrat.
In den Fällen mit Betriebsbedingung (3) und (4), bei welchen die obere Form bezüglich des Zeitverlaufs schrittweise abgesenkt wird (6A und 7A), reduziert der Teil-Spannungsentlastungseffekt auf das Material, der zu dem Zeitpunkt auftritt, an dem das Absenken der oberen Form nahezu anhält oder stark verlangsamt wird, die Materialspannung in dem Grenzbereich, in dem ein Bruch wahrscheinlich ist, und erhöht das Grenzziehverhältnis.
Bei Betriebsbedingung (5) scheitert der Ziehvorgang jedoch, wenn der Unterstößel 26 in der Mitte der Formgebung angehoben wird (die Geschwindigkeit umgekehrt wird) (8C).
Man nehme nun einen Zustand, in dem sich der Stempel an der unteren Form befindet, die Matrize an der oberen Form anliegt und der Flanschteil des Materials von der Niederhaltekraft des Ziehkissens gegen die Matrize gepresst wird.
Wenn die Anhebegeschwindigkeit durch die Schwingungen des Unterstößels 26 relativ zu dem Hauptstößel 24 die Absenkgeschwindigkeit des Hauptstößels 24 in der Mitte des Prozesses übersteigt, wird der Unterstößel 26 (die obere Form) relativ zu den unteren Form angehoben, obwohl der Hauptstößel 24 durch die Gesamtgeschwindigkeit abgesenkt wird.
Da dann der Flanschteil durch die Ziehkissenkraft (die Niederhaltekraft) gegen die Matrize gepresst wird, wird der Flanschteil mit dem Unterstößel 26 angehoben. Das heißt, das Material wird in die Richtung geschoben, in welcher der Stempel, der an der unteren Form montiert ist, herausgezogen wird.
Wenn sich der Stempel in der Richtung bewegt, in der er aus dem Material herausgezogen wird, wirkt die Reibungskraft zwischen einer stempelseitigen Fläche und einer Innenfläche des Zylinderteils des Materials relativ zu der Zylinderfläche des Materials in der entgegengesetzten Richtung des plastischen Fließens des Materials des Zylinderteils, das mit dem Ziehvorgang einhergeht.
Bei einer solchen Umkehr der Richtung der Reibungskraft, die zwischen der stempelseitigen Fläche und der Innenfläche des Zylinderteils des Materials wirkt, wird das Fließen des Materials zu dem Grenzbereich behindert und mitten im Ziehvorgang tritt ein Materialbruch auf.
Die oben angeführten Ergebnisse des Experiments unter obigen Betriebsbedingungen (1) bis (5) repräsentieren nur einen Teil der experimentellen Ergebnisse; durchgeführt wurden jedoch zahlreiche Schwingungsexperimente mit variierenden Betriebsbedingungen (Schwingungsbedingungen (Schwingungsfrequenz und Schwingungsamplitude) des Unterstößels 26).
9 ist ein Diagramm, das auf den Ergebnissen des Ziehexperiments beruht und eine Korrelation zwischen der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude des Unterstößels in einem Fall zeigt, in dem das Ziehen ohne Bruch des Materials durchgeführt wurde.
Wie in 9 zu sehen, ist Bereich A, in dem das Ziehen erfolgreich durchgeführt wurde, ein Bereich, in dem die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, wogegen ein anderer Bereich B, in dem das Ziehen erfolgreich durchgeführt wurde, ein Bereich ist, in dem die Schwingungsfrequenz des Unterstößels mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, an dem die Geschwindigkeit des Unterstößels während des Formens umgekehrt wird.
Es wird davon ausgegangen, dass das Ziehen in dem Bereich A mit relativ hohen Frequenzen aufgrund des Reibungsreduzierungseffekts zwischen der Form und dem Material erfolgreich war, und dass das Ziehen in dem Bereich B mit relativ niedrigen Frequenzen aufgrund des Teil-Spannungsentlastungseffekts erfolgreich war, der die Spannung entlastet, die teilweise auf das Material wirkt.
Somit kann das Pressformen in vorteilhafter Weise selbst unter relativ schwierigen Pressformbedingungen durchgeführt werden, indem der Unterstößel so in Schwingungen versetzt wird, dass die Schwingungsbedingungen in den Bereichen A oder B (9) erfüllt werden.
[Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Relativpositions-Befehlseinheit 51]
10 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Relativpositions-Befehlseinheit 51 aus 2 zeigt.
Die in 10 dargestellte Relativpositions-Befehlseinheit 51a besteht aus einer Positionsbefehlseinheit 511, einer Schwingungsbefehlseinheit 512 und einem Addierer 513.
Die Positionsbefehlseinheit 511 gibt ein Positionsbefehlssignal aus, das die Position des Unterstößels 26 bezüglich des Hauptstößels 24 für eine vorgegebene Periode ausgibt, die in Übereinstimmung mit einem Kurbelwinkel festgelegt wird, und gibt praktisch ein Positionsbefehlssignal zum Steuern einer Stößelbewegung des Hauptstößels 24 aus.
Die Presse, die einen Stößel mit einer Kurbelwelle oder einem Kurbelmechanismus antreibt, weist eine langsame Reaktion der variablen Geschwindigkeit des Stößels auf, und speziell bei einer Presse mit einem Schwungrad kann die variable Geschwindigkeit des Stößels nicht gesteuert werden. Allerdings ist es möglich, die Stößelbewegung des Unterstößels 26 zu steuern, an dem die obere Form montiert ist, indem das oben genannte Positionsbefehlssignal von der Positionsbefehlseinheit 511 ausgegeben wird und dann auf Basis dieses Positionsbefehlssignals die relative Position des Unterstößels 26 gesteuert wird. Diese ermöglicht Stößelbewegungen, bei welchen beispielsweise die Absenkgeschwindigkeit des Unterstößels 26 während der Formgebung konstant bleibt, oder der Unterstößel 26 für eine bestimmte Zeit am unteren Totopunkt angehalten wird.
Wie bei der Relativpositions-Befehlseinheit 51 aus 2, gibt die Schwingungsbefehlseinheit 512 ein Schwingungsbefehlssignal aus, das die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsamplitude des Unterstößels 26 für eine vorgegebene Periode anzeigt, die in Übereinstimmung mit dem Kurbelwinkel festgelegt wird.
Der Addierer addiert das von der Positionsbefehlseinheit 511 addierte Positionsbefehlssignal und das von der Schwingungsbefehlseinheit 512 addierte Schwingungsbefehlssignal auf und gibt das durch Addieren ermittelte Signal als das endgültige Positionsbefehlssignal für den Unterstößel 26 aus.
[Ausführungsbeispiel eines Relativpositions-Befehlssignals]
Die Schwingungsbedingungen (Frequenz und Schwingungsamplitude) des Unterstößels 26 sind während der Schwingungsperiode in den oben beschriebenen Betriebsbedingungen (1) bis (4) festgelegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf festgelegt, und so kann beispielsweise mindestens einer der Parameter Frequenz und Schwingungsamplitude in Übereinstimmung mit der Position des Hauptstößels variabel sein.
Insbesondere kann bezüglich des Relativpositions-Befehlssignals des Unterstößels 26, das von der Relativpositions-Befehlseinheit 51 (2) in Übereinstimmung mit dem Kurbelwinkelsignal (Position des Hauptstößels 24) ausgegeben wird, die Schwingungsamplitude des Unterstößels 26 schrittweise (oder kontinuierlich) geändert werden, wie in 11A dargestellt, oder die Schwingungsfrequenz des Unterstößels 26 schrittweise (oder kontinuierlich) geändert werden, wie in 11B dargestellt.
Da bei festgelegten Schwingungsbedingungen des Unterstößels 26 die Geschwindigkeit des Hauptstößels 24 aufgrund der Kurbelwellendrehung 21 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit abnimmt, wenn sich der Hauptstößel dem unteren Totpunkt nähert (6C), wird die Richtung der Geschwindigkeit des Unterstößels 26 (Form) sehr wahrscheinlich in der Nähe des unteren Totpunkts umgekehrt. Indem jedoch die Schwingungsamplitude oder die Schwingungsfrequenz des Unterstößels 26, wie oben beschrieben, variabel eingerichtet werden, kann der Unterstößel 26 bis in unmittelbare Nähe des unteren Totpunkts in Schwingungen versetzt werden, ohne dass dadurch die Richtung der Geschwindigkeit des Unterstößels 26 umgekehrt wird.
[Sonstiges]
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf eine Kurbelpresse, sondern auch auf Pressen wie mechanische Pressen oder hydraulische Pressen angewendet werden. Beschrieben wurde zwar ein Fall, in dem Öl als die Hydraulikflüssigkeit des Zylinder-Kolben-Mechanismus, der aus dem Hauptstößel und dem Unterstößel besteht, verwendet wird, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ebenso können auch Wasser oder andere Flüssigkeiten verwendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Presse etc. angewendet werden, die einen Hauptstößel mit mehreren Pleuelstangen antreibt.
Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 01-122624 [0002, 0005]
JP 09-285896 [0003, 0006]
JP 2008-260042 [0003, 0006]
JP 2011-16138 [0004, 0007]
JP 2011-245515 [0004, 0007]
JP 11-77389 [0004, 0008]
JP 11-151631 [0004, 0009]

Claims

Presse (10), die dadurch gekennzeichnet, ist dass sie umfasst: einen Hauptstößel (24), der so angeordnet ist, dass er in einer geradlinigen Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist; eine Hauptstößel-Antriebsvorrichtung (21, 22), die den Hauptstößel (24) zur Hin- und Herbewegung antreibt; einen Unterstößel (26), an dem eine Form (31) montiert ist, wobei der Unterstößel (26) so angeordnet ist, dass er in derselben Richtung wie der Hauptstößel (24) hin- und herbewegbar ist und eine auf den Hauptstößel (24) aufgebrachte Kompressionskraft durch den hydraulischen Druck auf den Unterstößel (26) übertragen wird; eine Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9), die den Unterstößel (26) zur Hin- und Herbewegung relativ zu dem Hauptstößel (24) antreibt, wobei die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) den Unterstößel (26) zur Hin- und Herbewegung in derselben Richtung wie der Hauptstößel (24) durch Ändern des Drucks des hydraulischen Drucks antreibt; und eine Schwingungssteuerungsvorrichtung (100), welche die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass der Unterstößel (26) in Schwingungen versetzt wird, wobei ein Material durch die Zusammenwirkung der Hauptstößel-Antriebsvorrichtung (21, 22) und der Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) geformt wird.
Presse (10) nach Anspruch 1, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt.
Presse (10) nach Anspruch 1, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 11,6 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, oder die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, auf dem eine Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens umgekehrt wird.
Presse (10) nach Anspruch 1, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass eine Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens eins Materials nicht umgekehrt wird.
Presse (10) nach Anspruch 4, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass eine Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, auf dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens umgekehrt wird.
Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) umfasst: eine Relativpositions-Befehlsvorrichtung (51, 51a), die ein Relativpositions-Befehlssignal ausgibt, das eine Position des Unterstößels (26) relativ zu dem Hauptstößel (24) anzeigt; und eine Relativpositions-Ermittlungsvorrichtung (17), die eine Position des Unterstößels (26) relativ zu dem Hauptstößel (24) ermittelt und ein Relativpositions-Ermittlungssignal ausgibt, das die ermittelte Relativposition anzeigt, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) auf der Basis des von der Relativpositions-Befehlsvorrichtung (51, 51a) ausgegebenen Relativpositions-Befehlssignals und des von der Relativpositions-Ermittlungsvorrichtung (17) ausgegebenen Relativpositions-Ermittlungssignals steuert.
Presse (10) nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend: eine Positionsbefehlseinheit (511), die ein Positionsbefehlssignal ausgibt, das eine Position des Unterstößels (26) bezüglich des Hauptstößels (24) anzeigt; und eine Schwingungsbefehlseinheit (512), die ein Schwingungsbefehlssignal ausgibt, das eine Schwingungsfrequenz und eine Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) anzeigt, wobei die Relativpositions-Befehlsvorrichtung (51, 51a) das von der Schwingungsbefehlseinheit (512) ausgegebene Schwingungsbefehlssignal zu dem von der Positionsbefehlseinheit (511) ausgegebenen Positionsbefehlssignal addiert und das Relativpositions-Befehlssignal ausgibt.
Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Hauptstößel (24) und der Unterstößel (26) einen Zylinder-Kolben-Mechanismus bilden, und der Hauptstößel (24) entweder ein Zylinder oder ein Kolben des Zylinder-Kolben-Mechanismus ist, während der Unterstößel (26) das andere Element des Zylinder-Kolben-Mechanismus ist.
Presse (10) nach Anspruch 8, wobei die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) einen Servomotor (3) und eine Hydraulikpumpe/Hydraulikmotor (2) aufweist, die von dem Servomotor angetrieben wird und unter Druck stehende Flüssigkeit zu einer Hydraulikkammer des Zylinder-Kolben-Mechanismus befördert.
Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hauptstößel-Antriebsvorrichtung (21, 22) den Hauptstößel (24) zumindest während einer Formgebungsperiode über eine Pleuelstange (22) der Presse (10) kontinuierlich bewegt.
Presse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schwingungssteuerungsvorrichtung (100) die Unterstößel-Antriebsvorrichtung (9) so steuert, dass von der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens eines während des Formens des Materials geändert wird.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) mit einem Hauptstößel (24), der so angeordnet ist, dass er in geradliniger Bewegungsrichtung hin- und herbewegbar ist, und einem Unterstößel (26), an dem eine Form (31) montiert ist und der so angeordnet ist, dass er in derselben Richtung wie der Hauptstößel (24) hin- und herbewegbar ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet, ist dass es folgende Schritte umfasst: Antreiben des Hauptstößels (24) in der geradlinigen Bewegungsrichtung und Antreiben des Unterstößels (26) in der geradlinigen Bewegungsrichtung in Kopplung mit dem Antreiben des Hauptstößels (24), um zumindest während des Formens des Materials eine Kompressionskraft durch einen Hydraulikdruck, der in Kopplung mit dem Antrieb des Hauptstößels (24) aufgebracht wird, auf den Unterstößel (26) zu übertragen; und In-Schwingung-versetzen des Unterstößels (26) bei gleichzeitiger periodischer Änderung des Drucks des Hydraulikdrucks zumindest während des Formens des Materials.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 12, wobei die Schwingungen des Unterstößels (26) auf eine solche Schwingungsamplitude und -frequenz eingestellt werden, dass die Reibung an den Gleitflächen von Material und Form reduziert wird.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 13, wobei die Schwingungen des Unterstößels (26) so eingestellt werden, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 9 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 13, wobei die Schwingungen des Unterstößels (26) so eingestellt werden, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 11,6 Hz, aber höchstens 33,3 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels mindestens 0,05 mm, aber höchstens 0,5 mm beträgt, oder so eingestellt werden, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 0,8 Hz, aber weniger als 11,6 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, auf dem eine Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens umgekehrt wird.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 12, wobei die Schwingungen des Unterstößels (26) auf eine solche Schwingungsamplitude und Schwingungsfrequenz eingestellt werden, dass eine Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens des Materials nicht umgekehrt wird.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 16, wobei die Schwingungen des Unterstößels (26) so eingestellt werden, dass die Schwingungsfrequenz des Unterstößels (26) mindestens 0,8 Hz, aber höchstens 11,6 Hz beträgt und die Schwingungsamplitude des Unterstößels (26) mindestens 0,04 mm, aber höchstens einen Wert beträgt, auf dem die Geschwindigkeitsrichtung des Unterstößels (26) während des Formens umgekehrt wird.
Verfahren zur Steuerung eines Stößels einer Presse (10) nach Anspruch 12 oder 17, wobei von der Schwingungsfrequenz und der Schwingungsamplitude der Schwingungen des Unterstößels (26) während des Formens des Materials mindestens eines geändert wird.