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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ziehkissenvorrichtung für eine Umformpresse, umfassend mindestens eine Kissenplatte und ein hydraulisches System, aufweisend mindestens eine Zylinder-/Kolbeneinheit, dessen Kolben einen Zylinderraum der Zylinder-/Kolbeneinheit in eine erste Zylinderkammer und eine zweite Zylinderkammer unterteilt, mindestens eine Quelle für druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid und eine Steuerschaltung, über die zumindest die erste Zylinderkammer mit der Quelle verbindbar ist und über die Hydraulikfluid von der Zylinder-/Kolbeneinheit zu einem Tank leitbar ist. Die Erfindung betrifft zudem eine Umformpresse, umfassend einen mechanisch oder hydraulisch antreibbaren und ein Oberwerkzeug tragenden Stößel und die ein Unterwerkzeug tragende Ziehkissenvorrichtung.
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Beim Umformen eines Werkstückes zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug drückt der Stößel den Kolben der Ziehkissenvorrichtung indirekt bis zu einer von dem maximalen Hub des Stößels vorgegebenen eingedrückten Stellung in den Zylinderraum hinein. Es ist zudem beabsichtigt, dass beim Zurückfahren des Stößels und des Oberwerkzeuges der Kolben (und damit das Unterwerkzeug) entweder in seiner durch den Stößel herbeigefügten eingedrückten Stellung verbleibt, dem Stößel beim Zurückfahren folgt oder in entgegengesetzter Richtung zur Rückfahrrichtung des Stößels weiter in den Zylinderraum hineinfährt.
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Um die Zylinderkammern mit einer Druckquelle und einem Tank zu verbinden und um den Kolben in eine Ausgangsposition zu fahren, ist aus
EP 0 311 779 B1 eine Steuerschaltung mit einem 4/3-Wegeventil zwischen der Druckquelle und der Zylinderkolbeneinheit bekannt, wobei das 4/3-Wegeventil im Rahmen einer Steuerung (ohne geschlossenem Rückkopplungskreis, Englisch: open loop) in die unterschiedlichen Schaltpositionen bringbar ist. Zu dem Steuerventil (Bezugszeichen 64 in
EP 0 311 779 B1 ) ist ein mechanisch einstellbares Druckbegrenzungsventil (Bezugszeichen 65 in
EP 0 311 779 B1 ) parallel geschaltet, über welches das Hydraulikfluid aus der Zylinder-/Kolbeneinheit abfließt, wenn der Kolben während des Umformvorganges von dem Stößel in den Zylinderraum hineingedrückt wird. An dieser Steuerschaltung ist nachteilig, dass das von dem Stößel angetriebene Oberwerkzeug das Werkstück am Anfang des Umformvorganges auf das noch stationäre und mit dem Kolben über die Kissenplatte verbundene Unterwerkzeug beschleunigt, wodurch es zu einer ungewollten, auf das Werkstück wirkende Kraftspitze kommt. Zudem ist mit der aus
EP 0 311 779 B1 bekannten Steuerschaltung keine Kraftregelung während des Umformvorganges möglich.
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Es ist daher durch Benutzung bekannt, dass das Steuerventil und das Druckbegrenzungsventil durch ein einziges vollgeregeltes Mehrwegeventil ersetzt wurden, mittels dem zum einen der Kolben vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf dem Unterwerkzeug vorbeschleunigbar ist, so dass die auf das Werkstück wirkende Kraftspitze reduziert wird. Zudem ist es mit dem vollgeregelten Mehrwegeventil möglich, während des dann folgenden Umformvorganges, bei dem der Kolben von dem Stößel in den Zylinderraum gedrückt wird, die auf das Werkstück wirkende Kraft zur Umformung zu regeln (mit geschlossenem Rückkopplungskreis, Englisch: closed loop). Dies erfolgt im Rahmen eines Kraftregelkreises. Für die vorhergehende Vorbeschleunigung des Kolbens ist hingegen eine Positionsregelung erforderlich. Somit muss zwischen der Positionsregelung zur Vorbeschleunigung des Kolbens und zwischen der Kraftregelung während des passiven Eindrückens des Kolbens umgeschaltet werden, was beispielsweise aufgrund der Zykluszeit der Steuereinheit nur verzögert stattfindet, so dass auch weiterhin eine auf das Werkstück wirkende Kraftspitze entsteht. Für die Kraftregelung während des Umformvorganges ist zudem eine geschwindigkeitsabhängige Vorsteuerung notwendig, um die erforderliche Güte der Kraftregelung zu erreichen. Die geschwindigkeitsabhängige Vorsteuerung ist während der Inbetriebnahme einzustellen, was wiederum mit einem hohen Aufwand bei der Inbetriebnahme verbunden ist und auch zu Schäden führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Ziehkissenvorrichtung anzugeben, mit der die auf das Werkstück wirkende Kraftspitze reduziert oder sogar eliminiert werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ziehkissenvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar sind.
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Gelöst wird die Aufgabe insbesondere durch eine Ziehkissenvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen, bei der die Steuerschaltung ein vollgeregeltes Mehrwegeventil und ein vollgeregeltes Druckventil umfasst, wobei das Druckventil parallel zu dem Mehrwegeventil geschaltet ist.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass nicht mehr nur genau ein vollgeregeltes Steuerventil vorgesehen ist, mit welchem alle Bewegungen des Kolbens regelbar sind, sondern dass vielmehr zwei vollgeregelte Ventile vorgesehen sind, die parallel zueinander geschaltet sind.
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Über das Mehrwegeventil wird der Kolben insbesondere vorbeschleunigt, bevor der Kolben über den Stößel indirekt in den Zylinderraum eingedrückt wird. Zudem wird das vollgeregelte Mehrwegeventil dazu eingesetzt, dass der Kolben beim Zurückfahren des Stößels entweder in seiner durch den Stößel herbeigefügten eingedrückten Stellung verbleibt, dem Stößel beim Zurückfahren folgt oder in entgegengesetzter Richtung zur Rückfahrrichtung des Stößels weiter in den Zylinderraum hineinfährt. Hierzu ist das Mehrwegeventil insbesondere Bestandteil eines Positionsregelkreises (mit Rückkopplungskreis, Englisch: closed loop). Das Mehrwegeventil ist insbesondere als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet.
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Das Druckventil weist hingegen zwei Stellungen, nämlich eine Sperrstellung und eine Durchlassstellung auf, zwischen denen das Druckventil stufenlos einstellbar ist.
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Über das parallel zu dem Mehrwegeventil geschaltete Druckventil kann das Hydraulikfluid abfließen, während der Kolben von dem Stößel in den Zylinderraum eingedrückt wird. Das vollregelbare Druckventil ist dabei Bestandteil eines Kraftregelkreises (mit Rückkopplungskreis, Englisch: closed loop), so dass die während des Umformvorganges auf das Werkstück wirkende Kraft hochdynamisch einstellbar ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kraftregelkreis gleichzeitig mit dem Positionsregelkreis des Mehrwegeventils aktiviert ist, so dass ein überlagerter (aufgelöster) Positions- und Kraftregelkreis vorliegt.
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Aufgrund der Parallelschaltung des vollgeregelten Mehrwegeventils und des unabhängig davon vollgeregelten Druckventils ist es nicht erforderlich, dass eine übergeordnete Steuereinheit von einer Positionsregelung während der Vorbeschleunigung des Kolbens auf eine Kraftregelung für den folgenden Umformvorgange umschaltet, so dass keine ungewollte Verzögerung zwischen der Positionsregelung und der Kraftregelung eintritt. Hierdurch wird die auf das Werkstück wirkende Kraftspitze reduziert oder sogar vollständig verhindert. Da die Kraftregelung von Beginn an aktiv ist und eine Einstellung der geschwindigkeitsabhängigen Vorsteuerung auf Grund des Aufbaus des Positions- und Kraftregelkreises entfällt, ist die Inbetriebnahme einfach und werkzeugschonend möglich.
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Das Mehrwegeventil und das Druckventil sind insbesondere jeweils mittels eines elektronisch ansteuerbaren Vorsteuerventils vollregelbar.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Die Figur zeigt schematisch eine Ziehkissenvorrichtung einer an sich aus dem beispielsweise eingangs genannten Stand der Technik bekannten Umformpresse.
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Die Ziehkissenvorrichtung umfasst eine Zylinder-/Kolbeneinheit 1 mit einem Kolben 2, der einen Zylinderraum in eine erste Zylinderkammer 3 und eine zweite Zylinderkammer 4 teilt.
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Die Ziehkissenvorrichtung umfasst ferner eine Steuerschaltung 5 mit einem vollgeregelten Mehrwegeventil 6 und einem zu dem Mehrwegeventil 6 parallel geschalteten, vollgeregelten Druckventil 7.
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Hierbei ist das Mehrwegeventil 6 Bestandteil eines Positionsregelkreises des Kolbens 2. Über das Mehrwegeventil 6 kann der Kolben 2 vorbeschleunigt werden. Nach dem Eindrücken des Kolbens 2 durch den nicht dargestellten Stößel kann der Kolben 2 entweder in seiner eingedrückten Stellung gehalten werden oder dem Stößel folgend aus der eingedrückten Stellung wieder ausgefahren werden oder entgegen der Ausfahrbewegung des Stößels weiter in den Zylinderraum eingedrückt werden.
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Mittels des vollregelbaren Druckventils 7 kann die auf das Werkstück wirkende Kraft im Rahmen einer Kraftregelung während des Umformvorganges eingestellt werden. Während des Umformvorganges drückt der Stößel den Kolben in die erste Zylinderkammer 3.
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Während der Vorbeschleunigung befindet sich das Druckventil 7 in seiner Sperrstellung und das Mehrwegeventil 6 befindet sich in seiner linken Schaltstellung.
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Während des Umformens öffnet das Druckventil 7 aktiv geregelt und das Mehrwegeventil 6 wird geschlossen, wobei ein sprunghaftes Schließen durch eine entsprechende Ansteuerung vermieden wird.
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Nach dem Umformen sind in Abhängigkeit der gewünschten Bewegung des Kolbens 2 verschiedene Schaltstellungen möglich, wobei das Druckventil 7 immer geschlossen ist. Wenn der Kolben 2 in seiner eingedrückten Stellung gehalten werden soll, so erfolgt eine Positionsregelung in der mittleren Schaltstellung des Mehrwegeventils 6. Wenn der Kolben 2 dem Stößel folgend aus der eingedrückten Stellung wieder ausgefahren werden soll, so wird das Mehrwegeventil 6 in seine rechte Schaltstellung überführt. Wenn der Kolben 2 entgegen der Ausfahrbewegung des Stößels weiter in den Zylinderraum eingedrückt werden soll, so wird das Mehrwegeventil 6 in seine linke Schaltstellung überführt.
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Da das Mehrwegeventil 6 und das Druckventil 7 parallelgeschaltet sind und auch die Kraftregelung des Druckventils 7 und die Positionsregelung des Mehrwegeventils 6 zur Auflösung des Positionsregelkreises und des Kraftregelkreises parallel und damit überlagert aktiviert sind, erfolgt eine „passive“ Umstellung zwischen der bei der Vorbeschleunigung vorliegenden Positionsregelung mittels des Mehrwegeventils 6 und der bei der Umformung vorliegenden Kraftregelung mittels des Druckventils 7 in dem Moment, in dem beim Eindrücken des Kolbens 2 der Druck in der ersten Zylinderkammer 3 erhöht wird. Hierdurch können auf das Werkstück wirkende Kraftspitzen nahezu vollständig vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder-/Kolbeneinheit
- 2
- Kolben
- 3
- erste Zylinderkammer
- 4
- zweite Zylinderkammer
- 5
- Steuerschaltung
- 6
- Mehrwegeventil
- 7
- Druckventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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