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Die Erfindung betrifft eine Tiefziehpresse aus einem ortsfesten Pressentisch und jeweils mindestens einem dagegen beweglichen Pressenstößel, Blechhalter und Ziehkissen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Es ist eine hydraulische Zieheinrichtung in einer Presse mit einem Mehrpunktziehkissen bekannt,
EP 0 573 830 B1 , welche eine Vielzahl von Verdrängerzylindern, Verdrängerkolben, Kolbenstangen, Proportionalventilen, Rückschlagventilen, Sperrzylindern, Steuerventilen, Druckschaltern sowie die erforderlichen Verbindungsleitungen und Drückölquellen für die Pressensteuerung aufweist, die also insgesamt sehr aufwendig aufgebaut ist und einen hohen Wartungsaufwand erfordert, etwa um Ölleckagen sicher zu verhindern oder bei der Durchführung von oftmals erforderlichen Ölwechseln. Des Weiteren beanspruchen diese hydraulischen Bauteile einen erheblichen Bauraum, ebenso wie sie einen Großteil des Eigengewichts einer solchen hydraulischen Zieheinrichtung einer Presse verursachen. Weiterhin ist eine Kraftüberwachung des Ziehkissens nur sehr aufwendig möglich, ebenso wie mechanische Deformationen bei einer Überlast zu einem sofortigen und länger andauerndem Ausfall der gesamten Zieheinrichtung führen können.
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Bekannt ist des Weiteren eine Zieheinrichtung mit hydrostatischer Spindellagerung,
EP 1 862 236 A1 , die eine hydraulische Überlastsicherung aufweist, wobei die hydrostatische Spindellagerung bauartbedingt einige hundertstel Millimeter Spiel aufweist und die aufwendige hydraulische Überlastsicherung mittels auf Dauer verschleißbehafteten Dichtungen ausgestattet ist und deswegen ggf. verzögert oder falsch auslöst, sodass trotzdem einige Bauteile mechanisch überlastet und deformiert werden können.
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Weiterhin ist eine Ziehkissenvorrichtung mit NC-Antrieben bekannt,
DE 10 2005 026 818 A1 , die allerdings keine Überlastsicherung offenbart, sodass eine Überlastung einzelner Bauteile zu schwerwiegenden Ausfällen der Ziehkissenvorrichtung führen kann.
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Die ebenfalls bekannte Mehrfachpresse,
DE 20 2005 002 667 U1 , weist mehrere übereinander angeordnete Pressenoberteile auf, die separat über Spindeln antreibbar sind, wobei diese Mehrfachpresse aber weder eine Mehrzahl von Pinolen noch eine Überlastsicherung zeigt.
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Bekannt ist auch eine hydraulische Schaltung für eine Tiefziehpresse,
DE 30 40 297 A1 , deren Überlastsicherung aus einem steuerbaren Sicherheitsventil besteht, welches auf einen Druck eingestellt ist, der höher ist als der Begrenzungsdruck, wobei eine mit dieser Schaltung ausgestattete Tiefziehpresse ebenfalls die Nachteile der
EP 0 573 830 B1 aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tiefziehpresse zur Verfügung zu stellen, die bei einem verringerten Eigengewicht ein verringertes Bauvolumen auf einer verringerten Grundfläche aufweist und dabei eine optimale Kraftüberwachung eines Ziehkissen ermöglicht, ebenso wie bei der Tiefziehpresse keine Überlast der Presse oder einzelner Bauteile und deswegen keine Bauteildeformationen mehr stattfinden können sollen und falls doch ein Bauteil Schaden nehmen sollte, eine Reparatur schnell und einfach möglich sein soll.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des ersten Hauptanspruches erfindungsgemäß im Zusammenhang mit den technischen Merkmalen dessen kennzeichnenden Teils dadurch, dass die Tiefziehpresse als Spindelpresse ausgebildet ist und Führungssäulen und Bewegungsspindeln mit Spindelmotoren für den Pressentisch, den Blechhalter und das Ziehkissen aufweist, wobei das Ziehkissen eine gemeinsame Grundplatte aufweist, die unterhalb des Pressentisches angeordnet ist und eine Mehrzahl von sich parallel und beabstandet voneinander durch Ausnehmungen im Pressentisch nach oben erstreckenden Pinolen besitzt, die gemeinsam axial beweglich darin geführt sind.
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Durch diese Ausführung als Spindelpresse entfallen zunächst alle wartungsaufwendigen ölhydraulischen Bauteile, ebenso wie diese auch nicht mehr gewartet werden müssen, sodass die erfinderische Tiefziehpresse im Verhältnis zu leistungsgleichen hydraulischen Tiefziehpressen ein erheblich geringeres Eigengewicht aufweist und dabei ebenfalls ein erheblich geringeres Bauvolumen beansprucht. Der Pressenstößel, der Blechhalter und das Ziehkissen lassen sich, insbesondere bei einer Ausführung der Spindelpresse mit Planetenrollen-gewindetrieben, bis auf einige 1/1000mm genau positionieren, sodass im Zusammenhang mit Kraftmesssensoren eine mechanische Überbelastung der Bauteile ausgeschlossen werden kann. Dadurch, dass das Ziehkissen eine gemeinsame Grundplatte aufweist, die unter dem Pressentisch angeordnet ist und eine Mehrzahl von sich parallel und beabstandet voneinander durch Ausnehmungen im Pressentisch nach oben erstreckenden Pinolen besitzt, die gemeinsam axial beweglich darin geführt sind, lassen sich diese über die gemeinsame Grundplatte des Ziehkissens sehr exakt zustellen. Bei einer drohenden Überlast kann das Ziehkissen jedoch aktiv um eine sehr fein definierte Abwärtsbewegung abgesenkt und so die Überschreitung von zulässigen Belastungen an einer oder mehreren Pinolen sicher verhindert werden.
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Gemäß der Erfindung ist jede Pinole an ihrer unteren Stirnseite mit einer radial über ihre Mantelfläche überstehenden Brechplatte ausgestattet, die in der Grundplatte des Ziehkissens oberhalb einer Durchgangsöffnung mit größerem Durchmesser als dem der Pinole festgelegt ist, wobei die Brechplatte mit einer Sollbruchstelle ausgestattet ist, die bei zu hoher axialer Last auf die Pinole mechanisch abscherbar ausgebildet ist, sodass dadurch eine einfache und wartungsfreie Bruchsicherung für Überlast einer einzelnen Pinole zu Verfügung gestellt wird, sodass diese bei einem Crash keinerlei Deformationen erfährt und die Tiefziehpresse nach einem einfachen schnellen Austausch der Bruchsicherung kurzfristig weiterbetrieben werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stützen sich die Führungssäulen des Ziehkissens auf einem unteren Tragrahmen ab, die gleichzeitig als Tragelemente für den darüber angeordneten Pressentisch ausgebildet sind, wobei dieser seinerseits den Pressenstößel und den Blechhalter sowie deren Führungssäulen, Bewegungsspindeln und Spindelmotoren trägt. Dies ermöglicht auf einer sehr eng begrenzten Bodenfläche die Verwirklichung einer überaus kompakten Tiefziehpresse.
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Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass der Tragrahmen selber auf einer Vielzahl von Maschinenfüßen gelagert ist, welche säulenartig ausgebildet sind und so unter dem Tragrahmen und damit unter der gesamten Tiefziehpresse einen für einen Menschen zugänglichen Bewegungsfreiraum erzeugen, der optimal zu Wartungszwecken genutzt werden kann, da die erfinderische Tiefziehpresse dort keinen Bauraum für hydraulische Aggregate oder andere sperrige Bauteile beansprucht.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Tiefziehpresse besteht darin, dass die Brechplatte radial über den Radius einer Pinole vorstehende Befestigungsvorrichtungen aufweist und daran von unten in der Grundplatte des Ziehkissen festgelegt ist, sodass eine Pinole von oder nach unten in die oder aus der Grundplatte des Ziehkissen ein- oder demontierbar ausgebildet ist. Hierbei ergänzen sich die Vorteile der säulenartigen Maschinenfüße unterhalb des Ziehkissens, die ein unbehindertes Hantieren wesentlich erleichtern.
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Eine weitere Erleichterung und Steigerung der Funktionalität der erfinderischen Tiefziehpresse ergibt sich dadurch, dass eine Pinole über ihre Länge in eine Vorderlage und eine Hinterlage zweigeteilt ausgebildet sein kann, sodass die Vorderlage auswechselbar ausgebildet ist, etwa um deren stirnseitige Funktionsfläche einem zu bearbeitenden Werkstück anzupassen, sodass damit auch eine aktive Beeinflussung der Form eines Werkstückes möglich ist.
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Bei einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Pinole oder aber sind mehrere, bevorzugterweise aber alle Pinolen mit mindestens einem Kraftaufnahmesensor ausgestattet, sodass die mechanische Druckbelastung jeder einzelnen Pinole und damit auch die Gesamtbelastung aller Pinolen eines Ziehkissens ermittelbar ist, die über einen Prozessrechner ausgewertet werden kann, der bei einer drohenden Überschreitung einer zulässigen Kraft auf eine Pinole oder auf das gesamte Ziehkissen dieses bis auf eine noch von ihm oder einer Einzelpinole ertragbare Kraft absenkt und so einer ermittelten drohenden Überlast rechnergesteuert entgegenwirkt. Aus der Zusammenfassung aller Kräfte lässt sich des Weiteren eine Summenkraft errechnen, sodass auch die Gesamtbelastung der Tiefziehpresse und der Werkstücke in einem zulässigen Rahmen gehalten werden kann.
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Als Kraftaufnahmesensoren bieten sich bevorzugterweise Dehnungsmesstreifen an, die bevorzugterweise am unteren Ende einer Pinole bzw. einer Hinterlage unmittelbar im Bereich der Grundplatte des Ziehkissens angeordnet sind.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine räumliche Gesamtansicht der Spindel-Tiefziehpresse,
- 2 eine räumlich geschnittene Teilansicht des Pressenunterbaus mit der Anordnung der Pinolen,
- 3 eine geschnittene Teilansicht des Pressenoberbaus,
- 4 eine geschnittene, vergrößerte räumliche Teilansicht des Bewegungsfreiraums unter dem Tragrahmen der Spindel-Tiefziehpresse,
- 5 eine vergrößerte, geschnittene räumliche Teilansicht des Ziehkissenantriebes,
- 6 eine weiter vergrößerte Schnittansicht des unteren Endes einer Pinolen-Hinterlage mit einer Brechplatte, und
- 7 eine weiter vergrößerte räumliche Teilansicht der Anordnung eines Dehnungsmessstreifens am unteren Ende einer Pinolen-Hinterlage.
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Die als Spindelpresse ausgebildete Tiefziehpresse besteht, wie in 3 dargestellt, aus einem Pressentisch 1 mit einem darüber angeordneten Pressenstößel 2 und einem dazwischen angeordneten Blechhalter 3, wobei sich die Führungssäulen 5 für den Pressenstößel 2 und die Führungssäulen 6 für den Blechhalter 3 auf dem Pressentisch 1 abstützen. Der Pressenstößel 2 und der Blechhalter 3 werden über zeichnerisch nicht dargestellte Spindelmuttern von vier Bewegungsspindeln 8 für den Pressenstößel 2 und vier Bewegungsspindeln 9 für den Blechhalter 3 angetrieben, wobei die Spindelmotoren 11; 12 dafür jeweils unter dem Pressentisch 1 angeordnet sind.
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Um die Oberfläche des Pressentisches 1 herum ist eine Bodenplatte 30 angeordnet, sodass diese etwa auf dem Niveau des Hallenbodens liegt und der gesamte Unterteil der Tiefziehpresse in einer Grube darunter untergebracht, wie dies in 1 verdeutlich ist, ebenso wie über die Darstellung eines Maschinenbedieners 28 als Referenzperson das Größenverhältnis der Tiefziehpresse gezeigt ist, deren oberer Teil von einer davon entkoppelten Verkleidung 31 umgeben ist, an deren Außenseite noch ein Bedienpanel 27 für den Maschinenbediener 28 vorgesehen ist.
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Der untere Teil der als Spindelpresse ausgebildeten Tiefziehpresse weist eine Vielzahl von auf dem Boden der Grube aufstehenden Maschinenfüße 18 auf, die einen Tragrahmen 17 in einer solchen Höhe lagern, dass unterhalb des Tragrahmens 17 ein für einen Menschen betretbarer Bewegungsfreiraum 19 als Montageraum erzeugt ist. Der Tragrahmen 17 trägt die Führungssäulen 7 für das Ziehkissen 4, wobei die Führungssäulen 7 gleichzeitig den Pressentisch 1 und den gesamten Oberbau der Tiefziehpresse tragen.
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Unterhalb des Tragrahmens 17 sind die Spindelmotoren 13 für das Ziehkissen 4 angeordnet, die die entsprechenden Bewegungsspindeln 10 in Rotation versetzen können und so das in Spindelmuttern 33 gelagerte Ziehkissen 4 entlang der Führungssäulen 7 vertikalbeweglich gestalten, wobei ein Spindelumlauf aller Bewegungsspindeln 8; 9; 10 in bis zu 2000 Teilschritte aufgeteilt sein kann, wodurch eine extrem feine Höhenverstellung der angetriebenen Pressenstössel 2, Blechhalter 3 und Ziehkissen 4 ermöglicht wird. Die Lagerung der Bewegungsspindel 10 des Ziehkissens 4 erfolgt in einer Ziehkissenlagerung im Tragrahmen 17, wie dies auch in 5 zusammen mit dem Spindelmotor 13 als Antrieb dargestellt ist.
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Das Ziehkissen 4 besteht, wie insbesondere 2 darstellt, aus einer Grundplatte 14, die unterhalb des Pressentisches 1 angeordnet ist und eine Mehrzahl von sich parallel und voneinander beabstandet durch Ausnehmungen im Pressentisch 1 nach oben erstreckenden Pinolen 16 besitzt, die im Pressentisch 1 axial beweglich geführt sind. Die Pinolen 16 sind hierzu an ihrer unteren Stirnseite mit radial über deren Umfang überstehenden Brechplatten 20 ausgestattet, die in der Grundplatte 14 des Ziehkissens 4 oberhalb einer Durchgangsöffnung 21 mit größerem Durchmesser als dem der Pinolen 16 festgelegt sind, wobei jede Brechplatte 20 eine Sollbruchstelle 22 aufweist, die bei zu hoher axialer Last auf die Pinole 16 abscherbar ausgebildet ist, die dann nach unten ausgebaut und erneuert werden können.
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Im unteren Bereich der Pinole 16 ist diese, wie in 6 und insbesondere in 7 dargestellt, mit einem Dehnungsmessstreifen als Kraftaufnahmesensor 26 ausgestattet, der über ein Signalanschlusskabel 29 mit einem Prozessrechner verbunden ist. Der Kraftaufnahmesensor 26 ist über Befestigungsschrauben 34 sehr fest kraft- und reibschlüssig an dem unteren Ende einer Pinole 16 angeordnet, sodass er die auftretenden Kräfte sicher detektieren kann.
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Die Pinolen 16 sind, wie in 2 deutlich dargestellt ist, zweiteilig ausgebildet und zwar in eine Pinolen-Vorderlage 24 und eine Hinterlage 25, wobei die Pinolen-Vorderlage 24 gegenüber der Hinterlage 25 auswechselbar ausgebildet ist, die so auf unterschiedliche Werkstücke abgestimmt werden und damit aktiv an der Formgebung eines Werkstückes teilnehmen kann.
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Die als Spindelpresse ausgebildete Tiefziehpresse ermöglicht es des Weiteren, von unten durch Durchgangsöffnungen 21 in der Grundplatte 14 des Ziehkissens 4 montierte Pinolen 16 oder nur deren Hinterlagen 25 nach unten zu entnehmen und ggf. auszutauschen, da der Raum unterhalb des Tragrahmens 17 aufgrund der Höhe der Maschinenfüße 18 einen entsprechenden Bewegungsfreiraum 19 erzeugt.
