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Die Erfindung betrifft eine Pressenanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Pressenwechselassistent-Einrichtung nach Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Pressenanlage nach Anspruch 10.
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Das Tiefziehen einer Werkstückplatine erfolgt in einer Tiefziehpresse mit einem Pressenwerkzeug. Das Pressenwerkzeug weist ein oberes und ein unteres Werkzeugteil sowie zumindest einen Blechhalter auf. Das obere Werkzeugteil ist an einem hubverstellbaren Pressenstößel montiert, während das untere Werkzeugteil an einem Pressentisch montiert ist. Im Tiefziehprozess wird die Werkstückplatine zwischen den beiden Werkzeugteilen tiefgezogen. Die Werkstückplatine wird während des Tiefziehvorgangs zwischen dem oberen Werkzeugteil und dem Blechhalter fest eingespannt. Hierzu wird der Blechhalter von einem Ziehkissen kraftbeaufschlagt. Das Ziehkissen weist zur Kraftbeaufschlagung zumindest einen, in einem Hydraulikkreis geschalteten Verdrängerzylinder auf, der von einer Pressensteuerung mit einem Verdrängerdruckwert ansteuerbar ist.
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Im Tiefziehprozess (nachfolgend allgemein auch als Umformprozess bezeichnet) ist unter anderem ein äußerer Materialkranz der Werkstückplatine zwischen dem Blechhalter und dem oberen Werkzeugteil mit einer Blechhaltekraft fest eingespannt. Die Größe der Blechhaltekraft ist von Bedeutung für das Tiefziehergebnis. Bei zu geringer Blechhaltekraft kann es aufgrund von Zug- oder Druckspannungen zu einer Faltenbildung kommen. Bei zu großer Blechhaltekraft wird demgegenüber ein Nachfließen des Werkstoffmaterials in den Ziehspalt verhindert, wodurch Risse entstehen können.
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Vor diesem Hintergrund erfolgt vor dem Tiefziehprozess eine aufwendige Druckeinstellung, bei der der für eine positives Tiefziehergebnis erforderliche Verdrängerdruckwert mit Hilfe von Versuchsreihen ermittelt wird.
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Eine gattungsgemäße Pressenanlage weist zumindest zwei der oben beschriebenen Pressen sowie ein Pressenwerkzeug auf, das je nach Bedarf entweder in die erste Presse oder in die zweite Presse verbaut werden kann. Im fahrzeugbauenden Werk kann beispielhaft die erste Presse eine Einarbeitungspresse sein, während die zweite Presse eine Serienpresse ist. In der Einarbeitungspresse werden die Formflächen der oberen und unteren Werkzeugteile des Pressenwerkzeugs feinbearbeitet. Anschließend erfolgt ein Werkzeugwechsel, bei dem das Pressenwerkzeug von der Einarbeitungspresse in die Serienpresse gewechselt wird.
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Trotz weitgehend baugleicher Ausführung liegen zwischen der Einarbeitungspresse und der Serienpresse bauliche Abweichungen vor. Die für ein positives Tiefziehergebnis erforderlichen Verdrängerdruckwerte für die Einarbeitungspresse und für die Serienpresse sind daher nicht identisch. Entsprechend kann in der Serienpresse der für ein positives Tiefziehergebnis erforderliche Verdrängerdruckwert der Einarbeitungspresse nicht übernommen werden, sondern muss in der Serienpresse der für ein positives Tiefziehergebnis erforderliche Verdrängerdruckwert im Rahmen einer erneuten Druckeinstellung erneut aufwendig durch Versuchsreihen ermittelt werden.
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Aus der
DE 10 2010 033 001 B3 ist eine Prüfvorrichtung für eine Tiefziehpresse bekannt. Aus der
DE 10 2012 013 371 A1 ist eine Messvorrichtung für ein Stößelkissen einer Presse bekannt. Aus der
DE 10 2012 013 722 A1 ist ein Prüfwerkzeug zur Ermittlung der Eigenschaften einer Umformpresse unter Realbedingungen bekannt.
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Die
DE 10 2014 004 521 A1 ,
DE 10 2017 200 022 A1 und die
DE 10 2017 215 395 A1 offenbaren jeweilige Vorgehensweisen zum gezielten und vereinfachten Anpassen von Prozessparametern beim Einsatz ein- und desselben Werkzeugs auf Tiefzieh-(Großteil-)pressen mit jeweils unterschiedlicher Pressencharakteristik, wobei auch die Nutzung von Rechenmodellen aufgezeigt wird, insbesondere hinsichtlich der Simulation von Pressenkräften und dem Einsatz von Druckmesssensoren.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressenanlage bereitzustellen, bei der ein Werkzeugwechsel des Pressenwerkzeugs von einer ersten Presse in eine zweite Presse im Vergleich zum Stand der Technik vereinfacht ist. Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1, des Anspruches 9 oder des Anspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung geht von einer Pressenanlage mit zumindest zwei Pressen sowie einem Pressenwerkzeug aus. Das Pressenwerkzeug kann je nach Bedarf in die erste Presse oder in die zweite Presse verbaut werden. Das Pressenwerkzeug ist unter anderem mit einem ersten Werkzeugteil, einem zweiten Werkzeugteil und zumindest einem Blechhalter aufgebaut. Im verbauten Zustand wird eine Werkstückplatine zwischen dem, an einem Pressentisch montierten ersten Werkzeugteil und dem, an einem hubverstellbaren Pressenstößel montierten zweiten Werkzeugteil umgeformt. Die Werkstückplatine ist während des Umformprozesses zwischen dem zweiten Werkzeugteil und dem Blechhalter fest eingespannt. Der Blechhalter wird dabei von einem Ziehkissen kraftbeaufschlagt. Für eine solche Kraftbeaufschlagung weist das Ziehkissen zumindest einen, in einem Hydraulikkreis geschalteten Verdrängerzylinder auf. Dieser ist von einer Pressensteuerung mit einem Verdrängerdruckwert ansteuerbar, der für ein positives Umformergebnis erforderlich ist. Der Verdrängerdruckwert kann vorab in einer Druckeinstellung in aufwendigen Versuchsreihen vordefiniert werden. Aufgrund von Pressen-Unterschieden, insbesondere baulichen Abweichungen zwischen den beiden Pressen, ist der Verdrängerdruckwert der ersten Presse unterschiedlich zum Verdrängerdruckwert der zweiten Presse.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist der Pressenanlage eine Pressenwechselassistent-Einrichtung zugeordnet. Diese ermittelt bei einem Werkzeugwechsel des Pressenwerkzeugs von der ersten Presse in die zweite Presse den für ein positives Umformergebnis in der zweiten Presse erforderlichen Verdrängungsdruckwert. Die Ermittlung erfolgt auf der Grundlage des Verdrängerdruckwerts der ersten Presse sowie der Pressen-Unterschiede zwischen den beiden Pressen. Mittels der Erfindung wird daher eine erneute Ermittlung des Verdrängerdruckwerts der zweiten Presse in aufwendige Versuchsreihen vermieden werden.
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In einer technischen Umsetzung werden die Pressen-Unterschiede mithilfe einer Messeinheit ermittelt, die ein Mess-Pressenwerkzeug mit Messsensorik aufweist. In einem ersten Messvorgang wird das Mess-Pressenwerkzeug, anstelle des Pressenwerkzeugs, in der ersten Presse verbaut. In gleicher Weise wird zur Durchführung eines zweiten Messvorgangs das Mess-Pressenwerkzeug, anstelle des Pressenwerkzeugs, in die zweite Presse verbaut.
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Im jeweiligen Messvorgang wird das Ziehkissen mit einem Messdruckwert beaufschlagt. In Folge dieser Druckbeaufschlagung erfasst das Mess-Pressenwerkzeug pressenspezifische Istkraft-Parameter, zum Beispiel Kraftverteilung entlang des Blechhalters, eine Istkraft-Resultierende und/oder die Position des Kraftschwerpunkts.
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Die Messeinheit kann zusätzlich einen Modellbildner-Baustein aufweisen. Mithilfe des Modellbildner-Bausteins wird ein Pressen-Rechenmodell der ersten Presse sowie ein Pressen-Rechenmodell der zweiten Presse in Form von Algorithmen nachgebildet. Dies erfolgt bevorzugt auf der Grundlage der von dem Mess-Pressenwerkzeug erfassten Istkraft-Parameter sowie des am Verdrängerzylinder angelegten Messdruckwerts.
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Die Pressenwechselassistent-Einrichtung kann eine Auswerteeinheit aufweisen, mittels der beim Werkzeugwechsel von der ersten Presse zur zweiten Presse der Verdrängerdruckwert der zweiten Presse ermittelbar ist. Dies kann auf der Grundlage des Verdrängerdruckwerts der ersten Presse sowie auf der Grundlage der beiden Pressen-Rechenmodelle ermittelt werden, anhand der die Pressen-Unterschiede zwischen der ersten und zweiten Presse bestimmbar sind.
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In einer technischen Realisierung kann der Blechhalter des Pressenwerkzeugs über Werkzeugpinolen auf Pressenpinolen des Ziehkissens abgestützt sein. Im Umformprozess wird die Ziehkissenkraft von dem druckbeaufschlagten Verdrängerzylinder über die Pressenpinolen und die Werkzeugpinolen in den Blechhalter eingeleitet.
Um ein aussagefähiges Messergebnis zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn das Mess-Pressenwerkzeug im Wesentlichen baugleich wie das Pressenwerkzeug ausgebildet ist, und zwar mit einem am Pressentisch montierbaren ersten Mess-Pressenwerkzeugteil, einem am hubverstellbaren Pressenstößel montierbaren zweiten Werkzeugteil und zumindest einem Messblechhalter. Die Messensorik des Mess-Pressenwerkzeugs kann bevorzugt Kraftmessbolzen aufweisen, über die der Messblechhalter (anstelle der Werkzeugpinolen) auf den Pressenpinolen abgestützt ist.
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Während des jeweiligen Messvorgangs beziehungsweise während des Umformprozesses ist das Ziehkissen mithilfe des Verdrängerzylinders kraftbeaufschlagt. Der Pressenstößel kann unter Verdrängung des Ziehkissens um einen Stößel nach unten hubverstellt werden.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 bis 3 jeweils Ansichten einer Pressenanlage, bestehend aus zwei Pressen, anhand derer ein Werkzeugwechsel veranschaulicht ist;
- 4 in einem Blockschaltdiagramm eine Pressenwechselassistent-Einrichtung;
- 5 ein Mess-Pressenwerkzeug in Alleinstellung; und
- 6 und 7 das Mess-Pressenwerkzeug jeweils verbaut in der ersten Presse (6) und in der zweiten Presse (7).
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In der 1 ist eine Pressenanlage mit zwei Tiefziehpressen P1, P2 gezeigt, von denen die erste Tiefziehpresse P1 einen Pressenstößel 1 aufweist, der in einer nicht dargestellten Stößelführung über einem ortsfesten Pressentisch 3 vertikal geführt ist. Zwischen dem Pressentisch 3 und dem Pressenstößel 1 ist ein Pressenwerkzeug 2 verbaut, das aus zwei Werkzeugteilen 5, 7 sowie aus Blechhaltern 8, 9 besteht.
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Der Pressentisch 3 trägt das als Stempel ausgeführte erste Werkzeugteil 5. Der Stempel 5 des Pressentisches 3 wirkt mit dem als Matrize ausgebildeten zweites Werkzeugteil 7 zusammen, das am Pressenstößel 1 befestigt ist. Am Stempel 5 sind die inneren und äußeren Blechhalter 8, 9 vorgesehen, die mit Bezug auf den Stempel 5 höhenverstellbar geführt sind.
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In der 1 ist die Tiefziehpresse P1 in ihrem geöffneten Zustand sowie mit bereits eingelegter Blechplatine 11 gezeigt. Im Tiefziehvorgang ist ein äußerer Materialkranz der Blechplatine 11 zwischen dem äußeren Blechhalter 8 und der Matrize 7 fest eingespannt. Zudem ist die Blechplatine 11 während des Tiefziehvorganges zwischen dem inneren Blechhalter 9 und einem gegenüberliegenden Matrizeneinsatz 13 der Matrize 7 fest eingespannt. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, sind die inneren und äußeren Blechhalter 8, 9 über Werkzeugpinolen 14 auf Pressenpinolen 15 eines Ziehkissens 16 höhenverstellbar abgestützt. Das Ziehkissen 16 weist neben den Pressenpinolen 15 einen Druckkasten 17 auf, der die Pressenpinolen 15 trägt. Der Druckkasten 17 ist wiederum mittels Verdrängerzylinder 18 vertikal geführt.
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Zur Durchführung des Tiefziehprozesses in der ersten Presse P1 werden deren Verdrängerzylinder 18 von einer Pressensteuerung 29 jeweils mit Verdrängerdruckwerten p1a, p1b, p1c, p1d angesteuert. Dadurch wird das Ziehkissen 16 mit einer Ziehkissenkraft Fz in seine, in der 1 gezeigte angehobene Lage gedrückt, in der die äußeren und inneren Blechhalter 8, 9 gegenüber dem Stempel 5 angehoben sind. Anschließend wird der Pressenstößel 1 mit einer Presskraft F über einen Stößelweg Δs nach unten bewegt, wodurch zunächst die Blechplatine 11 zwischen der Matrize 7 und den mit der Ziehkraft Fz beaufschlagten Blechhaltern 8, 9 fest eingespannt wird. Im weiteren Verlauf des Stößelwegs Δs nach unten wird die fest eingespannte Blechplatine 11 über den Stempel 5 tiefgezogen.
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Wie aus der 1 hervorgeht, sind eine Vielzahl von Pressenpinolen 15 auf dem Druckkasten 17 des Ziehkissens 16 abgestützt und durch korrespondierende Löcher im Pressentisch 3 hindurchgeführt. In Abhängigkeit von der eingesetzten Umfangskontur der Blechhalter 8, 9 sind diese Pressenpinolen 15 in Anlage mit den Blechhaltern 8, 9 oder sind die Pressenpinolen 15 freigelegt und daher ohne Funktion. Die in der 1 (und auch in den anderen Figuren) funktionslosen Pressenpinolen 15 sind gestrichelt dargestellt.
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Vor der Durchführung des Tiefziehprozesses erfolgt in der ersten Tiefziehpresse P1 eine Druckeinstellung, bei der die für ein positives Tiefziehergebnis erforderlichen Verdrängerdruckwerte p1a, p1b, p1c, p1d in aufwendigen Versuchsreihen ermittelt werden.
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Die in der 1 gezeigte zweite Tiefziehpresse P2 ist im Wesentlichen baugleich zur ersten Tiefziehpresse P1 ausgeführt, jedoch ohne Werkzeugteil 2. Bei einem Werkzeugwechsel wird das Pressenwerkzeug 2 von der ersten Tiefziehpresse P1 demontiert und in die zweite Tiefziehpresse P2 verbaut, wie es in den 2 und 3 angedeutet ist. Trotz weitgehend baugleicher Ausführung der beiden Pressen P1, P2 liegen aufgrund geringer baulicher Abweichungen Pressen-Unterschiede vor, die zu unterschiedlichen Tiefziehverhalten der beiden Pressen P1, P2 führen. Von daher sind die für ein positives Tiefziehergebnis erforderlichen Verdrängerdrücke der ersten Tiefziehpresse P1 und der zweiten Tiefziehpresse P2 zueinander unterschiedlich.
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Der Kern der Erfindung besteht in der, in der 4 angedeuteten Pressenwechselassistent-Einrichtung 19. Mithilfe der Pressenwechselassistent-Einrichtung 19 werden beim Werkzeugwechsel des Pressenwerkzeugs 2 von der ersten Tiefziehpresse P1 in die zweite Tiefziehpresse P2 die für ein positives Tiefziehergebnis in der zweiten Tiefziehpresse P2 erforderlichen Verdrängerdruckwerte p2a, p2b, p2c, p2d ermittelt. Dies erfolgt auf der Grundlage der Verdrängerdruckwerte p1a, p1b, p1c, p1d der ersten Tiefziehpresse P1 sowie auf der Grundlage der Pressen-Unterschiede zwischen den beiden Tiefziehpressen P1, P2. Auf diese Weise wird nach erfolgtem Werkzeugwechsel eine erneute aufwendige Druckeinstellung der zweiten Tiefziehpresse P2 vermieden, bei der anhand aufwendiger Versuchsreihen die für ein positives Tiefziehergebnis erforderlichen Verdrängerdruckwerte p2a, p2b, p2c, p2d ermittelt werden.
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Wie aus der 4 hervorgeht, weist die Pressenwechselassistent-Einrichtung 19 eine Eingabe-Schnittstelle 21 auf, in die vom Bedienpersonal ein Werkzeugwechsel von der ersten Tiefziehpresse P1 in die zweite Tiefziehpresse P2 eingegeben wird. Zudem werden die der ersten Tiefziehpresse P1 zugeordneten Verdrängerdruckwerte p1a, p1b, p1c, p1d in die Eingabe-Schnittstelle 21 der Einrichtung 19 eingegeben. Anhand der Eingabe wird in einer, in der Einrichtung 19 hinterlegten Matrix 23 ein damit korrespondierendes Wechselsignal W12 ausgelesen und zu einer Auswerteeinheit 25 geleitet. Die Auswerteeinheit 25 ermittelt auf der Grundlage der Verdrängerdruckwerte p1a, p1b, p1c, p1d der ersten Tiefziehpresse P1 sowie auf der Grundlage von Pressen-Rechenmodellen M1, M2 die Verdrängerdruckwerte p2a, p2b, p2c, p2d der zweiten Tiefziehpresse P2. Mittels der beiden Pressen-Rechenmodelle M1, M2 werden in der Auswerteeinheit 25 die Pressen-Unterschiede zwischen den beiden Tiefziehpressen P1, P2 berücksichtigt.
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Die beiden Pressen-Rechenmodelle M1, M2 der Tiefziehpressen P1, P2 werden mithilfe einer Messeinheit 27 (6) ermittelt. Die Messeinheit 27 weist ein Mess-Pressenwerkzeug 28 (5) auf, das im Wesentlichen baugleich wie das Pressenwerkzeug 2 ausgebildet ist. Entsprechend weist das Mess-Pressenwerkzeug 28 ein am Pressentisch 3 montierbares erstes Mess-Pressenwerkzeugteil 30, ein am hubverstellbaren Pressenstößel 1 montierbares zweites Mess-Pressenwerkzeugteil 31 sowie Messblechhalter 33, 35 auf. Zudem weist das Mess-Pressenwerkzeug 28 Kraftmessbolzen 37 auf. Im verbauten Zustand des Mess-Pressenwerkzeugs 28 (6 oder 7) sind die Kraftmessbolzen 37, anstelle der Werkzeugpinolen 14 des Pressenwerkzeugs 2, auf den Pressenpinolen 15 des Ziehkissens 16 abgestützt.
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In der 6 ist das Mess-Pressenwerkzeug 28 in die erste Tiefziehpresse P1 verbaut, um einen Messvorgang durchzuführen, um das Pressen-Rechenmodell M1 der ersten Tiefziehpresse P1 zu ermitteln. Demzufolge werden im Messvorgang die Verdrängerzylinder 18 des Ziehkissens 16 mit einem Messdruckwert p1M, p2M, p3M, p4M beaufschlagt. Dadurch erfasst das Mess-Pressenwerkzeug 28 mithilfe der Kraftmessdosen 37 pressenspezifische Istkraft-Parameter, zum Beispiel eine Kraftverteilung entlang der Messblechhalter 33, 35, eine Istkraft-Resultierende oder die Position des Kraftschwerpunkts. Die von dem Mess-Pressenwerkzeug 28 erfassten Istkraft-Parameter werden zu einem Modellbildner-Baustein 39 geleitet. In gleicher Weise werden auch die mittels Drucksensoren 40 an den Verdrängerzylindern 18 erfassten Messdruckwerte zum Modelbildner-Baustein 39 geleitet. Im Modelbildner-Baustein 39 wird auf der Grundlage der erfassten Werte das Pressen-Rechenmodell M1 der ersten Tiefziehpresse P1 algorithmisch nachgebildet. Entsprechend wird auch das Pressen-Rechenmodell M2 der zweiten Tiefziehpresse P2 in einem weiteren Messvorgang ermittelt, wie er in der 7 angedeutet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pressenstößel
- 2
- Pressenwerkzeug
- 3
- Pressentisch
- 5
- erstes Werkzeugteil
- 7
- zweites Werkzeugteil
- 8, 9
- Blechhalter
- 11
- Blechplatine
- 13
- Matrizeneinsatz
- 14
- Werkzeugpinolen
- 15
- Pressenpinolen
- 16
- Ziehkissen
- 17
- Druckkasten
- 18
- Verdrängerzylinder
- 19
- Pressenwechselassistent-Einrichtung
- 21
- Eingabe-Schnittstelle
- 23
- Matrix
- 25
- Auswerteeinheit
- 27
- Messeinheit
- 28
- Mess-Pressenwerkzeug
- 29
- Pressensteuerung
- 30
- erstes Mess-Pressenwerkzeugteil
- 31
- zweites Mess-Pressenwerkzeugteil
- 33, 35
- Mess-Blechhalter
- 37
- Kraftmessdosen
- 39
- Modellbildner-Baustein
- 40
- Drucksensoren
- P1, P2, P3
- Pressen
- M1, M2, M3
- Pressen-Rechenmodelle
- p
- Verdrängerdruckwerte
- Δs
- Stößelweg
- Fz
- Ziehkissenkraft
- F
- Presskraft
- W12
- Wechselsignal
