DE19607257C2 - Hydraulische Blechformpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Blechformpresse nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet vorzugsweise für verschiedene Blechumformverfahren, wie beispielsweise das hydromechanische Tiefziehen, Anwendung, bei welchen, neben hohen Preßkräften, ein großer Hub, sowie je nach Anforderung eine zweifachwirkende Arbeitsweise erforderlich sind und bei welcher die Bewegung und die Preßkräfte des Blechhalters unabhängig von der Bewegung des Stempels gesteuert werden müssen.

Bekannte hydraulische Pressenkonzepte weisen die Problematik auf, daß zum Erreichen der erforderlichen hohen Preßkräfte hohe Hydraulikdrücke bei gleichzeitig großen Kolbendurchmessern benötigt werden. Dazu müssen für den Schließhub große Ölvolumina bewegt werden, die zudem im nachfolgenden Presshub mit verhältnismäßig hohen Drücken beaufschlagt werden. Eine weitere Problematik liegt in dem benötigten Raumbedarf für die Zylinderanordnungen des Haupt- und des Außenstößels, der einer kompakten Bauform hinderlich ist.

In der Offenlegungsschrift DE 32 07 242 A1 wird eine Pressenkonzeption vorgeschlagen, in der der Schließhub durch Bewegen des oberen Querhaupts durch Verfahrzylinder erfolgt, die im unteren Querhaupt angebracht sind. Das obere Querhaupt trägt dabei die eine formgebende Werkzeughälfte, die zweite Werkzeughälfte ist auf einer zum unteren Querhaupt beweglichen Tischplatte aufgespannt. Das obere Querhaupt kann in verschiedenen vertikalen Positionen zu den die beiden Querhäupter verbindenden Säulen verklammert werden, mittels eines zu jeder Säule zugeordneten im oberen Querhaupt befindlichen Verriegelungsmechanismus. Dazu werden hydraulisch betätigte Klammern, die die Rundsäulen umfassen, formschlüssig an die Säulen angepresst. Der Presshub erfolgt über eine vertikale Bewegung der Tischplatte durch im unteren Querhaupt befindliche Presszylinder. Der Einsatz dieser Presse ist besonders zum Blechverbundpressen (SMC = sheet molding compound) vorgesehen.

Eine ähnliche Konzeption ist in der Offenlegungsschrift DE 34 03 009 A1 ausgeführt, in der das obere Querhaupt durch hydraulisch beaufschlagte Klemmhülsen kraftschlüssig an die Rundsäulen geklemmt werden kann. Die Lösung ist auf das Verpressen von faserverstärkten Kunststoffmatten zu Formteilen bezogen.

In der Patentschrift DE 35 23 164 C1 wird eine Möglichkeit für die Trennung der Schließ- von der Preßhubbewegung aufgezeigt, ausgehend von der bekannten Konzeption, bestehend aus unterem und oberen Querhaupt, die über Säulen bzw. Seitenständer miteinander fest verbunden sind, und einen beweglichen Stößel (Pressentraverse). Die Schließhubbewegung wird durch eine Zylinderkolbenanordnung durchgeführt, die im oberen Querhaupt angebracht ist und den Stößel direkt bewegt. Die Preßhubbewegung erfolgt über eine Anzahl von Zylinderkolbenanordnungen, die ebenfalls im oberen Querhaupt angebracht sind. Diese weisen einen Hohlkolben auf, durch die eine runde Verbindungsstange geführt ist. Die Verbindungsstange ist mit dem Stößel fest verbunden. Der Hohlkolben ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß mittels konischer Druckhülsen eine Klemmung der Verbindungsstange zum Hohlkolben erreicht werden kann, wenn der Schließhub durchgeführt ist. Der Presshub erfolgt dann über die Bewegung des druckbeaufschlagten Hohlkolbens. Die Presse wird insbesondere für die Herstellung von Preßteilen aus faserverstärktem Kunstoff eingesetzt.

Eine weitere bekannte Lösung ist in der DE-AS 17 52 093 beschrieben. Bei dieser Presse wird der Arbeitsraum von zwei zylindersegmentförmigen Jochstücken und zwei Distanzstücken gebildet, wobei diese vier Teile mit einem unter Vorspannung stehenden Stahlbandmantel umwickelt sind. Innerhalb des sich daraus ergebenden Arbeitsraums, in der Regel weist dieser eine nur geringe Höhe auf, ist eine druckbeaufschlagte Membran eingebracht, die die Blechteile gegen eine Form preßt. Zum Einlegen der Form, bzw Entnahme des Fertigteils wird ein Schlitten (Trog) mit dem formgebenden Werkzeugteil ein- bzw ausgefahren. Diese Erfindung wird im allgemeinen für das Fluidzell-Pressverfahren und das Gummikissenziehen von Blechformteilen eingesetzt. Hierzu sind aber auch Pressentypen im Einsatz, die einen nicht stahlummantelten Aufbau, d. h. einen nicht vorgespannten Pressenkörper aufweisen, sondern aus einzelnen Plattenrahmen aufgebaut sind (DE 37 42 541 A1).

Eine weitere Lösung zum Tiefziehen von Blech wird in der DE 44 36 273 A1 vorgeschlagen. In dieser Pressmaschine wird das Oberwerkzeug, der Ziehring, als sogenanntes Shuttle ausgebildet, das zwischen den Umformoperationen aus dem Maschinständer aus- bzw. eingefahren wird. Außerhalb des Maschinenständers erfolgt das Auswerfen des Blechteils. Im Unterholm der Pressmaschine sind zum Bewegen des Ziehrahmens und des Stempels hydraulische Betätigungseinrichtungen, die durch einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder realisiert sind, angebracht. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein Schließhub quasi nicht erforderlich ist, da das Oberwerkzeug ein- bzw. ausgefahren werden kann und die Bewegung somit auf den Preßhub beschränkt werden kann.

In der Offenlegungsschrift DE 33 21 925 A1 wird eine hydraulische Presse beschrieben, die über zwei unabhängig voneinander verfahrbare Stößel verfügt. Einer der Stößel dient zur Ausführung eines schnellen Vorlaufs zum Schließen des Werkzeuges. Der andere Stößel führt die Hauptbewegung aus. Zum Antrieb des einen Stößels dient ein hydraulischer Plungerantrieb. Mit diesen Antrieb ist eine Einrichtung zum Verriegeln in der Endlage verbunden. Der zur Ausführung der Hauptarbeitsbewegung vorgesehene Stößel ist mit einem im Inneren des Stößels untergebrachten hydraulischen Antrieb ausgerüstet. Der entscheidende Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Antriebe des oberen Stößels sehr groß dimensioniert sind und über diese die gesamten Presskräfte in den Pressenkörper übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine hydraulische Blechformpresse zu entwickeln, bei welcher die üblicherweise durch eine entsprechende Zylinderanordnung durchgeführte Schließ- und Preßhubbewegung, durch zwei Zylinderanordnungen, die jeweils im Unterholm und im Oberholm angeordnet sind, räumlich getrennt werden und die den Vorteil bietet, daß für große Hubbewegungen, die zudem hohe Nennkräfte im Presshub erfordern, die Schließhubbewegung durch einfach gestaltete Verfahrzylinder ausgeführt wird und der Presshub durch kurzhubige Zylinder möglich ist.

Durch die Anordnung der Zylinder kann eine zweifach von oben wirkende Wirkungsweise der Presse erreicht werden, wie diese für verschiedene Blechumformverfahren benötigt wird, wie vorzugsweise das hydromechanische Tiefziehen. Eine Wirkbewegung, vorzugsweise für den Außenstößel, ist für das Aufbringen der Blechhalterkraft und die andere Wirkbewegung, vorzugsweise für den Hauptstößel, zur Ausformung des Blechteils über den Stempel erforderlich. Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch aus dem Grund der maximal möglichen Teiletiefe vorteilhaft, da der insgesamt durch Preß- und Schließhub zur Verfügung stehende Hub auf ca. 2,5 × max. Teiletiefe beschränkt werden kann. Dies wird durch das vertikale Bewegen des Hauptstößels nach Zurückfahren der Distanzen in deren Ausgangsstellung möglich.

Als vorteilhaft im Vergleich zu den beschriebenen Konzeptionen (DE 32 07 242 A1, DE 34 03 009 A1) ist das Bewegen vergleichsweise geringer Massen für die Schließhubbewegung zu nennen, da ausschließlich die Distanzen zur Verriegelung des Hauptstößel zu bewegen sind. Auch ergeben sich bei den angeführten Patenten technische Schwierigkeiten bei der Kraftübertragung von sehr hohen Preßkräften durch Reibschluß in das Pressengestell.

Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Positionierung der Werkzeugteile zueinander immer gewährleistet, die für eine gleichbleibende Qualität der Blechformteile über eine Vielzahl von Teilen unbedingt erforderlich ist, da die Bewegung der Stößel und die Bewegung des Tischs in jeder Phase der Hubbewegung durch Führungssysteme gewährleistet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Abb. 1 die räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Presse, teilweise in Schnittdarstellung. Die Presse befindet sich dabei in ihrer Ausgangsstellung.

Abb. 2 die räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Presse, teilweise in Schnittdarstellung. Die Presse ist im Zustand, Hauptstößel 16 mechanisch verriegelt durch eingefahrene Distanzen 13 und Außenstößel 5 abgefahren, gezeigt.

Abb. 3 die räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Presse, teilweise in Schnittdarstellung. Die Presse ist im Zustand, Hauptstößel 16 mechanisch verriegelt durch eingefahrene Distanzen 13 und Außenstößel 5 abgefahren, sowie Tischstößel 6 in seiner oberen Endlage, gezeigt.

Die in Abb. 1 dargestellte Presse ist zum Umformen von metallischen Gegenständen bestimmt, insbesondere aus Blechwerkstoffen. Diese besitzt ein Pressengestell, das aus mehreren Rahmenplatten 1 aufgebaut ist. Diese sind über eine Vielzahl von Querzugankern 2 verspannt. Zwischen den Rahmenplatten 1 sind Distanzplatten 3 angeordnet, die die Position der Rahmenplatten 1 zueinander festlegen. Die Abstände zwischen den Rahmenplatten 1 sind so ausgeführt, daß alle Rahmenplatten 1 in den Lastabtrag miteinbezogen werden, wobei selbstverständlich die zur Symmetriemitte hin angeordneten Rahmen einen größeren Anteil dazu beitragen. An den äußeren Rahmenschenkeln 1c sind die Führungssysteme 4a, 4b für den Außenstößel 5 und den Tischstößeln 6 befestigt.

Die Zylinderplatte 7 wird über Längszuganker 9 gegen die Unterseite des Oberholms 1a fixiert. Die Längszuganker 9 stützen sich wiederum über Querplatten 8 gegenüber den aus Rahmenplatten 1 bestehenden Pressengestell ab. Die Dicke der Zylinderplatte 7 ist derart ausgeführt, daß die Presskräfte möglichst gleichmäßig in den Oberholm 1a eingeleitet werden können. Die Zylinder 10 sind an der Zylinderplatte 7 befestigt. Zudem sind in der Zylinderplatte 7 entsprechend der Anzahl der Zylinder 10 für den Außenstößel 5 Aussparungen eingebracht, durch die die Zylinder 10 hindurchgeführt sind. Ferner sind an der Zylinderplatte 7 an zwei gegenüber liegenden Seiten Aufnahmeplatten 11 angebracht, die die Zylinder 12 zum Verfahren der Distanzen 13 aufnehmen. Die Führungs- und Aufnahmeschienen 14 für die Distanzen 13 sind auf der Unterseite der Zylinderplatte 7 befestigt. Diese sind geometrisch derart positioniert, daß diese im Bereich des durch die Aussparungen für die Zylinder 10 des Außenstößels 5 festgelegten Raums angebracht sind.

Die Verfahrzylinder 15 für die Bewegung des Hauptstößels (Innenstößel) 16 sind auf der Innenseite der Rahmenplatten 1 befestigt. Die inneren Rahmenplatten 1, sowie der Außenstößel 5 sind dazu derart ausgeführt, daß die Bewegung des Außenstößels 5 nicht beeinträchtigt wird. An zwei gegenüberliegenden Seiten des Hauptstößels 16 sind Träger 17 angebracht, die bis zu den Kolbenstangen der Verfahrzylinder 15 herausragen. Im Sinne der Erfindung ist es auch möglich, die Verfahrzylinder 15 des Hauptstößels 16 im Zwischenraum der beiden inneren Rahmenplatten 1 festzulegen. Die Führung des Hauptstößels 16, während der Verfahrbewegung, wird durch ein Führungssystem zum Außenstößel 5 hin ereicht. Die untere Endlage des Hauptstößels 16 ist durch die Höhe der Distanzen 13 bestimmt, so daß diese eingefahren werden können. In der oberen Endlage kann der Hauptstößel 16 bis auf Anlage zur Zylinderplatte 7 aufgefahren werden.

Der Außenstößel 5 wird, wie ausgeführt, durch die in der Zylinderplatte 7 befindlichen Zylinder 10 bewegt. Im vorliegenden Fall sind dazu vier in den Eckbereichen des Außenstößels 5 angeordnete Zylinder 10 vorgesehen. Diese sind als Differentialzylinder ausgeführt und können die benötigte Blechhalterkraft aufbringen. Durch entsprechende Zuordnung von Ventilen zu jedem Zylinder 10 kann bei geeigneter Steuerung dieser eine gezielte Beeinflußung des Ziehprozeß durch Steuerung der Druckbeaufschlagung erreicht werden. Das Führungssystem 4a des Außenstößel 5 erfolgt zu den äußeren Rahmenplatten 1 hin. Die obere Endlage des Außenstößels 5 ist derart bestimmt, daß die Distanzen 13 noch in ihre äußere Endlage zurückfahren können.

Auf dem Unterholm 1b liegt ein einfachwirkender Zylinder (Plungerzylinder) 18 für den Preßhub quasi lose auf. Die Form und Dicke des Zylinders im Bereich des Zylinderbodens ist derart ausgeführt, daß alle Rahmenplatten 1 zum Lastabtrag der Preßkräfte beitragen können. Im vorliegenden Fall ist der Kolbendurchmesser 19 verhältnismäßig groß ausgeführt, so daß zur Erreichung der hohen Preßkräfte verhältnismäßig geringe Hydraulikdrücke erforderlich sind. Im Sinne der Erfindung kann hier auch ein erheblich geringerer Kolbendurchmesser bei höheren Drücken verwendet werden. Der Pressentisch 6 wird direkt vom Kolben des Plungerzylinders 19 bewegt. Die Höhe des Pressentischs 6 ist derart bemessen, daß nur geringe Durchbiegungen im Preßbetrieb auftreten. Die Führung 4b des Pressentischs 6 erfolgt an den äußeren Rahmenplatten 1.

Die Abb. 1, 2, 3 zeigen die verschiedenen Phasen eines Arbeitszyklus im Preßbetrieb für Verfahrensabläufe, die eine zweifach wirkende Arbeitsweise voraussetzen. Dazu gehören beispielsweise das Tiefziehen im Anschlag (entsprechend DIN 8584) oder das hydromechanische Tiefziehen (entsprechend DIN 8584).

In Abb. 1 ist die Presse in Ausgangsstellung aufgezeigt. Dabei sind die Distanzen 13 in ihre äußere Endlage zurückgefahren, der Hauptstößel 16, sowie der Außenstößel 5 befinden sich in ihrer oberen Endlage. Der Pressentisch 6 ist in seine untere Endlage zurückgefahren.

Abb. 2 zeigt den Zustand, der nach dem Schließen des Blechhalters vorliegt. Dazu wird der Hauptstößel 16 in seine untere Endlage bewegt. Gleichzeitig oder nachfolgend kann der Außenstößel 5 bis zum Schließen des Blechhalters abgesenkt werden (nicht dargestellt). Anschließend werden die Distanzen 13 bis zu ihrer inneren Endlage eingefahren und so der Hauptstößel 16 mechanisch verriegelt. Die ausgeführten Bewegungen stellen den Schließhub im Arbeitszyklus dar.

Die Abb. 3 zeigt den Zustand, der nach Ausführung des Preßhubs vorliegt. Der Tischstößel 6 wird unter Wirkung des Plungerkolbens 19 nach oben bewegt. Dadurch wird beispielsweise beim Tiefziehen der Blechhalter gegen die über die Zylinder 10 des Außenstößels 5 eingestellte Blechhalterkraft nach oben verschoben und so das Blechteil über den am Hauptstößel 16 befestigten Stempel ausgeformt (Stempel und Blechhalter sind nicht dargestellt).

Der Bewegungsablauf in die Ausgangsstellung der Presse, entsprechend Abb. 1 erfolgt in umgekehrter Abfolge.

Im Sinne der erfindungsgemäßen Anordnung können selbstverständlich auch Verfahren durchgeführt werden, die nur eine Einfachwirkung erfordern, wie beispielsweise das Prägen, Biegen und Schneiden von dicken und/oder hochfesten Blechen.

Claims (10)

1. Hydraulische Blechformpresse zum Formen von Blechteilen durch verschiedene Blechformverfahren mit zwei voneinander unabhängig verfahrbaren Stößeln, wobei der im Unterteil der Blechformpresse (1b) angeordnete Tischstößel (19) über einen Kolben (19) in einem Plungerzylinder (18) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Tischstößel (6) gegenüberliegend angeordnete Hauptstößel (16) mit Hilfe hydraulisch betätigbarer Verfahrzylinder (15) vertikal verschiebbar und in seiner unteren Stellung durch Einfahren von Distanzen (13) verriegelbar ist, wobei die Distanzen (13) rechtwinklig zur Hubbewegung durch hydraulisch betätigte Zylinder (12) bewegbar sind und über die Distanzen (13) die volle auf den Hauptstößel (16) wirkende Preßkraft mittels einer zwischen den Distanzen (13) und dem Oberholm (1a) des Pressengestells angeordneten Zylinderplatte (7) in das obere Pressen-Querhaupt des aus mehreren Rahmenplatten (1) bestehenden Pressenkörpers einleitbar ist, so daß über die zur vertikalen Bewegung des Hauptstößels (16) erforderlichen Verfahrzylinder (15) keine Pressenkräfte übertragen werden.

2. Hydraulische Blechformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstößel (16) von einem durch mehrere hydraulische Zylinder (10) vertikal beweg­ baren Außenstößel (5) umschlossen ist, wobei die Zylinder (10) in der im Pressen- Querhaupt angeordneten Zylinderplatte (7) angebracht sind, daß zur Realisierung der vertikalen Bewegung des Hauptstößels (16) an den äußeren Rahmenplatten (1) ein entsprechendes Führungssystem (4a) angeordnet ist und daß der Außenstößel (5) derart ausgebildet ist, daß die Distanzen (13) durch oder über diesen seitlich ausfahrbar sind.

3. Hydraulische Blechformpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrzylinder (15) für die Bewegung des Hauptstößels (16) an den Innenseiten der Rahmenplatten (1) angeordnet sind, wobei an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Hauptstößels (16) Träger angebracht sind, die die Verbindung zu den Kolbenstangen der Verfahrzylinder (15) herstellen und daß die Führung des Hauptstößels (16) während der Verfahrbewegung durch ein zwischen diesem und dem Außenstößel (5) angeordnetes Führungssystem erfolgt.

4. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzen (13) durch rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Hauptstößels (16), des Außenstößels (5) und des Tischstößels (6) an der Zylinderplatte (7) angeordnete hydraulische Zylinder (12) betätigbar sind, wobei die Führung der Distanzen (13) über ebenfalls an der Zylinderplatte (7) angebrachte Führungsschienen (14) erfolgt.

5. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderplatte (7) an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Aufnahmeplatten (11) aufweist, welche die Zylinder (12) zum Verfahren der Distanzen (13) aufnehmen und daß die Führungsschienen (14) für die Distanzen (13) an der Unterseite der Zylinderplatte (7) befestigt sind.

6. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderplatte (7) vier Zylinder (10) so angeordnet sind, daß sie jeweils an den Eckbereichen des Außenstößels (5) angreifen.

7. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (10) als Differentialzylinder ausgebildet sind und die erforderliche Blechhaltekraft aufbringen und daß jedem Zylinder (10) zur Beeinflussung des Ziehprozesses durch Druckbeaufschlagung Ventile entsprechend zugeordnet sind.

8. Hydraulische Blechformpresse einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Endlage des Hauptstößels (16) durch die Höhe der Distanzen (13) bestimmt wird und daß der Hauptstößel (16) in seiner oberen Endlage an der Zylinderplatte (7) anliegt.

9. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kolben (19) im Plungerzylinder (18) vertikal verschiebbare Tischstößel (6) durch ein an den äußeren Rahmenplatten (1c) angeordnetes Führungssystem (4b) geführt wird, wobei die Rückstellbewegung des Tischstößels (6) durch sein Eigengewicht und das Eigengewicht des Kolbens (19) erfolgt.

10. Hydraulische Blechformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderplatte (7) über Längszuganker (9) gegen die Unterseite des Oberholms (1a) des Pressengestells fixiert ist, wobei sich die Längszuganker (9) über Querplatten (8) gegenüber den Rahmenplatten (1) abstützen und daß die Zylinderplatte (7) so dimensioniert ist, daß eine gleichmäßige Übertragung der Presskräfte in den Oberholm (1a) erfolgt.