DE19608486C1

DE19608486C1 - Press for high internal pressure metal forming

Info

Publication number: DE19608486C1
Application number: DE1996108486
Authority: DE
Inventors: Richard Schwarz
Original assignee: HYDRAP PRESSEN MASCHINENBAU
Current assignee: HYDRAP PRESSEN MASCHINENBAU
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-03-06

Abstract

The press comprises a fixed bottom boom (1), at least two columns (2) and a plunger. The columns protrude from the fixed bottom boom. Compressive force is exerted onto the plunger (6) by means of a force applicator (12). The force is directly transferred onto a workpiece (5) between the bottom boom and the plunger, or is transferred by an implement (4). Each column possesses a force applicator, a counter-holder (16) for absorbing the reaction compressive force, and a locking mechanism (20) for locking the column to the counter-holder. The press has no top boom. The plunger runs along the columns. Each force applicator has a first (13) and second (14) component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a press according to the preamble of Claim 1.

Bei üblichen bekannten Pressen sind die Säulen an ihren ei nen (unteren) Enden über den Untergurt und an ihren anderen (oberen) Enden über einen Obergurt relativ zueinander festgelegt, um einen steifen Verbund zu schaffen. Zum Pres sen wird der Stößel mittels einer oder mehrerer, zwischen den Säulen angeordnet er Kraftaufbringvorrichtungen gegen das Werkstück längs der Säulen verfahren, wobei sich die Preß-Reaktionskraft am Obergurt abstützt. Hierbei müssen große Massen über große Hübe bewegt werden.In conventional known presses, the columns are on their egg (lower) ends over the lower chord and at their other (upper) ends relative to each other via an upper chord set to create a rigid bond. To Pres the plunger is by means of one or more, between the columns he arranged force application devices against the Move the workpiece along the columns, whereby the Press reaction force supported on the top chord. This must be big Masses are moved over large strokes.

Bei einer bekannten Presse (US-PS 4 304 540) der eingangs genannten Art hat jede Säule eine eigene Kraftaufbringvor richtung zum Beaufschlagen des Stößels mit einer Preßkraft, einen eigenen Gegenhalter zum Aufnehmen der Preß-Reaktions kraft sowie eine eigene Verriegelungsvorrichtung zum Ver riegeln der Säule mit dem Gegenhalter. Obergurt und Unter gurt bilden mit Seitenständern ein steifes Pressengerüst. An den Seitenständern ist der Stößel geführt.In a known press (US-PS 4 304 540) of the beginning each pillar has its own force direction for loading the ram with a pressing force, its own counterholder to record the press reaction force and its own locking device for ver lock the column with the counter holder. Upper chord and lower belt form a rigid press frame with side stands. The ram is guided on the side stands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß sie leichter und kompakter gebaut werden kann und daß die Kraftaufbring vorrichtung nur während des eigentlichen Preßvorganges mit einem im wesentlichen dem Umformhub entsprechenden Hub zu betätigen ist.The invention has for its object a press type described above so that they are easier and can be built more compact and that the force application device only during the actual pressing process a stroke corresponding essentially to the forming stroke is pressed.

Diese Aufgabe wird durch eine Presse gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a press according to claim 1 solved.

Bei der Presse nach der Erfindung entfällt der klassische Obergurt. Der Stößel ist an den Säulen geführt, die nur an einem Ende festgehalten oder "schwimmend" angeordnet sind. Dies führt zu einer leichten, kostengünstigen Pressenkon struktion.In the press according to the invention, the classic one is eliminated Top chord. The pestle is guided on the pillars, which only on are held at one end or arranged "floating". This leads to a light, inexpensive press con structure.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Stößel mittels einer gesondert vorgesehenen Hubvorrich tung in eine Position nahe dem Untergurt verfahren werden, wobei diese Hubvorrichtung nicht die Preßkraft aufzubringen hat sondern lediglich dazu dimensioniert zu sein braucht, daß sie die erforderliche Hubbewegung des Stößels in eine Position nahe dem Untergurt, d. h. in Preßposition bewerk stelligen kann. Wird der Hub der Kraftaufbringvorrichtung zum Beschicken der Presse mit Werkstückrohlingen und zur Entnahme der gepreßten Werkstücke ausreichend bemessen, so kann auf die gesonderte Hubvorrichtung jedoch auch ganz verzichtet werden, was zu einer besonders kompakten und leichten Pressenkonstruktion führt.According to an advantageous embodiment of the invention the plunger by means of a separately provided lifting device be moved to a position near the lower chord, this lifting device does not apply the pressing force but only needs to be dimensioned that the required stroke movement of the plunger in a Position near the bottom chord, d. H. bewerk in pressing position can place. Will the stroke of the force application device for loading the press with workpiece blanks and for Sufficiently dimensioned removal of the pressed workpieces can also be completely on the separate lifting device be dispensed with, resulting in a particularly compact and lightweight press construction leads.

Zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Presse wird nach dem Beschicken mit einem Werkstückrohling der Stößel in Preßpo sition nächst dem Untergurt gebracht, z. B. mittels der Kraftaufbringvorrichtung oder, falls vorhanden, mit der ge sonderten Hubvorrichtung. Anschließend wird jede Säule mit dem ihr zugehörigen Gegenhalter zum Aufnehmen der Preß-Reak tionskraft verriegelt. Erst dann wird die Kraftaufbringvor richtung zum Aufbringen der Preßkraft auf das Werkstück un ter volle Kraft gesetzt.To operate a press according to the invention Load the plunger with a workpiece blank in press po sition brought next to the lower chord, z. B. by means of Force application device or, if available, with the ge special lifting device. Then each column is included the associated counterholder for receiving the press reak locked. Only then will the force be applied direction to apply the pressing force to the workpiece un full force.

Die Anwendung einer Presse nach der Erfindung ist besonders attraktiv zum Innenhochdruck-Umformen von Werkstücken, wobei die Kraftaufbringvorrichtungen lediglich zum Zuhalten der Presse während des durch Fremddruck erzeugten Innenhoch druckumformens dienen.The use of a press according to the invention is special attractive for hydroforming workpieces, whereby the force application devices only for locking the Press during the internal high generated by external pressure serve for printing.

Die Kraftaufbringvorrichtung kann vorteilhaft ein erstes Bauteil und ein dazu relativ in Längsrichtung der Säule ver lagerbares zweites Bauteil aufweisen, wobei bei einer ausge führten Konstruktion das erste Bauteil den Zylinder und das zweite Bauteil den Kolben eines Druckmittelzylinders bilden können, oder umgekehrt.The force application device can advantageously be a first Component and a ver relative to the longitudinal direction of the column have storable second component, with one out led the first component to design the cylinder and that second component form the piston of a pressure medium cylinder can, or vice versa.

Bei einer ersten Ausführung der Erfindung, bei der die Kraftaufbringvorrichtung unmittelbar benachbart der Ver riegelungsvorrichtung angeordnet ist, sind die Säulen fest mit dem Untergurt verbunden, und das zweite Bauteil der Kraftaufbringvorrichtung ist mit dem Gegenhalter direkt ver bunden.In a first embodiment of the invention, in which the Force application device immediately adjacent to the ver Locking device is arranged, the columns are fixed connected to the lower flange, and the second component of the Force application device is directly ver with the counter holder bound.

Bei einer abgewandelten Ausführung einer Presse nach der Erfindung, bei der die Säulen in ihrer Längsrichtung gegen über dem Untergurt schwimmend angeordnet sind, ist die Kraftaufbringvorrichtung entfernt von der Verrieglungsvor richtung jenseits des Untergurtes angeordnet und wirkt über einen Bund der Säule beim Preßvorgang, d. h. in verriegeltem Zustand der Verriegelungsvorrichtung, auf den Gegenhalter.In a modified version of a press after the Invention in which the columns against in their longitudinal direction are floating above the lower flange, is the Force application device removed from the locking device direction arranged beyond the lower chord and acts over a collar of the column during the pressing process, d. H. in locked State of the locking device, on the counter holder.

Eine Presse nach der Erfindung kann vertikal oder horizontal angeordnet sein.A press according to the invention can be vertical or horizontal be arranged.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous configurations result from the further subclaims.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich nungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the schematic drawing Solutions explained in more detail using exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 und 2 jeweils eine zur Hälfte geschnittene Seitenansicht einer Presse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im entriegelten Ruhezustand (Fig. 1) und im verriegelten Betätigungszustand (Fig. 2); Figures 1 and 2 each a half-sectioned side view of a press according to a first embodiment of the invention in the unlocked idle state ( Fig. 1) and in the locked operating state ( Fig. 2);

Fig. 3 eine Einzelheit bei III in Fig. 1; Fig. 3 shows a detail at III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Einzelheit bei IV in Fig. 2; Fig. 4 shows a detail at IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine zur Hälfte längs der Linie V-V in Fig. 1 ge schnittene Draufsicht auf die Presse; und Figure 5 is a half cut along the line VV in Figure 1 ge top view of the press. and

Fig. 6 in einer Darstellung wie in Fig. 1 eine Presse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in en triegeltem Ruhezustand. Fig. 6 in a representation as in Fig. 1, a press according to a second embodiment of the invention in locked unlocked state.

In der folgenden Beschreibung sind der Einfachheit halber gleiche oder gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.The following description is for the sake of simplicity same or equivalent parts with the same reference numbers Mistake.

Es sei nun anhand der Fig. 1 bis 4 eine erste Ausführung einer Presse gemäß der Erfindung beschrieben.A first embodiment of a press according to the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 4.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist insgesamt mit der Bezugszahl 1 ein Untergurt bezeichnet, an dem vier, von den Ecken des Untergurts vertikal hochragende Säulen 2 verankert sind. Der Untergurt 1 hat einen Tisch 3, auf dem das Unterteil 4a ei nes Preßwerkzeuges 4 befestigt ist.Referring to FIGS. 1 and 2 as a whole with reference numeral 1 denotes a lower flange, to which four are anchored from the corners of the bottom chord vertically upwardly projecting columns 2. The lower flange 1 has a table 3 on which the lower part 4 a egg nes pressing tool 4 is attached.

Längs der Säulen 2 verschieblich ist ein insgesamt mit der Bezugszahl 6 bezeichneter Stößel vertikal verfahrbar ange ordnet, der an der Unterseite das Oberteil 4b des Preßwerk zeuges 4 trägt. Mit 5 ist ein auf dem Unterteil 4a des Preßwerkzeuges liegendes Werkstück bezeichnet.Along the columns 2 is displaceable a plunger designated overall by the reference number 6 is arranged vertically, which carries the upper part 4 b of the press tool 4 on the underside. 5 with a workpiece lying on the lower part 4 a of the pressing tool is designated.

Es versteht sich, daß im Unterteil 4a und/oder Oberteil 4b nicht gezeichnete Formhohlräume und/oder Formvorsprünge vor gesehen sein können, welche der Negativkontur des fertig gepreßten Werkstückes entsprechen.It is understood that in the lower part 4 a and / or upper part 4 b not shown mold cavities and / or mold projections can be seen before, which correspond to the negative contour of the finished pressed workpiece.

Der Stößel 6 ist mittels hydraulischer Hubzylinder 7 ver fahrbar, die beispielsweise diagonal gegenüberliegend (vgl. Fig. 5) mit dem Zylinder 8 am Untergurt 1 und mit der Kol benstange 9 am Stößel 6 angebracht sind. Diese Hubzylinder 7 sind zum Verfahren des Stößels 6 in eine Betriebsposition dimensioniert, nicht aber zum Aufbringen der Preßkraft auf das Werkstück. Der Stößel 6 ist in Gleitlagern 10 an jeder Säule geführt.The plunger 6 can be moved by means of hydraulic lifting cylinders 7 , which, for example, diagonally opposite (see FIG. 5) with the cylinder 8 on the lower flange 1 and with the piston rod 9 are attached to the plunger 6 . These lifting cylinders 7 are dimensioned for moving the plunger 6 into an operating position, but not for applying the pressing force to the workpiece. The plunger 6 is guided in slide bearings 10 on each column.

Wie deutlicher aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind dem Kopf jeder Säule eine Kraftaufbringvorrichtung 12, ein Ge genhalter 16 und eine dazugehörige Verriegelungsvorrichtung 20 zugeordnet. Die Kraftaufbringvorrichtung 12 hat einen Zylinder 13 und einen darin hydraulisch verschiebbaren Kol ben 14. Der Zylinder 13 ist mittels Schrauben 15 an der Oberseite des Stößels 6 fest angebracht, während der Kolben 14 an der Unterseite 17 des Gegenhalters 16 anliegt. Dieser Gegenhalter 16 umfaßt eine Geradführung mit Führungsflächen 18, längs denen zwei Spannbacken 19 mittels Druckmittelzy lindern 23 gegenläufig verschiebbar sind. Die Spannbacken 19 sind auf ihren halbrund ausgenommenen, einanderzugewandten Klemmseiten mit Ringnuten 21 versehen, welche mit Ringrippen 22 am Kopf jeder Säule 2 verriegelnd zusammenwirken können.As can be seen more clearly from FIGS. 3 and 4, the head of each pillar is assigned a force application device 12 , a counter holder 16 and an associated locking device 20 . The force application device 12 has a cylinder 13 and a hydraulically displaceable piston ben 14 therein. The cylinder 13 is fixed by means of screws 15 to the top of the plunger 6 , while the piston 14 abuts the bottom 17 of the counter-holder 16 . This counter-holder 16 comprises a straight guide with guide surfaces 18 , along which two jaws 19 alleviate by means of Druckmittelzy 23 are displaceable in opposite directions. The clamping jaws 19 are provided on their semicircular, mutually facing clamping sides with annular grooves 21 which can interlock with annular ribs 22 on the head of each column 2 .

Eine Presse nach den Fig. 1 bis 4 wird wie folgt betrieben: Zunächst wird der Stößel 6 mittels der Hubzylinder 7 bei entriegelter Verriegelungsvorrichtung 20 und unbetätigter Kraftaufbringvorrichtung 12 in Preßposition nach unten ver fahren, in welcher das Oberteil 4b des Preßwerkzeuges 4 un mittelbar über dem Werkstück 5 bzw. über dem Unterteil 4a des Preßwerkzeuges steht. Anschließend wird mittels der Druckmittelzylinder 23 die Verriegelungsvorrichtung in Ver riegelungsstellung gebracht, in welcher die Spannbacken 19 die Ringrippen 22 am Kopf der Säulen 2 mit ihren Ringnuten 21 umgreifen, so daß der Kopf jeder Säule 2 formschlüssig mit dem Gegenhalter 16 verriegelt ist. Anschließend wird die Kraftaufbringvorrichtung 12 durch Einleiten von Druckmittel in einen Druckraum 11 auf der Unterseite des Kolbens 14 be tätigt, so daß der Zylinder 13 zusammen mit dem Stößel 6 um einen kleinen Preßhub p (Fig. 4) nach unten verfahren wird. Bei diesem Preßhub wird das Werkstück 5 in die gewünschte Form gebracht.A press according to FIGS. 1 to 4 is operated as follows: First, the plunger 6 by means of the lifting cylinder 7 with unlocked locking device 20 and unactuated force application device 12 move down in the pressing position in which the upper part 4 b of the pressing tool 4 un indirectly the workpiece 5 or above the lower part 4 a of the press tool. Subsequently, the locking device is brought into the locking position by means of the pressure medium cylinder 23 , in which the clamping jaws 19 engage the ring ribs 22 on the head of the columns 2 with their ring grooves 21 , so that the head of each column 2 is positively locked with the counter holder 16 . Subsequently, the force application is actuated 14 be by introducing pressure medium into a pressure chamber 11 on the underside of the piston 12, so that the cylinder 13 is moved together with the plunger 6 by a small pressing stroke p (Fig. 4) downward. During this press stroke, the workpiece 5 is brought into the desired shape.

Zum Öffnen des Werkzeuges und zur Entnahme des fertigen Werkstückes wird durch Druckentlasten des Druckraumes 11 und Unterdrucksetzen des Ringraumes 11′ auf der Oberseite des Kolbens 14 die Kraftaufbringvorrichtung wieder in die Posi tion nach Fig. 3 verbracht, wobei der Stößel 6 um den Preß hub p nach oben gefahren wird. Anschließend werden zur Er leichterung der Entnahme des Werkstückes die Hubzylinder 7 ausgefahren und somit der Stößel 6 in die Position nach Fig. 1 hochgefahren.To open the tool and to remove the finished workpiece by releasing the pressure in the pressure chamber 11 and pressurizing the annular space 11 'on the top of the piston 14, the force application device is again brought into the position according to FIG. 3, the plunger 6 about the press stroke p is driven upwards. Then the lifting cylinders 7 are extended to facilitate the removal of the workpiece and the plunger 6 is raised to the position shown in FIG. 1.

Aus der geschnittenen rechten Hälfte der Fig. 5 ist die ge schweißte bzw. gegossene Stahlkonstruktion des Stößels 6 ersichtlich. Der Untergurt 1 kann in ähnlicher Weise aufge baut sein.From the cut right half of Fig. 5, the ge welded or cast steel structure of the plunger 6 can be seen. The lower flange 1 can be built up in a similar manner.

In der linken Hälfte der Fig. 5 ist oben die Verriegelungs vorrichtung 20 in entriegelter Position der beiden Spann backen in Draufsicht gezeigt.In the left half of Fig. 5, the locking device 20 is shown in the unlocked position of the two clamping jaws in plan view.

Bei der Variante nach Fig. 6 sind die Kraftaufbringvorrich tungen 12 zum Fuß der Säulen 2 verlegt, also von der nach wie vor am Kopf der Säulen angeordneten Gegenhaltern 16 und Verriegelungsvorrichtungen 20 weg. Dies erfordert eine schwimmende Anordnung der Säulen 2 relativ zum Untergurt 1 wie folgt: Der Zylinder 13 der Kraftaufbringvorrichtung 12 ist am Untergurt 1 befestigt, und der Kolben 14 wirkt über einen Bund 25 am Fuß der Säule 2 bei betätigter Kraftauf bringvorrichtung und verriegelter Verriegelungsvorrichtung 20 auf den Gegenhalter 16, um den Stößel 6 um den Pressenhub p nach unten zu verlagern, nachdem dieser Stößel 6 wie bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4 mittels der gesonderten Hubzylinder 7 in Preßposition verfahren worden ist.In the variant according to FIG. 6, the force application lines 12 are moved to the foot of the columns 2 , that is to say from the counterholders 16 and locking devices 20 which are still arranged at the head of the columns. This requires a floating arrangement of the columns 2 relative to the lower flange 1 as follows: The cylinder 13 of the force application device 12 is fastened to the lower flange 1 , and the piston 14 acts via a collar 25 at the base of the column 2 when the force application device is activated and the locking device 20 is locked the counter-holder 16 in order to shift the plunger 6 downwards by the press stroke p after this plunger 6 has been moved into the pressing position by means of the separate lifting cylinder 7 as in the embodiment according to FIGS. 1 to 4.

Um für diese Konstruktion Raum zu schaffen, ist im Unter grund eine Grube 26 unterhalb des Untergurtes 1 vorzusehen, was die Erstreckung der Presse nach Fig. 6 über dem Boden 27 und somit die erforderliche Gebäudehöhe zur Unterbringung der Presse vermindert.In order to create space for this construction, a pit 26 is to be provided in the lower ground under the lower flange 1 , which reduces the extent of the press according to FIG. 6 above the floor 27 and thus the required building height for accommodating the press.

Claims

1. Press with a fixed lower flange ( 1 ), at least two columns ( 2 ) projecting therefrom and a plunger ( 6 ) movably guided along the columns, on which a pressing force can be exerted by means of a force application device ( 12 ), which on a between the lower flange and the ram arranged workpiece ( 5 ) is transmitted directly or via a tool ( 4 ), with each column ( 2 ) having a force application device ( 12 ), a counter holder ( 16 ) for receiving the pressing reaction force and a locking device ( 20 ) to lock the column ( 2 ) with the counter-holder ( 16 ), characterized in that the press has no top flange and that the plunger ( 6 ) is guided on the columns ( 2 ).

2. Press according to claim 1, characterized in that the columns ( 2 ) are fixed to the lower belt ( 1 ) and that each Kraftaufbringvor direction ( 12 ) with the plunger ( 6 ) directly connected first component ( 13 ) and a relatively to this in the longitudinal direction of the column ( 2 ) displaceable second component ( 14 ) which cooperates directly with the counter-holder ( 16 ) ( Fig. 1-4).

3. Press according to claim 1, characterized in that the columns ( 2 ) in the longitudinal direction with respect to the lower flange ( 1 ) are arranged floating and that each force application device ( 12 ) with the lower flange ( 1 ) directly connected first component ( 13 ) and has a second component ( 14 ) which can be displaced relative to it in the longitudinal direction of the column ( 2 ) and which acts on the counter-holder ( 16 ) via a collar ( 25 ) of the associated column ( 2 ) when the locking device ( 12 ) is actuated ( FIG. 6).

4. Press according to claim 2 or 3, characterized in that the first component is a cylinder ( 13 ) and the second component is a piston ( 14 ) of a pressure medium cylinder ( 12 ).

5. Press according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the lower chord ( 1 ) and plunger ( 6 ) a lifting device ( 7 , 7 ) for moving the plunger along the columns ( 2 ) with unlocked locking device ( 12 ) is provided.

6. Press according to claim 5, characterized in that the lifting device on opposite sides of the lower flange ( 1 ) and the plunger ( 6 ), in particular diagonally opposite, attacking pressure medium cylinders ( 7 , 7 ).

7. Press according to one of the preceding claims, characterized in that each interlocking device ( 20 ) has clamping jaws ( 19 , 19 ) which, via profiles ( 21 ), can interlock positively with counter profiles ( 22 ) on the corresponding column ( 2 ) .

8. Press according to claim 7, characterized in that two oppositely guided in straight guides ( 18 , 18 ) clamping jaws ( 19 , 19 ) are provided.

9. Press according to claim 7 or 8, characterized in that the profiles of the clamping jaws ( 19 ) of annular grooves ( 21 ) and the counter profiles of the columns ( 2 ) of annular ribs ( 22 ) are formed.

10. Press according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a control device for individual control of the pressures of each force Bring device is provided.

11. Use of a press according to one of claims 1 to 10 for hydroforming workpieces.