DE19953860A1 - Tiefziehpresse und Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung einer Tiefziehpresse mit einer ungeteilten Kissenplatte, einer Anordnung von Kissenzylindern und einer Steuereinrichtung, zur Steigerung der Auslastung durch die Möglichkeit der Verwendung sowohl von großen als auch von kleinen Werkzeugen, mit einer Lageregelung der Kissenplatte während des Umformvorganges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tiefziehpresse mit einem Tischziehkissen und einer Werk­ zeuganordnung mit zumindest einem an einem Pressenstössel befestigten Ober­ werkzeug, zumindest einem, durch Kissenbolzen getragenen Blechhalter und zu­ mindest einem Unterwerkzeug in Verbindung mit einem Pressentisch.

Aus dem Stand der Technik sind, gemäß Fig. 10, Tiefziehpressen mit ungeteilten Kissenplatten und einem oder mehreren Kissenzylindern, hauptsächlich zur Umfor­ mung mit großen Werkzeugen, bekannt. Dabei ist bei der Umformung jedoch nur eine geringe außermittige Last zulässig.

Des weiteren kann, in Verbindung mit einem großen Werkzeug, ein Vielpunktzieh­ kissen verwendet werden, wobei die Kolbenstangen der Kissenzylinder, analog den Kissenbolzen, direkt auf den Blechhalter des Werkzeuges wirken. Werden hingegen mehrere Werkzeuge über einem ungeteilten Kissen angebracht, so müssen bei au­ ßermittigem Lastfall Ausgleichsbolzen zur Lastkompensation verwendet werden, für die jedoch häufig kein Platz zur Verfügung steht. Üblicherweise ist auch die benö­ tigte Blechhalterkraft beim Einsatz mehrerer, kleinerer Werkzeuge geringer als bei einem großen Werkzeug.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik, gemäß Fig. 11, die Verwendung einer geteilten Kissenplatte für die Aufnahme von mehreren und/oder kleineren Werkzeu­ gen bekannt. In dieser Konfiguration ist es nötig, dass die Kissenanzahl und die Kis­ senmittenabstände mit denen der Werkzeuge übereinstimmt. Wird eine geteilte Kis­ senplatte zur Aufnahme eines großen Werkzeuges verwendet, sind durch die Tei­ lungsfuge häufig nicht alle Bolzenreihen mit Kissenbolzen belegbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tiefziehpresse der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass in Verbindung mit einer ungeteilten Kissen­ platte sowohl große als auch kleine Werkzeuge ohne unzuträgliche Belastungen der Kissenführung verwendbar sind, und in allen Fällen ein verbessertes Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken durch verbesserte Blechhalterfunktion erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Tiefziehpresse der eingangs genannten Art erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, dass mit einer ungeteilten Kissenplatte eine Mehrzahl von äußeren Kissenzylindern in Eingriff bringbar sind und diese äußeren Kissenzy­ linder zumindest in Eckbereichen der Kissenplatte angeordnet sind.

Diese äußeren Kissenzylinder haben bei der Umformung von Blechwerkstücken durch große Werkzeuge nur einen geringen Anteil an der gesamten Blechhaltekraft und dienen hauptsächlich zum Kompensieren von Kippbewegungen im Wirksystem sowie der Lageregelung des oberen Totpunktes des Kissens. Sie übernehmen au­ ßerdem die Kissenvorbeschleunigung vor dem Umformvorgang, sowie das Auswer­ fen des Werkstücks nach dem Umformvorgang.

Vorzugsweise ist bei einer erfindungsgemäßen Tiefziehpresse die ungeteilte Kissen­ platte so ausgeführt, dass mindestens ein Kissenzylinder im zentralen Bereich un­ terhalb der Kissenplatte in der Weise angeordnet ist, dass er mit leichtem Vorspann­ druck gegen die Kissenplatte drückt. Bei einer Ausrüstung der Tiefziehpresse mit einem großen Werkzeug tragen diese inneren Zylinder den Hauptanteil der benötig­ ten Umformkraft. Bei der Verwendung von kleinen Werkzeugen können durch die Reduzierung des Vorspanndruckes die inneren Zylinder hingegen von der Kraft­ übertragung ausgeschlossen werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerein­ richtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von Weg- und Drucksignalen der Werk­ zeuganordnung eine Druckbeaufschlagung der inneren und äußeren Kissenzylinder bewirkt. Die Drucksignale aus allen Zylinderkammern der Kissenzylinder sowie die Messwerte von Kissen- und Stößelweg werden zur Lage- und Kipperfassung mit den Sollwerten verglichen. Entsprechend der zu erreichenden Lastverteilung über der Kissenplatte und zur Minimierung der elastische Deformation werden die Ventile der Kissenzylinder nachfolgend angesteuert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können auch klei­ nere Werkzeuge im Randbereich der Tiefziehpresse eingesetzt werden, beispiels­ weise bei einer Werkzeuganordnung als Transferwerkzeug. Je nach benötigter Blechhaltekraft werden dabei zur Erzeugung einer außermittigen Kissenkraft nur die äußeren Kissenzylinder mit Druck beaufschlagt.

Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes erfindungsge­ mäß durch die Merkmale des Anspruches 5 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, daß sowohl nur die äußeren Kissenzylinder als auch die äußeren und die inneren Kissenzylinder in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden. Dies ermöglicht die Verarbeitung der Blechwerkstücke mit verschiedenen Durchlaufrichtungen. So können lange Blech­ werkstücke längs der Tiefziehpresse durch 2-3 Werkzeuge mit einer aussermittigen Kissenkraft bearbeitet werden.

Alternativ dazu können 2-6 kleinere Werkzeuge in einer Rechteck-Anordnung in Querrichtung der Tiefziehpresse bearbeitet werden.

Bei einer eventuelle Parallelitätsabweichung zwischen Pressentisch und Pressen­ stössel werden die äußeren und inneren Kissenzylinder gemäß dem erfinderischen Verfahren derart mit Druck beaufschlagt, daß eine Gesamtkraft parallel zum Pres­ sentisch oder zum Pressenstössel erzeugt wird.

Es ist jedoch auch möglich, die Gesamtkraft in anderer Weise, z. B. nichtparallel zu Pressentisch oder Stößel zu regeln und hierdurch die Druckverteilung zwischen den Blechhalterflächen zu variieren und damit den Flanscheinzug zu beeinflussen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehöri­ gen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 Anforderungsbild für Werkzeugbelegungen in einer Tiefziehpresse

Fig. 2 ein Transferwerkzeug mit kleinem exzentrischen Kraftangriff;

Fig. 3 ein Transferwerkzeug mit größerer Blechhalterkraft;

Fig. 4 eine Anordnung mit großem Werkzeug und großer Umformkraft;

Fig. 5 eine räumliche Darstellung eines Pressentisches mit integrierter Zieh­ einrichtung;

Fig. 6 eine Explosionsdarstellung eines Pressentisches gem. Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung des Pressentisches;

Fig. 8 eine Kissenplatte mit Sensoren für Druck p, Kissenweg ski und Stößel­ weg ist;

Fig. 9 eine Steuereinrichtung;

Fig. 10 Stand der Technik mit ungeteilter Kissenplatte; und

Fig. 11 Stand der Technik mit mindestens einer kleinen Kissenplatte für Transferwerkzeuge.

Fig. 1 zeigt eine Übersicht der verschiedenen Werkzeugbelegungen über dem Pressentisch 6, die nachfolgend näher erläutert werden. Fig. 1a) bis 1c) zeigen die Belegung mit einem großen Werkzeug 5, wobei bei Fig. 1a) eine mittige Kissenkraft K, in Fig. 1b) eine außermittige, über den Kissenhub veränderbare Kissenkraft K und in Fig. 1c) eine beeinflußbare Lastverteilung K auf die Ziehstifte erzeugt wird. In Fig. 1d) ist die Belegung mit 2-3 kleineren Werkzeugen 5 für lange, schmale Teile und einem Durchlauf in Längsrichtung mit einer zu erzeugenden außermittigen Kissenkraft K für 1 Werkzeug dargestellt. Fig. 1e) zeigt eine Werkzeuganordnung mit 2-6 kleineren Werkzeugen 5 in der Rechteck-Anordnung zur Bearbeitung in Querrichtung der Tiefziehpresse mit einer Kissenkraft K für 1-2 Werkzeuge. In allen diesen Fällen sind vorzugsweise in den Eckbereichen der Kissenplatte 8 (die hier nicht sichtbar ist, da sie sich unter dem Pressentisch 6 befindet) äußere Kissenzylin­ der 9 zur Aufnahme der überwiegend außermittig auftretenden Kissenkraft K vorge­ sehen, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.

Ein Ausführungsbeispiel eines Transferwerkzeuges, in dem nur eine relativ geringe Umformkraft notwendig ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Blechwerkstück 3, gelagert auf einem Blechhalter 4, wird umgeformt, indem das am Pressenstössel 1 befestigte Oberwerkzeug 2 gegen das Unterwerkzeug 5 gepresst wird. In diesem Fall über­ nehmen die äußeren Kissenzylinder 9 nicht nur die Lageregelung der Kissenplatte 8, sondern auch die gesamte benötigte Blechhalterkraft.

Ist die benötigte Blechhalterkraft höher, können zusätzlich innere Kissenzylinder 10, wie in Fig. 3 dargestellt, mit Druck beaufschlagt werden.

Bei der Bearbeitung großer Blechwerkstücke durch große Werkzeuge 2,5, gemäß Fig. 4, tragen die inneren Kissenzylinder 10 den Hauptanteil der Blechhalterkraft, durch die äußeren Kissenzylinder 9 wird wiederum die Lageregelung sowie die Vor­ beschleunigung des Kissens übernommen.

In Fig. 5 wird der untere Bereich einer Tiefziehpresse zur Bearbeitung von Blech­ werkstücken gezeigt, bestehend aus einem Pressentisch 6 und einer Anordnung von äußeren und inneren Kissenzylindern 9, 10. Sowohl die äußeren, als auch die inne­ ren Kissenzylinder 9, 10 werden über benachbarte Druckgasbehälter 12 hochdyna­ misch mit Druck beaufschlagt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird die Kissenplattenbaugruppe 8 durch die äußeren und die inneren Kissenzylinder 9, 10 in dem Pressentisch geführt. Die äußeren Kis­ senzylinder 9 sind mittels Bolzen 13 durch Öffnungen im Träger 11 kardanisch mit der Kissenplatte 8 verbunden.

In der Schnittdarstellung in Fig. 7 ist der Aufbau mit 4 äußeren Kissenzylindern 9 und 3 inneren Kissenzylindern 10 dargestellt. Die inneren Kissenzylinder 10 müssen keine feste Verbindung zur Kissenplatte 8 aufweisen. Sie werden gegebenenfalls durch einen entsprechenden Vorspanndruck gegen die Kissenplatte gedrückt.

Fig. 8 zeigt schematisch die Anordnung zur Kraft- und Lageregelung in Form einer Ablaufsteuerung, indem der Weg am Stößel 1 mittels Wegmeßgebern 13, sowie Weg und Druck an allen Kissenzylindern 9, 10 mittels Wegmeßgebern 14 und Druckmeßgebern 15 gemessen wird. Die ermittelten Drucksignale p, die Meßwerte des Kissenplattenweges ski und die Meßwerte des Stößelweges sst dienen, wie in der Steuereinrichtung 16 gemäß Fig. 9 dargestellt, nach einem Vergleich mit den Sollwerten zu einer Ansteuerung des Hubreglers, des Kippreglers in x-Richtung und des Kippreglers in y-Richtung, sowie einer Synchronisierung. Mit dem ermittelten Werten werden wiederum die Ventile der Kissenzylinder 9, 10 angesteuert, um die erforderliche Lage der Kissenplatte 8 sowie die benötigte Blechhalterkraft zu errei­ chen. Aufgrund der individuellen Ansteuerungsmöglichkeiten des Hubreglers sowie der Kippregler in x- und y-Ausladung kann auch bei einer Schräglage von Pressen­ tisch oder Pressenstößel in z-Richtung eine Gesamtkraft der Kissenplatte parallel zu Pressentisch und/oder Pressenstößel erzeugt werden. Ebenso kann aufgrund der individuellen Ansteuerung von Hub- und Kippreglern der Einzug der Blechwerkstü­ cke, durch die Erzeugung einer Gesamtkraft der Kissenplatte unparallel zu Tisch oder Stößel, geregelt werden.

Claims (7)

1. Tiefziehpresse mit Tischziehkissen und einer Werkzeuganordnung mit zumindest einem an einem Pressenstössel (1) befestigten Oberwerkzeug (2), zumindest einem durch Kissenbolzen (7) getragenen Blechhalter (4), und zumindest einem Unterwerkzeug (5) in Verbindung mit einem Pressentisch (6), dadurch gekennzeichnet, daß mit einer ungeteilten Kissenplatte (8) eine Mehr­ zahl von äusseren Kissenzylindern (9) in Eingriff bringbar sind und diese äusse­ ren Kissenzylinder (9) zumindest in Eckbereichen der Kissenplatte (8) angeord­ net sind.

2. Tiefziehpresse nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein innerer Kissenzylinder (10) unterhalb der Kissenplatte (8) angebracht ist.

3. Tiefziehpresse nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, die in Abhängig­ keit von Weg- und/oder Drucksignalen der Werkzeuganordnung eine Druckbe­ aufschlagung der inneren und äusseren Kissenzylinder (9, 10) bewirkt.

4. Tiefziehpresse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkzeuganordnung ein Transferwerkzeug (17) mit zumindest einem Tiefziehwerkzeug (2, 5) im Randbereich ist.

5. Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken in einer Tiefziehpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringer Umformkraft nur die äusseren Kissenzylinder (9) mit Druck beauf­ schlagt werden.

6. Verfahren zum Tiefziehen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ent­ sprechend der benötigten Umformkraft die äusseren und die inneren Kissenzylin­ der (9, 10) in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden.

7. Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken nach zumindest einem der An­ sprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äusseren und inneren Kis­ senzylinder (9, 10) in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden zur Erzeugung einer Gesamtkraft parallel zum Pressentisch (6) und/oder zum Pres­ senstössel (1).