DE19954310B4

DE19954310B4 - Method for rapid control of drawing operations in presses and suitable drawing press for this purpose

Info

Publication number: DE19954310B4
Application number: DE1999154310
Authority: DE
Inventors: Volker Thoms
Original assignee: Thoms Volker Profdr
Current assignee: THOMS, VOLKER, PROF.DR., 01734 RABENAU, DE
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: DE19954310A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Zieheinrichtung, bestehend aus einem Ober- und Unterwerkzeug und einem Niederhalter mit mindestens einem Druckpunkt und jeweils einem auf den Druckpunkt wirkenden Druckkolben sowie einer Messeinrichtung zur Erfassung des Einlaufweges des Rohteilrandes und einer Einrichtung zur Regelung der Klemmkraft des Niederhalters in Abhängigkeit vom Einlaufweg, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagekraft jedes Druckpunktes (13, 13', 13'') im Zusammenwirken des zugeordneten Druckkolbens (12, 12', 12'') und eines zusätzlich zugeordneten piezoelektrischen Aktuators (15, 15', 15''), die paarweise in der Wirkungslinie auf den jeweiligen Druckpunkt (13, 13', 13'') in Reihe hintereinander geschaltet sind, geregelt wird.method for operating a pulling device, consisting of a top and Lower tool and a hold-down with at least one pressure point and in each case one acting on the pressure point and pressure piston a measuring device for detecting the inlet path of the blank edge and means for controlling the clamping force of the blank holder dependent on from the inlet path, characterized in that the bearing force of each Pressure point (13, 13 ', 13' ') in the interaction of the associated Plunger (12, 12 ', 12' ') and an additional associated piezoelectric Actuator (15, 15 ', 15' '), the pairwise in the line of action on the respective pressure point (13, 13 ', 13' ') connected in series one behind the other are, is regulated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Ziehpressen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Ziehpresse nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.The The invention relates to a method for operating drawing presses the preamble of claim 1 and a drawing press according to the preamble of claim 4.

Die Qualität gezogener Blechteile hängt wesentlich von der richtigen Einstellung der Niederhalterkraft in der Ziehpresse ab. Ändern sich während des Ziehprozesses die Prozessparameter, z. B. aufgrund einer Störung durch werkstückseitige Qualitäts- oder Schmierungsänderung, so muss dies durch eine schnelle Korrektur des Einstellwertes der Klemmkraft des Niederhalters sofort und selbsttätig kompensiert werden, damit das Ziehteil – trotz der veränderten Prozessparameter für das betreffende Rohteil – dennoch ordnungsgemäß fertiggezogen werden kann.The quality pulled sheet metal parts hangs much of the correct setting of the holding force in from the drawing press. To change during the Drawing process the process parameters, eg. B. due to a fault workpiece side Quality or lubrication change, this must be done by a quick correction of the setting value of the clamping force the hold-down immediately and automatically compensated, so the drawing part - despite the changed Process parameters for the relevant blank - nevertheless be finished properly can.

Die DE 43 38 828 A1 beschreibt ein Verfahren zur On-Line-Regelung des Ziehprozesses, bei dem die Niederhalterkraft so geregelt wird, dass der Einlaufweg des Rohteilrandes einem zuvor ermittelten Sollwert entspricht. Hierbei wird der Niederhalter mittels eines hydraulisch beaufschlagbaren, auf den Niederhalter in Richtung der Anlagefläche wirkenden Druckkolben betätigt. Die Hydraulik ist jedoch vergleichsweise langsam und daher nicht immer in der Lage, die Niederhalterkraft so schnell nachzuregeln, dass die gewünschte Qualität des Ziehteils erreicht werden kann.The DE 43 38 828 A1 describes a method for on-line control of the drawing process, in which the hold-down force is controlled so that the inlet path of the blank edge corresponds to a previously determined setpoint. Here, the holding-down device is actuated by means of a hydraulically loadable, acting on the hold-down in the direction of the contact surface pressure piston. However, the hydraulics are relatively slow and therefore not always able to readjust the hold-down force so quickly that the desired quality of the drawn part can be achieved.

Ähnliche Schwierigkeiten treten auch in Mehrpunktzieheinrichtungen auf, in denen ein Rohteil zwischen einem Oberwerkzeug, einem Unterwerkzeug und einem über mehrere Druckpunkte einstellbaren Blechhalter verformt wird. Eine solche Mehrpunktzieheinrichtung ist z. B. in DE 44 03 954 A1 beschrieben. Auf jeden Druckpunkt wirkt ein Druckkolben. Die Regelung jedes einzelnen Druckpunkts erfolgt – pneumatisch oder hydraulisch – unabhängig von der Einstellung der anderen Druckpunkte, wodurch eine Optimierung der Einstellung des Blechhalters während des Ziehvorgangs ermöglicht wird. Allerdings sind die hydraulisch oder pneumatisch geregelten Druckpunkte oft zu träge, um lastbedingte Durchbiegungen der Tiefziehwerkzeuge, Werkzeug bzw. Werkstückvibrationen etc. zu kompensieren.Similar difficulties also occur in Mehrpunktzieheinrichtungen in which a blank between an upper tool, a lower tool and an adjustable over a plurality of pressure points plate holder is deformed. Such Mehrpunktzieheinrichtung is z. In DE 44 03 954 A1 described. At each pressure point acts a pressure piston. The control of each individual pressure point takes place - pneumatically or hydraulically - independently of the setting of the other pressure points, whereby an optimization of the setting of the sheet metal holder is made possible during the drawing process. However, the hydraulically or pneumatically controlled pressure points are often too sluggish to compensate for load-related deflections of thermoforming tools, tool or workpiece vibrations, etc.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dessen Hilfe eine besonders schnelle Regelung der Auflagekraft eines Druckpunkts – und, als Spezialfall hiervon, der Niederhalterkraft – an einer Ziehpresse, gewährleistet werden kann.Of the The invention is therefore based on the object of providing a method with its help a particularly fast control of the bearing force a pressure point - and, as a special case of this, the hold-down force - on a drawing press, guaranteed can be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.The The object is achieved by the Features of the claims 1 and 4 solved.

Danach wird zwischen dem Druckpunkt und dem geregelten Druckkolben ein ebenfalls geregelter piezoelektrischer Aktuator angeordnet. Die Auflagekraft des Druckpunkts wird im Zusammenwirken von Druckkolben und piezoelektrischem Aktuator geregelt.After that becomes between the pressure point and the regulated pressure piston also controlled piezoelectric actuator arranged. The Contact force of the pressure point is in the interaction of pressure piston and piezoelectric actuator controlled.

Vorzugsweise wird die Auflagekraft des Druckpunktes mit dem Druckkolben grob- und mit dem piezoelektrischen Aktuator feingeregelt. Druckkolben und Aktuator ergänzen sich gegenseitig bzw. kompensieren mit ihren spezifischen Vorteilen die Schwächen des anderen. Der Vorteil der Druckkolben besteht in ihrem großen Verstellweg. Ihr Nachteil in Bezug auf das zu lösende Problem ist ihre relative Trägheit. Umgekehrt haben die piezoelektrischen Aktuatoren einen nur sehr kleinen Verstellweg und andererseits eine fast trägheitslose Reaktion.Preferably the contact force of the pressure point with the pressure piston coarse and with the piezoelectric Actuator fine-tuned. Pressure piston and actuator complement each other each other or compensate with their specific advantages, the weaknesses of others. The advantage of the pressure piston is its great adjustment. Their disadvantage with regard to the problem to be solved is their relative inertia. Vice versa the piezoelectric actuators have only a very small displacement and on the other hand an almost inertia-free one Reaction.

In einer vorzugsweisen Ausführung regelt bzw. steuert der Druckkolben den Verlauf der Auflagekraft im Druckpunkt in Abhängigkeit von einem zuvor ermittelten Solleinlaufweg des Rohteilrandes und der piezoelektrische Aktuator "korrigiert" diesen Auflagekraftverlauf in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist-Einlaufweg und Soll-Einlaufweg.In a preferred embodiment controls or controls the pressure piston the course of the bearing force depending on the pressure point from a previously determined Solleinlaufweg the Rohteilrandes and the piezoelectric actuator "corrects" this bearing force curve dependent on from the difference between the actual inlet path and the set inlet path.

Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein konventionelles Tiefziehwerkzeug, das Stempel, Matrize und Niederhalter umfasst, wird der piezoelektrische Aktuator zwischen dem Niederhalter und dem herkömmlich zur Einstellung des Niederhalters verwendeten Druckkolben angeordnet. Dies ermöglicht eine Grobregelung der Niederhalterkraft mit Hilfe des Druckkolbens, während die – vergleichsweise sehr schnelle – Feinregelung der Niederhalterkraft mittels des piezoelektrischen Aktuators erfolgt.to Application of the method according to the invention on a conventional thermoforming tool, die, die and Hold down, the piezoelectric actuator between the Downholder and the conventional arranged to adjust the blank holder used pressure piston. this makes possible a coarse regulation of the holding force with the aid of the pressure piston, while the - comparatively very fast - fine regulation the hold-down force is effected by means of the piezoelectric actuator.

Als piezoelektrischer Aktuator wird zweckmäßigerweise ein Stapelquarz verwendet, der aus einem Stapel mehrerer Piezoquarze besteht, welche durch Anlegen einer elektrischen Spannung in Stapelrichtung kontrahieren bzw. expandieren. Der Stapelquarz ist so zwischen Druckpunkt und Druckkolben angeordnet, dass die Stapelrichtung näherungsweise parallel zur Vorschubrichtung des Druckkolbens zu liegen kommt. Dadurch ist gewährleistet, dass eine an den Stapelquarz angelegte Spannung eine größtmögliche Änderung der Auflagekraft zur Folge hat.When The piezoelectric actuator is expediently a stacked quartz used, which consists of a stack of several piezo crystals, which through Apply an electrical voltage in the stacking direction or expand. The stack quartz is so between pressure point and Plunger arranged that the stacking direction approximately comes to lie parallel to the feed direction of the pressure piston. This ensures that a voltage applied to the stack quartz changes as much as possible the tracking force entails.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zeigen:In the following the invention is based on egg Nes explained in the drawing embodiment explained in more detail; show:

1 eine schematische Ansicht einer Ziehpresse mit piezoelektrischen Aktuatoren; 1 a schematic view of a drawing press with piezoelectric actuators;

2 eine schematische Ansicht einer Mehrpunkt-Zieheinrichtung. 2 a schematic view of a multipoint pulling device.

1 zeigt einen Ausschnitt einer Ziehpresse 1, die einen hubbeweglich antreibbaren Pressenstößel 2 sowie einen Pressentisch 3 enthält. Das zum Ziehen eines Rohteils 4 erforderliche Ziehwerkzeug 5 besteht aus einem stationären und aus einem hubbeweglichen Werkzeugteil, wobei der stationäre Teil 6 auf dem Pressentisch 3 und der hubbewegliche Teil 7 an dem Pressenstößel 2 befestigt ist. Der Begriff „Rohteil" 4 bezeichnet hier ein Halbzeug bzw. ein Blech aus einem beliebigen tiefziehfähigen Werkstoff. Das Ziehwerkzeug 5 enthält einen formgebenden Bereich, der aus einer am Pressenstößel 2 befestigten Matrize 8 und einem am Pressentisch 3 befestigten Stempel 9 gebildet ist. Die Matrize 8 ist von einer mit dem Pressenstößel 2 fest verbundenen Anlagefläche 10 umgeben. Der Anlagefläche 10 gegenüberliegend ist ein Niederhalter 11 angeordnet, der den Stempel 9 umgibt. Der Niederhalter 11 ist auf hydraulischen oder pneumatischen Druckkolben 12 verschiebbar gegenüber dem Pressentisch 3 gelagert. Am Niederhalter 11 befindet sich ein dem Druckkolben 12 zugeordneter Druckpunkt 13, der während des Ziehprozesses auf den Rand 14 des zu ziehenden Rohteils 4 einwirkt. 1 shows a section of a drawing press 1 , which is a liftable driven press ram 2 and a press table 3 contains. The thing for pulling a blank 4 required drawing tool 5 consists of a stationary and a movable tool part, wherein the stationary part 6 on the press table 3 and the liftable part 7 on the press ram 2 is attached. The term "blank" 4 here refers to a semi-finished or a sheet of any thermoformable material. The drawing tool 5 Contains a shaping area, which consists of a press ram 2 attached die 8th and one on the press table 3 attached stamp 9 is formed. The matrix 8th is from one with the press ram 2 firmly connected contact surface 10 surround. The contact surface 10 opposite is a hold-down 11 arranged the stamp 9 surrounds. The hold down 11 is on hydraulic or pneumatic pressure piston 12 movable relative to the press table 3 stored. At the hold down 11 is located a the pressure piston 12 assigned pressure point 13 , which during the drawing process on the edge 14 of the blank to be drawn 4 acts.

Zwischen Druckkolben 12 und Niederhalter 11 bzw. Druckpunkt 13 sind weiterhin Stapelquarze 15 angeordnet, die eine zusätzliche Verschiebung des Niederhalters 11 gegenüber dem Druckkolben 12 ermöglichen. Wird an solch einen Stapelquarz 15 eine externe Spannung angelegt, so erfährt der Stapelquarz 15 – in Abhängigkeit des Vorzeichens der Spannung – eine Expansion bzw. Kontraktion entlang seiner Achse. Die Stapelquarze 15 sind auf eine solche Weise zwischen Druckkolben 12 und Niederhalter 11 angeordnet, dass ihre Achse näherungsweise senkrecht zur Anlagefläche 10 verläuft.Between pressure piston 12 and hold down 11 or pressure point 13 are still stacked crystals 15 arranged that an additional displacement of the hold-down 11 opposite the pressure piston 12 enable. Will of such a stack quartz 15 applied an external voltage, so experiences the stack quartz 15 - Depending on the sign of the voltage - an expansion or contraction along its axis. The stack crystals 15 are in such a way between pressure piston 12 and hold down 11 arranged that its axis is approximately perpendicular to the contact surface 10 runs.

Beim Ziehen eines Rohteils 4 wird der Rohteilrand 14 zwischen Anlagefläche 10 und Niederhalter 11 eingeklemmt. Der Niederhalter 11 übt hierbei eine Niederhalterkraft auf den Rohteilrand 14 aus, dessen Grobeinstellung mittels der hydraulischen bzw. pneumatischen Druckkolben 12 erfolgt, während ihre Feinregelung mit Hilfe der Stapelquarze 15 erfolgt. Zur Regelung der Niederhalterkraft wird eine Regeleinheit 16 verwendet, mit der sowohl der Druck jedes einzelnen Druckkolbens 12 als auch die an jeden Stapelquarz 15 angelegte Spannung geregelt wird,When pulling a blank 4 becomes the blank edge 14 between contact surface 10 and hold down 11 trapped. The hold down 11 hereby applies a hold-down force to the edge of the blank 14 whose coarse adjustment by means of the hydraulic or pneumatic pressure piston 12 done while fine tuning using the stacked crystals 15 he follows. To control the hold-down force is a control unit 16 Used with both the pressure of each pressure piston 12 as well as to every pile of quartz 15 regulated voltage is regulated,

Der Niederhalter 11 wird während des Ziehhubes von der mit dem Pressenstößel 2 fest verbundenen Anlagefläche 10 nach unten gedrückt und weicht gegen diese mit einem definierten Widerstand aus. Durch diesen Widerstand wird die Niederhalterkraft aufgebaut. Die Niederhalterkraft ist hierbei die Stellgröße eines Regelungsvorgangs, dessen Zielgröße der Einlaufweg des Rohteilrandes 14 zwischen der Anlagefläche 10 und dem Niederhalter 11 ist. Für Ziehteile 4 eines bestimmten Typs wird vor Aufnahme der Produktion der optimale Einlaufweg des Rohteilrandes 14 und sein zeitlicher Verlauf als Funktion des Pressenhubes, der sogenannte Soll-Einlaufweg SE, bestimmt und datenmäßig gespeichert. Um ein reißer- und faltenfreies (und somit „gutes") Ziehteil 4 herzustellen, muss der Ist-Einlaufweg IE des Rohteilrandes 14 diesem (empirisch gemessenen oder durch eine Simulation berechneten) Soll-Einlaufweg SE entsprechen. Zur Ermittlung des Ist-Einlaufweges IE des Rohteilrandes 14 ist am Niederhalter 11 ein induktiver Wegsensor 17 angebracht, der prozessbegleitend zum Ziehvorgang den momentanen Ist-Einlaufweg IE misst. Die Messwerte werden laufend der Regeleinheit 16 zugeleitet und dort mit dem Soll-Einlaufweg SE verglichen.The hold down 11 is during the drawing stroke of the press ram 2 firmly connected contact surface 10 pressed down and evades against this with a defined resistance. Through this resistance, the hold-down force is built. The hold-down force is in this case the manipulated variable of a control process whose target size is the inlet path of the blank edge 14 between the contact surface 10 and the hold-down 11 is. For drawn parts 4 of a certain type becomes the optimal inlet path of the raw edge before the production starts 14 and its time course as a function of the press stroke, the so-called target inlet path SE, determined and stored in terms of data. For a tear-free and wrinkle-free (and therefore "good") drawn part 4 the actual infeed path IE of the blank edge must be established 14 correspond to this (empirically measured or calculated by a simulation) target inlet path SE. To determine the actual inlet path IE of the blank edge 14 is on the downholder 11 an inductive displacement sensor 17 attached, the process accompanying the drawing process the current actual inlet path IE measures. The measured values are constantly the control unit 16 fed and compared there with the desired inlet path SE.

Um einen dem Soll-Einlaufweg SE entsprechenden zeitlichen Verlauf des Ist-Einlaufweges IE zu erhalten, muss der Niederhalter 11 eine bestimmte, mit dem zeitlichen Verlauf des Pressenhubes korrelierte, Ist-Niederhalterkraft ausüben. Diese Ist-Niederhalterkraft ist die Summe aus einer so genannten Soll-Niederhalterkraft SNK und einer Differenz-Niederhalterkraft DNK. Die Soll-Niederhalterkraft SNK entspricht dabei demjenigen Zeitverlauf der Niederhalterkraft, durch den auf einem idealisierten Ziehteil 4 der Solleinlaufweg SE erreicht würde; die Korrelation von Soll-Niederhalterkraft SNK und Soll-Einlaufweg SE wird entweder im Zuge einer Simulation des Ziehprozesses oder im Rahmen von empirischen Untersuchungen ermittelt.In order to obtain the desired inlet path SE corresponding time profile of the actual inlet path IE, the hold-down 11 exert a specific, actual hold-down force correlated with the time course of the press stroke. This actual hold-down force is the sum of a so-called nominal hold-down force SNK and a differential hold-down force DNK. The target hold-down force SNK corresponds to the time course of the hold-down force, by the on an idealized drawn part 4 the Solleinlauflauf SE would be reached; the correlation between nominal hold-down force SNK and set run-in SE is determined either during a simulation of the drawing process or as part of empirical investigations.

Entsprächen alle zu fertigenden Ziehteile 4 dem idealisierten Ziehteil (bzw. dem für die empirischen Untersuchungen gewählten Meisterteil), so wäre für alle Ziehteile der zeitliche Verlauf der Ist-Niederhalterkraft gleich demjenigen der Soll-Niederhalterkraft SNK. Jedoch weisen die Ziehteile 4 in der Realität eine gewisse Streuung bezüglich Blechqualität, Oberflächenrauheit, lokaler Blechdicke und Schmierungsbedingungen auf, welche Einfluss auf die Zieh- und Gleiteigenschaften des Ziehteils 4 in der Ziehpresse 1 haben. Um dennoch für alle Ziehteile einen dem Soll-Einlaufweg SE entsprechenden Ist-Einlaufweg IE zu erreichen, muss daher die Ist-Niederhalterkraft individuell auf das jeweilige Einzelteil abgestimmt werden und weicht in ihrem zeitlichen Verlauf von der Soll-Niederhalterkraft SNK ab, Diese Abweichung entspricht der oben eingeführten Differenz-Niederhalterkraft DNK.Compete all to be manufactured drawn parts 4 For the idealized drawn part (or the master part selected for the empirical investigations), the time course of the actual hold-down force would be equal to that of the set-down holding force SNK for all drawn parts. However, the drawn parts 4 In reality, there is some variation in sheet quality, surface roughness, local sheet thickness and lubrication conditions, which influence the drawing and sliding properties of the drawn part 4 in the drawing press 1 to have. Nevertheless, in order to achieve an actual inlet path IE corresponding to the desired inlet SE for all drawn parts, the actual holding-down force must therefore be individually matched to the respective individual part and differs in its time from the desired holding-down force SNK. This deviation corresponds to FIG differential holding-down force DNK introduced above.

Da der zeitliche Verlauf der Soll-Niederhalterkraft SNK im Vorfeld ermittelt und auf ein Soll-Ziehteil eingestellt wird, ist für die Regelung der Soll-Niederhalterkraft SNK keine schnelle Kopplung an den Messwert des Sensors 17 vonnöten. Somit ist es vorteilhaft, die Soll-Niederhalterkraft SNK mit Hilfe der (vergleichsweise trägen, jedoch über einen großen Verfahrweg verstellbaren) hydraulischen Druckkolben 12 aufzubringen. Alle Änderungen der Ist-Niederhalterkraft, die durch Variationen des jeweils bearbeiteten Ziehteils 4 bedingt sind, werden durch die Differenz-Niederhalterkraft DNK abgefangen. Die Einstellung der Differenz-Niederhalterkraft DNK muss daher eine sehr schnelle Reaktion auf etwaige Abweichungen des Ist-Einlaufweges IE vom Soll-Einlaufweg SE ermöglichen, während hierfür kein großer Verfahrweg vonnöten ist. Die Einstellung der Differenz-Niederhalterkraft DNK erfolgt mittels der Stapelquarze 15, die eine sehr schnelle Höhenverstellung als Funktion der angelegten äußeren Spannung ermöglichen. Die Stapelquarze 15 bilden somit die Stellgröße eines Regelkreises, dessen Messgröße dem durch den Sensor 17 erfassten Ist-Einlaufweg IE entspricht. Diese Aufteilung der Regelung in zwei getrennte Teile ist in 1 schematisch dargestellt.Since the time profile of the desired holding-down force SNK is determined in advance and set to a desired drawn part, the control of the set-down holding force SNK is not a quick coupling to the measured value of the sensor 17 needed. Thus, it is advantageous, the target-holding-down force SNK using the (relatively sluggish, but adjustable over a large travel) hydraulic pressure piston 12 applied. All changes of the actual hold-down force caused by variations of the respective processed drawn part 4 are conditional, intercepted by the difference-Niederhalterkraft DNK. The setting of the difference-hold-down force DNK must therefore allow a very fast response to any deviations of the actual inlet path IE from the set inlet SE, while this does not require a large travel path. The setting of the differential holding force DNK is done by means of the stack crystals 15 which allow a very fast height adjustment as a function of the applied external voltage. The stack crystals 15 thus form the manipulated variable of a control loop whose measurement is the by the sensor 17 detected actual inlet path IE corresponds. This division of the scheme into two separate parts is in 1 shown schematically.

Während der Produktion von Ziehteilen 4 wird innerhalb eines jeden Arbeitstaktes an der gleichen Umfangsstelle des Rohteilrandes 14 laufend der tatsächliche Ist-Einlaufweg IE gemessen und mit dem der momentanen Stempelstellung entsprechenden Soll-Einlaufweg SE verglichen. Ist der Ist-Einlaufweg IE im Vergleich zum Soll-Einlaufweg SE zu gering, so wird die Differenz-Niederhalterkraft DNK gegenüber dem gerade vorliegenden Einstellwert gesenkt, indem mittels einer Reduktion der an die Stapelquarze 15 angelegten Spannung die Dicke der Stapelquarze 15 reduziert wird; dadurch gleitet der Rohteilrand 14 schneller nach, so dass der Ist-Einlaufweg IE den Soll-Einlaufwert SE wieder erreichen kann. Ist andererseits der Ist-Einlaufweg IE im Vergleich zum Soll-Einlaufweg SE zu groß, so wird die Differenz-Niederhalterkraft DNK durch Erhöhung der an die Stapelquarze 15 angelegten Spannung gegenüber dem gerade vorliegenden Einstellwert vergrößert; dadurch wird ein Nachgleiten des Rohteilrandes 14 erschwert, so dass der geringere Soll-Einlaufwert SE erreicht werden kann.During the production of drawn parts 4 is within each working cycle at the same circumferential point of the blank edge 14 the actual actual intake path IE is continuously measured and compared with the desired intake path SE corresponding to the instantaneous piston position. If the actual intake path IE is too small compared to the set intake path SE, then the differential holding-down force DNK is reduced in relation to the currently existing setting value, by means of a reduction to the stacked crystals 15 applied voltage is the thickness of the stacked crystals 15 is reduced; As a result, the blank edge slides 14 faster, so that the actual intake path IE can reach the set intake value SE again. On the other hand, if the actual intake path IE is too large in comparison with the target intake path SE, the differential holding force DNK is increased by increasing the amount to the stacked crystal 15 applied voltage compared to the currently existing set value increases; This will cause the edge of the blank to slip off 14 complicates, so that the lower target intake value SE can be achieved.

Die Dicke der Stapelquarze 15 beträgt typischerweise 25 mm; durch Anlegen einer Spannung kann diese Dicke in einem Bereich von etwa ± 50 μm verändert werden, was die typische Rauheit von Tiefziehblechen um ein Vielfaches übertrifft. Die Stapelquarze 15 sind weiterhin in der Lage, hohe Druckkräfte zu übertragen, und sind daher besonders geeignet für diese Anwendung. Sollten die durch die Dickenänderungen der Stapelquarze 15 überbrückbaren Wege für eine bestimmte Anwendung nicht ausreichen, so können diese Wege konstruktiv durch entsprechende Übersetzung realisiert werden.The thickness of the stacked crystals 15 is typically 25 mm; by applying a voltage, this thickness can be changed in a range of about ± 50 microns, which exceeds the typical roughness of thermoforming sheets many times. The stack crystals 15 are still able to transmit high compressive forces, and are therefore particularly suitable for this application. Should by the thickness changes of the stacked crystals 15 bridged paths are not sufficient for a particular application, so these ways can be realized constructively by appropriate translation.

Beim Tiefziehen komplexer Ziehteile 4 kann es günstig sein, eine Mehrpunktzieheinrichtung 1' einzusetzen, bei der entlang des Rohteilrandes 14 an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Niederhalterkräfte auf den Rohteilrand 14 einwirken, was eine differenzierte Einflussnahme auf den lokalen Materialfluss im Ziehteil 4 während des Ziehprozesses gestattet. In diesem Fall besteht, wie in 2 gezeigt, der Niederhalter 11 aus mehreren Bereichen 11',11'' mit jeweils einen Druckpunkt 13', 13''. Jedem Druckpunkt 13', 13'' sind ein Stapelquarz 15', 15'' und ein Druckkolben 12', 12'' zugeodnet. Weiterhin weist jeder Niederhalterbereich 11', 11''einen Sensor 17, 17'' auf, mit Hilfe dessen der Ist-Einlaufweg IE', IE'' des Ziehteils 4 in diesem Bereich 11', 11'' gemessen wird. Durch Simulationen des Ziehvorgangs oder durch empirische Messungen wird für jeden Niederhalterbereich 11', 11'' der zeitliche Verlauf des Soll-Einlaufwegs SE', SE'' des dem Niederhalterbereich 11', 11'' gegenüberliegenden Bereich 14', 14'' des Rohteilrandes bestimmt; weiterhin wird für jeden Niederhalterbereich 11', 11'' der zeitliche Verlauf des zur Erzeugung dieses lokalen Soll-Einlaufweges SE', SE'' benötigte Soll-Niederhalterkraft SNK', SNK'' bestimmt. Der Zeitverlauf des Soll-Einlaufweges SE', SE'' und der Soll-Niederhalterkraft SNK', SNK'' als Funktion der Stößelposition werden jeweils in einer diesem Niederhalterbereich 11', 11'' zugeordneten Regeleinheit 16', 16'' abgelegt. Während des Ziehprozesses werden mit Hilfe des hydraulischen bzw. pneumatischen Druckkolbens 12', 12'' die im Vorfeld ermittelte Soll-Niederhalterkräfte SNK', SNK'' in ihrem zeitlichen Verlauf ausgeübt. Die dabei auftretenden Ist-Einlaufwege IE', IE'' werden durch die Sensoren 17', 17'' gemessen, die Messwerte in den Regeleinheiten 16', 16'' mit den Soll-Einlaufwegen SE', SE'' verglichen und entsprechend der dabei ermittelten Differenzen solche Spannungen an die Stapelquarze 15', 15'' angelegt, die die momentanen Niederhalterkräfte um eine Differenz-Niederhalterkraft DNK', DNK'' erhöhen bzw. verringern.When deep drawing complex drawn parts 4 It may be convenient, a Mehrpunktzieheinrichtung 1' to use, along the edge of the blank 14 different hold-down forces on the blank edge at different points 14 influence what a differentiated influence on the local material flow in the drawn part 4 allowed during the drawing process. In this case, as in 2 shown, the hold-down 11 from several areas 11 ' . 11 '' each with a pressure point 13 ' . 13 '' , Every pressure point 13 ' . 13 '' are a stack quartz 15 ' . 15 '' and a pressure piston 12 ' . 12 '' zugeodnet. Furthermore, each hold-down area 11 ' . 11 '' a sensor 17 . 17 '' on, by means of which the actual inlet path IE ', IE''of the drawn part 4 in this area 11 ' . 11 '' is measured. By simulations of the drawing process or by empirical measurements is made for each hold-down area 11 ' . 11 '' the time course of the desired inlet path SE ', SE''of the hold-down area 11 ' . 11 '' opposite area 14 ' . 14 '' of the blank edge determined; furthermore, for each hold-down area 11 ' . 11 '' the time course of the desired hold-down force SNK ', SNK''required for generating this local desired inlet path SE', SE '' is determined. The time course of the desired inlet path SE ', SE''and the target holding force SNK', SNK '' as a function of the plunger position are each in a hold-down area 11 ' . 11 '' associated control unit 16 ' . 16 '' stored. During the drawing process, with the aid of the hydraulic or pneumatic pressure piston 12 ' . 12 '' the previously determined target hold-down forces SNK ', SNK''exercised in their time course. The occurring actual inlet paths IE ', IE "are detected by the sensors 17 ' . 17 '' measured, the measured values in the control units 16 ' . 16 '' compared with the desired inlet paths SE ', SE''and according to the differences thus determined such voltages to the stack crystals 15 ' . 15 '' applied, which increase or decrease the current hold-down forces by a difference-holding-down force DNK ', DNK''.

Die Niederhalterkraft in jedem Niederhalterbereich 11' ist somit einzeln und getrennt von den anderen Bereichen 11'' regelbar, wobei die Grobregelung der Niederhalterkraft mit Hilfe des pneumatischen bzw. hydraulischen Druckkolbens 12' nach Maßgabe einer im Vorfeld ermittelten Soll-Niederhalterkraft SNK' erfolgt, während die Feinregelung über einen Regelkreis erfolgt, in den der Sensor 17' als Messglied und die Stapelquarze 15' als Stellglieder eingebunden sind.The hold-down force in every hold-down area 11 ' is thus separate and separate from the other areas 11 '' adjustable, wherein the coarse control of the hold-down force by means of the pneumatic or hydraulic pressure piston 12 ' in accordance with a previously determined target hold-down force SNK 'takes place, while the fine control is carried out via a control loop, in which the sensor 17 ' as measuring element and the stacked crystals 15 ' are integrated as actuators.

Neben dem beschriebenen Einsatz der Stapelquarze 15, 15', 15'' zur schnellen Regelung von Niederhaltern 11, 11', 11'' in einer Tiefziehpresse 1, 1' zur Bearbeitung von Ziehteilen 4 aus Blech können die Stapelquarze 15, 15', 15'' auch in Pressen zur Bearbeitung von Spanholzplatten sowie zum Pressen von Pressplatten in der Kunststoffindustrie eingesetzt werden.In addition to the described use of Stapelquarze 15 . 15 ' . 15 '' for fast control of hold-downs 11 . 11 ' . 11 '' in a deep drawing press 1 . 1' for processing drawn parts 4 from sheet metal, the stacking crystals 15 . 15 ' . 15 '' also in presses for Machining of chipboard as well as for pressing of press plates in the plastics industry.

Claims

Method for operating a drawing device, consisting of an upper and lower tool and a hold-down with at least one pressure point and each acting on the pressure point pressure piston and a measuring device for detecting the inlet path of the blank edge and a means for controlling the clamping force of the blank holder in dependence on the inlet path , characterized in that the bearing force of each pressure point ( 13 . 13 ' . 13 '' ) in the interaction of the associated pressure piston ( 12 . 12 ' . 12 '' ) and an additionally assigned piezoelectric actuator ( 15 . 15 ' . 15 '' ), which are in pairs in the line of action at the respective pressure point ( 13 . 13 ' . 13 '' ) are connected in series in series, is regulated.

A method according to claim 1, characterized in that the bearing force of the pressure point ( 13 . 13 ' . 13 '' ) with the pressure piston ( 12 . 12 ' . 12 '' ) coarse and with the piezoelectric actuator ( 15 . 15 ' . 15 '' ) is fine-tuned.

A method according to claim 2, characterized in that the bearing force of the pressure point ( 13 . 13 ' . 13 '' ) with the pressure piston ( 12 . 12 ' . 12 '' ) after a predetermined desired inlet path and with the piezoelectric actuator ( 15 . 15 ' . 15 '' ) is regulated according to the difference between the Isteinlaufweg (IE, IE ', IE'') and the Solleinlauflaufweg (SE, SE', SE '').

Drawing device for drawing parts made of sheet metal with an upper and a lower tool and a hold-down with at least one pressure point and in each case one acting on the pressure point controlled pressure piston and a measuring device for measuring the inlet path of the blank edge, characterized in that between the respective pressure point ( 13 . 13 ' . 13 '' ) and the associated controlled pressure piston ( 12 . 12 ' . 12 '' ) in each case a controlled piezoelectric actuator ( 15 . 15 ' . 15 '' ) is arranged.

Drawing device according to claim 4, characterized in that as a piezoelectric actuator ( 15 . 15 ' . 15 '' ) a stack of piezoelectric crystals is provided.