DE202005013912U1 - Stufen-Umformautomat - Google Patents

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Abstract

Stufen-Umformautomat (S), insbesondere Tiefzieh-Stufen-Umformautomat, mit mehreren, Arbeitszyklen ausführenden Stufen (2a, 2b, 2c) in einem Rahmengestell (1), wobei jede Stufe eine untere und eine obere Sektion (4, 5) aufweist und in zumindest einer Sektion jeder Stufe wenigstens ein im Rahmengestell abgestützter, ein Werkzeug (14 bis 17) in einer Arbeitsachse (X Y) verstellender Aktuator (A) und für die Aktuatoren eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung (C) ist, mit der für jede Stufe (2a, 2b, 2c) der Werkzeug Weg und/oder die Werkzeug-Kraft und/oder die Werkzeug-Geschwindigkeit frei programmierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stufen-Umformautomat der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
  • Zum stufenweisen Umformen von Teilen werden üblicherweise Stufenpressen benutzt. Dabei können problematische Teilegeometrien mit hohen Präzisionsanforderungen verbunden sein, können schwierig umzuformende Werkstoffe wie hochfeste Stähle oder Leichtbauwerkstoffe zu bearbeiten sein, und zwar in kleinen, mittleren oder großen Losgrößen. Aus der Praxis bekannte Tiefziehpressen, z.B. zum Tiefziehen durch einfach wirkendes Ziehen, doppelt wirkendes Ziehen, Stülpziehen, und dgl. enthalten zumeist einen allen Stufen gemeinsamen Pressenstößel, der den Hub, die Beschleunigung, das Geschwindigkeitsprofil und das Kraftprofil für alle Stufen vorgibt. Das Einrichten der Werkzeuge ist zeitaufwendig und erfordert geschultes Personal. Die Prozessstabilität ist zumindest in einigen Stufen nicht sehr hoch, weil konventionelle Ziehkissen oder Federn eingesetzt werden, und die einzelnen Stufen sich gegenseitig beeinflussen.
  • Ferner ist es bekannt, in Stufenpressen für die Stufen einzelne Nockenantriebe zu verwenden, wobei in zumindest einigen Stufen in den unteren Sektionen gegen Federn oder Ziehkissen gearbeitet wird. Die die Bewegungen steuernden Nocken lassen es nicht zu, Hub und Hublage, die Beschleunigungsfunktion, das Geschwindigkeitsprofil und das Kraftprofil in einzelnen Stufen zu verändern, so dass Einricht- oder Umrüstprozesse außerordentlich zeitaufwendig und kostenintensiv sind. Die Werkzeuge müssen im Regelfall kompliziert ausgebildet werden und sind teuer. Hochfeste Werkstoffe und Leichtbauwerkstoffe sind schwierig zu verarbeiten. Komplexe Teilegeometrien erfordern extrem hohen Aufwand. Das Ziehverhältnis ist beschränkt, so dass für einen hohen Umformgrad gegebenenfalls viele Stufen benötigt werden. Schwierige Geometrien auszuprägen ist kaum möglich. Die bekannten Systeme sind unflexibel und ermöglichen keinen modularen, rekonfigurierbaren Maschinenaufbau.
  • Ferner ist es aus der Praxis bekannt, beim großflächigen einstufigen Tiefziehen von Karosserieteilen oder Küchenspülbecken ein Ziehkissen durch mehrere servogeregelte Hydraulikachsen anzutreiben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stufen-Umformautomat zum Tiefziehen oder anderen Folgebearbeitungen der eingangs genannten Art anzugeben, der kurze Einrichtzeiten, einfaches Nachjustieren, hohe Prozessstabilität und einen flexiblen, modularen Maschinenaufbau ermöglicht, und insbesondere alle gängigen Tiefziehmethoden anwenden lässt.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
  • Durch die freie und unabhängige Programmierbarkeit können in den Stufen unterschiedliche Hübe, Hublagen, Kraftprofile und/oder Geschwindigkeitsprofile realisiert werden. Die in den Stufen genutzten Kräfte wirken ohne Kipp-Beeinflussung durch benachbarte Stufen. Die Einrichtprozesse der Werkzeuge benötigen nur Bruchteile der üblichen Zeiten. Es sind beträchtliche Werkzeug-Kosteneinsparungen möglich. Hochfeste Werkstoffe und Leichtbauwerkstoffe sind wesentlich leichter zu verarbeiten, da die Programmierung auf die prozessbedingten Erfordernisse abgestimmt wird. Der Bewegungsablauf und/oder Kraftverlauf und/oder Geschwindigkeitsverlauf kann in jeder Stufe individuell den für diese Stufe entscheidenden Kriterien angepasst werden. Es ist eine Erhöhung des jeweiligen Ziehverhältnisses möglich, wodurch sich Stufen einsparen lassen. Die Geometrie eines Teils kann sogar ausgeprägt werden, da das Werkzeug in der Endposition verharren oder sogar nachschlagen kann. Eine gegenseitige Beeinflussung der Stufen wird vermieden. Es ist ein flexibler, modularer Maschinenaufbau möglich, da jede Stufe als Modul in den Stufen-Umformautomat integriert werden kann.
  • Beim Tiefziehen werden herkömmlich passive Ziehkissen oder Ziehfedern verwendet, deren Kraftwirkung z. B. beim Halten zu verformenden Materials, zunächst genau eingestellt werden muss, und wegen einer progressiven Charakteristik während des Zyklus stetig zunimmt. Erfindungsgemäß wird das Ziehkissen bzw. die Ziehfeder durch den programmierbaren Aktuator ersetzt, der nicht nur seiner anfänglichen Kraftwir kung einfach genau einstellbar ist, sondern auch einen programmierbaren Kraftverlauf oder Wegverlauf ermöglicht, der durch keine Progressivität beschränkt ist, sondern für eine optimale Umformung, z.B. beim Tiefziehen, sorgt. D.h. es kann nicht nur die anfängliche Kraftwirkung beim Zyklus ggfs. sogar zurückgenommen werden, sondern es kann der weitere Kraft-, Weg- oder Geschwindigkeitsverlauf des Aktuators während des Zyklus frei optimiert werden, d.h. weitgehend unabhängig vom Zyklusablauf in der zugehörigen anderen Sektion.
  • Zweckmäßig ist jeder Aktuator wenigstens ein Hydraulikzylinder mit wenigstens einem zugeordneten Steuerventil, auf das die elektronische Steuereinrichtung zugreift. Hydraulikzylinder ermöglichen bei kompakter Baugröße die Entwicklung optimaler Hub-, Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Kraftprofile, so dass jede Stufe unter optimierten Bedingungen arbeitet. Dabei sind der erzeugte Druck und die ausgeübte Kraft zueinander proportional. Dies ist insbesondere für das Tiefziehen zweckmäßig. Das Steuerventil, zweckmäßigerweise ein Servo- oder Proportionalventil mit magnetischer Betätigung, ermöglicht die feinfühlige und gegebenenfalls lastunabhängige Bewegungssteuerung des jeweiligen Werkzeugs. Jeder Hydraulikzylinder definiert sozusagen eine servohydraulische CNC-Achse in beliebiger Anordnung, d.h. in der oberen und/oder der unteren Sektion der jeweiligen Stufe. Jeder Hydraulikzylinder wird entweder nur mit einer Wegregelung betrieben, oder mit einer Weg- und Druckregelung. Dabei kann im letzteren Fall während eines Arbeitszyklus eine Umschaltung von Weg- auf Kraftregelung und umgekehrt erfolgen. Der Zeitpunkt der Umschaltung beispielsweise auf eine Kraftregelung und das dann zu regelnde Kraftprofil werden im CNC-Programm durch den Einrichter programmiert.
  • Alternativ könnte der Aktuator ein elektronischer Antrieb mit einem zugeordneten Servoumrichter sein, der sich durch einen hervorragenden Wirkungsgrad, kurzzeitige Überlastbarkeit und recht einfache Kraftmessung (über den Motorstrom) auszeichnet.
  • Dank der freien Programmierbarkeit kann die Geometrie eines Teils sogar ausgeprägt werden, in dem beispielsweise der Ziehstempel in der Endposition verharrt oder sogar nachschlägt. Dies lässt der Hydraulikzylinder im Aktuator problemlos zu, da die einzelnen Stufen einander überhaupt nicht beeinflussen.
  • Zweckmäßig definiert jeder Hydraulikzylinder eine Arbeits- oder Werkzeugachse, wobei pro Stufe bis zu vier Arbeitsachsen vorgesehen sein können. Jede einzelne Bewegung kann programmiert werden, und zwar sowohl der Vorhub als auch der Rückhub, oder die gemeinsamen Hübe in den oberen und unteren Sektionen während eines Arbeitszyklus. Beim Tiefziehen können die vier Achsen beispielsweise die Matrize, den Ziehstempel, den Blech- oder Niederhalter und einen Auswerter umfassen. Dadurch lassen sich alle gängigen Tiefziehmethoden anwenden, wobei jede einzelne Bewegung programmiert wird.
  • Pro Sektion, d.h. unten und/oder oben, sollten maximal zwei Hydraulikzylinder vorgesehen sein. Diese Hydraulikzylinder können koaxial ineinandergebaut sein, oder hintereinander in den Aktuator eingegliedert werden. Dies spart Bauraum und ermöglicht die Abarbeitung möglichst vieler Schritte in jeder Stufe. Da es dank der individuellen und freien Programmierbarkeit in Anpassung an das gewünschte Arbeitsergebnis jeder Stufe wichtig ist, die Arbeitszyklen exakt reproduzierbar zu steuern, gegebenenfalls den jeweiligen Hub oder Hubverlauf, die Kraft oder den Kraftverlauf, eine Beschleunigungsfunktion oder ein Geschwindigkeitsprofil während des Arbeitszyklus zu variieren oder zwischen bestimmten Verfahrensabläufen umzuschalten, d.h. zuerst eine bestimmte Kraft aufzubauen und dann das Geschwindigkeitsprofil zu ändern, ist es zweckmäßig, wenn jedem Hydraulikzylinder eine Wegmessvorrichtung und/oder eine Druckmessvorrichtung zugeordnet ist, die direkt oder indirekt an die elektronische Steuereinrichtung angeschlossen ist bzw. sind, so dass die elektronische Steuereinrichtung zu jedem Zeitpunkt über die Ist-Konditionen informiert ist. Als Wegmessvorrichtung ist beispielsweise ein Absolutweggeber der Bewegung des Werkzeugs oder einer beweglichen Komponente des Hydraulikzylinders zugeordnet. Die Druckmessvorrichtung kann ein Analog- oder Digital-Messwertgeber sein, der den Druck, z.B. im Zylinder, abgreift und in ein Signal für die elektronische Steuereinrichtung umwandelt.
  • Um Fluktuationen unter den Arbeitszyklen zu vermeiden und eine hohe Prozessstabilität sicherzustellen, ist es zweckmäßig, wenn die Wegmessvorrichtung und/oder die Druckmessvorrichtung an eine Regelstufe, insbesondere einen PID-Regler, ange schlossen ist, wobei die Regelstufe zwischen einem Sollwertgeber und dem Steuerventil platziert wird. Es erfolgt z.B. eine Feedback-Regelung in einem geschlossenen Regelkreis.
  • Zur bequemen Handhabung beim freien Programmieren ist es zweckmäßig, wenn die elektronische Steuereinrichtung ein Programmierterminal mit einem Monitor umfasst. Der Monitor ermöglicht die Visualisierung der Programmierung jeder einzelnen Arbeitsachse. Der Gesamtprozess lässt sich in einem Diagramm visualisieren, um zeitliche Abstimmungen der einzelnen Bearbeitungsschritte auf einfachste Art vornehmen zu können. Beim Einrichten eines neuen Werkzeugs werden die Stufen aufeinander, z.B. am Programmierterminal, abgestimmt, und nicht am ein- oder ausgebauten Werkzeug. Auch das Einrüsten eines bereits erprobten Werkzeugs erfolgt mit einer Prozess-Abstimmung am Terminal.
  • Die Umschaltung von beispielsweise Weg- auf Kraftregelung, und umgekehrt, wird über eine sogenannte Multinockenfunktion programmiert und dabei im Programmierterminal visualisiert. Dabei werden beispielsweise die zwei Arbeitsachsen einer Sektion mit den ein bis zwei Arbeitsachsen der anderen Sektion der Stufe gemeinsam im Terminal dargestellt und programmiert.
  • Zweckmäßig werden die Stufen im Rahmengestell in modularer Bauweise einzeln austauschbar und/oder umsetzbar angeordnet. Dadurch kann der Stufen-Umformautomat bequem für die Fertigung anderer Teile oder dem Einsatz anderer Werkzeuge konfiguriert werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein Monoblock-Umformautomat geschaffen, in dem sämtliche Stufen in einem einzigen Rahmengestell angeordnet sind, in das das Rohmaterial einläuft und aus dem die Teile abgefördert werden.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform ist ein Multiblock-Umformautomat aus mehreren Rahmengestellen jeweils mit ausgewählten Stufen eingesetzt, die als komplettes Umformzentrum miteinander gekoppelt sind. Zwischen den einzelnen Blöcken können gegebenenfalls Zwischenbearbeitungen vorgenommen werden.
  • Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist jede Stufe für sich in einem Rahmengestell-Abschnitt angeordnet, der austauschbar mit weiteren Rahmengestell-Abschnitten zu einem Monoblock oder einem der Mutliblöcke kombinierbar ist. Dieses Stufen-Modulsystem ist extrem flexibel und rekonfigurierbar zu gestalten. In einem Rahmengestell-Abschnitt könnte auch mehr als nur eine Stufe untergebracht sein.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Rahmengestell-Abschnitt ein C-förmiges Einständergestell mit einer offenen Maulseite und einem Ständer. Das Einständergestell wird ggfs. mit seinen Seiten in einen Verbund mit weiteren Stufenmodulen gebracht, wobei die Maulseiten zweckmäßigerweise mit Zugankern vertikal verspannt werden können, um ein Auffedern des Rahmengestell-Abschnitts im Betrieb zu minimieren.
  • Günstig ist es hierbei, jeweils benachbarte Stufenmodule um 180° relativ zueinander versetzt anzuordnen, so dass die offenen Maulseiten zu gegenüberliegenden Seiten weisen. Der Verbund mit jedem benachbarten Stufenmodul wird kraftübertragend zweckmäßig nur nahe den Maulseiten vorgesehen, wobei sich Verstiftungen, Spannelemente oder Verschraubungen als zweckmäßig erweisen. Die oberen und unteren Wangen des Einständergestells werden zweckmäßig nur im vorderen Bereich, also nahe der Stirnflächen der Wangen mit dem Nachbargestell verbunden, um gegenseitige Beeinflussungen durch die Durchbiegung benachbarter Einzelgestelle zu vermeiden. Im Bedarfsfall können die Stufenmodule einzeln ausgetauscht oder ergänzend eingesetzt werden. Alternativ könnten alle oder die meisten Maulseiten zur gleichen Seite weisen. Das Auffedern der Mäuler könnte dann z.B. durch Zuganker oder Spannvorrichtungen verhindert werden.
  • Der jeweilige Monoblock bzw. Multiblock aus Stufenmodulen ist vorteilhaft an beiden Enden einer Gruppe aus Einständergestellen durch Abschlussteile vervollständigt, die als z.B. einstufige Doppelständer-Abschnitte ausgebildet sind. Dadurch wird ein längs durchgehender Tunnel geschaffen, in den, bei einer zweckmäßigen Ausführungsform, das Transfersystem eingebaut werden kann. Das Prinzip der Stufenmodule ermöglicht eine extrem flexible Rekonfigurierbarkeit der Stufenpresse. Solche Doppelständer- Abschnitte (mit einer oder mehr als einer Stufe) könnten auch innen im Stufenmodulsystem eingesetzt werden, falls z.B. die einseitig offene C-Bauweise an dieser Stelle nicht zweckmäßig ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es, auch das Transfersystem mit servohydraulischen oder servoelektrischen Antrieben und mit Greifern für einseitigen Betrieb auszustatten, so dass auch der Transfer frei programmierbar ist. Das jeweilige Werkzeug bleibt stets von einer Vorderseite oder Hinterseite zugänglich. Die Antriebe des Transfersystems ermöglichen extrem kurze Transferzeiten und individuelle Transferabläufe, auch unter hohen Gewichtslasten. Das Transfersystem kann an die elektronische Steuereinrichtung des Stufen-Umformautomat angeschlossen sein, oder an eine elektronische Steuer- und Programmiereinrichtung nur für das Transfersystem.
  • Unabhängig davon, ob es sich um eine Monoblockversion oder um ein Stufenmodulsystem handelt, oder ob Stufenmodule benutzt werden, ist der Stufen-Umformautomat kombinierbar mit automatischen Folgebearbeitungseinrichtungen zum Montieren, Schweißen, Gewinden, Fügen oder dgl..
  • Die elektronische Steuereinrichtung ist zweckmäßig eine CNC-Steuereinrichtung, die, vorzugsweise, mit einem PC-Betriebssystem auf der Programmier- und Bedienebene ausgestattet werden kann.
  • Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Frontansicht eines Stufen-Umformautomaten, insbesondere eines Tiefzieh-Umformautomaten, in einer sogenannten Monoblock-Konfiguration,
  • 2 eine zugehörige Draufsicht zu 1,
  • 3 eine schematische Frontansicht eines Stufen-Umformautomaten in einer Multiblock-Konfiguration,
  • 4 ein Detailschema, perspektivisch, zur Verdeutlichung des Aufbaus eines Stufenmodulsystems und einer Stufen-Modulkonfiguration,
  • 5 ein Aktuator einer Stufe im Schnitt, und
  • 6 ein Blockschaltbild, zu einer zweiachsigen Sektion einer Stufe.
  • Ein in den 1 und 2 gezeigter Stufen-Umformautomat S, beispielsweise ein Tiefzieh-Umformautomat in Monoblock-Konfiguration M, weist ein geschlossenes Rahmengestell 1, z.B. aus Stahl, auf, das an beiden Enden zur Materialzufuhr und Teileabfuhr offen ist, und an der Vorderseite und ggfs. Rückseite freien Zugriff bietet. In dem Rahmengestell 1 sind mehrere Stufen 2a, 2b, 2c usw., nacheinander und einander zuarbeitend untergebracht, wobei jede Stufe eine obere Sektion 4 und eine untere Sektion 5 umfasst. Ferner ist in dem Stufen-Umformautomat S ein Transfersystem T, zweckmäßig mit nicht näher hervorgehobenen servohydraulischen oder servoelektrischen Antrieben, vorgesehen, das beispielsweise mit Greifern 3 für einseitigen Betrieb ausgerüstet sein kann. In jeder Stufe 2a, 2b, 2c ist mindestens ein servohydraulischer Aktuator A enthalten, gegebenenfalls sogar in jeder Sektion 4, 5. Ferner ist eine elektronische Steuereinrichtung C, zweckmäßig eine CNC-Steuereinrichtung, zum freien Programmieren zumindest der Stufen 2a, 2b, 2c, und gegebenenfalls auch des Transfersystems T, vorgesehen, die zumindest ein Programmierterminal 7 mit einem Monitor 6 umfasst. Ferner ist eine elektrohydraulische Versorgungseinheit 8, z.B. ein Motor-Pumpen-Aggregat zur Bereitstellung ausreichenden hydraulischen Drucks und ausreichender Fördermenge für die Aktuatoren A der Stufen vorgesehen, die gegebenenfalls mit der elektronischen Steuereinrichtung C und/oder dem Programmierterminal 7 verknüpft ist.
  • In den Stufen 2a, 2b, 2c in den 1 und 2 kann jede Sektion 4, 5 wenigstens einen servohydraulischen Aktuator A aufweisen, oder nur die untere oder die obere Sektion 4, 5. Alle Stufen sind vollkommen unabhängig voneinander frei programmierbar und können mit unterschiedlichen Hüben bzw. Hublagen und/oder Kräften bzw. Kraftprofilen und/oder Geschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeitsprofilen arbeiten.
  • Alternativ (nicht gezeigt) könnten elektromagnetische Antriebe (z.B. mit zugeordneten Servoumrichtern) als Aktuatoren A verwendet werden.
  • Selbst problematische Teilegeometrien mit hohen Präzisionsanforderungen können hergestellt werden. Ferner lassen sich z. B. beim Tiefziehen schwierig zu formende Werkstoffe wie hochfeste Stähle oder Leichtbauwerkstoffe verarbeiten. Die freie Programmierbarkeit ermöglicht minimale Einrichtzeiten, so dass die Stufenpresse für kleine und mittlere Losgrößen besonders gut geeignet ist.
  • 3 verdeutlicht schematisch eine Multiblock-Konfiguration MU des Stufen-Umformautomaten S. Mehrere Rahmengestelle 1, jeweils mit ausgewählten Stufen 2a, 2b, und dgl., sind in Produktionsrichtung hintereinandergesetzt und über Zwischentransfereinrichtungen 9 miteinander verbunden. Die Multiblock-Konfiguration ermöglicht eine rekonfigurierbare Anordnung und ist deshalb besonders flexibel an sich ändernde Anforderungen anpassbar.
  • 4 verdeutlicht ein Stufenmodulsystem, das entweder bei der Monoblock-Konfiguration M von 1 oder bei der Multiblock-Konfiguration MU von 3 angewandt werden kann. Jede Stufe 2a, 2b ist in einen Stufenmodul integriert, der als C-förmiges Einständergestell 11 ausgebildet und an einer Maulseite offen ist. Benachbarte Einständergestelle 11 sind z.B. zueinander um 180° versetzt eingebaut, derart, dass die Maulseiten zu unterschiedlichen Seiten weisen. Zweckmäßig sind die oberen und unteren Wangen jedes Einständergestells 11, zweckmäßig nahe beim jeweiligen Wangenende und wie bei 13 angedeutet, mit dem benachbarten Einständergestell 11 kraftschlüssig verbunden, z.B. verstiftet, gespannt oder verschraubt, damit das Einständergestell 11 im Betrieb nicht auffedert. Diese nur lokale kraftschlüssige Verbindung eliminiert die Gefahr einer gegenseitigen Beeinflussung der Einständergestelle durch Durchbiegungen. An den Enden eines solchen, mehrere Einlständergestelle 11 aufweisenden Verbunds sind zweckmäßig Endabschnitte 10 in Form von Doppelständermodulen angeschlossen. Es wird ein zentraler Tunnel 12 definiert, in welchen das Transfersystem T eingebaut werden kann. Die Maulseiten könnten auch zur selben Seite weisen und durch Zuganker oder Spannvorrichtungen stabilisiert sein. Ggfs. ist wenigstens ein Doppelständermodul 10 innen im Stufenmodulsystem untergebracht.
  • 5 verdeutlicht eine Stufe, beispielsweise die Stufe 2b, die in der oberen Sektion 4 und in der unteren Sektion 5 jeweils eine Arbeitsachse X bzw. Y hat.
  • Als Werkzeuge der oberen Sektion 4 ist beispielsweise eine Matrize 14, angetrieben durch einen Hydraulikzylinder 27, und ein zentraler Auswerter-Stempel 15, angetrieben durch einen Hydraulikzylinder 26 vorgesehen, wobei die Hydraulikzylinder 26, 27 koaxial ineinander oder hintereinander gesetzt sind und den servohydraulischen Aktuator A definieren.
  • In der unteren Sektion 5 sind ebenfalls zwei Werkzeuge vorgesehen, nämlich ein Blech- oder Niederhalter 16, angetrieben durch einen Hydraulikzylinder, und ein Ziehstempel 17, ebenfalls angetrieben durch einen Hydraulikzylinder, wobei die beiden Hydraulikzylinder koaxial in dem servohydraulischen Aktuator A, zusammengefasst sind.
  • Jedem Hydraulikzylinder ist zumindest ein Steuerventil zugeordnet, zweckmäßig ein Servo- oder Proportionalsteuerventil. Das Steuerventil wird von der elektronischen Steuereinrichtung C in Abhängigkeit von der vorgenommenen Programmierung und der Regelabweichung betätigt, wobei der Hydraulikdruck aus dem Hydrauliksystem 8 stammt.
  • 6 verdeutlicht einen Ausschnitt eines Blockschaltbildes der Regeleinrichtung für die Sektion 4 der Stufe 2b. Die untere, hier nicht gezeigte Sektion kann schaltungstechnisch gleich gestaltet sein. In dem Monitor 6 sind beispielsweise Bedienfelder 18, 19 und 20 für ein Wegachsenprofil, einen Multinocken und ein Profil der Druckregelung vorgesehen, die dem Hydraulikzylinder 26 zugeordnet sind, wobei das Wegachsenprofil und das Analogachsenprofil der Druckregelung 20 jeweils einem Regler 21 für den Weg und 22 für den Druck als Führungsgröße vorgeschaltet sind. Die beiden Regler sind über einen im Bedienfeld 19 für den Multinocken betätigbaren Umschalter 23 alternativ wirksam und an ein Proportionalsteuerventil V des Hydraulikzylinders 26 angeschlossen. Der Istdruck wird erfasst und in einem Wandler 24 in ein Signal für den Druck-Regler 22 umgewandelt. Ferner ist dem Hydraulikzylinder 26 eine Wegmessvorrichtung 25 zugeordnet, beispielsweise ein Absolut-Weggeber, der dem Regler 21 für den Weg ein Signal korrespondierend mit der Lage bzw. dem Weg liefert. Der Hydraulikzylinder 26 dient zur Steuerung des Werkzeugs 14, beispielsweise der Matrize 14 in 5, während der andere Hydraulikzylinder 27 zur Steuerung des Werkzeugs 15, beispielsweise des Auswerter-Stempels 15 in 5, dient. Beim Hydraulikzylinder 26 ist die gleiche Anordnung an Bedienfeldern und dgl. wie beim Hydraulikzylinder 27 vorgesehen. Durch die Einstellung an dem Bedienfeld 19 für den Multinocken lässt sich beispielsweise der Zeitpunkt festsetzen, an dem von einer Wegregelung auf eine Druckregelung (Wegprofil zu Druckprofil) während eines Arbeitszyklus umgestellt wird, oder umgekehrt. Jeder Hydraulikzylinder kann entweder nur mit einer Wegregelung arbeiten, oder mit Weg- und Druckregelung. Ist ein Aktuator für die Kombination der Regelungen ausgestattet, so kann eine Umschaltung innerhalb eines Zyklus stattfinden. Der Zeitpunkt der Umschaltung und das dann zu regelnde Kraftprofil werden durch den Einrichter oder Maschinenbediener frei programmiert.
  • Nachfolgend wird eine Auswahl von Programmierungen aufgelistet, die jedoch nicht beschränkend aufzufassen ist.
  • Bei der Wegregelung kann nicht nur der Gesamthub programmiert werden, sondern sogar der Ausgangspunkt und Endpunkt des Hubes innerhalb eines Zyklus. Ferner können bestimmte Positionen innerhalb des Hubes programmiert werden, an denen gegebenenfalls andere Kriterien berücksichtigt oder geändert werden, wie der Druck oder die Geschwindigkeit. Über die Wegprogrammierung gegebenenfalls kombiniert mit dem Druck kann die Geschwindigkeit innerhalb des Arbeitszyklus variiert werden (Geschwindigkeitsprofil) oder eine rasche Beschleunigung bis zu einem bestimmten Punkt mit nachfolgend langsamer Geschwindigkeit unter erhöhter oder verminderter Kraft, und dgl. programmiert werden. Der Bewegungsablauf hinsichtlich des Weges und des Drucks kann an die jeweiligen Erfordernisse beim Umformen individuell angepasst sein. Zum Ausprägen einer bestimmten Teilegeometrie kann ein Werkzeug in einer bestimmten Position mit definierter Kraft angehalten bleiben, oder sogar nach schlagen. Dadurch lassen sich Ziehstufen einsparen, die beim herkömmlichen Tiefziehen nur dem Zweck des Kalibrierens dienen. Die Gegenkraft des Niederhalters beispielsweise in der unteren Sektion kann anders als bei herkömmlichen Ziehkissen oder Federn mit zunehmender Verformung variabel eingestellt werden. Besonders zweckmäßig kann der Kraftverlauf in beispielsweise der unteren Sektion während des Arbeitszyklus allmählich abnehmend oder ansteigend programmiert werden oder sogar vibrierend. Auch der Hub in der unteren Sektion kann individuell eingestellt werden. Da jede CNC-Achse frei programmierbar ist, lässt sich das jeweilige Ziehverhältnis erhöhen, um dadurch insgesamt Stufen einsparen zu können.

Claims (21)

  1. Stufen-Umformautomat (S), insbesondere Tiefzieh-Stufen-Umformautomat, mit mehreren, Arbeitszyklen ausführenden Stufen (2a, 2b, 2c) in einem Rahmengestell (1), wobei jede Stufe eine untere und eine obere Sektion (4, 5) aufweist und in zumindest einer Sektion jeder Stufe wenigstens ein im Rahmengestell abgestützter, ein Werkzeug (14 bis 17) in einer Arbeitsachse (X Y) verstellender Aktuator (A) und für die Aktuatoren eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung (C) ist, mit der für jede Stufe (2a, 2b, 2c) der Werkzeug Weg und/oder die Werkzeug-Kraft und/oder die Werkzeug-Geschwindigkeit frei programmierbar ist.
  2. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Aktuator (A) wenigstens einen Hydraulikzylinder (26, 27) mit wenigstens einem zugeordneten Steuerventil (V) aufweist, und dass die elektronische Steuereinrichtung (C) mit den Steuerventilen (V) verbunden ist.
  3. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Aktuator (A) wenigstens einen Elektromotor, vorzugsweise mit zugeordnetem Servoumrichter, aufweist.
  4. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug-Weg und/oder die Werkzeug-Kraft und/oder die Werkzeug-Geschwindigkeit mittels der dem Hydraulikzylinder (26, 27) über das Steuerventil (V) zugeführten Menge des unter Druck stehenden Hydraulikmediums generiert wird (werden).
  5. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hydraulikzylinder (26, 27) eine Arbeitsachse (X) definiert, und dass pro Stufe (2a, 2b, 2c) bis zu vier Arbeitsachsen (X, Y) vorgesehen sind.
  6. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Sektion (4, 5) maximal zwei Hydraulikzylinder (26, 27) vorgesehen sind.
  7. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder (26, 27) der Sektion (4, 5) koaxial ineinander oder in Achsrichtung hintereinander in den Aktuator (A) eingegliedert sind.
  8. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Hydraulikzylinder (26, 27) eine Wegmessvorrichtung (25), vorzugsweise ein Absolutweggeber mit einem Ausgangssignal, und/oder eine Druckmessvorrichtung (24), insbesondere ein Druckaufnehmer mit Druckwandler mit einem Ausgangssignal, zugeordnet ist, die direkt oder indirekt an die elektronische Steuereinrichtung (C) angeschlossen ist (sind).
  9. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anschluss der Wegmessvorrichtung (25) und/oder Druckmessvorrichtung (24) ein zwischen einem Sollwertgeber (18) und dem Steuerventil (V) eingeordneter Regler, vorzugsweise ein PID-Regler, (21, 22) vorgesehen ist.
  10. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (C) ein Programmierterminal (7) mit wenigstens einem Monitor (6) umfasst.
  11. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen (2a, 2b, 2c) im Rahmengestell (1) eines Stufenmodulsystems in modularer Bauweise einzeln austauschbar und/oder umsetzbar angeordnet sind.
  12. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Monoblock-Umformautomaten (M) sämtliche Stufen (2a, 2b, 2c) in einem einzigen Rahmengestell (1) angeordnet sind.
  13. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Multiblock-Umformautomaten (MU) mehrere Rahmengestelle (1) jeweils ausgewählte Stufen (2a, 2b, 2c) enthalten und als einzelne Umformzentren miteinander gekoppelt sind.
  14. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stufe (2a, 2b, 2c) in einem Stufenmodul (11) angeordnet ist, der austauschbar mit weiteren Stufenmodulen (11) zu einem Monoblock-Umformautomaten oder einem Multiblock-Umformautomaten kombinierbar ist.
  15. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenmodul (11) ein C-förmiges Einständer-Gestell mit einer offenen Maulseite ist, das mit seinen Seiten in einen Verbund mit weiteren Stufenmodulen bringbar ist.
  16. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Einständer-Gestelle (11) um 180° zueinander versetzt und in den an die Maulseiten angrenzenden Endbereichen kraftübertragend aneinander abgestützt, vorzugsweise verstiftet, gespannt und/oder verschraubt (bei 13) sind.
  17. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an beiden Enden einer Gruppe Einständer-Gestelle Abschlussteile (10) in Form von Doppelständer-Modulen angebracht sind.
  18. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (T) zumindest in den durch die Stufenmodule (11) definierten Tunnel (12) eingebaut ist.
  19. Stufen-Umformautomat nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Stufen (2a, 2b, 2c) ein Transfersystem (T) mit servohydraulischen oder servoelektrischen Antrieben zugeordnet ist.
  20. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Transfersystem (T) an die elektronische Steuereinrichtung (C} oder an eine elektronische Transfer-Steuereinrichtung angeschlossen ist, und dass die servohydraulischen oder servoelektrischen Antriebe des Transfersystems (T) frei programmierbar sind.
  21. Stufen-Umformautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (C) eine CNC-Steuereinrichtung, vorzugsweise mit einem PC-Betriebssystem, ist.
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