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Vorrichtung zum hydromechanischen Ziehen Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum hydromechanischen Ziehen, insbesondere zum Tiefziehen
von Blech, die aus einem auf einer Seite des gezogenen Bleches aufliegenden Ziehstempel
und aus einer Druckkammer mit einer die Ziehmatrize bildende Flüssigkeit besteht.
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Bekannte Vorrichtungen zum hydromechanischen Ziehen, insbesondere
zum Tiefziehen von Blech besitzen ausdrucksvolle Vorteile gegenüber dem klassischen
Blechziehen, insbesondere dann, wenn es sich um in der Form kompliziertere Preßlinge,
z.B. Preßlinge konischer, kugelförmiger, parabolischer oder asymmetrischer Form
handelt. Das hydromechanische Ziehen sichert in der Regel bereits in einer einzigen
Ziehoperation die Ausbildung eines Preßlings von der gewünschten Form und eine völlig
saubere Oberfläche des Preßlings, welche
dadurch bedingt ist, daß
sich das Blech nicht über die Kante des Ziehringes einer Ziehmatrize verschiebt,
sondern durch den Wasserdruck in der Ziehmatrize ständig von ihr weggedrangt wird.
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Beim hydromechanischen Ziehen von Preßlingen mancher nicht typischer
Formen lässt sich jedoch die zuletzt erwähnte Bedingung nicht einhalten, weil der
Druck der Flüssigkeitsfüllung zu Beginn des Ziehens nicht den notwendigen Wert erreicht,
wodurch es vorkommt, daß das Blech sich entweder auf unerwünschte Weise über die
erwähnte Kante des Ziehringes der Ziehmatrize verschiebt oder sich wellt, wodurch
der zuktinftige Preßling entwertet wird. Der kleine Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer
zu Beginn des Ziehens eines Preßlings kann weiter bei komplizierten Preßlingen verursachen
(und dies insbesondere bei denjenigen Preßlingen, die z.B. verschiedene äussere
oder innere Rohrstutzen oder Rippen besitzen), daß sich diese gewünschten Normen
des Preßlings nur sehr unvollkommen ausbilden und daß sie so auch im Verlauf des
Ziehens eines Hauptteiles des Preßlings erhalten bleiben, wenn der Flüssigkeitsdruck
in der Druckkammer bereits die gewünschten Werte erreicht.
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Gewöhnlich reißen jedoch die erwähnten, nicht völlig ausgezogenen
Teile des Preßlings beim Ziehen des Hauptteiles des Preßlings durch, was besonders
beim Ziehen tiefer Preßlinge immer wieder vorkommt. Dies wird dadurch verursacht,
daß das Material zur Ausbildung dieser angeführten Teile der Preßlinge im Verlauf
einer weiteren Durchdringung des Ziehstempels nicht vom Rand des Blechzuschnittes,
sondern von der Wand des Preßlings abgenommen wird, welche den zugehörigen Teil
des Ziehstempels umgibt.
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Bei Vorrichtungen zum hydromechanischen Ziehen mon Blech ist es auch
bekannt daß sich in der 1)ruckkammer Metallspäne ansammeln, welche von Zeit zu Zeit
entfernt werden müssen, damit sie nicht eine Störung der Regelanlage für die Flüssigke
itsüberführung aus der Druckkammer verursachen. Die überströmende Flüssigkeit, welche
im wesentlichen ein elastisches Polster für den umgeformten Preßling bildet, wird
weiter durch verschiedene Beimischungen, insbesondere durch Schmier stoff, verunreinigt,
mit dem vor Beginn des Ziehens die Blechzuschnitte für die Preßlinge bestrichen
sind, Die Flüssigkeit wird dadurch entwertet, was ebenso wie im Fall von Metallspänen
Störungen in der Regelanlage zur Flüssigkeitsüberführung aus der Druckkammer hervorrufen
kann. Darüber hinaus ist es auch bei bekannten hydromehhanischen Vorrichtungen unvorteilhaft,
daß bei ihnen der Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer im Verlauf des Ziehens eines
Preßlings mittels üblicher Regelelemente nicht gesteuert werden kann, Geeignete
in Betracht kommende Mittel zur Steuerung des Blüssigkeitsm druckes in der Druckkammer
sind konstruktiv recht an spruchsvoll, schwierig steuerbar oder wenig empfindlich
und zu ihrer Schaltung in Kreisen eines automatischen Systems zur Fressenbetätigung
ungeeignet.
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Zufolge einer Kavitation, die durch den hohen Druck der überströmenden
Flüssigkeit aus der Druckkammer venirsacht wird, kommt es bei den bisher verwendeten
Regeldrosselventilen zu Störungen welche zur Verschlechterung des Arbeitsverlaufes
beim Ziehen von Preßlingen führend Bei Flüssigkeitsüberführungen aus der Druckkammer
in einen Behälter bei Speiseaggregaten kommt es bei bekannten
Vorrichtungen
zum hydromechanischen Ziehen zu einer beträchtlichen Arbeitsvergeudung, die zum
Zusammendrücken der Flüssigkeit in der Druckkammer beim Ziehen eines Preßlings aufgewendet
werden muß, Da es notwendig ist, die überströmende Flüssigkeit zu kühlen zu filtern
und auch nachzufüllen, sind bei bekannten Maschinen zum hydromechanischen Ziehen
verschiedene Aggregate installiert, welche diese Tätigkeiten ausführen. Diese Aggregate
erhöhen den Gesamtpreis der Presse jedoch nicht nur, sondern sie verursachen auch
mit ihrer üblichen Unterbringung auf den Pressenfundamenten eine große Bauhöhe der
Presse. Bei der üblichen Konzeption bekannter Druckkammern vereiteln sie eine neue
Pressenkonstruktion ohne übliches Unterteilen. Sie erstrecken sich stets tief unter
den eigentlichen Arbeitsraum der Presse bzw.
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unter die Fußbodenebene des Preßwerkes.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bestehenden verwendeten
Lösungen energetisch unökonomisch sind. Der größte Teil der hydraulischen Elemente
arbeitet in hohen Druckregimen, wobei sie einen selbständigen hydraulischen Kreis
erfordern, der kostspielig und im Betrieb unzuverlässig ist.
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Diese Nachteile beseitigt die Erfindung. Es ist die Aufgabe der Erfindung,
eine Möglichkeit zur Herstellung kompliziert geformter Preßlinge unter besonders
guten energetischen Bedingungen zu schaffen.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine die Ziehmatrize bildende Druckkammer
mindestens zwei flüssigkeitsräume enthält, die voneinander wenigstens durch einen
Kolbenumformer getrennt sind.
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Durch diese Anordnung der Druckkammer kann vor allem ein optimaler
Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer unter einem eingelegten Blechzuschnitt vor
Beginn des eigentlichen Zihprozesses eines Preßlings erreicht werden, Der Kolbenumformer
bei der neuen Anordnung der Druckkammer trennt mindestens zwei Flüssigkeitsräume
voneinander, von denen einer infolge Berührung mit dem umgeformten Material verunreinigt
sein kann, während der andere vollkommen sauber bleibt und mit einem hydraulischen
Betätigungskreis der Presse so verbunden werden kann, daß der Druck in diesem Flüssigkeitsraum
annähernd auf gleichem Niveau, gewöhnlich aber höher als der Druck am Ausgang des
Speiseaggregates zur Betätigung der hydraulischen Hauptarbeitsteile der Presse ist.
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Infolgedessen verbessert sich die energetische Bilanz der mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum hydromechanischen Ziehen arbeitenden Presse markant
Zugleich werden die bekannten Regelanlagen für die übertrömende Flüssigkeit beseitigt,
welche eine Quelle unerwünschter Störungen sein können, Die erfindungsgemäße Vorrichtung
beseitigt zumindest teilweise die bisher unerlässlich notwendigen Aggregate zur
Überführung, Filtration und Kühlung der Flüssigkeit, welche beim Ziehen des Preßlings
ein Polster bildet. Es ist nicht notwendig, die Flüssigkeit zu überführen, sondern
es genügt, lediglich die Verluste nachzufüllen, welche durch verschiedene Undichtheiten
beim Ziehprozess eines Preßlings entstehen.
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Das Wesen der Erfindung sowie weitere Vorteile und Merkmale sind nachstehend
anhand von in der Zeichnung schematisch
dargestellters j;iisführungsbei
spIelen näher erläutern, Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Druckkammer,
welche die Ziehmatrize für den Preßling bildet, die zwei Flüssigkeitsräume einschließt,
welche durch einen Kolbenumformer voneinander getrennt sind; Fig. 2 einen Langsschnitt
durch eine Druckkammer, welche einen Schwimmkolben enthält, der mit seinen freien
Enden in beide Elüssigkeitsräume eingreift und im Kolbenumformer axial verschiebbar
ist; Fig. 3 einen Langsschnitt durch eine Druckkammer mit einem Kolbenumformer,
welcher einen axial verschiebbaren Zentralkolben enthält, dessen eines freies Ende
in einen getrennten Plüssigkeitsraum in der Druckkammer eingreift.
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Die Vorrichtung zum hydromechanischen Ziehen von Blech weist in ihrer
einfachsten Ausführungsform (Fig.1) eine Druckkammer 1 auf, welche im wesentliche
die Ziehmatrize für einen Preßling 2 bildet, wobei diese Druckkammer 1 mindestens
zwei Flüssigkeitsräume 3 und 4 enthält, welche durch einen Kolbenumformer 5 voneinander
getrennt sind. Der Raum 3 in der Druckkammer 1 ist z.B. mit Wasser und der Raum
4 vorteilhaft mit einer viskosen Flüssigkeit, z0B0 Öl, gefüllt, das die Hauptfüllung
eines nicht veranschaulichten hydraulischen Kreises zur Betätigung der Arbeitsteile
der Presse bildet.
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Mit dem nicht veranschaulichten Kreis der Presse ist der Raum 4 in
der Druckkammer 1 durch einen Kanal 6 verbunden. Es ist auch ein zweiter Kanal 7
in der Druckkammer
1 v orgesehen. Dieser kann zur Ableitung von
Flüssigkeit dienen, welche durch etwaige Undichtheiten um den Kolbenumformer 5 herum
entweder aus dem Raum 3 oder 4 in den an diesen Kanal angeschlossenen Raum durchdringt.
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Die Druckkammer 1 ist an ihrem oberen Rand der Ablage eines Blechzuschnitts
angepasst, welcher im Verlauf des Ziehens des Preßlings 2 auf den Rändern mit Hilfe
eines Haltestößels 8 der Presse niedergehalten wird. Ein Ziehstempel 9 für das Formen
des Preßlings 2 ist auf einem zehstössel 10 der Presse eingespannt.
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Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum hydromechanischen
Ziehen von Blech (Fig.2) weist in der Druckkammer 1 ausser dem Kolbenumformer 5
noch einen zentral angeordneten Schwimmkolben 11 auf, welcher im Kolbenumformer
5 axial verschiebbar angeordnet ist, Der Schwimmkolben 11 greift mit seinen freien
Enden 12,13 in die Flüssigkeitsräume 3 und 4 der Druckkammer 1 ein. Das eine freie
Ende 12 ist mit einer Dichtung 14 versehen, die zum Anliegend an die Aussenseite
des Bodens des Preßlings 2 bestimmt und hergerichtet ist.
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Das andere freie Ende 13 des Schwimmkolbens 11, welches in den Raum
4 mit viskoser Flüssigkeit eindringt, hat einen reduzierten Durchmesser, damit der
Schwimmkolben 11 auf den Boden des Preßlings 2 nur einen schwachen Druck ausübt.
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Das freie Ende des Schwimmkolbens 11 ist mit einer Bohrung 15 zur
Ableitung von Flüssigkeit versehen, welche um die Dichtung 14 herum us dem Raum
3 der Druckkammer 1
durchdringt. Die durchdringende Flüssigkeit
wird am Boden des Kolbenumformers 5 aufgefangen und durch einen Kanal 16 in den
anschließenden Raum und dann in den Abfallkanal 7 abgeführt.
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Analog wie bei der vorhergehenden Ausführung der Druckkammer 1 ist
der Raum 4 mit der viskosen Flüssigkeit durch den Kanal 6 mit dem nicht veranschaulichten
Hydraulikkreis der Presse verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Ziehen tiefer Preßlinge 2 (Fig.3) enthält die Druckkammer 1 ausser den Flüssigkeitsräumen
5 und 4 noch einen getrennten Flüssigkeitsraum 17, in den das freie Ende 13 des
Schwimmkolbens 11 eingreift.
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Der Schwimmkolben 11 ist gleichfalls im Kolbenumformer 5 axial verschiebbar
zentral angeordnet, Das freie Ende 12 des mit der Dichtung 14 versehenen Schwimmkolbens
11 ist der Auflage an der Aussenseite des Bodens des gezogenen Preßlings 2 angepasst,
auf den er im Verlauf des Ziehens durch schwachen Gegendruck wirkt.
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Die aus dem Raum 3 der Druckkammer um die Dichtung 14 durchgedrungene
Flüssigkeit ist durch die Bohrung 15 in eine Sammelausnehmung 18 und aus ihr durch
den Kanal 16 in den anschließenden Raum mit dem Abfallkanal 7 geführt.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist in der einfachsten
Ausführungsform nach Fig. 1 folgende: Nachdem der zum Ziehen bestimmte Blechzuschnitt
auf den oberen Rand der Druckkammer 1 aufgelegt ist, sinkt der
Haltestössel
8 der Presse und übt auf die Ränder des Blechzuschnittes einen bestimmten Druck
aus, welcher zur Abdichtung des Flüssigkeitsraumes 3 der Druckkammer 1 mit diesem
Blechzuschnitt genügt und dabei ein Rutschen der Ränder des Blechzuschnittes beim
darauffolgenden Ziehen des Preßlings 2 mit Hilfe des Ziehstempels 9 nicht hindert.
Der Raum 3 der Druckkammer 1 ist unmittelbar vor dem Auflegen des Zuschnittes mit
Flüssigkeit, z.BO mit Wasser, vollgefülltD und zwar mit einem solchen Volumen, das
größer als das Volumen des künftigen Preßlings 2 ist0 h nd Sind diese Grundhabungen
vor Beginn des Ziehens des Preßlings 2 ausgefuthrt, , fährt der Pressenstössel 10
herab, wobei der Ziehstempel 9 den Blechzusdhnitt beschwert Dabei erhöht ein nicht
veranschaulichtes Spe seaggregat für die Hauptarbeitsteile der Presse den Flüssigkeits
druck im Raum 4 der Druckkammer 1 unter dem Kolbenumformer 5. Dieser überführt mit
Rücksicht auf seine unterschiedlichen Durchmesser den erhöhten Flüssigkeitsdruck
im Raum 4 unter den Kolbenumformer 5 auf einen hohen Druck im Flüssig keitsraum
3 in der Druckkammer 1o Hierdurch wird erreicht, daß der Flüssigkeitsdruck im Raum
3 der Druckkainiaer 1 unter dem Blechzuschnitt den erwünschten Wert bereits zu Beginn
der Ziehoperation des Blechpreßlings 2 erzielt.
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Man kann daher mit diesem Einstellen eines Vordruckes der flüssigkeit
im Raum 3 der Druckkammer 1 bessere Erfolge beim Ziehen von Blechpreßlingen 2, besonders
Preßlingen komplizierter Form, erhalten.
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Beim weiteren Durchdringen des Ziehstempels 9 in Richtung nach unten
und bei der dadurch erfolgenden Ausbildung des Preßlings 2 gemäß diesem Ziehstempel
9 zieht sich der
Lolbenumformer 5 unter dem Flüssigkeitsdruck im
wenn 3 j i chtung nach unten zurück, wobei er die Flüssigkeit aus dem Raum 4 der
Druckkammer 1 in den Kanal 6 verdränGt, durch den die verdrängte Flüssigkeit in
den hydraulischen Betätigungskreis der Presse geführt wird. Dabei kann durch zweckmäßige
Drosselung des Durchflusses der Vedrängten Flüssigkeit aus dem Raum 4 von relativ
kleinem Druck der Wert des Flüssigkeitsdruckes im iun 3 der Druckkammer 1 im ganzen
Verlauf des Ziehens des Blechpreßlings 2 sehr einfach geregelt werden.
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Nach Beendigung der Ziehoperation des lreßlings 2, dem ausschieben
des Ziehstempels 9 und dem Abheben des Haltestössels 8 wird der schwimmende Preßling
2 herausgenommen und der };olbenumformer 5 hebt sjcl1 in seine fest-@esetzte obere
Stellung durch Flüssigkeitswirkung im Raum 4, welche aus dem nicht veranschaulichten
Speiseaggregat der lresse zugeführt wird. Hierauf wird Flüssigkeit im Raum 3 nachgefüllt
und die Druckkammer 1 sowie die die ehmatrize sind für das Zielien eines neuen reßlings
2 vorbereitet.
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diese 1rnktion der Druckkammer 1 ist bei der Variante der Druckkammer
1, welche den Kolbenumformer 5 und einen behwimmkolben 11 (Fig.2) enthält, vervollkommnet.
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Der Schwimmkolben 11 nimmt mit Rücksicht auf den Flüssigkeitsdruck
im Raum 4 der Druckkammer 1 zu Beginn des Ziehens des Preßlings 2 eine Stellung
ein, bei der er sich durch schwachen Gegendruck auf den Boden des gezogenen Preßlings
2 abstützt. Eine Dichtung 14 verhindert dabei das Durchdringen der Flüssigkeit zu
diesem Boden, wodurch sie die Druckwirkung der FlüssiJeit im
Raum
3 auf den Boden des gezogenen Preßlings 2 wesentlich begrenzt. Dadurch ist somit
die nötige Zugkraft zum Zlchen des Preßlings 2 um eine Kraft reduziert, mit welcher
der Flüssigkeitsdruck im Raum 3 auf den Boden des Preßlings 2 wirken würde.
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Der Schwimmkolben 11 weicht beim Zichen des Preßlings 2 mit einer
der Bewegungsgeschwindlgkeit des Ziehstempels 9 übereinstimmenden Geschwindigkeit
zurück, wobei zugleich der Kolbenumformer 5 mit einer anderen Geschwindigkeit dementsprechend
in Abhängigkeit von der Einstellung der nicht veranschaulichten oberstromvorrichtung
für die Flüssigkeit im Kanal 6 zurückweicht. Die Flüssigkeit aus dem Raum 4 der
Druckkammer 1 wird in den hydraulischen Kreis der Presse mit einem bestimmten Druckgefälle
überführt und deshalb gemeinsam mit dem Schwimmkolben 11 die energetisch Bilanz
der Presse ausdrucksvoll verbessert.
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Nach Beendigung der Zlehoperation des Preßlings 2 strömt die Flüssigkeit
in den Raum 4 der Druckkammer 1 zurück, wodurch sich der Kolbenumformer 5 und zugleich
der Schwimmkolben 11 in seine Grundstellung zurück anhebt. Dabei hebt er bei diesem
seinen Hub auch den fertigen Blechpreßling 2 in eine bestimmte stabilisierte Stellung
an, welche eine @ehlerlose Tätigkeit der nicht veranschaulichten mechanischen Manipulationsvorrichtung
für die Preßlinge 2 bei der Gresse ermöglicht.
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In der Ausführung der Druckkammer 1 gemäß Fig. 3 @rbeitet der Kolbenumformer
5 und der Schwimmkolben 11 sinngemäß, nur mit dem Unterschied, daß die Tätigkeit
des Schwimmkolbens 11 unabhängig vom Kolbenumformer 5 durch den Druck der Flässigkeit
aus diesem Raum 17 der Druckkammer 1 gesteuert werden kann.