DE3942737C2 - Gasfederzylinder für Tiefziehwerkzeuge - Google Patents
Gasfederzylinder für TiefziehwerkzeugeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Gasfederzylinder für den Blechhalter von Tiefziehwerkzeugen,
wie sie an Pressen und
ähnlichen Maschinen verwendet werden.
Es sind verschiedene Arten von Pressen zum Prägen oder Tief
ziehen von Werkstücken bekannt. Normalerweise haben solche
Pressen eine Matrize und einen Stempel zum Pressen des Werk
stückes. Während des Tiefziehens wird ein Teil des Werkstückes
durch den Stempel in die Öffnung der Matrize gezogen, so daß
die seitlichen Teile des Materials in Umfangsrichtung einem
Kompressionsdruck unterliegen und dadurch Falten bilden. Aus
diesem Grund besitzen die Pressen einen Andruckstempel zur
Vermeidung von Falten, der das außenseitige Material des
Werkstückes gegen die Matrize preßt. Wenn die auf den Andruck
stempel ausgeübte Kraft zur Vermeidung von Falten zu gering
ist, weist das gezogene Teil Falten auf. Wenn diese Kraft zu
groß ist, reißt das Werkstück während des Ziehvorganges.
Deshalb muß, um ein einwandfrei gezogenes Teil zu erhalten,
eine geeignete Kraft zur Vermeidung von Falten ausgeübt werden.
Normale Pressen besitzen Blechhaltervorrichtungen um die oben
erwähnte Kraft zu erzeugen. Es sind Vorrichtungen
für Werkzeuge bekannt, bei welchen die Kraft zur Vermeidung
der Falten durch eine Spiralfeder oder eine ähnliche Feder
erzeugt wird (vgl. bspw. DE-PS 9 51 147, DE-AS 11 65 532
oder DE 35 09 051 A1). Wenn eine solche Vorrichtung an einer Presse
verwendet wird, die einen langen Preßhub zum Tiefziehen
aufweist, wird eine groß dimensionierte Feder erforderlich,
welche die ganze Vorrichtung sehr groß macht. Außerdem wird die
Federkonstante der Vorrichtung entsprechend groß, welches
natürlich die Falten vermeidende Kraft während des Preßhubes
stark ändert, wodurch die Möglichkeit erhöht wird, daß das
Werkstück reißt. Um diese Nachteile einer Vorrichtung
mit einer Feder zu vermeiden, sind Vorrichtungen
bekanntgeworden, bei welchen Gasdruck angewendet wird. Eine
solche Vorrichtung weist einen Zylinder auf, in wel
chem Gas mit einem hohen Druck eingeschlossen ist, und einen im
Zylinder beweglichen Kolben, der mit einem Druckstempel ver
bunden ist, der sich durch einen Teil des Zylinders erstreckt
und der mit dem Andruckstempel verbunden ist. Der Gasdruck im
Zylinder wirkt auf den Kolben, um den Druckstempel aus dem
Zylinder zu drücken. Zwischen dem Druckstempel und dem Zylinder
und zwischen dem Kolben und dem Zylinder ist eine Dichtung
vorgesehen, die einen gleitenden Kontakt zwischen diesen Teilen
erlaubt. Eine solche Vorrichtung ist bspw. aus der GB 21 86 050 A
bekannt.
Mit einer solchen Vorrichtung, die mit Gasdruck
arbeitet, kann die Falten vermeidende Kraft auf einen solchen
Wert eingestellt werden, daß diese am Anfang des Ziehvorganges
dem Gasdruck entspricht, und die Federkonstante einer solchen
Vorrichtung kann dadurch verringert werden, daß das Volumen des
Zylinders groß gemacht wird. Im Vergleich mit Vorrichtungen,
die eine Spiralfeder oder ähnliches verwenden, kann deshalb die
Änderung der Falten vermeidenden Kraft während des Ziehvor
ganges kleiner gemacht werden.
Da jedoch das unter hohem Druck stehende Gas im Zylinder direkt
durch die Dichtungen an den Gleitstellen abgedichtet wird, ist
es nicht vermeidbar, daß das Gas langsam durch die Dichtung
entweicht. Dadurch wird die Falten vermeidende Kraft (oder
Einstellkraft) innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit ver
ringert, und es ist unmöglich, die vorgesehene Falten vermei
dende Kraft konstant zu halten. Wenn mehrere Dämpfungsvorrich
tungen auf den Andruckstempel wirken, kann der Gasverlust in
den einzelnen Dämpfungsvorrichtungen unterschiedlich sein,
wodurch es unmöglich wird, eine gleichmäßige Kraft auf die
Oberfläche des Andruckstempels auszuüben.
Die vorliegende Erfindung hat deshalb die Aufgabe, die oben
erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung
zu schaffen, die eine konstante Andruckskraft erzeugt.
Dies wird mit einem Gasfederzylinder gemäß Anspruch 1
erreicht.
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wirkt der
Druck des in der Gaskammer eingeschlossenen Gases auf die
Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer durch den Metallbalg, so
daß auf den Druckstempel eine Kraft ausgeübt wird, die diesen
aus dem Zylinder drückt. Diese Kraft dient als Falten vermei
dende Kraft während des Vorganges des Tiefziehens. Beim Zieh
vorgang wird der Druckstempel in den Zylinder gedrückt, wodurch
das Gas in der Gaskammer entsprechend der Bewegung des Druck
stempels komprimiert wird, wobei der Balgen in Richtung der
Achse des Zylinders deformiert wird. Auf diese Weise wird die
Gegenkraft des Gases in der Gaskammer erhöht. Wenn sich der
Druckstempel aus dem Zylinder während des Öffnens des Werk
zeuges entfernt, wird das Volumen in der Gaskammer langsam
größer, wodurch sich der Balgen in der anderen Richtung
deformiert.
Der Druck des Gases in der Gaskammer wirkt auch auf die
Flüssigkeitskammer. Deshalb wirkt der Gasdruck auf den Gleit
teil zwischen der Durchgangsbohrung des Zylinders und dem
Druckstempel durch die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer.
Da jedoch die vorgesehenen Dichtmittel am Gleitstück nur dazu
dienen, die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer abzudichten,
kann dieser Zylinder mit größerer Sicherheit abgedichtet werden
als wenn direkt Hochdruckgas durch diese Dichtmittel abgedich
tet werden müßte. Die Gas- und die Flüssigkeitskammer sind
durch den Metallbalgen getrennt, so daß kein Hochdruckgas der
Gaskammer in die Flüssigkeit in der Flüssigkeitskammer durch
diesen Balgen eindringen kann.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im
einzelnen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen teilweisen Schnitt einer Frontansicht
einer Presse mit einem Gasfederzylinder
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Gasfederzylinder;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Teilausschnitt, der einen Teil
des Zylinders zeigt;
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch zwei Gasfederzylinder;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Zylinder in anderer Stellung;
und
Fig. 6 ist ein teilweiser Schnitt durch zwei Gasfederzylinder
entsprechend einem anderen Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine mit einer Vorrichtung entsprechend
der Erfindung ausgerüstete Presse. Die Presse weist eine Ma
tritze 2 auf, die eine Öffnung 6 besitzt, und einen über der
Matrize 2 angeordneten Stempel 4. Der Stempel 4 ist mit einer
Führung 5 versehen und wird mit dieser durch einen nicht ge
zeigten Antriebsmechanismus nach oben und unten bewegt. Eine
Dämpfungsvorrichtung mit mehreren, beispielsweise zwei Andruck
stempeln 20 ist mit der Führung 5 verbunden. Eine ringförmige
Andruckplatte 3 ist um den Stempel 4 vorgesehen und die Druck
stempel 22 eines jeden Gasfederzylinders sind, wie später
beschrieben wird, mit dieser Andruckplatte 3 verbunden. Während
des Ziehvorganges bewegt sich der Andruckstempel 3, der als
Falten vermeidendes Mittel wirkt, zusammen mit der Führung 5
nach unten, kontaktiert den außenseitigen Teil des Werkstückes
1 auf der Matrize 2 und drückt dieses mit einer vom Blechhalter
vorbestimmten Kraft gegen die Matrize
2. Zur gleichen Zeit zieht der Stempel 4 das Werkstück in die
Öffnung 6 der Matrize 2. Wenn der Abwärtsvorgang des Stempels 4
beendet ist, wird die Führung 5 nach oben bewegt und das
gezogene oder geprägte Teil wird durch einen Auswerfer 7 aus
der Öffnung 6 entfernt.
Im folgenden wird der Blechhalter im einzelnen er
läutert. Die beiden Glasfederzylinder 20 sind identisch im
Aufbau und es wird deshalb nur einer von beiden beschrieben.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weist der Gasfederzylinder 20 einen
hohlen Zylinder 21 und einen Druckstempel 22 auf. Das obere und
das untere Ende des Zylinders 21 sind durch Wände begrenzt. Die
obere Wand des Zylinders 21 ist mit einer Durchgangsbohrung 10
versehen, die sich koaxial zum Zylinder 21 erstreckt. Im Zylin
der 21 befindet sich der Druckstempel 22, der sich gleitend in
der Durchgangsbohrung 10 bewegen kann. Die innere Oberfläche
des Zylinders 21 ist abgestuft, um Teile mit kleinerem und
größerem Durchmesser 21a und 21b zu bilden, wobei eine Schulter
49 zwischen den Teilen 21a und 21b vorgesehen ist. In dem Abschnitt
21b des Zylinders 21 mit dem größeren Durchmesser ist
eine innere Hülse 23 vorgesehen, die einen inneren Durchmesser
aufweist, der ebensogroß ist wie der des Abschnittes 21a mit
dem kleineren Durchmesser. Das obere Ende der inneren Hülse 23
ist an der Schulter 49 befestigt, wodurch sich die innere Hülse
23 koaxial mit dem Abschnitt 21a des Zylinders 21 erstreckt.
Die untere Wand 24 der inneren Hülse ist mit einer Öffnung 25
versehen.
Der Druckstempel 22 ist in den Zylinder 21 eingeführt und in
axialer Richtung des Zylinders 21 frei bewegbar. Am inneren,
das heißt unteren Ende des Druckstempels 22 ist ein Kolben 30
ausgeformt. Der Kolben 30 gleitet auf der inneren Oberfläche
des Abschnittes 21a mit dem kleineren Durchmesser und auf der
inneren Hülse 23 über ein Gleitlager 31 an der äußeren
Oberfläche des Kolbens.
Die Durchgangsbohrung 10, durch welche sich der Druckstempel 22
bewegt, ist an ihrer inneren Oberfläche mit Gleitlagern 34 und
einem Abdichtteil 35 für den Druckstempel 22 versehen. Das
Abdichtteil 35 weist eine Hochdruckdichtung 36 und eine Nieder
druckdichtung 37 auf, die näher am Niederdruckteil des Zylin
ders, das heißt auf der Seite des atmosphärischen Druckes des
Zylinders angeordnet ist, außerdem eine Staubdichtung 38. Ein
ringförmiger Rückprallanschlag 39, der aus einem elastischen
Material wie einem Urethanelastomer hergestellt ist, ist oben
an dem Abschnitt 21a mit dem kleineren Durchmesser vorgesehen
und definiert das Ende des Hubes des Druckstempels 22, wenn sich
dieser in der Richtung A bewegt.
Im Abschnitt 21b des Zylinders 21 mit dem größeren Durchmesser
ist der Metallbalgen 45 untergebracht. Der Metallbalgen 45
weist einen zylindrischen Balgenkörper 46 auf, der in axialer
Richtung des Zylinders 21 ausziehbar ist, wobei eine Balgen
kappe 47 ein Ende des Balgenkörpers 46 verschließt. Das andere
Ende 48 des Balgenkörpers 46 ist an der Schulter 49 durch ein
Verfahren befestigt, das eine sichere Dichtung gewährleistet.
Auf diese Weise umgibt der Balgenkörper 46 die innere Hülse 23
und ist koaxial zum Zylinder 21 angeordnet. Der Balgenkörper 46
wird aus Edelstahl mit einer Dicke von ca. 0,1 bis 0,3 mm her
gestellt. Er kann aber auch aus anderem Metall gefertigt sein
und seine Dicke kann andere als die obenerwähnten Werte
annehmen.
An der oberen Oberfläche der Balgenkappe 47 ist ein ringförmi
ges Ventil 50 vorgesehen. Das Ventil 50 ist aus einem elasti
schen Material wie Urethanelastomer oder einem Silikonharz
hergestellt, und es liegt gegenüber dem Ventilsitz 51, der an
der Öffnung 25 der inneren Hülse 23 ausgebildet ist. Das Ventil
50 und der Ventilsitz 51 bilden ein selbstdichtendes Mittel
52, um das Öl zwischen der inneren Hülse 23 und dem
Balgenkörper 46 einzuschließen, wenn sich der Balgen 45 um mehr
als einen vorbestimmten Wert zusammenzieht, wie später be
schrieben wird.
Am äußeren Umfang des Balgenkörpers 46 sind ringförmige Balgen
führungsglieder 55 und 56 befestigt. Sie dienen zur Herstellung
eines bestimmten Abstandes zwischen dem Balgenkörper und dem
Zylinder 21 und vermindern den Gleitwiderstand zwischen diesen.
In jedem der Führungsglieder sind eine Mehrzahl von Luftöff
nungen vorgesehen, die sich in axialer Richtung des Zylinders
21 erstrecken.
Der Raum im Zylinder 21 wird durch den Balgen 45 in eine
Flüssigkeitskammer 60 und eine Gaskammer 80 unterteilt. Die
Flüssigkeitskammer 60 ist auf der Seite des Abdichtteiles 35
durch die innere Oberfläche des Balgens 45 und dem Abschnitt
21a des Zylinders 21 definiert. Die Gaskammer 80 wird durch die
äußere Oberfläche des Balgens 45 und die innere Oberfläche des
Abschnittes 21b mit dem größeren Durchmesser gebildet. Die
Flüssigkeitskammer 60 ist mit Öl gefüllt. Der Zylinder 21 ist
mit einer Öleinflußöffnung 63 versehen, die in der Flüssig
keitskammer 60 endet und deren anderes Ende durch eine Kugel 61
und eine Schraube 62 verschlossen sind.
Die Flüssigkeitskammer 60 besteht aus einer ersten Flüssig
keitskammer 60a, gebildet vom inneren Raum der inneren Hülse 23
und dem Abschnitt 21a des Zylinders 21 mit dem kleineren Durch
messer, und einer zweiten Flüssigkeitskammer 60b, gebildet von
der äußeren Oberfläche der inneren Hülse 23 und der inneren
Oberfläche des Balgens 45. Die erste Flüssigkeitskammer 60a
wird durch den Kolben 30 weiter unterteilt, und zwar in einen
ersten Bereich 60c auf der Seite der Durchgangsbohrung 10 des
Zylinders 21 und einem zweiten Bereich 60d auf der Seite der
inneren Hülse 23. Der zweite Bereich 60d steht mit der zweiten
Flüssigkeitskammer 60b über die im Endteil 24 der inneren Hülse
23 ausgebildete Öffnung 25 in Verbindung.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist der Druckstempel 22 mit
einem System 70 zur Dämpfung der Kraft der Dämpfungsvorrichtung
versehen, wenn sich der Druckstempel 22 auf- und abbewegt. Das
System 70 besteht aus einer Ventilkammer 68 und ersten, zweiten
und dritten Öffnungen 71, 72 und 73. Die erste Öffnung 71 er
streckt sich durch den Kolben 30 in axialer Richtung desselben
und verbindet den ersten Bereich 60c und den zweiten Bereich
60d. Die zweite Öffnung 72 erstreckt sich in radialer Richtung
des Stempels 22 und verbindet den ersten Bereich 60c mit der
Ventilkammer 68. Die dritte Öffnung 73 erstreckt sich in
axialer Richtung des Stempels 22 und verbindet den zweiten
Bereich 60d mit der Ventilkammer 68.
Die dritte Öffnung 73 wird durch ein Einwegventil 75 (Schnüf
felventil) in der Ventilkammer 68 geöffnet und geschlossen. Das
Ventil 75 ist durch die Feder 76 in der Ventilkammer 68 in
Richtung zum Verschließen der Öffnung 73 vorgespannt. Das
Einwegventil 75 wird gegen die Kraft der Feder 76 geöffnet,
wenn der Druck im zweiten Abschnitt 60d größer wird als im
ersten Abschnitt 60c.
Das System 70 kann anstelle im Druckstempel 22 auch an der
Öffnung 25 des Endteiles 24 der inneren Hülse 23 angeordnet
sein. Mit anderen Worten, das System 70 kann in all diesen
Abschnitten angeordnet werden, durch welche Öl oder andere
Betriebsflüssigkeiten der Flüssigkeitskammer 60 fließt, wenn sich
der Stempel 22 relativ zum Zylinder 21 bewegt. Das System 70
kann so ausgebildet sein, daß es die Dämpfungskraft der
Dämpfungsvorrichtung in zwei Schritten oder kontinuierlich
einstellt, wenn sich der Stempel 22 in Richtung A bewegt.
Darüber hinaus kann das System 70 mehrere plattenförmige
Ventile enthalten, so daß die Dämpfungskraft der Dämpfungsvor
richtung größer gemacht werden kann, wenn sich der Stempel 22
in Richtung A bewegt als wenn er sich in Richtung B bewegt.
Außerdem kann, wenn das System 70 nicht erforderlich ist,
dieses mit Ausnahme der Öffnung 71 weggelassen werden.
Ein inaktives Gas wie beispielsweise Stickstoff ist in der
Gaskammer 80 eingeschlossen. Der Druck für dieses Gas in der
Gaskammer 80 hängt von der Falten vermeidenden Kraft ab, welche
die Dämpfungsvorrichtung 20 erzeugen soll. Der Ladedruck ist
normalerweise höher als einige 10 kg/cm2. Dieser Gasdruck dient
dazu, den Balgen 45 zusammenzudrücken oder den Stempel 22 in
Richtung A zu drücken. Die Öffnung 22 für die Gasversorgung im
Endstück 81 des Zylinders 21 ist durch eine Schraube 83 ver
schlossen. An geeigneter Stelle der Dämpfungsvorrichtung ist
ein (nicht gezeigtes) Sicherheitsventil vorgesehen, um das Gas
aus der Gaskammer 80 entweichen zu lassen, wenn der Druck über
einen vorbestimmten Wert steigt.
Wie in Fig. 4 dargestellt, können die Gaskammern 80 eines
Paares von Dämpfungsvorrichtungen entsprechend der oben
beschriebenen Anordnungen über eine Verbindungsleitung 95
miteinander kommunizieren. Das Ende 95a der Leitung 95 ist
geschlossen. Ein anderer Zylinder, Akkumulator oder eine
Gasversorgungsleitung kann mit der Leitung 95, wenn notwendig,
verbunden werden.
Das Gas wird in die Gaskammer durch folgendes Verfahren
eingeleitet.
Wenn die Gaskammer 80 mit Gas gefüllt werden soll, wird die
Flüssigkeitskammer 60 vorher mit Öl gefüllt. Die Öffnung 63 ist
offen. Dann wird eine Gasversorgungsquelle 90 mit der Öffnung
82 verbunden, wie in Fig. 5 dargestellt. Zwischen der Gasver
sorgungsquelle 90 und der Versorgungsöffnung 82 ist ein Ventil
91 vorgesehen. Wenn das Ventil 91 geöffnet wird, wird Gas in
die Gaskammer 80 eingefüllt. Wenn sich die Menge des Gases in
der Gaskammer 80 erhöht, kontraktiert der Balgenkörper 46 in
axialer Richtung des Zylinders 21. Auf diese Weise wird ein
Teil des Öls in der Flüssigkeitskammer 60 durch die Einfüll
öffnung 63 nach außen abgeleitet.
Das Gas wird in die Gaskammer 80 in zwei Schritten eingefüllt.
Genauer gesagt, erst wird das Gas in die Gaskammer 80 mit
geringem Druck eingefüllt. Wenn sich der Balgenkörper 46 um
einen bestimmten Hub kontraktiert hat, kommt das Ventil 50 des
selbstdichtenden Mittels 52 in engen Kontakt mit dem Ven
tilsitz 51, um die Öffnung 25 zu schließen. Auf diese Weise kann
der Balgenkörper 46 nicht weiter in axialer Richtung des
Zylinders 21 zusammengedrückt werden. Dann wird die Einfüll
öffnung 63 durch die Kugel 61 und die Schraube 62 verschlossen,
wodurch die mit Öl gefüllte Flüssigkeitskammer 60b verschlossen
wird. Dann wird die Gaskammer 80 mit Hochdruckgas gefüllt.
Das Gas befindet sich weiter in der Gaskammer 80, auch nachdem
das Ventil den Ventilsitz 51 berührt, so daß der Gasdruck in
der Gaskammer 80 weiter steigt. Öl stellt eine im wesentlichen
nicht kompressible Flüssigkeit dar. Deshalb wird die innere
Oberfläche des Balgenkörpers 46 gleichförmig durch das Öl in
der zweiten Flüssigkeitskammer 60b oder durch das Öl in dem
Raum zwischen der äußeren Oberfläche und der inneren Hülse 23
und der inneren Oberfläche des Balgenkörpers 46 unterstützt.
Entsprechend kann, auch wenn weiterhin Gas in die Gaskammer 80
mit hohem Druck eingeführt wird, der Balgenkörper 46 nicht
übermäßig in radialer Richtung des Zylinders verformt werden.
Auf diese Weise behält der Balgenkörper 46 seine zylindrische
Form, und ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Balgenkörper 46
und der äußeren Oberfläche der inneren Hülse 23 wird gewahrt.
Wenn der Gasdruck in der Gaskammer 80 einen vorbestimmten Wert
erreicht hat, wird die Zufuhr von Gas zur Gaskammer 80 gestoppt
und die Zuführöffnung 82 durch den Stöpsel 83 verschlossen.
Die Dämpfungsvorrichtungen, deren Gaskammern 80 mit dem vor
bestimmten Gasdruck, wie oben beschrieben, gefüllt sind, werden
an der Führung 5 der Presse befestigt und mit der Andruckplatte
3 verbunden. Wenn sich der Stempel 4 mit der Führung 5 zum
Ziehen eines Werkstückes nach unten bewegt, kommt die Andruck
platte 3 in Verbindung mit dem Außenbereich des Werkstückes 1,
und der Stempel 22 wird in den Zylinder 21 gedrückt. Auf diese
Weise expandiert der Balgen 45 in axialer Richtung des Zylin
ders 21, und die Gaskammer 80 wird zusammengedrückt, um den
Druck darin zu erhöhen.
Wenn sich der Stempel 22 im Zylinder 21 bewegt, wird der Druck
im zweiten Bereich 60d größer als der im ersten Bereich 60c.
Wie in Fig. 3 dargestellt, öffnet sich deshalb das Einwegventil
75 und ein Teil des Öls im zweiten Bereich 60d fließt in den
ersten Bereich 60c, wobei es die zweiten und dritten Öffnungen
72 und 73 passiert. Zur selben Zeit fließt ein Teil des Öls im
zweiten Bereich 60d in den ersten Bereich 60c durch die erste
Öffnung 71. Das meiste Öl im zweiten Bereich 60d fließt auch in
die zweite Flüssigkeitskammer 60b durch die Verbindungsöffnung
25. Auf diese Weise dehnt sich der Balgenkörper 46 aus und
komprimiert das Gas in der Gaskammer 80, wodurch sich dessen
Druck erhöht. Der Gasdruck wird als Falten vermeidende Kraft
verwendet, um den Stempel 22 über den Balgen 45 und das Öl zu
drücken.
Wenn sich der Stempel 22 in Richtung B bewegt, öffnet sich das
Einwegventil 75 und eine Mehrzahl von Durchflußöffnungen werden
durch die erste, zweite und dritte Öffnung 71, 72 und 73 ge
bildet, um den ersten und den zweiten Bereich 60c und 60d
miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann das Öl im
zweiten Bereich 60d verhältnismäßig einfach in den ersten
Bereich 60c fließen, was dazu dient, eine relativ geringe
Dämpfungskraft am Stempel 22 zu erzeugen. Auf diese Weise kann
der Stempel 22 schnell in den Zylinder 21 gezogen werden, so
daß die Dämpfungsvorrichtung rasch ihre Falten vermeidende
Kraft entwickeln kann.
Wenn die Führung 5 nach dem Preßvorgang gehoben wird, wird der
Stempel 22 durch den Gasdruck in der Gaskammer 80 in Richtung A
aus dem Zylinder 21 geschoben. Zu diesem Zeitpunkt wird der
Druck im ersten Bereich 60c größer als der im zweiten Bereich
60d, wodurch das Einwegventil geschlossen wird. Deshalb fließt
das Öl vom ersten Bereich 60c in den zweiten Bereich 60d nur
durch die erste Öffnung 71, wodurch eine große Dämpfungskraft
auf den Stempel 22 ausgeübt wird. Dadurch kann die Geschwin
digkeit des Stempels 22 in Richtung A reduziert werden, was
verhütet, daß die Andruckplatte 3 schnell angehoben wird. Als
Ergebnis wird die Anhebegeschwindigkeit der Andruckplatte 3
geringer als die des Stempels 4. Dadurch wird vermieden, daß
das gezogene Teil zusammen mit dem Stempel 4 angehoben wird,
wodurch es mit Sicherheit vom Stempel 4 entfernt wird. Wenn
sich der Stempel 22 in Richtung A bewegt, fließt das Öl in der
zweiten Flüssigkeitskammer 60b in den zweiten Bereich 60d,
entsprechend dem Ausmaß der Aufwärtsbewegung des Stempels 22,
und der Balgen 45 kontraktiert in seine ursprüngliche Form
durch den Gasdruck in der Gaskammer 80.
Das Gas in der Gaskammer 80 ist vom Öl in der Flüssigkeits
kammer 60 durch den Metallbalgen 45 vollständig getrennt,
selbst wenn dieser dünn ist, dient der Metallbalgen 45 als
ausgezeichnete Gassperre. Es kann deshalb nicht vorkommen, daß
Gas von der Gaskammer 80 in die Flüssigkeitskammer 60 gelangt.
Außerdem hat die Gaskammer 80 kein Gleitkontaktteil, das sich
in Verbindung mit der Atmosphäre befindet. Deshalb kann das
Gas, selbst wenn sich der Stempel 22 mit hoher Geschwindigkeit
hin- und herbewegt, nicht von der Gaskammer 80 direkt in die
Atmosphäre entweichen. Der Dichtungsmechanismus 35 zum Abdich
ten des Gleitkontaktteiles des Stempels 22 ist auf der Seite
der Flüssigkeitskammer 60 vorgesehen. Deshalb muß der Dich
tungsmechanismus lediglich das Öl im Zylinder 21 abdichten. Öl
mit seiner wesentlich höheren Viskosität als Gas kann relativ
einfach und sicher im Zylinder 21 abgedichtet werden.
Wenn Öl aus dem Zylinder 21 durch die Durchgangsbohrung 10
durch irgendwelche unbekannte Ursachen entweicht, wird die
Menge des Öls in der Flüssigkeitskammer 60 reduziert, während
sich das Volumen der Gaskammer 80 entsprechend ausdehnt. Die
Gaskammern 80 der beiden Dämpfungsvorrichtungen 20 stehen
jedoch über die Verbindungsleitung 95 in Verbindung. Deshalb
wird, auch wenn Öl aus einer der Dämpfungsvorrichtungen 20
entweicht oder die Menge des Öls, das von einer der Dämpfungs
vorrichtungen entweicht, anders ist als die Menge von der
anderen Vorrichtung, der Druck in beiden Gaskammern 80 auf einem
gleichen Wert gehalten. Dadurch wird der Druck auf der Andruck
platte konstant gehalten.
Der Gasfederzylinder 20, wie oben beschrieben, ist mit einer
selbstdichtenden Vorrichtung 52 zum Schließen der zweiten
Flüssigkeitskammer 60b versehen, um das Öl innerhalb des Bal
genkörpers 46 zu halten, wenn der Balgen 45 um mehr als einen
vorbestimmten Hub kontraktiert. Deshalb wird beim Zusammen
ziehen des Balgens 45 in eine solche Stellung, daß das Ventil
50 auf dem Ventilsitz 51 aufsitzt, das Öl in der zweiten
Flüssigkeitskammer 60b eingeschlossen, selbst wenn das Öl aus
der Flüssigkeitskammer 60 durch unbekannte Ursachen entweicht
und das Hochdruckgas den Balgen zusammendrückt. Der Balgen
körper 46 wird durch das eingeschlossene Öl von innen gleich
mäßig unterstützt. Deshalb wird verhindert, daß der Balgenkör
per 46 in radialer Richtung übermäßig verbogen wird, wodurch
der Balgen 45 geschützt wird.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung entsprechend einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei
diesem Ausführungsbeispiel sind die Flüssigkeitsversorgungs
mittel, das heißt die hydraulische Leitung 101 mit den
Flüssigkeitskammern 60 von einem Paar von Dämpfungsvorrich
tungen 20 durch Flüssigkeitsleitungen 100 verbunden. Die
hydraulische Leitung 101 weist ein erstes Druckeinstellventil
102, ein zweites Druckeinstellventil 103, einen Speicher 104,
ein Überwachungsventil 105, eine Ölversorgungspumpe 106 und ein
Reservoir 107 etc. auf. Der Druck in der Leitung nach der Pumpe
106 zum Druckeinstellventil 102 wird durch das zweite Druckein
stellventil 103 konstant gehalten. Die Verbindungsleitung 95
ist mit einem Ventil 108 und einem Meßgerät 109 ausgerüstet.
Ein weiterer Zylinder, Speicher oder eine weitere Gasversor
gungsquelle können mit der Verbindungsleitung 95 verbunden
werden.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel bewirkt das Druck
einstellventil 102 die Versorgung von der hydraulischen Leitung
zur Flüssigkeitskammer 60, um den Druck im Zylinder 21 zu
sichern, wenn Öl aus der Flüssigkeitskammer 60 durch die Durch
gangsbohrung 10 des Zylinders 21 nach außen leckt und so den
Druck im Zylinder 21 verringert. Wenn der Druck im Zylinder 21
einen bestimmten Wert erreicht hat, schließt sich das Druck
einstellventil 102. Deshalb wird, selbst wenn ein Ölverlust
auftritt, die Federkonstante und der eingestellte Druck (oder
die Falten vermeidende Kraft) der Dämpfungsvorrichtung immer
auf einem bestimmten Wert gehalten. Außerdem kann, selbst wenn
der Ölverlust von den Dämpfungsvorrichtungen 20 unterschiedlich
ist, der Druck in den Flüssigkeitskammern 60 schnell einander
angeglichen werden. Dies ermöglicht einen gleichmäßigen Ober
flächendruck auf dem Werkstück durch den Druckstempel. Die
Pumpe 106 kann durch einen elektrischen Motor angetrieben
werden. Wenn jedoch der Ölverlust durch die Dichtmittel 35
klein ist, kann auch eine handbetätigte Pumpe mit kleiner
Kapazität anstelle der Pumpe 106 verwendet werden.
Die anderen Bestandteile der Vorrichtungen sind die
selben wie beim ersten Ausführungsbeispiel und es wird deshalb
auf eine erneute Beschreibung verzichtet.
Es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele be
schränkt ist, sondern daß verschiedenartige Änderungen und
Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang
der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, abzuweichen.
So ist beispielsweise die Anzahl der Vorrichtungen
nicht auf zwei beschränkt, sondern es können drei oder mehrere
Vorrichtungen verwendet werden. Die Anzahl der
Vorrichtungen kann auch nur eine sein. Außerdem kann
die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung an verschiedenartigen Pressen, wie beispielsweise
Einzel- und Doppelhubpressen usw., eingesetzt werden.
Claims (13)
1. Gasfederzylinder (20) für den Blechhalter eines Tiefziehwerkzeugs, bestehend
aus:
einem Zylinder (21) mit einem geschlossenen Ende und einem Ende, das mit einer Durchgangsbohrung (10) versehen ist;
einem Druckstempel (22), der sich durch die Durchgangsbohrung (10) in den Zylinder erstreckt und in diesem in axialer Richtung frei beweglich ist;
einem Balgen (45) mit einem aus Metall bestehenden Balgenkörper (46) im Zylinder (21), der sich frei in axialer Richtung des Zylinders ausdehnen kann, wobei dieser Balgen das Innere des Zylinders in eine mit der Durchgangsbohrung (10) in Verbindung stehende und Teile des Druckstempels (22) aufnehmende Flüssigkeitskammer (60) und eine Gaskammer (80) aufteilt, die sich am geschlossenen Ende des Zylinders (21) befindet, und wobei in die Flüssigkeitskammer (60) Betriebsflüssigkeit eingefüllt ist und in die Gaskammer (80) eingefülltes Gas über den Balgen und die Betriebsflüssigkeit den Druckstempel in Richtung aus dem Zylinder drückt, sowie Mittel (35) zum Abdichten des Zylinders zwischen dem Druckstempel und der Durchgangsbohrung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Balgens (45) an der Innenseite des Zylinders (21) befestigt ist, während das andere Ende durch eine Balgenkappe (47) verschlossen ist und daß der Balgen eine Mehrzahl von ringförmigen Balgenführungsgliedern (55) aufweist, die an der äußeren Oberfläche des Balgenkörprs (46) angeordnet sind und die an der inneren Oberfläche des Zylinders (21) gleiten, wobei die Flüssigkeitskammer (60) durch das Innere des Balgens gebildet ist, die Gaskammer (80) zwischen Außenseite des Balgens und Zylinder (21) liegt.
einem Zylinder (21) mit einem geschlossenen Ende und einem Ende, das mit einer Durchgangsbohrung (10) versehen ist;
einem Druckstempel (22), der sich durch die Durchgangsbohrung (10) in den Zylinder erstreckt und in diesem in axialer Richtung frei beweglich ist;
einem Balgen (45) mit einem aus Metall bestehenden Balgenkörper (46) im Zylinder (21), der sich frei in axialer Richtung des Zylinders ausdehnen kann, wobei dieser Balgen das Innere des Zylinders in eine mit der Durchgangsbohrung (10) in Verbindung stehende und Teile des Druckstempels (22) aufnehmende Flüssigkeitskammer (60) und eine Gaskammer (80) aufteilt, die sich am geschlossenen Ende des Zylinders (21) befindet, und wobei in die Flüssigkeitskammer (60) Betriebsflüssigkeit eingefüllt ist und in die Gaskammer (80) eingefülltes Gas über den Balgen und die Betriebsflüssigkeit den Druckstempel in Richtung aus dem Zylinder drückt, sowie Mittel (35) zum Abdichten des Zylinders zwischen dem Druckstempel und der Durchgangsbohrung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Balgens (45) an der Innenseite des Zylinders (21) befestigt ist, während das andere Ende durch eine Balgenkappe (47) verschlossen ist und daß der Balgen eine Mehrzahl von ringförmigen Balgenführungsgliedern (55) aufweist, die an der äußeren Oberfläche des Balgenkörprs (46) angeordnet sind und die an der inneren Oberfläche des Zylinders (21) gleiten, wobei die Flüssigkeitskammer (60) durch das Innere des Balgens gebildet ist, die Gaskammer (80) zwischen Außenseite des Balgens und Zylinder (21) liegt.
2. Gasfederzylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (21) eine innere Hülse
(23) aufweist, die koaxial zum Balgenkörper (46) angeordnet
ist, wobei ein Ende der inneren Hülse an der inneren Oberfläche
des Zylinders befestigt ist, während das andere Ende der Balgen
kappe (47) des Balgens (45) gegenüberliegt und mit einer Verbindungsöffnung
(25) versehen ist; und
daß die Flüssigkeitskammer (60) durch die innere Hülse (23) in eine
erste Flüssigkeitskammer (60a) und eine zweite Flüssigkeits
kammer (60b) aufgeteilt wird, wobei die erste Flüssig
keitskammer auf der Innenseite der inneren Hülse, in welcher
sich der Druckstempel (22) befindet, gebildet ist, während die
zweite Flüssigkeitskammer (60b) zwischen der äußeren Oberfläche
der inneren Hülse und der inneren Oberfläche des Balgens (45)
ausgebildet ist und mit der ersten Flüssigkeitskammer über die
Verbindungsöffnung kommuniziert.
3. Gasfederzylinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstempel (22) einen Kolben
(30) aufweist, der an der inneren Oberfläche des Zylinders
(21) und der inneren Hülse (23) gleitet, und daß die erste
Flüssigkeitskammer (60a) durch den Kolben in einen ersten
Bereich (60c) an der Seite der Durchgangsbohrung des Zylinders
und einem zweiten Bereich (60d) aufgeteilt ist, der mit der
zweiten Flüssigkeitskammer (60b) durch die Verbindungsöffnung
(25) kommuniziert.
4. Gasfederzylinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem Mittel (70) zum Ein
stellen der Dämpfungskraft enthält, die so ausgebildet sind,
daß die Dämpfungskraft der Betriebsflüssigkeit, welche auf den
Druckstempel (22) wirkt, wenn sich dieser aus dem Zylinder (21)
bewegt, größer ist als die Dämpfungskraft der Flüssigkeit, wel
che auf den Stempel wirkt, wenn sich dieser in den Zylinder
hineinbewegt.
5. Gasfederzylinder nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (70) erste und
zweite im Druckstempel (22) ausgebildete Verbindungsmittel
aufweisen, die den ersten und den zweiten Bereich (60c, 60d)
miteinander verbinden, und Ventilmittel zum Schließen der
zweiten Verbindungsmittel, wenn sich der Druckstempel aus dem
Zylinder (21) bewegt bzw. Öffnen derselben, wenn sich der
Stempel in den Zylinder hineinbewegt.
6. Gasfederzylinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel aus
einer Mehrzahl von ersten Öffnungen (71) bestehen, die im
Kolben (30) ausgebildet sind, daß die zweiten Verbindungsmittel
eine Ventilkammer (68) aufweisen, die in dem Druckstempel aus
gebildet sind, und eine Vielzahl von zweiten Öffnungen (72),
die die Ventilkammer und den ersten Bereich (60c) miteinander
verbinden, und eine dritte Öffnung (73), zum Verbinden der
Ventilkammer und des zweiten Bereiches (60d) miteinander, wobei
die Ventilmittel einen in der Ventilkammer angeordneten mit einer Druckfeder (76) beaufschlagten Ventil
körper (75) zum Öffnen und Schließen der dritten Öffnung
aufweisen.
7. Gasfederzylinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Balgen (45) selbstabdichtende
Mittel (52) zum Verhindern eines Zusammenziehens des Balgens
über einen vorbestimmten Hub hinaus aufweisen und die die
Verbindungsöffnung (25) der inneren Hülse (23) schließen, um
die zweite Flüssigkeitskammer (60b) abzudichten, wenn sich der
Balgen um den vorbestimmten Hub zusammenzieht.
8. Gasfederzylinder nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die selbstabdichtenden Mittel (52)
einen am anderen Ende (24) der inneren Hülse (23) ausgebildeten
Ventilsitz (51) aufweisen, der sich um die Verbindungsöffnung
(25) erstreckt und der Balgenkappe (47) des Balgens (45) gegen
überliegt, und daß ein ringförmiges Ventil (50) am anderen Ende
des Balgens angeordnet ist, das den Ventilsitz kontaktiert,
wenn sich der Balgenkörper (46) um den vorbestimmten Hub
zusammenzieht.
9. Gasfederzylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (21) eine innere
Öffnung aufweist, welche aus einem Abschnitt (21a) mit klei
nerem Durchmesser auf der Seite der Durchgangsbohrung des
Zylinders und einem Abschnitt (21b) mit einem größeren
Durchmesser an der geschlossenen Seite des Zylinders besteht;
daß zwischen dem Abschnitt mit dem kleineren und mit dem größeren Durchmesser eine Schulter ausgebildet ist; und
daß sich der Balgenkörper (46) in dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser befindet.
daß zwischen dem Abschnitt mit dem kleineren und mit dem größeren Durchmesser eine Schulter ausgebildet ist; und
daß sich der Balgenkörper (46) in dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser befindet.
10. Gasfederzylinder nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (23) denselben
Innendurchmesser aufweist wie der Abschnitt (21a) des Zylinders
(21) mit dem kleineren Durchmesser, und daß der Druckstempel
(22) einen Kolben (30) besitzt, der an den inneren Oberflächen
des Abschnitts mit dem kleineren Durchmesser und der inneren Hülse
gleitet.
11. Gasfederzylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel (70) zum Ein
stellen der Dämpfungskraft der Betriebsflüssigkeit aufweist,
die so wirken, daß die Dämpfungskraft, die auf den Druckstempel
(22) wirkt, wenn sich dieser aus dem Zylinder herausbewegt,
größer ist als die Dämpfungskraft, die auf den Druckstempel
wirkt, wenn sich dieser in den Zylinder hineinbewegt.
12. Niederhalteeinrichtung (3) eines Tiefziehwerkzeugs
mit einer Mehrzahl von Gasfederzylindern (20) nach einem der Ansprüche 1, 18 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung Mittel zum Verbinden
der Gaskammer (80) aller Gasfederzylinder (20)
miteinander aufweist, um einen einheitlichen Gasdruck in den
Gaskammern (80) aufrechtzuerhalten, so daß der Blechhalter (3) von allen Gasfederzylindern (20) mit
gleicher Kraft beaufschlagt wird.
13. Niederhalteeinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem mit den Flüssigkeitskammer
(60) der Gasfederzylinder (20) in Verbindung
stehende Mittel aufweist, um Betriebsflüssigkeit zuzuführen,
wenn der Druck in den Flüssigkeitskammern einen vorbestimmten
Wert unterschreitet.
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