DE4035005A1 - Hydraulischer blechhalter fuer einfachwirkende pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Blechhalter für einfachwirkende Pressen zum Tiefziehen großflächiger Formteile, dessen Blechhalterplatte vor dem Aufsetzen der Ziehmatrize bzw. des Ziehstempels auf die Platine mittels mechanischer Verriegelungselemente mit dem Stößel bzw. der Ziehmatrize formschlüssig arretierbar ist.

Bekannte Ausführungen hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen (DD-PS 2 67 204, 2 67 205 und 2 67 206) weisen entweder eine ständige starre Kopplung des Blechhalters mit dem Stößel über Gestänge, kombiniert mit hydraulischen Arbeitszylindern, auf oder übertragen mittels durch Medienleitungen miteinander verbundenen Arbeitszylindern die Bewegung des Stößels auf den Blechhalter.

Nachteilig an diesen Lösungen ist der zusätzlich benötigte Freiraum im Seitenständerbereich der Presse für die bewegten und feststehenden Verspannmechanismen, der hohe mechanische Aufwand bei der Herstellung und die große Anzahl mechanischer und hydraulischer Elemente, die im Kraftfluß liegen und entsprechend steif ausgeführt werden müssen. Weiterhin muß die Relativbewegung zwischen dem Stößel und dem Blechbehälter in der Leerlaufphase des Stößelhubes durch den hydraulischen Blechhalter selbst realisiert werden, indem hydraulische Stellelemente so geschaltet werden, daß die dazu erforderlichen Volumenströme fließen können.

Die Krafteinleitung an der Blechhalterplatte ist an das Rastermaß der Druckbolzen im Pressentisch gebunden und für alle Druckpunkte gleich groß, so daß eine den technologischen Bedingungen angepaßte individuelle Blechhalterkraft in bestimmten Bereichen des Ziehteiles nicht möglich ist.

Es ist desweiteren ein Forgebungswerkzeug bekannt (DE-OS 31 12 177), das eine als Blechhalter wirkende Haltescheibe aufweist, die während der Leerlaufphase durch den Stößel abgesenkt bzw. angehoben wird und vor dem Aufsetzen des Stößels auf das zu ziehende Blechteil durch mechanische Verschlußmechanismen mit in der Matrize befestigten Führungssäulen verriegelbar ist. Dadurch soll erreicht werden, daß die erforderliche Niederhalterkraft nicht zu Lasten der Preßkraft geht und der Antrieb der Presse keine zusätzliche Energie zum Niederhalten des Blechteiles aufbringen muß, wodurch auf gleichen Pressen größere Blechteile tiefgezogen werden können.

Ein Mangel dieser Lösung besteht in dem durch Distanzstücke vorgegebenen, feststehenden Spalt zur Aufnahme des Blechteiles, der sehr hohe Anforderungen an die Konstanz der Blechteildicke stellt. Es ist hierbei nicht vorgesehen, daß die Blechhalterkraft durch Einstellung, Steuerung oder Regelung nach den technologischen Bedingungen vorgegeben bzw. variiert werden kann, sondern sie ergibt sich aus den entsprechenden Werkstück- und Werkstoffparametern von selbst. Die Blechhalterkraft unterliegt somit beträchtlichen Schwankungen, die Einfluß auf die Qualität der Blechteile haben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen mit dem Stößel bzw. der Ziehmatrize mechanisch verriegelbaren Blechhalter der vorstehend genannten Art so zugestalten, daß eine den technologischen Bedingungen optimal angepaßte Blechhalterkraft - die gegebenenfalls auch in bestimmten Bereichen des Ziehteiles unterschiedliche Werte annehmen kann - einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird das durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale erreicht. Weitere detailierte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Beim Tiefziehen auf einfachwirkenden Pressen wird der hydraulische Blechhalter durch das im Pressentisch angeordnete Ziehkissen mittels Druckbolzen in eine obere Ausgangsstellung gebracht, die vor Beginn des Ziehvorganges zur Aufnahme der Platine und dem Verspannen mit dem Stößel dient. Beim Abwärtsgang des Pressenstößels setzt die Ziehmatrize auf die Platine auf und die Verriegelungseinrichtungen werden wirksam. Durch den darauf folgenden Druckaufbau in den Spannzylindern führen die Kolbenstangen einen geringen Hub aus, bis die erforderliche Kraft zwischen Ziehmatrize, Platine und Druckplatte aufgebracht ist. Das Ziehkissen kann ab diesem Zeitpunkt selbständig in seine untere Stellung absinken, während der Pressenstößel seine Abwärtsbewegung ohne Unterbrechung fortsetzt. Damit wird der Pressenantrieb nicht durch zusätzliche Kraftaufwendungen zum Bewegen des Ziehkissens belastet. Die beim Tiefziehen erforderliche Gegenhaltekraft wird ausschließlich durch die hydraulischen Spannzylinder des Blechhalters aufgebracht. Da die unter Krafteinwirkung zurückzulegenden Wege äußerst kurz sind, ist sowohl der durch den hydraulischen Blechhalter als auch der durch den Pressenantrieb aufzubringende Energieaufwand vergleichsweise sehr gering.

Das Ziehkissen dient nur zur Bewegung des Blechhalters in seine Ausgangsstellung und ggf. für Zusatzbewegungen, um bessere Freigängigkeitsverhältnisse für den Platinentransport durch die Transfersysteme zu ermöglichen.

Das Entriegeln erfolgt beim Aufsetzen des Blechhalters auf dem Ziehstempel bzw. dem Pressentisch, wobei der Pressenstößel noch einen geringen Weg bis zum unteren Totpunkt zurückzulegen hat, der gerade so groß ist, wie das zum Entriegeln erforderliche Spiel. Dabei werden die Kolbenstangen der Spannzylinder in Richtung des Pressentisches bewegt und gleichzeitig sorgt das Schalten von Ventilen für das ungehinderte Entweichen des Öles aus den Spannzylindern.

Aus sicherheitstechnischen Gründen werden die Verriegelelemente, da sie jetzt nicht mehr im Kraftfluß sind, zwangsweise - z. B. mittels Federn - in ihre Ausgangsstellung gebracht. Beim Aufwärtsgang des Stößels kann dieser den Blechhalter ungehindert verlassen. Zweckmäßigerweise wird die Bewegung des Ziehkissens soweit verzögert, daß es erst mit einem gewissen Abstand dem Stößel folgt.

Der Blechhalter kann sowohl als standardisierte Vorrichtung für das Ziehen verschiedener Blechteile eingesetzt werden, als auch angepaßt an eine konkrete Blechteilform zur Anwendung kommen. Wesentlich dabei ist, daß Anzahl, Größe und Lage der Spannzylinder in der Blechhalterplatte variabel sind - z. B. sind unterschiedliche Ausführungen der Kolbenstangen denkbar - und man somit besser den spezifischen Besonderheiten des Ziehprozesses eines Blechteiles gerecht wird. Weiterhin ist eine individuelle Einstellung, Steuerung oder Regelung des Druckes für jeden einzelnen Spannzylinder durch die Anordnung der hydraulischen Stellelemente möglich.

Führt man die Kolbenstangen einzelner Spannzylinder durch die Druckplatte des Blechhalters hindurch und läßt sie mittels einer geeignet profilierten Oberfläche direkt auf die Platine wirken, sind Streckziehoperationen möglich.

Ein besonderer Vorteil des Blechhalters gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist es, auf einfachwirkenden Pressen Tiefzieh- und ggf. Streckziehoperationen mit relativ geringem Energieaufwand ausführen zu können, wobei unabhängig von den Toleranzen in der Blechdicke - insbesondere auch bei komplizierten großflächigen Ziehteilen - eine gleichbleibend hohe Formgenauigkeit und Qualität der Ziehteile erreicht wird.

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend am Beispiel einer einfachwirkenden Presse mit am Stößel angeordneter Ziehmatrize näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Blechhalters vor dem Aufsetzen der Ziehmatrize auf die Platine,

Fig. 2 den Blechhalter im verriegelten Zustand im Bereich des unteren Totpunktes,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Verriegelungselemente und der Spannzylinder und

Fig. 4 eine spezielle Ausführung der Kolbenstange des Spannzylinders mit einer direkt auf die Platine wirkenden profilierten Oberfläche.

Der Blechhalter (Fig. 1) weist eine Blechhalterplatte 1 auf, die den Ziehstempel 2 ringförmig umschließen kann und während der Leerlaufphase der Presse vor dem Aufsetzen der Ziehmatrize 3 auf die Platine 23 mittels Druckbolzen 4 oberhalb des Ziehstempels 2 gehalten wird. Die Druckbolzen 4 sind in Bohrungen des Pressentisches 5 vertikal verschiebbar gelagert sowie auf der Kissenplatte eines druckmittelbetätigten Ziehkissens 6 abgestützt.

Am äußeren Rand der Blechhalterplatte 1 sind mehrere Verriegelungselemente 7 angeordnet (Fig. 2 und 3). Die Verriegelungselemente 7 bestehen in ihrer einfachsten Form aus Konsolen, an denen Sperrklinken 8 schwenkbar gelagert sind, die ihrerseits mittels druckmittelbetätigter Arbeitszylinder 9 in Aussparungen des Stößels bzw. der Ziehmatrize 3 einrastbar sowie mittels Federn 10 rückstellbar sind. Die Arbeitszylinder 9 sind vorzugsweise an eine Druckluftleitung bzw. einen Druckluftspeicher 11 angeschlossen und mittels eines Wegeventiles 12 in Abhängigkeit von dem durch einen Initiator 13 erfaßten Stößelweg oder dem Kurbelwinkel der Presse steuerbar.

Die Blechhalterplatte 1 ist auf ihrer oberen Seite mit Führungen versehen, in denen eine Druckplatte 14 vertikal verschiebbar gelagert ist.

In der Blechhalterplatte 1 bzw. zwischen dieser und der Druckplatte 14 sind mehrere druckmittelbetätigte Spannzylinder 15 angeordnet, deren Kolbenstangen 16 bei Druckbeaufschlagung auf die Druckplatte 14 wirken sowie durch Federelemente 17 rückstellbar sind. Die aufgrund der hohen Leistungsdichte vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgeführten Spannzylinder 15 sind über ein Druckminderventil 18 mit einem pneumo-hydraulischen Druckübersetzter 19 sowie über ein entsperrbares Rückschlagventil 20 mit dem Ölbehälter 21 verbunden. Ein Druckbegrenzungsventil 22 schützt das Hydrauliksystem vor Überlastung.

Ist es bei speziellen Ziehoperationen - z. B. beim Streckziehen - erforderlich, daß gesteuerte Spannelemente über geeignet profilierte Oberflächen direkt auf die Platine 23 wirken, ist die Druckplatte 14 mit Bohrungen versehen und die Kolbenstangen 16a der Spannzylinder 15 sind durch die Bohrungen der Druckplatte 14 hindurchgeführt (Fig. 4).

Das Ziehkissen 6 hebt den Blechhalter mit der Platine 23 in die erforderliche Ausgangslage. Beim Niedergang der Stößels taucht die Ziehmatrize 3 in den Blechhalter ein, betätigt einen Initiator 13 und setzt auf die eingelegte Platine 23 auf. Dabei befinden sich die Kolbenstangen 16 der Spannzylinder 15 in der unteren Stellung, da die Spannzylinder 15 drucklos geschaltet sind. Der betätigte Initator 13 löst das Umschalten des Wegeventils 12 aus, das den Arbeitszylinder 9 mit Druckluft beaufschlagt, der seinerseits die Sperrklinken 8 in Richtung der Ziehmatrize 3 bewegt. Damit ist die Blechhalterplatte 1 fest mit der Ziehmatrize 3 verriegelt und die Druckplatte 14 verspannt sich nun gegen diese, indem die Rückschlagventile 20 gesperrt werden und sich der Druck in den Spannzylindern 15 entsprechend dem separat an den jeweiligen Druckminderventilen 18 eingestellten Arbeitsdruck aufbaut.

Die Platine 23 wird so mittels der Druckplatte 14 gegen die Ziehmatrize 3 definiert geklemmt und beim fortlaufenden Abwärtsgang des Stößels tiefgezogen. Beim Aufsetzen der Blechhalterplatte 1 auf den Ziehstempel 2 kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes arbeitet der Stößel gegen die Spannzylinder 15. Die Sicherheitsfunktion der Druckminderventile 18 sorgt dafür, daß ein vorgegebener Maximaldruck nicht überschritten wird und die Kolbenstangen 16 unter Verdrängung einer gewissen Ölmenge in die untere Stellung gelangen. Dabei wird ein Initiator betätigt, der den Arbeitszylinder 9 drucklos schaltet. Mittels Federn 10 werden die Sperrklinken 8 zurückgezogen und die Ziehmatrize 3 kann beim Aufwärtsgang des Stößels den Blechhalter ungehindert verlassen.

Die Druckminderventile 18 können für gesteuert veränderliche Kraftverläufe während eines Pressenhubes auch durch entsprechende Proportionalventile ersetzt werden.

Claims (6)

1. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen zum Tiefziehen großflächiger Formteile, dessen Blechhalterplatte vor dem Aufsetzen der Ziehmatrize bzw. des Ziehstempels auf die Platine mittels mechanischer Verriegelungselemente mit dem Stößel bzw. der Ziehmatrize formschlüssig arretierbar ist und die Platine während des Ziehprozesses unabhängig von der Stößelbewegung niederhält, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Blechhalterplatte (1) und der Platine (23) eine Druckplatte (14) vertikal verschiebbar in Führungen der Blechhalterplatte (1) gelagert ist und in der Blechhalterplatte (1) bzw. zwischen dieser und der Druckplatte (14) durch ein Druckmedium betätigbare Spannzylinder (15) angeordnet sind.

2. Hydraulischer Blechhalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Blechhalterplatte (1) während der Leerlaufphasen des Stößelhubes in der Eingabehöhe der Platinen (23) mittels im Pressentisch gelagerter Druckbolzen (4) auf dem Ziehkissen (6) der Presse abgestützt ist.

3. Hydraulischer Blechhalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Blechhalterplatte (1) mehrere auf dem Umfang verteilte Verriegelungselemente (7) aufweist, deren Sperrklinken (8) schwenkbar gelagert und mittels druckmittelbetätigter Arbeitszylinder (9) in Aussparungen des Stößels oder der Ziehmatrize (3) einrastbar sowie mittels Federn (10) rückstellbar sind.

4. Hydraulischer Blechhalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckplatte (14) mit vertikalen Bohrungen versehen ist und in der Blechhalterplatte (1) weitere Spannzylinder (15) angeordnet sind, deren Kolbenstangen (16a) an ihren freien Enden in den vorstehend genannten Bohrungen gelagert sind und unmittelbar mit der Platine (23) in Wirkverbindung stehen.

5. Hydraulischer Blechhalter nach den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolbenstangen (16a) an ihren freien Enden stirnseitig mit einer profilierten Oberfläche versehen sind und die den Kolbenstangen (16a) gegenüberliegenden Flächen der Ziehmatrize (3) entsprechende Negativprofile aufweisen.

6. Hydraulischer Blechhalter nach den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Spannzylinder (15) bzw. einem Teil der Spannzylinder (15) jeweils ein separat einstellbares Druckminderventil (18) vorgeschaltet ist.