DE4104136A1 - Press for deep drawing of sheet metal workpieces - has hydraulic devices to control movement of punch and ram - Google Patents

Press for deep drawing of sheet metal workpieces - has hydraulic devices to control movement of punch and ram

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    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically

Abstract

A hydro-elastic deep drawing operation is carried out in a press which has a punch (5) in the lower tool (6) which cooperates with the upper tool mounted on the ram (1). When the ram reaches a defined point (36) during its descent, the cushion plate (8) and the blank holding down plate are moved downwards by a distance (delta t) in order to maintain a safe distance (delta s) between the ram (2) and the holding down plate (12). The holding down plate (12) subsequently clamps the blank (7) against the cushion plate (8) and the punch (2) then moves downwards relative to the ram to complete the deep drawing operation. USE/ADVANTAGE - Deep drawing of sheet metal workpieces. holding down force is varied to suit stage of deep drawing operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydroelastische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydroelastic Deep-drawing device for presses for drawing sheet metal parts according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent 41 00 206 hat sich die Aufgabe gestellt, bei Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ein rechnergestütztes, prozeßfähiges, hydroelastisches Tiefziehen zu verwirklichen, bei dem die entsprechend der Formgeometrie des Werkstückes und gemäß dem Lochbild angeordneten Ziehstifte für das Blechhalterplatten-Wirkungsfeld und das Ziehstempel-Wirkungsfeld zu aktivieren und eine exakte Kraftprofil-Regelung ohne Störamplituden zu verwirklichen sind, um die Vorteile und Wirkungen eines gummielastischen Ziehkissensystems zu erreichen.The invention according to the main patent 41 00 206 has the task provided, while avoiding the disadvantages of the prior art a computer-aided, process-capable, hydroelastic To achieve deep drawing, in which the according to the Shape geometry of the workpiece and arranged according to the hole pattern Drawing pins for the sheet metal holder plate field of action and that Activate drawing punch field of action and an exact Force profile control can be implemented without interference amplitudes, to the benefits and effects of a rubber elastic To achieve die cushion system.

Die Lösung besteht darin, daßThe solution is that

  • a) eine Ziehkissenplatte mit Multipunkt-Ansteuerung entsprechend der Formgeometrie des Werkstückes vorgesehen ist und innerhalb der Ziehkissenplatte jedem Zielpunkt entsprechend dem Rasterfeld bzw. Lochbild mit den Maßen "a" und "b" ein hydraulischer Kurzhubkolben mit aufsteckbaren Ziehstiften zugeordnet ist, wobei der Hub des Kurzhubkolbens nur maximal 10 mm beträgt,a) a die cushion plate with multi-point control provided according to the shape geometry of the workpiece is and within the die cushion plate every target point  according to the grid or hole pattern with the dimensions "a" and "b" a hydraulic short stroke piston with attachable drawing pins is assigned, the stroke of the short-stroke piston is a maximum of 10 mm,
  • b) jedem Kurzhubkolben je ein Kurzhubzylinder mit wahlweise zuschaltbaren hydraulischen Kraftwirkungsfeldern entsprechend dem Werkstück oder der Blechhalterplatte zugeordnet sind,b) each short stroke piston with a short stroke cylinder with optional selectable hydraulic force fields according to the workpiece or the plate holder plate assigned,
  • c) die Ziehkissenplatte an den äußeren vier Ecken hydraulisch mit je einem lagen- und parallellaufgeregeltem Differentialzylinderkolben-System abgestützt ist undc) the die cushion plate hydraulically at the outer four corners with one position and one parallel control Differential cylinder piston system is supported and
  • d) durch entsprechende Steuerung die Vielpunktlagenregelung des Differentialzylinderkolben-System die exzentrischen Kräfte bei wechselnden Kraftflächenschwerpunkt der Kraftwirkungsfelder hydraulisch selbsttätig aufgefangen werden.d) by appropriate control the multi-point position control of the differential cylinder piston system the eccentric Forces with changing center of gravity of the Power fields automatically absorbed hydraulically will.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen und Merkmale ist es insbesondere gelungen, für mehrere Wirkungsfelder von Blechhalterplatte und Ziehstempel, den Verfahrensvorteil eines gummielastischen Blechhalter-Ziehkissensystems nachzuvollziehen, aber mit dem Vorteil und der Möglichkeit der rechnergestützten Prozeßsteuerung. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Vielzahl von Hydraulik-Zylinder auf engstem Raum prozeßfähig und rechnergestützt, d. h. bei gleichem Programm identisch wiederholbar, ohne daß man jeden einzelnen Zylinder mit separat angesteuerten Ventilen versehen muß, zu aktivieren.It is due to the measures and features according to the invention in particular managed for several fields of activity of Sheet metal holder plate and drawing stamp, the process advantage of a to understand the rubber-elastic sheet holder die cushion system, but with the advantage and the possibility of computer-aided Process control. The solution according to the invention enables one  Large number of hydraulic cylinders processable in the smallest space and computerized, d. H. identical for the same program repeatable without having to separate each cylinder separately activated valves must activate.

Bei Tiefziehpressen ist insbesondere aufgefallen, daß ein großer und unkontrollierter Auftreffstoß des Stößels auf dem Tiefziehblech (Werkstück) nachstehende Nachteile hat;
daß die auf das Blech beidseitig aufgebrachte Schmierfilmtextur beschädigt oder gar zerstört wird und
Auftreffmarkierungen durch den dynamischen Stoß sich auf dem Blech abzeichnen und auch bei weniger tiefgezogenen Formteilen, z. B. flachen Karosserieteilen, als Markierung auf den tiefgezogenen Formteilen erhalten bleiben und durch zusätzlichen Nachbearbeitungsmaßnahmen, z. B. Lackierungsaufwendungen, an Fertigteilen aufgebracht werden müssen.In the case of deep-drawing presses, it was noticed in particular that a large and uncontrolled impact of the ram on the deep-drawn sheet (workpiece) has the following disadvantages;
that the lubricating film texture applied to the sheet on both sides is damaged or even destroyed and
Impact marks due to the dynamic impact can be seen on the sheet and even with less deep-drawn molded parts, e.g. B. flat body parts, remain as a mark on the deep-drawn molded parts and through additional post-processing measures, eg. B. painting expenses, must be applied to finished parts.

Es ist Stand der Technik, daß bei allen Ziehapparaten, mit oder ohne Kraftwirkungsfelder, oder auch bei Vierpunkt-Ziehsystemen, stets durch Verdrängungen von Hydrauliköl gegen ein vorgespanntes Ventil ein passiver Kraftschluß zur Blechhalteplatte bewirkt wird. It is state of the art that with all drawing apparatus, with or without fields of force, or also with four-point pulling systems, always by displacing hydraulic oil against a preloaded one Valve causes a passive frictional connection to the sheet metal holding plate becomes.  

Um den Auftreffstoß auf das Werkstück zu minimieren, ist durch die EP-PS 00 74 421 eine technische Lösung bekannt geworden, bei der die Blechhalterplatte durch eine servohydraulische Einrichtung und eine hierin integrierte Bewegungsablaufsteuerung in einer Vorbeschleunigung in etwa auf Synchrongeschwindigkeit mit dem Stößel gebracht wird. Ein erheblicher, auf das Werkstück nachteilig wirkender Reststoß kann damit nicht vermieden werden.To minimize the impact on the workpiece is through EP-PS 00 74 421 a technical solution has become known, in which the sheet metal holder plate is operated by a servo-hydraulic Device and an integrated motion sequence control in a pre-acceleration to about synchronous speed is brought with the pestle. A significant one on the workpiece disadvantageous residual impact can not be avoided.

Als Nachteil der Einrichtung und Steuerung nach EP-PS 00 74 421 ist anzuführen, daß zusätzliche Maßnahmen zur Verminderung des massendynamischen Auftreffstoßes notwendig sind, und zwar muß ein zusätzliches hydraulisches Stellglied vorgesehen sein, welches über eine sehr aufwendige servohydraulische Kurbelsteuerung die Gesamtmasse des Blechhalters mit Ziehapparat vorbeschleunigt mit dem Nachteil, daß im Moment der Blechberührung, der Stößel mit der Ziehringplatte die Blechhalterplatte überholen muß. Entsprechend der Differenzgeschwindigkeit ΔV muß nach wie vor die Gesamtmasse des Ziehapparates beschleunigt werden. Dieser dynamische "Reststoß" wird immer noch zu hoch sein. Auf jeden Fall sind diese Kräfte gleich oder größer als die hydraulischen Druckstöße, wie sie in solchen hydraulischen Ziehapparaten in zulässiger Weise auftreten.As a disadvantage of the device and control according to EP-PS 00 74 421 It must be stated that additional measures to reduce the mass dynamic impact impact are necessary, and must an additional hydraulic actuator can be provided, which has a very complex servo-hydraulic Crank control the total mass of the sheet holder with pulling device pre-accelerated with the disadvantage that at the moment Sheet metal contact, the plunger with the drawing ring plate Sheet holder plate must overtake. According to the Differential speed ΔV must still be the total mass of the drawing apparatus are accelerated. This dynamic "Remaining push" will still be too high. Definitely are these forces are equal to or greater than the hydraulic pressure surges, as permitted in such hydraulic pullers Way occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tiefzieheinrichtung der beschriebenen Art so zu verbessern, daß der Auftreffstoß auf das Werkstück verhindert wird, insbesondere daßThe invention has for its object the deep-drawing device to improve the type described so that the impact  on the workpiece is prevented, in particular that

  • a) von Beginn bis zum Ende der Tiefziehoperation zur Durchführung einer exakten Prozeßführung die Blechhaltekräfte im Bereich der Ziehringgeometrie "sollwertproportional", d. h. ohne Kraftspitzen im Regelverlauf über den Tiefziehhub zu führen sind,a) from the beginning to the end of the thermoforming operation Execution of an exact litigation Sheet metal holding forces in the area of the drawing ring geometry "setpoint proportional", i.e. H. without force peaks in Control process must be carried out over the deep-drawing stroke,
  • b) während der Tiefziehoperation die Blechhaltekräfte von P = 0 bis P = max. (kN)ohne Unterbrechung der Stößelbewegung geregelt werden können undb) the sheet metal holding forces of P = 0 to P = max. (kN) can be regulated without interrupting the ram movement can and
  • c) die Auftreffgeschwindigkeit soweit verringert wird, daß zur Vermeidung unkontrollierter Massen und somit Kräfteeinwirkungen ein passiver Kraftschluß zwischen Stößel und Ziehapparat über das Werkstück mit Sicherheit ausgeschlossen wird.c) the impact speed is reduced to such an extent that to avoid uncontrolled masses and thus A passive adhesion between Ram and puller over the workpiece with certainty is excluded.

Die Lösung dieser Aufgabe ist verwirklicht nach der Lehre des kennzeichnenden Teils der Patentansprüche 1 bis 3.This task is solved according to the teaching of characterizing part of claims 1 to 3.

Als entscheidender Vorteil gegenüber dem Stande der Technik ist anzusehen, daß die kraftschlüssige Verbindung beim Auftreffen des Stößels nicht über das Werkstück, sondern direkt über den Stößel auf den Ziehapparat erfolgt. As a decisive advantage over the state of the art can be seen that the non-positive connection on impact of the ram not over the workpiece, but directly over the Tappet on the pulling device.  

Nur so kann ein dynamischer Reststoß auf das Werkstück funktionssicher vermieden werden.This is the only way for a dynamic residual impact on the workpiece reliably avoided.

Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt nämlich durch einen Überhol- bzw. Schleppvorgang durch den Stößel selbst im Zuge der elektronischen oder mechanischen Freilaufschaltung gemäß der Erfindung. Zur Vermeidung des Auftreffstoßes auf das Werkstück ist keine Vorbeschleunigung notwendig. Diese Kräfte, die als dynamischer Auftreffstoß wirken, kommen unmittelbar zwischen Stößel und einem Auftreffpunkt des Ziehapparates zur Wirkung, jedoch niemals auf das Tiefziehblech selbst.The positive connection is made by a Overtaking or towing by the ram itself in the train according to the electronic or mechanical freewheeling circuit the invention. To avoid the impact on the Pre-acceleration is not necessary for the workpiece. These powers that act as a dynamic impact hit come immediately between plunger and a point of impact of the pulling device for Effect, but never on the deep-drawn sheet itself.

Als einfaches Lösungsprinzip hat sich die elektronische Ankopplung erwiesen, da hierbei der hydraulische Ziehapparat durch ein elektronisches Schleppsystem direkt vom Stößel mitgenommen wird, wobei die Blechhalterplatte dem Geschwindigkeitsverlauf, z. B. Sinuscharakteristik bei einer Kurbelpresse, automatisch folgt.The electronic solution has proven to be a simple solution Coupling proven, since this is the hydraulic pulling device thanks to an electronic towing system directly from the ram is taken, the sheet metal holder plate the Speed curve, e.g. B. Sinusoidal characteristic Crank press, follows automatically.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung gehört weiterhin, daß im Zuge einer einseitigen Freilaufwirkung bei der Aufwärtsbewegung des Stößels durch ein unabhängig operierendes System, z. B. die Rückstellung des Ziehapparates, mit Hilfe der Stellglieder erfolgt und jede wegmäßige Zwischenposition, z. B. für Auswerferoperationen und/oder Übergabepositionen einer Transfereinrichtung, geschwindigkeits- und lagengeregelt angesteuert werden kann.The advantages of the solution according to the invention also include that in the course of a one-sided freewheeling effect in the Upward movement of the ram by an independently operating System, e.g. B. the resetting of the drawing apparatus with the help the actuators and any intermediate position, e.g. B. for ejector operations and / or transfer positions Transfer device, speed and position controlled  can be controlled.

Als Vorteil der mechanischen Ankopplung ist anzuführen, daß im Vergleich zur elektronischen Ankopplung mit Δx = konstant aufgrund der vorprogrammierten höheren Vorspannkraft in dem hydraulischen Stützsystem eine Regelabweichung entsprechend einer Kippung ∡α an der Ziehkissenplatte nicht auftreten kann, weil die Ölkompressibilität durch die hydraulische Vorspannung ausgeglichen wird und eine konstante Anlage gegen den mechanischen Anschlag sicher gewährleistet ist. Durch die mechanische Synchronisation der Ziehkissenplatte mit dem Abstand Δx = konstant ist weiter die überlagerte Kraftregelung mittels der Vielpunkt-Kurzhubzylinder in der servohydraulischen Ansteuerung extrem schnell, weil die Kurzhubzylinder über ein sehr geringes Ölvolumen verfügen und kaum Ölkompressibilitäten servohydraulisch ausgeglichen werden müssen.An advantage of the mechanical coupling is that compared to the electronic coupling with Δx = constant due to the preprogrammed higher preload in the hydraulic support system a control deviation accordingly a tilt ∡α on the die cushion plate cannot occur, because the oil compressibility through the hydraulic preload is balanced and a constant investment against the mechanical stop is guaranteed. Through the mechanical synchronization of the die cushion plate with the distance Δx = the superimposed force control is also constant the multi-point short-stroke cylinder in the servo-hydraulic Control extremely fast because the short-stroke cylinders have one have very low oil volume and hardly any oil compressibility must be balanced by hydraulic servo.

Von Bedeutung bei der mechanischen Ankopplung ist auch, daß das dynamische Verhalten, besonders bei Einsatz in mechanischen Kurbelpressen, extrem verbessert werden kann. Wie ΔTH = Tiefzieh­ hub und Δx ist Δs = Sicherheitsabstand Stößel zur Blechhalterplatte eine Größe, die vom Werkstück abhängt.It is also important for the mechanical coupling that the dynamic behavior, especially when used in mechanical Crank presses can be extremely improved. Like ΔTH = deep drawing stroke and Δx is Δs = safety distance between ram and Sheet metal holder plate a size that depends on the workpiece.

Weitere Vorteile der Erfindung sind;
Die dynamischen Reaktionszeiten sind extrem kurz, da das Ölvolumen des Vielpunkt-Kurzhubsystem gegenüber allen anderen hydraulischen Ziehapparaten, ganz gleich welcher Konzeption, um den Divisor 20 kleiner ist. Sie liegen fast im Bereich der Schaltzeiten für die servohydraulischen Steuerventile T 20 ms.Further advantages of the invention are;
The dynamic response times are extremely short because the oil volume of the multi-point short-stroke system is smaller by any divisor 20 than any other hydraulic drawing device, regardless of its design. They are almost in the range of the switching times for the T 20 ms servo-hydraulic control valves.

Die Kraftsprung-Funktionszeiten sind um den Divisor zwei kürzer als alle bisherigen hydraulischen Ziehapparate.The force jump function times are two shorter by the divisor than all previous hydraulic pullers.

Das steife sollwert-proportionale Regelverhalten ist besonders bei Einsatz in mechanischen Kurbelpressen vorteilhaft, weil diese im Vergleich zu hydraulischen Pressen über sehr kurze Kraftaufbauzeiten im Milli-Sekundenbereich verfügen.The stiff control behavior proportional to the setpoint is special when used in mechanical crank presses advantageous because this compared to hydraulic presses over very short Have power build-up times in the millisecond range.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 10 aufgeführt.Further expedient embodiments of the invention are in the Sub-claims 3 to 10 listed.

Die Erfindung ist nachstehend auch von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.The invention is also of exemplary embodiments below shown in the drawing and will be described in more detail below described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 und 1a in schematischer Darstellung die Tiefzieheinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 and 1a a schematic illustration of the deep-drawing device according to the invention,

Fig. 2 und 2a in einem größeren Maßstab die Ziehkissenplatte nach den Fig. 1 und 1a, Fig. 2 and 2a in a larger scale, the die cushion plate according to FIGS. 1 and 1a,

Fig. 3 und 3a die Tiefzieheinrichtung bei geschlossener und geöffneter Presse und FIGS. 3 and 3a, the deep drawing device in closed and open press;

Fig. 4 und 4a die Tischplatte mit Lochbild nach den Fig. 1 und 1a sowie Fig. 3 und 3a. FIGS. 4 and 4a, the table plate with holes according to Figs. 1 and 1a, as well as FIGS. 3 and 3a.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 4a die Tiefzieheinrichtung in einer Presse 1 teils in offener und teils in geschlossener Arbeitsstellung. Am Oberholm mit dem Stößel 2 ist die Werkzeugwechselplatte mit dem Ziehring 4 angebracht.The drawing shows in Figs. 1 to 4a, the deep drawing device in a press part 1 in an open and partially closed in working position. The tool change plate with the pull ring 4 is attached to the upper spar with the plunger 2 .

Die Zeichnung zeigt weiter die Anordnung eines hydraulischen Ziehkissens 31 in bekannter konventioneller Bauart, bestehend aus den mechanischen Ziehstiften 13, die im Rasterfeld der Tischplatte 6 um die Ziehring-Geometrie herum angeordnet sind, und der Ziehkissenplatte 8. Die Ziehstifte stützen sich wiederum ab auf der gemeinsamen Ziehkissenplatte 8, wobei die Ziehkissenplatte 8 sich gegen vier hydraulische Stellglieder bzw. Stützzylinderkolbenanordnung 3 und 14 abstützt. Diese wiederum sind fest mit der Grundplatte 9 des Pressengestells verbunden. In der Ziehkissenplatte 8 sind entsprechend dem Rasterfeld mit den Abstandsmaßen "a" und "b" hydraulische Kurzhubkolben-Zylindersysteme 10, 23 und 35 je Ziehstift 13 vorgesehen. Der Hub "H" der Kurzhubkolben 10 und 23 beträgt dabei nur wenige mm, zum Beispiel maximal kleiner/gleich 10 mm. Jeder Ziehstift 13 stützt sich wieder auf den Kurzhubkolben 10 oder 23 ab und ist in einer Zentrierungssenke 34 der Kurzhubkolben 10 bzw. 23 gelagert. Die Kurzhubkolben 10 und 23 können in Kraftwirkungsfeldern 21 und 22, zum Beispiel für die Blechhalterplatte 12 und/oder dem Ziehstempel 5, zusammengefaßt sein, wobei ihre Verbindung über ihre Zylinder 35 mit fester Verbohrung oder Verrohrung nach den Fig. 1 und 2 in der Ziehkissenplatte 8 erfolgt.The drawing further shows the arrangement of a hydraulic drawing cushion 31 in a known conventional design, consisting of the mechanical drawing pins 13 , which are arranged in the grid of the table top 6 around the drawing ring geometry, and the drawing cushion plate 8 . The drawing pins are in turn supported on the common drawing cushion plate 8 , the drawing cushion plate 8 being supported against four hydraulic actuators or support cylinder piston arrangements 3 and 14 . These in turn are firmly connected to the base plate 9 of the press frame. Hydraulic short-stroke piston-cylinder systems 10 , 23 and 35 are provided per drawing pin 13 in the die cushion plate 8 in accordance with the grid with the spacing dimensions "a" and "b". The stroke "H" of the short-stroke pistons 10 and 23 is only a few mm, for example a maximum of less than or equal to 10 mm. Each drawing pin 13 is again supported on the short-stroke piston 10 or 23 and is mounted in a centering depression 34 of the short-stroke piston 10 or 23 . The short-stroke pistons 10 and 23 can be combined in force fields 21 and 22 , for example for the sheet metal holder plate 12 and / or the drawing die 5 , their connection via their cylinders 35 with fixed drilling or piping according to FIGS . 1 and 2 in the die cushion plate 8 takes place.

Durch flexible Schläuche 25 und Steckverbinder 15 können über externe hydraulische Kraftwirkungsfeldblöcke die Anordnung der Kraftwirkungsfelder 21 und 22 unterhalb der Ziehkissenplatte 8 beliebig gewählt werden. Die einzelnen Kurzhubkolben-Zylindersysteme können entsprechend ihrem Rasterabstand "a" und "b" in einer Montageplatte 24 zusammengefaßt werden, wobei einzelne Montageplatten 24 über die gesamte Ziehkissenfläche in größeren Rasterfeldern vereinzelt werden können. Die Befestigung der Montageplatten 24 erfolgt formschlüssig über Schraubverbindungen 16 auf der Ziehkissenplatte 8. Jedem Kurzhubkolben 10, 23 und 35 sind Rückstellfedern 17 zugeordnet, so daß die mechanische Null-Position immer auf der Ziehkissenstützfläche 19 der Ziehkissenplatte 8 vorliegt, bzw. daß die Kurzhubkolben 10, 23, und 35 mittels der Rückstellfeder 17 für eine plus/minus Kompensation in einer neutralen Mittellage gehalten werden. Die Ziehkissenplatte 8 wird an den vier äußeren Ecken hydraulisch mit jeweils einem Zylinder 14 abgestützt. Alle vier Zylinder werden während des Tiefziehhubes durch Synchronlauf (Parallellauf) servohydraulisch geregelt, wobei diese vier parallellaufgeregelten Zylinder vorzugsweise als Differenzialkolben 3 ausgebildet sind.Flexible hoses 25 and plug connectors 15 allow the arrangement of the force fields 21 and 22 below the die cushion plate 8 to be chosen as desired via external hydraulic force field blocks. The individual short-stroke piston-cylinder systems can be combined according to their grid spacing "a" and "b" in a mounting plate 24 , wherein individual mounting plates 24 can be separated over the entire die cushion area in larger grid fields. The mounting plates 24 are fastened in a form-fitting manner via screw connections 16 on the die cushion plate 8 . Each short-stroke piston 10 , 23 and 35 are assigned return springs 17 , so that the mechanical zero position is always present on the die cushion support surface 19 of the die cushion plate 8 , or that the short-stroke pistons 10 , 23 , and 35 by means of the return spring 17 for plus / minus compensation be kept in a neutral middle position. The die cushion plate 8 is hydraulically supported at the four outer corners with one cylinder 14 each. All four cylinders are servo-hydraulically controlled during the deep-drawing stroke by synchronous operation (parallel operation), these four parallel-operation cylinders preferably being designed as differential pistons 3 .

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variation des Vielpunkt-Kurzhubkolben-Zylindersystems, wobei die mechanischen Ziehstifte 13 sich in Gruppen, zum Beispiel nach Kraftwirkungsfeldern I bis VI gegliedert, auf größeren Kurzhubkolben 10 sich abstützen und die Kurzhubkolben jeweils mit einer rechteckigen Stützplatte 11 für mehrere Ziehstifte 13 versehen sind, d. h. anstelle einer Vielzahl von Kurzhubkolben 10 mit kleinem Rastermaß "a" und "b" analog Fig. 1 sind hier entsprechend den Kraftwirkungsfeldern größere Kurzhubkolbeneinheiten 10 und 11 vorgesehen. FIGS. 3 and 4 show a variation of the multi-point short-stroke piston-cylinder system, wherein the mechanical drawing pins divided 13 in groups, for example by force effect fields I to VI, are supported on the larger short-stroke piston 10 and the short-stroke pistons each having a rectangular support plate 11 for A plurality of drawing pins 13 are provided, ie instead of a plurality of short-stroke pistons 10 with a small pitch "a" and "b" analogous to FIG. 1, larger short-stroke piston units 10 and 11 are provided here in accordance with the force fields.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Tiefzieheinrichtung ist wie folgt:
Wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt erfolgt die elektronische Ankopplung während der Abwärtsbewegung des Stößels 2 in Position 36, d. h. ab diesem Punkt wird die Ziehkissenplatte im Abstand Δx = konstant in einer Synchronfahrt mit dem Stößel abwärts bewegt, Mitnahmefunktion.The function of the deep-drawing device according to the invention is as follows:
As shown in FIGS. 1 to 4, the electronic coupling takes place during the downward movement of the plunger 2 in position 36 , ie from this point the die cushion plate is moved downwards at a distance Δx = constantly in synchronous travel with the plunger, driving function.

Während der gesamten Tiefziehoperation wird der Abstand Δx = konstant zur Stößelbewegung gehalten. Das gilt sowohl bei einer zentralen hydraulischen Abstützung oder bei einer Vierpunktabstützung gemäß den hydraulischen Stellgliedern 3 und 14. Im Ankopplungspunkt 36 wird vom Wegmeßsystem 38 des Stößels 2 auch die Wegposition 39 der Ziehkissenplatte 8 über die Wegsteuerung St1 aktiviert, d. h., ab der Position 36 wird die Ziehkissenplatte 8 selbsttätig vom Stößel 2 mittels dieser elektronischen Abstandshaltung Δx = konstant mitgeschleppt. Bei vier Stellgliedern 3 und 14 an den Ecken wird der Abstand ΔX1, ΔX2, ΔX3 und ΔX4 im jeweiligen Eckenabstand elektronisch durch Lagenregelung in einer Synchronfahrt mit dem Stößel 2 gehalten. Über den Zentralrechner der Tiefziehpresse 1 wird der Ankopplungspunkt 36 entsprechend der Werkzeuggeometrie so gewählt, daß in keinem Fall eine Blechberührung durch die Ziehringplatte bzw. des Stößels 2 erfolgt, und zwar kann hier zweckmäßigerweise ein Abstand Δs von 0,1 bis 3 mm gewählt werden. Mit der elektronischen Ankopplung in Position 36 werden zeitverzögert durch eine Zeitsteuerung ST2 mit minimaler Zeitverzögerung die hydraulischen Kurzhubzylinder 10 und 35 in den jeweiligen Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 über hydraulische Servoventile aktiviert und mittels der Ziehstifte 13 wird das Blech 7 über die Blechhalterplatte 12 an den Ziehring 4 angedrückt. Während des gesamten Tiefziehubes ΔTH werden die Kurzhubzylinder 35 in den jeweiligen Kraftwirkungsfeldern aktiv angesteuert, wobei das jeweilige Kraftniveau pro Wirkungsfeld über den Stößel 2 bzw. Tiefziehub ΔTH über das Wegmeßsystem 38 des Stößels 2 bzw. der Blechhalterplatte 12 im Kraftprofil entsprechend dem notwendigen Verfahrensablauf geregelt wird. Grundsätzlich wird der massendynamische Stoß von Stößel 2 auf das Werkstück ferngehalten. Bei Veränderung des Flächenkraft-Schwerpunktes K wird bei Verschiebung des Kraftschwerpunktes K im Koordinatenfeld X1:Y1 selbsttätig im Zuge der Lagenregelung von den vier Synchronlaufzylindern 14 die exzentrische Kraftbelastung aufgefangen. Die hierbei auftretende Regelabweichung wird wiederum selbsttätig durch die Kurzhubzylinder 35 kompensiert, wobei die Regelabweichung durch die Kompressibilität des Öles bei Veränderung des Kraftprofils während des Tiefziehhubes in den Synchronlaufzylindern 14 mit verursacht wird. Da die Kurzhubzylinder selbst ein extrem kleines Ölvolumen haben, können diese solche Regelabweichungen im Zuge der aktiven Ansteuerung durch entsprechendes Fahröl sehr schnell, z. B. in einer Frist von kleiner/gleich 45 mm/sec. ausgeglichen werden, d. h., das System selbst verfügt über ein hohes dynamisches Reaktionsvermögen.During the entire deep-drawing operation, the distance Δx = is kept constant with respect to the ram movement. This applies both to a central hydraulic support or to a four-point support according to the hydraulic actuators 3 and 14 . At coupling point 36 , the position measuring system 38 of the plunger 2 also activates the path position 39 of the die cushion plate 8 via the path control St 1 , ie, from position 36 , the die cushion plate 8 is automatically dragged along by the plunger 2 by means of this electronic spacing Δx =. With four actuators 3 and 14 at the corners, the distance .DELTA.X 1 , .DELTA.X 2 , .DELTA.X 3 and .DELTA.X 4 is kept electronically in the respective corner distance by position control in synchronous travel with the plunger 2 . Via the central computer of the deep-drawing press 1 , the coupling point 36 is selected in accordance with the tool geometry so that there is no contact with the sheet metal through the drawing ring plate or the plunger 2 , specifically a distance Δs of 0.1 to 3 mm can be selected here. With the electronic coupling in position 36 , the hydraulic short-stroke cylinders 10 and 35 in the respective force fields 21 and 22 are activated via hydraulic servo valves with a time delay by a time control ST 2 with a minimal time delay, and by means of the drawing pins 13 , the plate 7 is connected to the drawing ring via the plate holder plate 12 4 pressed. During the entire deep-drawing stroke ΔTH, the short-stroke cylinders 35 are actively controlled in the respective force fields, the respective force level per field of action being regulated via the tappet 2 or deep-drawing stroke ΔTH via the displacement measuring system 38 of the tappet 2 or the sheet metal holder plate 12 in the force profile in accordance with the necessary process sequence . Basically, the mass dynamic impact of ram 2 on the workpiece is kept away. When changing the surface force center of gravity K, the eccentric force load is automatically absorbed by the four synchronous cylinders 14 when the force center K is shifted in the coordinate field X 1 : Y 1 . The control deviation occurring here is in turn automatically compensated by the short-stroke cylinders 35 , the control deviation being caused by the compressibility of the oil when the force profile changes during the deep-drawing stroke in the synchronous cylinders 14 . Since the short-stroke cylinders themselves have an extremely small oil volume, these such control deviations can be very quickly, e.g. B. within a period of less than / equal to 45 mm / sec. be balanced, ie the system itself has a high dynamic responsiveness.

Die Funktion der mechanischen Ankopplung nach den Fig. 1 bis 4a ist wie folgt:
Anstelle des vorher beschriebenen elektronischen Schleppsystems erfolgt in diesem Falle als Variante eine mechanische Mitnahme der Ziehkissenplatte 8 durch den Stößel 2, indem an den vier Eckpunkten des Stößels 2 jeweils vier Druckstangen 40 oder Gewindespindeln die Ziehkissenplatte 8 ab dem Ankopplungspunkt 36 kraftschlüssig entsprechend der Stößelgeschwindigkeit mitnehmen. Sobald die mechanischen Druckstangen 40 die Ziehkissenplatte 8 im Kopplungspunkt 36 mitschleppen, wird zeitverzögert über eine Zeitsteuerung "St" das Vielpunkt-Ziehkissensystem hydraulisch aktiviert, wobei das Vielpunkt-Kurzhubsystem 10, 11, 13, 23 und 35 in den Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 kraftschlüssig mittels der Ziehstifte 13 auf die Blechhalterplatte 12 und Werkstück 7 einwirkt und an die Unterseite des Ziehrings 4 angehoben wird. Die Ziehkissenplatte 8 wiederum wird gegen einen zentralen oder mehrere, z. B. vier hydraulische Stellglieder 3 und 14 an den vier Eckpunkten der Ziehkissenplatte abgestützt. Diese Abstützkraft entspricht der Summe aller aktiv in den Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 erzeugten hydraulischen Kräfte. Von Bedeutung im Sinne der Erfindung ist, daß diese Summenkraft in den hydraulischen Stützgliedern 3 und 14 mit einem Verstärkungsfaktor 1,1-1,3 als hydraulische Vorspannkraft zur Wirkung kommt. Damit wird die Kompressibilität des verwendeten Hydraulik-Mediums in den Stellgliedern 3 und 14 kompensiert. Von Bedeutung ist weiter, daß diese erhöhte Vorspannkraft zeit- und wegmäßig während des Tiefziehhubes ΔTH der Summenkraft der Kraftwirkungsfelder 21 und 22 voreilt. The function of the mechanical coupling according to FIGS. 1 to 4a is as follows:
Is carried out in place of the previously described electronic towing system in this case, as a variant of a mechanical entrainment of the die cushion plate 8 by the plunger 2 by 2 four push rods 40 or threaded spindles, the die cushion plate 8 from the coupling point 36 frictionally according to take on the four corners of the plunger, the plunger speed. As soon as the mechanical push rods 40 drag the die cushion plate 8 in the coupling point 36 , the multi-point die cushion system is hydraulically activated by a time control "St", the multi-point short stroke system 10 , 11 , 13 , 23 and 35 in the force fields 21 and 22 being non-positively by means of the drawing pins 13 act on the sheet metal holder plate 12 and workpiece 7 and are raised to the underside of the drawing ring 4 . The die cushion plate 8 is in turn against a central or several, z. B. four hydraulic actuators 3 and 14 are supported at the four corner points of the die cushion plate. This support force corresponds to the sum of all hydraulic forces actively generated in the force fields 21 and 22 . It is important in the sense of the invention that this total force comes into effect in the hydraulic support members 3 and 14 with a gain factor 1.1-1.3 as the hydraulic pretensioning force. The compressibility of the hydraulic medium used in the actuators 3 and 14 is thus compensated for. It is also important that this increased pretensioning force leads the time and distance during the deep-drawing stroke ΔTH of the total force of the force fields 21 and 22 .

Die Voreilzeit entspricht in etwa der Schaltzeit des servohydraulischen Steuer- bsw. Regelsystems. Bei Einsatz des hier beschriebenen mechanischen Schleppsystems können bei höheren Stößelgeschwindigkeiten an den jeweils vier Eckpunkten zur Vermeidung eines massendynamischen Stoßes von den vier Druckstangen 40 auf die Ziehkissenplatte 8 zusätzliche hydraulische Dämpfungselemente 37 mit einem Dämpfungshub ΔR eingesetzt werden (Fig. 3a). Diese haben ausschließlich eine Sicherheitsfunktion, z. B.:The lead time corresponds approximately to the switching time of the servo-hydraulic control system. Control system. When using the mechanical towing system described here, additional hydraulic damping elements 37 with a damping stroke ΔR can be used at higher ram speeds at the four corner points in order to avoid a dynamic impact from the four push rods 40 to the die cushion plate 8 ( FIG. 3a). These only have a safety function, e.g. B .:

  • - um die Druckstangen 40 gegen zu hohe Kräfte zu schützen,to protect the push rods 40 against excessive forces,
  • - oder Auftreffgeräusche (mechanischer Schlag) zu minimieren.- or to minimize impact noises (mechanical shock).

Ist der Dämpfungshub ΔR durchfahren, beginnt beim Ankopplungspunkt 36 die Schleppfahrt bzw. die kraftschlüssige Mitnahme der Ziehkissenplatte 8 durch den Stößel 2.If the damping stroke .DELTA.R has been traveled through, the towing movement or the frictional entrainment of the die cushion plate 8 by the ram 2 begins at the coupling point 36 .

Durch die hohe Abwärtsfahrt-Geschwindigkeit des Stößels 2 bedingt, muß der Vorhub Δt wesentlich größer sein als der Sicherheitsabstand Δs. Zweckmäßig ist ein Verhältnis von 20:1 bis 30:1 vorzusehen, wobei der Vorhub Δt von der Unterkante des Tiefziehblechs 7 in horizontaler Lage zur Oberkante des Stempels 5 und der Sicherheitsabstand Δs von der Unterkante des Ziehrings 4 zur Oberkante des Tiefziehblechs 7 gemessen wird.Due to the high downward speed of the plunger 2 , the preliminary stroke Δt must be significantly greater than the safety distance Δs. A ratio of 20: 1 to 30: 1 is expedient, the preliminary stroke Δt being measured from the lower edge of the deep-drawing sheet 7 in a horizontal position to the upper edge of the punch 5 and the safety distance Δs from the lower edge of the drawing ring 4 to the upper edge of the deep-drawing sheet 7 .

Die Blechhalteplatte 12 muß das Tiefziehblech 7 an den Ziehring 4 angeklemmt haben, bzw. der Gegenhub Δs muß abgeschlossen sein, bevor der Stößel 2 den Vorhub Δt durchfahren hat.The sheet metal holding plate 12 must have clamped the deep-drawn sheet 7 to the drawing ring 4 , or the counter stroke Δs must have been completed before the plunger 2 has passed through the preliminary stroke Δt.

Claims (11)

1. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen mittels einen Stößel und einen Stempel enthaltenden Werkzeuges, mit einer vom Werkzeug gegenüber hydraulischen Druckzylindern und über Ziehstiften abgestützten Blechhalterplatte sowie einer hydraulischen Ziehkissenplatte bei der im Rasterfeld der Tischplatte die mechanischen Ziehstifte entsprechend der Ziehring-Geometrie angeordnet sind, die sich über hydraulische Kurzhubkolben mit Multipunkt-Ansteuerung auf einer gemeinsamen Ziehkissenplatte abstützen, wobei jedem Kurzhubkolben je ein Kurzhubzylinder mit wahlweise zuschaltbaren hydraulischen Kraftwirkungsfeldern entsprechend dem Werkstück oder der Blechhalterplatte zugeordnet ist und die Ziehkissenplatte an den äußeren vier Ecken hydraulisch mit je einem lagen- und parallellaufgeregeltem Differentialzylinderkolben-System gehalten ist, nach Patent 41 00 206, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während der Abwärtsfahrt des Stößels (2) ab einem bestimmten Ankopplungspunkt (36) die Ziehkissenplatte (8) und die Blechhalterplatte (12) in Richtung der Abwärtsfahrt einen Vorhub (Δt) unter Einhaltung eines Sicherheitsabstandes (Δs) zwischen Stößel (2) und Blechhalterplatte (12) ausführen, anschließend die Blechhalterplatte (12) zur Einklemmung des Blechs (7) in einem Gegenhub gegenüber der Ziehkissenplatte (8) angehoben wird und danach der Stößel (2) gegenüber dem Stempel (5) in Vervollständigung seiner Abwärtsfahrt den Ziehvorgang ausführt.1.Hydro-elastic deep-drawing device for presses for drawing sheet metal parts by means of a tool containing a ram and a punch, with a sheet metal holder plate supported by the tool in relation to hydraulic pressure cylinders and drawing pins, and a hydraulic drawing cushion plate in the case of which the mechanical drawing pins are arranged in the grid area of the table plate in accordance with the drawing ring geometry are supported by hydraulic short-stroke pistons with multi-point actuation on a common die cushion plate, whereby each short stroke piston is assigned a short stroke cylinder with optionally switchable hydraulic force fields corresponding to the workpiece or the sheet metal holder plate and the die cushion plate hydraulically at the outer four corners with a position and parallel-regulated differential cylinder piston system is held, according to Patent 41 00 206, characterized in that during the downward travel of the plunger ( 2 ) from a be If the coupling point ( 36 ), the die cushion plate ( 8 ) and the sheet metal holder plate ( 12 ) in the direction of the downward movement make a preliminary stroke (Δt) while maintaining a safety distance (Δs) between the ram ( 2 ) and the sheet metal holder plate ( 12 ), then the sheet metal holder plate ( 12 ) to clamp the sheet ( 7 ) in a counter stroke relative to the die cushion plate ( 8 ) and then the plunger ( 2 ) opposite the punch ( 5 ) completes its downward movement. 2. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch eine von der Abwärtsfahrt des Stößels (2) abhängige Wegsteuerung (St1), die zur Ausführung des Vorhubes ein Signal an die Stützzylinder (14) auslöst, und durch eine Zeitsteuerung (St2), die anschließend die Kurzhubzylinder (35) zur Ausführung des Gegenhubes betätigt.2. Hydroelastic deep-drawing device according to claim 1, characterized by a dependent on the downward travel of the ram ( 2 ) path control (St 1 ), which triggers a signal to the support cylinder ( 14 ) to carry out the forward stroke, and by a time control (St 2 ) which then actuates the short stroke cylinders ( 35 ) to execute the counter stroke. 3. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung bei der an den vier Eckpunkten des Stößels (2) je eine Druckstange (40) angeordnet ist, die der Länge der unterschiedlichen Werkzeughöhe anpaßbar sind und während der Abwärtsfahrt des Stößels (2) bei Erreichen des Ankopplungspunktes (36) die Ziehkissenplatte (8) kraftschlüssig entsprechend der Stößelgeschwindigkeit in einer Schleppfahrt mitnehmen, und durch eine Zeitsteuerung (St), die anschließend die Kurzhubzylinder (35) zur Ausführung des Gegenhubes (Δs) betätigt. 3. Hydroelastic deep-drawing device according to claim 1, characterized by an arrangement in which at the four corner points of the plunger ( 2 ) a push rod ( 40 ) is arranged, which can be adapted to the length of the different tool height and during the downward movement of the plunger ( 2 ) Reaching the coupling point ( 36 ) take the die cushion plate ( 8 ) in a frictional manner in accordance with the ram speed in a towing run, and by a time control (St) which then actuates the short stroke cylinders ( 35 ) to execute the counter stroke (Δs). 4. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den vier Stützzylindern (3, 14) an den Ecken der Abstand ΔX1, ΔX2, ΔX3 und ΔX4 im jeweiligen Eckenabstand elektronisch durch Lagenregelung in einer Synchronfahrt mit dem Stößel (2) gehalten wird.4. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 and 2, characterized in that in the four support cylinders ( 3 , 14 ) at the corners of the distance ΔX 1 , ΔX 2 , ΔX 3 and ΔX 4 in the respective corner distance electronically by position control in a synchronous travel with the plunger ( 2 ) is held. 5. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsabstand des Stößels (2) von der Blechhalterplatte (12) von 0,1 bis 3 mm vorgesehen ist.5. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 to 4, characterized in that a safety distance of the plunger ( 2 ) from the sheet metal holder plate ( 12 ) of 0.1 to 3 mm is provided. 6. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufwärtsbewegung des Stößels (2) jede wegmäßige Zwischenposition für Auswerfer- und Transfereinrichtungen sowie für Übergabepositionen die Rückstellung des Ziehapparates (8, 3, 14) mit Hilfe der vier Stützzylinderkolbenanordnungen (3, 14) geschwindigkeits- und lagengeregelt ansteuerbar ist.6. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 to 5, characterized in that during the upward movement of the plunger ( 2 ) any intermediate position for ejector and transfer devices and for transfer positions, the resetting of the drawing apparatus ( 8 , 3 , 14 ) with the aid of the four support cylinder piston assemblies ( 3 , 14 ) speed and position controlled. 7. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenkraft in den hydraulischen Stützzylindern (3, 14) mit einem Verstärkungsfaktor von 1,1-1,3 als hydraulische Vorspannkraft eingestellt ist. 7. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 and 3 to 6, characterized in that the total force in the hydraulic support cylinders ( 3 , 14 ) is set with a gain factor of 1.1-1.3 as the hydraulic pretensioning force. 8. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuerung, nach der die erhöhte Vorspannkraft "zeit- oder wegmäßig" während des Tiefziehhubes der Summenkraft der Kraftwirkungsfelder (21, 22) mit einer Zeit voreilt, die in etwa der Schaltzeit des servohydraulischen Steuer- bzw. Regelsystems entspricht.8. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 and 3 to 7, characterized by a control, according to which the increased preload force "time or path" during the deep-drawing stroke of the total force of the force fields ( 21 , 22 ) with a time that is approximately the Switching time of the servohydraulic control system corresponds. 9. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüche, 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ziehkissenplatte (8) als Anschlag für die vier Druckstangen (40) hydraulische Dämpfungselemente (37) mit einem Dämpfungshub (ΔB) angebracht sind.9. Hydroelastic deep-drawing device according to claims, 1 and 3 to 8, characterized in that on the die cushion plate ( 8 ) as a stop for the four push rods ( 40 ) hydraulic damping elements ( 37 ) with a damping stroke (ΔB) are attached. 10. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Vorhubs (Δt) zum Sicherheitsabstand (Δs) 20:1 bis 30:1 beträgt.10. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 to 9, characterized in that the Ratio of the forward stroke (Δt) to the safety distance (Δs) 20: 1 to 30: 1. 11. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei den vier Stützzylindern (3, 14) an den Ecken der Abstand ΔX1, ΔX2, ΔX3, und ΔX4 im jeweiligen Eckenabstand selbsttätig durch die vier Druckstangen (40) gehalten wird.11. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 and 3 to 10, characterized in that the four support cylinders ( 3 , 14 ) at the corners of the distance ΔX 1 , ΔX 2 , ΔX 3 , and ΔX 4 automatically in the respective corner distance by the four Push rods ( 40 ) is held.
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