DE4122128A1 - Hydroelastische tiefzieheinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydroelastische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Metallumformung zur Herstellung von tiefgezogenen Blechformteilen gehört es zum System der Werkzeugtechnik, daß zur Abstützung der Blechhalterplatten Ziehstifte eingesetzt werden. Diese Ziehstifte als Distanzhaltestifte wirkend sind Druckbolzen zwischen der Blechhalterplatte und dem Ziehkissen. Sie sind ein notwendiger Bestandteil des jeweiligen Tiefziehwerkzeuges, d. h., die Länge der Ziehstifte und ihre Anzahl ist werkzeugbedingt.

Als nachteilig bei diesen mechanischen Ziehstiften hat sich herausgestellt, daß sie verschleißen und sich somit ungleichmäßige Blechhaltekräfte bei starrem Niederhaltersystem im Laufe des Betriebes unkontrolliert einstellen können, welches eine unkontrollierte Faltenbildung vom Formteil bewirkt. Diesen Effekt können elastische Niederhalter durch Zwischenlage einer Gummiplatte verhindern.

Aus der DE-PS 30 22 844 ist bereits eine Tiefzieheinrichtung an Werkzeugen oder Pressen zum Ziehen von Blechformteilen bekannt, die ein aus mehreren Druckzylindern und mit in diesen axial bewegbar geführten, mit Strömungsdruckmittel beaufschlagten Kolben bestehendes Ziehkissen zum Abstützen einer Blechhalterplatte besitzt und mit einem weiteren, einen in Ziehrichtung bewegbar geführten Ziehstempel aufnehmenden Ziehkissen ausgerüstet ist, dessen Druckzylinder mit den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens über Strömungswege verbunden und mit beim Ziehvorgang aus diesen Druckzylindern verdrängtem Strömungsdruckmittel beaufschlagbar sind.

Von Bedeutung bei dieser Tiefzieheinrichtung ist, daß beim Niedergehen des von einem Pressenstößel betätigten Ziehringes aus den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens abströmendes Druckmedium über Leitungen in die Druckzylinder des weiteren Ziehkissens, auf dem der Ziehstempel vertikal bewegbar aufgenommen ist, überströmt und die in den Druckzylindern dieses Ziehkissens geführten Kolben beaufschlagt, die ihrerseits beim Ziehvorgang den Ziehstempel entgegen der Bewegungsrichtung des Ziehringes und der Blechhalteplatte in Ziehrichtung antreiben. Dieser damit verwirklichte unmittelbare Strömungsverbund zwischen den Druckzylindern des Blechhalterplatten-Wirkungsfeldes zu den Druckzylindern des Ziehstempel-Wirkungsfeldes soll eine sogenannte Druckwaage darstellen.

Als nachteilig bei dieser Tiefzieheinrichtung hat sich herausgestellt: Die entstehenden Kräfte sind nicht reproduzierbar, weil eine Abhängigkeit zwischen der Ziehgeschwindigkeit aufgrund unterschiedlicher Strömungs-Widerstände entstehen, d. h. für eine Prozeßführung über ein Computer-Programm ist sie nicht geeignet.

Der Kräfteverlauf bei der Blechumformung ist weiter vom Beginn bis zum Ende des Tiefziehprozesses in etwa parabolisch. Besonders bei flachen Ziehteilen oder auch bei komplizierten Formteil-Geometrien ist es aber zwingend notwendig, am Anfang gezielt in besonderen Wirkungsfeldbereichen des Blechhalterbereiches höhere Blechhalterkräfte einzusteuern.

Zur Kompensierung dieses Nachteiles ist dann nach DE-OS 33 33 687 ein Drucksteuerventil mit aufgenommen worden, um im Strömungsdurchlauf des Hydrauliköles zwischen Blechhalter und Ziehstempel über dieses Drucksteuerventil, z. B. am Anfang oder auch grundsätzlich über den Gesamt-Ziehverlauf, unterschiedliche Drücke einstellen zu können.

Dabei haben sich in der Praxis folgende Nachteile dieser Steuerung herausgestellt:

• a) Bei unterschiedlichen Druckzuständen im Wirkungsfeld-Blechhalter und Wirkungsfeld-Ziehstempel wird das Öl unterschiedlich komprimiert, wodurch hydraulische Druckspitzen verursacht werden, welche wieder zur Zerstörung der Schmierfilmoberflächenstruktur führen kann.
• b) Das Drucksteuerventil hat einen Lecköl-Verbrauch.
• c) Aufgrund der Verhältnisse gemäß a) und b) sind keine reproduzierbaren Prozeß- bzw. Produktionsabläufe erzielbar, d. h., eine exakte Prozeßführung ist nicht möglich.

Durch den Strömungsverbund bei den beiden DE-Schutzrechten ist allgemein noch der Nachteil verbunden, daß die Ziehstempel-Wegposition nie exakt reproduzierbar, aufgrund der Ölkompressibilität und von Leckagen, anzusteuern ist.

Um den Nachteil eines starren Niederhaltersystems zu kompensieren, ist weiterhin gemäß DE 32 42 705 ein Ziehkissensystem mit Vierpunktabstützung und unabhängiger Krafteinstellung je Zylinder bekannt, um Kipplagen auszugleichen sowie individuelle Krafteinwirkungen am Ziehring wenigstens an den Ecken wirken zu lassen. Nachteilig ist, daß zwischen diesen (1-4) Kraftwirkungspunkten Durchbiegungen an der Ziehkissenplatte nicht ausgeglichen werden können und eine Gleichlaufbewegung bei der Rückstellung des Systems, zum Beispiel in einer Auswerferposition, nicht gegeben ist.

Zur Kompensierung des letzteren Nachteils ist wiederum gemäß EP 02 68 894 und DE 38 07 683 bekannt, daß die mehrfach angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Stützzylinder für die Blechhalterplatte wiederum zentral über eine mechanische Traverse verbunden sind und diese wieder für eine Gleichlaufbewegungsfunktion durch ein einzelnes zentrales hydraulisches Stützglied gesteuert werden. Nachteilig bei solchen Systemen ist der hohe mechanische Aufwand und daß auch bei einer zentralen Verstellung durch exzentrische Krafteinwirkung, zum Beispiel beim Auswerfen des Werkstückes, Kippbewegungen auftreten, die wieder nur durch einen zusätzlichen mechanischen Führungsaufwand begrenzt aufgefangen werden können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Vermeidung der genannten Nachteile ein prozeßleitfähiges, CNC (Computer Numeric Controll) -gesteuertes Vielpunkt-Ziehkissensystem zu schaffen, und damit 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 aktivierbar wird, und damit eine exakte Kraftprofil-Regelung ohne Störamplituden zu verwirklichen und um die Vorteile und Wirkungen eines gummielastischen Ziehkissensystems zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist verwirklicht nach der Lehre des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

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 Prozeßteuerung. 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.

Die erfindungsgemäße hydraulische Vielpunkt-Tiefzieheinrichtung in Kombination mit dem Kurzhub-Vielzylinder-System ist mit Vorteilen sowohl in hydraulischen als auch in mechanischen (Kurbel-) Tiefziehpressen einsetzbar.

Von Vorteil ist weiter:

• 1. Jeder mechanische Ziehstift für die Blechhalter-Wirkungsfelder stützt sich im Rahmen seines Kraftwirkungsfeldes auf einem hydraulischen Kissen ab, so daß Unebenheiten am Ziehring automatisch mit dem Effekt eines gummielastischen Ziehkissens ausgeglichen werden mit einer gleichmäßigen Krafteinwirkung um den Ziehring herum.
• 2. Die Kurzhubkolben können zu sogenannten Kraftwirkungsfeldern zusammengefaßt werden mit fester Verbohrung oder Verrohrung in der Ziehkissenplatte selbst, wobei mit dem Einsatz von externen hydraulischen Kraftwirkungsfeldblöcken in Verbindung mit flexiblen Schläuchen die Anordnung der Kraftwirkungsfelder oberhalb der Ziehkissenplatte beliebig wählbar ist und diese Schläuche zu jedem Kurzhubkolben an der Ziehkissenplatte selbst steckbar anzuordnen sind.
• 3. Die einzelnen Kurzhubkolben können zweckmäßigerweise entsprechend ihrem Rasterabstand "a" und "b" in einer oder mehreren Montageplatten zusammengefaßt werden, wobei diese Montageplatten über die gesamte Ziehkissenfläche in größeren Rasterfeldern vereinzelt werden können. Die Befestigung dieser Montageplatte erfolgt formschlüssig über Schraubverbindungen zur Ziehkissenplatte. Jedem Kurzhubkolben sind Rückstellfedern zugeordnet, so daß die mechanische Null-Position immer auf der Ziehkissen-Stützfläche der Ziehkissenplatte vorliegt und
• 4. Die Kraftwirkungsfelder werden mit Rücksicht auf eine exakte Kraftprofilsteuerung über den Ziehhub servohydraulisch geregelt.

Mit der Tiefzieheinrichtung nach der Erfindung ist auch die Möglichkeit geschaffen, vorhandene Werkzeuge, die bisher für mechanische Ziehstifte eingesetzt wurden, auch auf diesen hydraulischen Tiefziehapparat universell ohne Abänderung einzusetzen, wobei die Möglichkeit einer sehr hohen Prozeßfähigkeit der servohydraulischen Ansteuerung und dem Einsatz unterschiedlicher Verfahrensschritte, z. B. Umschalten Tiefziehen zum Streckziehen ein sehr gutes und großes Anwendungs-Spektrum ermöglicht.

Die Möglichkeiten aus der Prozeßfähigkeit des Verfahrens zur Steuerung des Tiefziehvorgangs nach der Erfindung sind insbesondere auch von Bedeutung für die Qualitätssicherung des herzustellenden Tiefziehteiles. Störeinflüsse, wie z. B. Kippen des Pressenstößels oder Unparallelitäten am Werkzeug können durch das angegebene hydraulische Kurzhub-Vielpunktsystem wirkungsvoll kompensiert werden, um zum Beispiel Faltenbildungen präventiv zu verhindern.

Von Vorteil ist weiter, daß zur Durchführung einer Streckziehoperation während des Umformhubes "h" und zur Einleitung dieser Operation das Kraftniveau in den Kraftwirkungsfeldern der Vielpunkt-Ziehkissenplatte zum Einspannen des Werkstückes erhöht wird.

Zur Lösung der Aufgabe trägt auch bei, wenn die Ziehringplatten relativ dünn, d. h. unter der Krafteinwirkung der Ziehstifte elastisch verformbar ausgeführt ist, und daß die zulässige Dicke dieser Ziehringplatte nach den bekannten Berechnungsmethoden und Regeln der Technik, z. B. der Finiteelementenrechnung, bestimmt wird. Entsprechend der Dicke der Ziehringplatte "d" dem Rasterabstand und der zulässigen elastischen Durchbiegung, wie sie z. B. für die Umformpraxis in der Größenordnung zwischen 0,05-0,4 mm zum Tragen kommt, und zwar entsprechend einer in der Praxis auftretenden Blechdickenveränderung im Zug- und Druckumformungsbereich. Der Vorteil dieser direkten Krafteinwirkung ist weiter, daß um die Ziehringgeometrie die Kräfte von den Kurzhubkolben direkt über die Druckbolzen zur Wirkung kommen.

Wenn die Dicke "d" der Ziehringplatte nach den bekannten Regeln der Berechnungsmethoden einmal bestimmt ist, ergeben sich jedoch aufgrund der aus der Praxis gewonnenen Erfahrungen in der Anwendung dieses Systems folgende zweckmäßige Bemessungsregeln.

Die Dicke "d" der Platte verändert sich nach diesen Bemessungsregeln:

I bei Veränderung der Kraft F pro Ziehstift
d F^1/3
II bei Veränderung des Rasterabstandes r
d r^4/3
III bei Veränderung der Durchbiegung f im Rasterabstand
d f^-1/3.

Wenn man die Spaltabstandveränderungen Δ s in den jeweiligen Zug- und Druckumformungsbereichen mißt, kann gezielt in den Kraftfeldbereichen das Kraftprofil verändert und somit der Materialfluß des Werkstückes in vorteilhafter Weise gesteuert werden. Somit ist der nächste Schritt frei für die Integration in einem Prozeßregelkreis, z. B. mit Wegmeßsensorik zur Erkennung der Spaltveränderung Δ s zwischen Werkzeugunter- und Oberteil für eine Materialflußregelung am Ziehring.

Von Vorteil ist das Kurzhubkolben-Zylindersystem auch, weil das erforderliche Fahröl sehr klein ist. Ebenso ist durch das geringere Volumen in den Kurzhubzylindern das nötige Füllöl zum Ausgleich der Kompression extrem gering. Insofern sind die Ansteuerleitungen sehr klein, so daß entsprechend dem Kreuzschienenraster und innerhalb des Kolbendurchmessers eine relativ hohe Anzahl von Ansteuerbohrungen vorgesehen werden können. Ebenso können aufgrund der relativ kleinen Durchmesser, z. B. r 3-10 mm, die Ansteuerleitungen für unterschiedliche Ebenen der Vielpunktziehkissenplatte untergebracht werden. Der Vorteil der doppeltwirkenden Pressenanordnung besteht in der Umformarbeit. Das Werkstück gleitet im Ziehspalt Δ s (z. B. mit dem Reibfaktor µ = 0,1). Die aufwärts gerichtete Stempelbewegung hat lediglich als Umformarbeit das Herausgleiten des Bleches durch den Ziehspalt Δ s und die zusätzliche Blechumformarbeit Biegen, Strecken, um die Ziehringkante zu bewältigen. Dadurch ist die Umformarbeit für die Gesamtpresse um kleiner/gleich 50% kleiner als bei einer einfachwirkenden Ausführung. Die Statik der Gesamtpresse muß natürlich nach wie vor für die Gesamtpreßkraft (Niederhaltekraft und Umformkraft) ausgelegt sein.

Die gemäß der Erfindung gefundene Lösung für ein Vielpunktziehkissen-System erfüllt somit in vorteilhafter Weise folgende Anforderungen:

• - reproduzierbare Einsteuerung und Regelung einmal optimierter Prozeßparameter,
• - Verschleißunabhängiger Prozeßablauf durch hydraulischen Ziehapparat und
• - Bessere und konstante Ziehergebnisse durch gezielte Anpassung der Niederhaltekraft entlang der Ziehringgeometrie und überschwingfreie Kraftprofilregelung (adaptive Regelung).

Sie ermöglicht weiter Regelsysteme mit Prozeßleitfunktion, z. B. Materialflußregelung durch Verknüpfung einer Ziehspaltsensorik mit der adaptiven Regelung der Blechhaltekräfte und die gezielte Einwirkung der Niederhaltekräfte direkt auf die elastische Ziehring- oder Niederhalteplatte unmittelbar entlang der Ziehringkante.

Dieses Ergebnis bedeutet für die Praxis, daß die für die Produktionssicherheit bisher nicht voll ausgeschöpften Ziehreserven durch die erfindungsgemäße Lösung genutzt werden können, d. h. dieses neue Instrumentarium der Tiefziehtechnologie dient nicht nur der Qualitätssicherung, sondern ist auch ein Rationalisierungsgewinn.

Die weiteren Patentansprüche betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Tiefzieheinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 in einem Ausschnitt "z" die Ziehkissenplatte mit Ziehstempel und Blechhalterplatte in einem größeren Maßstab nach Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Tiefzieheinrichtung mit zwei Ziehstempeln nach der Erfindung,

Fig. 4 in einem Ausschnitt die Ziehkissenplatte in größerem Maßstab nach Fig. 1 und 3 und

Fig. 5 die Ziehkissenplatte mit Zuleitungen für die Kraftwirkungsfelder.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 5 zwei Ausführungsbeispiele der Tiefzieheinrichtung im Einsatz in einer zweifach wirkenden Presse 1 von oben, teils in offener und teils in geschlossener Arbeitsstellung. Am Oberholm unterhalb des Stößels 2 ist die Ziehkissenplatte 8 mit einer oder mehreren Ziehringplatten 4 angebracht. Die Führungsplatte 26, ausgebildet als Lochplatte entsprechend dem Rastermaß a/b dient als Führung für die Ziehstifte 13 auf den Ziehring 4 bzw. auf die Ziehringe 4.

Die Zeichnung nach den Fig. 1 und 3 zeigt weiter die Ausbildung des hydraulischen Ziehkissens 8 bestehend aus den mechanischen Ziehstiften 13, die im Rasterfeld der Führungsplatte 26 um die Ziehring-Geometrie des Werkstückes 7 herum angeordnet sind. Die Ziehstifte 13 stützen sich wiederum ab auf der gemeinsamen Ziehkissenplatte 8. In der Ziehkissenplatte 8 sind entsprechend dem Rasterfeld mit den Abstandsmaßen "a" und "b" hydraulische Kurzhubkolben-Zylindersysteme 10 und 11 vorgesehen. Der Hub "H" der Kurzhubkolben 10 beträgt dabei nur wenige mm, zum Beispiel maximal 10 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm. Jeder Ziehstift 13 stützt sich wieder auf einen Kurzhubkolben 10 ab und ist in einer Zentrierungssenke 34 der Kurzhubkolben 10 gelagert. Die Kurzhubkolben 10 können in mehreren Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 für die Blechhalterplatte 12 zusammengefaßt sein, wobei ihre Verbindung über ihre Zylinder 11 mit fester Verbohrung oder Verrohrung nach den Fig. 1, 2 und 3 in der Ziehkissenplatte 8 erfolgt.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen die Ziehkisseneinheit entsprechend der Erfindung. Die hydraulischen Kolben 10 im festen Rasterabstand (125 mm) sind dabei in Gruppen zu Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 zusammengefaßt. Man erkennt die gesteckten mechanischen Ziehstifte 13, die im Bereich der Ziehringgeometrie 35 konzentriert angeordnet sind. Beim Wechsel der Werkzeuge werden lediglich entsprechend der neuen Ziehringgeometrie die Ziehstifte 13 neu gesteckt und das neue Kraftprofilprogramm eingegeben bzw. abgerufen.

Durch flexible Schläuche 25 und Steckverbinder 15 können über externe hydraulische Kraftwirkungsfeldblöcke die Anordnung der Kraftwirkungsfelder 21 und 22 oberhalb der Ziehkissenplatte 8 z. B. entsprechend der Funktion eines Kreuzschienenverteilers, beliebig gewählt werden. Die einzelnen Kurzhubkolben-Zylinder­ systeme 10 und 11 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 sind Rückstellfedern 17 zugeordnet, so daß die mechanische Null-Position immer auf der Ziehkissenstützfläche 19 der Ziehkissenplatte 8 vorliegt, bzw. daß die Kurzhubkolben 10 mittels der Rückstellfeder 17 für eine ± Kompensation in einer neutralen Mittellage gehalten werden.

Die Fig. 1 zeigt weiter die Anordnung einer hydraulischen Umformstempelträgerplatte 23 als Ziehkissen für den Ziehstempel 5 in bekannter konventioneller Bauart, bestehend aus den mechanischen Ziehstiften 33, die im Rasterfeld der Tischplatte 6 um die Ziehring-Geometrie herum angeordnet sind, wobei die Umformstempelträgerplatte 23 sich gegen vier hydraulische Stellglieder bzw. Stützzylinderkolbenanordnungen 3 und 4 abstützt. Diese wiederum sind fest mit der Grundplatte 9 des Pressengestells verbunden. Die Umformstempelträgerplatte 23 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 als Differenzialkolben 3 ausgebildet sind.

Der Arbeitstakt der Tiefzieheinrichtung ist wie folgt: Der Stößel wird hydraulisch mittels des Stößel-Hauptzylinders 29 bis zur Auflage auf das Werkstück 7 (mit Eigengewicht des Stößels aufliegend) abgesenkt. Danach wird entweder der Hydraulikzylinder 29 über ein Steuerventil hydraulisch oder mechanisch verriegelt mittels Schieber 32. Nach der Verriegelung werden die Kurzhubkolben 10 hydraulisch aktiviert, d. h., in den Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 können entsprechende Kraftprofile über den Tiefziehhub H, hydraulisch gefahren werden. Die Kraftwirkungsfelder 21 und 22 (z. B. acht Felder, vier Zug- und vier Druckbereiche bei einem Rechteckkörper) werden entsprechend der Blechdickenveränderung am Ziehflansch im Kraftprofil gesteuert. Bei der kraftschlüssigen mechanischen Verriegelung wird der Hauptzylinder 29 über ein Proportionalventil mit Drucköl versorgt, und zwar zeitparallel zum Kraftprofilaufbau. Zur sicheren mechanischen Abstützung ist die Kraft im Hauptzylinder 29 ca. 20% größer als die Summenkraft der Kraftwirkungsfelder in der Ziehkissenplatte 8. Bei einer formschlüssigen Verriegelung mit Schieber 32 und der Druckstangen 27 werden die Summenkräfte von der Ziehkissenplatte 8 als Reaktionskraft vom Preßgestell aufgenommen. In beiden Fällen wird die Regelhydraulik für die Kurzhubzylinder 11 nicht durch Störeinflüsse des großen Ölvolumens des Hauptzylinders 29 aufgrund der Kompressibilität des Öles (ca. 1% vom Volumen pro 100 bar) beeinträchtigt. Bei einer hydraulischen Verriegelung, z. B. durch Verschließen des gesteuerten Rückschlagventiles, muß zeitparallel mit dem Aufbau der Summenkräfte in der Vielpunktziehkissenplatte 8 das Kompressionsvolumen nachgefüllt werden. Entweder in die Kurzhubzylinder 11 oder über ein Proportionalventil in den Hauptzylinder 29.

Der Ziehstempel 5 ist auf der Tischplatte 6 angeordnet. Die Tischplatte 6 hat Durchtrittsbohrungen zur Aufnahme der Ziehstifte 33. Entsprechend der projizierten Fläche des Ziehstempels 5 werden diese durch die Tischplatte 11 gesteckt, so daß sich die Ziehstifte 33 auf der Umformstempelträgerplatte 23 mechanisch abstützen. Der Umformprozeß wird durch die vertikale Hubbewegung der hydraulisch angetriebenen Umformstempelträgerplatte 23 ausgeführt.

Über den Tiefzieh-, d. h. Umformhub h, kann jede gewünschte Operation, z. B. mit einem Zwischenhub zur Sprühschmierung durchgeführt werden, ohne daß der Stößel hydraulisch oder mechanisch entriegelt werden muß.

Nach Fig. 5 werden zwei Ziehstempel 5 und 5′′ nebeneinander auf der Tischplatte, z. B. zur Herstellung einer Doppelbeckenspüle, eingesetzt. So werden sie entsprechend auf der Tischplatte 6 positioniert und die Ziehstifte 33 unter den projizierten Flächen dieser beiden Stempel wiederum gesteckt. Falls die Stempel unterschiedliche Umformtiefen h1 bzw. h2 durchführen sollen, so können anstelle der Umformstempelträgerplatte 23 separate hydraulische Stellglieder 30 und 31 angeordnet werden, wobei solche Stellzylinder analog in beliebiger Anzahl unterhalb der Tischplatte 6 angeordnet werden können, falls mehrere Ziehstempel mit unterschiedlichen Höhen zur Umformung benötigt werden.

Claims (10)

1. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen mittels eines Stößels und einer vom Werkzeug gegenüber hydraulischen Druckzylindern und über Ziehstiften abgestützten Blechhalterplatte sowie mit einem in Ziehrichtung bewegbar geführten Ziehstempel, der sich an mindestens einem in einem Zylinder geführten und mit Hydraulik Medium beaufschlagbaren Kolben abstützt und eine hydraulische Ziehkissenplatte vorgesehen ist, bei der im Rasterfeld der Tischplatte die mechanischen Ziehstifte entsprechend der Ziehring-Geometrie angeordnet sind und sich auf einer gemeinsamen Ziehkissenplatte abstützen, wobei die Ziehkissenplatte von einem oder mehreren hydraulischen Stellgliedern auf und abbewegbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine unterhalb des Stößels (2) angebrachte Ziehkissenplatte (8) mit Multipunkt-Ansteuerung entsprechend der Formgeometrie des Werkstückes (7) vorgesehen ist und innerhalb der Ziehkissenplatte (8) jedem Zielpunkt (20) entsprechend dem Rasterfeld bzw. Lochbild (18) mit den Maßen "a" und "b" ein hydraulischer Kurzhubkolben (10) mit aufsteckbaren Ziehstiften (13) zugeordnet ist, wobei der Hub des Kurzhubkolbens (10) maximal 10 mm vorzugsweise 1 bis 5 mm beträgt.
• b) jedem Kurzhubkolben (10) je ein Kurzhubzylinder (11) mit wahlweise zuschaltbaren hydraulischen Kraftwirkungsfeldern (21 und 22) entsprechend der Blechhalterplatte (12) zugeordnet ist und
• c) die Presse doppeltwirkend ausgebildet ist, wobei der Tiefziehtakt so gesteuert wird, daß der Stößel (2) bis auf Kontakt mit dem Werkstück (7) sich abwärts bewegt und nach Auflage auf dem Werkstück (7) hydraulisch oder mechanisch mit dem Pressengestell (1) verriegelt wird und anschließend sowie mit Beginn des durch Aufwärtsbewegung des Ziehstempels (5) eingeleiteten Umformprozesses die Kurzhubkolben (10) hydraulisch aktiviert werden.

2. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der mechanisch-kraftschlüssigen Verriegelung des Stößels (2) die Druckkraft im Hauptzylinder (29) des Stößels (2) um ca. 20% größer gehalten ist als die Summenkraft der Kurzhubzylinder (11) aller Kraftwirkungsfelder (21 und 22) aus der Ziehkissenplatte (8).

3. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine hydraulische Verriegelung mit einer Steuerung bei der zeitparallel mit dem Aufbau der Summenkräfte das Kompressionsvolumen entweder in den Kurzhubzylindern ergänzend zu dem Arbeitshub (h) oder über ein Proportionalventil in den Hauptzylinder (29) des Stößels (2) Öl nachfüllbar ist.

4. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich entsprechend der Ziehringgeometrie Druckbolzen (25) auf einer Umformstempelträgerplatte (23) mechanisch abstützen.

5. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Ziehstempel eine entsprechende Anzahl Umformstempelträgerplatten (23) vorgesehen sind, die bei unterschiedlichen Umformtiefen h₁/h₂ von separat angetriebenen hydraulischen Stellgliedern (30 und 31) bewegbar sind.

6. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der Streckziehoperation während des Umformhubes "h" das Kraftniveau in den Kurzhubzylindern (11) erhöht wird.

7. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehringplatte (4) an der Ziehkissenplatte (8) elastisch aufgehängt ist.

8. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtungen vorgesehen sind, die die Spaltabstandveränderungen (Δs) in den jeweiligen Zug- und Umformungsbereichen messen.

9. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ziehringe (4) als relativ dünne und damit elastisch im Bereich von ca. 0,05-0,4 mm Durchbiegung zwischen den Rasterabständen verformbare Ziehringplatten (4) ausgeführt sind.

10. Hydroelastische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Bemessungsregel für die Ziehringplatte (4), wonach die Stärke "d" wie folgt ausgeführt ist: I bei Veränderung der Kraft F pro Ziehstift (13) d F^1/3
II bei Veränderung des Rasterabstandes "s"
d s^4/3
III bei Veränderung der Durchbiegung "f" im Rasterabstand d f^-1/3.