DE4128973A1 - Hydraulischer blechschalter fuer einfachwirkende pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Blechhalter für einfachwirkende Pressen, insbesondere für mechanische Pressen zur Blechumformung und zum Gegenhalten mit geringen Kräften während des Umformvorganges und zum Auswerfen der Blechteile nach Beendigung des Umformvorganges.

Nach der DD-Patentschrift 2 67 204 ist bereits ein hydrau­ lischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen bekannt, der ein Verspannen des Werkstückes gegen den Stößel gewährlei­ stet, ohne daß der Stößel gegen diese Kraft arbeiten muß. Die dazugehörige Anordnung besteht aus mindestens einem mit dem Pressenstößel gekoppelten hydraulischen Arbeitskolben und mindestens einem mit der Druckkolbenplatte gekoppelten hydraulischen Arbeitskolben, die miteinander in Wirkverbin­ dung stehen. Dadurch wird bei oder kurz vor Ziehbeginn durch Druckaufbau in dem Druckmittelraum der o. g. Druckmittelein­ heit eine von der Druckbolzenplatte dem bewegten Preßstößel entgegengesetzte Kraft zwischen dem Oberwerkzeug und dem Ziehring wirksam. Weiterhin sind in der Verbindungsleitung zwischen dem Druckmittelraum und dem Druckmittelausgleichs­ behälter der Wirkausgang eines zusätzlichen Arbeitszylinders, dessen Kolbenstange mit der Druckbolzenplatte in Wirkverbin­ dung steht, und/oder ein regelbarer Druckübersetzer angeord­ net.

Bei dieser Lösung sind keine unterschiedlichen Kräfte dem am Umfang des Blechhalterringes und keine unterschiedlichen Kräfte während des Ziehvorganges, die auf den Blechhaltering wirken, einstellbar.

Bei der Zieheinrichtung in einer Presse nach der EP-Patent­ anmeldung 01 73 755 sind die mit der Druckwange und mit dem Blechhalter zusammenwirkenden Druckzylinder mit den Zylin­ dergehäusen starr befestigt.

Dabei sind die Kolben der Druckzylinder beidseitig über Kolbenstangen aus den Zylindergehäusen herausgeführt und wirken einerends mit dem Blechhalter und anderenendes mit der Druckwange zusammen. Der Zylinderraum jedes Druckzy­ linders ist auf der dem Blechhalter abgewandten Kolbensei­ te separat über je ein im Durchfluß veränderbares Ventil bei passiver Steuerung mit einem Abfluß und bei aktiver Steuerung mit einem Druckaggregat für das Druckmedium fließ­ verbunden. Diese Lösung erfordert einen großen Energiebe­ darf während des Gegenhaltens, d. h., zum Zeitraum der Blechhaltung. Außerdem sind infolge des Verdrängerprinzips im Ziehkissen zur Kraftsteuerung sehr große Förderströme zu steuern, die Ventile großer Nennweiten erfordern. Diese lassen nur eine weniger sensible Kraftsteuerung gegenüber Ventilen kleinerer Nennweiten mit entsprechend kleinen Mas­ sen, Trägheitskräften und Steuerzeiten zu.

In der DE-OS 38 07 683 ist ein Ziehapparat in Ziehstufen von Pressen beschrieben, der alle Funktionen des Ziehkissens be­ inhaltet. Dieser Ziehapparat besteht aus einem das Ziehteil von unten haltenden und über eine Druckwange beaufschlagba­ rem Blechhalter, aus Druckzylindern zur Blechhaltung beim Ziehen und aus Druckzylindern für das gesteuerte Hochbringen des Blechhalters nach der Formgebung des Ziehteils. Die Druckwange ist im Pressentisch geführt und wirkt von unten auf den Blechhalter. Jedem Druckzylinder für die Blechhal­ tung ist ein Druckzylinder für das Hochbringen des Blech­ halters zugeordnet, wobei die Druckzylinder koaxial unter­ einander angeordnet sind und die Kolben in Wirkverbindung stehen. Weiterhin kommt eine Vorrichtung zum gleichzeitigen und gleichmäßigen Bewegen mehrerer Druckzylinder zur An­ wendung.

Auch diese Lösung erfordert einen großen Energiebedarf wäh­ rend des Gegenhaltens sowie Ventile großer Nennweite, da auch hier das Verdrängerprinzip Anwendung findet. Zusätz­ lich erfordert dieser Ziehapparat einen hohen Aufwand für die Gleichlaufsteuerung der einzelnen Druckzylinder.

Die Aufgabe der Erfindung ist, mit geeigneten technischen Mitteln bei einfachwirkenden Pressen neben der Erzeugung großer Blechhaltekräfte mit geringem Energieaufwand eine dem technologischen Erfordernis jedes Ziehteiles entspre­ chende optimale Blechhaltekraft bezüglich räumlicher Anord­ nung in der Werkstückebene und flexibler Größe während des Ziehvorganges zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den kenn­ zeichnenden Teilen der Patentansprüche beschriebenen Merk­ male erreicht.

Der Vorteil der Lösung besteht in den kleinen Förderstrom­ mengen des Druckmediums zur Kraftsteuerung während der Blechhaltung. Dadurch sind Ventile kleiner Nennweiten mit entsprechend kleinen Massen, Trägheitskräften und Steuer­ zeiten einsetzbar und eine sensible Kraftsteuerung möglich.

Die Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand von 6 Zeich­ nungen, die den hydraulischen Blechhalter in verschiedenen Ausführungsvarianten zeigt:

Fig. 1 Spannzylinder mit Proportionaldruckregelung und ge­ meinsamer Druckbolzenplatte,

Fig. 2 Spannzylinder mit Proportionaldruckregelung und ge­ trennten Druckbolzenplatten,

Fig. 3 Spannzylinder mit Proportionaldruckregelung ohne Druckbolzenplatte,

Fig. 4.1 Spannzylinder mit geringem Vorspanndruck, gemein­ samer Druckbolzenplatte und proportional druckre­ gelbarem Druckzylinder zwischen je einem Druck­ bolzen und der Druckbolzenplatte,

Fig. 4.2 Spannzylinder mit hohem Vorspanndruck und weiterer Ausführung wie in Fig. 4.1,

5. Spannzylinder mit Proportionaldruckregelung, ge­ meinsamer Druckbolzenplatte und proportional ge­ regelten Druckzylindern zwischen je einem Druck­ bolzen und der Druckbolzenplatte.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung des hydraulischen Blechhalters und des Werkzeuges mit den erforderlichen Steuerungseinrichtungen. Der Unterschied der dargestellten Ausführungsbeispiele besteht in der Ge­ staltung der Druckverbindungen und deren Drucksteuerung. Dabei sind als Druckverbindung die während des Ziehvorgan­ ges druckbelasteten Funktionselemente jeweils zwischen den unteren Druckpunkten 16 an der Traverse 17 und den oberen Druckpunkten 5 am Blechhaltering 4 zu verstehen.

Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, daß mindestens vier Druckverbindungen, vorzugsweise in den Eckbereichen des Pressentisches angeordnet, mit einem als Druckflüssigkeits­ raum 13 ausgebildeten druckdichten Schiebeglied versehen sind, das durch den oberen Arbeitskolben 9 und den unteren Arbeitskolben 14 begrenzt wird. Die Druckflüssigkeitsräume 13 sind mit dem Druckflüssigkeitsbehälter 19 über eine Rohrverbindung mit den parallel angeordneten entsperrbaren Rückschlagventil 21 und dem als Sicherheitsventil arbeiten­ den Druckbegrenzungsventil 22 verbunden.

Dabei sind in Ausflußrichtung aus den Druckflüssigkeits­ räumen 13 das entsperrbare Rückschlagventil 21 sperrend und das Druckbegrenzungsventil 22 als Sicherheitsventil wirkend angeordnet. Der Druckflüssigkeitsbehälter 19 ist pneumatisch vorgespannt. Der Druck ist durch den Druck­ regler 18 variabel einstellbar.

Weiterhin gemeinsam ist allen Ausführungsbeispielen, daß je Druckverbindung mindestens ein Druckflüssigkeitsraum 13 und/oder ein Druckflüssigkeitsraum 26 an eine Druckregel­ einrichtung 23 bzw. 29 gemäß Stand der Technik angeschlos­ sen ist und eine Druckregulierung in jeder Druckverbindung unabhängig voneinander während des Ziehvorganges gewähr­ leistet. Dabei sind als Beispiel jeweils in den Ablauflei­ tungen der Druckflüssigkeitsräume 13 und 26 Proportional­ wegeventile bzw. Proportionaldruckbegrenzungsventile einge­ setzt. Basis des hydraulischen Blechhalters nach Fig. 1 bis Fig. 5 ist der Stand der Technik gemäß DD-OS 2 67 204, bei dem der Pressenstößel 1 mit vorzugsweise 4 Verbindungsstan­ gen 12 mit der zweckmäßig unterhalb des Pressentisches 20 angeordneten und hubbeweglich starr verbundenen Traverse 17 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1 sind mindestens 4 Druckverbindungen zwischen dem unteren Druckpunkt 16 und dem oberen Druckpunkt 5 im Bereich des Pressentisches angeordnet, die jeweils über die Kolbenstange 15, den unteren Arbeitskolben 14, Druck­ flüssigkeitsraum 13, oberen Arbeitskolben 9 mit der Ab­ stützung unterhalb der Druckbolzenplatte 8 und den darüber­ liegenden Druckbolzen 7 und Zwischenbolzen 6 über den Blech­ haltering 4 und das Werkstück 3 mit dem Oberwerkzeug 2 wäh­ rend des Ziehprozesses in Wirkverbindung stehen, d. h. sich gegenseitig abstützen und ohne Kraftwirkung des Pressen­ stößels 1 die Blechhaltekraft zwischen Oberwerkzeug 2 und Blechhaltering 4 realisieren.

Dabei bestimmt der Druck 12 im Druckflüssigkeitsraum 13 die Blechhaltekraft in der jeweiligen Druckverbindung. Der Druck­ flüssigkeitsraum 13 jedes Spannzylinders 10 ist an je einem Druckmeßumformer 11 angeschlossen, der den Druck mißt, in elektrische Signale umwandelt und den Solldruck über je ein Proportionalventil der Druckregeleinrichtung 23 steuert. Vom oberen Totpunkt des Pressenstößels 1 bis zum Ziehbeginn folgt der untere Arbeitskolben 14 der Traverse 17 und damit dem Pressenstößel 1. Dabei wird der Druckflüssigkeitsraum 13 durch die pneumatisch vorgespannte Druckflüssigkeit des Druckflüssigkeitsbehälters 19 über das entsperrbare Rück­ schlagventil 21 nachgefüllt, während der obere Arbeitskol­ ben 9 in der oberen mechanischen Endlage verharrt.

Mit Auftreffbeginn der Oberwerkzeuge 2 auf das Werkstück 3 bewegen sich der obere Arbeitskolben 9 und der untere Ar­ beitskolben 14 synchron mit der Stößelgeschwindigkeit ab­ wärts, so daß kein Druckflüssigkeitsaustausch mit dem Druck­ flüssigkeitsbehälter 19 mehr besteht. Gleichzeitig wird die Proportionaldruckregeleinrichtung 23 aktiviert, indem ein geringer Ölstrom aus einem Druckspeicher in die Druckflüs­ sigkeitsräume 13 freigegeben wird und ein variabler geringer Ölstrom über die Proportionalventile druck- und ziehtiefen­ abhängig gesteuert wird.

Nach dem unteren Totpunkt des Pressenstößels 1 wird die Blechhaltung durch Öffnen des entsperrbaren Rückschlagven­ tils 21 aufgelöst. Die oberen Arbeitskolben 9 und die mit diesen verbundene Druckbolzenplatte 8 gelangen durch den Vor­ spanndruck im Druckflüssigkeitsbehälter 19 in die obere me­ chanische Auswerferstellung. Danach bewegt sich der untere Arbeitskolben 14 weiter mit Stößelgeschwindigkeit in Rich­ tung oberer Totpunkt, wobei die Druckflüssigkeit aus den Druckflüssigkeitsräumen 13 über das entsperrte Rückschlag­ ventil 21 in den Druckflüssigkeitsbehälter 19 verdrängt wird.

Unabhängig von der beschriebenen Auswerffunktion der Druck­ bolzenplatte 8 schließt die Lösung ein, daß die Weg-Zeit- Steuerung der Druckbolzenplatte 8 von der Vorabbeschleuni­ gung vor Ziehbeginn bis zur Steuerung nach unterem Totpunkt des Pressenstößels mit einem zentral angeordneten Kissen­ aggregat bekannter Art erfolgt.

Die Lösung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß jeder Druckverbindung eine separate Druckbolzenplatte 8 zugeordnet ist. Durch diese Ausführung ist eine bessere Kraftzuordnung der einzelnen Spannzylinder auf die zur jeweiligen Druckbolzenplatte 8 gehörenden Druck­ bolzen gegeben.

Eine weitere Verbesserung der direkten Kraftbeeinflussung auf den Blechhaltering 4 stellt die Lösung nach Fig. 3 dar. Hier wird auf die Druckbolzenplatte 8 verzichtet, so daß die in jedem Spannzylinder 10 erzeugte Kraft direkt am Blech­ haltering 4 im oberen Druckpunkt 5 wirksam wird. Die Arbeits­ weite entspricht den Lösungen nach Fig. 1 und Fig. 2.

Die Lösung nach Fig. 4.1 entspricht bezüglich Anordnung und Arbeitsweise der Spannzylinder 10 der Fig. 1, jedoch ohne Einsatz der Proportionaldruckregeleinrichtung 23. Wesentlichster Unterschied zur Lösung nach Fig. 1 ist, daß zwischen Druckbolzenplatte 8 und jedem Druckbolzen 7 ein Druckzylinder 24 angeordnet ist. Der Druckzylinder 24, dessen Differenzkolben 25 zwischen dem Druckflüssigkeits­ raum 26 und dem elastischen Glied (z. B. Tellerfeder) ein­ gespannt ist, bestimmt mit dem Druck im Druckflüssigkeits­ raum 26 die Höhenlage der Auflagefläche des Druckbolzens 7. Steigende Höhenlage der Druckbolzenauflage bedeutet dabei einen erhöhten Verspannungsgrad zwischen dem unteren Druck­ punkt 16 und dem oberen Druckpunkt 5 während des Ziehvor­ ganges, und damit einer erhöhten Blechhaltekraft zwischen Blechhaltering 4 und Oberwerkzeug 2.

Der Druckflüssigkeitsraum 26 ist jeweils an einen Druck­ meßumformer 28 und an die Proportionaldruckregeleinrich­ tung 29 mit einem Zufluß und je Druckzylinder 24 einem pro­ portional gesteuerten Abfluß geringer Nennweite angeschlos­ sen. Die Druckregelung in den Druckflüssigkeitsräumen 26 während des Ziehprozesses gewährleistet in jedem Druckbol­ zen 7 und Zwischenbolzen 6 unabhängig voneinander eine va­ riable druckproportionale Kraftregulierung, die als ent­ sprechende Blechhaltekraft am oberen Druckpunkt 5 jeder Druckverbindung wirksam wird.

Die dargestellte Ausführung der Druckzylinder schließt ein, daß der Differenzkolben 25 auch mechanisch höhenver­ stellbar ist und während des Ziehvorganges keine Hub- bzw. Kraftregulierung erfolgt. Diese Verstellung ist auch über andere mechanische Einrichtungen realisierbar.

Die Ausführung nach Fig. 4.2 entspricht in der Wirkungs­ weise der in Fig. 4.1 beschriebenen Lösung mit der erwei­ terten Funktion, daß der Druckflüssigkeitsraum 13 jedes Spannzylinders 10 unabhängig voneinander bei Ziehbeginn mit einem Druck vorgespannt werden kann, der zweckmäßiger­ weise jeweils der Summe der auf den jeweiligen Spannzylin­ der 10 wirkenden Druckbolzenkräfte entspricht.

Hierzu ist an jeden Druckflüssigkeitsraum 13 ein Drucküber­ setzer 31 über eine Rohrverbindung, die durch das Wegeven­ til 30 unterbrochen werden kann, angeschlossen. Die Druck­ höhe der Druckflüssigkeit im Druckübersetzer 31 wird mittels Druckregler 18 in der Pneumatikleitung eingestellt. Das Wegeventil 32 in der Pneumatikleitung zwischen Druckreg­ ler 18 und Druckübersetzer 31 dient der Druckentlastung und Füllung des Druckübersetzers 31 mit Druckflüssigkeit.

Die Lösung gemäß Fig. 5 ist eine Kombination der Ausfüh­ rungen nach Fig. 1 und Fig. 4.1. Dabei entspricht jeweils die Anordnung, Gestaltung und Steuerung der Druckverbin­ dung vom unteren Druckpunkt 16 bis einschließlich Druckbol­ zenplatte 8 der Ausführung nach Fig. 1 und der obere Teil bis zum oberen Druckpunkt 5 der Ausführung nach Fig. 4.1. Je Druckverbindung werden die zwei Druckflüssigkeitsräume 13 und 26 während des Ziehprozesses parallel proportional druck­ gesteuert. Die Drucksteuerung der Druckzylinder 24 erfolgt mittels der Druckregeleinrichtung 29 als Primärsteuerung, während die Drucksteuerung der Spannzylinder 10 mittels der Druckregeleinrichtung 23 als Sekundärsteuerung arbeitet. Dabei werden die Daten der Druckregeleinrichtung 29 über den Analog-Digitalwandler 33, Mikroprozessor 34, Digital- Analog-Wandler 35 an die Druckregeleinrichtung 23 so verar­ beitet weitergegeben, daß die Drücke in den Druckflüssig­ keitsräumen 13 jeweils so gesteuert werden, daß Kraftgleich­ gewicht zwischen den oberhalb und unterhalb der Druckbolzen­ platte 8 wirkenden Kräfte besteht.

Claims (9)

1. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen, insbesondere für mechanische Pressen zur Blechumformung, bei dem Druckverbindungen im Pressentisch mit gegenüber­ liegender Abstützung während des Ziehprozesses an der mit dem Pressenstößel gekoppelten Traverse und dem Blechhal­ tering des Unterwerkzeuges angeordnet sind, gekennzeich­ net dadurch,

• - daß mindestens vier Druckverbindungen mit Spannzylin­ der (10) je Blechhalter angeordnet sind und
• - in jeder Druckverbindung mindestens ein druckdichtes Schiebeglied angeordnet ist, das als Druckflüssig­ keitsraum (13) ausgebildet ist,
• - daß mindestens ein Druckflüssigkeitsraum (13) bzw. (26) je Druckverbindung mittels einer Druckregeleinrich­ tung (23) bzw. (29) in Wirkverbindung steht,
• - daß während des Ziehvorganges die nicht an die Druck­ regeleinrichtung (23) angeschlossenen Druckflüssig­ keitsräume (13) gegen Druckmittelausfluß verriegelbar sind und
• - daß alle Druckflüssigkeitsräume (13) mit einem Druck­ flüssigkeitsbehälter (19) in Wirkverbindung stehen.

2. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Spann­ zylinder (10) unterhalb der gemeinsamen Druckbolzen­ platte (8) in deren Eckbereich angeordnet sind mit den in bekannter Weise darauf ruhenden Druckbolzen.

3. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder Spann­ zylinder (10) unterhalb einer separaten Druckbolzenplatte (8) angeordnet ist und die Druckbolzen in bekannter Weise darauf ruhen.

4. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Spann­ zylinder (10) in werkzeugabhängigen Bereichen mit je einem Druckbolzen (7) direkt in Wirkverbindung stehen.

5. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Druckbolzenplatte (8) und jedem Druck­ bolzen (7) ein Druckzylinder (24) angeordnet und einzeln druckbeaufschlagbar ist.

6. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannzylinder (10) mit kostantem niedrigen Be­ hälterdruck vorspannbar sind.

7. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannzylinder (10) mit konstantem, in der Größe werkzeugabhängig einstellbarem Druck eines Drucküber­ setzers (31) unabhängig voneinander vorspannbar sind.

8. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach den Ansprüchen 1, 2 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannzylinder (10) und die Druckzylinder (24) mit einer proportionalen Drucksteuerung beaufschlagbar sind.

9. Hydraulischer Blechhalter für einfachwirkende Pressen nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Druckbolzenplatte (8) und jedem Druck­ bolzen (7) eine mechanische Verstelleinrichtung ange­ ordnet ist.