DE4415577A1 - Einrichtung zur Kompensation bzw. gezielten Einstellung von Durchbiegungen in Pressen der Umformtechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation bzw. gezielten programmierbaren Einstellung von Durch­ biegungen in Pressen der Umformtechnik, insbesondere in hydraulischen Tuschier- und Probierpressen.

Der Kostendruck in den Preßwerken hat zur Reduzierung der Anzahl der Umformstufen und zu Großteilen der Blech­ umformung geführt. Das Federungsverhalten der erforder­ lichen Produktionspressen rückt aufgrund der großflächigen Werkzeugräume in den Vordergrund. Akzeptable Verformungen im Tisch- und Stößelbereich sind nur durch einen gewaltigen Materialeinsatz realisierbar.

Zum Zwecke der Kompensation der Durchbiegung wurde in der DE-PS 9 05 574 ein Hydraulikkolben mit einem zeitlich gleichbleibenden Kompensationsdruck vorgeschlagen, während gemäß DE-PS 34 18 099 zwischen dem ebenen Werkzeug und dem elastisch verformten Werkzeugtisch eine Vielzahl von miteinander hydraulisch kommunizierenden Kolben angeordnet ist.

Nach DE-OS 41 23 517 und DE-OS 42 14 818 soll die durch­ biegungsfreie Abstützung des Werkzeuges bei variablem Preßkraftverlauf durch einen oder mehrere Hydraulikkolben mit je einem zugehörigen Weggeber und Hydraulikventil erfolgen.

Die praktischen und theoretischen Untersuchungen (FEM) haben ergeben, daß mit einem großflächigen Kolben keine zufriedenstellende Ebenheit erreichbar ist, während die Erhöhung der Anzahl der Kolben die Ebenheit verbessert. Diese Lösung erfordert z. B. bei ca. 40 Stück Kurzhubkolben mit, wie vorgeschlagen, gleicher Anzahl Weggeber und Ventile einen nicht gerechtfertigten Geräte- und Steuerungsaufwand. Dennoch ist die erstrebte Ebenheit nicht befriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ebenheit der Werkzeug­ träger einerseits und bei Bedarf eine lastabhängige und programmierbare Durchbiegung mit akzeptablem technischen und wirtschaftlichen Aufwand zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird das durch die in den kennzeichnenden Teilen des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.

Der Vorteil der Lösung besteht auch im einfachen Einsatz von Distanzstücken, wenn keine Biegekompensation benötigt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Vorderansicht einer Umformmaschine,

Fig. 2 Darstellung der Einrichtung in einem unteren Werkzeugträger,

Fig. 3 Querschnittdarstellung einer Einschubleiste bei montierten Distanzstücken,

Fig. 4 Querschnittdarstellung einer Einschubleiste einschließlich Kissenbolzen in einem engen Rastermaß,

Fig. 5 Darstellung der Befestigung der Einrichtung am Werkzeugträger.

In der Fig. 1 ist in einer Prinzipdarstellung einer Umformmaschine die erfindungsgemäße Lösung eingesetzt. Auf dem Maschinentisch 12 sind die Seitenständer 11 angeordnet, auf denen wiederum das Kopfstück 1 sitzt. Der Antrieb des Oberwerkzeugträgers 3 (Stößel) erfolgt über die Pleuel 2. Dieser kann aber auch mittels nicht dargestellter Hydraulikzylinder erfolgen. An den beiden Werkzeugträgern, dem Oberwerkzeugträger 3 und dem Maschinentisch 12, sind die erfindungsgemäßen Einrichtungen, bestehend aus Kompensationsplatte 4 und Oberwerkzeugplatte 5 bzw. Unter­ werkzeugplatte 9 und Kompensationsplatte 10, angeordnet, und unten mit den Spanneinheiten 26 befestigt. Die Biege­ kompensationseinrichtungen tragen das Oberwerkzeug 6 bzw. das Unterwerkzeug 8. Zwischen den beiden Werkzeughälften ist das Blechteil 7 eingelegt. Die erfindungsgemäße Einrichtung für die untere Werkzeughälfte besteht aus der getrennt ausgeführten Kompensationsplatte 10 und der Werkzeugplatte 9. Beide sind durch Dehnschrauben 15 miteinander verbunden. Zwischen der Werkzeugträgerplatte 9 und der Kompensationsplatte 10 sind nach Fig. 2 mehrere Einschubleisten 16 montiert. In jeder Einschubleiste 16 wirken beispielsweise 10 Stück Kompensationskolben 14 nach Fig. 3 oder drei Kompensationskolben 14 pro Quadratmeter Werkzeugträgerfläche. In der oberen Einrichtung sind die Kompensationskolben 13 analog angeordnet. Mittels der Zupaßscheiben 22 ist es möglich, die Kompensationskolben 14, abhängig von der Biegelinie einmalig zuzupassen und dadurch standardisierte, baugleiche Kompensationskolben 14 einzusetzen. Die Kompensationskolben 14 sind in der Einschubleiste 16 durch einen gemeinsamen Anschluß miteinander verbunden. Die Einschubleisten 16 werden durch ein Stetigventil 17 gemeinsam gesteuert. Der momentane Druckölbedarf wird durch den Blasenspeicher 18 gedeckt. Um das System gegen Überlastung im Versagensfall zu schützen, ist ein Druckbegrenzungsventil 19 eingesetzt. Eine Drossel 20 im Bypaß wirkt schwingungsdämpfend während der aktiven Regelung. Die Drossel 20 sorgt für einen zusätzlichen Volumenstrom, der dem Volumenstrom zum Druckaufbau bzw. -abbau überlagert ist. Damit wird der Arbeitspunkt des Stetigventils 17 so eingestellt, daß bei kleinen Signal­ änderungen der Steuerkolben des Stetigventils 17 schon ausreichend weit ausgelenkt ist und das Stetigventil 17 nicht mehr im Überdeckungsbereich regelt. Auf der Werkzeug­ trägerplatte 9 ist ein Weg- bzw. Biegungssensor 21 angeordnet. Sind mehrere Kraftfelder für die Biege­ kompensation erforderlich, dann sind die Weg- bzw. Biegungssensoren 21 lokal am Ort der größten elastischen Verformung angebracht. In einer ausgestalteten Variante wäre es denkbar, daß jeder Quadrant des unteren Werkzeugträgers mit je einem Feld von Kompensationskolben 14 belegt ist. Jeder Quadrant würde dann einen autarken Regelkreis, bestehend aus Weg- bzw. Biegungssensor 21, Stetigventil 17 und Kompensationskolben 14, darstellen.

Zur Verbindung der Kompensationsplatte 10 mit dem unteren Werkzeugträger sind vorzugsweise an den Schmalseiten der Kompensationsplatte 10 jeweils Spanneinheiten 26 angeordnet, die bei Überschreitung der Spannkraft mittels Federpaketen 24 nachgiebig sind. Die Kompensationskolben 14 sind bei geringem Druckbolzenabstand mit Durchgangs­ bohrungen für Ziehstifte 23 versehbar.

Mit dem Einschalten des nicht näher dargestellten Antriebs der Umformmaschine wird über Pleuel 2 oder Hydraulik­ zylinder der Stößel 3 mit den an ihm befestigten Kompensationsplatte 4 und Oberwerkzeugträgerplatte 5 das Oberwerkzeug 6 in Schließstellung gebracht und das Blechteil 7 geformt. Die Verformungskräfte bewirken eine elastische Verformung des unteren und oberen Werkzeug­ trägers. Der Verformungsbeginn wird vom Weg- bzw. Biegungs­ sensor 21 erfaßt. Die Meßgröße wird über Verstärker und Regler als Stellgröße auf das Stetigventil 17 gewandelt, so daß durch Druckbeeinflussung in den Kompensationskolben 14 der Verformung entgegengewirkt wird. Wenn die Presse ohne die erfindungsgemäße Einrichtung betrieben wird, ist das konventionelle Arbeiten möglich, indem beim Werkzeugwechsel die Ausgleichsbolzen 25 gemäß Fig. 3 eingesetzt werden. Die Wirkungsweise der oberen Einrichtung ist analog.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Kompensation bzw. gezielten Einstellung von Durchbiegungen in Pressen der Umformtechnik, die im unteren Werkzeugträger bzw. Maschinentisch angeordnet ist und eine Werkzeugträgerplatte (9) und eine Kompensationsplatte (10) aufweist, zwischen denen eine Kompensationseinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompensationseinrichtung aus mehreren mit einer ausreichenden Anzahl von Kompensationskolben (14) bzw. (13) ausgerüsteten Einschubleisten (16) besteht und die Kompensationskolben (14) bzw. (13) jeder Einschub­ leiste (16) untereinander hydraulisch wirkverbunden sind und bevorzugt nur über ein in einem Regelkreis angeordnetes Stetigventil druckbeaufschlagbar sind,
daß auf der Werkzeugträgerplatte (9) bzw. (5) mindestes ein Weg- bzw. Biegungssensor (21) zum Regeln des Druckes an den Kompensationskolben (14) bzw. (13) angeordnet ist und
daß die Werkzeugträgerplatte (9) bzw. (5) und die Kompensationsplatte (10) bzw. (4) durch vorzugsweise Dehnschrauben (15) miteinander verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Kompensationsplatte (10) mit dem unteren Werkzeugträger bzw. mit dem Oberwerkzeugträger (3) an den Schmalseiten der Kompensationsplatte (10) bzw. (4) jeweils Spanneinheiten (26) angeordnet sind, die bei Überschreitung der Spannkraft mittels Feder­ paketen (24) nachgiebig sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationskolben (14) mit Zupaßscheiben (22) versehbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutze der Einrichtung im Versagensfall des Regelkreises ein Druckbegrenzungsventil (19) wirksam wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsdämpfung bei der aktiven Regelung im Regelkreis eine Drossel (20) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg- bzw. Biegungssensoren (21) an der Stelle der größten Verformung ihres autarken Wirkungsbereiches angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationskolben (14) bei geringem Druckbolzenabstand mit Durchgangsbohrungen für Ziehstifte (23) versehbar sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weg- bzw. Biegungssensor (21) ein Trian­ gulationssensor mit einem gespannten Band aus Faserverbundwerkstoff als Geradheitsfrequenz eingesetzt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzstücke (25) zwischen dem Maschinentisch (12) und der Kompensationsplatte (10) montiert sind, wenn die Biegekompensation nicht wirksam sein soll.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Kompensationseinrichtung, bestehend aus Kompensationsplatte (4) für den Oberwerkzeugträger, Kompensationskolben (13) und Oberwerkzeugplatte (5), zwischen dem Stößel (3) und dem Oberwerkzeug (6) wirksam ist.