DE4434419A1 - Mechanische und hydraulische Pressen - Google Patents
Mechanische und hydraulische PressenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mechanische oder hydraulische
Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mechanische und hydraulische Pressen sind Maschinen der
Umformtechnik zur Bearbeitung von Werkstücken und
insbesondere Blechteilen. Insbesondere zum Umformen von
Ziehteilen ist es erforderlich, das Werkstück in spezieller
Weise zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug der
Presse einzuspannen, wobei verschiedenartige
Blechhaltesysteme bekannt sind.
Aus der Zeitschrift Z: Blech
Rohre Profile 39 (1992) 1, Seiten 44 bis 48 sind
Zieheinrichtungen bekanntgeworden, die teilweise ein
aufwendiges System mit Steuerung beinhalten, um eine gezielte
Übertragung der Blechhaltekräfte zu ermöglichen.
Bei Ziehpressen unterscheidet man zwischen den sogenannten
doppelwirkenden und einfachwirkenden Pressen, wobei bei
doppeltwirkenden Ziehpressen der den Pressenstößel umgebende
Blechhalterstößel eine gegenüber diesem voreilende Bewegung
durchführt und das Blech so lange gezielt und ggf. geregelt
nachgebend festhält, bis der Umformvorgang am Werkstück
beendet ist. Eine solche Regelung der Blechhaltekraft während
des Ziehvorganges zeigt beispielsweise die DE 36 40 507 C2.
Bei dieser bekannten Einrichtung werden zur Steuerung bzw.
Regelung der Drücke in den Blechhaltergarnituren und damit
zur Regelung der Blechhaltekraft Proportional- oder
Servoventile eingesetzt, wobei-dem Blechhalterzylinder ein
Sensor zugeordnet ist, der über ein Steuergerät die
gewünschte Druckänderung im Blechhalterzylinder in
Abhängigkeit von dem jeweiligen Ziehvorschritt mittels der
Proportional- oder Servoventile regelt.
Bei einfachwirkenden Pressen ist demgegenüber nur ein
einfacher Pressenstößel vorhanden. Durch eine Anordnung eines
zusätzlichen Ziehapparates im Pressentisch wird bei
einfachwirkenden Pressen ein Ziehstempel auf der
Aufspannplatte eines Pressentisches befestigt, während ein
zusätzlicher Blechhalter auf ihm verschiebbar gelagert ist
und von unten her über mehrere Druckstifte unter Einwirkung
einer Druckwange steht. Dabei ist die Ziehmatrize am
Pressenstößel befestigt (s. Z: Blech Rohre Profile a.a.O.
Seite 44, linke Spalte, Seite 45 Bild 1).
Aus der DE-32 42 705 C2 ist eine einfachwirkende Ziehpresse
bekanntgeworden, bei welcher die im Pressentisch angeordnete
Druckwange von mehreren Kolben/Zylindereinheiten mit örtlich
unterschiedlicher Kissenkraft beaufschlagbar ist, um
insbesondere auch asymmetrische große Ziehteile mit örtlich
unterschiedlich erwünschten Kräften bearbeiten zu können.
Durch diese unterschiedliche Regelung der Kräfte an einer
Druckwange kann ein unterschiedliches Ziehvermögen in den
jeweiligen Bereichen eines Werkstücks durch gezielte
Veränderung des Ziehspaltes erreicht werden. Für Werkstücke,
die eine unsymmetrische Kraftbeaufschlagung erfordern, können
damit unterschiedliche Drücke zur Blechhalterung erzeugt
werden. Es erfolgt demnach eine Kraftregulierung für eine
differenzierte Unterstützung der Druckwange, wobei diese die
unterschiedliche Kraft auf die Blechhalteeinrichtung bzw. das
Werkstück weiterleitet.
Aus der EP 0 173 184 B1 ist weiterhin eine für Zieh- und
Tiefziehoperationen zu verwendende Presse bekanntgeworden,
die ebenfalls als einfachwirkende Presse ausgebildet ist und
deren hydraulisch abgestützte Druckwange auf das
Werkzeugunterteil bzw. den Ziehstempel einwirkt. Auch hier
kann durch eine gezielte Druckbeeinflussung der Druckwange
der Ziehvorgang am Ziehstempel im Sinne einer Blechverformung
beeinflußt werden. Das zu bearbeitende Blech muß demzufolge
nicht nur durch einen den Ziehstempel umgebenden Blechhalter
oder Blechniederhalter beeinflußt werden. Vielmehr kann das
Fließen des Bleches auch am Werkzeugunterteil bzw. am
Ziehstempel selbst durch eine gezielte Druckregulierung über
die Druckwange gesteuert werden.
Die bekannten Einrichtungen und insbesondere die eingangs
erwähnte Veröffentlichung aus Z: Blech Rohre Profile . . .
zeigen auf, daß es nach wie vor eines hohen technischen
Aufwandes bedarf, um sowohl bei doppeltwirkenden als auch bei
einfachwirkenden Pressen optimale Umformbedingungen
insbesondere bei komplizierten Werkstücken zu erhalten.
Hierbei werden prozeßgesteuerte Druckregeleinrichtungen zur
Regelung der Blechhaltekraft eingesetzt, um ein optimales
Fließen des Bleches im Werkzeug zu ermöglichen.
Aus der weiteren Veröffentlichung EP 0 438 774 B1 ist eine
doppelwirkende hydraulische Presse bekanntgeworden, dessen
Blechhalterstößel mittels einer Ventilsteuerung während der
Verformung des Bleches mit einer Kraft beaufschlagt wird, die
mit einer geeigneten Frequenz, z. B. 20 bis 30 Hz zyklisch
zwischen einem Minimal- und einem Maximal-Wert wechselt, um
zu ermöglichen, daß sich das Blech den jeweiligen
Verformungserfordernissen anpaßt. Demzufolge ist bei einer
solchen Presse kein dem Ziehfortschritt angepaßter
Druckregelkreis vorgesehen, sondern der Blechhalterstößel
wird mit einem vorgegebenen Anpreßdruck auf das Werkstück
gepreßt, wobei diesem Anpreßdruck eine Druckschwingung
zwischen einem Minimal- und einem Maximal-Wert zyklisch
überlagert wird. Hierdurch wird dem Material bei einer Druck-
und damit Kraftentlastung die Gelegenheit zum Nachfließen in
das Werkzeug gegeben.
Diese Anordnung mag zur Kraftbeaufschlagung eines
Blechhalterstößels und bei einfach geformten Teilen
zufriedenstellend arbeiten. Sie ist jedoch bei komplizierten
Teilen und insbesondere bei einfachwirkenden Pressen nicht
einsetzbar, da es hier einer gezielten Regelung der
Blechhaltekräfte über eine Druckwange bedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere
Verbesserung der Arbeitsweise insbesondere einer
einfachwirkenden Presse zu erzielen, wobei ein optimales
Fließverhalten des Werkstücks auch im Werkzeug selbst
erfolgen soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Presse nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil
angegebene Merkmale gelöst. Die weiteren Ansprüche stellen
vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen bzw.
Alternativlösungen dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde,
daß ein optimales Fließverhalten des Werkstücks insbesondere
bei einer einfachwirkenden Presse dadurch erzielbar ist, daß
die im Pressentisch angeordnete Druckwange mit einer
Druckregelung zur Erzeugung eines gezielten Druckprofils
während des Umformvorgangs beaufschlagt ist, der zusätzlich
eine bestimmte Druckschwingung überlagert wird, wobei ein
ständiges Wechseln der Kraftbeaufschlagung zwischen einem
Maximal- und einem Minimalwert derart erzeugt wird, daß das
Werkstücke kontinuierlich belastet und entlastet wird.
Hierdurch wird das Fließverhalten, ähnlich wie bei der
benannten EP 0 438 747, positiv beeinflußt, wobei das
Werkstück sowohl mittels eines Blechhalters als auch im
Umformwerkzeug selbst in seinem Fließverhalten beeinflußt
werden kann. Beispielsweise kann bei einer einfachwirkenden
Presse der das Unterwerkzeug umgebende Blechhalter oder
Niederhalter über die Druckwange mit einer bestimmten
vorgegebenen konstanten oder regelbaren Werkstück-Haltekraft
beaufschlagt werden, um das Blech beispielsweise bei einem
Tiefziehvorgang zu fixieren. Dieser Grundlast auf dem
Blechhalter kann eine überlagerte pulsierende Druckschwankung
auferlegt werden, die ein ständiges Belasten und Entlasten
ermöglicht. Eine vorgegebene Druckregelung wird demzufolge
mit einer überlagerten Druckschwingung versehen.
Sofern bei einer normalen Umformpresse kein separater
Blechhalter vorgesehen ist, so kann die auf das Unterwerkzeug
einwirkende Druckwange gleichermaßen mit einem vorgegeben
Druckprofil d. h. einem Werkstückhaltedruck, beaufschlagt
werden, dem wiederum eine Druckschwingung überlagert wird.
Auch hier ist es möglich, eine ständige Belastung und
Entlastung des zu bearbeitenden Blechteils zu erhalten,
wodurch das Fließverhalten günstig beeinflußt wird.
Die Überlagerung einer Druckschwingung auf eine als Grundlast
wirkenden Werkstückhaltedruck kann durch separate
Kolben/Zylindereinheiten erfolgen, die der jeweiligen
Druckwange zugeordnet sind und die insbesondere mit den
Kolben/Zylindereinheiten zur Erzeugung der Grundlast
zusammenwirken. Dabei werden geeignete
Druckschwingungsfrequenzen gewählt, die eine ständige
Belastung und Entlastung des zu bearbeitenden Werkstücks
derart erzeugen, daß der Verformungsvorgang optimiert wird.
Diese Schwingungen können jedoch auch ohne
zwischengeschaltete Kolben/Zylindereinheiten direkt an den
Druckwangenzylinder über die Servoventile erzeugt werden. Zur
Vermeidung von Fehlregelungen ist die Grundlastregelung des
Servoventiles gedämpft oder träge ausgeführt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des
Pressentisches einer einfachwirkenden Presse
in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt Druck-Zeitdiagramme 2a bis 2c wobei 2c
eine Synthese von 2a und 2b darstellt.
Die in der Fig. 1 dargestellte Presse 1 zeigt lediglich den
unteren Teil einer solchen Presse.
Auf einem stationären Pressentisch 2 ist ein verfahrbarer
Schiebetisch 3 befestigt, der zur Auflage eines nicht näher
dargestellten Unterwerkzeugs dient. Unterhalb des
Pressentisches 3 befindet sich eine einteilige oder
mehrteilige Druckwange 4 - auch Druckkissen oder Ziehkissen
genannt -, die von Kolben-Zylindereinheiten 5, 6 von unten
her druckbeaufschlagt ist. Die Kolben/Zylindereinheiten 5, 6
sind im Pressentisch 2 stationär verankert und können auch
aus einer zentralen Einheit bestehen. Die jeweilige
Kolbenstange 7 jeder Kolben/Zylindereinheit 5, 6 untergreift
die Druckwange 4 in symmetrischer Anordnung zur
Symmetriemittellinie 8 oder in der Symmetriemittellinie 8.
Die Druckbeaufschlagung der Kolben/Zylindereinheiten 5, 6
erfolgt über Regelventile 9, 10, die als Proportionalventile
oder Servoventile ausgebildet sind. Über die Zuleitungen 11,
12 werden die Kolben/Zylindereinheiten 5, 6 mit Druckmedium
versorgt, wobei eine gemeinsame Druckanschlußleitung 13
vorgesehen ist. Als Druckmedium wird vorzugsweise ein
Hydraulikmedium verwendet.
Die Proportionalventile 9, 10 werden über eine nur
schematisch dargestellte Steuerung geregelt, die beim
Proportionalventil 10 mit 14 bezeichnet und nur symbolisch
dargestellt ist. Entsprechend dem gezeigten Diagramm 15
(Fig. 2b) erfolgt die Regelung-nach einer Regelkurve 16, die
in dem p/t-Diagramm 15 (Fig. 2b) beispielhaft dargestellt
ist. Diese Regelkurve 16 stellt eine Art "Grundlast" dar, d. h.
eine Ausgangskraft, die die Kolben/Zylindereinheiten 5, 6
auf die Druckwange 4 jeweils ausüben. Jedes der
Kolben/Zylindereinheiten 5, 6 kann mit einer individuellen
Grundlast bzw. Regelkurve 16 je nach Werkstückbeschaffenheit
und Umformbedingungen ausgestattet sein.
Die Ausführung der Kolben/Zylindereinheiten 5, 6 kann auch
entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach der DE 32 42 705 C2
ausgebildet sein. Auf die dortigen Ausführungen der
entsprechenden Drucklufteinrichtung wird hiermit ausdrücklich
verwiesen.
Zusätzlich zu den Kolben/Zylindereinheiten 5, 6 weist die
erfindungsgemäße Presse eine gleiche Anzahl von
Kolben/Zylindereinheiten 17, 18 auf, die zwischen der
Druckwange 4 und der Kolbenstange 7 der jeweiligen
Kolben/Zylindereinheit 5, 6 integriert sind. Diese
Kolben/Zylindereinheiten weisen jeweils einen doppelseitig
beaufschlagbaren Kolben 19 auf, der durch einen oberen
Zylinderraum 20 und einen unteren Zylinderraum 21 fest in
einem Hydraulikmedium eingespannt ist. Über die
Hydraulikzuleitungen 22, 23 wird der doppelseitig
beaufschlagbare Kolben mit Druckmedium derart versorgt, daß
er eine auf- und abwärtsgerichtete Druckschwingung
durchführt. Hierfür dient die Regeleinheit 24, die eine
vorgegebene Druckbeaufschlagung auf den Kolben 19 durch eine
alternierende Druckbeaufschlagung der Druckräume 20, 21
vornehmen kann. Dabei wird beispielsweise gemäß dem Diagramm
25 (Fig. 2a) ein Schwingungsprofil 26 erzeugt, welches der
Grundlast aus den Kolbenzylindereinheiten 5, 6 überlagert
wird (Fig. 2c). Im Diagramm 25 (Fig. 2c) ist beispielsweise
eine solche Grundlast 16 eingezeichnet, welcher eine
Oberschwingung 26 zwischen einem Maximalwert 27 und einem
Minimalwert 28 überlagert ist. Demzufolge bewegt sich der
Kolben 29 der Kolbenzylindereinheit 17, 18 periodisch nach
oben und nach unten und übt damit einen wechselnden Druck auf
die Druckwange 4 aus. Hierdurch kommt es z. B. zu einer
harmonischen, gleichbleibenden Druckschwingung, die eine
ständige Krafterhöhung und Kraftreduzierung auf die
Druckwange 4 und damit auf das zu bearbeitenden Werkstück
ausübt. Dabei geschieht die Ankopplung der Druckwange zum
Werkstück über eine bestimmte Anzahl von eingebrachten
Druckbolzen 30 in an sich bekannter Weise.
Anstelle der separaten Kolbenzylindereinheiten 17, 18 kann
eine überlagerte Druckschwingung auch unmittelbar über die
Proportionalventile 9, 10 aufgebracht werden. Hierfür müssen
die Proportionalventile mit einer Ventilsteuerung versehen
werden, die eine Grundlast 16 sowie eine überlagerte
schwingende Last 26 erzeugt.
Prinzipiell läßt sich das in den Fig. 1 und 2 dargestellte
Drucksystem zur Beaufschlagung des Unterwerkzeuges
gleichermaßen auch auf das Oberwerkzeug der Presse
übertragen. Zwischen Pressenantrieb und Stößel befinden sich
zur Kraftübertragung und als Überlastschutz hydraulisch
vorgespannte Druckpunkte. Dem hydraulischen Druck dieses
Systemes kann bei einem Einfachwerkzeug ein schwingender
Druck überlagert werden, der ein ständiges Pulsieren des
Oberwerkzeugs erzeugt, um eine ständige Entlastung und
Belastung auf das Werkstück zu erzeugen.
Die pulsierende Druckschwankung wird in ihrer Druckhöhe sowie
Wechselfrequenz je nach Werkstückbeschaffenheit experimentell
ermittelt, wobei die Wechselfrequenz in der Größenordnung von
ca. 10 bis 40 Hz liegen können. Ähnliche Relationen zeigt für
eine andere Maschinenanordnung die bereits zitierte
EP 0 438 774.
Die Erfindung ist demzufolge nicht auf das dargestellte und
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch
vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen und
Ausgestaltungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche sowie der
Offenbarung.
Bezugszeichenliste
1 Presse
2 stationärer Pressentisch
3 Schiebetisch
4 Druckwange
5 Kolben/Zylindereinheit
6 Kolben/Zylindereinheit
7 Kolbenstange
8 Symmetrische Mittellinie
9 Regelventil
10 Regelventil
11 Zuleitung
12 Zuleitung
13 Druckanschlußleitung
14 Pfeil
15 p/t-Diagramm
16 Regelkurve
17 Kolben/Zylindereinheit
18 Kolben/Zylindereinheit
19 Kolben
20 oberer Zylinderraum
21 unterer Zylinderraum
22 Hydraulikzuleitung
23 Hydraulikzuleitung
24 Regeleinheit
25 Diagramm
26 Schwingungsprofil
27 Maximumwert
28 Minimalwert
29 Kolben
30 Druckbolzen
2 stationärer Pressentisch
3 Schiebetisch
4 Druckwange
5 Kolben/Zylindereinheit
6 Kolben/Zylindereinheit
7 Kolbenstange
8 Symmetrische Mittellinie
9 Regelventil
10 Regelventil
11 Zuleitung
12 Zuleitung
13 Druckanschlußleitung
14 Pfeil
15 p/t-Diagramm
16 Regelkurve
17 Kolben/Zylindereinheit
18 Kolben/Zylindereinheit
19 Kolben
20 oberer Zylinderraum
21 unterer Zylinderraum
22 Hydraulikzuleitung
23 Hydraulikzuleitung
24 Regeleinheit
25 Diagramm
26 Schwingungsprofil
27 Maximumwert
28 Minimalwert
29 Kolben
30 Druckbolzen
Claims (7)
1. Presse, insbesondere für Umform- und Ziehoperationen mit
einem Pressenstößel mit Werkzeugoberteil sowie einem
Pressentisch mit Werkzeugunterteil, wobei eine
Blechhaltekraft zwischen Werkzeugunterteil und
Werkzeugoberteil bei einer einfachwirkenden Presse mittels
einer Druckregeleinheit regelbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckregeleinheit (5, 9) bzw. (6, 10) zur regelbaren
Druckbeaufschlagung einer auf das Werkzeugunterteil
einwirkenden Druckwange (4) im Pressentisch (2) vorgesehen
ist und daß während der Werkstückbearbeitung dem vorgegebenen
Werkstück-Haltedruck (16) eine gleichbleibende, pulsierende
Druckschwingung (26) derart überlagert ist, daß eine
abwechselnde Erhöhung und Reduzierung der Werkstück-
Haltekraft erfolgt.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Regelung einer Werkstück-Haltekraft mittels der Druckwange
(4) ein oder mehrere Kolben/Zylindereinheiten (5, 6) mit
Proportional- oder Servoventilen (9, 10) vorgesehen sind, die
eine regelbare Druckbeaufschlagung der Druckwange (4) und
damit eine Werkstück-Haltekraft bewirken und daß diesem
Werkstück-Haltdruck (16) auf die Druckwange (4) eine
pulsierende Druckschwingung (26) überlagert ist.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
daß Druckschwingungen (26) mittels wenigstens einer
zusätzlichen Kolben/Zylindereinheit (17, 18) erzeugbar sind,
die zwischen der ersten Kolben/Zylindereinheit (5, 6) und der
Druckwange (4) angeordnet ist.
4. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
überlagerte Druckschwingung (26) mittels Servo- Regelventile
(9, 10) unmittelbar erfolgt.
5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die überlagerte pulsierende
Druckbeaufschlagung auf die Druckwange (4) mittels einer
geeigneten Frequenz derart erfolgt, daß die
Kraftbeaufschlagung auf das Werkstück und damit die
Werkstück-Haltekraft zwischen einem Minimum (28) und einem
Maximum (27) einstellbar ist.
6. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckeinheiten
(5, 6) auf eine gemeinsame Druckwange (4) oder mehrere
Druckeinheiten (5, 6) auf mehrere partielle Druckwangen
einwirken, wobei die Druckeinheiten (5, 6) unabhängig
voneinander regelbar sind und wobei dem regelbaren Druck eine
zusätzliche, pulsierende Druckschwingung überlagerbar ist.
7. Presse, insbesondere für Umform- und Ziehoperationen mit
einem Pressenstößel mit Werkzeugoberteil sowie einem
Pressentisch mit Werkzeugunterteil, wobei eine
Blechhaltekraft zwischen Werkzeugunterteil und
Werkzeugoberteil bei einer einfachwirkenden Presse mittels
einer Druckregeleinheit regelbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckregeleinheit auf den Stößel mit Oberwerkzeug
einwirkt, wobei der Stößelkraft eine pulsierende
Druckschwingung im Sinne einer Minimal- und Maximal-Belastung
des Werkstücks überlagert ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4434419A DE4434419A1 (de) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Mechanische und hydraulische Pressen |
EP95113596A EP0703018B1 (de) | 1994-09-26 | 1995-08-30 | Mechanische oder hydraulische Presse |
ES95113596T ES2118482T3 (es) | 1994-09-26 | 1995-08-30 | Prensa hidraulica o mecanica. |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4434419A DE4434419A1 (de) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Mechanische und hydraulische Pressen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4434419A1 true DE4434419A1 (de) | 1996-03-28 |
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ID=6529262
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4434419A Withdrawn DE4434419A1 (de) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Mechanische und hydraulische Pressen |
DE59502573T Expired - Lifetime DE59502573D1 (de) | 1994-09-26 | 1995-08-30 | Mechanische oder hydraulische Presse |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0703018B1 (de) |
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