DE4441562A1 - Längenkompensationseinrichtung in einer Klemmeinrichtung zwischen Ober- und Unterwerkzeug einer Presse - Google Patents
Längenkompensationseinrichtung in einer Klemmeinrichtung zwischen Ober- und Unterwerkzeug einer PresseInfo
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
- B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
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Description
Die Erfindung betrifft eine Längenkompensationseinrichtung
in einer Klemmeinrichtung zwischen Ober- und Unterwerkzeug
einer Presse zum Erreichen der Blechhaltekraft, wobei die
Klemmeinrichtung entweder durch ein Ziehkissen oder durch
einen Blechhalter gebildet werden kann.
Nach der EP 0 531 140 A1 ist ein hydraulisches Kissen
aggregat für eine Presse bekannt, das eine für ein
Werkstück einheitliche Kissenkraft über alle Druckbolzen
aufbringen soll. Dazu sind auf einer vom Ziehkissen
bewegbaren Druckbolzenplatte eine Mehrzahl von unter
einander fließverbundenen Kurzhubzylindern angeordnet,
deren Kurzhubkolben mit den Druckbolzen wirkverbunden sind.
Die Kurzhubzylinder sind zu ihrer Versorgung mit Druck
mittel mit einer Hydraulikversorgungseinrichtung verbunden.
Die Hydraulikversorgungseinrichtung enthält Elemente, um
einen Anfangsdruck in den Kurzhubzylindern zu ändern. Diese
Druckänderung erfolgt vor Beginn der Preßoperation.
Bei dieser mit hohem technischen Aufwand betriebenen Lösung
kommen die im Kraftfluß liegenden Funktionselemente durch
im praktischen Pressenbetrieb gegebene verschleiß- und/oder
fertigungsbedingte geometrische Abweichungen zu unter
schiedlichen Zeitpunkten zur Wirkung. Durch die Feder
wirkung des Druckmittels entstehen nach dem Kontakt des
ersten Druckbolzens bis zur Erreichung gleicher
Druckbolzenkräfte Kippkräfte auf das gesamte System Stößel
- Werkzeug - Druckbolzenplatte.
Das Problem der Erfindung ist, eine Kompensations
einrichtung zu schaffen, die mit einfachen technischen
Mitteln sichert, daß alle Druckbolzen die gleiche Kraft
übertragen, die Kraftwirkung der Kurzhubzylinder
untereinander vor Erreichen des vollen Kraftschlusses
zwischen den Funktionselementen nahezu ausgeschlossen und
das so erreichte Tragbild aller Druckbolzen reproduzierbar
ist. Voraussetzung hierfür ist, daß alle Druckbolzen unter
Last die gleiche Stauchung erfahren. Dies wiederum macht
zur Bedingung, daß geometrische Abweichungen der im
Kraftfluß liegenden Funktionselemente kompensiert werden.
Erfindungsgemäß wird das durch die in den kennzeichnenden
Teilen das Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale
erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß von Kontakt-
bis Ziehbeginn alle Geometrieabweichungen der während des
Ziehprozesses im Kraftfluß liegenden Funktionselemente
kompensiert werden durch nahezu druckloses Verdrängen von
Druckmittel aus den zu einem kommunizierenden System
zusammengeschlossenen Kurzhubzylindern in den mechanisch
begrenzen Raum eines Kompensationszylinders. Dabei werden
Kraftwirkungen der Kurzhubzylinder untereinander bis zum
Erreichen des vollen Kraftschlusses zwischen Stößel und
Ziehkissen oder Blechhalter weitgehend ausgeschlossen. Mit
Ziehbeginn sichert das kommunizierende hydraulische System
gleichen Druck in allen Kurzhubzylindern und damit die
beabsichtigte gleiche Kraft aller Druckbolzen. In
Abhängigkeit von der Anzahl der je Werkzeug im Einsatz
befindlichen Druckbolzen und von der Summe der
geometrischen Abweichung der im Kraftfluß liegenden
Funktionselemente ist der mechanisch begrenzte Raum im
Kompensationszylinder vorteilhafterweise veränderbar. Ein
weiterer Vorteil der Lösung liegt darin, daß zwar alle
Druckbolzenpunkte der Druckbolzenplatte mit Kurzhub
zylindern belegt sein können, jedoch zweckmäßigerweise nur
die nach einer empirischen Ermittlung notwendigen
Druckbolzenpunkte im Rahmen des genormten Rasters mit
Kurzhubzylindern belegt werden. Während die Anpassung der
Anzahl und Lage der Druckbolzen für jedes Werkzeug manuell
in der bekannten Form bei Werkzeugwechsel erfolgt, können
die nicht notwendigen aber auf der Druckbolzenplatte
vorhandenen Kurzhubzylinder drucklos geschaltet und so vom
kommunizierenden System abgekoppelt werden. Ebenfalls
können die werkzeugspezifisch notwendigen Druckbolzenpunkte
mit Druckbolzen belegt werden und die weiterhin vorhandenen
Kurzhubkolben der nicht notwendigen Druckbolzenpunkte
"blind" weiter betrieben werden. Alternativ können auch
alle vorhandenen Kurzhubzylinder betrieben werden und nur
die werkzeugspezifisch notwendigen Druckbolzenpunkte mit
Druckbolzen belegt werden. Die Ausrüstung kann auch so
gestaltet werden, daß beim Werkzeugwechsel die einzelnen
Kurzhubzylinder in ihrer Zuordnung zu den Druckbolzen
verschiebbar bzw. ab- und nachrüstbar sind. Bei Veränderung
der Anzahl der Druckbolzen und/oder Geometrieabweichungen
der Funktionselemente ist eine Volumenänderung des
Kompensationsraumes im Kompensationszylinder zweckmäßig.
Die Kurzhubzylinder können auch mit unterschiedlichen
Wirkflächen ausgebildet werden.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Prinzipdarstellung der Kraftübertragung zwischen
Stößel und Ziehkissen einer mechanischen Presse
bei Kontaktbeginn mit zusätzlich angegebener
Pressenstößelstellung nach Fig. 2.
Fig. 2 Prinzipdarstellung der Kraftübertragung zwischen
Stößel und Ziehkissen einer mechanischen Presse
bei Ziehbeginn mit zusätzlich angegebener
Pressenstößelstellung nach Fig. 1.
Fig. 3 Draufsicht auf eine Druckbolzenplatte mit
Darstellung der Druckbolzenpunkte für
verschiedene Werkzeuge.
Fig. 4 Schnitt A-A aus Fig. 3.
Der Pressenstößel 1 mit Oberwerkzeug einer mechanischen
oder hydraulischen Presse kommt mit dem auf dem
Schiebetisch 2 angeordneten Unterwerkzeug in bekannter
Weise gemäß Fig. 1 in Wirkverbindung. Zur Verdeutlichung
des Zusammenhanges zwischen geometrischer Abweichung und
Kraftwirkung der im Kraftfluß liegenden Funktionselemente
ist auf die Darstellung von Ober- und Unterwerkzeug
verzichtet. Durch Geometrieabweichungen der während des
Ziehprozesses im Kraftfluß liegenden Funktionselemente, die
sich in der Summe in der Längendifferenz 8, je Druckbolzen
7 mit y₁ bis yn bezeichnet, ausdrücken, kommt es nicht
gleichzeitig zum Kontakt aller diesbezüglichen Bauteile. In
diesem Ausführungsbeispiel steht die im Pressentisch 4
geführte Druckbolzenplatte 3 in bekannter Weise mit einem
auf der Traverse 19 angeordneten Ziehkissen in
Wirkverbindung. Dazu wird der Ziehkissenkolben 18 mit der
Ziehkissenkraft 23 beaufschlagt. Auf der Druckbolzenplatte
3 sind die Kurzhubzylinder 5 angeordnet, die über
Verbindungsleitungen 20 untereinander fließverbunden sind.
Jedem Kurzhubkolben 6 ist ein Druckbolzen 7 zuordenbar. Die
fließverbundenen Kurzhubzylinder 5 sind über eine
Verbindungsleitung 14 mit einem Kompensationsraum 22 eines
vorzugsweise starr an der Druckbolzenplatte 3 angeordneten
Kompensationszylinders 10 verbunden. Diese Verbindungs
leitung 14 ist gleichzeitig über ein Wegeventil 17, zu dem
ein Druckbegrenzungsventil 24 parallel geschaltet ist, an
einer im Kompensationszylinder 10 integrierten Druckmittel
behälter 16 angeschlossen. Über ein Wegeventil 21 steht der
Druckmittelbehälter 16 mit einer Druckregulierungs
einrichtung 15 in Wirkverbindung. An der mit dem
Kompensationskolben 11 starr verbundenen Kolbenstange ist
eine verstellbare Hubbegrenzung 13 angeordnet. Vor der
Einleitung von Kraft vom Pressenstößel 1 über das
Oberwerkzeug in die Druckbolzen 7 befinden sich die
Kurzhubkolben 6 in ihrer oberen, mechanisch begrenzten
Ausgangsstellung, in die sie durch Federkraft gebracht und
gehalten werden. Dabei kann die Feder mechanisch sein oder
durch pneumatischen Druck erzeugt werden.
Ebenfalls durch Federkraft erzeugt, befindet sich der
Kompensationskolben 11 in seiner mechanischen, unteren
Endlage. Mit dem Erstkontakt zwischen den antreibenden
System von Pressenstößel 1 mit Oberwerkzeug und dem
ruhenden Ziehkissen mit der Druckbolzenplatte 3, dem
Ziehkissenkolben 18, den Kurzhubzylindern 5 und den
Druckbolzen 7 kommt es zur Verschiebung des diesbezüglichen
Kurzhubkolbens 6 um den Verdrängerhub 9. Dieser
Verdrängerhub 9 ist je Kurzhubzylinder 5 unterschiedlich
und mit x₁ bis xn bezeichnet. In der Reihenfolge der
jeweiligen Geometrieabweichung bzw. Längendifferenz 8
folgen bis Ziehbeginn alle Druckbolzen 7 und verdrängen
Druckmittel über die Verbindungsleitung 20 und 14 in den
Kompensationsraum 22 des Kompensationszylinders 10. Durch
die Druckmittelverdrängung aus den Kurzhubzylindern 5
erfolgt die Verschiebung des Kompensationskolbens 11 um den
Kompensationshub 12. Dieser Kompensationshub 12 und damit
die Summe des aus den Kurzhubzylindern 5 verdrängten
Druckmittels, wird durch die verstellbare Hubbegrenzung 13
bestimmt. Durch die mechanisch begrenzte Volumenaufnahme im
Kompensationszylinder 10 wird der Verdrängerhub 9 der
Kurzhubkolben 6 in Ziehrichtung unterbrochen. Damit erfolgt
der weitere Antrieb der Druckbolzen gegen die wirkende
Ziehkissenkraft 23, die sich über die Traverse 19 am
Pressentisch 4 abstützt. Die qualitative Lage der
Funktionselemente bei Ziehbeginn ist in Fig. 2
dargestellt. Durch die Verbindungsleitung 20 sind alle
Kurzhubzylinder 5 zu einem kommunizierenden System
zusammengeschlossen, so daß die in Schwimmstellung
befindlichen Kurzhubkolben 6 vollen Formschluß der im
Kraftfluß liegenden Funktionselemente herstellen und sich
dadurch gleicher Druck in allen Kurzhubzylindern 5
einstellt. Diese Wirkung bleibt über den gesamten Ziehhub
erhalten. Dabei befindet sich das Wegeventil 17 von der
Verbindungsleitung 14 in Richtung Druckmittelbehälter 16 in
sperrender Stellung. Parallel zum Wegeventil 17 ist das
Druckbegrenzungsventil 24 angeordnet zur Absicherung des
Hydrauliksystems vor Überlastung. Zur Realisierung
"weicher" Druckübergänge bei Ziehbeginn kann das Wegeventil
17 auch als Stetigventil ausgebildet sein.
Mit Entlastung der Druckbolzen 7 nach dem Ziehvorgang
erfolgt die Rückförderung des Druckmittels aus dem
Kompensationsraum 22 in die Kurzhubzylinder 5, wodurch die
Kurzhubkolben 6 ihre Ausgangslage erreichen. Zur
Rückführung der Kurzhubkolben 6 und des Kompensations
kolbens 11 in ihre Ausgangslage erfolgt die Beaufschlagung
des Druckmittels mit Pneumatikdruck über die Druckregel
einrichtung 15 und das Wegeventil 21. Der im Druckmittel
behälter 16 anliegende Druck bewirkt durch die Differenz
fläche eine entsprechende Kraft, die den Rückfluß des
Druckmittels aus dem Kompensationsraum 22 gewährleistet.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt die Druckbolzenplatte
3 eine genormte Anzahl von Druckbolzenpunkten 25. Der
Bedarf dieser einzelnen Druckbolzenpunkte 25 je Werkzeug
ist bekanntlich sehr unterschiedlich. Neben den Möglich
keiten des Bestückens aller oder der jeweils nur für ein
Werkzeug erforderlichen Druckbolzenpunkte 25 mit Kurzhub
zylindern 5 wird vorgeschlagen, nach einer empirisch
festgestellten notwendigen Druckbolzenpunktebelegung für
Werkzeuge in einem bestimmten Zeitraum Kurzhubzylinder 5 zu
betreiben und nur die nach jeweiligem Werkzeug
erforderlichen Druckbolzenpunkte 25 mit Druckbolzen 7
auszustatten oder die jeweils nicht erforderlichen
Druckbolzenpunkte 25 durch "Drucklosschalten" der nicht
benötigten Kurzhubzylinder 5 außer Betrieb zu setzen. Dabei
ist die Herausnahme der Druckbolzen aus der nicht
dargestellten Werkzeugaufspannplatte keine Bedingung. Für
den Anwendungsfall "Drucklosschalten" ist jedem
Kurzhubzylinder 5 ein Wegeventil 26 und zusätzlich allen
Kurzhubzylindern 5 gemeinsam das Wegeventil 27 zugeordnet.
Die Wegeventile 26 und 27 sind zwischen den Kurzhub
zylindern 5 und dem Druckmittelbehälter 16 angeordnet und
in Reihe geschaltet. Sie ermöglichen, daß die für ein
Werkzeug nicht benötigten Kurzhubzylinder 5 druckentlastet
und damit außer Betrieb gesetzt werden. Bei Bedarf kann die
Anzahl der Kurzhubzylinder 5 für jedes Werkzeug angepaßt
werden. Dazu sind die Kurzhubzylinder 5 in ihrer räumlichen
Anordnung veränderbar bzw. ab- und nachrüstbar. Bei
Veränderung der Anzahl der Druckbolzen 7 und/oder der
Teilegeometrie bzw. der Längendifferenz 8 ist eine
Volumenänderung des Kompensationsraumes 22 mittels der
Hubbegrenzung 13 zweckmäßig.
Claims (7)
1. Längenkompensationseinrichtung in einer Klemmeinrichtung
zwischen Ober- und Unterwerkzeug einer Presse zum Erreichen
der Blechhaltekraft, bei der auf einer Druckbolzenplatte
(3) eine Mehrzahl von untereinander fließverbundenen
Kurzhubzylindern (5) angeordnet sind, deren Kurzhubkolben
(6) jeweils mit Druckbolzen (7) wirkverbunden sind und
diese im Zusammenwirken zwischen Ober- und Unterwerkzeug
das umzuformende Blech einspannen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurzhubzylinder (5) druckmittelseitig mit einem Kompensationszylinder (10) so wirkverbunden sind, daß das vor Ziehbeginn durch Kraftwirkung in den Druckbolzen (7) über den Verdrängerhub (9) in den Kurzhubzylindern (5) verdrängte Druckmittel im Kompensationsraum (22) des Kompensationszylinders (10) aufgenommen wird.
daß die Kurzhubzylinder (5) druckmittelseitig mit einem Kompensationszylinder (10) so wirkverbunden sind, daß das vor Ziehbeginn durch Kraftwirkung in den Druckbolzen (7) über den Verdrängerhub (9) in den Kurzhubzylindern (5) verdrängte Druckmittel im Kompensationsraum (22) des Kompensationszylinders (10) aufgenommen wird.
2. Längenkompensationseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden entsprechend der verschiedenen Werkzeuge in
einer Werkzeugspannplatte vorhandenen Druckbolzenpunkte
(25) jeweils ein Kurzhubzylinder (5) auf der Druckbolzen
platte (3) angeordnet sein kann.
3. Längenkompensationseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurzhubzylinder (5) in ihrer Anordnung auf der
Druckbolzenplatte (3) entsprechend der Werkzeug
anforderungen veränderbar sind.
4. Längenkompensationseinrichtung nach den Ansprüchen 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Kurzhubzylinder (5) separat drucklos schaltbar
ist.
5. Längenkompensationseinrichtung nach den Ansprüchen 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Kompensationsraumes (22) und damit der
Kompensationshub (12) durch eine verstellbare Hubbegrenzung
(13) veränderbar ist.
6. Längenkompensationseinrichtung nach den Ansprüchen 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurzhubzylinder (5) und der Kompensationszylinder
(10) im gleichen Bewegungssystem angeordnet sind und keine
Relativbewegung zueinander ausführen.
7. Längenkompensationseinrichtung nach den Ansprüchen 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Realisierung "weicher" Druckübergänge bei
Ziehbeginn das Wegeventil (17) als Stetigventil ausgebildet
sein kann.
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