DE69512968T2

DE69512968T2 - Presse mit Dämpfungszylindern mit jeweils zwei Kammern, deren Druckdifferenz von einer Steuerung für die Zuschnitthaltekraft regelbar ist

Info

Publication number: DE69512968T2
Application number: DE69512968T
Authority: DE
Inventors: Nirihisa Hirao; Kazunari Kirii
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2015-06-06
Also published as: EP0692323A3; KR100189677B1; CA2151114C; CA2151114A1; JPH0824960A; EP0692323B1; KR960003846A; US5687598A; EP0692323A2; JP2812201B2; DE69512968D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Presse gemäß der Einleitung von Anspruch 1, die so angepaßt ist, daß sie einen Ziehvorgang auf einen Zuschnitt ausübt, und insbesondere Verbesserungen einer Dämpfungsvorrichtung, die in einer Wirkverbindung mit einem Druckbauteil zum Halten des Zuschnitts während des Ziehvorgangs steht.

Diskussion des verwandten Gebiets

Es ist in großem Umfang eine Presse von dem Typ bekannt, umfassend (a) ein bewegliches Formwerkzeug, das in einer vertikalen Richtung hin- und herbewegbar ist, (b) einen stationären Stempel, der unterhalb des beweglichen Formwerkzeugs angeordnet ist, und (c) ein Druckbauteil in der Form eines Druckrings, das innerhalb des Umfangs des Stempels so angeordnet ist, daß es in der vertikalen Richtung bewegbar ist. Der Druckring wirkt mit dem Formwerkzeug zusammen, um einen Umfangsabschnitt oder einen äußeren Abschnitt eines Zuschnitts zu halten, während ein Ziehvorgang auf den Zuschnitt ausgeübt wird durch und zwischen dem Formwerkzeug und dem Stempel, wenn das Formwerkzeug abgesenkt wird. Bei dieser Art von Presse wird der Druckring durch eine Dämpfungsvorrichtung unterstützt, umfassend zum Beispiel (x) ein Dämpfungspolster, das in der Aufwärtsrichtung durch einen Dämpfungsluftzylinder vorbelastet ist, (y) eine Vielzahl an Ausgleichshydraulikzylindern, die auf dem Dämpfungspolster angeordnet sind und welche jeweils Ölkammern besitzen, die miteinander in Verbindung stehen, und (z) eine Vielzahl an Dämpfungsstiften, die an ihren unteren Endabschnitten in einer Wirkverbindung mit den Kolben der jeweiligen Ausgleichshydraulikzylinder stehen und welche an ihren oberen Endabschnitten den Druckring tragen. Ein Beispiel für eine derartige Dämpfungsvorrichtung ist in der offengelegten Veröffentlichung Nr. 60-108429 (veröffentlicht in 1985) einer Ungeprüften Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung offenbart. Bei der darin offenbarten Dämpfungsvorrichtung wird durch den Druck in dem Dämpfungsluftzylinder eine Gesamtzuschnitthaltekraft, die auf den Zuschnitt wirkt, bestimmt, und diese Zuschnitthaltekraft wird durch das Dämpfungspolster, die Ausgleichshydraulikzylinder und die Dämpfungsstifte derart auf den Druckring übertragen, daß die Hydraulikzylinder eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft auf die Dämpfungsstifte erlaubt, die wiederum eine im wesentlichen einheitliche oder gleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft über die gesamte Fläche des unterstützten Bereichs des Zuschnitts sicherstellen, unabhängig von Formfehlern oder -variationen der Dämpfungsstifte und der anderen Komponenten der Dämpfungsvorrichtung und der zugehörigen Komponenten. Ausführlicher beschrieben wird der Druck in den hydraulischen Zylindern gemäß einer geeigneten Gleichung oder auf der Basis von Testpreßergebnissen bestimmt, in Abhängigkeit von der Größenordnung der Zuschnitthaltekraft, die mittels der Dämpfungsluftzylinder erzeugt wird, so daß die Kolben der hydraulischen Zylinder, welche durch die Dämpfungsstifte während eines Ziehvorgangs nach unten gedrückt werden, zwischen den oberen und unteren Hubenden gehalten werden, nämlich daran gehindert werden, während des Ziehvorgangs aufzusitzen, sogar in Gegenwart gewisser Längenabweichungen der Dämpfungsstifte von dem Nominalwert und/oder einer gewissen Neigung des Dämpfungspolsters in Bezug auf die horizontale Ebene.
Ein anderer Typ von Dämpfungsvorrichtung ist in der offengelegten Veröffentlichung Nr. 61-190316 (veröffentlicht in 1986) einer Ungeprüften Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung offenbart. Dieser Typ an Dämpfungsvorrichtung umfaßt einen Luftzylinder und einen hydraulischen Zylinder, deren Kolben miteinander in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Dämpfungsvorrichtung wird die Zuschnitthaltekraft basierend auf einem Druck von Druckluft in dem Luftzylinder und einem Entlastungsdruck eines Entlastungsventils, das mit dem Hydraulikzylinder verbunden ist, erzeugt. Die Zuschnitthaltekraft, die während eines Ziehvorgangs auf den Zuschnitt wirkt, kann durch Verändern des Entlastungsdrucks des Entlastungsventils angepaßt werden. Dadurch kann die Zuschnitthaltekraft kompliziert gesteuert werden, wenn sich das Formwerkzeug absenkt oder wenn der Ziehvorgang fortschreitet. Die vorliegende Dämpfungsvorrichtung besitzt verschiedene Vorteile. Zum Beispiel kann die Vibration der Vorrichtung bei der Kollision des Formwerkzeugs mit dem Druckring reduziert werden, um dadurch ein Knittern des Zuschnitts während dessen inwärtiger Bewegung zu vermeiden, um so die Oberflächenqualität des Produkts zu verbessern. Ferner kann die Zuschnitthaltekraft während des Preßzyklus verringert werden, um ein Reißen des Zuschnitts zu verhindern. Diese Verhinderung des Reißens ermöglicht die Verwendung des Zuschnitts mit einer relativ geringen Festigkeit, das heißt, die Verwendung eines relativ kostengünstigen Materials als den Zuschnitt.
Die vorherige Dämpfungsvorrichtung neigt jedoch dazu, großformatig und teuer zu sein, aufgrund der Bereitstellung des Dämpfungsluftzylinders, der das Dämpfungspolster in einer Aufwärtsrichtung vorbelastet, um die Zuschnitthaltekraft zu erzeugen, und der Bereitstellung der Vielzahl an Ausgleichshydraulikzylindern, die auf dem Dämpfungspolster für eine gleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft angeordnet sind. Ein weiterer Nachteil dieser Dämpfungsvorrichtung ist eine unerwünschte Änderung des optimalen Drucks in den hydraulischen Zylindern bei einer Änderung des Drucks in dem Dämpfungsluftzylinder während eines Preß zyklus, um die Zuschnitthaltekraft zu verändern. Das heißt, wenn die Zuschnitthaltekraft während des Preßzyklus verändert wird, kann der Druck der Ausgleichshydraulikzylinder von dem optimalen Niveau, das eine gleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft sicherstellt, abweichen. Während die Zuschnitthaltekraft zeitweise während des Preßzyklus durch Ablassen des Öls aus den Hydraulikzylindern verändert werden kann, ist es nicht einfach, das Öl so abzulassen, daß die Zuschnitthaltekraft gemäß eines gewünschten Schemas zur Aufrechterhaltung der gleichmäßigen Verteilung der Zuschnitthaltekraft verändert wird. Obwohl die Hydraulikzylinder in verschiedene Gruppen eingeordnet werden können, die unabhängig voneinander gesteuert werden, um die lokalen Zuschnitthaltekräfte durch Ablassen des Öls zu verändern, ist dies dennoch nicht einfach.
Andererseits ist die letztere Dämpfungsvorrichtung in der Lage, relativ einfach die Zuschnitthaltekraft gemäß eines gewünschten Schemas während eines Druckzyklus zu verändern. Die Formfehler und anderen Fehler oder Veränderungen der beteiligten Komponenten können jedoch eine ungleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft bewirken, was zu einer verschlechterten Qualität des Produkts führt. Ferner kann diese Dämpfungsvorrichtung nicht die lokale Zuschnitthaltekraft entsprechend der jeweiligen Flächen des Druckrings verändern.
EP-A-0531140 offenbart eine Presse mit den Eigenschaften der Einleitung des Anspruchs 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den oben diskutierten Stand der Technik entwickelt. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache, kostengünstige Presse zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, die Zuschnitthaltekraft gemäß eines gewünschten Schemas während eines Preßzyklus zu verändern und die eine gewünschte Verteilung (z. B. gleichmäßige Verteilung oder vorbestimmte ungleichmäßige Verteilung) der Zuschnitthaltekraft unabhängig von Formfehlern und anderen Fehlern oder Veränderungen der beteiligten Komponenten sicherstellt.
Gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Presse gemäß Anspruch 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Presse gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In der wie oben beschrieben konstruierten Presse der vorliegenden Erfindung sind die Dämpfungszylinder, deren Kolben über die Distanz, die größer als der Betätigungshub des Druckbauteils während eines Preßzyklus ist, beweglich sind, unterhalb und in einer Wirkverbindung mit den Dämpfungsstiften stehend, welche das Druckbauteil tragen, angeordnet, so daß die Zuschnitthaltekraft, die als eine Wirkung der Fluiddruckdifferenz der ersten und zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder erzeugt wird, auf das Druckbauteil übertragen wird, um den Zuschnitt zu halten. Der erste Fluiddruck in der ersten Druckkammer und/oder der zweite Fluiddruck in der zweiten Druckkammer wird/werden gemäß des vorbestimmten Schemas durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert, um die Fluiddruckdifferenz zu steuern, um dadurch die Zuschnitthaltekraft gemäß des optimalen Schemas zu steuern, wenn das Druckbauteil während des Preßzyklus abgesenkt wird. Die Druckeinstelleinrichtung kann angepaßt sein, um die Zuschnitthaltekraft gemäß eines vorbestimmten optimalen Veränderungsschemas zu verändern, wenn der Druckring abgesenkt wird. Alternativ dazu kann die Druckeinstelleinrichtung angepaßt sein, um die Zuschnitthaltekraft während der Bewegung des Druckbauteils auf einem vorbestimmten konstanten Wert zu halten. Wo die Zuschnitthaltekraft mit der Abwärtsbewegung des Druckbauteils verän dert wird, sollten die Druckeinstelleinrichtungen in synchroner Weise mit dem Preßvorgang betrieben werden, nämlich abhängig von der Position des Formwerkzeugs oder Druckbauteils, was erfaßt wird mittels einer geeigneten Positionserfassungseinrichtung, wie einer Drehcodiereinrichtung zur Erfassung des Drehwinkels einer Kurbelwelle oder einer Antriebsvorrichtung zum Hin- und Herbewegen des Formwerkzeugs oder eines Grenzschalters oder Näherungsschalters zur direkten Erfassung vorbestimmter Positionen des Formwerkzeugs.
Wenn die ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung stehen, während die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung stehen, haben die Dämpfungszylinder denselben Unterschied der ersten und zweiten Fluiddrücke, und die Dämpfungsstifte nehmen dieselben Kräfte von den Dämpfungszylindern auf, wodurch die Zuschnitthaltekraft gleichmäßig oder einheitlich über die gesamte Fläche des Druckbauteils verteilt wird, sogar wenn die Dämpfungszylinder unterschiedliche Kolbenpositionen aufgrund zum Beispiel eines Längenunterschieds der Dämpfungsstifte besitzen. Die gleichmäßige Verteilung der Zuschnitthaltekraft ist jedoch auch möglich, sogar - wenn die Dämpfungszylinder voneinander unabhängig sind und unabhängig voneinander durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert werden. In diesem letzteren Fall sollten die Dämpfungszylinder gemäß demselben Schema gesteuert werden. Die Verteilung der Zuschnitthaltekraft kann ferner auf positive Weise für verschiedene Flächen oder Abschnitte des Druckrings oder für die verschiedenen Dämpfungszylinder uneinheitlich gemacht werden. Ausführlicher beschrieben werden die Dämpfungszylinder in zwei oder mehreren Gruppen unterteilt, die entsprechenden verschiedenen Abschnitten des Druckbauteils entsprechen, abhängig von der spezifischen Bedingung des Preßvorgangs, wie der spezifischen Konfiguration des Produkts, das durch die Presse hergestellt wird. Die Dämpfungszylinder derselben Gruppe wer den durch die Druckeinstelleinrichtung gemäß demselben Steuerungsschema der Zuschnitthaltekraft gesteuert, die Dämpfungszylinder der verschiedenen Gruppen werden jedoch gemäß verschiedener Steuerungsschemata der Zuschnitthaltekraft gesteuert. Gleichermaßen können die verschiedenen Dämpfungszylinder entsprechend verschiedener lokaler Positionen des Druckbauteils abhängig von den Druckbedingungen an den lokalen Positionen des Druckbauteils unterschiedlich gesteuert werden. Es wird angemerkt, daß die Verteilung der Zuschnitthaltekraft auf das Druckbauteil oder den Zuschnitt durch nicht nur die Verteilung der Kräfte, die durch die jeweiligen Dämpfungszylinder erzeugt werden, beeinflußt wird, sondern ebenfalls durch die Anzahl der Dämpfungszylinder und deren Positionen bezüglich des Druckbauteils.
Während die Druckeinstelleinrichtung entworfen werden kann, um sowohl die ersten als auch zweiten Fluiddrücke in den ersten und zweiten Druckkammern eines jeden Dämpfungszylinders, dessen Volumen ab- bzw. zunimmt, wenn die Dämpfungsstifte abgesenkt werden, zu steuern, kann die Kraft, die durch jeden Dämpfungszylinder erzeugt wird und auf den entsprechenden Dämpfungsstift wirkt, durch Steuern von einem der ersten und zweiten Fluiddrücke eines jeden Dämpfungszylinders gesteuert werden. In diesem Fall kann die Druckkammer, deren Fluiddruck nicht gesteuert wird, offen oder der Atmosphäre ausgesetzt oder vollständig geschlossen sein. Wo die nichtgesteuerte Druckkammer geschlossen ist, ändert sich der Fluiddruck in dieser Druckkammer mit der Bewegung des Dämpfungsstifts, und es ist daher die Druckeinstelleinrichtung wünschenswerterweise angeordnet, um den Fluiddruck in der anderen oder kontrollierten Druckkammer zu steuern, während die Fluiddruckänderung in der nichtgesteuerten Druckkammer berücksichtigt wird. Die nichtgesteuerte Druckkammer kann mit einem Akkumulator oder mit einem Volumenausgleichszylinder verbunden sein, dessen Volumen sich ändert, um so die Volumenänderung der gesteuerten Druckkammer auszugleichen, wenn das Druckbauteil bewegt wird. Wenn die nichtgesteuerte Druckkammer mit einem Öl oder einer anderen Flüssigkeit mit einem hohen Elastizitätsmodul des Volumens gefüllt wird, ist es notwendig, daß insbesondere die nichtgesteuerte Druckkammer in Verbindung mit solch einem Akkumulator oder Volumenausgleichszylinder steht. Es wird ebenfalls angemerkt, daß das Volumen der Druckkammer, welches durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert wird, ebenfalls mit der Bewegung des Druckbauteils verändert wird und es dadurch notwendig wird, daß die gesteuerte Druckkammer mit einem ähnlichen Volumenausgleichszylinder in Verbindung steht, oder es sollte die Veränderung des Fluiddrucks in der gesteuerten Druckkammer aufgrund ihrer Volumenänderung berücksichtigt werden, um den Druck in der gesteuerten Druckkammer zu steuern. Die Dämpfungszylinder können so angepaßt sein, daß die Kolben relativ zu den stationären Zylindergehäusen bewegt werden oder die Zylindergehäuse relativ zu den stationären Kolben bewegt werden.
In dem Fall, wo die einzelnen Dämpfungszylinder unabhängig voneinander gesteuert werden und die nichtgesteuerten Druckkammern der Dämpfungszylinder vollständig umschlossen sind, besitzen die nichtgesteuerten Druckkammern unterschiedliche Fluiddrücke aufgrund von unterschiedlichen Kolbenpositionen während des Preßvorgangs aufgrund einer Längenvariation der Dämpfungsstifte. Die Dämpfungszylinder erzeugen daher unterschiedliche Kräfte, sogar wenn die Fluiddrücke in den gesteuerten Druckkammern so gesteuert werden, daß sie zueinander gleich sind. Wo die nichtgesteuerten Druckkammern mit einem gasförmigen Fluid mit einem geringen Elastizitätsmodul des Volumens gefüllt sind, ist jedoch das Ausmaß der Variation in den Fluiddrücken in den nichtgesteuerten Druckkammern aufgrund der verschiedenen Kolbenpositionen gering, und die Dämpfungszylinder besitzen eine deutlich geringere Variation der erzeugten Dämpfungskräfte als die Ausgleichshydraulikzylinder, die auf dem Dämpfungspolster in der Dämpfungsvorrichtung angebracht sind, die in der oben identifizierten offengelegten Veröffentlichung Nr. 60-108429 offenbart ist. Die vorliegende Erfindung kann in dieser Form ausgeführt werden, wobei die nichtgesteuerten Druckkammern mit einem gasförmigen Fluid gefüllt sind.
Die Druckeinstelleinrichtung kann eine Einrichtung zum Definieren eines fluidgefüllten Raums, der in Verbindung mit der oder den gesteuerten Druckkammer oder -kammern des Dämpfungszylinders oder der -zylinder steht, eine Pumpe zum Zuführen eines Fluids in den fluidgefüllten Raum, um den Fluiddruck in dem fluidgefüllten Raum zu erhöhen und dadurch den Fluiddruck in der oder den gesteuerten Druckkammer oder -kammern zu erhöhen, und ein Absperrventil einschließen, welches zum Ablassen des Fluids aus dem fluidgefüllten Raum zur Verringerung des Fluiddrucks in dem fluidgefüllten Raum und dadurch zur Verringerung des Fluiddrucks in der oder den gesteuerten Druckkammer oder -kammern geöffnet wird. Alternativ dazu kann die Druckeinstelleinrichtung den wie oben beschriebenen fluidgefüllten Raum und Mittel zur Änderung des Volumens des fluidgefüllten Raums zur Änderung des Fluiddrucks in dem fluidgefüllten Raum einschließen, um dadurch den Fluiddruck in der oder den gesteuerten Druckkammer oder -kammern des oder der Dämpfungszylinders oder -zylinder zu verändern.
Wie oben diskutiert, ist die Presse der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Zuschnitthaltekraft während eines Druckzyklus gemäß eines gewünschten Schemas zu steuern, so daß die Zuschnitthaltekraft gleichmäßig verteilt ist, unabhängig von einem Formfehler oder anderen Fehler oder Variation der beteiligten Komponenten, oder ungleichmäßig für verschiedene Abschnitte des Druckbauteils oder Zuschnitts. Demgemäß ist die Qualität des Produkts, das als ein Ergebnis des Preßvorgangs erhalten wird, verbessert, und es kann ein vergleichsmäßig kostengünstiges Material niederer Qualität als Zuschnitt verwendet werden. Darüber hinaus besteht der Dämpfungsmechanismus zur Erzeugung und Steuerung der Zuschnitthaltekraft der vorliegenden Presse aus lediglich der Vielzahl an Dämpfungszylindern entsprechend der Dämpfungsstifte und der Druckeinstellzylinder zur Steuerung der Fluiddruckdifferenz der beiden Druckkammern der Dämpfungszylinder. Der Dämpfungsmechanismus ist daher hinsichtlich der Konstruktion einfacher und weniger teuer als der herkömmliche Dämpfungsmechanismus, der wie oben beschrieben einen Dämpfungsluftzylinder und getrennt von dem Dämpfungsluftzylinder Ausgleichshydraulikzylinder verwendet.
In einer bevorzugten Form dieser Erfindung stehen die ersten Druckkammern von mindestens zwei Zylindern der Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung, während die zweiten Druckkammern von mindestens zwei Zylindern der Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung stehen.
In der obigen Form der Erfindung, in der die ersten Druckkammern der ausgewählten Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung stehen, während die zweiten Druckkammern dieser Dämpfungszylinder in Verbindung miteinander stehen, ist die Druckeinstelleinrichtung mit einem Fluidkreislauf verbunden, der die ausgewählten Dämpfungszylinder einschließt. In dieser Form der Erfindung besitzen die ausgewählten Dämpfungszylinder dieselbe Fluiddruckdifferenz und erzeugen daher dieselbe Kraft, die auf die entsprechenden Dämpfungsstifte wirkt, sogar wenn diese Dämpfungszylinder während des Preßzyklus aufgrund einer Längenvariation der Dämpfungsstifte und anderer Formfehler oder Positionsfehler oder Variationen der beteiligten Komponenten verschiedene Kolbenpositionen besitzen. Diese Anordnung stellt daher einen höheren Grad an Gleichförmigkeit der Verteilung der Zuschnitthaltekraft über die gesamte Fläche des Druckbauteils entsprechend der ausgewählten oder gegenseitig in Verbindung stehenden Dämpfungszylinder sicher als eine Anordnung, in der die Fluiddruckdifferenzen der einzelnen Dämpfungszy linder unabhängig voneinander durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert werden. Ferner kann der Dämpfungsmechanismus vereinfacht und weniger teuer gemacht werden, da die einzelne Druckeinstelleinrichtung notwendig ist.
In dem Fall, in dem die Druckkammern von allen Dämpfungszylindern miteinander in Verbindung stehen, kann die Zuschnitthaltekraft vollständig gleichmäßig über die gesamte Fläche des Druckbauteils verteilt werden. Die Zuschnitthaltekraft kann jedoch positiv oder vorsätzlich ungleich gemacht werden durch ein geeignetes Gruppieren der Dämpfungszylinder und ein Steuern der verschiedenen Gruppen an Dämpfungszylindern gemäß verschiedener Steuerungsschemata der Zuschnitthaltekraft. Spezifischer erläutert, sind die Dämpfungszylinder abhängig von der Preßbedingung wie der Konfiguration des herzustellenden Produkts gruppiert, und die Dämpfungszylinder derselben Gruppe stehen miteinander in Verbindung. Die Dämpfungszylinder der verschiedenen Gruppen werden unabhängig voneinander gesteuert, so daß die verschiedenen Gruppen verschiedene lokale Zuschnitthaltekräfte erzeugen, entsprechend den lokalen Abschnitten des Druckbauteils. In diesem Fall ist jede Gruppe von Dämpfungszylindern mit der entsprechenden von einer Vielzahl an Druckeinstelleinrichtungen verbunden. Die Anzahl der Druckeinstelleinrichtungen ist nämlich dieselbe wie die Anzahl der Gruppen der Dämpfungszylinder.
In einer zweiten bevorzugten Form der Erfindung sind die ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt, während die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, und die Druckeinstelleinrichtung steuert Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als dem zweiten Fluiddruck.
In der obigen Form der Erfindung sind die ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder, deren Volumina abnehmen, wenn die Dämpfungsstifte abgesenkt werden, mit einem Gas wie Stickstoffgas gefüllt. Die zweiten Druckkammern, deren Volumina mit der Abwärtsbewegung der Dämpfungsstifte zunehmen, sind andererseits mit einem Öl gefüllt. Die Druckeinstelleinrichtung ist so ausgelegt, um den Druck des Öls in der zweiten Druckkammer eines jeden Dämpfungszylinders zu steuern, um dadurch die Differenz zwischen den Drücken des Gases und des Öls in der ersten und zweiten Druckkammer zu steuern, wobei die Kräfte, die auf die einzelnen Dämpfungsstifte wirken, gemäß dem vorbestimmten optimalen Steuerungsschema gesteuert werden. In diesem Fall basiert die Zuschnitthaltekraft auf dem Druck des Gases in der ersten Druckkammer, welcher mit einer Abnahme des Volumens zunimmt, wenn der Dämpfungsstift abgesenkt wird. Da die Druckeinstelleinrichtung den Druck des Öls in der zweiten Druckkammer steuert, um die Druckdifferenz der ersten und zweiten Druckkammern zu steuern oder einzustellen, kann die Zuschnitthaltekraft mit einer höheren Genauigkeit gemäß des vorbestimmten Schemas gesteuert werden, sogar wenn der Preßvorgang mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit bewirkt wird als im Fall, in dem der Druck des Gases, das ein vergleichweise niedriges Elastizitätsmodul des Volumens besitzt, gesteuert wird, um die Zuschnitthaltekraft einzustellen. Ferner kann die Zuschnitthaltekraft geeignet gesteuert werden, während der zu steuernde Öldruck innerhalb eines Bereichs zwischen vergleichsweise niedrigen Niveaus gehalten wird, wobei der Öldruck auf einfache Weise ohne ein Risiko eines Ölverlusts gesteuert werden kann. Zur Steuerung des Öldrucks in der zweiten Fluidkammer sollte das Öl in die zweite Fluidkammer zugeführt und daraus abgelassen werden. Zu diesem Zweck kann die Druckeinstelleinrichtung zum Beispiel einen geeigneten Zylinder verwenden, der mit der zweiten Fluidkammer in Verbindung steht. Wenn das Formwerkzeug abgesenkt wird, wird der Kolben des Dämpfungszylinders durch den Dämpfungsstift unter Druck abgesenkt, und das Öl wird in die zweite Druckkammer, deren Volumen mit dem Absenken des Kolbens zunimmt, eingeleitet. Wenn das Formwerkzeug angehoben wird, wird der Kolben durch den Gasdruck in der ersten Druckkammer, der durch die Abwärtsbewegung des Kolbens erhöht worden war, mit einer ausreichend hohen Rate angehoben, während das Öl aus der zweiten Druckkammer abgelassen wird, wenn das Volumen der zweiten Druckkammer reduziert wird. Der Preßvorgang kann somit bei einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit mit einem schnellen Hin- und Herbewegen des Druckbauteils durchgeführt werden.
In einer vorteilhaften Anordnung der obigen Form der Erfindung, bei der die Zuschnitthaltekraft durch den Gasdruck in den ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder erzeugt wird, umfaßt jeder Dämpfungszylinder (e-1) ein Zylindergehäuse mit einer Vielzahl an Kolbenkammern, die in ihrer axialen Richtung angeordnet sind, und (e-2) einer Vielzahl an Kolben, die in den entsprechenden Kolbenkammern gleitend aufgenommen sind und die für eine Bewegung in der axialen Richtung als einer Einheit mittels einer Kolbenstange miteinander verbunden sind. Diese Anordnung ermöglicht einen großen Gesamtdruckaufnahmebereich der Kolben und stellt eine demgemäß hohe Zuschnitthaltekraft zur Verfügung, während ein vergleichsweise geringer Durchmesser des Zylindergehäuses beibehalten wird. Demgemäß ist der erforderliche Raum zur Installation eines jeden Dämpfungszylinders verringert, während die Gesamtzuschnitthaltekraft sichergestellt ist, und der verringerte Installationsraum ermöglicht es, daß für eine komplizierte Steuerung der Verteilung der Zuschnitthaltekraft eine große Anzahl der Dämpfungszylinder installiert werden kann.
Während die ersten und zweiten Druckkammern eines jeden Gaszylinders gemäß der oben erwähnten zweiten bevorzugten Form der Erfindung mit einem Gas und einem Öl gefüllt sind, können die Dämpfungszylinder die anderen wie in Tabelle 1 unten aufgezeigten Konfigurationen besitzen. Tabelle 1
In der obigen Tabelle bedeutet "Offen", daß die Druckkammer zu der Atmosphäre hin offen ist. In den Konfigurationen der Nrn. 1-3, in denen lediglich ein Gas verwendet wird, ist die Antwort der Druckeinstellung durch die Druckeinstelleinrichtung relativ gering, und die Preßgeschwindigkeit ist demgemäß eingeschränkt. Die Konfigurationen der Nrn. 4-6, in denen die erste Druckkammer mit einem Öl gefüllt ist, erfordern einen hydraulischen Kreislauf zur Zuführung des Öls in die erste Druckkammer, wenn das Formwerkzeug in Richtung seines oberen Hubendes angehoben wird. In den Konfigurationen der Nrn. 3 und 7, in denen die erste Druckkammer zur Atmosphäre hin offen ist, wird die Zuschnitthaltekraft durch einen verringerten oder negativen Druck (niedriger als der atmosphärische Druck) in der zweiten Druckkammer erzeugt. Die Dämpfungszylinder neigen daher dazu, an einer Unzulänglichkeit der Zuschnitthaltekraft und eines leichten Eintritts der Luft in die zweiten Druckkammern zu leiden. Die Zuschnitthaltekraft kann erhalten werden durch den negativen Druck in der zweiten Druckkammer, auch wenn die erste Druckkammer mit einem Fluid gefüllt ist.
In einer dritten bevorzugten Form dieser Erfindung umfaßt diese Druckeinstelleinrichtung: (f-1) einen Druckeinstellzylinder mit einem Kolben und eine Druckregulierkammer, die teilweise durch den Kolben definiert ist und die mit mindestens einem der ersten und zweiten Druckkammern in Verbindung steht, entsprechend dem oben angezeigten mindestens einen der ersten und zweiten Fluiddrücke, der gemäß dem vorbestimmten Steuerungsschema gesteuert wird; (f-2) eine Lasterfassungseinrichtung zur Erfassung der Zuschnitthaltekraft während des Preßvorgangs; (f-3) eine Berechnungseinrichtung zum Erhalten einer Differenz zwischen der Zuschnitthaltekraft, die durch die Lasterfassungseinrichtung erfaßt wird, und einem optimalen Wert, der durch das vorbestimmte optimale Steuerungsschema dargestellt wird, und zum Berechnen eines Volumenänderungsbetrags der Druckregulierkammer, der notwendig ist, um die Zuschnitthaltekraft um einen Betrag zu ändern, der gleich der erhaltenen Differenz ist; und (f-4) eine Kolbenantriebseinrichtung zum Bewegen des Kolbens des Druckeinstellzylinders, um so das Volumen der Druckregulierkammer durch den mittels der Berechnungseinrichtung berechneten Volumenänderungsbetrag zu ändern.
In der obigen dritten bevorzugten Form dieser Erfindung steht die Druckregulierkammer des Druckeinstellzylinders in Verbindung mit mindestens einer der ersten und zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder, die mindestens einer der ersten und zweiten gemäß des vorbestimmten Steuerungsschemas zu steuernden Fluiddrücke entspricht. Ferner berechnet die Berechnungseinrichtung den Volumenänderungsbetrag der Druckregulierkammer, der notwendig ist, um die Zuschnitthaltekraft um einen Betrag zu ändern, der gleich der Differenz zwischen der von der Lasterfassungseinrichtung erfaßten momentanen Zuschnitthaltekraft und dem durch das optimale Steuerungsschema der Zuschnitthaltekraft dargestellten optimalen Wert ist. Der Kolben des Druckeinstellzylinders wird durch die Kolbenantriebseinrichtung über eine Distanz bewegt, die notwendig ist, um das Volumen der Druckregulierkammer um den Volumenänderungsbetrag zu ändern, der von der Berechnungseinrichtung berechnet wurde. Als Ergebnis wird die durch die Lasterfassungseinrichtung erfaßte momentane Zuschnitthaltekraft gesteuert, um gemäß des optimalen Steuerungsschemas im wesentlichen gleich dem optimalen Wert zu sein. Somit wird die Differenz zwischen der momentanen und der optimalen Zuschnitthaltekraftwerte in den Volumenänderungsbetrag der Druckregulierkammer umgewandelt, so daß der Kolben des Druckeinstellzylinders so bewegt wird, daß die Änderung des Volumens der Druckregulierkammer durch den erhaltenen Änderungsbetrag verändert wird, um dadurch den ersten Fluiddruck und/oder den zweiten Fluiddruck der Dämpfungszylinder zu steuern oder einzustellen. Diese Anordnung stellt höhere Grade des Ansprechens und der Steuerungsgenauigkeit der momentanen Zuschnitthaltekraft sicher als eine Anordnung, bei der der oder die Fluiddruck oder -drücke der Dämpfungszylinder oder die Position des Kolbens des Druckregulierzylinders auf eine Rückkopplungsweise so reguliert wird/werden, daß die oben angezeigte Differenz der momentanen und optimalen Zuschnitthaltekraftwerte auf Null gebracht wird. Wo das Fluid in den Dämpfungszylindern, deren Druck gesteuert wird, ein Öl oder eine andere Flüssigkeit ist, stellt eine geringe Bewegungsstrecke des Kolbens des Druckeinstellzylinders einen relativ großen Betrag und eine relativ hohe Änderungsrate des Fluiddrucks in den Dämpfungszylindern zur Verfügung.
Die Lasterfassungseinrichtung kann einen Lastsensor wie ein an einem Stößel zum Hin- und Herbewegen des Formwerkzeugs oder dem oder den Dämpfungsstift oder -stiften angebrachtes Dehnungsmeßgerät einschließen, wobei dieser Lastsensor direkt eine auf den Stößel oder die Dämpfungsstifte wirkende Last als die Zuschnitthaltekraft erfaßt. Die Lasterfassungseinrichtung kann jedoch zum Beispiel Drucksensoren zum Erfassen der ersten und zweiten Fluiddrücke in den ersten und zweiten Druckkammern einschließen und Mittel zum Berechnen von Lastwerten durch Multiplizieren der erfaßten ersten und zweiten Fluiddrücke mit den Druckaufnahmebereichen der ersten bzw. zweiten Fluidkammern und zum Berechnen der Zuschnitthaltekraft durch Subtrahieren des Lastwerts der zweiten Fluidkammer von dem Lastwert der ersten Fluidkammer.
Während die Berechnungseinrichtung der Druckeinstelleinrichtung grundsätzlich so ausgelegt ist, daß der Volumenänderungsbetrag der Druckregulierkammer erhalten wird, welcher der Differenz der momentanen und optimalen Zuschnitthaltekraftwerte entspricht, kann die Berechnungseinrichtung so ausgelegt sein, um einen Betrag des Verschiebens oder Bewegens des Kolbens des Druckregulierzylinders zu erhalten durch Dividieren des erhaltenen Volumenänderungsbetrags durch die Querschnittsfläche der Druckregulierkammer in dem Fall, in dem die Kolbenantriebseinrichtung einen Mechanismus einschließt, wie einen Vorschubspindelmechanismus oder einen Linearmotor zur direkten Bewegung des Kolbens des Druckregulierzylinders in der axialen Richtung.
Obwohl die obige dritte bevorzugte Form der Erfindung ausgelegt ist, um den Kolben des Druckeinstellzylinders so zu bewegen, daß die erfaßte momentane Zuschnitthaltekraft mit dem optimalen Wert des vorbestimmten Steuerungsschemas der Zuschnitthaltekraft übereinstimmt, kann der Kolben durch eine Nocke oder eine Linearantriebseinrichtung bewegt werden, die gemäß einem vorbestimmten Schema reguliert wird, das dem vorbestimmten optimalen Änderungsschema der Zuschnitthaltekraft entspricht.
In einer ersten vorteilhaften Anordnung der obigen dritten bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung sind die ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt, während die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, und die Druckeinstelleinrichtung ist ausgelegt, um Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als dem zweiten Fluiddruck zu steuern. In dieser Anordnung umfaßt die Lasterfassungseinrichtung (f-2) einen Gasdrucksensor (f-2-1) zum Erfassen eines Gasdrucks Pg in den ersten Druckkammern und einen Öldrucksensor (f-2-2) zum Erfassen des Öldrucks Po in den zweiten Druckkammern, und die Druckeinstelleinrichtung umfaßt ferner ei ne Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs (f-5) zum Bestimmen eines ersten Druckaufnahmebereichs Sg eines Kolbens von jedem der Dämpfungszylinder, welcher den Gasdruck aufnimmt, und eines zweiten Druckaufnahmebereichs So des Kolbens eines jeden Dämpfungszylinders, der den Öldruck aufnimmt. Die Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs umfaßt einen Lastsensor zum Erfassen einer Last, die während eines Testpreßvorgangs auf die Presse wirkt, und bestimmt die ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche gemäß eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen der durch den Lastsensor während des Testpreßvorgangs erfaßten Last und den Gas- und Öldrücken, die während des Testpreßvorgangs von den Gas- und Ölsensoren erfaßt werden. Die bestimmten ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche werden in einem geeigneten Speicher gespeichert. Die Lasterfassungseinrichtung ist ausgelegt, um die Zuschnitthaltekraft auf Basis der während des Preßvorgangs auf den Zuschnitt erfaßten Gas- und Öldrücke und der in dem Speicher gespeicherten ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche zu berechnen.
In der obigen Anordnung sind die ersten und zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit dem Gas bzw. dem Öl gefüllt, und der Öldruck Po in den zweiten Druckkammern wird durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert. Die Lasterfassungseinrichtung berechnet die Zuschnitthaltekraft auf Basis der von den entsprechenden Gas- und Öldrucksensoren erfaßten Öldrücke Pg, Po und auf Basis der vorbestimmten ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche Sg, So der Kolben der Dämpfungszylinder, welche bestimmt werden durch die Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs gemäß dem vorbestimmten Verhältnis zwischen der Last, die durch den Lastsensor während des Testpreßvorgangs erfaßt wird, und den Gas- und Öldrücken, die während des Testpreßvorgangs erfaßt werden. Da die Last und die Gas- und Öldrücke, die zur Bestimmung der Druckaufnahmebereiche verwendet werden, während des Testpreßvorgangs erfaßt werden, reflektieren die ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche, die zur Berechnung der Zuschnitthaltekraft während des momentanen Preßvorgangs auf den Zuschnitt verwendet werden, einen Gasverlust und/oder ein Ölverlust der Dämpfungszylinder und Erfassungsfehler der Gas- und Öldrucksensoren, wenn solche Verluste und/oder Erfassungsfehler existieren. Diese Anordnung stellt einen höheren Grad an Genauigkeit der Erfassung oder Berechnung der Zuschnitthaltekraft durch die Lasterfassungsmittel sicher, als eine Anordnung, welche die Konstruktionssollwerte oder die momentan erfaßten Werte der Druckaufnahmebereiche verwendet.
Der Testpreßvorgang zur Bestimmung der Druckaufnahmebereiche Sg, So der Dämpfungszylinder wird vor dem tatsächlichen Preßvorgang auf den Zuschnitt ausgeübt. In diesem Fall wird die Last, die auf die Presse wirkt, von dem Lastsensor erfaßt, der an einem geeigneten Lastmeßblock angebracht ist, der anstelle des Druckbauteils installiert ist, so daß der Lastmeßblock durch die Dämpfungsstifte getragen wird. Während des Testpreßvorgangs wird der Pressenstößel hin- und herbewegt, um den Kolben eines jeden Dämpfungszylinders zu bewegen, und die Last wird auf Basis des Outputs des Lastsensors erfaßt. Der Lastsensor kann vorzugsweise ein Dehnungsmeßgerät sein, das so ausgelegt ist, daß es eine Dehnung eines geeigneten Lastaufnahmebauteils in einen Lastwert umwandelt.
In einer zweiten vorteilhaften Anordnung der obigen dritten bevorzugten Form der vorliegenden Erfindung sind die ersten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt, während die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, und die Druckeinstelleinrichtung ist ausgelegt, um Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als die zweiten Fluiddrücke zu steuern. In dieser Anordnung besitzt der Druckeinstellzylinder der Druckeinstelleinrichtung eine Vorsteuerkammer, die mit einem Öl gefüllt ist und die teilweise durch den Kolben definiert wird und von der Druckregulierkammer durch den Kolben getrennt ist, und die Kolbenantriebseinrichtung umfaßt eine Druckreguliereinrichtung zur Steuerung von Flüssen des Öls in und aus der Vorsteuerkammer, um dadurch den Kolben für eine Veränderung des Volumens der Druckregulierkammer zu bewegen. Gemäß der vorliegenden Anordnung umfaßt die Presse ferner: (g) einen Öldrucksensor zum Erfassen eines Druck des Öls in der Vorsteuerkammer oder der Druckregulierkammer; (h) eine Anfangsdruckeinstelleinrichtung zum Einstellen der Druckreguliereinrichtung vor dem Preßvorgang auf den Zuschnitt, so daß der Druck des Öls, der durch den Öl- drucksensor erfaßt wird, gleich einem vorbestimmten optimalen Wert ist; (i) einen Kolbenpositionssensor zum Erfassen einer Position des Kolbens des Druckeinstellzylinders; und (j) eine Ölverlusterfassungseinrichtung zur Erfassung eines Leckstroms des Öls eines hydraulischen Kreislaufs, der die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder einschließt, durch Bestimmen, ob die Position des Kolbens, die durch den Kolbenpositionssensor erfaßt wird, im wesentlichen mit einer vorbestimmten Anfangsposition übereinstimmt, während der Druck des Öls, der von dem Öldrucksensor erfaßt wird, durch die Anfangsdruckeinstelleinrichtung auf den vorbestimmten optimalen Wert eingestellt wird.
In dieser zweiten vorteilhaften Anordnung sind die ersten und zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einem Gas bzw. einem Öl gefüllt, und der Öldruck in den zweiten Druckkammern wird wie in der ersten vorteilhaften Anordnung durch die Druckeinstelleinrichtung gesteuert. In dieser zweiten Anordnung besitzt der Druckeinstellzylinder ebenfalls eine Vorsteuerkammer, die durch den Kolben von der Druckregulierkammer getrennt ist. Die Druckreguliereinrichtung der Kolbenantriebseinrichtung ist ausgelegt, um die Ölflüsse in und aus der Vorsteuerkammer des Druckeinstellzylinders der Druckeinstelleinrichtung so zu steuern, daß der Kolben des Druckeinstellzylinders bewegt wird, um das Volumen der Druckregulierkammer zu verändern, um dadurch den Öldruck in den zweiten Druckkammern zu steuern.
Vor dem Preßvorgang auf den Zuschnitt wird der Öldruck in der Vorsteuerkammer oder der Druckregulierkammer durch den Öldrucksensor erfaßt, und die Druckreguliereinrichtung wird durch die Anfangsdruckeinstelleinrichtung so gesteuert, daß der durch den Öldrucksensor erfaßte Öldruck gleich dem vorbestimmten Anfangswert ist. In diesem Zustand arbeitet die Ölverlusterfassungseinrichtung zum Überprüfen, ob der hydraulische Kreislauf, der mit den zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder in Verbindung steht, einen Ölverlust besitzt, indem bestimmt wird, ob der Kolben des Druckeinstellzylinders sich im wesentlichen an der Anfangsposition befindet. Dabei wird der Kolben des Druckeinstellzylinders so bewegt, daß eine Schubkraft, die auf dem Öldruck in der Vorsteuerkammer basiert, eine Schubkraft ausgleicht, die auf dem Öldruck in der Druckregulierkammer basiert. Nachdem die Druckreguliereinrichtung durch die Anfangsdruckeinstelleinrichtung gesteuert wurde, sollte daher der Kolben des Druckeinstellzylinders in Abwesenheit eines Ölverlusts des hydraulischen Kreislaufs, der mit den zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder in Verbindung steht, sich an der Anfangsposition befinden. Wenn der Kolben des Druckeinstellzylinders sich nicht an der Anfangsposition befindet, ist dies ein Anzeichen für das Vorhandensein eines Ölverlusts des hydraulischen Kreislaufs. Beim Vorhandensein des Ölverlusts unterscheidet sich das Anfangsvolumen des Öls in dem hydraulischen Kreislauf von dem Sollwert, und das Verhältnis zwischen Volumenänderungsbeträgen und dem Öldruck des Druckeinstellzylinders unterscheidet sich von dem Sollverhältnis, wodurch die Zuschnitthaltekraft nicht geeignet durch die Druckeinstelleinrichtung gemäß dem vorbestimmten optimalen Schemas gesteuert werden kann, sogar wenn das Volumen der Druckregulierkammer durch den Änderungsbetrag verändert wird, der durch die oben angegebene Berechnungseinrichtung berechnet wurde.
In Anbetracht des obigen Nachteils verwendet die vorliegende zweite vorteilhafte Anordnung der dritten bevor zugten Form der vorliegenden Erfindung die Ölverlusterfassungseinrichtung zur Diagnose des hydraulischen Kreislaufs, der die zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder einschließt, um einen Ölverlust des hydraulischen Kreislaufs vor dem Produktionsdurchlauf der Presse zu erfassen. Diese Anordnung ist wirksam, um eine fehlerhafte Einstellung der Zuschnitthaltekraft aufgrund einer Veränderung des Anfangsvolumens des Öls in dem hydraulischen Kreislauf zu verhindern.
In der obigen zweiten vorteilhaften Anordnung kann die Ölverlusterfassungseinrichtung eine geeignete Einrichtung wie ein Alarmlicht zur Anzeige des Vorhandenseins eines Ölverlusts des hydraulischen Kreislaufs oder eine Einrichtung zum automatischen Unterbrechen eines Betriebs der Presse einschließen. Es können jedoch geeignete Ölzuführeinrichtungen, die ein Ölhilfsreservoir und eine Pumpe einschließen, zur Verfügung gestellt werden, um bei der Erfassung eines Ölverlusts das Öl in die Druckregulierkammer des Druckeinstellzylinders der zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder einzuleiten, so daß der Kolben des Druckeinstellzylinders in die vorbestimmte Anfangsposition gebracht wird. Gemäß dieser Anordnung wird das Anfangsvolumen und der Druck des Öls in dem hydraulischen Kreislauf vor jedem Preßvorgang zuerst auf die vorbestimmten Anfangswerte eingestellt, und der Öldruck in dem hydraulischen Kreislauf variiert mit einer Änderung des Ölvolumens gemäß des vorbestimmten Verhältnisses. Demgemäß kann die momentane Zuschnitthaltekraft mit einer hohen Genauigkeit gemäß dem vorbestimmten optimalen Schemas gesteuert werden, indem das Volumen der Druckregulierkammer des Druckeinstellzylinders durch den Änderungsbetrag geändert wird, wie er durch die Berechnungseinrichtung der Druckeinstelleinrichtung berechnet wird.
Es wird angemerkt, daß der Kolben des Druckeinstellzylinders zum Ausgleich zwischen der Schubkraft, die auf dem Öldruck in der Druckregulierkammer basiert, die in Verbindung mit den zweiten Druckkammern der Dämpfung steht, und der Schubkraft, die auf dem Öldruck in der Vorsteuerkammer basiert, die in Verbindung mit der Druckreguliereinrichtung steht, positioniert wird. Demgemäß besitzen die Öldrücke in der Vorsteuerkammer und der Druckregulierkammer des Druckeinstellzylinders ein vorbestimmtes Verhältnis, das durch ein Verhältnis der Druckaufnahmebereiche des Kolbens, der teilweise eine solche Kammer definiert, bestimmt wird. Der Öldrucksensor kann daher ausgelegt sein, um entweder den Öldruck in der Druckregulierkammer oder den Öldruck in der Vorsteuerkammer zu erfassen.
Die oben angezeigte Ölzuführeinrichtung kann ausgelegt sein, um das Öl in den hydraulischen Kreislauf einzuleiten, bis der Kolben des Druckeinstellzylinders, wie er durch den Kolbenpositionssensor erfaßt wird, mit der Anfangsposition übereinstimmt. Alternativ dazu kann die Ölzuführeinrichtung angeordnet sein, um einen Abstand zwischen der momentanen und anfänglichen Position des Kolbens zu erhalten, einen optimalen Betrag eines Ölflusses in den hydraulischen Kreislauf zu berechnen durch Multiplizieren des Abstands mit der Querschnittsfläche der Druckregulierkammer, und Zuführen des Öls in den hydraulischen Kreislauf durch den berechneten optimalen Betrag des Ölflusses, nämlich bis der momentane Betrag des Ölflusses, der durch eine geeignete Öldurchflußmeßeinrichtung erfaßt wird, mit dem berechneten optimalen Betrag übereinstimmt.
Wo die Kolbenantriebseinrichtung eine Linearantriebseinrichtung wie einen Linearmotor zur Bewegung des Kolbens des Druckeinstellzylinders verwendet, kann die Ölzuführeinrichtung ausgelegt sein, um das Öl in den hydraulischen Zylinder einzuleiten, nachdem der Kolben in die vorbestimmte Anfangsposition gebracht wurde, bis der Öldruck in den zweiten Druckkammern der Dämpfungszylinder oder in der Druckregulierkammer des Druckeinstellzylinders mit dem vorbestimmten Anfangswert übereinstimmt.
In einer vierten bevorzugten Form dieser Erfindung umfaßt die Presse ferner elastische Bauteile, die unterhalb des Druckbauteils und parallel zu den Dämpfungszylindern angeordnet sind. Die elastischen Bauteile werden während einer Abwärtsbewegung des Druckrings elastisch kontrahiert und stellen einen Widerstand gegenüber der Abwärtsbewegung des Druckbauteils zur Verfügung, um zu ermöglichen, daß das Druckbauteil in einem engen Kontakt mit dem Zuschnitt abgesenkt werden kann, während das Druckbauteil parallel mit dem Formwerkzeug gehalten wird.
In der obigen bevorzugten Form der Erfindung werden die elastischen Druckbauteile zur Verfügung gestellt, um zu ermöglichen, daß das Druckbauteil in Kontakt mit dem Zuschnitt und parallel zu dem Formwerkzeug abgesenkt wird, um ein gutes Halten des Zuschnitts über die gesamte Oberfläche des Druckbauteils sicherzustellen, ohne jeglichen Nachteil aufgrund einer Neigung des Druckbauteils in Bezug auf das Formwerkzeug. Wo die Druckkammern der Dämpfungszylinder mit einer Flüssigkeit wie einem Öl gefüllt sind, wird die Flüssigkeit den Druckkammern zu- und abgeführt. Demgemäß können in dem Fall, daß die Druckkammern miteinander in Verbindung stehen, sich die Flußraten der Flüssigkeit in die Druckkammern der verschiedenen Dämpfungszylinder voneinander unterscheiden, was zu einer Veränderung des Ausmaßes der Verschiebung des Kolbens der Dämpfungszylinder führt, was in einer Neigung des Druckbauteils resultiert. Die vorliegende Anordnung beseitigt diesen Nachteil. Die von den elastischen Bauteilen zur Verfügung gestellte Vorspannkraft ist gewählt, um für das Tragen des Druckbauteils ausreichend zu sein, sogar wenn die Zuschnitthaltekraft nicht durch die Dämpfungszylinder erzeugt wird. Die elastischen Bauteile können aus Federbauteilen wie Druckschraubenfedern oder Gaszylindern, die mit einem komprimierten Gas gefüllt sind, bestehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und optionalen Aufgaben, Eigenschaften, Vorteile und technische Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden werden, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht im Querschnitt einer Presse ist, die gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung konstruiert ist;
Fig. 2 ein Graph ist, der eine Kraft f aufzeigt, die von Dämpfungszylindern, die in der Presse von Fig. 1 zur Verfügung gestellt werden, erzeugt wird, welche Kraft f in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck Po gesteuert wird;
Fig. 3 eine Ansicht ist, welche die Beträge der Kolbenverschiebung und Druckaufnahmebereiche verschiedener Zylinder, die in der Presse von Fig. 1 zur Verfügung gestellt werden, zur Analyse der Kraft f der Dämpfungszylinder aufzeigt;
Fig. 4 eine schematische Vorderansicht im Querschnitt einer Presse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das einen Betrieb der Presse von Fig. 4 veranschaulicht;
Fig. 6 eine Vorderansicht ist, die eine Lastmeßeinrichtung aufzeigt, die an der Presse von Fig. 4 anstelle eines Formwerkzeugsets installiert ist;
Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, das einen Betrieb zum Erhalten von Druckaufnahmebereichen So und Sg der Dämpfungszylinder durch Verwenden der Lastmeßeinrichtung von Fig. 6 veranschaulicht;
Fig. 8 ein Flußdiagramm ist, das dem aus Fig. 5 entspricht, welches einen Betrieb der Presse gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 9 ein Flußdiagramm ist, das dem von Fig. 5 entspricht, welches einen Betrieb der Presse gemäß einer vierten weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 10 eine schematische Vorderansicht einer Presse ist, die gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist;
Fig. 11 ein Flußdiagramm ist, das einen Initialisierungsbetrieb der Presse aus Fig. 10 veranschaulicht, der vor einem Preßzyklus auf einen Zuschnitt durchgeführt wird;
Fig. 12 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Anordnung der Dämpfungszylinder aufzeigt, welche gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung entsprechend verschiedener Bereiche eines Druckrings in eine Vielzahl an unabhängigen Gruppen aufgeteilt sind;
Fig. 13 eine Ansicht ist, die gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung eine Anordnung von Gaszylindern zusätzlich zu den Dämpfungszylindern aufzeigt;
Fig. 14 eine Ansicht ist, die gemäß einer achten Ausführungsform eine andere Anordnung der Gaszylinder der Erfindung aufzeigt;
Fig. 15 eine Ansicht der Presse von Fig. 1 ist, wenn das Öl, das in die Dämpfungszylinder fließt, nicht synchronisiert sind;
Fig. 16 eine schematische Ansicht ist, die eine Modifikation der Presse aus Fig. 1 aufzeigt, wobei gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung Dämpfungsstifte von den Dämpfungszylindern getrennt sind; und
Fig. 17 eine Vorderansicht ist, die gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung einen der Dämpfungszylinder aufzeigt, die anstelle der Dämpfungszylinder in der Ausführungsform von Fig. 1 und der anderen Ausführungsformen verwendet werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, wo eine Presse 10 aufgezeigt ist, bei der eine Grundplatte 14, auf der ein Stempel 12 montiert ist, auf einer Basis 18 über einen Pressenträger 16 fest positioniert ist, während ein Pressenstößel 22, der ein fest damit verbundenes Formwerkzeug 20 trägt, in der vertikalen Richtung mittels einer Antriebseinrichtung (nicht aufgezeigt) hin- und herbewegt wird, die eine Kurbelwelle, die durch einen Elektromotor gedreht wird, und Verbindungsstücke, die mit der Kurbelwelle verbunden sind, einschließt. Der Stempel 12 und die Grundplatte 14 besitzen eine Vielzahl an durchgehenden Löchern, durch welche sich entsprechende Dämpfungsstifte 24 erstrecken. Diese Dämpfungsstifte 24 wirken als Kolbenstangen von Dämpfungszylindern in der Form von hydropneumatischen Zylindern 26, die unterhalb der Grundplatte 14 angeordnet sind. Die hydropneumatischen Zylinder 26 sind an der Basis 18 fixiert. Die Dämpfungsstifte 24 tragen an ihren oberen Endabschnitten ein Druckbauteil in der Form eines Druckrings 28, das innerhalb des Stempels 28 angeordnet ist. Der Druckring 28 wirkt mit dem vertikal hin- und herbewegbaren Formwerkzeug 20 zusammen, um einen Zuschnitt 30 dazwischen zu halten, wenn das Formwerkzeug 20 mit dem Pressenstößel 22 abgesenkt wird, und wirkt mit dem Stempel 12 zusammen, um einen Ziehvorgang auf den Zuschnitt 30 auszuüben. Der Druckring 28 ist für einen Kontakt mit einem radialen äußeren Bereich des Zuschnitts 30 ausgeformt und angeordnet.
Durch die hydropneumatischen Zylinder 26 wird eine Kraft zum Halten des Zuschnitts, das heißt, eine Zuschnitthaltekraft, erzeugt. Während der Zuschnitt 30 mit dieser Zuschnitthaltekraft durch und zwischen dem Druckring und dem Formwerkzeug 20 gehalten wird, wird der Zuschnitt 30 durch das Formwerkzeug 20 und den Stempel 12 gezogen, wenn das Formwerkzeug 20 abgesenkt wird. Der Stempel 12, das Formwerkzeug 20 und der Druckring 28 bilden ein dem Zuschnitt 30 entsprechendes Formwerkzeugset. Die Anzahl und Positionen der hydropneumatischen Zylinder 26 werden abhängig von der spezifischen Konfiguration (Größe und Form) des Zuschnitts 30 oder des Druckrings 28 nach Notwendigkeit festgelegt. Zum Beispiel werden die hydropneumatischen Zylinder 26 an ausgewählten Positionen in einer Matrix- oder Gitteranordnung installiert, welche die gesamte Oberfläche des radialen äußeren Bereichs des Zuschnitts 30, an dem der Zuschnitt gehalten wird, bedeckt. Die durch die Grundplatte 14 und den Stempel 12 ausgebildeten durchgehenden Löcher sind für eine Ausrichtung mit den entsprechenden hydropneumatischen Zylindern 26 ausgebildet. Alternativ dazu besitzt die Grundplatte 14 einen Ausschnitt, der den radialen äußeren Bereich des oben angezeigten Ausschnitts 30 abdeckt.
Jeder hydropneumatische Zylinder 26 ist so ausgebildet, daß der Kolben über eine Distanz beweglich ist, die größer ist als der Betätigungshub des Druckrings 28 während des Preß- oder Ziehzyklus. Der Zylinder 26 besitzt eine erste Druckkammer 32, deren Volumen mit einer Abwärtsbewegung des entsprechenden Dämpfungsstifts 24 abnimmt, und eine zweite Druckkammer 32, deren Volumen mit der Abwärtsbewegung des Dämpfungsstifts 24 zunimmt. Die ersten Druckkammern 32 von allen Zylindern 26 sind über eine Verbindung 33 miteinander verbunden, während die zweiten Druckkammern 34 der Zylinder 26 über eine Verbindungsleitung 35 miteinander in Verbindung stehen. Die ersten Druckkammern 32 werden mit einem gasförmigen Fluid wie Stickstoffgas gefüllt, während die zweiten Druckkammern 34 mit einem Fluid in der Form eines Öls gefüllt werden. Eine Kraft, die einem Unterschied zwischen den Drücken in den ersten und zweiten Druckkammern 32, 34 eines jeden Zylinders 26 entspricht, wird auf den Druckring 28 über den entsprechenden Dämpfungsstift 24 übertragen. Ausführlich erläutert, wird eine Kraft f, die von jedem hydropneumatischen Zylinder 26 erzeugt wird und die auf den Dämpfungsstift 24 wirkt, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
f = Pg·Sg - Po·So ............(1)
wobei, Pg: Gasdruck in der ersten Druckkammer 32,
Po: Öldruck in der zweiten Druckkammer 34,
Sg: Druckaufnahmebereich des Kolbens des Zylinders 26, welcher teilweise die erste Druckkammer 32 definiert,
So: Druckaufnahmebereich des Kolbens des Zylinders 26, welcher teilweise die
zweite Druckkammer 34 definiert.
Die Anfangswerte Pgo und Poo der Gas- und Öldrücke Pg, Po vor einem Preßzyklus werden so bestimmt und eingestellt, daß abhängig von den Druckaufnahmebereichen Sg und So des Zylinders 26 die gewünschte Zuschnitthaltekraft zur Verfügung gestellt wird. Die Zuschnitthaltekraft, die über jeden Dämpfungsstift tatsächlich auf den Zuschnitt 30 wirkt, ist gleich der Kraft f minus dem Gewicht des Dämpfungsstifts 24 und dem Anteil des Gewichts des Druckrings 28, den der Dämpfungsstift 24 entsprechend trägt.
Da die ersten Druckkammern 32 und die zweiten Druckkammern 34 von allen Zylindern 26 über die entsprechenden Verbindungsleitungen 33, 34 in Verbindung miteinander stehen, besitzen die ersten Druckkammern 32 von allen Zylindern 26 denselben Gasdruck Pg und die zweiten Druckkammern 34 von allen Zylindern 26 besitzen denselben Öldruck Po, so daß die Kraft f, die auf alle Dämpfungsstifte 24 wirkt, im wesentlichen dieselbe ist, sogar wenn die Zylinder 26 während des Preßzyklus aufgrund einer Längenvariation des Dämpfungsstifts 24 und der anderen Formfehler oder anderer Fehler der betreffenden Komponenten unterschiedliche Kolbenpositionen besitzen. Demgemäß ist die Zuschnitthaltekraft mittels der Dämpfungsstifte 24 über die gesamte Fläche des Druckrings 28 gleichmäßig verteilt, wenn die Zylinder 26 im Hinblick auf die Fläche des Druckrings 28 gleichmäßig angeordnet sind, zum Beispiel wenn die Zylinder 26 entsprechend jeweils gleichmäßig unterteilter Abschnitte des Druckrings 28 zur Verfügung gestellt werden.
Mit den zweiten Druckkammern 34 der hydropneumatischen Zylinder 26 sind ein Volumenausgleichszylinder 36 und ein Druckeinstellzylinder 38 verbunden. Die Querschnittsfläche der Druckkammer des Volumenausgleichszylinder 36, das heißt, der Druckaufnahmebereich des Kolbens des Zylinders 36 ist gleich einer Summe n·So der Druckaufnahmebereiche So der Kolben von allen Zylindern 26, wobei "n" die Anzahl der Zylinder 26 darstellt. Der Kolben des Volumenausgleichszylinders 36 ist mit einer Kolbenstange 40 verbunden, die an ihrem oberen Endabschnitt angrenzbar ist an einen Eingriffsabschnitt 42, der auf dem Formwerkzeug 20 ausgebildet ist, in dem Moment, wenn das Formwerkzeug 20 in angrenzenden Kontakt mit dem Zuschnitt 30 kommt, der auf dem Druckring 28 angeordnet ist. In dieser Anordnung wird ein Arbeitsöl in dem Volumenausgleichszylinder 36 in die zweiten Druckkammern 34 der Zylinder 26 eingeleitet, wenn das Formwerkzeug 20 in einem Preßzyklus abgesenkt wird, um so den Kolben des Zylinders 36 und auch die Kolben der Zylinder 26 abzusenken. Als ein Ergebnis wird der Druck Po in den zweiten Druckkammern 34 auf einen im wesentlichen konstanten Niveau gehalten (wenn ein Fließwiderstand des Öls ignoriert wird), sogar obwohl das Volumen der zweiten Druckkammer 34 eines jeden Zylinders 26 mit der Abwärtsbewegung seines Zylinders zunimmt. Der auf dem Formwerkzeug 20 ausgebildete Eingriffsabschnitt 42 kann ersetzt werden durch einen Eingriffsabschnitt, der auf dem Pressenstößel 22 vorgesehen ist, derart, daß die Länge des Eingriffsabschnitts abhängig von den Größen des Formwerkzeugsets (12, 20, 28) und dem Zuschnitt 30 einstellbar ist, so daß der Eingriffsabschnitt des Pressenstößels 22 an den oberen Endabschnitt der Kolbenstange 40 des Volumenausgleichszylinders 36 angrenzen kann, wenn das Formwerkzeug 20 an den Zuschnitt 30 auf dem Druckring 28 angrenzt. Der einzelne Volumenausgleichszylinder 36 kann ersetzt werden durch zwei oder mehrere Druckhaltezylinder, deren Kolben einen Gesamtdruckaufnahmebereich von gleich n·So besitzen.
Der Druckeinstellzylinder 38 besitzt eine Druckregulierkammer 44, die mit den zweiten Druckkammern 34 der hydropneumatischen Zylinder 26 in Verbindung steht. Die Druckregulierkammer 44 ist teilweise definiert durch einen Kolben 48, der in der vertikalen Richtung hin- und herbewegt wird, wenn eine Nocke 46 gedreht wird. Mit anderen Worten, eine Drehbewegung der Nocke 46 bewirkt eine Zunahme und Abnahme des Volumens der Druckkammer 44, wodurch der Öldruck Po in den zweiten Druckkammern 34 verändert wird. Zum Beispiel wird die Nocke 46 synchron mit der Drehung der Kurbelwelle der Antriebseinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Pressenstößels 22 gedreht. Die Nocke 46 besitzt eine Nockenoberfläche (äußere Umfangsoberfläche) 50, die profiliert ist, um den Öldruck Po gemäß einem Schema zu ändern, das einem vorbestimmten Änderungsschema der Zuschnitthaltekraft während des Preßzyklus, in dem der Preßring 28 abgesenkt wird, entspricht. Eine aufwärts gerichtete Kraft Pg·Sg, die basierend auf dem Gasdruck Pg erzeugt wird, ändert sich, wie beispielsweise in dem Graph von Fig. 2 aufgezeigt, mit einer Änderung des Volumens der ersten Druckkammer 32, wenn der Druckring 28 hin- und herbewegt wird. Die Kraft f (= Pg·Sg), die auf den Dämpfungsstift 24 wirkt, kann jedoch im wesentlichen konstant gehalten werden durch Verändern einer abwärts gerichteten Kraft Po·So, die auf dem Öldruck Po basiert, was ebenfalls in Fig. 2 aufgezeigt ist. Wenn die nach oben gerichtete Kraft Pg·Sg mit einer Abnahme des Volumens der ersten Druckkammer 32 während einer Abwärtsbewegung des Druckrings 28 zunimmt, wird der Kolben 48 des Druckeinstellzylinders 38 abgesenkt, um das Volumen der Druckregulierkammer 44 zu verringern, so daß der Öldruck Po in der zweiten Druckkammer 34 zunimmt. In Fig. 2 bezeichnet "St1" die Position des Pressenstößels 22, bei der das Formwerkzeug 20 während der Abwärtsbewegung des Stößels 22 den Zuschnitt 30 berührt, und bezeichnet "St2" das untere Hubende des Pressenstößels 22, während "St3" die Position des Stößels 22 bezeichnet, bei der das Formwerkzeug 20 während der Aufwärtsbewegung des Stößels 22 von dem Zuschnitt 30 getrennt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wirken der Volumenausgleichszylinder 36, der Druckeinstellzylinder 38, die Kolbenstange 40, der Eingriffsabschnitt 42 und die Nocke 46 unter Ausbildung einer Druckeinstelleinrichtung zusammen, die in Fig. 1 allgemein als 52 bezeichnet wird, welche ausgelegt ist, um den Öldruck Po in der zweiten Druckkammer 34 eines jeden hydropneumatischen Zylinders 26 zu steuern, um die Kraft f auf den Zuschnitt 30 über den Preßzyklus auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten. Es sei angemerkt, daß der Volumenausgleichszylinder 36 weggelassen werden kann, wenn die Nocke 46 geeignet geformt ist und der Druckaufnahmebereich des Druckeinstellzylinders 38 geeignet festgelegt ist, um so eine Änderung des Volumens der zweiten Druckkammer 34 des Zylinders 26 während des Preßzyklus zu kompensieren.
Unter Bezug auf Fig. 3 wird ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verschiebung des Kolbens des Druckeinstellzylinders 38 und der Kraft f, die auf jeden Dämpfungsstift 24 wirkt, beschrieben. Das heißt, der Gasdruck Pg, nachdem der Kolben des hydropneumatischen Zylinders 26 verschoben worden ist, wird durch die folgende Gleichung (3) dargestellt, welche erhalten wird durch Umwandeln aus der folgenden Gleichung (2):
Pgo·Vg = Pg·(Vg - n·X1·Sg) ............(2)
Pg = Pgo·Vg/(Vg - n·X1·Sg) ............(3)
wobei, X1 = X2
S1 = n·So
X1: Kolbenverschiebung des Zylinders 26 mit einer Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22,
X2: Kolbenverschiebung des Zylinders 36 mit der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22,
X3: Kolbenverschiebung des Zylinders 38 durch die Nocke 46,
S1: Druckaufnahmebereich des Zylinders 36,
S2: Druckaufnahmebereich des Zylinders 38,
Pgo: Anfangsgasdruck im Zylinder 26 vor der Kolbenverschiebung,
Vg: Gasanfangsgesamtvolumen der ersten Druckkammer 32 und der Leitung 33.
Gleichermaßen wird der Öldruck Po, nachdem der Kolben 48 des Druckeinstellzylinders 38 verschoben worden ist, durch die folgende Gleichung (5) dargestellt, die erhalten wird durch Umwandeln aus der folgenden Gleichung (4):
K = -ΔP/(ΔVo/Vo) = -(Poo - Po)/(X3·S2/Vo) ........ (4)
Po = Poo + X3·S2·K/Vo) ............................ (5)
wobei, Poo: Ölanfangsdruck im Zylinder 26 vor der Kolbenverschiebung des Zylinders 38,
Vo: Ölanfangsgesamtvolumen des hydraulischen Kreislaufs, der mit den Druckkammern 34 in Verbindung steht,
K: Elastizitätsmodul des Volumens des Öls.
Die folgende Gleichung (6) wird erhalten aus den obigen Gleichungen (I), (3) und (5) durch Ersetzen der rechten Glieder der Gleichungen (3) und (5) für die Werte "Pg" und "Po" in der Gleichung (1):
f = Sg·Pgo·Vg/(Vg - n·X1·Sg) - So(Poo + X3·S2·K/Vo) ... (6)
Die Gleichung (6) zeigt an, daß sich die Kraft f mit den variablen Parametern X1 und X3 ändert. Die Nockenoberfläche 50 der Nocke 46 ist entsprechend der Gleichung 6 geformt oder profiliert, so daß die Kraft f, die durch jeden hydropneumatischen Zylinder 26 erzeugt wird, sich gemäß eines gewünschten Schemas ändert. Während die Gleichung (6) nicht den Fließwiderstand des Arbeitsöls als einen Parameter einschließt, kann die Kraft f bestimmt werden unter Berücksichtigung der Querschnittsfläche des Öldurchflusses (z. B. Leitung 35) und der Preßgeschwindigkeit (reziproke Geschwindigkeit des Pressenstößels 22).
In der gemäß der wie oben beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruierten Presse 10 wird die Zuschnitthaltekraft (bestimmt durch die Kraft f, die von den Zylindern 26 erzeugt wird) während des Preßzyklus gemäß eines gewünschten Schemas automatisch verän dert und wird gleichmäßig über die gesamte Fläche des Druckrings 28 verteilt, unabhängig von den Formfehlern oder anderen Fehlern der betreffenden Komponenten. Die vorliegende Presse 10 stellt somit eine verbesserte Qualität des Produkts sicher, das durch Ziehen des Zuschnitts 30 erhalten wird, und ermöglicht die Verwendung eines Materials mit geringer Qualität als den Zuschnitt 30, nämlich eines relativ kostengünstigen Materials, das dazu neigt, leicht einem Reißen und/oder Faltenwerfen zu unterliegen, wenn die Zuschnitthaltekraft nicht gleichmäßig an den lokalen Stellen des Zuschnitts 30 durch den Druckring 28 verteilt wird. Ferner ist die Dämpfungseinrichtung, die in der vorliegenden Presse 10 verwendet wird, in der Lage, die Zuschnitthaltekraft zu verändern, durch ein einfaches Zur-Verfügung- Stellen der den Dämpfungsstiften 24 entsprechenden hydropneumatischen Zylinder 26 und der Druckeinstelleinrichtungen 52 zum Einstellen des Öldrucks Po in den Zylindern 26. Demgemäß ist die vorliegende Dämpfungseinrichtung hinsichtlich der Konstruktion einfacher und ist bei geringeren Kosten verfügbar als die Dämpfungseinrichtung des Stands der Technik, welche die Dämpfungsluftzylinder zum Erzeugen der Zuschnitthaltekraft und die Ausgleichshydraulikzylinder, die von den Luftzylindern getrennt sind, verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Druckkammern 32 von allen Zylindern 26 über die Leitung 33 miteinander verbunden, während die zweiten Druckkammern 34 dieser Zylinder 26 über die Leitung 35 miteinander verbunden sind, so daß die Gasdruckwerte Pg und die Öldruckwerte Po von allen Zylindern 26 auf dieselben Niveaus gesteuert werden. Diese Anordnung erlaubt einen höheren Grad an Einheitlichkeit oder Gleichmäßigkeit der Verteilung der Zuschnitthaltekraft als eine Anordnung, bei der Druckwerte Po, Pg in den einzelnen Zylindern 26 unabhängig voneinander gesteuert werden. Da die einzelne oder übliche Druckeinstelleinrichtung 52 für alle hydropneumatischen Zylinder 26 als die Dämpfungszylinder verwendet wird, ist die Dämp fungseinrichtung weiter vereinfacht und sind die Kosten der Herstellung weiter reduziert.
Im Prinzip wird die Zuschnitthaltekraft basierend auf dem Druck Pg der Gasfüllung der ersten Druckkammern 32, deren Volumen abnimmt, wenn die Dämpfungs stifte 24 abgesenkt werden, erzeugt, und die somit erzeugte Kraft wird durch Verändern des Drucks Po des Öls in den zweiten Druckkammern 34 eingestellt. Die Zuschnitthaltekraft wird somit nicht durch Verändern des Drucks Pg des Gases, dessen Elastizitätsmodul des Volumens beträchtlich gering ist, eingestellt. Die Zuschnitthaltekraft kann daher in der vorliegenden Anordnung mit einem höheren Ansprechen verändert werden als in einer Anordnung, in welcher der Gasdruck Pg geändert wird, um die Zuschnitthaltekraft einzustellen. Dies bedeutet, daß die Zuschnitthaltekraft mit einer höheren Genauigkeit gemäß eines gewünschten Veränderungsschemas gesteuert werden kann, sogar wenn die Preßgeschwindigkeit relativ hoch ist. Darüber hinaus kann der Öldruck Po geeignet gesteuert werden, ohne einem Risiko eines Ölverlusts, da der zu steuernde Öldruck Po in den zweiten Druckkammern 34 im allgemeinen gering ist. Ferner erlaubt die Bereitstellung des Volumenausgleichszylinders 36, der ebenfalls mit den zweiten Druckkammern 34 der hydropneumatischen Zylinder 26 in Verbindung steht, daß der Preßzyklus bei einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Spezieller beschrieben, eine Abwärtsbewegung des Formwerkzeugs 20 während des Preßzyklus, die eine Abwärtsbewegung der Kolben der Zylinder 26 bewirkt, bewirkt auch eine Abnahme des Volumens in der Druckkammer in dem Volumenausgleichszylinder 36, wodurch bewirkt wird, daß das Öl aus dem Zylinder 36 in die zweiten Druckkammern 34 fließt, wenn das Volumen dieser Kammern 34 aufgrund der Abwärtsbewegung der Kolben der Zylinder 26 zunimmt. Dieser Ölfluß in die zweiten Druckkammern 34 erleichtert die Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22. Andererseits ermöglicht eine Aufwärtsbewegung des Formwerkzeugs 20, daß die Kolben der Zylinder 26 durch den erhöhten Gasdruck Pg in den ersten Druckkammern 32 sich nach oben bewegen, während gleichzeitig ermöglicht wird, daß der Kolben des Zylinders 36 mit dem Ölfluß aus den zweiten Druckkammern 34 in den Zylinder 36 sich nach oben bewegt. Es wird dabei insbesondere angemerkt, daß die Kolbenstange 40 des Volumenausgleichszylinders 36 positiv abgesenkt wird durch den Eingriffsabschnitt 42 des Formwerkzeugs 20, wenn das Formwerkzeug 20 abgesenkt wird, so daß das Öl aus dem Zylinder 36 in die zweiten Druckkammern 34 der Zylinder 26 gedrückt wird.
Es wird ebenfalls angemerkt, daß der Kolben 48 des Druckeinstellzylinders 48 durch die Nocke 46 angetrieben wird, um so das Volumen der Druckregulierkammer 44 zu verändern, um dadurch den Öldruck Po in den zweiten Druckkammern 34 der hydropneumatischen Zylinder 26 zu verändern. Diese Anordnung stellt ein höheres Ansprechen des Öldrucks Po auf die veränderte Position des Pressenstößels 22 sicher als eine Anordnung, bei der der Öldruck Po durch eine Pumpe und Absperrventile verändert wird. Eine relativ geringe Distanz einer Bewegung des Kolbens 48 kann nämlich bewirken, daß sich der Öldruck Po um einen relativ großen Betrag und mit einer relativ hohen Rate ändert. Somit kann die Zuschnitthaltekraft mit einer hohen Genauigkeit gemäß dem gewünschten Schema, das durch das Profil der Nockenoberfläche 50 festgelegt ist, gesteuert werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Volumenausgleichszylinder 36 zusätzlich zu dem Druckeinstellzylinder zur Verfügung gestellt, so daß eine Änderung des Volumens der zweiten Druckkammer 34 eines jeden Zylinders 26 während der Abwärtsbewegung des Dämpfungsstifts 24 durch den Ölfluß aus dem Zylinder 36 in die zweite Druckkammer 34 kompensiert wird. Dies bedeutet, daß der Druckeinstellzylinder 38 lediglich für den Zweck des Veränderns des Öldrucks Pg verwendet werden kann und die Nocke 46 nicht notwendigerweise so geformt sein muß, um den Öldruck Po für die Volumenände rung der zweiten Druckkammer 34 zu kompensieren. Demgemäß kann die Nocke 46 relativ einfach entworfen werden und der notwendige Betätigungshub des Kolbens 48 kann relativ gering gemacht werden.
Als nächstes wird auf Fig. 4 Bezug genommen, wo eine Presse 60 beschrieben wird, die gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung konstruiert ist. In Fig. 4 werden dieselben Referenzziffern verwendet, wie sie in Fig. 1 verwendet werden, um die entsprechenden funktionellen Komponenten zu identifizieren, welche im Interesse der Kürze und Einfachheit nicht beschrieben werden.
In der vorliegenden Presse 60 wird anstelle der Nocke 46, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, eine Druckreguliereinrichtung 62 verwendet. Die Druckreguliereinrichtung 62 ist mit einer Vorsteuerkammer 64 des Druckeinstellzylinders 38 verbunden. Die Vorsteuerkammer 64 ist an der Seite des Kolbens 48 vorgesehen, die von der Druckregulierkammer 44 entfernt ist. Der Kolben 48 wird durch Flüsse des Öls in und aus der Vorsteuerkammer 64 durch die Druckreguliereinrichtung 62 bewegt, um dadurch den Druck Po in den hydropneumatischen Zylindern 26 einzustellen. Wenn das Öl aus der Vorrichtung 62 in die Vorsteuerkammer 64 geleitet wird, um den Kolben 48 nach unten zu bewegen, wird das Volumen der Druckregulierkammer 44 verringert, um den Öldruck Po zu erhöhen. Wenn das Öl aus der Vorsteuerkammer 64 durch die Vorrichtung 62 abgelassen wird, wird der Kolben 48 durch den Öldruck Po in der Kammer 44 nach oben bewegt, wodurch das Volumen der Kammer 44 erhöht und der Öldruck Po verringert wird. Die Druckreguliereinrichtung 62 umfaßt eine Pumpe 66, ein Ölzuführabsperrventil 68, einen Zuführdurchflußmesser 70, einen Abflußdurchflußmesser 70 und ein Ölablaufabsperrventil 74. Die Pumpe 66 und die Absperrventile 68, 74 werden durch eine Steuervorrichtung 76 gesteuert, und es werden Outputsignale der Öldurchflußmesser 70, 72 in die Steuervorrichtung 86 eingespeist.
Die Steuereinrichtung 76 umfaßt einen Mikrocomputer, der eine Zentraleinheit, einen Direktzugriffsspeicher und einen Nur-Lese-Speicher beinhaltet. Die Zentraleinheit arbeitet zur Steuerung der Presse 60 und der Druckreguliereinrichtung 62 gemäß Steuerprogrammen, die in dem Nur-Lese- Speicher gespeichert sind, während eine Funktionsweise zur vorübergehenden Datenspeicherung des Direktzugriffsspeichers verwendet wird. Die Steuervorrichtung 76 empfängt Ausgangssignale eines Gasdrucksensors 78 zum Erfassen des Gasdrucks Pg, eines Öldrucksensors 80 zum Erfassen des Öldrucks Po und einer Vielzahl an Grenzschaltern 82 zum Erfassen der vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 78 während des Preßzyklus.
Es wird eine Routine beschrieben, die von der Steuervorrichtung 76 durchgeführt wird, um die Druckreguliereinrichtung 62 zu steuern, wobei auf das Flußdiagramm von Fig. 5 Bezug genommen wird.
Die Routine wird mit dem Schritt S1 gestartet, um ein optimales Schema der Änderung Fr der Pressenlast eines jeden Preßzyklus, der mit den spezifischen Formwerkzeugsets (12, 20, 28) variiert, zu bestimmen und einzustellen. Das optimale Lastveränderungsschema Fr kann in einem geeigneten Speichermedium gespeichert werden, das an dem Formwerkzeugset angebracht ist (z. B. an dem Stößel 12 angebracht ist) und über einen geeigneten Sender/Empfänger auf die Steuervorrichtung 76 übertragen wird. Alternativ dazu kann das optimale Lastveränderungsschema Fr durch den Benutzer der Presse 60 durch ein geeignetes Dateneingabemittel wie einer Tastatur eingegeben werden. Das optimale Lastveränderungsschema Fr besteht aus optimalen Lastwerten Fri (optimale Druckkraftwerte) der Presse 60, wenn der Pressenstößel 22 sich an den entsprechenden Positionen befindet, die durch die Grenzschalter 82 erfaßt werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die optimalen Lastwerte Fri ausge drückt als der optimale Kraftwert f, der durch jeden hydropneumatischen Zylinder 26 erzeugt wird. Das optimale Lastveränderungsschema Fr kann jedoch auch als die Gesamtkraft Σf= f·n ausgedrückt werden, welche die Summe der Kraftwerte f ist, die durch alle Zylinder 26 erzeugt werden. Ferner kann das optimale Lastveränderungsschema Fr ausgedrückt werden als die reine Zuschnitthaltekraft, die auf den Zuschnitt 30 wirkt. Diese reine Zuschnitthaltekraft ist gleich der Gesamtkraft f·n minus den Gewichten der Dämpfungsstifte 24 und des Druckrings 28.
Der Schritt S1 wird von dem Schritt S2 gefolgt, um zu bestimmen, ob von irgendeinem der Grenzschalter 62 ein Stößelpositionssignal erzeugt wurde. Dieses Signal wird erzeugt, wenn irgendeine der vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 durch den entsprechenden Grenzschalter 82 erfaßt wird. Wenn im Schritt S2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, läuft der Steuerungsfluß zum Schritt S3 zum Einlesen des Öldrucks Po, wie er durch das Ausgangssignal des Öldrucksensors 80, und des Gasdrucks Pg, wie er durch das Ausgangssignal des Gasdrucksensors 78 dargestellt wird. Dann geht der Steuerungsfluß zum Schritt S4 über, um die Kraft f auf Basis der Drücke Po, Pg und gemäß der obigen Gleichung (1) zu berechnen. Der Öldrucksensor 80, der Gasdrucksensor 78 und ein Abschnitt der Steuereinrichtung 76, die für die Implementierung der Schritte S3 und S4 vorgesehen ist, bilden eine Lasterfassungseinrichtung zur Erfassung der Drucklast in der Form der Kraft f.
Die Druckaufnahmebereiche So und Sg, die in der Gleichung (1) zur Berechnung der Kraft f verwendet werden, sind in dem Direktzugriffsspeicher der Steuereinrichtung 76 gespeichert. Diese Bereiche So, Sg werden bestimmt oder erfaßt unter Durchführen eines Testpreßzyklus oder eines Testpreßvorgangs unter Verwendung einer wie in Fig. 6 aufgezeigten Lastmeßeinrichtung 84, vor einem Produktionsdurchlauf der Presse 60. Diese Lastmeßeinrichtung 84 wird in der Presse 60 anstelle des Formwerkzeugsets (12, 20, 28) installiert. Die Einrichtung 84 umfaßt ein Positionierungsbauteil 88, das auf der Grundplatte 14 positioniert ist, und einen Meßblock 86, der innerhalb des Positionierbauteils 88 positioniert ist und von den Dämpfungsstiften 24 getragen wird, so daß der Block 86 vertikal bewegbar ist. Der Meßblock 86 besitzt eine Vielzahl an sich nach unten erstreckenden Vorsprüngen, die in Kontakt mit den oberen Endabschnitten der entsprechenden Dämpfungsstifte 24 gehalten werden. Ein jeder dieser Vorsprünge besitzt ein Dehnungsmeßgerät 90 zur Messung der Last F, die darauf wirkt. Die Steuereinrichtung 76 empfängt die Ausgangssignale der Dehnungsmeßgeräte 90, welche die Lastwerte F anzeigen, während eines an der Presse 60 durchgeführten Testpreßzyklus, um die Druckaufnahmebereiche So und Sg der hydropneumatischen Zylinder 26 gemäß einer Routine, die in dem Fließdiagramm von Fig. 7 veranschaulicht ist, zu berechnen. Der Meßblock 86 besitzt ferner eine Vielzahl an sich nach oben erstreckenden Vorsprüngen 89, so daß der Pressenstößel 22 während des Testpreßzyklus an die Vorsprünge 89 angrenzt.
Die Routine aus Fig. 7 wird mit dem Schritt SS1 initiiert, um zu bestimmen, ob das Stößelpositionssignal von irgendeinem der Grenzschalter 82 erzeugt wurde. Wenn eine positive Entscheidung (JA) im Schritt SS1 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt SS2 über, um die Öl- und Gasdrücke Po, Pg, wie sie durch die Ausgangssignale der Sensoren 80, 78 dargestellt werden, und die Lastwerte F, wie sie durch die Ausgangssignale der Dehnungsmeßgeräte 90 dargestellt werden, einzulesen. Der Schritt SS2 wird gefolgt von einem Schritt SS3 zur Bestimmung, ob der Testpreßzyklus mit einer Hin- und Herbewegung des Pressenstößels 22 vollendet worden ist. Diese Bestimmung kann abhängig davon gemacht werden, ob das Stößelpositionssignal von dem obersten Grenzschalter 82 während der Aufwärtsbewegung des Pressenstößels 22 von seinem unteren Hubende erzeugt worden ist. Alternativ dazu kann die Bestimmung durchge führt werden, basierend auf dem erfaßten Drehwinkel der Kurbelwelle der Antriebseinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Pressenstößels 22. Die Schritte SS1, SS2 und SS3 werden wiederholt durchgeführt, bis die positive Entscheidung (JA) im Schritt SS3 erhalten wird. Somit werden die Öl- und Gasdrücke Po, Pg und die Lastwerte F jedesmal gelesen, wenn das Stößelpositionssignal empfangen wird. Wenn die positive Entscheidung (JA) im Schritt SS3 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt SS4 über, um die Druckaufnahmebereiche So, Sg gemäß der folgenden Gleichung (7) zu berechnen und die berechneten Werte So, Sg in dem Direktzugriffsspeicher der Steuereinrichtung 76 zu speichern.
ΣF = n(f-Wp) = n(Sg·Pg - So·Po - Wp) .......... (7)
wobei, ΣF: Summe der Lastwerte F,
n: Anzahl der hydropneumatischen Zylinder 26,
Wp: Gesamtgewicht der Dämpfungsstifte 24.
Da die Werte n und Wp bekannt sind, können die Werte Sg und So gemäß der obigen Gleichung (7) berechnet werden, wenn zwei oder mehrere Werte für jeden der Parameter ΣF, Pg und Po erhalten worden sind. Das Gewicht Wp kann ebenfalls berechnet werden, wenn drei oder mehrere Werte für jeden der Parameter ΣF, Pg und Po erhalten worden sind.
Es ist selbstverständlich, daß ein Bereich der Steuereinrichtung 76, der für die Implementierung der Schritte SS1-SS4 vorgesehen ist, mit der Lastmeßeinrichtung 84 zusammenarbeitet, welche die Dehnungsmeßgeräte 90 einschließt, um Mittel zur Bestimmung der Druckaufnahmebereiche Sg und So der hydropneumatischen Zylinder 26 zu bilden. Die Flächen Sg und So können auf Basis der Lastwerte F erhalten werden, wie sie durch das einzelne Dehnungsmeßgerät 90, das auf dem Meßblock 86 in Kontakt mit einem ausgewählten Dämpfungsstift 24 vorgesehen ist, dargestellt werden.
Rückbezüglich dem Flußdiagramm aus Fig. 5 wird der Schritt S4 gefolgt vom Schritt S5 zur Berechnung eines Fehlers oder einer Differenz e = f - Fri, durch Vergleichen der im Schritt S4 berechneten Kraft f mit dem optimalen Kraftwert Fri, welcher der Position des Pressenstößels 22 entspricht, wie er durch das aktuell empfangene Stößelpositionssignal erfaßt wird. Der Schritt S5 wird gefolgt vom Schritt S6 zur Bestimmung, ob der absolute Wert des Fehlers e geringer als ein vorbestimmter Toleranzwert α ist. Wenn eine positive Entscheidung (JA) im Schritt S6 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt S7 über. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) im Schritt S6 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt S8 über zur Berechnung eines optimalen Öldurchflußbetrags ΔVn auf Basis des Fehlers e. Der optimale Öldurchflußbetrag ΔVn ist eine Durchflußmenge des Öls in oder aus der Vorsteuerkammer 64 des Druckeinstellzylinders 38, welche Menge notwendig ist, damit die tatsächlich erfaßte Kraft f mit dem optimalen Lastwert Fri übereinstimmt. Der Volumenänderungsbetrag der Vorsteuerkammer 64 wird nämlich auf Basis des Fehlers e berechnet.
Ein Änderungsbetrag Δf der Kraft f, der bei einem Betrag der Änderung ΔVm des Volumens der Druckregulierkammern 44 auftritt, ist ein Änderungsbetrag der Kraft f, der erhalten wird durch Substituieren von (S2·X3 + ΔVm) für S2·X3 in der obigen Gleichung (6). Der Änderungsbetrag Δf wird daher durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt:
Δf = So·ΔVm·K/VO .......... (8)
Die obige Gleichung (8) kann in die folgende Gleichung (9) umgewandelt werden:
ΔVm = Vo·Δf/So·K .......... (9)
Da der Verschiebungsbetrag des Kolbens 48 des Druckeinstellzylinders 38 bezüglich der Vorsteuer- und Druckregulierkammer 64, 44 derselbe ist, besitzen der Änderungsbetrag ΔVm des Volumens der Druckregulierkammer 44 und der entsprechende optimale Öldurchflußbetrag ΔVn (Volumenänderungsbetrag der Vorsteuerkammer 64) ein Verhältnis, ΔVm/S2 = ΔVn/S3, wobei S3 für den Druckaufnahmebereich des Zylinders 38 auf der Seite der Vorsteuerkammer 64 steht. Somit kann die obige Gleichung (9) in die folgende Gleichung (10) umgewandelt werden:
ΔVn = Vo·Δf·S3/So·K·S2 .......... (10)
Demgemäß kann der optimale Öldurchflußbetrag ΔVn, der zur Änderung der tatsächlichen Kraft f zu dem optimalen Lastwert Fri notwendig ist, berechnet werden durch Substituieren des Fehlers e für den Änderungsbetrag Δf in der obigen Gleichung (10). Während der Schritt S8 ausgelegt ist, um auf Basis des Fehlers e den optimalen Öldurchflußbetrag ΔVn zu berechnen, kann dieser Schritt S8 als ein Schritt zur Berechnung des optimalen Änderungsbetrags ΔVm des Volumens der Druckregulierkammer 44 angesehen werden. Es wird verständlich sein, daß ein Abschnitt der Steuereinrichtung 76, die für eine Implementierung des Schritts S5 zur Berechnung des Fehlers e und des Schritts S8 zur Berechnung des optimalen Öldurchflußbetrags ΔVn vorgesehen ist, ein Mittel zur Berechnung des optimalen Änderungsbetrags ΔVm des Volumens der Druckregulierkammer 44 des Druckeinstellventils 38 bildet. Es wird angemerkt, daß die Werte Δf, ΔVm und ΔVn in den obigen Gleichungen (8), (9) und (10) absolute Werte sind und nicht die Richtung der Änderung (Abnahme oder Zunahme) der Werte anzeigen.
Der nächste Schritt S9 ist vorgesehen für eine Bestimmung, ob der Fehler e ein positiver Wert ist. Wenn der Fehler e größer als Null ist, das heißt, wenn die tatsächlich erfaßte Kraft f (berechnet im Schritt S5) größer ist als der optimale Lastwert Fri, wird Schritt S10 implementiert, um das Ölzuführabsperrventil 68 zu öffnen und es offenzuhalten, bis das Öl mit dem optimalen Öldurchflußbetrag ΔVn, der im Schritt S8 berechnet wird, in die Vorsteuerkammer 64 eingeleitet ist. Dieser Betrag ΔVn wird mittels des Durchflußmeßgeräts 70 gemessen oder erfaßt. Das Volumen der Druckregulierkammer 44 wird folglich durch den Betrag ΔVm reduziert und der Öldruck Po wird demgemäß erhöht, wobei die von jedem Zylinder 26 erzeugte Kraft f um Δf oder dem Fehlerbetrag e verringert ist, so daß die Kraft f gleich dem optimalen Wert Fri gemacht wird. Wenn der Fehler e gleich oder geringer als Null ist, das heißt, wenn die tatsächlich erfaßte Kraft f geringer als der optimale Lastwert Fri ist, geht der Steuerungsfluß zum Schritt S11 über, um das Ölablaßabsperrventil 74 zu öffnen und es offenzuhalten, bis das Öl mit dem berechneten optimalen Öldurchflußbetrag ΔVn aus der Vorsteuerkammer 64 abgelassen ist, nämlich bis das Abflußfließmeßgerät 70 die Abflußmenge ΔVn gemessen hat. Als Folge davon wird das Volumen der Kammer 44 um den Betrag ΔVm erhöht und der Öldruck Po wird demgemäß erniedrigt, wodurch die Kraft f um Δf oder der Fehlermenge e erhöht wird, so daß die Kraft f gleich dem optimalen Wert Fri gemacht wird.
Es wird verständlich, daß ein Abschnitt der Steuereinrichtung 76, die zur Implementierung der Schritte S10 und S11 vorgesehen ist, mit der Druckreguliereinrichtung 62 zusammenarbeitet, um eine Kolbenantriebseinrichtung zum Bewegen des Kolbens 48 des Druckeinstellzylinders 38 zu bilden, um den Öldruck Po zur Veränderung der Kraft f gemäß dem gewünschten Schema einzustellen oder zu verändern.
Während die obige Ausführungsform so ausgelegt ist, daß die Absperrventile 68, 74 offengehalten werden, bis der berechnete optimale Betrag ΔVn des Ölflusses in oder aus der Vorsteuerkammer 64 durch das geeignete Öldurchflußmeßgerät 70 erfaßt worden sind, können geeignete Zeiterfassungsein richtungen wie ein Zeitgeber verwendet werden, um eine Ventilöffnungszeit, während der die Absperrventile 68, 74 offengehalten werden, zu messen. Die Ventilöffnungszeit kann erhalten werden durch Dividieren der Nominalförderrate der Pumpe 66 durch den optimalen Öldurchflußbetrag ΔVn. Obwohl die obigen Gleichungen (8) bis (10) keinen Parameter einschließen, der eine Änderung des Gasdrucks Pg bei der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22 während eines Zeitraums des Ölflusses in oder aus der Vorsteuerkammer 64 anzeigt, kann der Änderungsbetrag des Gasdruckes Pg bei der Bestimmung der Ventilöffnungszeit oder des optimalen Öldurchflußbetrags ΔVn, der zur Änderung der Kraft f um Δf = e notwendig ist, berücksichtigt werden. In diesem Fall wird der Änderungsbetrag Δf der Kraft f, wenn das Öl bei einer vorbestimmten Rate in die Vorsteuerkammer 64 eingeleitet oder daraus abgelassen wird, ausgedrückt durch eine Zeit oder einen Betrag des Öldurchflusses (Volumenänderungsbetrag ΔVm der Kammer 44), auf der Basis des Änderungsbetrags des Öldruckes Po als einem Ergebnis der Volumenänderung der Kammer 44 und auf der Basis des Änderungsbetrags des Gasdruckes Pg als einem Ergebnis der Volumenänderung der ersten Druckkammer 32, wenn jede der vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 durch die Grenzschalter 82 erfaßt wird. Die oben angezeigte Zeit oder der Betrag des Ölflusses können als ein Parameter verwendet werden, der den Änderungsbetrag des Gasdrucks Pg anzeigt. Wo die Zeit t als den Parameter verwendet wird, wird der optimale Öldurchflußbetrag ΔVn als eine Funktion g(t) ausgedrückt, während ein Änderungsbetrag der Verschiebung X1 von dem Nominalwert als eine Funktion h(t) ausgedrückt wird, und die Werte X1 und S2·X3 in der obigen Gleichung (6) werden ersetzt durch {X1 + h(t)} und {S2·X3 + g(t)}. Folglich kann der Änderungsbetrag ΔF der Kraft f durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt werden, welche die Zeit t als den Parameter einschließt:
Rückbezüglich der Routine aus Fig. 5 ist Schritt S7, welcher implementiert wird, wenn die positive Entscheidung (JA) im Schritt S6 erhalten wird, vorgesehen, um zu bestimmen, ob der vorliegende Preßzyklus mit einer Hin- und Herbewegung des Pressenstößels 22 vollendet wurde. Dieser Schritt S7 ist identisch mit dem Schritt SS3 in der Routine aus Fig. 7. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) im Schritt S7 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zurück zum Schritt S2. Die Schritte S2-S11 werden somit wiederholt implementiert, bis der vorliegende Preßzyklus vollendet worden ist. Als ein Ergebnis wird die durch jeden hydropneumatischen Zylinder 26 erzeugte Kraft f gemäß dem vorbestimmten optimalen Lastveränderungsschema Fr eingestellt oder verändert. Wenn eine positive Entscheidung (JA) im Schritt S7 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt S12 über, zur Bestimmung, ob der beabsichtigte Preßdurchlauf vollendet worden ist, zum Beispiel, ob eine vorbestimmte Anzahl an Preßzyklen vollendet worden ist. Somit werden die Preßzyklen durchgeführt, während die Kraft f in jedem Zyklus gemäß dem optimalen Lastveränderungsschema Fr gesteuert wird, wobei die Schritte S2-S11 wiederholt implementiert werden. Wenn der Pressenstößel 22 am Ende eines jeden Preßzyklusses zu dem oberen Hubende zurückkehrt, wird die Druckreguliereinrichtung 62 aktiviert, um den Kolben 48 des Druckeinstellzylinders 38 zu bewegen, bis eine vorbestimmte Anfangsposition des Kolbens 48 durch eine geeignete Positionserfassungseinrichtung erfaßt wird oder bis die Kraft f, die auf Basis der Gas- und Öldrücke Pg, Po berechnet wird, gleich einem vorbestimmten Anfangswert gemacht ist.
Wie oben beschrieben, ist die Presse 60 gemäß der vorliegenden zweiten Ausführungsform der Erfindung konstruiert, um die Differenz oder den Fehler e zwischen der Kraft f, die die tatsächliche Zuschnitthaltekraft bei jeder der vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 anzeigt, und den entsprechenden Wert Fri des vorbestimmten optimalen Lastveränderungsschemas Fr zu erhalten und um den Öldurchflußbetrag ΔVn zu berechnen, der notwendig ist, um die Kraft f um den erhaltenen Fehler zu ändern, so daß das Öl mit dem berechneten Öldurchflußbetrag ΔVn in die Vorsteuerkammer 64 des Druckeinstellzylinders 38 eingeleitet oder daraus abgelassen wird, wodurch die Kraft f gleich dem optimalen Wert Fri des vorbestimmten Lastveränderungsschemas Fr gemacht wird. Diese Anordnung stellt einen höheren Grad des Ansprechens während des Betriebs und eine hochgradigere Steuergenauigkeit der Kraft f gemäß dem optimalen Lastveränderungsschema Fr sicher als eine Anordnung, iri der die Ölflüsse in und aus der Vorsteuerkammer 64 auf eine Feedback-Weise gesteuert werden, um so den Fehler e auf Null zu bringen. Insbesondere da der Öldruck Po eingestellt wird, um die Kraft f zu steuern, ermöglicht sogar eine geringe Distanz der Bewegung des Kolbens 48 einen relativ großen Betrag der Änderung des Öldrucks Po bei einer relativ hohen Rate, wobei dadurch eine weitere Verbesserung des Ansprechens auf die Steuerung der Kraft f auf eine Änderung der Position des Kolbens 48 sichergestellt wird.
Es wird verständlich sein, daß der Volumenausgleichszylinder 36, der Volumeneinstellzylinder 38, die Druckreguliereinrichtung 62, die Steuereinrichtung 76, der Gasdrucksensor 78, der Öldrucksensor 80, die Grenzschalter 82 und die Lastmeßeinrichtung 84 eine Druckeinstelleinrichtung bilden, die in Fig. 4 allgemein mit 92 gekennzeichnet ist.
Es wird ebenfalls angemerkt, daß die Kraft f auf Basis des Gasdruckes Pg und des Öldrucks Po, die durch die entsprechenden Gas- und Öldrucksensoren 78, 80 erfaßt werden, und auf Basis der vorbestimmten Druckaufnahmebereiche Sg und So berechnet wird. Da die Druckaufnahmebereiche Sg und So gemäß einem vorbestimmten Verhältnis, wie es durch die obige Gleichung (7) definiert ist, auf der Basis der Lastwerte F, die von den Dehnungsmeßgeräten 90 aktuell erfaßt werden, und der Drücke Pg, Po berechnet werden, spiegeln die vorbestimmten oder berechneten Druckaufnahmebereiche Sg, So die momentane Bedingung der Presse 60 wieder, wie ein Gasverlust, Ölverlust und Meßfehler der Gas- und Öl- drucksensoren 78, 80. Diese Anordnung stellt eine höhere Steuerungsgenauigkeit der Zuschnitthaltekraft, wie sie durch die Kraft f dargestellt wird, sicher als demgegenüber eine Anordnung, welche die Soll-Werte oder die gemessenen Ist-Werte der Druckaufnahmebereiche Sg, So verwendet.
In einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird anstelle der Routine aus Fig. 5 die in dem Flußdiagramm aus Fig. 8 dargestellte Routine verwendet, um die Druckreguliereinrichtung 62 der Presse 60 aus Fig. 4 zu steuern. Der Gasdrucksensor 78 kann jedoch in der vorliegenden Ausführungsform weggelassen werden.
Die Routine aus Fig. 8 startet mit einem Schritt R1 zum Einstellen des optimalen Pressenlastveränderungsschemas Fr, wie im Schritt S1 aus Fig. 5. Der Schritt R1 wird gefolgt von einem Schritt R2 zur Einstellung eines optimalen Öldruckveränderungsschema Pr auf Basis des optimalen Pressenlastveränderungsschemas Fr. Ausführlicher beschrieben, wird die Kraft f gemäß der folgenden Gleichung (12) berechnet, die erhalten wird aus den obigen Gleichungen (1) und (3):
f = Sg·Pgo·Vg/(Vg - n·X1·Sg) - So·Po .......... (12)
Ausführlicher beschrieben, besteht das optimale Pressenlastveränderungschema Fr aus optimalen Lastwerten Fri, die den vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 entsprechen, welche wiederum verschiedenen Beträgen der Ver schiebung X1 des Kolbens eines jeden hydropneumatischen Zylinders 26 entsprechen. Die Öldruckwerte Po, die den vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 entsprechen, werden erhalten durch Substituieren der optimalen Lastwerte Fri für die Kraft f in der Gleichung (12) und durch Verwenden der Verschiebungswerte, welche den vorbestimmten Positionen des Pressenstößels 22 entsprechen als dem Wert X1 in der Gleichung (12). Dann werden optimale Wert Pri des optimalen Öldruckschemas Pr auf Basis der Öldruckwerte Po, die den verschiedenen Positionen des Pressenstößels 22 entsprechen, erhalten. Das optimale Öldruckschema Pr kann direkt aus der obigen Gleichung (12) erhalten werden, ohne einer Verwendung des optimalen Pressenlastveränderungsschemas Fr. Es kann nämlich der Schritt R1 weggelassen werden. In diesem Fall ist das optimale Öldruckschema Pr im wesentlichen dasselbe wie das optimale Pressenlastveränderungsschema.
Der Steuerungsfluß geht dann zum Schritt R3 über, der identisch mit dem Schritt S2 aus Fig. 5 ist, zur Bestimmung, ob das Stößelpositionssignal durch irgendeinen der Grenzschalter 82 erzeugt worden ist. Wenn die positive Entscheidung (JA) im Schritt R3 erhalten wird, wird der Schritt R4 implementiert, um den Öldruck Po, wie er durch das Ausgangssignal des Öldrucksensors 80 dargestellt wird, einzulesen. Der Schritt R4 wird gefolgt von einem Schritt R5 zur Berechnung einer Differenz oder eines Fehlers e = Po - Pri durch Vergleichen des erfaßten Öldrucks Po mit dem optimalen Öldruckwert Pri, der der Position des Pressenstößels 22, wie er durch das Stößelpositionssignal dargestellt wird, entspricht. Der Steuerungsfluß geht dann zum Schritt R6 über, zur Bestimmung, ob der absolute Wert des Fehlers e geringer ist als der vorbestimmte Toleranzwert α, wie im Schritt S6 aus Fig. 5. Der Schritt R6 wird gefolgt von Schritten, die ähnlich den Schritten S8-S12 aus Fig. 5 der zweiten Ausführungsform sind, zur Steuerung des Ölflusses in und aus der Vorsteuerkammer 64 des Druckeinstellzylinders 38, so daß der Öldruck Po sich zum optimalen Öl- druckveränderungsschema Pr ändert. In diesem Fall hängt der Betrag der Änderung Af der Kraft f mit der Bewegung des Kolbens 48 des Zylinders 38 in erster Linie von dem Betrag der Änderung ΔPo des Öldrucks Po ab, nämlich Wf = ΔPo · So. Folglich können die obigen Gleichungen (8) und (10) in die folgenden Gleichungen (13) bzw. (14) umgewandelt werden:
ΔPo = ΔVm·K/Vo .................... (13)
ΔVn = Vo·ΔPo·S3/K·S2 .............. (14)
Somit kann der optimale Öldurchflußbetrag ΔVn erhalten werden durch Substituieren des Fehlers e für den Betrag der Änderung ΔPo in der obigen Gleichung (14). Der optimale Öldurchflußbetrag ΔVn kann bestimmt werden, indem ein geeigneter Parameter berücksichtigt wird, der einen Änderungsbetrag des Gasdrucks Pg anzeigt, der während einer Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22 während eines Zeitraums, in dem das Öl in die Vorsteuerkammer 64 fließt, auftritt.
Die vorliegende dritte Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie die zweite Ausführungsform, insofern als das Volumen der Druckregulierkammer 44 abhängig von dem Fehler der Zuschnitthaltekraft von dem optimalen Wert verändert wird. In der vorliegenden Ausführungsform arbeitet ein Bereich der Steuereinrichtung 76, der für die Implementierung des Schritts R4 vorgesehen ist, mit dem Öldrucksensor 80 zusammen, um die Lasterfassungseinrichtung zu bilden, während ein Bereich der Steuereinrichtung 76, der für die Implementierung des Schritts R5 und des Schritts (nicht aufgeführt) zur Berechnung des optimalen Öldurchflußbetrags ΔVn auf Basis des Fehlers e vorgesehen ist, die Einrichtung zur Berechnung des optimalen Öldurchflußbetrags ΔVn bildet. Wie aus der obigen Gleichung (S) ersichtlich ist, variiert der Öldruck Po mit der Verschiebung X3 des Kolbens 48 des Druckeinstellzylinders 38. Das optimale Öldruckveränderungsschema Pr kann daher ersetzt werden durch ein optima les Veränderungsschema der Verschiebung X3 zur Steuerung der Zuschnitthaltekraft.
Bezugnehmend auf das Flußdiagramm aus Fig. 9 wird dort gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung eine Routine dargestellt, die anstelle der Routine aus Fig. 5 verwendet wird. Die Routine aus Fig. 9 unterscheidet sich von der aus Fig. 5 dahingehend, daß die Schritte S10 und S11 gefolgt werden von dem Schritt S3, als daß sie vielmehr gefolgt werden von dem Schritt S7. Diese Anordnung ermöglicht eine Feedback-Steuerung der Kraft f für eine genaue Übereinstimmung mit den optimalen Lastwerten Fri des optimalen Pressenlastveränderungsschemas Fr. Diese Feedback- Steuerung ist anwendbar auf die dritte Ausführungsform aus Fig. 8. Die optimalen Lastwerte Fri und die optimalen Öldruckwerte Pri, die in den Ausführungsformen der Fig. 5, 8 und 9 verwendet werden, können kompensiert werden in Abhängigkeit von dem Betrag der Änderung des Gasdrucks Pg als einer Funktion der Zeit.
Als nächstes wird eine Presse 100 beschrieben, die gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, die von der Presse 60 aus Fig. 4 dahingehend verschieden ist, daß die Presse 100 mit folgendem ausgestattet ist: einem Kolbenpositionssensor 102 zum Erfassen einer Position Xp des Kolbens 48 des Druckeinstellzylinders 38; einem Öldrucksensor 104 als einem zweiten Öldrucksensor zum Erfassen eines Öldrucks Pn in der Vorsteuerkammer 64; einem Ölreservoir 106 zum Lagern des Öls; und einer Pumpe 108 zum Zuführen des Öls aus dem Reservoir 106 in dem Volumenausgleichszylinder 36. In der vorliegenden fünften Ausführungsform werden die Druckreguliereinrichtung 62 und die Pumpe 108 gesteuert, um den Öldruck Pn und die Kolbenposition Xp gemäß einer Routine zu steuern, die in dem Flußdiagramm aus Fig. 11 dargestellt ist, wenn die Presse 100 in ihre Anfangsposition gebracht wird, in der das Formwerkzeug 20 sich in einem Abstand oberhalb des Zuschnitts 30 befindet, während die Kolben der Zylinder 26 und 36 sich an ihren oberen Hubenden befinden.
Die Routine aus Fig. 11 wird mit einem Schritt Q1 gestartet zum Einlesen des Öldrucks Pn, wie er durch das Ausgangssignal des Öldrucksensors 104 dargestellt wird. Dann wird ein Schritt Q2 implementiert zur Bestimmung, ob der Öldruck Pn nahezu oder im wesentlichen gleich einem vorbestimmten Anfangswert Pno ist, nämlich, ob der erfaßte Anfangsöldruck Pn innerhalb eines tolerierbaren Bereichs gehalten wird. Der Anfangswert Pno wird so festgelegt, daß er ein Verhältnis mit einem Anfangswert Poo des Öldrucks Po besitzt, was ausgedrückt wird durch eine Gleichung Pno·S3 = Poo·S2. Der Öldruck Pn, der durch den Öldrucksensor 104 erfaßt wird, kann jedoch ersetzt werden durch den Öldruck Po, der durch den Öldrucksensor 80 erfaßt wird. In diesem Fall wird der erfaßte Öldruck Po mit dem Anfangswert Poo verglichen. Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) im Schritt Q2 erhalten wird, das heißt, der erfaßte Öldruck Pn ist verschieden von dem vorbestimmten Anfangswert Pno, geht der Steuerungsfluß zum Schritt Q3 über zum Öffnen des Absperrventils 68 oder 74, um das Öl in die Vorsteuerkammer 64 einzuleiten oder daraus abzulassen. Der Betrag des Ölflusses in oder aus der Kammer 64 kann bestimmt werden als eine Funktion des Fehlers (Pn - Pno). Das Öl wird jedoch mit einem vorbestimmten konstanten Betrag zugeführt oder abgelassen. Die Schritte Q1-Q3 werden wiederholt implementiert, bis der erfaßte Öldruck Pn nahezu gleich dem vorbestimmten Anfangsdruck Pno wird, nämlich bis eine positive Entscheidung (JA) im Schritt Q2 erhalten wird. Es wird verständlich, daß ein Bereich der Steuereinrichtung 76, der zur Implementierung der Schritte Q1-Q3 vorgesehen ist, ein Mittel zum Einstellen des Anfangsdrucks Pno in der Vorsteuerkammer 64 bildet.
Wenn die positive Entscheidung (JA) im Schritt Q2 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt Q4 über zum Einlesen der Kolbenposition Xp des Zylinders 38, wie er durch das Ausgangssignal des Kolbenpositionssensors 102 dargestellt wird. Der Schritt Q4 wird gefolgt von einem Schritt Q5 zur Bestimmung, ob die Kolbenposition Xp nahezu dieselbe wie die vorbestimmte Anfangsposition Xpo ist, nämlich ob die Anfangsposition Xp des Kolbens 48 in einem tolerierbaren Bereich liegt. Dieser Schritt Q5 ist vorgesehen zum Überprüfen, ob ein Ölverlust aus dem hydraulischen Kreislauf existiert, der die zweiten Druckkammern 34 verbindet, welches eine Veränderung des Anfangsgesamtölvolumens Vo bewirkt. Ein Abschnitt der Steuereinrichtung 76, die zur Implementierung der Schritte Q4 und Q5 vorgesehen ist, bildet ein Mittel zum Erfassen des Ölverlusts im Zusammenhang mit den zweiten Druckkammern 34 der hydropneumatischen Zylinder 26.
Wenn die Anfangsposition Xp des Kolbens 48 in dem tolerierbaren Bereich liegt, nämlich wenn die positive Entscheidung (JA) im Schritt Q5 erhalten wird, wird ein Zyklus der Ausführung der Routine aus Fig. 11 beendet. Wenn die negative Entscheidung (NEIN) im Schritt Q5 erhalten wird, geht der Steuerungsfluß zum Schritt Q6 über, zum Betrieb der Pumpe 108 während einer vorbestimmten Zeitlänge zum Zuführen des Öls aus dem Reservoir 106 in den Volumenausgleichszylinder 36, und die Routine wird erneut durchgeführt. Der Schritt Q6 kann angepaßt sein, um zuerst den Betrag des in den Volumenausgleichszylinder 36 einzuleitenden Öls zu berechnen, durch Multiplizieren des Fehlers (Xpo - Xp) der Kolbenposition Xp mit dem Druckaufnahmebereich S2 des Kolbens 48, und dann die Pumpe 108 zu betreiben, bis der berechnete Betrag des Öls durch einen geeigneten Durchflußmesser gemessen worden ist. Die Presse kann mit einer geeigneten Alarmeinrichtung wie einem Alarmlicht zur Verfügung gestellt werden, welche aktiviert wird, wenn der Fehler (Xpo - Xp) größer als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist.
In der vorliegenden fünften Ausführungsform wird die Initialisierungsroutine aus Fig. 11 vor einem Produktionsdurchlauf der Presse 100 ausgeführt, um das Öl in die Vorsteuerkammer 64 einzuleiten oder daraus abzulassen, für eine Steuerung des Öldrucks Pn auf den vorbestimmten Anfangswert Pno und für eine Diagnose des hydraulischen Kreislaufs (der mit den zweiten Druckkammern 34 in einer Wirkverbindung steht) im Hinblick auf einen Verlust des Öls durch ein Überprüfen, ob die Kolbenposition Xp des Zylinders 38 nahezu dieselbe ist wie die vorbestimmte Anfangsposition Xpo, zum Zuführen des Öls in den Volumenausgleichszylinder 36 zur Bewegung des Kolbens 48 auf die vorbestimmte Anfangsposition Xpo beim Auftreten eines Ölverlusts aus dem hydraulischen Kreislauf. Somit werden das Anfangsgesamtölvolumen Vo des hydraulischen Kreislaufs, der die Kammern 34 und die Zylinder 36, 38 einschließt, und der Anfangsöldruck Poo auf den vorbestimmten optimalen Werten gehalten, sogar in Gegenwart eines gewissen Ölverlusts aus dem hydraulischen System. Daher kann die Kraft f, welche die Zuschnitthaltekraft bestimmt, gemäß eines vorbestimmten optimalen Pressenlastveränderungsschemas Fr genau gesteuert werden, so daß die Kraft f mit den Kolbenverschiebungen X1, X3 gemäß der obigen Gleichung (6) variiert und daß der Änderungsbetrag Δf der Kraft f und der Änderungsbetrag ΔPo des Öldrucks Po von dem optimalen Öldurchflußbetrag ΔVn abhängen, der gemäß der obigen Gleichung (1) oder (13), wie oben ausführlich beschrieben, berechnet wird.
Bezugnehmend auf die Fig. 12-14 werden dort verschiedene Anordnungen der Dämpfungszylinder in der Form der hydropneumatischen Zylindern 26 gemäß einer sechsten, siebten und achten Ausführungsform dieser Erfindung aufgezeigt. In diesem Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 120 einen Druckring in einer Ansicht aus der Richtung des Formwerkzeugs 20 in Richtung des Stempels 12. Diese Figuren zeigen die Positionen der hydropneumatischen Zylinder 26 in einer Ansicht einer Ebene, die parallel zu der Ebene des Druckrings 120 ist.
In der Anordnung aus Fig. 12 ist die Zuschnitthalteoberfläche des Druckrings 120 in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt, abhängig von der Druckbedingung, wie der Konfiguration des zu verarbeitenden Produkts. In diesem Beispiel ist der Druckring 120 in vier Abschnitte unterteilt, und die hydropneumatischen Zylinder 26 bestehen entsprechend den vier Abschnitten des Druckrings 120 aus vier Gruppen. Die Druckreguliereinrichtung 52, 92 ist für jede der vier Gruppen der Zylinder 26 vorgesehen. Die Zylinder 26 (Druckkammern 32, 34) in jeder Gruppe stehen über die Verbindungsleitungen 33, 35 miteinander in Verbindung, stehen jedoch nicht mit den Zylindern 26 in den anderen Gruppen in Verbindung. Die Druckreguliereinrichtungen 52, 92 der verschiedenen Gruppen der Zylinder 26 werden unabhängig voneinander gesteuert, so daß die Zuschnitthaltekraft gleichmäßig über den gesamten Bereich eines jeden Abschnitts des Druckrings 120 verteilt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine unabhängige und komplizierte Einstellung der lokalen Zuschnitthaltekräfte in den verschiedenen Abschnitten des Druckrings 120, abhängig von der spezifischen Konfiguration des Produkts, wobei die Zuschnitthaltekraft, die auf einen Abschnitt des Druckrings 120 wirkt, verschieden von der der anderen Abschnitte sein kann. Demgemäß kann die Qualität des Produkts verbessert werden, und es kann ein relativ kostengünstiges Material mit niedriger Qualität als dem Zuschnitt verwendet werden.
In der Anordnung aus Fig. 13 sind eine Gruppe aus einstellbaren hydropneumatischen Zylindern 26, die miteinander verbunden sind, in einer Ausrichtung mit dem linken Seitenabschnitt des Druckrings 120 vorgesehen. Diese Zylinder 26 sind mit der Druckreguliereinrichtung 52, 92 zur Steuerung der Zuschnitthaltekraft verbunden. Ferner sind eine Vielzahl an nichteinstellbaren Gaszylindern 122 entsprechend den anderen Abschnitten des Druckrings 120 vorgesehen. Diese Gaszylinder 122 sind nicht mit der Druckreguliereinrichtung 52, 92 verbunden. Zum Beispiel entspricht der linke Seitenabschnitt des Druckrings 120 einem vorderen Abschnitt einer Motorhaube oder eines Bodenblechs eines Kraftfahrzeugs, welcher vordere Abschnitt durch Ziehen geformt wird.
In der Anordnung aus Fig. 14 ist die Zuschnitthaltefläche des Druckrings 120 in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt, für die entsprechende Gruppen der einstellbaren hydropneumatischen Zylinder 26 vorgesehen sind. Die Zylinder 26 in derselben Gruppe sind wie in der Anordnung aus Fig. 12 miteinander verbunden. Ferner sind eine Vielzahl an nichteinstellbaren Gaszylindern 122 gleichmäßig über der gesamten Zuschnitthaltefläche des Druckrings 120 angeordnet, wie in Fig. 14 aufgezeigt. Diese nichteinstellbaren Gaszylinder 122 sind hinsichtlich der Struktur mit den einstellbaren hydropneumatischen Zylindern 26 identisch, sind jedoch hinsichtlich der Betriebsweise und Funktionsweise von den Zylindern 26 verschieden. Die zweiten Druckkammern 34 der Gaszylinder 122 sind nämlich nicht mit der Druckreguliereinrichtung 52, 92 verbunden, und es trägt lediglich der Druck des Gases in den ersten Druckkammern 32 zu einem Erzeugen der Zuschnitthaltekraft bei. Die durch die Gaszylinder 122 erzeugte Zuschnitthaltekraft kann daher nicht eingestellt werden. Die Gaszylinder 122 und die entsprechenden Dämpfungsstifte 24 sind ausgelegt, um den Druckring 122 zu halten, sogar wenn die Kraft, die durch die hydropneumatischen Zylinder 26 erzeugt wird, gleich Null ist. Die Anzahl der Gaszylinder 122 wird abhängig von der Krafterzeugungskapazität eines jeden Zylinders 122 festgelegt.
In den Anordnungen aus Fig. 13 und 14 gemäß den siebten und achten Ausführungsformen der Erfindung kann der Druckring 120 mit dem Formwerkzeug 20 in engem Kontakt mit dem Zuschnitt 30 unter einer Vorspannkraft der Gaszylinder 122 abgesenkt werden, derart, daß der Druckring 120 parallel mit dem Formwerkzeug 20 gehalten wird. Dies stellt ein ausgezeichnetes Halten des Zuschnitts 30 über die gesamte Fläche des Druckrings 120 sicher, ohne einer Neigung des Druckrings 120 wie in Fig. 15 aufgezeigt, welche Neigung ein Versagen des Druckrings hinsichtlich einer korrekten Funktionsweise bewirken kann. Der Druckring 28 auf der Presse 10 aus Fig. 1 kann zum Beispiel aufgrund verschiedener Raten des Ölflusses aus den Volumenausgleichszylindern 36 in die zweiten Druckkammern 26 der verschiedenen hydropneumatischen Zylinder 26 geneigt werden, wenn die Kolbenstange 40 als ein Ergebnis der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 22 abgesenkt wird. Die Rate des Ölflusses in die Druckkammer 34 des Zylinders 26, der sich am nächsten zu dem Zylinder 36 befindet, ist nämlich höher als die der anderen Zylinder 26. Die Bereitstellung der nichteinstellbaren Gaszylinder 122, wie in den Ausführungsformen der Fig. 13 und 14, ist wirksam bei der Verhinderung einer derartigen Neigung des Druckrings 120. In diesen Ausführungsformen wirken die Gaszylinder 122 als elastische Bauteile, die während einer Abwärtsbewegung des Druckrings 28 elastisch kontrahiert werden und einen Widerstand gegen die Abwärtsbewegung des Druckrings 30 zur Verfügung stellen, so daß der Druckring in Kontakt mit dem Zuschnitt 30 parallel mit dem Formwerkzeug 20 abgesenkt wird. Da das Gas in den Gaszylindern 122 ein geringeres Elastizitätsmodul des Volumens besitzt als eine in einem hydraulischen Zylinder verwendete Flüssigkeit, ist eine Variation der durch die verschiedenen Gaszylinder 122 erzeugten Kräfte aufgrund einer Längenvariation der entsprechenden Dämpfungsstifte vergleichsweise gering. Es ist wünschenswert, daß die Gaskammern der Gaszylinder 122 miteinander in Verbindung stehen, so daß die durch die Gaszylinder 122 erzeugten Kräfte auch in Gegenwart der Längenvariation der Dämpfungsstifte konstant gehalten werden.
Als nächstes wird auf Fig. 16 Bezug genommen, wo eine Presse 130 aufgezeigt ist, die gemäß einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung konstruiert ist, welche von der Presse 60 aus Fig. 1 dahingehend verschieden ist, daß Dämpfungsstifte 132, die in der Presse 130 verwendet werden, von den Kolbenstangen der hydropneumatischen Zylinder 26 getrennt sind. In dieser Ausführungsform sind die Zylinder 26 an vorbestimmten Positionen auf der Basis 18 angeordnet, um so eine ausreichend große Fläche abzudecken, und die Dämpfungsstifte 132 sind in angrenzendem Kontakt mit den Kolbenstangen von ausgewählten Zylindern 26 installiert. Die Zylinder 26, für welche die Dämpfungsstifte 132 installiert sind, sind ausgewählt in Abhängigkeit von der spezifischen Größe und Form des Druckrings 28. Da die Kraft f, wie gemäß der obigen Gleichung (6) berechnet, abhängig von der Anzahl n der installierten Zylinder 26 variiert, sollten zur Steuerung der Position des Kolbens 48 des Druckeinstellzylinders 38 gemäß einem gewünschten Schema, das dem optimalen Pressenlastveränderungsschema Fr folgt, verschiedene Nocken 46 mit verschiedenen Profilen verwendet werden. Die geeignete dieser Nocken 46 wird abhängig von der Anzahl. n der Zylinder 26, die für den spezifischen Druckring 28 installiert sind, gewählt. Die Dämpfungsstifte 132 können in den anderen Ausführungsformen wie der Ausführungsform aus Fig. 4 verwendet werden.
Fig. 17 zeigt einen Dämpfungszylinder in der Form eines hydropneumatischen Zylinders 134, der anstelle des hydropneumatischen Zylinders 26 verwendet werden kann. Der Zylinder 134 besitzt ein Zylindergehäuse 140 mit drei Kolbenkammern 138, drei Kolben 142, die gleitbar in den entsprechenden Kolbenkammern 138 aufgenommen sind, und eine Kolbenstange 146, die mit den drei Kolben 142 verbunden ist. Der Innenraum des Gehäuses 140 ist durch zwei Trennwände 136 in die drei Kolbenkammern 138 unterteilt, derart, daß diese Kammern 138 in der axialen Richtung des Zylindergehäuses 140 angeordnet sind. Die Kolbenstange 146 erstreckt sich durch eine obere Wandung 144 des Gehäuses 140 und die beiden Trennwände 136 und ist zusammen mit den Kolben 142 als ein einzelnes Bauteil axial bewegbar. Die Kolbenstange 146 kann integral mit dem Dämpfungsstift 24, wie in den Ausführungsformen der Fig. 1, 4 und 10, oder als ein Bauteil, das von dem Dämpfungsstift 132 getrennt ist, wie in der Ausführungsform von Fig. 16, ausgebildet sein. Jede Kolbenkammer 138 ist durch den Kolben 142 in eine untere erste Druckkammer 156 und eine obere zweite Druckkammer 150 unterteilt. Das Zylindergehäuse 140 besitzt drei durchgehende Löcher 148, die mit den zweiten Druckkammern 150 der entsprechenden Kolbenkammern 138 in Verbindung stehen und die mit der Ölverbindungsleitung 35 verbunden sind, die mit den Zylindern 36, 38 verbunden ist. Die Kolbenstange 146 besitzt andererseits ein axial zentriertes Loch 152, das an einem Ende davon zu der ersten Druckkammer 156 der untersten Kolbenkammer 138 offen ist. Die Kolbenstange 146 besitzt zwei radiale Verbindungslöcher 154, die mit dem axial zentrierten Loch 152 und den ersten Druckkammern 156 der obersten und mittleren Kolbenkammern 138 in Verbindung stehen. Die ersten Druckkammern 156 der drei Kolbenkammern 138 stehen somit miteinander über das Mittelloch 152 und die radialen Verbindungslöcher 154 in Verbindung. Das Zylindergehäuse 140 besitzt eine untere Wandung 158 mit einer Öffnung 160, die mit der ersten Druckkammer 156 der untersten Kolbenkammer 138 in Verbindung steht. Die Öffnung 160 ist mit der Gasverbindungsleitung 33 verbunden.
In dem hydropneumatischen Zylinder 134 ist der Gesamtdruckaufnahmebereich Sg 3 · SP1, wobei "SP1" den Druckaufnahmebereich von jedem Kolben 142 auf der Seite der ersten Druckkammer 156 darstellt. Folglich kann der Gesamtdruckaufnahmebereich Sg ausreichend groß gemacht werden, um eine ausreichend große Zuschnitthaltekraft zur Verfügung zu stellen, während gleichzeitig der Durchmesser des Zylinders 134 relativ gering gemacht werden kann, um den erforderlichen Installationsraum des Zylinders 134 zu verringern. Der Zylinder 134 stellt auch eine komplizierte Verteilungssteuerung der Zuschnitthaltekraft sicher. Der hydropneumatische Zylinder 134 kann als der Gaszylinder 122 verwendet werden, wenn die zweiten Druckkammern 150 über die durchgehenden Löcher 148 zur Atmosphäre hin offen sind.
Während die vorliegende Erfindung in ihren vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen durch einen Bezug zu den Zeichnungen lediglich zum Zweck der Veranschaulichung oben ausführlich beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung ausgeführt werden kann mit zahlreichen Veränderungen, Modifikationen und Verbesserungen, die einem Durchschnittsfachmann in Anbetracht der vorherigen Lehren einfallen, ohne daß vom Umfang der Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist, abgewichen wird.

Claims

1. Presse, mit:

einem vertikal hin- und herbewegbaren Formwerkzeug (20),

einem feststehenden, unterhalb des Formwerkzeugs (20) angeordneten Stempel (12),

einem Druckbauteil (28, 120), das in der Nähe des Stempels (12) derart angeordnet ist, daß es in Bezug auf den Stempel (12) vertikal bewegbar ist, wobei das Formwerkzeug (20) und der Stempel (12) miteinander derart in Wirkverbindung stehen, daß an einem Zuschnitt (30), der auf dem Druckbauteil (28, 120) angeordnet ist, ein Preßvorgang durchgeführt wird, während das Formwerkzeug (20) in Bezug auf den Stempel (12) herabgesenkt wird, während der Zuschnitt (30) durch das Formwerkzeug (20) und das Druckbauteil (28, 1120) und zwischen diesen gehalten wird,

einer Vielzahl von Dämpfungsstiften (24, 132), die an ihren oberen Endabschnitten das Druckbauteil (28, 120) halten,

einer Vielzahl von Dämpfungszylindern (26, 134), die mit unteren Endabschnitten der Dämpfungsstifte (24, 132) in Wirkverbindung stehen, und

einer Druckeinstelleinrichtung (52, 92),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl von Dämpfungszylinder (26, 134) an der Basis (18) befestigt ist, an der der Stempel (12) gehalten wird, und Kolben aufweist, die über eine Strecke bewegt werden können, die größer als ein Betätigungshub des Druckbauteils (28, 120) während des Preßvorganges ist,

wobei jeder der Dämpfungszylinder (26, 134) eine erste Druckkammer (32, 156) und eine zweite Druckkammer (34, 150) aufweist, deren Volumina abnehmen bzw. zunehmen, während die Dämpfungsstifte (24, 132) herabgesenkt werden,

wobei die erste und zweite Druckkammer (32, 156; 34, 150) einen ersten Fluiddruck (Pg) und einen zweiten Fluiddruck (Po) aufweisen,

wobei die Dämpfungszylinder (26, 134) eine Zuschnitthaltekraft erzeugen, die sich im Zusammenhang mit einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Fluiddrücken (Pg, Po) ändert,

wobei die Zuschnitthaltekraft durch die Dämpfungsstifte (24, 132) an das Druckbauteil (28, 120) übertragen wird, um den Zuschnitt zu halten; und

die Druckeinstelleinrichtung (52, 92) dafür ausgelegt ist, daß wenigstens einer von den ersten und zweiten Fluiddrücken (Pg, Po) gemäß einem vorbestimmten optimalen Steuerungsschema der Zuschnitthaltekraft gesteuert wird, während das Druckbauteil (28, 120) während des Preßvorgangs herabgesenkt wird.

2. Presse nach Anspruch 1, worin die ersten Druckkammern (32, 156) von wenigstens zwei Zylindern der Dämpfungszylinder (26, 120) miteinander in Verbindung stehen, und worin die zweiten Druckkammern (34, 150) von wenigstens zwei Zylindern der Dämpfungszylinder miteinander in Verbindung stehen.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, worin jede der ersten Druckkammern (32, 156) der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt ist, während die zweiten Druckkammern (34, 150) der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, wobei die Druckeinstelleinrichtung (52, 92) Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als den zweiten Fluiddruck steuert.

4. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Druckeinstelleinrichtung folgendes aufweist:

einen Druckeinstellzylinder (38) mit einem Kolben (48) und eine Druckregulierkammer (44), die teilweise durch den Kolben gebildet ist, und die mit wenigstens einer der ersten und zweiten Druckkammern (32, 34, 156, 150) in Verbindung steht, die dem wenigstens einen der ersten und zweiten Fluiddrücke entspricht, der gemäß dem vorbestimmten Steuerungsschema gesteuert wird;

eine Lasterfassungseinrichtung (76, 78, 80) zum Erfassen der Zuschnitthaltekraft während des Preßvorgangs;

eine Berechnungseinrichtung (76), um eine Differenz zwischen der Zuschnitthaltekraft, die von der Lasterfassungseinrichtung erfaßt worden ist, und einem optimalen Wert, wie er durch das vorbestimmte, optimale Steuerungsschema dargestellt worden ist, zu erzielen, und um einen Volumenänderungsbetrag der Druckregulierkammer zu berechnen, der dafür notwendig ist, um die Zuschnitthaltekraft um einen Betrag zu ändern, der gleich der erzielten Differenz ist; und

eine Kolbenantriebseinrichtung (62, 76), um den Kolben des Druckeinstellzylinders derart zu bewegen, daß das Volumen der Druckregulierkammer (44) um den von der Be rechnungseinrichtung berechneten Volumenänderungsbetrag geändert wird.

5. Presse nach Anspruch 4, worin die ersten Druckkammern (32, 156) der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt sind, während die zweiten Druckkammern (34, 150) der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, wobei die Druckeinstelleinrichtung (52, 92) Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als zweiten Fluiddruck steuert, und worin die Lasterfassungseinrichtung einen Gasdrucksensor (78) zum Erfassen eines Gasdrucks (Pg) in den ersten Druckkammern (32, 156) und einen Öldrucksensor (80) zum Erfassen eines Öldrucks (Po) in den zweiten Druckkammern (34, 150) aufweist,

und worin die Druckeinstelleinrichtung (52, 92, 76, 78, 80, 84) zudem eine Einrichtung (76, 90) zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs aufweist, um einen ersten Druckaufnahmebereich (Sg) eines Kolbens von jedem der Druckzylinder (26, 134), der den Gasdruck aufnimmt, und einen zweiten Druckaufnahmebereich (So) des Kolbens von jedem der Druckzylinder, der den Öldruck aufnimmt, zu bestimmen, wobei die Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs einen Lastsensor (90) zum Erfassen einer Last aufweist, die auf die Presse während eines Testpreßvorgangs wirkt, wobei die Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs die ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche (Sg, So) gemäß einem vorbestimmten Verhältnis zwischen der Last, die durch den Lastsensor während des Testpreßvorgangs erfaßt worden ist, und den Gas- und Öldrücken (Pg, Po), die durch die Gas- und Öldrucksensoren (78, 80) während des Testpreßvorgangs erfaßt worden sind, bestimmt, wobei die Druckeinstelleinrichtung die ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche, die von der Einrichtung zum Bestimmen eines Druckaufnahmebereichs bestimmt worden sind, in einem Speicher speichert,

wobei die Lasterfassungseinrichtung die Zuschnitthaltekraft auf der Grundlage der Gas- und Öldrücke (Pg, So), die während des Preßvorgangs an dem Zuschnitt (30) erfaßt worden sind, und der ersten und zweiten Druckaufnahmebereiche (Sg, So), die in dem Speicher gespeichert worden sind, berechnet.

6. Presse nach Anspruch 4, worin die ersten Druckkammern (32, 156) der Dämpfungszylinder mit einem Gas gefüllt sind, während die zweiten Druckkammern (34, 150) der Dämpfungszylinder mit einem Öl gefüllt sind, wobei die Druckeinstelleinrichtung (52, 92) Drücke des Öls in den zweiten Druckkammern als den zweiten Fluiddruck steuert, und worin der Druckeinstellzylinder (38) der Druckeinstelleinrichtung eine Vorsteuerkammer (64) aufweist, die teilweise durch den Kolben (48) gebildet ist, und die durch den Kolben von der Druckregulierkammer (44) getrennt ist, wobei die Vorsteuerkammer mit einem Öl gefüllt ist, wobei die Kolbenantriebseinrichtung (62, 76) eine Druckreguliereinrichtung (62) aufweist, um Strömungen des Öls in die Vorsteuerkammer und von dieser derart zu steuern, daß dadurch der Kolben bewegt wird, um das Volumen der Druckregulierkammer zu ändern,

wobei die Presse zudem folgendes aufweist:

einen Öldrucksensor (80, 104) zum Erfassen eines Druckes von dem Öl in der Vorsteuerkammer (64) oder in der Druckregulierkammer (44);

eine Anfangsdruckeinstelleinrichtung (76), um die Druckreguliereinrichtung (62) vor dem Preßvorgang an dem Zuschnitt (30) derart einzustellen, daß der von dem Öldrucksensor erfaßte Öldruck gleich einem vorbestimmten, optimalen Wert ist;

einen Kolbenpositionssensor (102) zum Erfassen einer Position des Kolbens des Druckeinstellzylinders (38); und

eine Ölverlusterfassungseinrichtung (76), um eine Leckströmung des Öls von einem Hydraulikkreislauf zu erfassen, der die zweiten Druckkammern (34, 150) der Dämpfungszylinder (26, 134) enthält, wobei festgestellt wird, ob die von dem Kolbenpositionssensor erfaßte Position des Kolbens im wesentlichen mit einer vorbestimmten Anfangsposition übereinstimmt, während der von dem Öldrucksensor erfaßte Öldruck durch die Anfangsdruckeinstelleinrichtung auf den vorbestimmten, optimalen Wert eingestellt wird.

7. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die zudem elastische Bauteile (122) aufweist, die unterhalb des Druckbauteils (28) und parallel zu den Dämpfungszylindern (26, 134) angeordnet sind, wobei die elastischen Bauteile während einer Abwärtsbewegung des Druckringes elastisch zusammengezogen werden, und gegenüber der Abwärtsbewegung des Druckbauteils einen Widerstand aufbringen, so daß das Druckbauteil mit dem Zuschnitt (30) in engem Kontakt herabgesenkt werden kann, während das Druckbauteil parallel zu dem Formwerkzeug (20) gehalten wird.