DE8629462U1

DE8629462U1 - Hydraulische Schnellhubpresse

Info

Publication number: DE8629462U1
Application number: DE19868629462
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik J Dieffenbacher & Co 7519 Eppingen De GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik J Dieffenbacher & Co 7519 Eppingen De GmbH
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1988-03-24

Description

I I · ·

Anton Hartdegen

Patentingenieur ,. , .- 4 ~

8031 Geisenbrjinjn;,;, ,

Angerfeldair. 12, Tel. 0&EEgr;\QBfB^JN ',

Maschinenfabrik

J. Dieffenbacher GmbH & Co.

7519 Eppingen

Beschreibung

Hydraulische Schnellhubpresse

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schnellhubpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Beim Formen, Beschichten und Verpressen von großflächigen Werkstoffteilen geringer Wandstärke aus Kunststoff, von Kunststoffverbundstoffen oder von faserverstärkten Kunststoffmatten zu Formteilen sind äußerst steife Pressen mit hoher Preßgenauigkeit sowie großem Preßdruck erforderlich. Auch im Automobilbau geht man inzwischen dazu über die bisher aus Stahlblech hergestellten größeren Formteile, wie Wagentüren, Wagendächer u.s.w. aus Kunststoff oder aus Kunststoffverbundstoffen herzustellen. Viele neue Kunststoffe und Kunststoff-Kombinationen sind hierfür entwickelt worden, die die erforderlichen Eigenschaften aufweisen. Als Ausgangsmaierial können aber auch faserverstärkte Kunststoffmatten oder Kunststoffplatten Verwendung finden, die im kalten oder erwärmten Zustand in der Presse verdichtet und verformt werden. Insbesondere die Formgebung von großflächigen Karosserieteilen mit äußerst geringer Wandstärke, erfordert eine exakte Parallelführung der Formteile, um keine unterschiedliche Dickenbereiche im Werkstück zu erhalten.

-5-

• ■

Zur Erfüllung dieaör¹ Forderungen sind hydraulische Pressen nach der DE-OS 32 &ogr;7 242 bekannt.

Um den oben geechilderten hohen Anforderungen gerecht su werden, besteht eine solche Fresse aus einer hohen, an langen seitlichen Rundsäulen verstellbaren , als Preßtisch dienenden oberen Fressenholm und einem ungünstig hoch bauenden, aus einem unteren Pressenholm mit aufgesetzten Preßzylindern und Preßtisch bestehendem Pressenunterteil. Bei dieser Fresse wird der obere an den Rundsäulen zunächst verklemmte Fressenholm entriegelt und an den Rundsäulen in die untere Arbeitsstellung gezogen. Der obere Pressenholm wird anschließend wieder an den Rundsäulen festgeklemmt, wonach die untere Formhälfte mit dem unteren Fressenholm über die hydrostatisch gelagerten Preßzylinder zum Verdichten und Verformen nach oben gegen das Werkstoffteil gedruckt wird. Durch das zwangsläufig vorzugebende große Spiel zur Führung des oberen Fressenholms an den Rundsäulen, ist eine Parallelführung und Einstellung der Formhälften in der geforderten Genauigkeit kaum erreichbar. Die Verfahrens- und werkstofftechnische Weiterentwicklung in der Verarbeitung von duroplastischen und thermoplastischen faserverstärkten Werkstoffen erfordern jedoch weiter

a) extrem kurze drucklose Liegezeiten für das relativ hochbeschleunigte in der Wärme aushärtende Material (z.B. Folyestenharze für SMC-Grossformteile) oder auch vorgewärmte thermoplastische Materialien, die in das kalte Werkzeug gelegt werden,

ill * ^&psgr; » - - -

b) kurze Druckäufbauzeiten, um vom Materialkontakt (zv/ischen Patrize und Matrize) "bis zur Ausformung auf eine Ausformungszeit von = < 1 Sek. zu kommen.

Die Erfüllung der Bedingungen gem. a) und b) ist die Voraussetzung für qualitativ einwandfreie Teile, um z.B. im Falle einer Voraushärtung oder zu rascher Abkühlung dss noch nicht ausgeformten Matarisles oder iin !"alle u) bei den schnell reagierenden Werkstoffen eine Ausformung auch bei langen Fliesswegen und engen Fliessquerschnitten zu gewährleisten.

Neben diesem für das sogen. "Kunststoffschmieden" vorliegenden Anforderungsprofil ist es ausserdem im Hinblick auf eine hohe Formteil-Genauigkeit sowie einer gleichmäßigen Gestaltfestigkeit oder auch einer entsprechenden gleichmäßig dünnen Oberflächenbeschichtung im Werkzeug selbst erforderlich,

c) daß eine exakte Parallelaufregelung während des schnellen Abfahrens des PreQbärs und während des Preßvorgangs in sehr engen Grenzen (gemessen über die 4 Eckpunkte des Preßtisches) sichergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine hydraulische Schnellhubpresse zu schaffen, die bei Erfüllung oben genannter drei Forderungen a) b) und c, extrem kurze Preßzyklen ermöglicht.

• ·

Durch die* »in ölen üate^ansprüchen 2 bis 6 aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Schnellhubpresse möglich. ;.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß praktisch ein stoß- und verschleißfreies Ankuppeln durch die fahrtsynchrone und kraftschlüssige Verklemmung der Druckstangen bei kleinen wirksamen Massen erreicht wird, wobei die technische Durchführung durch die hydraulische Abdämpfung und selbsttätige Kompensation der zugeschalteten Massen in den vorgespannten Druckkissen ermöglicht wird. Die Neutralisierung des Gewichts der Druckstangen und der Kolben begünstigen durch die verbleibenden geringen Massen in vorteilhafterweise kürzere Abbremszeiten, größere Geschwindigkeit für die durchfahrbare leerhubstrecke, sowie hohe Schließgeschwindigkeiten. Dies ergibt extrem kurze Liegezeiten des zu verformenden Materials vom Einlegen in die Patrize bis zum Beginn der Formung und damit bessere Verformbarkeit bis in die äußersten Ecken des Werkstücks.

Von Vorteil ist auch, daß durch die steuerungs- und regeltechnischen Maßnahmen sowie den konstruktiven Ausbildungen eine Parallellaufgenauigkeit bereits beim Einfahren der Matrize in die Führungen und Tauchkanten der Patrize vor Beginn des ivturialkontaktes gewährleistet ist.

Von Vorteil ist weiter die konstruktive Einheit der

• m · · &Igr;·

• t · · · 1

hydraulischen KlenmiliülS'e'nverriegelung mit der hydraulischen Kurzhubzylinderkolben-Anordnung für kurze Druckaufbauzeiten, wobei die Verwendung der Kurzhubzylinder besonders hohe

Preßgeschwindigkeiten ermöglicht. Bei Kurzhubzylinderkolben-Anordnungen ist auch der erforderliche Energieverbrauch sowie die zu steuernden und regelnden Ölmengen sehr gering und aufgrund des geringen Ölvolumens in den Zylindern die Druckaufbauzeit aufgrund des geringen Kompressionsvolumens der Ölsäule sehr klein, d.h., die zu komprimierende Ölmenge ist ca 2o-fach geringer als bei einem vollhydraulischen System. Kleinere bewegte Ölmengen unterstützen wieder eine exakte NC- geregelte Bewegung des Pressenstössels während des Schließ- und Presshubes im engen Toleranzbereich der " Soll- Ist- Abweichung " nach den vorgegebenen Geschwindikeits-, Bremsfahrt- und Preßdruckprofil.

Im Vergleich zu anderen bekannten Kurzhub-Pressystemen sind für die Schnellhubpresse gemäß der Erfindung keine aufwendigen Steuerungen für eine ununterbrochene Stösselbewegung sowie für eine Synchronbewegung zwischen Stössel und Preßdrucksystem nötig.

Im ergebnis ergibt die erfinduugsgemäße Schnellhubpresse

einen kürzeren Preßzyklus für das zu erzeugende Werkstück und damit höheren Ausstoß bei höherer Qualität und weniger Ausschuß sowie eine längere Lebensdauer der Werkzeuge durch Schonung der Tauehkanten.

• a · &igr; ·

• &igr; &igr; · &igr; · ·

Ein Ausfünrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher ■beschrieben:

Es zeigen: '■·■

Fig. 1 im Aufriß und Schnitt die

hydraulische Klemmhülsenverriegelung und die Kurzhubzylinderkolben-Anordnung der Schnellhubpresse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Schnellhubpresse gemäß der

Erfindung im Aufriß und Schnitt und

Fig. 3 ein Weg-Zeit-Druck-Diagramm für die Schnellhubpresse nach Fig. 2.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt eine hydraulische Schntellhubpresse in Fensterrahmenbauweise, bestehend aus dem Presseni'ahmen 1 mit dem oberen Querhaupt 15 und dem Pressentische 14. Zwischen dem Querhaupt 15 und dem Presentisch 14 ist der die obere Werkzeughälfte bzw. Matrize tragende und mittels dem hydraulischen Schnellfahrantrieb 9 und 1o heb-und senkbare Preßbär 6 angeordnet. Der Schnellfahrtantrieb besteht aus dem zentrisch am Preßbär 6 befestigten Stössel 9 und der im Querhaupt 15 verankerten hydraulischen Zylinderkolbenanordnung 1o. An zwei oder vier (je nach Pree3enausführung) im Querhaupt 15 geführten Druckstangen 5 ist der Preßbär 6 befestigt. Die hydraulische Kleramhülsenverriegelung 3, 7 und 13 und die mit ihr in Wirkverbindung stehende hydraulische Preßdruckzylinder Kolbenanordnung 2, 4, 8, 11 und 12 bilden mit den Druckstangen 5 eine konstruktive Einheit.

- 1o -

- 1&ogr; -

Pig. 1 zeigt im Schnitt die Anordnung einer Druckstange 5 mit der hydraulisehen Klemmhülsenverriegelung 3, 7 und 13 und der hydraulischen Differenzialzylinder-Kolbenanordnung 2, 4, 8, 11 und 12 für den Preßdruck. Durch Einleitung von Druckmittel in die Zuleitung 13 erzeugen die Membranen? und 7* Druck auf die Klemmhülse 3 und 3', und die Druckstange 5 ist mit dem Ringkolben 2 des Differenzialzylinders 4 kraftschlüssig verriegelt. Da die Differenzialzylinder 4 im Querhaupt 15 verankert sind, sind die Druckstangen 5 damit auch mit diesem verbunden. Bereits bei Beginn oder vor dem Absenken des Preßbärs 6 wird aus einem Druckspeicher Druckmittel in die Druckkissen 11 eingeleitet, um darin eine Druckvorspannung zu erzeugen, die ausreicht, um das Gewicht aller Druckstangen 5 und aller Ringkolben 2 gegenüber dem Querhaupt 15 aufzuheben. Die fahrtsynchrone Verriegelung der Druckstangen mit dem Querhaupt 15 bewirkt somit ein stoßfreies Abfangen der bewegten Massen. Nach der Verriegelung wird durch Einlei hung von Druckmittel über die Zuleitung 12 in den Zylinderraum 8 der erforderliche Preßdruck·für den Preßvorgang ausgeübt, wobei die Ringkolben 2 über die Druckstangen 5 den Preßbär 6 mit dei· Matrize 28 gegen die Patrize 29 und Pressentisch 14 drücken.

Am Anfang eines Preßzyklus ist in dor oberen Position des Stössels 9 die Klemntoülsenverriegelung 3, 7 und 13 entriegelt. Mit Beginn der gesteuerten Abwärtsbewegung

- 11-

■ 6 · · · · tf··

durch die Hydraulikzylinder-*Kolb'enanordnung . 1o senken sich die Druckstangen 5 mit dem Preßbär 6 und der Matrize ab. Unmittelbar vor Berührung der beiden Werkzeughälften Matrize 28 und Patrize 29wird die schnelle Abwärtsbewegung des Preßbärs 6 und der mit ihm formschlüssig verbundenen Druckstangen 5 gebremst,wenn Kontakt 18 auf Anschlag 16 trifft. Bei dem fahrtsynchronen Kuppeln braucht lediglich die relativ geringe Masse der Ringkolben 2 gegen die entsprechend dem Eigengewicht leicht vorgespannte Druckkissen 11 von Geschwindigkeit V=O mm/sec auf Bremsfahrtgeschwindigkeit des Preßbärs 6 beschleunigt werden. Das kraftschlüssige Kuppeln mittels der Klemmhülsenverriegelung 2, 3, 7 und 13 kann somit ohne Unterbrechung der Preßbärbewegung stoßfrei für die Massen der Ringkolben 2 in gedämpfter Weise erfolgen. Mit Berührung des Anschlags 17 durch den Gegenkontakt 16 wird der Preßdruckaufbau eingeleitet und die Parallellaufregelung gestartet. Dabei ist jedem Differenzialzylinder 4 ein auf das eingespeiste Druckmittel-Volumen proportional reagierendes Servo-Schaltventil als Stellglied direkt zugeordnet. Die mechanischen Anschläge 16 und 17 sind in den Führungsschienen 19 verstellbar befestigt, um verschieden starke Formteile fertigen zu können. Die Fahrbewegung des Stössels 9 kann auch über ein zentrales Zeit- und/oder Wegmeßsystem gesteuert werden.

Die Fig. 3 zeigt in einem Weg-Zeit-Druck-Piagramm, mit schematischer Darstellung der Formteile 28 und 29, den erfindungsgemäßen Fertigungsablauf eines Werkstücks 31 vom Start des Stössels 9 bie 21 bis zum Ende der Kompressionszeit bei 33. Auf der Abzisse ist der Stösselhub und auf der

- 12 -

• «ei

Ordinate die Sc^iießges.qhw.ijtjd'iskei.t/eingezeichnet. Die Geschwindigkeitsprofil-Kurfe zeigt bei 22 den Beginn und bei 23 das Ende des Kuppeins zwischen den Ringkolben 2 und Druckstangen 5 an. Während in 25 der Materialkontakt beginnt, zeigen die Pfeile bei 26 die kurze Druckaufbauzeit aufgrund der Kurzhubausführung der Differenzialzylinder 4. Mit 27 ist der erforderliche Leerhub als Freiraum für den Beschick- und Entnahmeroboter dargestellt. Die schnelle Stösselbewegung von ca. 1ooo mm/sec. Schließgeschwindigkeit wird kurz bis zur Berührung der Tauchkanten 2o über ein exakt vorgegebenes Geschwindigkeits- und Bremsfahrtprofil ausgeführt. Mit 24 ist der Weg im angenommenen Beispiel für einen parallelgeregelten Pressenhub bis zum Ende der Formung des Preßmaterials bzw. Formteile 31 auf die Dicke bezeichnet.

« · » · ■ »i im &igr; ·

Claims

Anton Hartdegen

Patentingenieur ·".j
Geisenbrlrtri'i'

Angerfeldstr. 12, IaL 08105/8.1*27 *

Maschinenfabrik

J. Dieffenbacher GmbH & Co.

Eppingen

nsprüche

1. Hydraulische Schnellhubpresse in Rahraenbauweise

mit Preßtisch, Querhaupt und dazwischen beweglichen Preßbär zum Formen, Beschichten und Verpressen von großflächigen Werkstoffteilen geringer Wandstärke aus Kunststoff oder Kunststoffverbundstoffen oder &ngr;&ogr;&ugr; fas°rverstärkten Kunststoffmatten zu Formteilen, mit eine~*. die obere Formhälfte tragendem Preßbär, der mit einer hydraulischen Schnellaufeinrichtung für den Leerhub und einer hydraulischen Kun,hubeinrichtung für den Arbeitshub heb - und senkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßbär (6) im Leerhub von einer im Querhaupt (15) zentrisch wirkendem, hydraulischen Schnellauf-Fahrantrieb (9 und 1o) heb- und senkbar und mittels Druckstangen (5) im Querhaupt (15) gleitend geführt ist,

&kgr; die Druckstangen (5) nach dem Leerhub über je eine

Hydraulische Klemmhülsenverriegelung (3» 7 und 13) -2 -

an die Ringkolben (2) von Im Querhaupt (15) verankerten Differenzialzylinder (4) fahrtsynchron und kraftschlüssig ankupperbar sind, der Arbeitshub über Differensialzylinder (4), auf die Ringkolben (2) und mit diesen verriegelten Druckstangen (5) durchgeführt ist, wobei vor der Verriegelung die Ringkolben (2) gegenüber dem Differenzialzylinder (4) unter hydraulischem Gegendruck vorgespannt sind.

2. Hydraulische Schnellhubpresse nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Druckkissen (11) aufgebaute Gegenkraft etwas größer gehalten ist als das Gesamtgewicht aller Druckstangen (5) und Ringkolben (2).

3. Hydraulische Schnellhubpresse nach Anspruch 1 und 2, daß die hydraulische Xlemmhülsenverriegelung (3, und 13) und die hydraulische Differenzialzylinderkolben-Anordnung (2 und 4) mit den Druckstangen (5) eine konstruktive Einheit bilden.

4. Hydraulische Schnellhubpresse nach den Ansprüchen

1 bis 3, dadurch gekonnzeichnet, daß stufenlos verstellbare, mechanische Kontakte (16 und 17) in den Führungsschienen (19) des Pressenrahmens und hochsensiti\^Te Meßsysteme eine gemeinsame hydraulische Schaltvorrichtung steuern

zur'Serlenaü'slösung"def zentralen Druckvorspannung in den Druckkissen (11), der hydraulischen Klemmhülsenverriegelung (3, 7 und 13), dem Druckaufbau in den Kurzhubzylinder (4), bei gleichzeitiger Parallellaufregelung des Preßbärs (6) durch volumetrische Gleichlaufsteuerung des Inhalts der Kurzhubzylinder (4).

j — if ■ n &igr; «« ^^ ^L ^J \J AA &igr;. |J ^j ■ ■ I 1 *..* I ■ ■ * im ■ j mj · ti ^j |j e-j f | f i_ «^ je &igr; j CTXX ^i-LJi ^l !_/_!_ LX Lj llCil

1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellauf-Fahrantrieb (9 und 1o) für den leerhub bis kurz vor der Tauchkantenberührung (2o) über ein exaktvorgegebenes Geschwindigkeits- und Bremsfahrt-Profil von einem nummerisch kontrolierten Computer-System ausgeführt ist.

6. Hydraulische Schnellhubpresse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß für die Parallellaufregelung jedem Kurzhubzylinder (4) als Stellglied ein proportional reagierendes Servo-Schaltventil direkt zugeordnet ist.