EP0312808A2 - Presse zum Ziehen von Blechteilen - Google Patents

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EP0312808A2
EP0312808A2 EP88115855A EP88115855A EP0312808A2 EP 0312808 A2 EP0312808 A2 EP 0312808A2 EP 88115855 A EP88115855 A EP 88115855A EP 88115855 A EP88115855 A EP 88115855A EP 0312808 A2 EP0312808 A2 EP 0312808A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
force
metal holder
pressure
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88115855A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0312808A3 (de
Inventor
Oswald Ostrowski
Volker Dr. Thoms
Bernd Dr. Fugger
Werner Hezel
Thomas Hunyar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of EP0312808A2 publication Critical patent/EP0312808A2/de
Publication of EP0312808A3 publication Critical patent/EP0312808A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically

Definitions

  • the invention relates to a press for drawing sheet metal parts according to the preamble of claim 1, as is known for example from DE-PS 24 07 864.
  • the object of the invention is to design the generic press so that it can be reproducibly and quickly reproducibly adjusted to the changed production conditions after a changeover to a changed sheet metal part or to a corresponding tool; in particular, such a changeover should be possible with significantly fewer test impressions than before.
  • the required sheet holder force can be precisely adjusted with high reproducibility, hysteresis-free and inertia.
  • the hydraulic plate holder force control is so precise, so exactly reproducible and so low inertia that even within a press cycle 'the setpoint can be changed depending on the stroke or crank angle depending on a preset program.
  • the sheet metal holder force can optionally be increased or decreased in a targeted and reproducible manner during the pressing process. In individual cases, this depends on the workpiece to be pressed and must be tried out on a case-by-case basis.
  • the press shown schematically in vertical section in FIG. 1 has a press stand 2 and a press table 3, on which the lower tool 9 for the sheet metal part 1 to be pressed is fastened.
  • the press ram 4 is guided vertically in the press stand 2 and can be driven by a stroke via symmetrically arranged connecting rods.
  • the drawing apparatus 5 is attached within the press ram 4, which will be discussed in more detail below.
  • the upper tool 10 is also fastened, which in turn is subdivided into the drawing ram 14 rigidly fastened to the press ram and the sheet metal holder 13, which is guided vertically relative to the drawing ram and can yield under the action of the drawing apparatus under a defined force.
  • the drawing device 5 contains a pressure plate 6 mounted vertically movably within the press ram 4 (this could, however, possibly be omitted in the case of piston rods acting directly on the tool), on the upper side of which a total of four drawing cushions 7, 7 ', 7 designed as a piston / cylinder unit ⁇ , and 7 ⁇ 'are arranged vertically, of which only two die cushions are visible in Figure 1.
  • Each of the die cushions has a pressurized liquid chamber 15, 15 '15'', or 15 ⁇ ', the liquid displaced during the relative displacement of the sheet metal holder 13 relative to the die 14 under defined pressure, ie against defined throttle resistance becomes.
  • Each of the die cushions is therefore provided with a connection for hydraulic fluid.
  • the present invention deals in more detail with the control of the die cushion pressure, which is explained in more detail below in connection with FIG. 4.
  • the sheet metal holder 13 is supported in the vertical direction on the pressure plate 6 and thus on the die cushion 7,7 ', 7 ⁇ , 7 ⁇ '.
  • the piston rods would extend directly to the sheet metal holder 13.
  • the sheet metal holder is also held in the direction of gravity, but this is not dealt with in more detail in the present drawing.
  • the distribution of the four pressure pins 8,8 ', 8 ⁇ and 8 ⁇ ' can be seen from Fig.2.
  • Each of the four pressure bolts 8, 8 ', 8 ⁇ , 8 ⁇ ' is assigned a sheet holder area 18, 18 ', 18 ⁇ and 18 ⁇ ' located at a corner of the sheet holder.
  • a special die cushion can be assigned to each of these sheet holder areas.
  • Each of these sheet holder areas in the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 to 4 is associated with a sheet holder integrated power transmitter 16, 16 ', 16' or 16 '', which is formed by the vertical wall claimed by the power flow 34 the plate holder is provided with a pair of horizontally adjacent bores 31; Between the two bores 31 there remains a vertically standing biconcave web 32, at the thinnest point of which a strain gauge 22 is attached on both sides. This vertically standing web is deformed by the portion of the sheet metal holder force which is attributable to the associated sheet metal holder region 18, 18 ', 18 ⁇ or 18 ⁇ ', which can be detected by the strain gauges 22.
  • a fully integrated, component-integrated design of the force transmitter is preferable to a force transmitter inserted tightly into a corresponding recess, because when the joint gap is loaded, hysteresis influences can be entered into the force measurement, which should be avoided here if possible.
  • the hydraulic plate holder force control will be described below with reference to the hydraulic diagram according to FIG. 4.
  • the four hydraulic drawing cushions 7,7 ', 7 ⁇ and 7 ⁇ ' assigned to the different areas 18, 18 ', 18 ⁇ and 18 ⁇ ' of the sheet metal holder circumference are shown with the different pressure spaces 15, 15 ', 15 ⁇ or 15 ⁇ 'Also the four different previously mentioned force transducers 16,16', 16 ⁇ and 16 ⁇ 'are shown there; together they become one Battery 35 fed and are parallel to each other with respect to the energy supply.
  • the measuring taps of the strain resistors of a force transmitter 15, 15 ', 15 ⁇ and 15 ⁇ ' each representing a Wheatstone bridge are shown separately for each force transmitter.
  • Each individual die cushion 7,7 ', 7 ⁇ or 7 ⁇ ' and each associated force transmitter is assigned a controller 20,20 ', 20 ⁇ or 20 ⁇ ', on the input of which the measuring pick-up of the force transmitter 16,16 ', 16th ⁇ , 16 ⁇ 'is switched.
  • Each of the four controllers 20 mentioned is assigned a setpoint adjuster 19, 19 ', 19 ⁇ or 19janen', the output of which is also connected to the controller input.
  • the force transmitter and the setpoint adjuster both emit a similar and comparable electrical signal.
  • the controller 20 compares the target signal with the actual signal of the sheet metal holder force and emits a corresponding signal at its output in accordance with the difference between the two, with which a control intervention can be carried out which eliminates any established / actual deviation that has been found.
  • a throttle valve 21, 21 ', 21 ⁇ and 21 ⁇ ' is provided for each of the four controlled systems.
  • These throttle valves can first be electrically pilot-controlled by the regulators via an electro-hydraulic pilot valve. Hydraulically, the electro-hydraulic pilot valve is supplied from a control oil pump 23, which draws in from a separate control oil sump 25; With regard to the sensitivity of the electro-hydraulic pilot valves, this circuit is kept particularly clean, which is indicated by the filter 24.
  • the electro-hydraulic pilot valve is opened and opened more or less in accordance with this electrohydraulic amplification, the throttle valve 21 is also opened to a greater or lesser extent and the flow resistance is correspondingly increased or decreased.
  • the flow resistance of one of the throttle valves increases, the pressure in the die cushion in question increases during the relative displacement of the hold-down device relative to the drawing die, i.e. during the displacement phase of the hydraulic fluid from the pressure chambers 15, 15 ', 15 ⁇ 15 ⁇ ', and accordingly the die cushion also increases Sheet metal holder force in the relevant area of the sheet metal holder.
  • the sheet metal holder force decreases in an analogous manner in the assigned sheet metal holder area.
  • the associated throttle valve is adjusted in the direction of a higher flow resistance, so that the pressure in the associated pressure chamber 15 increases. If, on the other hand, the sheet metal holder force rises in certain areas beyond the specified target value, then the relevant throttle valve 21 is adjusted in the direction of a lower flow resistance, so that the pressure in the force-determining pressure chamber 15 drops. If the predetermined sheet metal holder force is reached again during such a control intervention, the throttle valve remains in the then open position and maintains the then existing flow resistance; the pressure then present in the force-determining pressure chamber 15 is retained.
  • each individual control circuit is provided in its hydraulic part with a pressure relief valve 26,26 ', 26 ⁇ or 26 ⁇ '. If the pressure in the working line or in the associated pressure chamber 15, 15 ′, 15 ⁇ or l5 ⁇ ′ exceeds a presettable maximum value, 26 working oil flows out at the pressure relief valve. With this working oil flowing under high pressure, a common emergency stop switch 27 can be actuated for all four pressure relief valves 26, 26 ', 26 ⁇ , 26 ⁇ ', which may stop the press.
  • the component-integrated force transducer is designed differently there than in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3.
  • the load-bearing component cross section is also local there with a low notch effect targets weakened load capacity, and the weak points are applied with strain gauges 22.
  • the weak point here is in the form of cup-shaped depressions 33 which are incorporated into the pressure pin 8 on the circumference.
  • a strain gauge 22 is glued to the smooth, flat "bottom" of the recess 33.
  • small holes are made from the recess 33 to the center of the bolt, where an axially extending hole passes.
  • the connecting lines for energy and measurement signal of the strain gauges run through these holes in a protected manner.
  • integrated strain gauges with four strain resistors can be applied, in which the individual strain resistors are combined to form a Wheatstone bridge. In any case, however, care must be taken to ensure that the individual elongation resistances of the Wheatstone bridge are either parallel or transverse to the direction of force flow 34.
  • three depressions 33 are provided on the circumference of the pressure pin 8; the connections of the individual strain resistors of the various strain gauges must be led out individually and connected in series to form a common bridge branch. Namely, the mutually comparable expansion resistances are connected in series to form a bridge branch. In this way, all three deformations at the depressions 33 are averaged.
  • each individual force-determining pressure space 15, 15 ', 15 ⁇ , 15 ⁇ ' each has a separate pressure transducer 17, 17 ', 17 ⁇ or 17 ⁇ 'is assigned. This converts the pressure signal into a corresponding electrical signal, which is connected to the input of the associated controller 20, 20 ', 20 ⁇ , 20 ⁇ '.
  • the mode of operation of the hydraulic diagram according to FIG. 8 is quite analogous to the mode of operation of the diagram according to FIG.
  • FIG. 8 the possibility of a change in the setpoint dependent on the crank angle is also indicated in FIG. 8.
  • An angle sensor 29 is coupled to the stylized crankshaft 28 of the press, which emits an electrical signal corresponding to the instantaneous rotational position of the crankshaft 28.
  • This is switched to four different function transmitters 30, 30 ', 30 ⁇ or, 30 ⁇ '.
  • These function transmitters are designed in such a way that, depending on the crank angles, a different function value can be output with which the associated setpoint adjuster 19, 19, 19 'or 19 ⁇ 'can be changed. Thanks to the quick response of the controlled system, it can also follow a setpoint setting changed during the stroke relatively quickly.
  • the sheet metal holder forces are gradually increased or decreased within a pressing cycle 'as required.
  • the individual function generators 30, 30 ', 30 ⁇ ', 30 ⁇ '- after they have been individually optimized for a specific workpiece - can be removed and exchanged for other function generators that have been optimized for another workpiece. This replacement of the function transmitters can be effected by switching over to a control center, where all function transmitters optimized for different workpieces are installed in groups and kept on standby.
  • FIG. 9 A possible application of a somewhat simpler press is shown in FIG. 9, in which the drawing apparatus 5a is installed in the press table 3a.
  • the press ram 4a of this press is much simpler than the press ram 4 of the press according to FIG. 1.
  • the lower tool 12 is divided into the drawing punch 14a and sheet metal holder 13a; here the upper tool 11 is the simpler.
  • a pressure box 6a is provided which has a certain minimum extension in the vertical direction in order to ensure good vertical guidance possible.
  • the sheet holder 13a is supported on the pressure box 6a.
  • the pressure box 6a lowers against a defined resistance.
  • the force-controlled or pressure-controlled discharge resistance on the hydraulic die cushion 7a determines the sheet holder force; however, only the total force of the sheet holder can be regulated in the simplified press according to FIG. 9.
  • the associated hydraulic diagram can be designed according to the model of FIG. 4 or also according to the model of FIG. 8, only one controlled system needing to be provided in accordance with the arrangement of only a single die cushion 7a.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse zum Ziehen von Blech­teilen (1), bei dem die Blechhalterkraft während des Ziehvor­ganges durch einen Ziehapparat (5) der Umformmaschine auf den Blechhalter (13) des Werkzeuges (14) aufgebracht wird. Um die Blech­halterkraft reproduziergenau und trägheitsarm, vorzugsweise auch bereichsweise individuell einstellen und auf dem vor­eingestellten Wert halten zu können, wird das bzw. werden die Ziehapparate so ausgebildet, daß während des Ziehvor­ganges ein hydraulisch gesteuertes Ziehkissen (7) zum Einsatz kommt. Es wird für das bzw. jedes Ziehkissen einer Presse eine hydraulische Blechhalterkraftregelung vorgesehen. Über einen dem bzw. jedem Ziehkissen zugeordneten Druck- oder Kraftgeber (16) kann die zugehörige Blechhalterkraft gemessen werden. Über eine aus Regler und elektrohydraulisch vor­steuerbaren Drosselventil gebildete Regelstrecke kann je­weils der kraftbestimmende Druckraum des Ziehkissens indi­viduell auf den erforderlichen Druck eingeregelt werden. Diese Regelstrecke arbeitet trägheitsarm und weitgehend hysteresefrei, so daß auch während eines Preßzyklus' der Sollwert für die Blechhalterkraft nach einem sich wieder­holenden Funktionsablauf geändert werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Presse zum Ziehen von Blech­teilen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie bei­spielweise aus der DE-PS 24 07 864 als bekannt hervor­geht.
  • Bekanntermaßen werden mit den gattungsmäßig zugrunde­gelegten Pressen in zeitlichem Wechsel unterschiedliche Blechteile hergestellt. Beim Umrüsten der Presse von einem ersten Blechpressteil auf ein anderes Werkstück muß nicht nur das Preßwerkzeug ausgewechselt werden, sondern es müssen auch die Einstelldaten an der Presse auf das neue Werkzeug bzw. das neue Werkstück umgestellt werden. Dieses Umstellen der Produktionsdaten der Presse ist wesentlich zeitraubender und kostenintensiver, als das eigentliche Wechseln des Werkzeuges. Es müssen sehr viele Probeabpressungen gemacht werden, bevor die Presse das neue Werkstück im Dauerlauf mit hoher Qualität und gleichbleibender Genauigkeit abpreßt. Selbst wenn sämtliche Einstelldaten für ein bestimmtes Werkstück bzw. Werkzeug genau aus einer früheren Produktionsphase sorgfältig notiert und dementsprechend für den neuen Produktionsablauf erneut eingestellt werden, sind zahlreiche, zeitraubende und kostspielige Probeabpressung unvermeidlich. Hierzu mögen unter­schiedliche Einflüsse beitragen, die jedoch nicht ge­nau geklärt und in ihrer Tragweite isoliert werden konnten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrunde­gelegte Presse dahingehend auszugestalten, daß sie nach einem Umrüsten auf ein geändertes Blechteil bzw. auf ein entsprechendes Werkzeug gezielter und rascher reproduzierbar auf die geänderten Produktionsbedingungen einstellbar ist; insbesondere soll ein solches Umstellen bei wesentlich weniger Probeabpressungen möglich sein als bisher.
  • Diese Aufgabe wird erfindundsgemäß durch die kennzeichnen­den Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der unmittelbaren Regelung des kraftbestimmenden Flüssigkeitsdruckes in den Ziehkissen kann mit hoher Reproduziergenauigkeit, hysteresefrei und trägheitslos die jeweils geforderte Blechhalterkraft exakt eingeregelt werden. Die hy­draulische Blechhalterkraftregelung ist so exakt, so genau reproduzierbar und so trägheitsarm, daß so­gar innerhalb eines Preßzyklus′ der Sollwert nach einem voreinstellbaren Programm hubabhängig oder kurbelwinkel­abhängig verändert werden kann. Die Blechhalterkraft kann wahlweise während des Preßvorganges zeitlich ge­zielt und reproduziergenau gesteigert oder auch abge­senkt werden. Dies hängt im Einzelfall vom jeweils abzupressenden Werkstück ab und muß fallweise probiert werden.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand verschiedener in den Zeichnungen darge­stellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch er­läutert; dabei zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Presse zum Ziehen von Blechteilen mit im Pressenstößel angebrachten Ziehapparat,
    • Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Oberwerk­zeug entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1,
    • Fig. 3 eine vergrößerte ausschnittsweise Seitenan­sicht des Blechhalters im Bereich eines Kraft­gebers,
    • Fig. 4 das Hydraulikschema für eine Blechhalterkraft­regelung unter Verwendung von blechhalter­integrierten Kraftgebern,
    • Fig. 5 bis 7 teilweiser Längsschnitt (Fig.5), Seitenan­sicht (Fig. 6) und Querschnitt (Fig. 7) durch bzw. auf einen druckbolzenintegrierten Kraftgeber,
    • Fig. 8 ein gegenüber dem Schema nach Fig. 4 modifiziertes Hydraulikschema zur hydrau­lischen Blechhalterkraftregelung unter Verwendung von Druckgebern, und
    • Fig. 9 eine schematische Schnittdarstellung einer Presse mit im Pressentisch untergebrachten Ziehapparat mit nur einem Ziehkissen.
  • Die in Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt dargestellte Presse weist einen Pressenständer 2 und einen Pressentisch 3 auf, auf welchem das Unterwerkzeug 9 für das zu pressende Blechteil 1 befestigt ist. Im Pressenständer 2 ist der Pressenstößel 4 vertikal geführt, der über symmetrisch angeordnete Pleuel hubantreibbar ist. Innerhalb des Pressenstößels 4 ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Presse der Ziehapparat 5 ange­bracht, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird. Unterseitig an dem Pressenstößel 4 ist außer­dem das Oberwerkzeug 10 befestigt, welches seinerseits unterteilt ist in den starr mit dem Pressenstößel befestigten Ziehstempel 14 und dem Blechhalter 13, der relativ zum Ziehstempel vertikal geführt ist und unter der Wirkung des Ziehapparates unter definierter Kraft nachgeben kann.
  • Der Ziehapparat 5 enthält eine innerhalb des Pressen­stößels 4 vertikalbeweglich gelagerte Druckplatte 6 (diese könnte allerdings u. U. bei direkt auf das Werk­zeug wirkenden Kolbenstangen entfallen), auf deren Ober­seite insbesamt vier als Kolben/zylinder-Einheit ausge­bildete Ziehkissen 7, 7′, 7˝, und 7˝′ vertikal stehend an­geordnet sind, von denen jedoch lediglich zwei Ziehkissen in Figur 1 sichtbar sind. Jedes der Ziehkissen weist einen flüssigkeitsbeaufschlagten Druckraum 15, 15′ 15'′, bzw. 15˝′ auf, dessen Flüssigkeit bei der Relativverschiebung des Blechhalters 13 relativ zum Ziehstempel 14 unter definier­tem Druck d. h. gegen definierten Drosselwiderstand verdrängt wird. Jedes der Ziehkissen ist daher mit einem Anschluß für Hydraulikflüssigkeit versehen. Die vorliegende Er­findung befaßt sich in näherer Weise mit der Regelung des Ziehkissendruckes,was weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 4 näher erläutert wird. Über Druckbolzen 8,8′, 8˝ und 8˝′ stützt sich der Blechhalter 13 in Vertikal­richtung an der Druckplatte 6 und somit an den Ziehkissen 7,7′,7˝,7˝′ ab. Bei fehlender Druckplatte würden die Kolbenstangen un­mittelbar bis zum Blechhalter 13 reichen. Selbstverständlich ist der Blechhalter auch in Schwerkraftrichtung gehalten, worauf die vorliegende Zeichnung jedoch nicht näher eingeht. Die Verteilung der vier Druck­bolzen 8,8′,8˝ und 8˝′ kann aus Fig.2 ersehen werden. Jedem der vier Druck­bolzen 8,8′,8˝,8˝′ ist jeweils ein an einer Ecke des Blechhalters liegender Blechhalterbereich 18,18′,18˝ bzw. 18˝′ zugeordnet. Jedem dieser Blechhalterbereiche kann wiederum ein besonderes Ziehkissen zugeordnet werden. Jedem dieser Blechhalterbereiche ist bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein blechhalterintegrierter Kraftgeber 16,16′,16˝ bzw. 16˝′ zugeordnet, der dadurch gebildet ist, daß in der durch den Kraftfluß 34 beanspruchten vertikal stehenden Wandung des Blechhalters ein Paar von horizontal nebeneinander liegenden Bohrungen 31 angebracht ist; zwischen den beiden Bohrungen 31 verbleibt ein vertikalstehender bikonkaver Steg 32, an dessen dünnster Stelle beidseitig jeweils ein Dehnmeßstreifen 22 angebracht ist. Durch den jeweils auf den zugehörigen Blechhalterbereich 18,18′,18˝ bzw. 18˝′ entfallenden Anteil der Blechhalterkraft wird dieser vertikalstehende Steg deformiert, was durch die Dehnmeßstreifen 22 detektiert werden kann.
  • Allgemein gesprochen wird bei einer bauteilintegrierten Ausbildung des Kraftgebers in einer durch den Kraft­fluß 34 beanspruchten Wandung bei geringer Kerbwirk­kung örtlich gezielt deren Tragfähigkeit geschwächt und die Schwachstelle mit einem Dehnmeßstreifen bestückt. An sich ist es auch denkbar, einen Dehnmeßstreifen un­mittelbar auf die Oberfläche eines tragenden Quer­schnittes aufzubringen, jedoch liegt in einem solchen Fall der empfindliche Dehnmeßstreifen in einer durch Berührung gefährdeten Oberflächenpartie; zum anderen werden dadurch lediglich Oberflächenspannungen bzw. -deformationen erfaßt, die nicht in jedem Fall repräsentativ sind für die Gesamtbelastung des Bauteilsquerschnittes. Eine aus dem vollen heraus­gearbeitete, bauteilintegrierte Ausbildung des Kraft­gebers ist gegenüber einem in eine entsprechende Aus­sparung stramm eingefügten Kraftgeber vorzuziehen, weil bei einer Belastung des Fügespaltes Hysterese­einflüsse in die Kraftmessung eingetragen werden können, was vorliegend nach Möglichkeit vermieden werden sollte.
  • Nachfolgend soll anhand des Hydraulikschemas nach Fig. 4 die hydraulische Blechhalterkraftregelung beschrieben werden. Oben in der Darstellung sind die vier den unter­schiedlichen Bereichen 18,18′,18˝ bzw. 18˝′ des Blech­halterumfangs zugeordneten hydraulischen Ziehkissen 7,7′,7˝ und 7˝′ dargestellt mit den verschiedenen Druck­räumen 15,15′,15˝ bzw. 15˝′ Auch die vier verschiedenen bereits erwähnten Kraftgeber 16,16′, 16˝ und 16˝′ sind dort gezeigt; sie werden gemeinsam aus einer einheitlichen Batterie 35 gespeist und liegen bezüglich der Energie­versorgung untereinander parallel. Die Meßabgriffe der jeweils eine Wheatstone′sche Brücke darstellenden Deh­nungswiderstände eines Kraftgebers 15,15′,15˝ und 15˝′ sind für jeden Kraftgeber gesondert herausgeführt. Jedem einzelnen Ziehkissen 7,7′,7˝ bzw. 7˝′ und jedem zuge­hörigen Kraftgeber ist jeweils ein Regler 20,20′,20˝ bzw. 20˝′ zugeordnet, auf dessen Eingang der Meßabgriff der Kraftgeber 16,16′,16˝,16˝′ geschaltet ist. Jedem der vier erwähnten Regler 20 ist jeweils ein Soll­wertsteller 19,19′,19˝ bzw. 19˝′ zugeordnet, dessen Ausgang ebenfalls auf den Reglereingang geschaltet ist. Der Kraftgeber und der Sollwertsteller geben beide ein gleichartiges und vergleichbares elektrisches Signal ab. Der Regler 20 vergleicht das Sollsignal mit dem Istsignal der Blechhalterkraft und gibt an seinem Ausgang nach Maßgabe der Differenz zwischen beiden ein entsprechendes Signal ab, mit dem ein Regelein­griff vorgenommen werden kann, der eine etwaige fest­gestellte Soll/Ist-Abweichung wieder beseitigt. Zu diesem Zweck ist für jede der vier Regelstrecken je­weils ein Drosselventil 21 ,21′,21˝ bzw. 21˝′ vorge­sehen. Diese Drosselventile können zunächst von den Reglern über ein elektrohydraulische Vorsteuerventil elektrisch vorgesteuert werden. Hydraulisch wird das elektrohydraulische Vorsteuerventil jeweils aus einer Steuerölpumpe 23 versorgt, die aus einem gesonderten Steuerölsumpf 25 ansaugt; mit Rücksicht auf die Empfindlichkeit der elektrohydraulischen Vorsteuer­ventile ist dieser Kreislauf besonders sauber gehalten, was durch das Filter 24 angedeutet ist. Je nach Größe des Regelsignales wird das elektrohydraulische Vor­steuerventil mehr oder weniger stark geöffnet und entsprechend dieser elektrohydraulischen Verstärkung auch das Drosselventil 21 mehr oder weniger stark geöffnet und dementsprechend der Durchflußwiderstand vergrößert bzw. veringert. Bei einer Vergrößerung des Durchflußwider­standes eines der Drosselventile steigt während der Relativverschiebung des Niederhalters gegenüber dem Ziehstempel, also während der Verdrängungsphase der Hydraulikflüssigkeit aus den Druckräumen 15,15′,15˝ 15˝′, der Druck im betreffenden Ziehkissen an und es steigt dementsprechend auch die Blechhalterkraft in dem betreffenden Bereich des Blechhalters. Bei Redu­zierung des Durchflußwiderstandes am Drosselventil sinkt in analoger Weise die Blechhalterkraft in zuge­ordneten Blechhalterbereich ab. Das an den Drossel­ventilen 21, 21′,21˝ und 21˝′ abströmende Öl läuft in den Arbeitsölsumpf 37; beim Aufwärtshub des Pressen­stößels, bei welchem die Ziehkissen bzw. deren Druck­räume sich alle wieder ausdehnen, wird über Rück­schlagventile 36,36′,36˝ bzw. 36˝′ Arbeitsöl aus dem Arbeitsölsumpf 37 wieder zurückgesaugt. Dank der vier gesonderten Regelstrecken können alle vier Druckräume 15,15′,15˝,15˝′ derart druckgeregelt werden, daß die am Kraftgeber 16,16′,16˝ bzw. 16˝′ ermittelte Blechhalterkraft auf dem vorgegebenen Sollwert gehalten wird. Sinkt die Blechhalterkraft bereichsweise unter den jeweils vorgegebenen Sollwert ab, so wird das zugehörige Drosselventil in Richtung auf ein höheren Durchflußwiderstand verstellt, so daß der Druck im zugehörigen Druckraum 15 ansteigt. Steigt hingegen störungsbedingt die Blechhalterkraft bereichs­weise über den vorgegebenen Sollwert hinaus an, so wird das betreffende Drosselventil 21 in Richtung eines geringeren Durchflußwiderstandes verstellt, so daß der Druck im kraftbestimmenden Druckraum 15 sinkt. Wird bei einem solchen Regeleingriff die vorgegebene Blech­halterkraft wieder erreicht, so verharrt das Drossel­ventil in der dann vorliegenden Öffnungsstellung und behält den dann vorliegenden Durchflußwiderstand bei; der dann anstehende Druck im kraftbestimmenden Druckraum 15 bleibt erhalten. Diese Vorgänge laufen dank der relativ kleinen zu fördernden Steuerölmengen sehr rasch ab. Die Regelstrecke ist nur sehr kurz und arbeitet weitgehend hysteresefrei, so daß die Regelvorgänge auch reproduzier­genau ablaufen. Um die einzelnen Blechhalterbereiche 18,18′,18˝ bzw. 18˝′ vor Überlastung zu schützen, ist jeder einzelne Regelkreis in seinem hydraulischen Teil mit einem Überdruckventil 26,26′,26˝ bzw. 26˝′ versehen. Bei Drucküberschreitung in der Arbeitsleitung bzw. im zugehörigen Druckraum 15,15′,15˝ bzw.l5˝′ über einen voreinstellbaren Maximalwert fließt am Überdruck­ventil 26 Arbeitsöl ab. Mit diesem unter hohen Druck stehenden abfließenden Arbeitsöl kann ein für alle vier Überdruckventile 26,26′,26˝ ,26˝′ gemeinsamer Not­ausschalter 27 betätigt werden, der die Presse gegebenen­falls stillsetzt.
  • Anstelle einer blechhalterintegrierten Kraftgeberausbil­dung kann dieser auch in den Druckbolzen 8,8′,8˝,8˝′ integriert werden, wie dies in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist. Allerdings ist dort der bauteilintegrierte Kraft­geber anders ausgebildet als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3. Zwar ist auch dort der tragende Bauteilquerschnitt bei geringer Kerbwirkung örtlich ge­ zielt in der Tragfähigkeit geschwächt, und die Schwach­stellen sind mit Dehnmeßstreifen 22 appliziert. Jedoch ist hier die Schwachstelle in Form von napfförmigen Vertiefungen 33 ausgebildet, die umfangsseitig in den Druckbolzen 8 eingearbeitet sind. An dem glatten flachen "Boden" der Vertiefung 33 ist jeweils ein Dehnmeßstreifen 22 angeklebt. Außerdem sind kleine Bohrungen von der Vertiefung 33 zur Bolzenmitte geführt, wo eine axial verlaufende Bohrung hindurchgeht. In diesen Bohrungen laufen die Anschlußleitungen für Energie und Meßsignal der Dehnmeßstreifen geschützt hindurch. Wie die Fig. 6 zeigt, können integriert Dehnmeßstreifen mit vier Deh­nungswiderständen aufgebracht werden, bei denen die einzelnen Dehnungswiderstände zu einer Wheatstone′schen Brücken zusammengefaßt sind. In jedem Fall muß jedoch darauf geachtet werden, daß die einzelnen Dehnungswiderstände der Wheatstone′schen Brücke entweder parallel oder quer zur Kraftflußrichtung 34 liegen. Bei dem Ausführungs­beispiel nach den Fig. 5 bis 7 sind drei Vertiefungen 33 am Umfang des Druckbolzens 8 angebracht; die An­schlüße der einzelnen Dehnungswiederstände der ver­schiedenen Dehnmeßstreifen müssen einzeln herausge­führt und zur Bildung eines gemeinsamen Brückenzweiges in Serie geschaltet werden. Und zwar werden jeweils die untereinander vergleichbar liegenden Dehnungs­widerstände jeweils zu einem Brückenzweig in Serie ge­schaltet. Auf diese Weise kommt eine Mittelwertbildung aller drei Deformationen an den Vertiefungen 33 zustande.
  • Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel eines modifizierten Hydraulikschemas unterscheidet sich von dem nach Fig. 4 dardurch, daß anstelle von blechhalter­integrierten Kraftgebern dort jedem einzelnen kraftbe­stimmenden Druckraum 15,15′,15˝,15˝′ jeweils ein ge­sonderter Druckgeber 17,17′,17˝ bzw. 17˝′ zugeordnet ist. Dieser wandelt das Drucksignal in ein entsprechendes elektrisches Signal um, welches auf den Eingang des zu­gehörigen Reglers 20,20′,20˝, 20˝′ geschaltet ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Hydraulikschemas nach Fig. 8 ganz analog zu der Wirkungsweise des Schemas nach Fig. 4 mit dem Unterschied, daß hier nicht un­mittelbar die Blechhalterkraft eines bestimmten Blech­halterbereiches 18,18′,18˝, 18˝′, sondern der Druck im kraftbestimmenden Druckraum 15,15′,15˝′,15˝′ auf einen voreingebbaren Sollwert eingeregelt wird.
  • Als weitere Abwandlung ist in Fig. 8 auch noch die Mög­lichkeit einer kurbelwinkelabhängigen Veränderung des Sollwertes angedeutet. An der stilisiert angedeuteten Kurbelwelle 28 der Presse ist ein Winkelgeber 29 ange­koppelt, der ein der momentanen Drehstellung der Kurbel­welle 28 entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Dieses ist auf vier verschiedene Funktionsgeber 30,30′, 30˝ bzw, 30˝′ geschaltet Diese Funktionsgeber sind derart augebildet, daß in Abhängigkeit von den Kurbel­winkeln ein unterschiedlicher Funktionswert ausge­geben werden kann, mit dem der zugehörige Sollwert­steller 19,19 ,19˝ bzw. 19˝′ verändert werden kann. Dank des raschen Ansprechens der Regelstrecke kann diese auch einer während des Hubes veränderten Soll­werteinstellung relativ rasch folgen. Beispielsweise können in den einzelnen Blechhalterbereichen 18, 18′,18˝ bzw. 18˝′ die Blechhalterkräfte stufenweise innerhalb eines Preßzyklus′ je nach Bedarf angehoben oder auch abgesenkt werden. Die einzelnen Funktionsgeber 30, 30′,30˝′,30˝′ können - nachdem sie individuell für ein bestimmtes Werkstück optimiert worden sind - herausge­nommen und gegen andere Funktionsgeber, die für ein anderes Werkstück optimiert wurden, ausgetauscht werden. Dieser Austausch der Funktionsgeber kann durch Umschalten an einer Steuerzentrale bewirkt werden, wo sämtliche für unterschiedliche Werkstücke optimierte Funktionsgeber gruppenweise eingebaut und in Bereitschaft gehalten werden.
  • Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung einer hydraulischen Blechhalterkraftregelung nicht nur für ein vierfach geteiltes Ziehkissen, sondern auch für einfachere Ziehapparate sinngemäß angewandt werden. Ein möglicher Anwendungsfall einer etwas einfacheren Presse ist in Fig. 9 dargestellt, bei der der Zieh­apparat 5a im Pressentisch 3a eingebaut ist. Der Pressenstößel 4a dieser Presse ist wesentlich ein­facher als der Pressenstößel 4 der Presse nach Fig. 1. Entsprechend der Unterbringung des Ziehapparates 5a im Pressentisch ist das Unterwerkzeug 12 geteilt in Ziehstempel 14a und Blechhalter 13a; hier ist das Ober­werkzeug 11 das einfachere. Mit Rücksicht auf lediglich ein einziges mittig angeordnetes Ziehkissen 7a inner­halb des Ziehapparates 5a ist ein Druckkasten 6a vor­gesehen, der in Vertikalrichtung eine gewisse Mindest­erstreckung hat, um eine gute Vertikalführung zu er­ möglichen. Über Druckbolzen 8,8′,8˝,8˝′ stützt sich der Blechhalter 13a auf dem Druckkasten 6a ab. Beim Arbeits­hub der Presse, während dem sich der Blechhalter 13a relativ zum Ziehstempel 14a verschiebt, senkt sich der Druckkasten 6a gegen definierten Widerstand nach unten ab. Der kraftgeregelte oder druckgeregelte Abflußwider­stand an dem hydraulischen Ziehkissen 7a bestimmt die Blechhalterkraft; allerdings kann bei der vereinfachten Presse nach Fig. 9 lediglich die Gesamtkraft des Blech­halters geregelt werden. Das zugehörige Hydraulikschema kann nach dem Vorbild von Fig. 4 oder auch nach dem Vor­bild von Fig. 8 ausgebildet sein, wobei entsprechend der Anordnung lediglich eines einzigen Ziehkissens 7a lediglich eine Regelstrecke vorgesehen zu werden braucht.

Claims (7)

1. Presse zum Ziehen von Blechteilen, mit einem in Blech­halter und relativ zu ihm beweglichen Ziehstempel unter­teilten Werkzeugteil, ferner mit einem dem Blechhalter zugeordneten Ziehapparat mit wenigstens einem die Blechhalterkraft während der Relativverschiebung inner­halb des Werkzeugteiles aufrechterhaltenden Ziekkissen, welches jeweils als eine gegen einen definierten Fluiddruck arbeitende Kolben/Zylinder-Einheit ausge­bildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bzw. jedes Ziehkissen (7a,7,7′,7˝,7˝′) jeweils unmittelbar mit geregeltem Flüssigkeitsdruck beauf­schlagt ist und daß an dem die Blechhalterkraft be­stimmenden Druckraum (15a,15,15′,15˝,15˝′) des bzw. jedes Ziehkissens (7a,7,7′,7˝,7˝′) ein Druckgeber 17,17′,17˝,17˝′) angeordnet oder dem Blechhalter 13a,13) bzw. dem je einem Ziehkissen (7,7′,7˝,7˝′ zugehörigen Bereich (18,18′,18˝,18˝′) des Blechhalters 13) ein die Blechhalterkraft bzw. den die auf den zugehörigen Bereich (18,18′,18˝,18˝′) des Blechhalters 13) entfallenden Anteil der Blechhalterkraft er­ mittelnder Kraftgeber (16,16′,16˝,16˝′) im Blechhalter (13) oder in zugehörigen Druckholzen (18,18′) zugeordnet ist, der bzw. die jeweils ein dem Druck- bzw. Kraftwert entsprechendes elektrisches Signal erzeugen, daß für den bzw. jeden Druck- (17,17′,17˝,17˝′) bzw. Kraftgeber (16,16′,16˝,16˝′) ein ein gleichartiges Signal abgebender Sollwertgeber (19,19′,19˝,19˝′) zugeordnet ist, daß ferner dem bzw. jedem Druck- (17,17′,17˝,17˝′) bzw. Kraftgeber (16,16′,16˝,16˝′) ein laufend das jeweils momentane Istsignal und das zugehörige Sollsignal ver­gleichender Regler (20,20′,20˝,20˝′) zugeordnet ist, der jeweils über eine dem bzw. jedem Ziehkissen (7a, 7,7′,7˝,7˝′ zugeordnete, steuerbare Abflußdrossel (Drosselventil 21,21′,21˝,21˝′) nach Maßgabe der Soll/Ist-Abweichung den Druck in dem bzw. jedem Ziehkissen (7a,7,7′,7˝,7˝′) im Sinne einer umgehenden Rückkehr auf den Sollwert des Ziehkissendruckes bzw. der Blechhalterkraft erhöht, erniedrigt bzw. konstant hält.
2. Presse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwert für jeden einzelnen Regler (20,20′,20˝, 20˝′) während eines jeden Pressenzyklus′ jeweils nach einem sich wiederholenden Muster hubabhängig oder kurbelwinkelabhängig veränderbar ist.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Kraftgeber (16,16′,16˝,16˝′ im Blech­halter (13,13a) integriert ist bzw. sind.
4. Presse nach Anspruch 1,2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kraftgeber (16,16′,16˝,16˝′) in Form von auf tragende Wandungspartien des Blechhalters (13,13a) applizierte Dehnmeßstreifen (22) ausgebildet ist.
5. Presse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Stelle des Dehnmeßstreifens (22) die Wandung bei geringer Kerbwirkung örtlich gezielt in der Trag­fähigkeit geschwächt ist.
6. Presse nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Wandung ein Paar von horizontal nebenein­ander liegenden Bohrungen (31) angebracht ist, die zwischen sich einen in Kraftflußrichtung (34) stehenden bikonkaven Steg (32) einschließen, an dessen dünnster Stelle der oder die Dehnmeßstreifen (22) angebracht ist bzw. sind.
7. Presse nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Wandung wenigstens einseitig eine napfförmige Vertiefung (33) eingearbeitet ist, an deren glatten, flachen "Boden" der oder die Dehnmeßstreifen (22) an­gebracht ist bzw. sind.
EP88115855A 1987-10-21 1988-09-27 Presse zum Ziehen von Blechteilen Withdrawn EP0312808A3 (de)

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