EP0312809A2 - Doppeltwirkende Presse zum Ziehen von Blechteilen - Google Patents

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EP0312809A2
EP0312809A2 EP88115856A EP88115856A EP0312809A2 EP 0312809 A2 EP0312809 A2 EP 0312809A2 EP 88115856 A EP88115856 A EP 88115856A EP 88115856 A EP88115856 A EP 88115856A EP 0312809 A2 EP0312809 A2 EP 0312809A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
sheet metal
hold
pressure
metal holder
Prior art date
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Ceased
Application number
EP88115856A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0312809A3 (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 EP0312809A2 publication Critical patent/EP0312809A2/de
Publication of EP0312809A3 publication Critical patent/EP0312809A3/de
Ceased 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a double-acting press for drawing sheet metal parts according to the preamble of claim 1, as is common in industrial manufacturing practice and is also used by the applicant.
  • the joints between the sheet metal holder and the drawing tappet on the one hand and the associated connecting rods are adjustable in height compared to the corresponding tappets and are accordingly movably guided relative to the tappets; in addition, at least in the sheet metal tappets between the connecting rod bearing and the tappet, a piston / cylinder unit charged with hydraulic fluid is interposed in the power flow; the force-determining pressure chamber of this piston / cylinder unit is placed under a presettable constant pressure. That is, a relatively low, controllable pneumatic pressure is converted into a correspondingly proportional fluid pressure by means of a stepped piston which acts as a pressure intensifier and has a very large area ratio between the small and large piston areas.
  • the Kraftbe is also indirect matching pressure chamber of the piston / cylinder unit pneumatically controlled.
  • the hydraulic system is only used passively as a pressure transmission medium; pressure is set pneumatically at the low pressure level.
  • the purpose of the intermediate short-stroke piston / cylinder unit is to limit the transferable force to a preset value; if the preset pressure or force value is exceeded, the stepped piston on the low-pressure side dodges, causing the machine to be switched off.
  • the object of the invention is to design the press on which it is based in such a way 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.
  • a changeover should be possible with significantly fewer test impressions than before.
  • the characterizing features of claim 1. Thanks to the direct servohydraulic control of the force-determining working space pressure in the intermediate piston / cylinder unit of each sheet metal connecting rod, the required sheet metal holder force can be precisely adjusted with high reproducibility, hysteresis-free and without inertia.
  • the servohydraulic plate holder force control is so precise, so precisely reproducible and so low inertia that the setpoint can be changed depending on the stroke or crank angle depending on a preset program even within a press cycle.
  • 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 double-acting press shown schematically in FIG. 1 in vertical section has a press stand 2 and a press table 10, on which the lower tool 9 for the sheet metal part 1 to be pressed is fastened.
  • a sheet metal plunger 4 is vertical performed, which is driven by a symmetrically arranged connecting rod 6 or 6 'stroke.
  • the actual plunger 3 is arranged inside the sheet metal holder 4 and is guided relative to the stroke relative to it and can be separately driven by several connecting rods 5 which are also arranged symmetrically.
  • the sheet metal holder 7 of the upper tool is attached to the sheet metal holder plunger 4 and the drawing die 8 of the upper tool is attached to the drawing plunger 3.
  • the sheet metal holder When the upper die comes down, the sheet metal holder first places on the still unpressed board resting on the lower die 9 with a defined force; only when the edge of the board is clamped in with a defined force does the drawing punch 8 come into contact with the sheet 1 and press it with defined sliding out of the sheet edge from the edge clamping into the die.
  • the extent of the sheet metal holder force is of particular importance here; Depending on the workpiece, the sheet metal holder force must be optimized on a case-by-case basis and kept to the found value as precisely as possible across all pressing cycles. The present invention is particularly concerned with this aspect, which will be discussed in more detail below.
  • this is shown in simplified form in the form of a connecting rod bearing, in each case Ram plunger bearing rod 12;
  • this connecting rod bearing boot is not stored or guided in the tappet, but in a press-proof vertical guide in the manner of a cross head.
  • an adjusting spindle 13 is arranged within the connecting rod bearing boot 12 and engages with a nut thread attached to the lower end of the connecting rod bearing boot.
  • the adjusting spindle in turn can be rotated by means of a worm wheel 28 which surrounds the adjusting spindle 13 in a rotationally fixed manner, as a result of which a change in the height position of the tappet relative to the connecting rod bearing occurs.
  • the worm wheel 28 in turn can be rotated in a defined manner by means of a worm drive (not shown) and a corresponding motor drive.
  • a worm drive not shown
  • a corresponding motor drive At the lower end of the adjusting spindle 13, the above-mentioned piston / cylinder unit 11 is attached, which encloses a pressure chamber 14 between the corresponding piston and the cylinder surrounding it, which is provided with a corresponding fluid connection.
  • the different circumferential areas 17, 17', 17 ′ and 17 ⁇ of the sheet holder are assigned.
  • Each of these circumferential areas is accordingly assigned a different piston / cylinder unit 11, 11 ', 11 ⁇ and 11 ′′′. It makes perfect sense not to tighten the edge of the sheet to be pressed to keep the entire scope constant, but also to set lower sheet metal holder forces in some areas; this depends individually on the respective workpiece or the tool designed for it. This also has to be tested individually. After this has been determined, however, the corresponding manufacturing parameters can be quickly set again with exact reproducibility thanks to the invention for batch sizes to be manufactured later.
  • the force transducers are formed by strain gauges 36 which are glued to the surface of the wall sections of the sheet metal holder 7 which are loaded by the sheet metal holder force. As shown in FIGS.
  • the wall 35 is to be weakened locally in terms of load-bearing capacity with a small notch effect, so that the remaining disc-shaped central web represents a type of compression spring which is deformed in a defined manner by the sheet metal holder force.
  • FIG. 6 Another possibility of a locally targeted weakening of the wall 35, which shows only a slight notch effect, is shown in FIG. 6: there are two bores 32 horizontally next to one another, which enclose between them a biconcave web 33 which is vertical, that is to say in the direction of force flow 37.
  • This web 33 also serves as a type of compression spring which can be loaded by the sheet metal holder force and whose deformation can be determined by the strain gauges 36 attached to the thinnest point of the web as a measure of the load.
  • the weak points worked out from the full wall 35 and covered with strain gauges have the advantage that there are no joints within the force flow which would cause a hysteresis phenomenon in the force measurement.
  • the force transducers worked out from the full wall 35 thus work completely free of hysteresis, which is important for the present application.
  • the servohydraulic plate holder force control will be described below with reference to the hydraulic diagram according to FIG. 7.
  • the top of the illustration shows the four piston / cylinder units 11, 11 ', 11 ⁇ and 11 ′′′ assigned to the different areas of the sheet metal holder circumference with the different pressure chambers 14, 14', 14 ⁇ and 14 ′′′.
  • the four different previously mentioned force sensors 15, 15 ', 15, and 15 15 are shown there; they are fed together from a uniform battery 38 and are parallel to one another in this regard.
  • the measuring taps of the elongation resistances of a force transmitter, each representing a Wheatstone bridge, are shown separately for each force transmitter.
  • Each individual piston / cylinder unit 11,11 '11 ⁇ and 11 ′′′ and each associated force sensor 15,15', 15 ⁇ and 15 ′′′ is assigned a controller 19,19 ', 19 ⁇ and 19 ′′′, on the input of which Measuring tap of the force transmitter 15 is switched.
  • Each of the four controllers 19 mentioned is assigned a setpoint adjuster 18, 18 ', 18 ⁇ and 18 ′′′, the output of which is also connected to the controller input.
  • the force generator and the setpoint adjuster both emit a similar and comparable electrical signal.
  • the controller 19 compares the target signal with the actual signal 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.
  • proportional valves 20, 20 ', 20 ⁇ and 20 ′′′ are provided for each of the four controlled systems.
  • the proportional valves can first of all Regulators are electrically piloted via an electro-hydraulic pilot valve.
  • the electrohydraulic pilot valve is supplied hydraulically from a control oil pump 21, which draws in from a separate control oil sump 24; With regard to the sensitivity of the electro-hydraulic pilot valves, this circuit is kept particularly clean, which is indicated by the filter 23.
  • the electro-hydraulic pilot valve is opened to a greater or lesser extent and, in accordance with this electro-hydraulic amplification, the proportional valve 20 is also opened to a greater or lesser extent.
  • the proportional valve is opened in the direction of the pressure source 22/25 and the pressure in the associated pressure chamber 14 is increased. If, on the other hand, the sheet metal holder force rises above the specified setpoint due to malfunction, the proportional valve opens in the direction of the working oil sump, so that the pressure is reduced in the force-determining pressure chamber 14. If the predetermined sheet metal holder force is reached again during such a control intervention, the associated proportional valve returns to the illustrated middle blocking position; the pressure then present in the force-determining pressure chamber 14 is retained.
  • each individual servo-hydraulic control circuit is provided with a pressure relief valve 26,26', 26 ⁇ and 26 ′′′. If the pressure in the work line is exceeded. In the associated pressure chamber 11, 14 ', 14 ⁇ and 14 ′′′ above a presettable maximum value, 26 working oil flows out at the pressure relief valve. This working oil, which is under high pressure, can be used to actuate an emergency stop switch 27 which is common to all four pressure relief valves and which stops the press.
  • the exemplary embodiment of the hydraulic diagram shown in FIG. 8 differs from that according to FIG. 7 in that instead of force transducers integrated in the sheet-metal holder, there is a separate pressure transducer 16, 16 ′, 16 in each force-determining pressure chamber 14, 14 ′, 14 ′ or 14 ′′ ⁇ or 16 ′′′ is assigned. This converts the pressure signal into a corresponding electrical signal, which is connected to the input of the associated controller 19, 19 ', 19 ⁇ or 19 ′′′. Otherwise, the operation of the hydraulics 8 quite analogous to the mode of operation of the diagram according to FIG.
  • FIG. 8 the possibility of a crank angle-dependent change of the target value is also indicated in FIG. 8.
  • An angle sensor 30 is coupled to the stylized crankshaft 29 of the press, which emits an electrical signal corresponding to the instantaneous rotational position of the crankshaft 29.
  • This is switched on four different function transmitters 31, 31 ', 31 ⁇ and 31 ′′′.
  • These function transmitters are designed in such a way that a different function value can be output as a function of the crank angles, with which the associated setpoint adjuster 18, 18 ', 18 ⁇ or 18 ′′′ 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 can be gradually increased or decreased within a pressing cycle, as required.
  • the individual function transmitters 31, 31 ', 31 ⁇ and 31 ′′′ - after they have been individually optimized for a specific workpiece - can be removed and replaced with other function transmitters that have been optimized for another workpiece.
  • This exchange of functions 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.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Presse (2) zum Ziehen von Blechteilen (1), mit einem hubantreibbaren Blechhalterstößel (4) und mit einem gesonderten, ebenfalls hubantreibbaren Ziehstößel (3). Um die Blechhalterkraft reproduziergenau und trägheitsarm bereichsweise individuell einstellen und auf dem voreingestellten Wert halten zu können, wird für jedes Pleuel (6, 6') des Blechhalters gesondert jeweils eine servohydraulische Blechhalterkraftregelung vorgesehen. Jedem Blechhalterpleuel ist eine Kolben/Zylinder-Einheit (11) zugeordnet, die die Blechhalterkraft bestimmt. Über einen daran angeschlossenen Druckgeber oder über einen blechhalterintegrierten Kraftgeber (36) kann die auf den zugehörigen Bereich des Blechhalters entfallende Kraft gemessen werden. Ober eine aus Regler und elektrohydraulisch vorsteuerbaren Proportionalventil gebildete Regelstrecke kann jeweils der kraftbestimmende Druckraum der Kolben/Zylinder-Einheit 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. Beispielsweise kann die geregelte Blechhalterkraft wahrend des Ziehvorganges individuell erhöht oder auch abgesenkt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Presse zum Ziehen von Blechteilen nach dem Oberbegriff von An­spruch 1, wie sie in der industriellen Fertigungspraxis gebräuchlich und auch bei der Anmelderin im Einsatz ist.
  • Die Gelenke zwischen dem Blechhalter- und dem Ziehstößel einerseits und den jeweils zugehörigen Pleueln sind höhen­verstellbar gegeüber den entsprechenden Stößeln ausge­bildet und demgemäß beweglich gegenüber den Stößeln ge­führt; außerdem ist zumindest bei den Blechhalterstößeln zwischen dem Pleuellager und dem Stößel eine mit Hydraulik­flüssigkeit beaufschlagte Kolben/Zylinder-Einheit im Kraftfluß zwischengeschaltet; der kraftbestimmende Druckraum dieser Kolben/Zylinder-Einheit wird unter einen voreinstellbaren konstanten Druck gesetzt. Und zwar wird über einen als Druckübersetzer wirksamen Stufenkolben mit sehr großem Flächenverhältnis zwischen kleiner und großer Kolbenfläche ein relativ niederiger, steuerbarer Pneumatikdruck in einen ent­sprechend proportional übersetzten Plüssigkeitsdruck umgewandelt. Mittelbar ist also auch der kraftbe­ stimmende Druckraum der Kolben/Zylinder-Einheit pneumatisch gesteuert. Die Hydraulik dient lediglich passiv als Druck­übertragungsmedium; eine Druckeinsrellung erfolgt pneu­matisch auf dem Niederdruckniveau. Der Zweck der zwischen­geschalteten kurzhubigen Kolben/Zylinder-Einheit besteht darin, die übertragbare Kraft auf einen voreinstellbaren Wert zu beschränken; bei Überschreitung des voreingestellten Druck- bzw. Kraftwertes kommt es zu einem Ausweichen des Stufenkolbens auf der Niederdruckseite, wodurch ein Ab­schalten der Maschine ausgelöst wird.
  • Bekanntermaßen werden mit den gattungsmäßig zugrundege­legten Pressen im zeitlichen 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 einge­stellt werden, sind zahlreiche, zeitraubende und kost­spielige Probeabpressungen unvermeidlich. Hierzu mögen unterschiedliche Einflüsse beitragen, die jedoch noch nicht genau geklärt und in ihrer Tragweite isoliert werden konnten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrunde gelegte 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 eine solche Umstellung bei wesent­lich weniger Probeabpressungen möglich sein als bisher.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dank der unmittelbaren servohydraulischen Regelung des kraftbestimmenden Arbeits­raumdruckes in der zwischengeschalteten Kolben/Zylinder-­Einheit eins jeden Blechhalter-Pleuels kann mit hoher Reproduziergenauigkeit, hysteresefrei und trägheitslos die jeweils geforderte Blechhalterkraft exakt einge­regelt werden. Die servohydraulische Blechhalterkraft­regelung ist so exakt, so genau reproduzierbar und so trägheitsarm, das 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 doppeltwirkenden Presse zum Ziehen von Blechteilen,
    • Fig. 2 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Schnittes durch die Kolben/Zylinder-Einheit des höhenverstellbaren Pleuellagers am Blech­halterstößel der Presse nach Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch das Oberwerk­zeug entlang der Schnittlinie III - III,
    • Fig. 4 und 5 Querschnitt (Fig. 4) und Ansicht (Fig. 5) durch eine tragende Wandungspartie des Blechhalters im Bereich eines Kraftgebers,
    • Fig. 6 die Außenansicht auf eine tragende Wandungs­partie des Blechhalters im Bereich einer modifizierten Ausbildung eines Kraftgebers,
    • Fig. 7 das Hydraulikschema für eine servohydraulische Blechhalterkraftregelung unter Verwendung von blechhalterintegrierten Kraftgebern und
    • Fig. 8 ein modifiziertes Hydraulikschema unter Ver­wendung von Druckgebern.
  • Die in Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt dargestellte doppeltwirkende Presse weist einen Pressenständer 2 und einen Pressentisch 10 auf, auf welchem das Unterwerkzeug 9 für das zu pressende Blechteil 1 befestigt ist. Im Pressenständer 2 ist ein Blechhalterstößel 4 vertikal geführt, der über symmetrisch angeordnete Pleuel 6 bzw. 6′ hubantreibbar ist. Innerhalb des Blechhalters 4 ist der eigentliche Ziehstößel 3 angeordnet, der relativ zu ihm hubgeweglich geführt ist und über mehrere eben­falls symmetrisch angeordnete Pleuel 5 gesondert hub­antreibbar ist. An dem Blechhalterstößel 4 ist der Blechhalter 7 des Oberwerkzeuges und an dem Ziehstößel 3 ist der Ziehstempel 8 des Oberwerkzeuges befestigt. Beim Niedergehen des Oberwerkzeuges setzt zunächst der Blechhalter auf die noch ungepreßte auf dem Unterwerk­zeug 9 aufliegende Platine mit definierter Kraft auf; erst wenn der Rand der Platine mit definierter Kraft eingespannt ist, gelangt der Ziehstempel 8 mit dem Blech 1 in Berührung und preßt dieses unter definiertem Herausgleiten des Blechrandes aus der Randeinspannung in das Gesenk. Hierbei kommt dem Ausmaß der Blechhalter­kraft besondere Bedeutung zu; werkstückindividuell muß fallweise die Blechhalterkraft optimiert und möglichst genau über alle Abpreßzyklen hinweg auf dem gefundenen Wert gehalten werden. Mit diesem Aspekt befaßt sich die vorliegende Erfindung in besonderer Weise, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird.
  • Beim Durchgang des Blechhalterstößels 4 als auch des Ziehstößels 3 durch die untere Totpunktlage muß diese mit der Gesamthöhe aus Unterwerkzeug 9 und Oberwerkzeug 7 und 8 übereinstimmen. Nachdem diese Gesamthöhe unter­schiedlich ausfallen kann, ist eine Höhenanpassung individuell für den Blechhalterstößel 4 und für den Ziehstößel 3 vorgesehen. Beim gezeigten Ausführungs­beispiel ist dieses vereinfacht dargestellt in Form eines das Pleuellager tragenden, in dem jeweiligen Stößel vertikalbeweglich gelagerten Pleuellagerstiefels 12; üblicherweise ist dieser Pleuellagerstiefel nicht im Stößel, sondern in einer pressenfesten Vertikalführung nach Art eines Kreuzkopfes gelagert bzw. geführt. In jedem Fall ist innerhalb des Pleuellagerstiefels 12 eine Verstellspindel 13 angeordnet, die mit einem am unteren Ende des Pleuellagerstiefels angebrachten Muttergewinde in Eingriff steht. Die Verstellspindel ihrerseits kann über ein die Verstellspindel 13 ver­drehfest umgebendes Schneckenrad 28 verdreht werden, wodurch eine Veränderung der Höhenlage des Stößels gegenüber dem Pleuellager zustande kommt. Das Schnecken­rad 28 seinerseits kann mittels eines nicht dargestellten Schneckentriebes und eines entsprechenden motorischen Antriebes definiert verdreht werden. Am unteren Ende der Verstellspindel 13 ist die bereits oben erwähnte Kolben/Zylinder-Einheit 11 angebracht, die zwischen dem entsprechenden Kolben und dem ihn umgebenden Zylinder einen Druckraum 14 einschließt, der mit einem entsprechenden Fluidanschluß versehen ist. Entsprechend der räumlichen Erstreckung des Blechhalters 7 und des Blechhalterstößels 4 sind insgesamt vier Pleuel - es sind lediglich zwei Pleuel 6 bzw. 6′ dargestellt und vier Pleuellager für den Blechhalterstößel 4 vorgesehen, die unterschiedlichen Umfangsbereichen 17, 17′, 17˝ bzw. 17‴ des Blechhalters zugeordnet sind. Jedem dieser Umfangsbereiche ist demzufolge eine andere Kolben/Zylinder-Einheit 11,11′,11˝ bzw. 11‴ zugeordnet. Es ist durchaus sinnvoll, die Rand­einspannung des zu pressenden Bleches nicht am ge­ samten Umfang konstant zu halten, sondern bereichsweise auch geringere Blechhalterkräfte einzustellen; dies hängt individuell von dem jeweiligen Werkstück bzw. dem dazu konstruierten Werkzeug ab. Auch solches muß individuell erprobt werden. Nachdem dies jedoch einmal ermittelt ist, können die entsprechenden Fertigungsparameter dank der Erfindung für später zu fertigende Losgrößen schnell wieder bei exakter Reproduzierbarkeit eingestellt werden.
  • Um die Blechhalterkraft für jeden Blechhalterbereich 17, 17′,17˝ und 17‴ exakt, hysterefrei und trägheitsfrei regeln zu können, ist zunächst einmal bei dem in den Figuren 1 bis 5 und 7 dargestellten Ausführungsbei­spiel jedem Niederhalterbereich 17, 17′,17˝ und 17‴ jeweils mindestens ein gesonderter, blechhalter­integrierter Kraftgeber 15,15′,15˝ und 15‴ zuge­ordnet. Und zwar sind die Kraftgeber durch Dehnmeßstrei­fen 36 gebildet, die auf die Oberfläche von durch die Blechhalterkraft belastete Wandungspartien des Blechhalters 7 aufgeklebt sind. Wie in Fig. 5 und 7 dargestellt ist, können integrierte Dehnmeßstreifen mit vier Dehnungswiderständen aufgebracht werden, bei denen die einzelnen Dehnungswiderstände zu einer Wheatstone'schen Brücken zusammengefaßt sind; hier­bei muß jedoch darauf geachtet werden, daß die einzelnen Brückenzweige der Wheatstone'schen Brücke entweder parallel oder quer zur Kraftflußrichtung 37 liegen. Bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungs­beispiel sind an der tragenden Wandung 35 beiseitig gegenüberliegend jeweils napfförmige Vertiefungen 34 eingearbeitet, an deren glatten, flachen "Boden" die Dehnmeßstreifen 36 angebracht sind. Die Vertiefung 34 hat zum einen den Zweck, die epfindlichen Dehnmeßstreifen aus dem Bereich der äußeren Oberfläche der Wandung 35 herauszurücken und sie geschützt und versenkt anbringen zu können. Zum anderen soll durch die Vertiefung die Wandung 35 bei geringer Kerbwirkung örtlich gezielt in der Tragfähigkeit geschwächt werden, so daß der ver­bleibende scheibenförmige Mittelsteg eine Art Druck­feder darstellt, die durch die Blechhalterkraft defi­niert verformt wird. Eine andere Möglichkeit einer örtlich gezielten Schwächung der Wandung 35, die nur geringe Kerbwirkung zeigt, ist in Fig. 6 dargestellt: dort sind horizontal nebeneinander zwei Bohrungen 32 angebracht, die zwischen sich einen vertikal, also in Kraftflußrichtung 37 stehenden bikonkaven Steg 33 einschließen. Dieser Steg 33 dient ebenfalls als eine Art Druckfeder, die durch die Blechhalterkraft belast­bar ist und deren Deformation durch die an der dünnsten Stelle des Steges angebrachten Dehnmeßstreifen 36 als Maß für die Belastung ermittelbar ist. An sich wäre es denkbar, einen gesonderten Kraftgeber unter Preß­sitz in eine Einzelbohrung nach Art der Bohrung 32 einzuschieben. Demgegenüber haben jedoch die aus dem vollen der Wandung 35 herausgearbeiteten und mit Dehnmeßstreifen besütckten Schwachstellen den Vorteil, daß keine Fügestellen innerhalb des Kraftflusses vorhanden dins, die eine Hystereseer­scheinung bei der Kraftmessung verursachen würden. Die aus dem vollen der Wandung 35 herausgearbeiteten Kraftgeber arbeiten also vollkommen hysteresfrei, was für den vorliegenden Anwendungsfall wichtig ist.
  • Nachfolgend soll anhand des Hydraulikschemas nach Fig. 7 die servohydraulische Blechhalterkraftregelung be­schrieben werden. Oben in der Darstellung sind die vier den unterschiedlichen Bereichen des Blechhalter­umfang zugeordneten Kolben/Zylinder-Einheiten 11,11′, 11˝ und 11‴ dargestellt mit den verschiedenen Druck­räumen 14,14′,14˝ und 14‴. Auch die vier verschiedenen bereits erwähnten Kraftgeber 15,15′, 15˝ und 15‴ sind dort gezeigt; sie werden gemeinsam aus einer einheit­lichen Batterie 38 gespeist und liegen diesbezüglich untereinander parallel. Die Meßabgriffe der jeweils eine Wheatstone'sche Brücke darstellenden Dehnungs­widerstände eines Kraftgebers sind für jeden Kraft­geber gesondert herausgeführt. Jeder einzelnen Kolben/­Zylinder-Einheit 11,11′ 11˝ und 11‴ und jedem zuge­hörigen Kraftgeber 15,15′,15˝ und 15‴ ist jeweils ein Regler 19,19′,19˝ und 19‴ zugeordnet,auf dessen Eingang der Meßabgriff der Kraftgeber 15 geschaltet ist. Jedem der erwähnten vier Regler 19 ist jeweils ein Sollwertsteller 18,18′,18˝ und 18‴ 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 19 vergleicht das Sollsignal mit dem Istsignal 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 sind für jede der vier Regelstrecken Proportionalventile 20,20′, 20˝ und 20‴ vorgesehen. Die Proportionalventile können zunächst von dem Regler elektrisch vorgesteuert werden über ein elektro­hydraulisches Vorsteuerventil. Hydraulisch wird das elektrohydraulische Vorsteuerventil aus einer Steuer­ölpumpe 21 versorgt, die aus einem gesonderten Steuer­ölsumpf 24 ansaugt; mit Rücksicht auf die Empfindlich­keit der elektrohydraulischen Vorsteuerventile ist dieser Kreislauf besonders sauber gehalten, was durch das Filter 23 angedeutet ist. Je nach Größe des regelsignales wird das elektrohydraulische Vorsteuerventil mehr oder weniger stark geöffnet und entsprechend dieser elektrohydraulischen Verstärkung auch das Proportionalventil 20 mehr oder weniger stark geöffnet. Mit den Proprotionalventilen 20,20′20˝ und 20‴ kann Arbeitsöl in die kraftbestimmen­den Druckräume 14,14′, 14˝ bzw. 14‴ aus einer Druck­quelle hineingedrückt oder zu einem Ölsumpf entlastet werden, oder es kann der betreffende Druckraum auch geschlossen gehalten werden. Die erwähnte Druckquelle ist gebildet durch einen Druckspeicher 25 und durch eine Arbeitsölpumpe 22, die den entsprechenden Druck­speicher ständig geladen hält. Es können also alle vier Druckräume 14,14′, 14˝ und 14‴ darart druckge­steuert werden, daß die am Kraftgeber 15,15′,15˝ bzw 15‴ ermittelte Blechhalterkraft auf dem vorgegebenen Sollwert gehalten wird. Sinkt die Blechhalterkraft be­reichsweise unter den jeweils vorgegebenen Sollwert ab, wird das Proportionalventil in Richtung zur Druckquelle 22/25 geöffnet und der Druck in zugehörigen Druckraum 14 erhöht. Steigt hingegen störungsbedingt die Blech­halterkraft bereichsweise über den vorgegebenen Soll­wert hinaus an, so öffnet das Proportionalventil in Richtung zum Arbeitsölsumpf hin, so daß der Druck im kraftbestimmenden Druckraum 14 reduziert wird. Wird bei einem solchen Regeleingriff die vorgegebene Blech­halterkraft wieder erreicht, so kehrt das zugehörige Proportionalventil in die dargestellte mittlere Sperr­stellung zurück; der dann vorliegende Druck im kraft­bestimmenden Druckraum 14 bleibt erhalten. Diese Vor­gänge laufen dank der relativ kleinen zu fördernden Steuer- und Arbeitsölmengen sehr rasch ab. Die Regel­strecke ist nur sehr kurz und arbeitet weitgehend hy­steresefrei, so daß die Regelvorgänge auch reproduzier­genau ablaufen. Um die einzelnen Blechhalterbereiche 17, 17′ 17˝ und 17‴ vor Überlastung zu schützen, ist jeder einzele servohydraulische Regelkreis mit einem Über­druckventil 26,26′,26˝ bzw. 26‴ versehen. Bei Druck­überschreitung in der Arbeitsleitung bwz. in zuge­hörigen Druckraum 11,14′,14˝ und 14‴ über einen vor­einstellbaren Maximalwert fließt am Überdruckventil 26 Arbeitsöl ab. Mit diesem unter hohem Druck stehenden abfließenden Arbeitsöl kann ein für alle vier Überdruckventile gemeinsamer Notausschalter 27 betätigt werden, der die Presse stillsetzt.
  • Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel des Hydraulikschemas unterscheidet sich von dem nach Fig. 7 dadurch, das anstelle von blechhalterintegrierten Kraftgebern dort jedem einzelnen kraftbestimmenden Druckraum 14,14′,14˝ bzw. 14‴ jeweils ein gesonderter Druckgeber 16,16′,16˝ bzw. 16‴ zugeordnet ist. Dieser wandelt das Drucksignal in ein entsprechendes elek­trisches Signal um, welches auf den Eingang des zu­gehörigen Reglers 19,19′,19˝ bzw. 19‴ geschaltet ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Hydraulik­ schemas nach Fig. 8 ganz analog zu der Wirkungsweise des Schemas nach Fig. 7 mit dem Unterschied, das hier nicht unmittelbar die Blechhalterkraft eines bestimmten Blech­halterbereiches 17,17′,17˝ und 17‴ sondern der Druck im dem kraftbestimmenden Druckraum 14,14′,14˝ und 14‴ auf einen voreingebbaren Sollwert eingeregelt wird.
  • Als weitere Abwandlung ist in Fig. 8 auch noch die Mög­lichkeit einer kurbelwinkel-abhängigen Veränderung des Sollwertes angedeutet. An der stilisiert angedeuteten Kurbelwelle 29 der Presse ist ein Winkelgeber 30 ange­koppelt, der ein der momentanen Drehstellung der Kur­belwelle 29 entsprechendes elektrisches Signal ab­gibt. Dieses ist auf vier verschiedenen Funktions­geber 31,31′,31˝ bzw. 31‴ eschaltet. Diese Funktions­geber sind derart ausgebildet, daß in Abhängigkeit von den Kurbelwinkeln ein unterschiedlicher Funktionswert ausgegeben werden kann, mit dem der zugehörige Soll­wertsteller 18,18′,18˝ bzw. 18‴ 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 Blechhaltebereichen 17,17′,17˝ und 17‴ die Blechhalterkräfte stufen­weise innerhalb eines Preßzyklus angehoben oder auch abgesenkt werden, je nach Bedarf. Die einzelnen Funktionsgeber 31,31′,31˝ und 31‴ 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 Funktions­ geber kann durch Umschaltung an einer Steuerzentrale bewirkt werden, wo sämtliche für unterschiedliche Werk­stücke optimierte Funktionsgeber gruppenweise einge­baut und in Bereitschaft gehalten werden.

Claims (6)

1. Doppeltwirkende Presse zum Ziehen von Blechteilen, mit einem im Pressenständer geführten, über symmetrisch angeordnete Pleuel hubangetriebenen, den Blechhalter des einen Werkzeuges tragenden Blechhalterstößel und mit einem innerhalb des Blechhalterstößels angeordneten relativ zu ihm hubbeweglichen und gesondert hubangetrieben, den Ziehstempel des gleichen Werkzeuges tragenden Ziehstößel, ferner mit je einer im Kraftfluß zwischen jedem der Pleuel und dem Blechhalter angebrachten Kolben/Zylinder-­Einheit, deren die übertragbare Kraft bestimmender Druck­raum mit einem für jede Kolben/Zylinder-Einheit gesondert steuerbaren Plüssigkeitsdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den die Blechhalterkraft bestimmenden Druckraum (14,14′, 14˝,14‴) Jeder Kolben/Zylinder-Einheit (11, 11′,11˝ 11‴) ein Druckgeber (16,16′,16˝,16‴) oder jedem zu einem Pleuel (6,6′,6˝,6‴) gehörigen Bereich (17,17′,17˝,17‴) des Blechhalters (7) ein die auf diesen Bereich (17,17′,17˝,17‴) des Blechhalters (7) entfallenden Anteil der Blechhalterkraft jeweils er­fassender Kraftgeber (15,15′,15˝,15‴) zugeordnet ist, die jeweils ein dem Druck- bzw. Kraftwert entsprechendes elektrisches Signal erzeugen, daß für jeden Druck- (16, 6′,16˝ 16‴) bzw. Kraftgeber (15,15′,15˝,15‴) ein ein gleichartiges Signal abgebender Sollwertgeber (18,18′, 8˝,18‴) zugeordnet ist, daß ferner jedem Druck- (16, 6′,16˝,16‴) bzw. Kraftgeber (15,15′,15˝ 15‴) ein­laufend das jeweils momentane Istsignal und das zuge­hörige Sollsignal vergleichender Regler (19,19′,19˝, 19‴) zugeordnet ist, der jeweils über ein Proportional­ventil (20,20′,20˝,20‴) und mittels einer Druckquelle (22,25) nach Maßgabe der Soll/Ist-Abweichung den Druck in der Kolben/Zylinder-Einheit (11,11′,11˝ 11‴) im Sinne einer umgehenden Rückkehr auf den Sollwert er­höht, erniedrigt bzw. konstant hält.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für jeden einzelnen Regler (19,19′,19˝, 19‴) 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 Kraftgeber (15,15′,15˝,15‴) in Form von auf tragende Wandungspartien (35) des Blechhalters (7) applizierte Dehnmeßstreifen (36) ausgebildet ist.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle des Dehnmeßstreifens (36) die Wandung (35) bei geringer Kerbwirkung örtlich gezielt in der Tragfähigkeit geschwächt ist.
5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung (35) ein Paar von horizontal neben­einander liegenden Bohrungen (3Z) angebracht ist,die zwischen sich einen vertikal stehenden, bikonkaven Steg (33) einschließen, an dessen dünster Stelle der oder die Dehnmeßstreifen (36) angebracht ist bzw. sind.
6. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung (35) wenigstens einseitig eine napf­förmige Vertiefung (34) eingearbeitet ist, an deren glatten, flachen "Boden" der oder die Dehnmeßstreifen (36) angebracht ist bzw. sind.
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