EP0417753A2 - Mechanische oder hydraulische Presse mit Zieheinrichtung oder Ziehstufe einer Stufenpresse - Google Patents

Mechanische oder hydraulische Presse mit Zieheinrichtung oder Ziehstufe einer Stufenpresse Download PDF

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EP0417753A2
EP0417753A2 EP90117536A EP90117536A EP0417753A2 EP 0417753 A2 EP0417753 A2 EP 0417753A2 EP 90117536 A EP90117536 A EP 90117536A EP 90117536 A EP90117536 A EP 90117536A EP 0417753 A2 EP0417753 A2 EP 0417753A2
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EP
European Patent Office
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piston
cylinder
press
pressure
cylinder unit
Prior art date
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EP90117536A
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English (en)
French (fr)
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EP0417753A3 (en
EP0417753B1 (de
Inventor
Erich Harsch
Gebhard Engler
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Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Mueller Weingarten AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Mueller Weingarten AG
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Publication of EP0417753A3 publication Critical patent/EP0417753A3/de
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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a mechanical or hydraulic press with a pulling device or drawing step of a step press according to the preamble of claim 1.
  • the sheet to be drawn is therefore pressed against the by the upper part of the tool Pressed sheet metal counterholder and moved it against the force of the die cushion. Here, it is deformed by the drawing die fixed on the press table.
  • a device of the generic type for pre-accelerating the movable cushion masses in drawing presses has become known.
  • a gradual acceleration of the die cushion from zero to almost ram speed is achieved. This is done by means of a complicated telescopic cylinder in a control line system, with a telescopic ring piston which is moved by means of a plunger which can be actuated via the press ram.
  • the ring pistons are acted upon one after the other and thus displace pressure medium for the pre-acceleration of the die cushion movement in a step-like manner and thus path-dependent.
  • the number of telescopic pistons determines the degree of pre-acceleration of the movable cushion masses.
  • Different stroke rates of the drawing press and working pressures can be achieved in this known device by adjusting the starting position of the punch connected to the press ram.
  • the path-dependent control measures are then implemented hydraulically via the step-shaped annular pistons.
  • a disadvantage of this known device is the complicated structure of the piston-cylinder unit with the step-shaped annular piston integrated therein.
  • the gradation of the ring pistons results in a fixed gradation of the hydraulic pressures that build up for the pre-acceleration of the sheet metal counter age, which is a very inflexible solution.
  • the press according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it contains a pulling device, by means of which the impact noise that occurs when the upper tool hits the sheet metal counterholder can be considerably reduced by accelerating the die cushion mass beforehand, with very simple circuitry and structural measures be used.
  • the pre-acceleration process largely takes place without complicated and delayed valve control, i. H. valve controls are kept to a minimum. Nevertheless, it is possible to influence the process to a large extent if the initial requirements change, whereby the reproducibility of the processing process is guaranteed due to the absence of extensive control mechanisms.
  • the pre-acceleration process of the sheet metal counterholder is to be carried out with separate hydraulic cylinders in the present invention, which are coupled to the movement of the press ram.
  • An optimal effect of this process is achieved by a path and time recording of the individual movement processes as well as by a targeted hydraulic control of the pressure medium causing the pre-acceleration.
  • the device can run in the manner of an individually set positive control.
  • the press 1 with the pulling device 2 in FIGS. 1 and 4 consists of a stationary lower press table 3 with a designed as a sliding table 4 table support for receiving a lower tool 5 for producing a workpiece, represented by a not yet machined board 6.
  • the board 6 is placed on a sheet metal counter-holder 7, which is guided in the lower tool 5 with stamp 5 '.
  • the upper tool 8 is connected to a press ram 9.
  • the sheet metal counterholder 7 is supported on a pressure cheek 11 by means of pressure bolts 10.
  • the pressure cheek 11 is supported by an underlying, central piston-cylinder unit 12, which is pneumatically operated and acts like a spring that presses upwards.
  • a further piston-cylinder unit 13 is provided below the piston-cylinder unit 12 in operative connection with the same piston rod 19 and serves as a hydraulic damping cylinder for damping the upward-directed piston movement of the piston-cylinder unit 12 above.
  • the piston-cylinder units 12 and 13 are shown again in more detail in their circuit arrangement in FIGS. 2 and 6.
  • the piston-cylinder unit 12, known per se - hereinafter referred to as pneumatic cylinder 12 - consists of a cylinder housing 14 with an upper 15 and a lower 16 pressure chamber, each of which is passed through by a piston 17, 18 which can be acted upon on one side.
  • a piston rod 19 passing through the entire cylinder housing 14 connects the upper and lower pistons 17, 18 and protrudes from the cylinder housing 14 in the upper and lower regions.
  • the upwardly projecting area 19 'of the piston rod 19 supports the pressure cheek 11, which is only indicated in FIGS called another damping cylinder 13 -.
  • the piston rod 19 ⁇ with provided with a piston 20 which runs within the damping cylinder 13.
  • an oil tank 21 preloaded with air is arranged around the damping cylinder 13.
  • a throttle bore 22 with a downstream hydraulic circuit 23 is used to actuate the damping cylinder 13.
  • a 2/2-way valve 24 with a downstream 3/2-way valve 25 is provided, which on the one hand with the throttle bore 22 and on the other hand with a feed bore 26 to the damping cylinder 13 with the upper pressure chamber 46.
  • the control circuit provides a further access 27 to the oil container 21.
  • the pressure chambers 15, 16 of the pneumatic cylinder 12 arranged above the damping cylinder 13 are provided with pressure medium from a pneumatic accumulator 29 via a pressure line 28, the pressure of which can be infinitely adjusted.
  • hydraulic cylinders 33 are provided on the stand 32 of the press 2, the respective piston rod 34 of which is firmly connected to the press ram 9 via a calotte 35.
  • a piston 36 which can be acted upon from both sides, runs in the hydraulic cylinder 33, the upper piston rod 34 being extended downwards with the same diameter, so that an upper pressure chamber 37 and lower pressure chamber 38 which have a constant cross section are established.
  • the two upper pressure chambers 37 of the two hydraulic cylinders 33 arranged laterally in the stator area are connected to one another via a pressure line 39 and connected to a hydraulic pump 40.
  • a memory 41 is connected to the upper pressure spaces 37.
  • the lower pressure chambers 38 of the two hydraulic cylinders 33 are also connected to one another via a further pressure line 42 connected, wherein an adjustable proportional valve 43 connects the upper 39 and lower pressure line 42 and thus the upper 37 and lower 38 pressure chambers.
  • the pressure line 42 connecting the lower pressure spaces 38 is connected via a 2/2-way valve 45 to the pressure space 46 provided above the piston 20 of the damping cylinder 13.
  • a first distance meter 47 for determining the press ram travel 9 is provided on the press ram 9.
  • the movement of the puller, i.e. H. the movement of the pressure cheek 11 is detected via the movement of the piston rod 19.
  • a further odometer 48 is attached to the piston 20 of the damping cylinder 13.
  • the operating cycle of the press with the pulling device begins in accordance with the starting position shown in FIG. H. with the press ram 9 raised. While the press ram 9 with the upper tool 8 attached to it moves downward, the proportional valve 43 shown in FIG. 2 is opened, so that when the piston 36 moves downward, the pressure medium located in the lower pressure chamber 38 of the hydraulic cylinder 33 is above the pressure line 42, the proportional valve 43, the upper pressure lines 39 is displaced into the upper pressure chamber 37. The path of the press ram 9 is detected via the path measuring device 47.
  • the proportional valve 43 Shortly before the upper tool 8 hits the sheet-metal counterholder 7, the proportional valve 43 closed, whereby the oil displaced in the lower pressure chamber 38 is no longer conveyed into the upper pressure chamber 37 but via the line 44 and the valve 45 into the upper pressure chamber 46 of the damping cylinder 13.
  • the proportional valve 43 is triggered by the travel meter 47 and closed in a ramp-controlled manner, ie according to a predetermined, preferably linear shut-off characteristic.
  • Fig. 3 the sequence of movements of the pulling device in dependence on the set ramp is shown in principle.
  • the X-axis shows the angle of rotation of the mechanically driven rotating plunger drive, the Y-axis the plunger stroke.
  • Curve 49 shows the path of the press ram 9, the bottom dead center being identified by UT.
  • the path of the pressure cheek 11 and thus the sheet metal counterholder 7 is shown with reference number 50.
  • the pre-acceleration process of the sheet metal counter-holder 7 begins, ie the proportional valve 43 begins to close the passage of the pressure medium.
  • the pre-acceleration of the sheet-metal counter-holder 7 from point 51 to point 52 takes place over the distance "a" before the upper tool 8 touches the sheet-metal counter-holder 7 at point 52 at the angle of rotation X2.
  • the sheet metal counterholder with die cushion between points 52 (X2) and 53 (X3) corresponds to curve 54 in the same way as the upper tool.
  • press ram 9 After passing through the bottom dead center UT, the press ram 9 together with the sheet metal counterholder 7 again moves up to the point 53, the pneumatic cushion 12 bringing about the upward movement of the die cushion and thus the sheet metal counterholder. From the point 53 (angle of rotation X3) press ram 9 and sheet metal counterpart 7 separate by the action of the damping.
  • the area ratio of the effective area of the hydraulic cylinder 33 and the damping cylinder 13, i. H. the relative speed of the pistons 36 to the piston 20 relative to one another is determined by the ratio of the effective piston areas of the two pistons 36 of the hydraulic cylinders 33 to the effective upper surface of the piston 20 of the damping cylinder 13.
  • the area ratio is chosen so that during the acceleration phase of the sheet-metal counterholder 7, this runs more slowly than the press ram 9, whereby the upper tool 8 overtakes the sheet-metal counterholder 7 in a certain way and places it on the pulling device. This is recognized by a pressure drop at the pressure sensor 55.
  • the distance traveled by the pulling device until the upper tool 8 is placed on the sheet-metal counterholder 7 can be checked on the basis of the travel meter 48. After the pre-acceleration has been completed, the proportional valve 43 is opened again, the damping cylinder 13 absorbing the required oil volume via a check valve 56 after the valve 45 has been closed.
  • the 2/2-way valve 24 and the valve 25 are opened so that the pulling device, following the press ram 9, can move up again.
  • the upward movement is braked by the throttle bore 22 and, in particular, an impact impact in the upper end position of the sheet metal counter-holder is avoided.
  • the damping cylinder 13 is therefore used both to dampen the upward movement of the pneumatic cylinder 12 acting as a spring and to generate the previously described pre-acceleration of the die cushion with sheet metal counterholder 7. After the pulling process, the 2/2-way valve 24 is closed again.
  • the press according to the invention shown in FIGS. 4 to 6 is basically constructed in the same way as the press described above with the following differences in construction and mode of operation:
  • the hydraulic cylinders 33 provided in this embodiment are attached directly to the press ram 9, the piston rod 34 of the piston 36, which can be acted on from both sides, being connected via a calotte 35 to an adjusting device 57, which in turn is fixedly attached to the stand 32.
  • the adjusting device 57 provides a variable height adjustment of the piston rod 34 via an adjusting screw 58, i. H. the starting position of the piston 36 can be varied in height.
  • the wall of the hydraulic cylinder 33 contains an upper through bore 59, a lower through bore 60 analogously to the illustration in FIG. 2.
  • a through bore 62 is provided in the middle height range of the hydraulic cylinder, which serves as a control well. 5 shows the view of this control bore from the direction Y in FIG. 4 in more detail.
  • the press according to Figures 4 to 6 works as follows:
  • the starting position of the piston 36 is determined by the Height adjustment device 57, 58 predetermined depending on the application and mode of operation of the device.
  • the hydraulic cylinder 33 moves downward, as a result of which the piston 36 moves upward in the cylinder space of the hydraulic cylinder 33 and the pressure medium located in the upper pressure space 37 via the central through bore 62 and a bypass line 63 in the housing wall of the hydraulic cylinder 33 and the lower bore 60 is conveyed into the lower pressure chamber 38.
  • the upper through bore 59 remains closed during this overflow from the upper 37 to the lower 38 pressure chamber via the valve 63.
  • the position of the piston 36 can be positioned with the adjusting device 58 to determine the start of acceleration. In addition, this also adjusts to different tool heights.
  • the distance traveled can again be checked on the travel meter 48.
  • the valve 63 is opened after the pre-acceleration and the valve 45 is closed. This allows the rest of the drawing process the pressure medium from the upper pressure chamber 37 via the valve 63 into the lower pressure chamber 38 through the through holes 59, 60 in the hydraulic cylinder 33.
  • the required amount of the hydraulic medium for the damping cylinder 13 is removed from the oil container 21. This applies both to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 4.
  • one or more and in particular two hydraulic cylinders 33 are accordingly arranged laterally in the region of the press ram 9 on the stand 32 of the press, the press ram 9 moving the respective piston rods or the cylinder housing.
  • the hydraulic medium displaced in the cylinder space or pressure space is preferably displaced into a damping cylinder 13 with the aid of a proportional valve 43 in conjunction with position measuring devices 47, 48, as a result of which the pulling device is set in motion before the upper tool 8 hits the sheet metal counterholder 7.
  • the speed of the die cushion G is chosen to be lower than that of the press ram; however, it runs in the same way and in the same direction as the ram movement. As a result, the upper tool can be placed gently on the sheet metal counterholder according to a predetermined path.
  • one or more hydraulic cylinders 33 are arranged directly on the press ram 9, their piston rods 34 being connected to the stand 32 via adjusting mechanisms 57, 58.
  • the Hydraulic cylinders 33 have special openings 62 in the walls, which are arranged in a triangular shape (see FIG. 5), which are gradually closed by the piston 36 when the press ram 9 drops shortly before the press ram hits the pulling device, as a result of which in the damping cylinders 13 displaced oil volume flow increases more and more and results in an acceleration of the drawing device or the sheet metal counter-holder.
  • the effective area of the sum of the pistons 36 of the hydraulic cylinders 33 is smaller than that of the piston 20 of the damping cylinder 13, so that the press ram 9 catches up with the sheet metal counter-holder 7, the speed of which is analogous to the ram speed, in a certain way.

Abstract

Es wird eine mechanische oder hydraulische Presse mit Zieheinrichtung für Zieharbeiten oder Ziehstufe einer Stufenpresse vorgeschlagen, dessen Werkstück (6) mittels eines Blechgegenhalters (7) verspannt ist. Um den beim Auftreffen des Oberwerkzeugs (8) auf den Blechgegenhalter (7) entstehende Aufschlag und insbesondere den Aufschlaglärm zu dämpfen, wird die Bewegung des Pressenstößels (9) auf wenigstens einen Hydraulikzylinder (33) übertragen, dessen Hydraulikmedium über eine Regelung oder zwangsgesteuert auf einen weiteren Druckzylinder (13) und insbesondere einem Dämpfungszylinder (13) einwirkt, der mit dem Ziehkissen und damit mit dem Blechgegenhalter (7) in Verbindung steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mechanische oder hydraulische Presse mit Zieheinrichtung oder Ziehstufe einer Stufenpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zum Umformen von Ziehteilen ist es erforderlich, das auf ein Unterwerkzeug aufgelegte Werkstück zu halten, wozu das Werkstück zwischen einem speziellen Blechgegenhalter und dem herabfahrenden Oberwerkzeug eingeklemmt wird. Dabei muß der vom Stößel während des Niedergangs aufgebrachten Kraft eine Gegenkraft über ein nachgebendes Polster entgegenwirken. Hierfür wird die Gegenkraft auf den Blechgegenhalter durch eine darunterliegende Zieheinrichtung - auch Druckkissen oder Ziehkissen genannt - aufgebracht.
  • Beim Arbeitshub des Pressenstößels wird demnach das zu ziehende Blech durch das Werkzeugoberteil gegen den Blechgegenhalter gedrückt und mit diesem entgegen der Kraft des Ziehkissens verschoben. Hierbei wird es durch den auf dem Pressentisch feststehenden Ziehstempel verformt.
  • Beim Auftreffen des Oberwerkzeugs auf den Blechgegenhalter entsteht stets ein verhältnismäßig harter Schlag mit nachfolgenden Schwingungen, der mit einer entsprechenden großen Lärmentwicklung verbunden ist. Gleichzeitig muß der Blechgegenhalter schlagartig auf die Geschwindigkeit des Pressenstöflels beschleunigt werden, was einen erhöhten Energiebedarf erzeugt.
  • Aus der EP 0 074 421 A1 ist es bekannt, den Blechgegenhalter vor dem Auftreffen des Pressenstößels mit Hilfe eines zusätzlich in der Verlängerung der unteren Kolbenstange angeordneten Hydraulikzylinders und eines über die Maschinensteuerung arbeitenden Proportionalventils, welches zwischen einer separaten Hydraulikpumpe und dem Hydraulikzylinder angeordnet ist, vorab in eine Abwärtsbewegung zu versetzen. Diese Bewegung ist jedoch in der Vorbeschleunigungsphase des Blechgegenhalters lediglich zeitgesteuert, wobei keine gezielte und dosierte Menge an Hydrauliköl in den Hydraulikzylinder gelangt.
  • Aus der DE 36 40 788 Al ist es ebenso bekannt, den Blechgegenhalter mit Hilfe eines in der Verlängerung der unteren Kolbenstange angeordneten zusätzlichen Hydraulikzylinders sowie eines damit verbundenen Vorbeschleunigungszylinders mit einer gezielt vorgegebenen Hydraulikmenge in Bewegung zu setzen, wobei die zugeführte Menge durch ein Proportionalventil gesteuert wird. Diese Bewegung ist ebenfalls in der Vorbeschleunigungsphase des Blechgegenhalters zeitgesteuert und erfordert eine jeweilige Anpassung der Steuerung an eventuell verschieden auftretende Hubzahlen und Arbeitsdrücke, wobei die Geschwindigkeit der Zieheinrichtung bei verschiedenen Hubzahlen und Arbeitsdrücken nicht immer analog zur Geschwindigkeit des Pressenstößels verläuft.
  • Aus der DD 242 355 Al ist eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art zur Vorabbeschleunigung der beweglichen Kissenmassen bei Ziehpressen bekannt geworden. Dabei wird eine allmähliche Beschleunigung des Ziehkissens von Null auf nahezu Stößelgeschwindigkeit erzielt. Dies geschieht mittels eines komplizierten Teleskopzylinders in einem Steuerleitungssystem, mit einem teleskopförmig ausgebildeten Ringkolben, der mittels eines über den Pressenstößel betätigbaren Stempels bewegt wird. Dabei werden die Ringkolben nacheinander beaufschlagt und verdrängen damit stufenförmig und damit wegabhängig Druckmittel für die Vorabbeschleunigung der Ziehkissenbewegung. Die Anzahl der Teleskopkolben bestimmt dabei das Maß der Vorabbeschleunigung der beweglichen Kissenmassen. Unterschiedliche Hubzahlen der Ziehpresse und Arbeitsdrücke können bei dieser bekannten Vorrichtung durch eine Verstellung der Ausgangslage des mit dem Pressenstößel verbundenen Stempels erzielt werden. Die wegabhängigen Steuerungsmaßnahmen werden dann über die stufenförmig ausgebildeten Ringkolben hydraulisch umgesetzt. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist der komplizierte Aufbau der Kolben-Zylindereinheit mit dem darin integrierten stufenförmigen Ringkolben. Die Abstufung der Ringkolben ergibt eine feste Abstufung der sich aufbauenden Hydraulikdrücke für die Vorabbeschleunigung des Blechgegennalters, was eine sehr unflexible Lösung darstellt.
    • Vorteile der Erfindung:
  • Die erfindungsgemäße Presse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, das sie eine Zieheinrichtung enthält, mittels welcher der beim Auftreffen des Oberwerkzeuges auf den Blechgegenhalter entstehende Aufschlaglärm durch eine Vorabbeschleunigung der Ziehkissenmassen beträchtlich vermindert werden kann, wobei sehr einfache schaltungstechnische und bauliche Maßnahmen verwendet werden. Der Vorgang der Vorbeschleunigung läuft weitgehend ohne komplizierte und verzögerungsbehaftete Ventilsteuerung ab, d. h. die Ventilsteuerungen werden auf ein Mindestmaß beschränkt. Trotzdem ist eine weitgehende Beeinflussung des Vorgangs bei einer Änderung der Ausgangsvoraussetzungen möglich, wobei eine hohe Reproduzierbarkeit des Bearbeitungsvorgangs aufgrund des Verzichts auf umfangreiche Regelmechanismen gewährleistet ist. Ähnlich wie bei der DD 242 355 Al soll dabei bei der vorliegenden Erfindung der Vorbeschleunigungsvorgang des Blechgegenhalters mit separaten Hydraulikzylindern vorgenommen werden, die mit der Bewegung des Pressenstößels gekoppelt sind. Durch eine Weg- und Zeiterfassung der einzelnen Bewegungsvorgänge sowie durch eine gezielte hydraulische Steuerung des die Vorabbeschleunigung bewirkenden Druckmediums wird eine optimale Wirkung dieses Vorgangs erreicht. Dabei kann die Vorrichtung nach Art einer jeweils individuell eingestellten Zwangssteuerung ablaufen.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ergänzungen zur Weitorentwicklung der erfindungsgemäßen Presse angegeben.
  • Weitere erfindungswesentliche Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung an verschiedenen Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen wiedergegeben. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Presse mit Zieheinrichtung mit am Pressenständer angeordneten Kolben-­Zylindereinheiten, deren Kolben vom Pressenstößel angetrieben werden,
    • Fig. 2 in einer schematischen Teilschnittansicht die Zieheinrichtung gemäß Fig. 1 mit den pneumatischen und hydraulischen Steuer- und Regelkomponenten,
    • Fig. 3 ein Diagramm von Stößelweg und Ziehkissenweg,
    • Fig. 4 eine Presse mit Zieheinrichtung mit einer Kolben-­Zylindereinheit, deren Hydraulikzylinder am Pressenstößel befestigt ist und mit einem am Pressenständer vorgesehenen Verstellmechanismus für die Kolbenstange,
    • Fig. 5 eine Ansicht Y nach Fig. 4 und
    • Fig. 6 eine Presse mit Zieheinrichtung gemäß Fig. 4 mit den pneumatischen und hydraulischen Steuer- und Regelkomponenten.
  • Die in den Figuren 1 und 4 dargestellten Pressen mit Zieheinrichtungen werden zunächst in den übereinstimmenden Merkmalen wie folgt beschrieben.
  • Die Presse 1 mit Zieheinrichtung 2 in den Figuren 1 und 4 besteht aus einem stationären unteren Pressentisch 3 mit einer als Schiebetisch 4 ausgebildeten Tischauflage zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs 5 zur Herstellung eines Werkstücks, dargestellt durch eine noch nicht bearbeitete Platine 6. Die Platine 6 ist auf einen Blechgegenhalter 7 aufgelegt, der im Unterwerkzeug 5 mit Stempel 5′ geführt ist. Das Oberwerkzeug 8 ist mit einem Pressenstößel 9 verbunden. Der Blechgegenhalter 7 stützt sich über Druckbolzen 10 auf einer Druckwange 11 ab. Die Druckwange 11 wird von einer darunterliegenden, zentralen Kolben-­Zylindereinheit 12 abgestützt, die pneumatisch betätigt ist und wie eine nach oben drückende Feder wirkt. Unterhalb der Kolben-Zylindereinheit 12 ist in Wirkverbindung mit der gleichen Kolbenstange 19 eine weitere Kolben-Zylindereinheit 13 vorgesehen, die als hydraulischer Dämpfungszylinder der Dämpfung der aufwärts gerichteten Kolbenbewegung der darüberliegenden Kolben-­Zylindereinheit 12 dient. Die Kolben-Zylindereinheiten 12 und 13 sind in den Figuren 2 und 6 in ihrer Schaltungsanordnung nochmals näher dargestellt. Die an sich bekannte Kolben-Zylindereinheit 12 - im weiteren Pneumatikzylinder 12 genannt - besteht aus einem Zylindergehäuse 14 mit oberem 15 und unterem 16 Druckraum, der jeweils von einem einseitig beaufschlagbaren Kolben 17, 18 durchfahren wird. Eine das gesamte Zylindergehäuse 14 durchsetzende Kolbenstange 19 verbindet den oberen und den unteren Kolben 17, 18 und ragt im oberen und im unteren Bereich aus dem Zylindergehäuse 14 heraus. Der nach oben herausragende Bereich 19′ der Kolbenstange 19 unterstützt die in Figuren 2 und 6 nur angedeutete Druckwange 11. Der untere Bereich 19˝ der Kolbenstange 19 ragt aus dem unteren Bereich des Zylindergehäuses 14 heraus und mündet in der darunterliegenden Kolben-­Zylindereinheit 13 - im weiteren Dämpfungszylinder 13 genannt -. In diesem Bereich ist die Kolbenstange 19˝ mit einem Kolben 20 versehen, der innerhalb des Dämpfungszylinders 13 läuft. Um den Dämpfungszylinder 13 ist ein mit Luft vorgespannter Ölbehälter 21 angeordnet. Eine Drosselbohrung 22 mit nachgeschalteter hydraulischer Schaltung 23 dient zur Betätigung des Dämpfungszylinders 13. Hierfür ist ein 2/2-Wegeventil 24 mit nachgeschaltetem 3/2-Wegeventil 25 vorgesehen, die zum einen mit der Drosselbohrung 22 und zum anderen mit einer Zuführbohrung 26 zum Dämpfungszylinder 13 mit oberen Druckraum 46 führen. Die Steuerschaltung sieht einen weiteren Zugang 27 zum Ölbehälter 21 vor.
  • Die Druckräume 15, 16 des oberhalb des Dämpfungszylinders 13 angeordneten Pneumatikzylinders 12 werden über eine Druckleitung 28 mit Druckmedium aus einem Pneumatikspeicher 29 versehen, dessen Druck stufenlos einstellbar ist.
  • Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sind am Ständer 32 der Presse 2 Hydraulikzylinder 33 vorgesehen, deren jeweilige Kolbenstange 34 über eine Kalotte 35 mit dem Pressenstößel 9 fest verbunden ist. Im Hydraulikzylinder 33 läuft ein doppelseitig beaufschlagbarer Kolben 36, wobei die obere Kolbenstange 34 nach unten hin mit gleichem Durchmesser verlängert ist, so daß sich ein im Querschnitt gleichbleibender oberer Druckraum 37 und unterer Druckraum 38 einstellt. Wie in Fig. 2 näher dargestellt, sind die beiden oberen Druckräume 37 der beiden seitlich im Ständerbereich angeordneten Hydraulikzylinder 33 über eine Druckleitung 39 miteinander verbunden und an eine Hydraulikpumpe 40 angeschlossen. Weiterhin ist ein Speicher 41 mit den oberen Druckräumen 37 verbunden. Auch die unteren Druckräume 38 der beiden Hydraulikzylinder 33 sind über eine weitere Druckleitung 42 miteinander verbunden, wobei ein regelbares Proportionalventil 43 die obere 39 und untere Druckleitung 42 und damit die oberen 37 und unteren 38 Druckräume verbindet.
  • Über eine weitere Druckleitung 44 ist die, die unteren Druckräume 38 verbindende Druckleitung 42 über ein 2/2-­Wegeventil 45 mit dem oberhalb des Kolbens 20 des Dämpfungszylinders 13 vorgesehenen Druckraum 46 verbunden. Am Pressenstößel 9 ist ein erster Wegmesser 47 zur Bestimmung des Pressenstößelwegs 9 vorgesehen. Die Bewegung der Zieheinrichtung, d. h. die Bewegung der Druckwange 11, wird über die Bewegung der Kolbenstange 19 erfaßt. Hierfür ist ein weiterer Wegmesser 48 am Kolben 20 des Dämpfungszylinders 13 befestigt.
  • Die Funktionsweise der Presse nach Fig. 1 wird in Verbindung mit der Darstellung nach Figuren 2 und 3 wie folgt beschrieben.
  • Der Arbeitszyklus der Presse mit Zieheinrichtung beginnt gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung, d. h. mit hochgefahrenem Pressenstößel 9. Während sich der Pressenstößel 9 mit dem daran befestigten Oberwerkzeug 8 nach unten bewegt, ist das in Fig. 2 dargestellte Proportionalventil 43 geöffnet, so daß bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 36 das im unteren Druckraum 38 des Hydraulikzylinders 33 befindliche Druckmedium über die Druckleitung 42, das Proportionalventil 43, der oberen Druckleitungen 39 in den oberen Druckraum 37 verdrängt wird. Über die Wegmeßeinrichtung 47 wird der Weg des Pressenstößels 9 erfaßt.
  • Kurz vor den Auftreffen des Oberwerkzeugs 8 auf den Blechgegenhalter 7 wird das Proportionalventil 43 geschlossen, wodurch das im unteren Druckraum 38 verdrängte Öl nicht mehr in den oberen Druckraum 37, sondern über die Leitung 44 und das Ventil 45 in den oberen Druckraum 46 des Dämpfungszylinders 13 befördert wird. Dabei wird das Proportionalventil 43 durch den Wegmesser 47 ausgelöst und rampengesteuert geschlossen, d. h. nach einer vorbestimmten, vorzugsweise linearen Absperrcharakteristik. In Fig. 3 ist der Bewegungsablauf der Zieheinrichtung in Abhängigkeit von der eingestellten Rampe prinzipiell dargestellt. Die X-Achse zeigt den Drehwinkel des mechanisch angetriebenen rotierenden Stößelantriebs, die Y-Achse den Stößelhub. Die Kurve 49 zeigt den Weg des Pressenstößels 9, wobei mit UT der untere Totpunkt gekennzeichnet ist. Der Weg der Druckwange 11 und damit des Blechgegenhalters 7 ist mit Bezugszeichen 50 dargestellt. Bereits im Punkt 51 beim Drehwinkel X₁ beginnt der Vorbeschleunigungsprozeß des Blechgegenhalters 7, d. h. das Proportionalventil 43 beginnt den Durchlauf des Druckmediums zu schließen. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 erfolgt die Vorbeschleunigung des Blechgegenhalters 7 vom Punkt 51 zum Punkt 52 über die Wegstrecke "a", bevor das Oberwerkzeug 8 im Punkt 52 beim Drehwinkel X₂ auf den Blechgegenhalter 7 aufsetzt. Ab diesem Zeitpunkt vollzieht der Blechgegenhalter mit Ziehkissen zwischen den Punkten 52 (X₂) und 53 (X₃) entsprechend der Kurve 54 den gleichen Weg wie das Oberwerkzeug. Nach dem Durchschreiten des unteren Totpunkts UT fährt der Pressenstößel 9 mit Blechgegenhalter 7 wieder gemeinsam bis zum Punkt 53 nach oben, wobei die Aufwärtsbewegung des Ziehkissens und damit des Blechgegenhalters durch den Pneumatikzylinder 12 bewerkstelligt wird. Ab dem Punkt 53 (Drehwinkel X₃) trennen sich Pressenstößel 9 und Blechgegenhalter 7 durch Einwirken der Dämpfung.
  • Durch die in Fig. 3 dargestellte Vorbeschleunigung um den Betrag "a" vom Punkt 51 zum Punkt 52 wird der Aufprallschlag des Oberwerkzeugs auf den Blechgegenhalter entscheidend gedämpft.
  • Durch das Flächenverhältnis der Wirkfläche des Hydraulikzylinders 33 und des Dämpfungszylinders 13, d. h. durch das Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen der beiden Kolben 36 der Hydraulikzylinder 33 zur wirksamen oberen Fläche des Kolbens 20 des Dämpfungszylinders 13 wird die Relativgeschwindigkeit der Kolben 36 zum Kolben 20 gegeneinander bestimmt. Dabei wird das Flächenverhältnis so gewählt, daß während der Beschleunigungsphase des Blechgegenhalters 7 dieser langsamer läuft als der Pressenstößel 9, wodurch das Oberwerkzeug 8 den Blechgegenhalter 7 nach einem bestimmten Weg einholt und auf die Zieheinrichtung aufsetzt. Dies wird durch einen Druckabfall am Drucksensor 55 erkannt.
  • Anhand des Wegmessers 48 kann der hierbei zurückgelegte Weg der Zieheinrichtung bis zum Aufsetzen des Oberwerkzeugs 8 auf den Blechgegenhalter 7 kontrolliert werden. Nach der abgeschlossenen Vorbeschleunigung wird das Proportionalventil 43 wieder geöffnet, wobei der Dämpfungszylinder 13 nach dem Schließen des Ventils 45 das erforderliche Ölvolumen über ein Rückschlagventil 56 aufnimmt.
  • Nach dem Erreichen des unteren Totpunkts UT wird das 2/2-­Wegeventil 24 und das Ventil 25 geöffnet, so daß sich die Zieheinrichtung, dem Pressenstößel 9 folgend, wieder nach oben bewegen kann. Dabei wird die Aufwärtsbewegung durch die Drosselbohrung 22 abgebremst und insbesondere ein Aufprallschlag in der oberen Endlage des Blechgegenhalters vermieden.
  • Der Dämpfungszylinder 13 dient demnach sowohl zur Dämpfung der Aufwärtsbewegung des als Feder wirkenden Pneumatikzylinders 12 als auch zur Erzeugung der zuvor beschriebenen Vorbeschleunigung des Ziehkissens mit Blechgegenhalter 7. Nach erfolgtem Ziehvorgang wird das 2/2-Wegeventil 24 wieder geschlossen.
  • Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte erfindungsgemäße Presse ist prinzipiell gleich aufgebaut wie die zuvor beschriebene Presse mit folgenden Unterschieden im Aufbau und Wirkungsweise:
  • Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die bei dieser Ausführungsform vorgesehenen Hydraulikzylinder 33 direkt am Pressenstößel 9 befestigt, wobei die Kolbenstange 34 des doppelseitig beaufschlagbaren Kolbens 36 über eine Kalotte 35 mit einer Verstelleinrichtung 57 verbunden ist, die ihrerseits fest am Ständer 32 befestigt ist. Die Verstelleinrichtung 57 sieht über eine Stellschraube 58 eine variable Höhenverstellung der Kolbenstange 34 vor, d. h. die Ausgangslage des Kolbens 36 kann in seiner Höhe variiert werden.
  • Wie im rechten Teil der Fig. 4 sowie in Fig. 6 dargestellt, enthält die Wandung des Hydraulikzylinders 33 eine obere Durchgangsbohrung 59, eine untere Durchgangsbohrung 60 analog zur Darstellung in Fig. 2. Zusätzlich ist eine Durchgangsbohrung 62 im mittleren Höhenbereich des Hydraulikzylinders vorhanden, die als Steuerbohrung dient. In Fig. 5 ist die Ansicht dieser Steuerbohrung aus Richtung Y in Fig. 4 näher dargestellt.
  • Die Presse nach Figuren 4 bis 6 arbeitet wie folgt: Die Ausgangslage des Kolbens 36 wird durch die Höhenverstelleinrichtung 57, 58 je nach Anwendungsfall und Betriebsweise der Vorrichtung vorgegeben. Bei der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 9 bewegt sich der Hydraulikzylinder 33 nach unten, wodurch der Kolben 36 im Zylinderraum des Hydraulikzylinders 33 nach oben wandert und das im oberen Druckraum 37 befindliche Druckmedium über die mittlere Durchgangsbohrung 62 und einer Bypassleitung 63 in der Gehäusewandung des Hydraulikzylinders 33 und die untere Bohrung 60 in den unteren Druckraum 38 befördert. Die obere Durchgangsbohrung 59 bleibt während dieses Überströmes vom oberen 37 zum unteren 38 Druckraum über das Ventil 63 verschlossen.
  • Kurz vor dem Auftreffen des Oberwerkzeugs 8 auf den Blechgegenhalter 7 verschließt der Kolben 36 allmählich die Bohrung 62, hervorgerufen durch die Abwärtsbewegung des Hydraulikzylinders 33, wodurch das Hydraulikmedium im oberen Druckraum 37 durch die Durchgangsbohrung 59 in die Druckleitung 39, 44 verdrängt wird. Über das Ventil 45 wird das Druckmedium sodann dem Dämpfungszylinder 13 zur Erzeugung der wegabhängigen Vorbeschleunigung zugeführt. Der Vorgang geschieht dabei analog wie zu Figuren 1 und 2 beschrieben.
  • Die Lage des Kolbens 36 läßt sich zur Bestimmung des Beschleunigungsbeginns mit der Verstelleinrichtung 58 positionieren. Zusätzlich erfolgt hiermit auch die Einstellung auf verschiedene Werkzeughöhen. Nach dem Aufsetzen des Oberwerkzeugs 8 auf den Blechgegenhalter 7, was wiederum am Druckabfall durch den Drucksensor 55 erkannt wird, kann der zurückgelegte Weg wiederum am Wegmesser 48 kontrolliert werden. Das Ventil 63 wird nach erfolgter Vorbeschleunigung geöffnet und das Ventil 45 geschlossen. Hierdurch kann beim restlichen Ziehvorgang das Druckmedium vom oberen Druckraum 37 über das Ventil 63 in den unteren Druckraum 38 über die Durchgangsbohrungen 59, 60 im Hydraulikzylinder 33 geleitet werden. Die erforderliche Menge des Hydraulikmediums für den Dämpfungszylinder 13 wird aus dem Ölbehälter 21 entnommen. Dies gilt sowohl beim Ausführungsbeispiel nach Figuren 1 und 4.
  • Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung verläuft der Vorgang der Vorrichtung nach Fig. 4 analog wie zu Figuren 1 und 2 beschrieben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Presse mit Zieheinrichtung gemäß den dargestellten Figuren sind demnach am Ständer 32 der Presse ein oder mehrere und insbesondere zwei Hydraulikzylinder 33 seitlich im Bereich des Pressenstößels 9 angeordnet, wobei der Pressenstößel 9 die jeweiligen Kolbenstangen oder das Zylindergehäuse bewegt. Das dabei im Zylinderraum oder Druckraum verdrängte Hydraulikmedium wird vorzugsweise mit Hilfe eines Proportionalventils 43 in Verbindung mit Wegmessern 47, 48 zeit- und wegabhängig in einen Dämpfungszylinder 13 verdrängt, wodurch die Zieheinrichtung vor dem Auftreffen des Oberwerkzeugs 8 auf den Blechgegenhalter 7 in Bewegung gebracht wird. Die Geschwindigkeit des Ziehkissens wird G dabei geringer gewählt als die des Pressenstößels; sie verläuft jedoch analog und gleichgerichtet zur Stößelbewegung. Hierdurch kann das Oberwerkzeug nach einem vorher bestimmten Weg sanft auf den Blechgegenhalter aufsetzen.
  • In besonderer Ausbildung sind am Pressensbößel 9 ein oder mehrere Hydraulikzylinder 33 direkt angeordnet, wobei deren Kolbenstangen 34 mit dem Ständer 32 über Verstellmechanismen 57, 58 verbunden sind. Die Hydraulikyzlinder 33 weisen in den Wandungen spezielle Öffnungen 62 auf, die dreieckförmig angeordnet sind (siehe Fig. 5), welche beim Niedergang des Pressenstößels 9 kurz vor dem Auftreffen des Pressenstößels auf die Zieheinrichtung durch den Kolben 36 allmählich verschlossen werden, wodurch der in den Dämpfungszylindern 13 verdrängte ölvolumenstrom immer mehr zunimmt und eine Beschleunigung der Zieheinrichtung bzw. des Blechgegenhalters zur Folge hat. Die Wirkfläche der Summe der Kolben 36 der Hydraulikzylinder 33 ist kleiner als die des Kolbens 20 des Dämpfungszylinderg 13, so daß der Pressenstößel 9 den Blechgegenhalter 7, dessen Geschwindigkeit analog zur Stößelgeschwindigkeit verläuft, nach einem gewissen Weg einholt.

Claims (7)

1. Mechanische oder hydraulische Presse mit Zieheinrichtung für Zieharbeiten oder Ziehstufe einer Stufenpresse bei der die Blechhaltung eines Blechgegenhalters (7) mittels einer Ziehkisseneinrichtung mit Druckwange (11) mit einem Druckmedium gespannt wird, wobei die Bewegung eines Pressenstößels (9) auf eine erste Kolben-Zylindereinheit (33) übertragen wird, dessen Druckmedium zeit- und/oder wegabhängig auf eine, mit der Druckwange (11) verbundene zweite Kolben-Zylindereinheit (13) im Sinne einer vorbeschleunigenden Abwärtsbewegung des Ziehkissens und damit des Blechgegenhalters (7) einwirkt, wobei aufgrund der gewählten Druckflächenverhältnisse die Stößelgeschwindigkeit des Pressenstößels (9) größer ist als die gleichgerichtete Ziehkissengeschwindigkeit und wobei weiterhin das Druckmedium der ersten Kolben-Zylindereinheit (33) erst kurz vor dem Auftreffen des Oberwerkzeugs (8) auf den Blechgegenhalter (7) der mit dem Ziehkissen verbundenen zweiten Kolben-Zylindereinheit (13) im Sinne einer definierten Abwärtsbewegung des Ziehkissens zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolben-­Zylindereinheit (33) als doppelseitig wirkender Hydraulikzylinder (33) mit sich nach beiden Seiten seines Kolbens (36) erstreckender Kolbenstange (34) ausgebildet ist, daß der obere (37) und der untere (38) Druckraum der ersten Kolben-Zylindereinheit (33) über eine Druckleitung (39, 42) oder einer Bypassleitung (63) miteinander verbunden sind, durch welche bei der Abwärtsbewegung des Pressenstößels (9) ein Druckausgleich zwischen dem oberen und dem unteren Druckraum (37, 38) erfolgt und daß kurz vor dem Auftreffen des Oberwerkzeugs (8) auf den Blechgegenhalter (7) der Überströmvorgang gestoppt und das weiterhin verdrängte Druckmedium aus dem oberen Druckraum (37) der ersten Kolben-Zylindereinheit geregelt oder zwangsgesteuert der zweiten Kolben-Zylindereinheit (13) im Sinne einer Abwärtsbeschleunigung des zugehörigen Kolbens (20) und damit des Ziehkissens zugeführt wird, so daß das Oberwerkzeug (8) nach einem vorher bestimmten Weg sanft auf den Blechgegenhalter (7) aufsetzt.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere (37) und der untere (38) Druckraum der ersten Kolben-Zylindereinheit über eine Druckleitung (39, 42) mit dazwischen geschaltetem integriertem Proportionalventil (43) verbunden ist, wobei vorzugsweise der Weg des Pressenstößels (9) über eine Wegmeßeinrichtung (47) erfaßbar und der Steuerung des Proportionalventils (43) zuführbar ist.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das der obere (37) und der untere Druckraum (38) der ersten Kolben-Zylindereinheit über eine verschließbare Bypassleitung (63) verbunden ist, wobei zur Einleitung der Vorbeschleunigung des Ziehkissens die obere Öffnung (62) der Bypassleitung (63) durch den Kolben (36) der ersten Kolben-Zylindereinheit (33) verschließbar ist, so daß das weiterhin im oberen Druckraum (37) verdrängte Hydraulikmedium danach der zweiten Kolben-Zylindereinheit (13) zuführbar ist.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindergehäuse (33) der ersten Kolben-­Zylindereinheit direkt mit dem Pressenstößel (9) verbunden und die zugehörige Kolbenstange (34) in seinem unteren Bereich ortsfest am Pressenständer (32) befestigt ist, das in der Zylinderwandung des Hydraulikzylinders (33) eine obere (59), mittlere (62) und untere (60) Durchlaßbohrung vorgesehen sind, wobei die mittlere und die untere Durchlaßbohrung (62, 60) über eine Bypassleitung (63) verbunden sind, daß kurz vor dem Auftreffen des Oberwerkzeugs (8) auf den Blechgegenhalter (7) die mittlere Durchlaßöffnung (62) durch den Kolben (36) des Hydraulikzylinders (33) verschließbar ist, wodurch das weiterhin im oberen Druckraum (37) verdrängte Druckmedium der zweiten Kolben-Zylindereinheit (13) im Sinne einer Vorbeschleunigung des Ziehkissens (11) zuführbar ist.
5. Presse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kolben-­Zylindereinheit als an sich bekannter Dämpfungszylinder (13) ausgebildet ist, der unterhalb einer pneumatischen Verspanneinrichtung (12) angeordnet ist und dessen Kolben (20) mit Kolbenstange (19˝) in starrer Wirkverbindung mit der Kolbenstange (19) der pneumatischen Verspanneinrichtung (12) und damit des Ziehkissens (11) steht, wobei der oberhalb des Kolbens (20) angeordnete ringförmige Druckraum (46) des Dämpfungszylinders (13) mit Druckmedium aus dem Hydraulikzylinder (33) im Sinne einer Abwärtsbewegung des Kolbens (20) beaufschlagbar ist.
6. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hydraulikzylinder (33) seitlich am Pressenstößel (9) angeordnet sind, die hydraulisch über Druckleitungen (39, 42) parallelgeschaltet sind.
7. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche der beiden Zylindereinheiten (33) kleiner ist als die Wirkfläche des Dämpfungszylinders (20), derart, daß der Pressenstößel (9) bzw. das Oberwerkzeug (8) das Ziehkissen (11) bzw. den Blechgegenhalter (7), deren Geschwindigkeit analog zur Stößelgeschwindigkeit verläuft, nach einem gewissen Weg einholt.
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