EP1133367A1 - Method for operating a forming press - Google Patents

Method for operating a forming press

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Publication number
EP1133367A1
EP1133367A1 EP00960426A EP00960426A EP1133367A1 EP 1133367 A1 EP1133367 A1 EP 1133367A1 EP 00960426 A EP00960426 A EP 00960426A EP 00960426 A EP00960426 A EP 00960426A EP 1133367 A1 EP1133367 A1 EP 1133367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
hold
forces
locking cylinder
individual
Prior art date
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Application number
EP00960426A
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German (de)
French (fr)
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EP1133367B1 (en
Inventor
Konrad Schnupp
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1133367A1 publication Critical patent/EP1133367A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1133367B1 publication Critical patent/EP1133367B1/en
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Expired - Lifetime 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
    • B21D22/24—Deep-drawing involving two drawing operations having effects in opposite directions with respect to the blank
    • 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
    • B21D22/205—Hydro-mechanical deep-drawing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for actuating a forming press, in which a workpiece is pretensioned against a tool in a rigid press frame by means of a hold-down force, at least one ram tool applying a pushing force parallel to the holding-down force, and locking cylinder forces against the pushing force and the holding-down force are applied and a water box is formed in the tool, through which water box forces can act on the workpiece.
  • This forming press features with the decisive advantage that it is possible for both internal high pressure forming and external high pressure forming to lock both the ram tool and the hold-down device and to apply the necessary additional forming forces through a large number of locking cylinders.
  • These locking cylinders are selectively adjustable and can be arranged in a wide variety of areas of the workpiece. As a result, large forces can be applied with small piston paths of the cylinders.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, which allows the application of exact hold-down forces with a simple structure and easy implementation and which can also be used for a wide variety of workpieces.
  • the interference force resulting from the application of the impact force is determined and compensated for by a change in the locking cylinder forces.
  • the method according to the invention is distinguished by a number of considerable advantages.
  • the procedure according to the invention makes it possible to compensate for the interference force resulting from the application of the impact force in the overall system. It has been shown that the locking cylinders at least partially react like elastic elements and deform when a pushing force and / or a water box force is applied. This deformation in turn, together with an elasticity of the tool, leads to the fact that the hold-down forces change. These become either higher or lower, depending on the deformation that occurs. As a result, the forming parameters change so that errors occur (the material of the workpiece flows too strongly or too weakly).
  • the hold-down force controls the sheet feed and creates sufficient surface pressure on the tool to seal the water tank against the pressure that occurs.
  • the hold-down force is ideally adapted to the required water tank pressure depending on the ram travel and varies in size over the entire flange area of the workpiece in order to be able to compensate for the locally different degrees of deformation.
  • the pressure in the water tank is initially a few bar and then increases to a few hundred bar during the final shaping of the workpiece.
  • the interference force is measured by changing the hold-down force. It is possible to use the hold-down cylinders as pressure sensors so that additional measuring devices, such as pressure load cells, can be omitted. This considerably simplifies the construction of the forming press. Similarly, in an advantageous development of the invention, the change in the hold-down force can be determined by a change in pressure in the respective hold-down cylinder.
  • the interfering force is advantageously compensated for by locally different locking cylinder forces.
  • the locking cylinders can be variably arranged in the forming press according to the invention in order to position them in a manner adapted to the geometry of the workpiece and the forces that occur, it is also possible to apply different pressures to individual locking cylinders.
  • individual lock cylinders can thus be pressurized more than other lock cylinders.
  • the elastic deformation of the tool can be compensated so that the desired hold-down forces are maintained.
  • the pressure of individual locking cylinders can thus be changed differently in an advantageous manner.
  • the sum of the locking cylinder forces is constant for a respective phase of a forming process.
  • This percentage distribution of the total locking cylinder force takes into account a hold-down force curve as the guide variable, which is dependent, among other things, on the hold-down travel and the ram travel or the ram force.
  • the hold-down force curve is measured by the pressure of the hold-down cylinders multiplied by the active area.
  • This percentage compensation is preferably carried out fully automatically within the scope of the invention.
  • the hold-down force that is optimal in terms of time and place is determined in advance and that the change in the locking cylinder forces is changed to maintain this hold-down force. In this way, an optimal progression of the hold-down force can be realized at different locations locally by means of the press control.
  • hold-down forces required for each forming operation are divided into individual zone-like areas of the workpiece and their respective values are determined, and if the individual locking cylinder forces are adapted to the respective areas.
  • the forming process is preferably broken down into individual phases and the hold-down forces for these phases are determined both locally and temporally and in terms of value using finite element methods.
  • the respective locking cylinder forces can thus be applied locally and in time to the hold-down forces.
  • the value of the locking cylinder forces is selected to be greater than the locally and temporally predetermined locking cylinder forces calculated in each case.
  • the resulting total force is determined in terms of size and three-dimensional position and when the locking cylinders are locally assigned as a function of the respective position of the resulting total force.
  • the ideal force curve for the partial hold-down forces and the water box pressure are thus calculated as a function of the path of the ram tool by means of finiter element methods and / or by means of computer simulation.
  • the forming process is broken down into individual phases and assigned to the respective force profiles.
  • the paths (strokes) and the associated force profiles determine the functional sequence of the forming press.
  • the forming With a high depth of draw and low force, the forming can e.g. only with the ram tool, with flat components with high force possibly only with the locking cylinder. Normally, i.e. with a high depth of drawing and great force, the shaping takes place via the ram tool and the locking cylinder.
  • the above-mentioned individual phases can either form time segments of the forming process or path segments of the ram tool. It is therefore possible in many ways within the scope of the invention to optimize the shaping process in a manner adapted to the respective requirements. It is thus possible, for example, to carry out a weighting during the stroke of, for example, the ram tool according to predetermined paths (for example 1 mm, 1.5 mm, 2 mm etc.) and to regulate the locking cylinder forces as described above, be it in their total height or in percentage distribution. The same applies to the possibility of developing the individual phases as time segments. It is thus possible for the control to query the respective values in millisecond steps and to compensate or compensate accordingly. After the forces (impact force, water box force and partial hold-down forces) have been determined or predetermined over the entire forming process, the forming process according to the invention takes place as follows:
  • the locking cylinders are positioned so that the calculated hold-down forces and the closing forces can be optimally introduced. For this purpose, all forces over the entire forming process have to be considered.
  • the pressure range during forming can be set so that an optimal result is achieved. It goes without saying that the forces occurring with regard to their minimum and maximum values can be determined mathematically in order to determine both the size and the position of the individual locking cylinders.
  • the press is closed and the hold-down clamps can be retracted.
  • the hold-down cylinders are thus extended to the stop, the locking cylinders are lowered.
  • the locking cylinder forces in addition to the hold-down force, must overcome the press and tool parts to be lifted and the resulting forces, the frictional force on the guides and in the cylinders and the pushing force.
  • the latter is in turn a function of the water tank pressure plicated with the current contact surface between the punch tool and the circuit board.
  • Another component of the thrust force is created by the board being pulled in at an angle and also acts on the water tank.
  • the respective hold-down force is possible directly by recording the pressures (bottom and annulus side) on the hold-down cylinders, multiplied by the effective areas. The weights of the hold-down rings and the tool are added to this value. The total hold-down force results from this.
  • Re b The extended hold-down cylinders are blocked and generate maximum force, the locking cylinders open and clamp the workpiece between the water box and the hold-down ring, so that when the machine is stretched out, the workpiece does not retract and the maximum hold-down force is not reached. Fluid is now fed into the water tank and either via the pressure in the water tank or via measured the amount of fluid supplied until the desired bulge is achieved.
  • the locking cylinders lower their force in such a way that the required hold-down pressure is partially achieved without retracting the hold-down cylinder.
  • the hold-down cylinders are briefly depressurized so that they can then be used as a "pressure cell”.
  • the locking cylinders then move upwards and develop the locking force assigned to them.
  • the sum of the locking cylinder forces must result in the specified total hold-down force.
  • the current hold-down force is determined in a computer in order to correct the interference forces, such as ram force, friction and weights. This compares the setpoint and actual value and controls the individual locking cylinder control loops as a percentage. This ensures that the partial allocation of the hold-down forces takes place according to the specified values in the intended relationship to each other.
  • the hold-down cylinders act as a rigid distance and only take on a measuring function.
  • control automatically adds an offset to the specified values of the locking cylinder forces, which is always a few percent higher than can be achieved by force.
  • moderate accessibility is understood to mean the generation of the specified hold-down force and thus the displacement of the hold-down cylinder, which corresponds to a further lock cylinder stroke. This method ensures variable hold-down forces with partially different distribution in the flange area of the workpiece during the forming stroke.
  • both the locking pressure of the locking cylinder and the water box pressure are raised to a maximum value. In this case, it may still be necessary to pull in the sheet metal of the workpiece without overcoming the sealing effect between the workpiece and the water tank.
  • the possibility is created for the operator who designs or programs or operates the forming press to take into account a large number of parameters for optimizing the forming process.
  • the most important parameters are listed below:
  • FIG. 2 is a view, analogous to FIG. 1, in a method step of bulging the workpiece
  • Fig. 3 is a view of the forming press, analogous to Figs. 1 and 2, in a state of retracting the ram tool, and
  • FIGS. 4 is a view, analogous to FIGS. 1 to 3, in the state of the final shaping of the workpiece,
  • FIG. 5 is a schematic side view of the forming press showing the forces that occur
  • Fig. 10 shows an example of different hold-down forces over time
  • FIG. 11 is a block diagram of an exemplary embodiment of a controller according to the invention.
  • a forming press is shown in a schematic manner.
  • This has a closed press frame 1 (see also FIG. 5).
  • the press frame 1 comprises an upper spar 8 and a lower spar 9.
  • a ram cylinder 10 is arranged on the upper spar 8, the piston rod 12 of which supports a ram 11.
  • a plunger tool 4 which corresponds to the shape of the finished workpiece 2, is in turn attached to the plunger 11.
  • the workpiece 2 is shown as a flat sheet metal board.
  • the forming press also includes hold-down bolts 13 and ram bolts 14 in its upper region.
  • the hold-down bolts 13 and the ram bolts 14 can each be moved horizontally.
  • hold-down cylinders 6 are also arranged, which act on a hold-down ring 15, on the end face of which a hold-down tool 16 is arranged.
  • locking cylinders 7 are arranged on the lower beam, which are individually supplied with hydraulic fluid and whose position can be adapted to the respective requirements.
  • the locking cylinders 7 act on a table top 17 on which a tool 3 is mounted. This comprises a water box 5, which can be acted upon with water.
  • 1 shows the forming press in the open state, in which a blank-shaped workpiece 2 can be inserted.
  • 2 shows a state in which the plunger has been moved down together with the plunger tool. In this state, a slight pressure is applied to the water box 5 in order to bulge the workpiece 2.
  • FIG. 3 shows a process in which the plate of the workpiece 2 is deformed by the ram force F st .
  • the plunger latches 14 are already retracted after the plunger 11 together with the plunger tool 4 have passed through the bottom dead center.
  • the hold-down bolts 13 are also retracted and form a counter bearing in order to apply a suitable hold-down pressure by means of the hold-down cylinders 6.
  • FIG. 4 shows a process state which shows the final forming of the workpiece 2. While the locking cylinders are shown in the state of FIG. 3 without any further function, they are extended in the state of FIG. 4 (FIG. 4 shows the piston rods and the cylinders of the individual locking cylinders 7 in a schematic manner). Both the plunger 11 with the plunger tool 4 and the hold-down cylinder 6 with the hold-down ring 15 and the hold-down tools 16 are locked by the hold-down bolts 13 and the plunger bolts 14, so that there is a fixed abutment within the press frame 1 against the force of the lock cylinder 7 , By pressurizing the water tank, the workpiece 2 can be reshaped. The workpiece 2 is thus calibrated in this state.
  • FIG. 5 shows the balance of forces on the press frame 1, the tool 3 is only shown schematically. 5, a cylinder closing force F S z acts upwards, while a weight G of the tool 3 acts down.
  • the weight G also includes the weight of the water in the water tank 5 and other associated components as well as the workpiece 2.
  • the plunger force F S t and the hold-down forces F NH are also shown in FIG. 5. From this representation it can be seen which forces act and which force balance prevails.
  • the locking cylinder force must therefore compensate for both the weight G and the tappet force F st and the hold-down forces F NH . It follows that a change in one of these forces must also result in a change in the locking cylinder force F S z.
  • Fig. 6 the balance of forces on the workpiece 2 (sheet metal plate) is shown schematically.
  • a water box force acts from below, which results from the product of pressure and area (p * A).
  • the plunger force F st and the hold-down force F NH act from above. This results in a resulting force F R to be applied .
  • the result is:
  • F R F NH + F St -p * A
  • FIG. 7 shows the equilibrium of forces on the tool 3.
  • the hold-down force F NH and the weight force G act on this.
  • a reaction force R is shown which is initiated by the workpiece.
  • the water box force p * A also acts, and the locking cylinder force F S z acts as a counterforce.
  • FIG. 8 shows an example of a typical pressure curve in the water tank over time. In the first stage, the previously described bulging of the workpiece takes place, in the subsequent stages there is a reshaping by ram force and a further reshaping, in particular also by the pressurization of the locking cylinder, while in the following stage the calibration (stamping) takes place analogously to FIG. 4. The pressure reduction is shown in the last stage.
  • the ram is locked while the locking cylinders are opened.
  • the locking cylinder force increases, while the hold-down force decreases again.
  • the force in the water tank remains essentially constant.
  • the hold-down device is then locked or blocked.
  • the locking cylinder force increases to a maximum value, while at the same time the water box force also increases linearly.
  • the theoretical hold-down force and the theoretical ram force are shown in dashed lines. Decompression takes place in the last forming phase, as a result of which all forces decrease. 10 shows portions of different locking cylinder forces, which are numbered from 1 to 6. The actual value of the sum of the locking cylinder forces is also shown (second line from above in the left half of FIG.
  • the broken line shows the hold-down force.
  • the curve parallel to the curve of the sum of the locking cylinder forces is the target curve of the sum of the locking cylinder forces. It can be seen that in the right half of FIG. 10 the total curve of the actual values of the locking cylinder forces lies above the total curve of the target values of the locking cylinder forces. This slight increase in force is required to cause the tools to move and to initiate the forming process.
  • the immersion of the ram tool in the workpiece according to FIG. 3 is shown. From this period, the tappet force F St r increases at the same time, the diagram shows that the locking cylinder forces F sz are each increased proportionately.
  • the control then switches over from static loading of the hold-down device to dynamic control.
  • the sum of the locking cylinder forces becomes higher than the hold-down force F NH , while the ram force F st increases exponentially.
  • the impetus of the pushing force F st inevitably results from the forming process.
  • the ram force acts against the hold-down force in the manner described.
  • the locking cylinder forces then run essentially constant over the further relative path of the ram tool and the hold-down device.
  • the calculation formula for the locking cylinder forces is based on this:
  • the sum of the locking cylinder forces is as large as the pushing force plus the hold-down force plus the weight loads of the table, tool, hold-down device, plunger and attachments plus the frictional forces in the guides and cylinders.
  • the sum of the locking cylinder forces is therefore equal to that t ⁇ ro ⁇ uKt from pressure and effective area per cylinder, multiplied by the number of activated locking cylinders. In the case of several locking cylinder circles, the total sum results from the sum of the individual circles.
  • the total sum of the hold-down cylinder forces results from the product of pressure times the effective area per cylinder, multiplied by the number of hold-down cylinders connected. In the case of several hold-down cylinder circles, the total force results from the summation of the individual circles.
  • the abbreviation for locking cylinder is "SZ".
  • the control is carried out in the following manner:
  • the controller detects the actual pressure value of the individual hold-down devices or hold-down device circuits and compares this with the respective target pressure, which it reads from a table, a graphic or a similar storage medium.
  • the deviation is calculated from the comparison value, this value of the deviation is passed on to a higher-level controller (PI controller), which divides the deviation into the number of active locking cylinder control loops, in the ratio of the percentage weighting given by the operator lock cylinder control circuits.
  • PI controller higher-level controller
  • This value is multiplied by the specified control parameters (PID) and output as a new default value to the actuators (servo valves) of the individual locking cylinder circuits.
  • the pressure correction takes place at clock rates of, for example, one msec until the desired setpoint is reached. If, for example, it is determined that the target pressure falls below one to (in comparison of the respective actual values of the individual hold-down devices), then for example three lock cylinder control loops, which are weighted, for example, with 50%, 30% and 20%, are divided into pressure values of 50%, 30% and 20%. The pressure in the respective lock cylinder circuit is changed by these percentages.
  • the invention relates to a method for actuating a forming press, in which a workpiece 2 is prestressed against a tool 3 in a rigid press frame 1 by means of a hold-down force F NH , at least one plunger tool 4 applying a plunger force F st parallel to the hold-down force F NH and whereby against the tappet force F st and the hold-down force F NH, locking cylinder forces F sz are applied and in the tool 3 a water box 5 is formed, through which water box forces p * A can act on the workpiece 3, characterized in that the force exerted by the plunger F st resulting interference force is determined and compensated for by a change in the locking cylinder forces F sz .

Abstract

The invention relates to a method for operating a forming press, in which a workpiece (2) in a rigid press frame (1) is pretensioned against a tool (3), using a clamping force Fnh. At least one piston tool (4) applies an impact force Fst parallel to the clamping force Fnh. Closing cylinder forces Fsz are applied in opposition to the impact force Fst and the clamping force Fnh and a water reservoir (5) is configured in the tool (3) which allows corresponding forces p*A to be exerted on the workpiece (2). The method is characterised in that the interfering force which results from the application of the impact force Fst is determined and compensated by a modification of the closing cylinder forces Fsz.

Description

Verfahren zur Betätigung einer U foπnpresse Method for operating a U foπnpresse
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer Umformpresse, bei welcher in einem starren Pressenrahmen ein Werkstuck mittels einer Niederhalterkraft gegen ein Werkzeug vorgespannt wird, wobei zumindest ein Stόßelwerkzeug eine Stoßelkraft parallel zur Niederhalterkraft aufbringt und wobei gegen die Stoßelkraft und die Niederhalterkraft Schließzylin- derkrafte aufgebracht werden und in dem Werkzeug ein Wasserkasten ausgebildet ist, durch welchen Wasserkastenkrafte auf das Werkstuck wirken können.The invention relates to a method for actuating a forming press, in which a workpiece is pretensioned against a tool in a rigid press frame by means of a hold-down force, at least one ram tool applying a pushing force parallel to the holding-down force, and locking cylinder forces against the pushing force and the holding-down force are applied and a water box is formed in the tool, through which water box forces can act on the workpiece.
Eine Umformpresse der beschriebenen Art ist aus der deutschen Patentanmeldung 195 13 444 vorbekannt.A forming press of the type described is previously known from German patent application 195 13 444.
Diese Umformpresse zeichnet sich u.a. durch den entscheidenden Vorteil aus, daß es sowohl zum Innenhochdruckumformen als auch zum Außenhochdruckumformen möglich ist, sowohl das Stoßelwerkzeug als auch die Niederhalter zu verriegeln und die erforderlichen weiteren Umformkrafte durch eine Vielzahl von Schließzylindern aufzubringen. Diese Schließzylinder sind selektiv regelbar und können hinsichtlich ihrer Anordnung an unterschiedlichsten Bereichen des Werkstucks angreifen. Hierdurch können große Kräfte bei geringen Kolbenwegen der Zylinder aufgebracht werden.This forming press features with the decisive advantage that it is possible for both internal high pressure forming and external high pressure forming to lock both the ram tool and the hold-down device and to apply the necessary additional forming forces through a large number of locking cylinders. These locking cylinders are selectively adjustable and can be arranged in a wide variety of areas of the workpiece. As a result, large forces can be applied with small piston paths of the cylinders.
Beim Betrieb der beschriebenen Umformpresse hat es sich jedoch herausgestellt, daß für bestimmte Werkstücke die erforderli¬ chen Niederhalterkrafte nicht oder nur unzureichend realisiert werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher Durchführbarkeit die Aufbringung exakter Niederhalterkrafte ermöglicht und welches auch für unterschiedlichste Werkstucke anwendbar ist.In operation of the forming press described, it has been found, however, that necesser ¬ chen hold-down forces can not be realized or only inadequately for certain work pieces. The invention has for its object to provide a method of the type mentioned, which allows the application of exact hold-down forces with a simple structure and easy implementation and which can also be used for a wide variety of workpieces.
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelost, die Unteranspruche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the features of the main claim, the subclaims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemaß ist somit vorgesehen, daß die durch die Aufbringung der Stoßelkraft resultierende Störkraft ermittelt und durch eine Änderung der Schließzylinderkrafte ausgeglichen wird.According to the invention it is thus provided that the interference force resulting from the application of the impact force is determined and compensated for by a change in the locking cylinder forces.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.The method according to the invention is distinguished by a number of considerable advantages.
Durch die erfindungsgemaße Vorgehensweise ist es möglich, die bei dem Gesamtsystem durch die Aufbringung der Stoßelkraft resultierende Störkraft zu kompensieren. Es hat sich gezeigt, daß die Schließzylinder zumindest teilweise wie elastische Elemente reagieren und sich beim Aufbringen einer Stoßelkraft und/oder einer Wasserkastenkraft verformen. Diese Verformung wiederum führt, zusammen mit einer Elastizität des Werkzeuges dazu, daß sich die Niederhalterkrafte andern. Diese werden entweder hoher oder niedriger, abhangig von der auftretenden Verformung. Hierdurch verandern sich die Umformparameter, so daß Fehler (zu stark oder zu schwaches Nachfließen des Materials des Werkstucks) auftreten.The procedure according to the invention makes it possible to compensate for the interference force resulting from the application of the impact force in the overall system. It has been shown that the locking cylinders at least partially react like elastic elements and deform when a pushing force and / or a water box force is applied. This deformation in turn, together with an elasticity of the tool, leads to the fact that the hold-down forces change. These become either higher or lower, depending on the deformation that occurs. As a result, the forming parameters change so that errors occur (the material of the workpiece flows too strongly or too weakly).
Durch das erfindungsgemaße Verfahren werden die beschriebenen Probleme vermieden. Die Niederhalterkraf steuert bei blechartigen Werkstucken den Blecheinzug und erzeugt eine ausreichende Flachenpressung auf dem Werkzeug, um den Wasserkasten bei den auftretenden Drucken abzudichten. Die Niederhalterkraft ist dabei idealerweise stό- ßelwegabhangig dem erforderlichen Wasserkastendruck angepaßt und über den gesamten Flanschbereich des Werkstucks unterschiedlich groß, um die lokal unterschiedlichen Umformgrade ausgleichen zu können.The problems described are avoided by the method according to the invention. In the case of sheet-like workpieces, the hold-down force controls the sheet feed and creates sufficient surface pressure on the tool to seal the water tank against the pressure that occurs. The hold-down force is ideally adapted to the required water tank pressure depending on the ram travel and varies in size over the entire flange area of the workpiece in order to be able to compensate for the locally different degrees of deformation.
Bei einer Umformpresse der beschriebenen Art liegt der Druck im Wasserkasten anfanglich bei wenigen bar und steigert sich dann zu einigen hundert bar bei der Endausformung des Werkstucks .In the case of a forming press of the type described, the pressure in the water tank is initially a few bar and then increases to a few hundred bar during the final shaping of the workpiece.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Störkraft durch eine Änderung der Niederhalterkraft gemessen wird. Hierbei ist es möglich, die Niederhalterzylinder als Drucksensoren zu verwenden, so daß zusatzliche Meßeinrichtungen, wie etwa Druckmeßdosen entfallen können. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Umformpresse ganz erheblich. In ahnlicher Weise kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Änderung der Niederhalterkraft durch eine Druckanderung in dem jeweiligen Niederhalterzylinder bestimmt werden.In an advantageous development of the invention it is provided that the interference force is measured by changing the hold-down force. It is possible to use the hold-down cylinders as pressure sensors so that additional measuring devices, such as pressure load cells, can be omitted. This considerably simplifies the construction of the forming press. Similarly, in an advantageous development of the invention, the change in the hold-down force can be determined by a change in pressure in the respective hold-down cylinder.
Der Ausgleich der Storkraft erfolgt vorteilhafterweise durch lokal unterschiedliche Schließzylinderkrafte. Da bei der er- findungsgemaßen Umformpresse die Schließzylinder variabel angeordnet werden können, um sie der Geometrie des Werkstucks und den auftretenden Kräften angepaßt zu positionieren, ist es auch möglich, einzelne der Schließzylinder mit unterschiedlichen Drucken zu beaufschlagen. Erfindungsgemaß können somit einzelne Schließzylinder starker mit Druck beaufschlagt werden, als andere Schließzylinder. Hierdurch kann die elastische Verformung des Werkzeugs so kompensiert werden, daß die gewünschten Niederhalterkrafte aufrechterhalten werden. Erfin- dungsgemaß kann somit in vorteil-hafter Weise der Druck einzelner Schließzylinder unterschiedlich geändert werden.The interfering force is advantageously compensated for by locally different locking cylinder forces. Since the locking cylinders can be variably arranged in the forming press according to the invention in order to position them in a manner adapted to the geometry of the workpiece and the forces that occur, it is also possible to apply different pressures to individual locking cylinders. According to the invention, individual lock cylinders can thus be pressurized more than other lock cylinders. As a result, the elastic deformation of the tool can be compensated so that the desired hold-down forces are maintained. inventions Accordingly, the pressure of individual locking cylinders can thus be changed differently in an advantageous manner.
Zur Bestimmung der erforderlichen Parameter und zur Durchfuhrung eines optimalen Umformvorgangs ist es besonders gunstig, wenn die Summe der Schließzylinderkrafte für eine jeweilige Phase eines Umformvorgangs konstant ist. Dies bedeutet, daß die Summe der einzelnen Schließzylinderkrafte, das heißt die Gesamt-Schließzylinderkraft auf einzelne Regelkreise der einzelnen Schließzylinder aufgeteilt wird. Diese Aufteilung kann bevorzugterweise prozentual erfolgen, so daß sich für die Gesamt-Schließzylinderkraft ein Wert von 100 % ergibt. Diese prozentuale Aufteilung der Gesamt-Schließzylinderkraft berücksichtigt als Fuhrungsgroße einen Niederhalterkraftverlauf, welcher unter anderem abhangig ist von dem Niederhalterweg und dem Stoßelweg beziehungsweise der Stoßelkraft. Der Niederhalterkraftverlauf wird über den Druck der Niederhalterzylinder multipliziert mit der aktiven Flache gemessen. Für die einzelnen Phasen eines Umformvorganges werden dann Abweichungen von diesem Sollwert der Niederhalterkraft beziehungsweise dem vorgegebenen Niederhalterkraftverlauf nach dem noch zu beschreibenden Regelschema korrigiert. Es ist somit möglich, entweder empirisch oder rechnerisch sowohl die Anzahl der einzelnen Schließzylinder und deren Regelkreise sowie deren prozentuale Lastaufnahme zu bestimmen. Es kann dabei beispielsweise bei Beginn des Optimierungsprozesses von einer gleichmaßigen Lastaufnahme ausgegangen werden. Mögliche Fehlstellen des Werkzeuges können somit durch lokale nderungen der Niederhalterkraft ausgeglichen oder vermieden werden. Diese lokalen nderungen der jeweiligen lokalen Niederhalterkrafte werden durch Änderung der einzelnen Schließzylinderkrafte bewirkt. Wird die Einzelkraft eines Schließzylinders erhöht oder erniedrigt, so ändert sich gemäß dem vorgegebenen prozentualen Verteilungsschlüssel auch die jeweilige Kraft der restlichen Schließzylinder. Dieser prozentuale Ausgleich erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugterweise vollautomatisch. Um ein optimales Umformergebnis zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, daß vorab die jeweils zeitlich und lokal optimale Niederhalterkraft bestimmt wird und daß die Änderung der Schließzylinderkrafte zur Aufrechterhaltung dieser Niederhalterkraft verändert wird. Auf diese Weise kann mittels der Pressenregelung ein optimaler Verlauf der Niederhalterkraft an lokal unterschiedlichsten Stellen realisiert werden.To determine the required parameters and to carry out an optimal forming process, it is particularly expedient if the sum of the locking cylinder forces is constant for a respective phase of a forming process. This means that the sum of the individual locking cylinder forces, that is to say the total locking cylinder force, is divided between individual control loops of the individual locking cylinders. This division can preferably be done in percentages, so that a value of 100% results for the total locking cylinder force. This percentage distribution of the total locking cylinder force takes into account a hold-down force curve as the guide variable, which is dependent, among other things, on the hold-down travel and the ram travel or the ram force. The hold-down force curve is measured by the pressure of the hold-down cylinders multiplied by the active area. For the individual phases of a forming process, deviations from this setpoint of the hold-down force or the specified hold-down force curve are then corrected according to the control scheme to be described. It is therefore possible to determine, either empirically or mathematically, both the number of the individual locking cylinders and their control loops and their percentage load absorption. At the start of the optimization process, for example, a uniform load pick-up can be assumed. Possible defects in the tool can thus be compensated for or avoided by local changes in the hold-down force. These local changes in the respective local hold-down forces are brought about by changing the individual locking cylinder forces. If the individual force of a locking cylinder is increased or decreased, the respective force of the remaining locking cylinders also changes in accordance with the predetermined percentage distribution key. This percentage compensation is preferably carried out fully automatically within the scope of the invention. In order to achieve an optimal forming result, it can be advantageous that the hold-down force that is optimal in terms of time and place is determined in advance and that the change in the locking cylinder forces is changed to maintain this hold-down force. In this way, an optimal progression of the hold-down force can be realized at different locations locally by means of the press control.
Besonders gunstig ist es dabei, wenn für jeden Umformvorgang die erforderlichen Niederhalterkrafte in einzelne zonenartige Bereiche des Werkstucks aufgeteilt und in ihrem jeweiligen Wert bestimmt werden und wenn die einzelnen Schließzylinderkrafte den jeweiligen Bereichen angepaßt werden.It is particularly advantageous if the hold-down forces required for each forming operation are divided into individual zone-like areas of the workpiece and their respective values are determined, and if the individual locking cylinder forces are adapted to the respective areas.
Zur Bestimmung der erforderlichen Niederhalterkrafte wird der Umformvorgang bevorzugterweise in einzelne Phasen zerlegt und für diese Phasen jeweils mittels Finiter-Elemente-Methoden die Niederhalterkrafte sowohl lokal als auch zeitlich und dem Wert nach bestimmt. Zu den Niederhalterkraften können somit lokal und zeitlich zugeordnet die jeweiligen Schließzylinderkrafte aufgebracht werden.In order to determine the required hold-down forces, the forming process is preferably broken down into individual phases and the hold-down forces for these phases are determined both locally and temporally and in terms of value using finite element methods. The respective locking cylinder forces can thus be applied locally and in time to the hold-down forces.
Besonders günstig ist es, wenn die Schließzylinderkrafte in ihrem Wert größer gewählt werden als die jeweils rechnerisch vorbestimmten lokalen und zeitlichen Schließzylinderkrafte.It is particularly expedient if the value of the locking cylinder forces is selected to be greater than the locally and temporally predetermined locking cylinder forces calculated in each case.
Hieraus ergibt sich eine um einige Prozente erhöhte Schließzylinderkraft bei jedem der Schließzylinder, um sowohl mögliche Fehler bei der rechnerischen Vorbestimmung als auch Toleranzen im Werkstuckverhalten zu kompensieren. In jedem Falle ist sichergestellt, daß der Wasserkasten ausreichend abgedichtet ist.This results in a locking cylinder force that is increased by a few percent for each of the locking cylinders in order to compensate for possible errors in the mathematical predetermination as well as tolerances in the workpiece behavior. In any case, it is ensured that the water tank is sufficiently sealed.
Um die Anordnung und Lage der einzelnen Schließzylinder vorbestimmen zu können, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn für die einzelnen Umformstufen die resultierende Gesamtkraft jeweils hinsichtlich Größe und dreidimensionaler Lage ermittelt wird und wenn die lokale Zuordnung der Schließzylinder in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der resultierenden Gesamtkraft erfolgt.In order to be able to predetermine the arrangement and position of the individual locking cylinders, it can be particularly advantageous if for the individual forming stages, the resulting total force is determined in terms of size and three-dimensional position and when the locking cylinders are locally assigned as a function of the respective position of the resulting total force.
Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise werden somit mittels Finiter-Elemente-Methoden und/oder mittels Computersimulation der ideale Kraftverlauf für die partiellen Niederhalterkrafte und den Wasserkastendruck in Abhängigkeit vom Weg des Stößelwerkzeugs errechnet. Der Umformvorgang wird hierzu in einzelne Phasen zerlegt und den jeweiligen Kraftverläufen zugeordnet. Die Wege (Hübe) und die zugehörigen Kraftverläufe bestimmen den Funktionsablauf der Umformpresse. Bei hoher Ziehtiefe und niedriger Kraft kann die Umformung z.B. nur über das Stößelwerkzeug erfolgen, bei flachen Bauteilen mit hoher Kraft eventuell nur über die Schließzylinder. Im Normalfall, d.h. bei hoher Ziehtiefe und großer Kraft erfolgt die Umformung über das Stößelwerkzeug und die Schließzylinder.In the procedure according to the invention, the ideal force curve for the partial hold-down forces and the water box pressure are thus calculated as a function of the path of the ram tool by means of finiter element methods and / or by means of computer simulation. For this purpose, the forming process is broken down into individual phases and assigned to the respective force profiles. The paths (strokes) and the associated force profiles determine the functional sequence of the forming press. With a high depth of draw and low force, the forming can e.g. only with the ram tool, with flat components with high force possibly only with the locking cylinder. Normally, i.e. with a high depth of drawing and great force, the shaping takes place via the ram tool and the locking cylinder.
Die oben genannten einzelnen Phasen können erfindungsgemäß entweder Zeitabschnitte des Umformvorgangs oder Wegabschnitte des Stößelwerkzeugs bilden. Es ist somit im Rahmen der Erfindung auf vielfältige Weise möglich, den Umformvorgang den jeweiligen Anforderungen angepaßt zu optimieren. Es ist somit zum Beispiel möglich, während des Hubs beispielsweise des Stößelwerkzeuges nach vorgegebenen Wegen (zum Beispiel 1 mm, 1,5 mm, 2 mm etc.) eine Wichtung vorzunehmen und die Schließzylinderkrafte wie oben beschrieben zu regeln, sei es in ihrer Gesamthöhe oder in der prozentualen Verteilung. Gleiches gilt für die Möglichkeit, die einzelnen Phasen als Zeitabschnitte auszubilden. So ist es möglich, daß die Regelung in Millisekunden-Schritten die jeweiligen Werte abfragt und entsprechend ausgleicht oder kompensiert. Nachdem die Kräfte (Stoßelkraft, Wasserkastenkraft und partielle Niederhalterkrafte) über den gesamten Umformprozeß ermittelt bzw. vorbestimmt sind, erfolgt der Umformvorgang erfin- dungsgemaß wie folgt:According to the invention, the above-mentioned individual phases can either form time segments of the forming process or path segments of the ram tool. It is therefore possible in many ways within the scope of the invention to optimize the shaping process in a manner adapted to the respective requirements. It is thus possible, for example, to carry out a weighting during the stroke of, for example, the ram tool according to predetermined paths (for example 1 mm, 1.5 mm, 2 mm etc.) and to regulate the locking cylinder forces as described above, be it in their total height or in percentage distribution. The same applies to the possibility of developing the individual phases as time segments. It is thus possible for the control to query the respective values in millisecond steps and to compensate or compensate accordingly. After the forces (impact force, water box force and partial hold-down forces) have been determined or predetermined over the entire forming process, the forming process according to the invention takes place as follows:
1. Die Schließzylinder werden so positioniert, daß die errechneten Niederhalterkrafte und die Schließkrafte optimal eingeleitet werden können. Hierzu sind samtliche Kräfte über den gesamten Umformvorgang zu betrachten. Bei der erfindungsgemaßen Presse ist es möglich, einzelne Schließzylinder separat zu regeln und sie gegebenenfalls auch separat einzuschalten bzw. auszuschalten. Ebenso ist ein Umschalten auf einen Eilgang möglich, nämlich durch eine Verbindung der Ringraumseite mit der Bodenseite. Dabei ist gewahrleistet, daß die Position der Schließzylinder so gewählt werden kann, daß der Flanscheinzug des Werkstucks ortlich optimal beeinflußt wird. Der Druckbereich bei der Umformung kann so gelegt werden, daß ein optimales Ergebnis erzielt wird. Es versteht sich, daß die auftretenden Kräfte hinsichtlich ihrer Minimal- und Maximalwerte rechnerisch ermittelt werden können, um sowohl die Große als auch die Position der einzelnen Schließzylinder festzulegen.1. The locking cylinders are positioned so that the calculated hold-down forces and the closing forces can be optimally introduced. For this purpose, all forces over the entire forming process have to be considered. In the press according to the invention, it is possible to control individual locking cylinders separately and, if necessary, to switch them on or off separately. Switching to rapid traverse is also possible, namely by connecting the annular space side to the bottom side. This ensures that the position of the locking cylinder can be selected so that the flange insertion of the workpiece is optimally influenced locally. The pressure range during forming can be set so that an optimal result is achieved. It goes without saying that the forces occurring with regard to their minimum and maximum values can be determined mathematically in order to determine both the size and the position of the individual locking cylinders.
Nachdem diese Verfahrensschritte abgearbeitet sind, wird die Presse geschlossen, es können die Niederhalterπegel eingefahren werden. Die Niederhalterzylinder sind somit auf Anschlag ausgefahren, die Schließzylinder sind abgesenkt .After these process steps have been completed, the press is closed and the hold-down clamps can be retracted. The hold-down cylinders are thus extended to the stop, the locking cylinders are lowered.
2. Zur Erzeugung der Niederhalterkrafte müssen die Schließzylinderkrafte neben der Niederhalterkraft die zu hebenden Pressen- und Werkzeugteile und die daraus resultierenden Kräfte, die Reibungskraft an den Fuhrungen und in den Zylindern und die Stoßelkraft überwinden. Letztere ist wiederum eine Funktion des Wasserkastendruckes multi- pliziert mit der aktuellen Berührungsfläche zwischen Stoßelwerkzeug und Platine. Eine weitere Komponente der Stoßelkraft entsteht durch einen Schrageinzug der Platine und wirkt ebenfalls auf den Wasserkasten. Die jeweilige Niederhalterkraft ist direkt durch Erfassung der Drucke (Boden- und Ringraumseite) an den Niederhalterzylindern, multipliziert mit den Wirkungsflachen, möglich. Zu diesem Wert werden die Gewichte der Niederhalterringe und des Werkzeugs addiert. Hieraus ergibt sich die gesamte Niederhalterkraft .2. To generate the hold-down forces, the locking cylinder forces, in addition to the hold-down force, must overcome the press and tool parts to be lifted and the resulting forces, the frictional force on the guides and in the cylinders and the pushing force. The latter is in turn a function of the water tank pressure plicated with the current contact surface between the punch tool and the circuit board. Another component of the thrust force is created by the board being pulled in at an angle and also acts on the water tank. The respective hold-down force is possible directly by recording the pressures (bottom and annulus side) on the hold-down cylinders, multiplied by the effective areas. The weights of the hold-down rings and the tool are added to this value. The total hold-down force results from this.
3. Betrachtet man die nachfolgenden 5 Phasen bzw. Schritte der Umformung, so ergeben sich für das Zusammenwirken von Niederhalterkraft und Schließzylinderkraft folgende Zusammenhange :3. If you consider the following 5 phases or steps of the forming, the following correlations result for the interaction of hold-down force and locking cylinder force:
a. Presse schließen und Niederhalter verriegeln b. Niederhalterdruck aufbauen und vorwölben c. Stößel abfahren und verriegeln d. Mittels Schließzylindern Wasserkasten und Blechhalter nach oben fahren und dabei gegen die Niederhalterzylinder vorspannen e. Ausprägen des Werkstucks f. Dekomprimieren der Umformpresse, entriegeln und offnena. Close press and lock hold-down device b. Build up hold down pressure and bulge c. Lower the ram and lock it d. Using the locking cylinders, move the water tank and sheet metal holder upwards and pretension against the hold-down cylinders e. Defining the workpiece f. Decompress the forming press, unlock and open it
Zu a: Nach dem Schließen der Umformpresse fahren die Niederhalterriegel ein, die Niederhalterzylinder sind auf Anschlag ausgefahren, die Schließzylinder sind abgesenkt.Re a: After the forming press has been closed, the hold-down bolts move in, the hold-down cylinders are extended to the stop, and the locking cylinders are lowered.
Zu b: Die ausgefahrenen Niederhalterzylinder sind geblockt und erzeugen eine maximale Kraft, die Schließzylinder fahren auf und klemmen das Werkstuck zwischen den Wasserkasten und den Niederhalterring fest, so daß beim Vorrecken kein Platineneinzug des Werkstucks erfolgt und die maximale Niederhalterkraft nicht erreicht wird. Es wird nun Fluid in den Wasserkasten zugeführt und entweder über den Druck im Wasserkasten oder über die Menge des zugefuhrten Fluids gemessen, bis die gewünschte Vorwolbung erreicht ist.Re b: The extended hold-down cylinders are blocked and generate maximum force, the locking cylinders open and clamp the workpiece between the water box and the hold-down ring, so that when the machine is stretched out, the workpiece does not retract and the maximum hold-down force is not reached. Fluid is now fed into the water tank and either via the pressure in the water tank or via measured the amount of fluid supplied until the desired bulge is achieved.
Zu c: Die Schließzylmder senken ihre Kraft so ab, daß partiell der jeweils gewünschte Niederhalterdruck erreicht wird, ohne die Niederhalterzylinder einzufahren. Kurzzeitig werden die Niederhalterzylinder drucklos gemacht, um sie dann als "Druckmeßdose" zu verwenden. Als nächstes fahren die Schließzylinder nach oben und entwickeln die ihnen zugeordnete Schließkraft. Die Summe der Schließzylinderkrafte muß die vorgegebene Gesamtniederhalterkraft ergeben. Zum Ausregeln der Storkrafte, wie Stoßelkraft, Reibung und Gewichte wird die aktuelle Niederhalterkraft in einem Rechner ermittelt. Dieser vergleicht Sollwert und Istwert und regelt prozentual die einzelnen Schließzylinder-Regelkreise . Somit ist gewahrleistet, daß die partielle Zuteilung der Niederhalterkrafte entsprechend den vorgegebenen Werten im beabsichtigten Verhältnis zueinander erfolgt. Die Niederhalterzylinder wirken dabei als starre Distanz und übernehmen lediglich eine Meßfunktion.To c: The locking cylinders lower their force in such a way that the required hold-down pressure is partially achieved without retracting the hold-down cylinder. The hold-down cylinders are briefly depressurized so that they can then be used as a "pressure cell". The locking cylinders then move upwards and develop the locking force assigned to them. The sum of the locking cylinder forces must result in the specified total hold-down force. The current hold-down force is determined in a computer in order to correct the interference forces, such as ram force, friction and weights. This compares the setpoint and actual value and controls the individual locking cylinder control loops as a percentage. This ensures that the partial allocation of the hold-down forces takes place according to the specified values in the intended relationship to each other. The hold-down cylinders act as a rigid distance and only take on a measuring function.
Zu d: Nachdem der Stößel bzw. das Stoßelwerkzeug seinen unteren Totpunkt erreicht hat und verriegelt wurde, erfolgt der weitere Umformprozeß. Das eingespannte Werkstuck (Platine) wird nun über das feststehende Stoßelwerkzeug gezogen. Dabei müssen die Niederhalterzylinder die vorgegebene Niederhalterkraft aufbringen. Dies geschieht dadurch, daß den Niederhalterzylindern stoßelwegabhangige Drucke vorgegeben werden. Der Druckverlauf wird von der Regelungseinheit überwacht. Sofern Abweichungen auftreten, werden diese den einzelnen Schließzylinderkreisen zugerechnet, um partiell einen Druckausgleich durch die Schließzylinder erzeugen zu können. Hierdurch wurde sich jedoch lediglich ein Kräftegleichgewicht erzeugen lassen, die Aufbringung einer Bewegung wäre noch nicht möglich. Deshalb addiert die Regelung automatisch einen Offset zu den vorgegebenen Werten der Schließzylinderkrafte, der immer einige Prozente hoher liegt als kraftemaßig erreichbar. Unter krafte- maßiger Erreichbarkeit versteht man in diesem Zusammenhang die Erzeugung der vorgegebenen Niederhalterkraft und damit die Verdrängung der Niederhalterzylinder, welche einem weiteren Schließzylinderhub entspricht. Diese Methode gewahrleistet variable Niederhalterkrafte bei partiell unterschiedlich vorgegebener Aufteilung im Flanschbereich des Werkstücks wahrend des Umformhubes .Re d: After the ram or the ram tool has reached its bottom dead center and has been locked, the further forming process takes place. The clamped workpiece (board) is now pulled over the fixed ram tool. The hold-down cylinders must apply the specified hold-down force. This is done by presetting the hold-down cylinders depending on the ram travel. The pressure curve is monitored by the control unit. If deviations occur, these are assigned to the individual locking cylinder circles in order to be able to partially generate pressure equalization through the locking cylinders. In this way, however, only a balance of forces could be generated, the application of a movement would not be possible yet. Therefore, the control automatically adds an offset to the specified values of the locking cylinder forces, which is always a few percent higher than can be achieved by force. Under force In this context, moderate accessibility is understood to mean the generation of the specified hold-down force and thus the displacement of the hold-down cylinder, which corresponds to a further lock cylinder stroke. This method ensures variable hold-down forces with partially different distribution in the flange area of the workpiece during the forming stroke.
Zu e: Nach beendetem Schließzylinderhub befindet sich das Werkstuck im umgeformten Zustand, um jedoch Radien und scharfkantige Konturen zu erzeugen, werden sowohl der Schließdruck der Schließzylinder als auch der Wasserkastendruck zu einem Maximalwert hochgefahren. Dabei ist ein eventuell erforderlicher Blecheinzug des Werkstücks noch möglich, ohne die Dichtwirkung zwischen dem Werkstuck und dem Wasserkasten zu überwinden.Re e: After the locking cylinder stroke has been completed, the workpiece is in the deformed state, but in order to generate radii and sharp-edged contours, both the locking pressure of the locking cylinder and the water box pressure are raised to a maximum value. In this case, it may still be necessary to pull in the sheet metal of the workpiece without overcoming the sealing effect between the workpiece and the water tank.
Zu f: Nach Abbau aller Drücke werden die Schließzylinder abgesenkt, sowohl das Stόßelwerkzeug als auch die Niederhalterzylinder werden entriegelt, das Werkzeug wird geöffnet.Re f: After all pressures have been released, the locking cylinders are lowered, both the ram tool and the hold-down cylinder are unlocked and the tool is opened.
Erfindungsgemaß ist somit für die Bedienungsperson, welche die Umformpresse auslegt oder programmiert oder bedient, die Möglichkeit geschaffen, eine Vielzahl von Parametern zur Optimierung des Umformvorganges zu berücksichtigen. Die wichtigsten Parameter sind nachfolgend aufgelistet:According to the invention, the possibility is created for the operator who designs or programs or operates the forming press to take into account a large number of parameters for optimizing the forming process. The most important parameters are listed below:
- Niederhalterkraftverlauf in Abhängigkeit zur Position Stößel-Niederhalter,- hold-down force curve depending on the position of the plunger hold-down,
- Wasserkastendruckverlauf in Abhängigkeit zur Position Stößel-Niederhalter,- Water pressure curve depending on the position of the plunger hold-down,
Anzahl und Position der einzelnen Schließzylinder und/oder Anzahl und Geometrie der Schließzylinderkreise und deren Druckverläufe in Abhängigkeit zur Position Stößel- Niederhalter. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbei- spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt :Number and position of the individual locking cylinders and / or number and geometry of the locking cylinder circles and their pressure profiles depending on the position of the plunger hold-down. The invention is described below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemaßen Umformpresse im geöffneten Ausgangszustand,1 is a schematic representation of the forming press according to the invention in the open initial state,
Fig. 2 eine Ansicht, analog Fig. 1, in einem Verfahrensschritt der Vorwolbung des Werkstucks,2 is a view, analogous to FIG. 1, in a method step of bulging the workpiece,
Fig. 3 eine Ansicht der Umformpresse, analog Fig. 1 und 2, in einem Zustand des Einfahrens des Stößelwerkzeugs, undFig. 3 is a view of the forming press, analogous to Figs. 1 and 2, in a state of retracting the ram tool, and
Fig. 4 eine Ansicht, analog den Fig. 1 bis 3, im Zustand der End-Ausformung des Werkstucks,4 is a view, analogous to FIGS. 1 to 3, in the state of the final shaping of the workpiece,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der Umformpresse mit Darstellung der auftretenden Kräfte,5 is a schematic side view of the forming press showing the forces that occur,
Fig. 6 eine schematische Detailansicht der auf das Werkstück wirkenden Kräfte,6 shows a schematic detailed view of the forces acting on the workpiece,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der auf das Werkzeug wirkenden Kräfte,7 is a schematic representation of the forces acting on the tool,
Fig. 8 ein Beispiel eines Druckverlaufs in dem Wasserkasten über die Zeit,8 shows an example of a pressure curve in the water tank over time,
Fig. 9 ein Beispiel des Verlaufs der einzelnen Kräfte über die Zeit,9 shows an example of the course of the individual forces over time,
Fig. 10 ein Beispiel unterschiedlicher Niederhalterkrafte über die Zeit, undFig. 10 shows an example of different hold-down forces over time, and
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispiels eines erfindungsgemaßen Reglers. In den Fig. 1 bis 4 ist eine Umformpresse in schematischer Weise dargestellt. Diese weist einen geschlossenen Pressenrahmen 1 auf (siehe auch Fig. 5) . Der Pressenrahmen 1 umfaßt einen Oberholm 8 sowie einen Unterholm 9. An dem Oberholm 8 ist ein Stößelzylinder 10 angeordnet, dessen Kolbenstange 12 einen Stößel 11 lagert. An dem Stößel 11 wiederum ist ein Stößelwerkzeug 4 befestigt, welches der Form des fertigen Werkstücks 2 entspricht. In Fig. 1 ist das Werkstück 2 als ebene Blech- Platine dargestellt.11 is a block diagram of an exemplary embodiment of a controller according to the invention. 1 to 4, a forming press is shown in a schematic manner. This has a closed press frame 1 (see also FIG. 5). The press frame 1 comprises an upper spar 8 and a lower spar 9. A ram cylinder 10 is arranged on the upper spar 8, the piston rod 12 of which supports a ram 11. A plunger tool 4, which corresponds to the shape of the finished workpiece 2, is in turn attached to the plunger 11. In Fig. 1, the workpiece 2 is shown as a flat sheet metal board.
Die Umformpresse umfaßt weiterhin in ihrem oberen Bereich Niederhalterriegel 13 sowie Stößelriegel 14. Die Niederhalterriegel 13 und die Stößelriegel 14 sind jeweils horizontal verfahrbar.The forming press also includes hold-down bolts 13 and ram bolts 14 in its upper region. The hold-down bolts 13 and the ram bolts 14 can each be moved horizontally.
Im oberen Bereich der Umformpresse sind weiterhin Niederhalterzylinder 6 angeordnet, welche auf einen Niederhalterring 15 wirken, an dessen Stirnseite ein Niederhalterwerkzeug 16 angeordnet ist.In the upper area of the forming press, hold-down cylinders 6 are also arranged, which act on a hold-down ring 15, on the end face of which a hold-down tool 16 is arranged.
Im unteren Bereich der Presse sind auf dem Unterholm mehrere Schließzylinder 7 angeordnet, die einzeln mit Hydraulikfluid versorgt werden und deren Lage den jeweiligen Anforderungen gemäß angepaßt werden kann. Die Schließzylinder 7 wirken auf eine Tischplatte 17, auf welcher ein Werkzeug 3 montiert ist. Dieses umfaßt einen Wasserkasten 5, welcher mit Wasser beaufschlagbar ist.In the lower area of the press, several locking cylinders 7 are arranged on the lower beam, which are individually supplied with hydraulic fluid and whose position can be adapted to the respective requirements. The locking cylinders 7 act on a table top 17 on which a tool 3 is mounted. This comprises a water box 5, which can be acted upon with water.
In den Fig. 1 bis 4 ist zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung darauf verzichtet worden, die einzelnen Hydraulikleitungen und Wasserleitungen sowie weitere Regeleinrichtungen etc. darzustellen.1 to 4, for the purpose of simplifying the illustration, the individual hydraulic lines and water lines as well as further control devices etc. have been omitted.
Die Fig. 1 zeigt die Umformpresse im geöffneten Zustand, in welchem ein platinenförmiges Werkstück 2 einlegbar ist. In Fig. 2 ist ein Zustanα dargestellt, in welchem der Stößel zusammen mit dem Stoßelwerkzeug nach unten verfahren worden ist. In diesem Zustand wird ein geringer Druck auf den Wasserkasten 5 aufgebracht, um das Werkstuck 2 vorzuwölben.1 shows the forming press in the open state, in which a blank-shaped workpiece 2 can be inserted. 2 shows a state in which the plunger has been moved down together with the plunger tool. In this state, a slight pressure is applied to the water box 5 in order to bulge the workpiece 2.
Die Fig. 3 zeigt einen Verfahrensvorgang, bei welchem ein Umformen der Platine des Werkstucks 2 durch die Stößelkraft Fst erfolgt. In dem gezeigten Zustand sind die Stößelriegel 14 bereits eingefahren, nachdem der Stößel 11 zusammen mit dem Stößelwerkzeug 4 den unteren Totpunkt durchfahren haben. Weiterhin ist gezeigt, daß die Niederhalterriegel 13 ebenfalls eingefahren sind und ein Gegenlager bilden, um mittels der Niederhalterzylinder 6 einen geeigneten Niederhalterdruck aufzubringen.3 shows a process in which the plate of the workpiece 2 is deformed by the ram force F st . In the state shown, the plunger latches 14 are already retracted after the plunger 11 together with the plunger tool 4 have passed through the bottom dead center. Furthermore, it is shown that the hold-down bolts 13 are also retracted and form a counter bearing in order to apply a suitable hold-down pressure by means of the hold-down cylinders 6.
Die Fig. 4 zeigt einen Verfahrenszustand, welcher die End- Umformung des Werkstücks 2 zeigt. Während in dem Zustand der Fig. 3 die Schließzylinder noch ohne weitere Funktion dargestellt sind, sind sie in dem Zustand der Fig. 4 ausgefahren (die Fig. 4 zeigt in schematischer Weise die Kolbenstangen und die Zylinder der einzelnen Schließzylinder 7) . Sowohl der Stößel 11 mit dem Stoßelwerkzeug 4 als auch die Niederhalterzylinder 6 mit dem Niederhalterring 15 und den Niederhalterwerkzeugen 16 sind durch die Niederhalterriegel 13 bzw. die Stößelriegel 14 verriegelt, so daß sich ein festes Widerlager innerhalb des Pressenrahmens 1 gegen die Kraft der Schließzylinder 7 ergibt. Durch eine Druckbeaufschlagung des Wasserkastens kann somit eine restliche Umformung des Werkstücks 2 erfolgen. In diesem Zustand erfolgt somit eine Kalibrierung des Werkstucks 2.4 shows a process state which shows the final forming of the workpiece 2. While the locking cylinders are shown in the state of FIG. 3 without any further function, they are extended in the state of FIG. 4 (FIG. 4 shows the piston rods and the cylinders of the individual locking cylinders 7 in a schematic manner). Both the plunger 11 with the plunger tool 4 and the hold-down cylinder 6 with the hold-down ring 15 and the hold-down tools 16 are locked by the hold-down bolts 13 and the plunger bolts 14, so that there is a fixed abutment within the press frame 1 against the force of the lock cylinder 7 , By pressurizing the water tank, the workpiece 2 can be reshaped. The workpiece 2 is thus calibrated in this state.
Die Fig. 5 zeigt das Kräftegleichgewicht am Pressenrahmen 1, das Werkzeug 3 ist nur schematisch dargestellt. Wie sich aus der Darstellung der Fig. 5 ergibt, wirkt eine Zylinderschließ- kraft FSz nach oben, wahrend eine Gewichtskraft G des Werkzeugs 3 nach unten wirkt. Die Gewichtskraft G umfaßt auch das Gewicht des Wassers in dem Wasserkasten 5 sowie sonstiger zugeordneter Bauelemente sowie des Werkstücks 2. In Fig. 5 ist weiterhin die Stößelkraft FSt dargestellt, sowie die Niederhalterkrafte FNH. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, welche Kräfte wirken und welches Kräftegleichgewicht herrscht. Die Schließzylinderkraft muß somit sowohl die Gewichtskraft G als auch die Stößelkraft Fst und die Niederhalterkrafte FNH kompensieren. Es ergibt sich, daß eine Änderung einer dieser Kräfte auch in einer Änderung der Schließzylinderkraft FSz resultieren muß .5 shows the balance of forces on the press frame 1, the tool 3 is only shown schematically. 5, a cylinder closing force F S z acts upwards, while a weight G of the tool 3 acts down. The weight G also includes the weight of the water in the water tank 5 and other associated components as well as the workpiece 2. The plunger force F S t and the hold-down forces F NH are also shown in FIG. 5. From this representation it can be seen which forces act and which force balance prevails. The locking cylinder force must therefore compensate for both the weight G and the tappet force F st and the hold-down forces F NH . It follows that a change in one of these forces must also result in a change in the locking cylinder force F S z.
In Fig. 6 ist in schematischer Weise das Kräftegleichgewicht an dem Werkstück 2 (Blechplatine) dargestellt. Von unten wirkt eine Wasserkastenkraft, welche sich aus dem Produkt von Druck und Fläche (p*A) ergibt. Von oben wirkt die Stößelkraft Fst und die Niederhalterkraft FNH. Hieraus ergibt sich eine aufzubringende resultierende Kraft FR. Es ergibt sich somit:In Fig. 6, the balance of forces on the workpiece 2 (sheet metal plate) is shown schematically. A water box force acts from below, which results from the product of pressure and area (p * A). The plunger force F st and the hold-down force F NH act from above. This results in a resulting force F R to be applied . The result is:
FR=FNH+FSt-p*AF R = F NH + F St -p * A
Betrachtet man die Kraft zwischen dem Werkstück 2 und der resultierenden Kraft FR und zwischen dem Werkstück und der Niederhalterkraft FNH, stellt sich heraus, daß die Kraft zwischen dem Werkstück und dem Niederhalter um die wirksame Stößelkraft und die Wasserkastenkraft größer ist. Beim Vorwölben des Werkstücks nimmt somit die Niederhalterkraft um die von der Wasserkastenkraft resultierende Kraft ab, während beim Umformen eine Abnahme der Niederhalterkraft um die Stößelkraft erfolgt.If one considers the force between the workpiece 2 and the resulting force F R and between the workpiece and the hold-down force F NH , it turns out that the force between the workpiece and the hold-down is greater by the effective ram force and the water box force. When the workpiece protrudes, the hold-down force thus decreases by the force resulting from the water box force, while the hold-down force decreases by the ram force during forming.
Die Fig. 7 zeigt das Kräftegleichgewicht am Werkzeug 3. An diesem wirkt die Niederhalterkraft FNH sowie die Gewichtskraft G. Weiterhin ist eine Reaktionskraft R dargestellt, die vom Werkstück eingeleitet wird. Weiterhin wirkt die Wasserkastenkraft p*A, als Gegenkraft wirkt die Schließzylinderkraft FSz • In Fig. 8 ist ein Beispiel eines typischen Druckverlaufs in dem Wasserkasten über die Zeit dargestellt. In der ersten Stufe erfolgt das bereits beschriebene Vorwölben des Werkstücks, in den nachfolgenden Stufen erfolgt eine Umformung durch Stößelkraft sowie ein weiteres Umformen, insbesondere auch durch die Druckbeaufschlagung der Schließzylinder, während in der folgenden Stufe die Kalibrierung (Ausprägen) analog Fig. 4 erfolgt. In der letzten Stufe ist der Druckabbau dargestellt.FIG. 7 shows the equilibrium of forces on the tool 3. The hold-down force F NH and the weight force G act on this. Furthermore, a reaction force R is shown which is initiated by the workpiece. The water box force p * A also acts, and the locking cylinder force F S z acts as a counterforce. FIG. 8 shows an example of a typical pressure curve in the water tank over time. In the first stage, the previously described bulging of the workpiece takes place, in the subsequent stages there is a reshaping by ram force and a further reshaping, in particular also by the pressurization of the locking cylinder, while in the following stage the calibration (stamping) takes place analogously to FIG. 4. The pressure reduction is shown in the last stage.
Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel von Kraftverläufen über die Zeit. Hierbei sind die einzelnen Verfahrensschritte dargestellt, welche nach dem Verriegeln des Niederhalters durchgeführt werden, nämlich zunächst das Vorwölben. Dabei ist ersichtlich, daß sowohl die Niederhalterkraft FNH als auch die Schließzylinderkraft Fsz konstant bleiben, während die Wasserkastenkraft p*A ansteigt. Im nächsten Umformschritt wird der Stößel abgesenkt, hierdurch steigt die Stößelkraft FS während sowohl die Niederhalterkraft FNH als auch die Schließzylinderkraft FSz absinken. Das Absinken der Schließzylinderkraft FSz erfolgt auf einen höheren Wert als das Absinken der Niederhalterkraft FNH- Gestrichelt ist die maximale hydraulische Niederhalterkraft auf einem konstanten Wert dargestellt.9 shows a further example of force profiles over time. Here, the individual process steps are shown, which are carried out after the hold-down device has been locked, namely first the bulging. It can be seen that both the hold-down force F NH and the locking cylinder force F sz remain constant, while the water box force p * A increases. In the next forming step, the ram is lowered, this increases the ram force F S while both the hold-down force F NH and the locking cylinder force F S z decrease. The lowering of the locking cylinder force F S z takes place to a higher value than the lowering of the hold-down force FN H - The maximum hydraulic hold-down force is shown in dashed lines at a constant value.
Nach diesem Umformschritt wird der Stößel verriegelt, während die Schließzylinder aufgefahren werden. Hierdurch steigt die Schließzylinderkraft an, während die Niederhalterkraft nochmals absinkt. Die Kraft in dem Wasserkasten bleibt _ im wesentlichen konstant. Nachfolgend wird der Niederhalter verriegelt oder geblockt. Während der Kalibrierung oder Ausprägung des Werkstücks steigt die Schließzylinderkraft auf einen Maximalwert, während gleichzeitig die Wasserkastenkraft ebenfalls linear ansteigt. Die theoretische Niederhalterkraft sowie die theoretische Stößelkraft sind gestrichelt eingezeichnet. In der letzten Umformphase erfolgt ein Dekomprimieren, wodurch sämtliche Kräfte absinken. Die Fig. 10 zeigt Anteile unterschiedlicher Schließzylinderkrafte, welche von 1 bis 6 numeriert sind. Weiterhin ist der Istwert der Summe der Schließzylinderkrafte dargestellt (zweite Linie von oben in der linken Hälfte der Fig. 10), die gestrichelte Linie zeigt die Niederhalterkraft. Die zu der Kurve der Summe der Schließzylinderkrafte parallele Kurve (oberste Kurve in der linken Hälfte der Fig. 10) ist die Sollkurve der Summe der Schließzylinderkrafte. Es ist ersichtlich, daß in der rechten Hälfte der Fig. 10 die Summenkurve der Istwerte der Schließzylinderkrafte über der Summenkurve der Sollwerte der Schließzylinderkrafte liegt. Diese geringfügige Erhöhung der Kraft ist erforderlich, um eine Bewegung der Werkzeuge zu bewirken und den Umformvorgang einzuleiten. Es ist zunächst das Eintauchen des Stoßelwerkzeugs in das Werkstuck gemäß Fig. 3 dargestellt. Ab diesem Zeitraum erhöht sich die Stößelkraft FSt r gleichzeitig ergibt sich aus dem Diagramm, daß die Schließzylinderkrafte Fsz jeweils prozentual anteilig erhöht werden. Es erfolgt dann eine Umschaltung der Regelung von einer statischen Beaufschlagung des Niederhalters auf eine dynamische Regelung. Die Summe der Schließzylinderkrafte wird höher, als die Niederhalterkraft FNH, wahrend die Stößelkraft Fst exponentiell ansteigt. Der Anstieß der Stoßelkraft Fst ergibt sich zwangsläufig aus dem Umformvorgang. In der beschriebenen Weise wirkt die Stoßelkraft dabei gegen die Niederhalterkraft. Über den weiteren relativen Weg des Stößelwerkzeugs und des Niederhalters verlaufen die Schließzylinderkrafte dann im wesentlichen konstant.After this forming step, the ram is locked while the locking cylinders are opened. As a result, the locking cylinder force increases, while the hold-down force decreases again. The force in the water tank remains essentially constant. The hold-down device is then locked or blocked. During the calibration or shaping of the workpiece, the locking cylinder force increases to a maximum value, while at the same time the water box force also increases linearly. The theoretical hold-down force and the theoretical ram force are shown in dashed lines. Decompression takes place in the last forming phase, as a result of which all forces decrease. 10 shows portions of different locking cylinder forces, which are numbered from 1 to 6. The actual value of the sum of the locking cylinder forces is also shown (second line from above in the left half of FIG. 10), the broken line shows the hold-down force. The curve parallel to the curve of the sum of the locking cylinder forces (uppermost curve in the left half of FIG. 10) is the target curve of the sum of the locking cylinder forces. It can be seen that in the right half of FIG. 10 the total curve of the actual values of the locking cylinder forces lies above the total curve of the target values of the locking cylinder forces. This slight increase in force is required to cause the tools to move and to initiate the forming process. First, the immersion of the ram tool in the workpiece according to FIG. 3 is shown. From this period, the tappet force F St r increases at the same time, the diagram shows that the locking cylinder forces F sz are each increased proportionately. The control then switches over from static loading of the hold-down device to dynamic control. The sum of the locking cylinder forces becomes higher than the hold-down force F NH , while the ram force F st increases exponentially. The impetus of the pushing force F st inevitably results from the forming process. The ram force acts against the hold-down force in the manner described. The locking cylinder forces then run essentially constant over the further relative path of the ram tool and the hold-down device.
Die Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Reglers. Dabei ist die erfindungsgemaße Berechnungsformel für die Schließzylinderkrafte zugrundegelegt: Die Summe der Schließzylinderkrafte ist so groß wie die Stoßelkraft plus die Niederhalterkraft plus die Gewichtslasten von Tisch, Werkzeug, Niederhalter, Stößel und Anbauten plus die Reibungskräfte in den Führungen und Zylindern. Die Summe der Schließzylinderkrafte ist somit gleich dem t^roαuKt aus Druck- und Wirkfläche pro Zylinder, multipliziert mit der Anzahl zugeschalteter Schließzylinder. Bei mehreren Schließzylinderkreisen ergibt sich die Gesamtsumme aus der jeweiligen Aufsummierung der Einzelkreise. Die Gesamtsumme der Niederhalterzylinder-Kräfte ergibt sich aus dem Produkt von Druck mal Wirkfläche pro Zylinder, multipliziert mit der Anzahl zugeschalteter Niederhalterzylinder. Bei mehreren Niederhalterzylinderkreisen ergibt sich die Gesamtkraft aus der Auf- summierung der Einzelkreise. Die Abkürzung für Schließzylinder ist "SZ".11 shows a block diagram of an exemplary embodiment of the controller according to the invention. The calculation formula for the locking cylinder forces is based on this: The sum of the locking cylinder forces is as large as the pushing force plus the hold-down force plus the weight loads of the table, tool, hold-down device, plunger and attachments plus the frictional forces in the guides and cylinders. The sum of the locking cylinder forces is therefore equal to that t ^ roαuKt from pressure and effective area per cylinder, multiplied by the number of activated locking cylinders. In the case of several locking cylinder circles, the total sum results from the sum of the individual circles. The total sum of the hold-down cylinder forces results from the product of pressure times the effective area per cylinder, multiplied by the number of hold-down cylinders connected. In the case of several hold-down cylinder circles, the total force results from the summation of the individual circles. The abbreviation for locking cylinder is "SZ".
Das Offset ergibt sich wie folgt:The offset is as follows:
a) Summe des zu hebenden Gewichts (im wesentlichen konstant, da sich dieses aus den Gewichten von Tisch, Werkzeug, Stößel und Niederhalter ergibt) ; b) somit der durch die Schließzylinder zu überwindenden Reibkräfte, vor allem in den Stößelführungen und den Niederhalterführungen sowie in den Zylindern; c) aktuelle Stößelkraft (variabel) .a) Sum of the weight to be lifted (essentially constant, since this results from the weights of the table, tool, ram and hold-down device); b) thus the friction forces to be overcome by the locking cylinders, especially in the slide guides and hold-down guides and in the cylinders; c) current tappet force (variable).
Wie in Fig. 11 gezeigt, erfolgt die Regelung somit in nachfolgender Weise: Der Regler erfaßt jeweils den Druck-Istwert der einzelnen Niederhalter beziehungsweise Niederhalterkreise und vergleicht diesen mit dem jeweiligen Solldruck, den er aus einer Tabelle, einer Graphik oder einem ähnlichen Speichermedium abliest. Aus dem Vergleichswert wird die Abweichung berechnet, dieser Wert der Abweichung wird weitergegeben an einen überlagerten Regler (PI-Regler) , dieser teilt die Abweichung auf in die Anzahl der aktiven Schließzylinderregelkreise, und zwar in dem Verhältnis der vom Bediener vorgegebenen prozentualen Ge- wichtung dieser Schließzylinderregelkreise. Dieser Wert wird jeweils mit den vorgegebenen Regelparametern (PID) multipliziert und als neuer Vorgabewert an die Betätigungsorgane (Ser- voventile) der einzelnen Schließzylinderkreise ausgegeben. Die Druckkorrektur erfolgt in Taktraten von beispielsweise einer msec, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist. Wird beispielsweise festgestellt, daß der Solldruck um eine to unterschritten wird (im Vergleich der jeweiligen Istwerte der einzelnen Niederhalter) , so erfolgt bei beispielsweise drei Schließzylinderregelkreisen, die beispielsweise mit 50%, 30% und 20% gewichtet sind, eine Aufteilung dieser to in Druckwerte von 50%, 30% und 20%. Um diese Prozentsätze wird der Druck in dem jeweiligen Schließzylinderkreis jeweils verändert.As shown in Fig. 11, the control is carried out in the following manner: The controller detects the actual pressure value of the individual hold-down devices or hold-down device circuits and compares this with the respective target pressure, which it reads from a table, a graphic or a similar storage medium. The deviation is calculated from the comparison value, this value of the deviation is passed on to a higher-level controller (PI controller), which divides the deviation into the number of active locking cylinder control loops, in the ratio of the percentage weighting given by the operator lock cylinder control circuits. This value is multiplied by the specified control parameters (PID) and output as a new default value to the actuators (servo valves) of the individual locking cylinder circuits. The pressure correction takes place at clock rates of, for example, one msec until the desired setpoint is reached. If, for example, it is determined that the target pressure falls below one to (in comparison of the respective actual values of the individual hold-down devices), then for example three lock cylinder control loops, which are weighted, for example, with 50%, 30% and 20%, are divided into pressure values of 50%, 30% and 20%. The pressure in the respective lock cylinder circuit is changed by these percentages.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but there are many possible modifications and modifications within the scope of the invention.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:In summary, the following can be stated:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer Umformpresse, bei welcher in einem starren Pressenrahmen 1 ein Werkstück 2 mittels einer Niederhalterkraft FNH gegen ein Werkzeug 3 vorgespannt wird, wobei zumindest ein Stößelwerkzeug 4 eine Stößelkraft Fst parallel zur Niederhalterkraft FNH aufbringt und wobei gegen die Stößelkraft Fst und die Niederhalterkraft FNH Schließzylinderkrafte Fsz aufgebracht werden und in dem Werkzeug 3 ein Wasserkasten 5 ausgebildet ist, durch welchen Wasserkastenkräfte p*A auf das Werkstück 3 wirken können, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aufbringung der Stößelkraft Fst resultierende Störkraft ermittelt und durch eine Änderung der Schließzylinderkrafte Fsz ausgeglichen wird. The invention relates to a method for actuating a forming press, in which a workpiece 2 is prestressed against a tool 3 in a rigid press frame 1 by means of a hold-down force F NH , at least one plunger tool 4 applying a plunger force F st parallel to the hold-down force F NH and whereby against the tappet force F st and the hold-down force F NH, locking cylinder forces F sz are applied and in the tool 3 a water box 5 is formed, through which water box forces p * A can act on the workpiece 3, characterized in that the force exerted by the plunger F st resulting interference force is determined and compensated for by a change in the locking cylinder forces F sz .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Betätigung einer Umformpresse, bei welcher in einem starren Pressenrahmen (1) ein Werkstuck (2) mittels einer Niederhalterkraft (FNH) gegen ein Werkzeug (3) vorgespannt wird, wobei zumindest ein Stoßelwerkzeug (4) eine Stoßelkraft (FSt) parallel zur Niederhalterkraft (FNH) aufbringt und wobei gegen die Stoßelkraft (Fs ) und die Niederhalterkraft (FNH) Schließzylinderkrafte (Fsz) aufgebracht werden und in dem Werkzeug (3) ein Wasserkasten (5) ausgebildet ist, durch welchen Wasserkastenkrafte (p*A) auf das Werkstuck (3) wirken können, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aufbringung der Stoßelkraft (Fst) resultierende Storkraft ermittelt und durch eme Änderung der Schließzylinderkrafte (Fsz) ausgeglichen wird.1. A method of actuating a forming press, in which a workpiece (2) is prestressed against a tool (3) in a rigid press frame (1) by means of a hold-down force (F N H), at least one ram tool (4) having a ram force (F S t) is applied parallel to the hold-down force (F NH ) and locking cylinder forces (F sz ) are applied against the pushing force (F s ) and the hold-down force (F NH ) and a water box (5) is formed in the tool (3) Which water box forces (p * A) can act on the workpiece (3), characterized in that the stopping force resulting from the application of the pushing force (F st ) is determined and compensated for by a change in the locking cylinder forces (F sz ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störkraft durch eine Änderung der Niederhalterkraft (FNH) gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the interference force is measured by a change in the hold-down force (F NH ).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Niederhalterkraft (FNH) durch Druckanderung in den Niederhalterzylmdern (6) bestimmt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the change in the hold-down force (F NH ) is determined by pressure change in the hold-down cylinders (6).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich der Storkraft durch lokal unterschiedliche Schließzylinderkrafte (Fsz) erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the balancing of the interfering force is carried out by locally different locking cylinder forces (F sz ).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einzelner Schließzylinder (7) unterschiedlich geändert wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the pressure of individual locking cylinders (7) is changed differently.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Schließzylinderkrafte (FSz) für eine jeweilige Phase eines Umformvorgangs konstant ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the sum of the locking cylinder forces (F S z) is constant for a respective phase of a forming process.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schließzylinderkrafte (Fsz) für eine jeweilige Phase eines Umformvorgangs prozentual zur Summe der Schließzylinderkrafte (Fsz) aufgeteilt werden.7. The method according to claim 6, characterized in that the individual locking cylinder forces (F sz ) for a respective phase of a forming process are divided as a percentage of the total of the locking cylinder forces (F sz ).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung einer lokalen oder zeitlichen Schließzylinderkraft8. The method according to claim 7, characterized in that when changing a local or temporal locking cylinder force
(FSz) die restlichen Schließzylinderkrafte (Fsz) unter Beibehaltung der prozentualen Verteilung erhöht oder erniedrigt werden.(F S z) the remaining locking cylinder forces (F sz ) are increased or decreased while maintaining the percentage distribution.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorab die jeweils zeitlich und lokal optimale Niederhalterkraft (FNH) bestimmt wird und daß die Änderung der Schließzylinderkrafte (Fsz) zur Aufrechterhaltung dieser Niederhalterkraft (FNH) kompensiert wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the temporally and locally optimal hold-down force (F N H) is determined in advance and that the change in the locking cylinder forces (F sz ) to maintain this hold-down force (F NH ) is compensated ,
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den jeweiligen Umformvorgang die erforderlichen Niederhalterkrafte (FNH) in einzelne zonenartige Bereiche des Werkstücks (2) aufgeteilt und in ihrem jeweiligen Wert bestimmt werden und daß die einzelnen Schließzylinderkrafte (Fsz) den jeweiligen zonenartigen Bereichen angepaßt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that for the respective forming process, the required hold-down forces (F NH ) are divided into individual zone-like areas of the workpiece (2) and determined in their respective value and that the individual locking cylinder forces (F sz ) be adapted to the respective zone-like areas.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der erforderlichen Niederhalterkrafte (FNH) der Umformvorgang in einzelne Phasen zerlegt wird und für diese Phasen mittels Finiter-Elemente- Methoden die Niederhalterkrafte (FNH) sowohl lokal als auch zeitlich und dem Wert nach bestimmt werden.11. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that to determine the required holding-down device forces (F NH) the forming operation is separated into individual phases and the hold-down forces (F NH) locally for these phases using finite-element methods as can also be determined in terms of time and value.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Phasen Zeitabschnitte des Umformvorgangs bilden.12. The method according to claim 11, characterized in that the individual phases form periods of the forming process.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Phasen Wegabschnitte des Stößelwerkzeugs (4) bilden.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the individual phases form path sections of the ram tool (4).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Niederhalterkräften (FNH) lokal und zeitlich zugeordnet die jeweiligen Schließzylinderkrafte (Fsz) aufgebracht werden.14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the respective locking cylinder forces (F sz ) are applied locally and chronologically to the hold-down forces (F NH ).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließzylinderkrafte (FSz) in ihrem Wert größer gewählt werden als die jeweils rechnerisch vorbestimmte lokale und zeitliche Schließzylinderkraft (Fsz) .15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the locking cylinder forces (F S z) are chosen to be greater in value than the mathematically predetermined local and temporal locking cylinder force (F sz ).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Umformstufen die resultierende Gesamtkraft jeweils hinsichtlich Größe und dreidimensionaler Lage ermittelt wird und daß die lokale Zuordnung der Schließzylinder (7) in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der resultierenden Gesamtkraft erfolgt.16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that for the individual forming stages, the resulting total force is determined in terms of size and three-dimensional position and that the local assignment of the locking cylinder (7) is dependent on the respective position of the resulting total force ,
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler den Solldruck der Niederhalter ermittelt, diesen mit den jeweiligen Istwerten vergleicht, die Abweichung berechnet, den berechneten Wert an einem überlagerten Regler (PI-Regler) weitergibt, daß dieser PI- Regler diese Abweichung auf die Anzahl der aktiven Schließzylinderregelkreise aufteilt, und zwar in dem Verhältnis der vorgegebenen prozentualen Gewichtung dieser Schließzylinderregelkreise, daß dieser aufgeteilte Wert mit den vorgegebenen Regelparametern (PID) multipliziert und als neuer Vorgabewert an Betätigungsorgane der einzelnen Schließzylinderkreise ausgegeben wird.17. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that a controller determines the setpoint pressure of the hold-down device, compares it with the respective actual values, calculates the deviation, and passes the calculated value on to a higher-level controller (PI controller) that this PI controller distributes this deviation to the number of active locking cylinder control loops, in the ratio of the specified percentage weighting of these locking cylinder control loops, that this divided value is multiplied by the specified control parameters (PID) and output as a new default value to actuators of the individual locking cylinder loops.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkorrektur in kurzen Taktraten bis zur Erreichung der jeweiligen Sollwerte erfolgt. 18. The method according to claim 17, characterized in that the pressure correction is carried out in short cycle rates until the respective target values are reached.
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