EP1227904A1 - Tiefziehpresse und verfahren zum tiefziehen von blechwerkstücken - Google Patents

Tiefziehpresse und verfahren zum tiefziehen von blechwerkstücken

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EP1227904A1
EP1227904A1 EP00953175A EP00953175A EP1227904A1 EP 1227904 A1 EP1227904 A1 EP 1227904A1 EP 00953175 A EP00953175 A EP 00953175A EP 00953175 A EP00953175 A EP 00953175A EP 1227904 A1 EP1227904 A1 EP 1227904A1
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cushion
deep
press
cylinders
tool
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Bernd Naumann
Steffen Noack
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/02—Die-cushions

Definitions

  • the invention relates to a deep-drawing press with a table-drawing cushion and a tool arrangement with at least one upper tool attached to a press ram, at least one sheet metal holder supported by cushion bolts and at least one lower tool in connection with a press table.
  • a multi-point drawing cushion can be used in connection with a large tool, whereby the piston rods of the cushion cylinders, analogous to the cushion bolts, act directly on the sheet metal holder of the tool. If, on the other hand, several tools are attached over an undivided cushion, compensation boizen must be used for load compensation in the case of an off-center load, for which there is often no space available. Usually, the required sheet metal holder force is lower when using several smaller tools than with a large tool.
  • the invention is therefore based on the object of improving a deep-drawing press of the type mentioned at the outset so that both large and small tools can be used in conjunction with an undivided cushion plate without undue stress on the cushion guide, and in all cases an improved method for deep-drawing sheet metal workpieces is achieved through improved sheet metal holder function.
  • This object is achieved according to the invention in a deep-drawing press of the type mentioned at the outset in that a plurality of outer cushion cylinders can be engaged with an undivided cushion plate and these outer cushion cylinders are arranged at least in corner regions of the cushion plate.
  • these outer cushion cylinders When forming sheet metal workpieces using large tools, these outer cushion cylinders only make up a small proportion of the total sheet holding force and are mainly used to compensate for tilting movements in the active system and to control the position of the top dead center of the cushion. They also take over the cushion pre-acceleration before the forming process, as well as the ejection of the workpiece after the forming process.
  • the undivided cushion plate is preferably designed such that at least one cushion cylinder is arranged in the central region below the cushion plate in such a way that it presses against the cushion plate with a slight prestressing pressure. If the deep-drawing press is equipped with a large tool, these inner cylinders bear the major part of the forming force required. When using small tools, however, the inner cylinders can be excluded from power transmission by reducing the preload pressure.
  • a control device which, depending on the displacement and pressure signals of the tool arrangement, brings about a pressurization of the inner and outer cushion cylinders.
  • the pressure signals from all cylinder chambers of the cushion cylinders as well as the measured values of cushion and ram travel are compared with the target values for position and tilt detection.
  • the valves of the cushion cylinders are then activated.
  • smaller tools can also be used in the edge region of the deep-drawing press, for example in the case of a tool arrangement as a transfer tool
  • a tool arrangement as a transfer tool
  • only the outer cushion cylinders are pressurized to generate an eccentric cushion force
  • both the outer cushion cylinders as well as the outer and the inner cushion cylinders can be pressurized in combination with one another. This enables the processing of the sheet metal workpieces with different throughput directions can be processed with an off-center cushion force
  • 2-6 smaller tools can be machined in a rectangular arrangement in the transverse direction of the deep-drawing press
  • the outer and inner cushion cylinders are pressurized in accordance with the inventive method in such a way that a total force is generated parallel to the press table or to the press ram
  • FIG. 5 shows a spatial representation of a press table with an integrated pulling device
  • FIG. 6 shows an exploded view of a press table acc. Figure 5;
  • FIG. 8 shows a cushion plate with sensors for pressure p, cushion path ski and ram path sst
  • Figure 1 shows an overview of the various tool assignments above the press table 6, which are explained in more detail below.
  • Figure 1a) to 1c) show the assignment with a large tool 5, in Figure 1a) a central cushion force K, in Figure 1b) an eccentric cushion force K which can be changed via the cushion stroke and in Figure 1c) an influenceable load distribution K on the Drawing pens is generated.
  • Figure 1d) the assignment with 2-3 smaller tools 5 for long, narrow parts and a pass in the longitudinal direction is shown with an eccentric cushion force K to be generated for 1 tool.
  • Figure 1e) shows a tool arrangement with 2-6 smaller tools 5 in the rectangular arrangement for processing in the transverse direction of the deep-drawing press with a cushion force K for 1-2 tools. In all of these cases are preferably in the corner areas of the cushion plate 8 (which is not visible here, since it is under the press table 6) outer cushion cylinder 9 is provided for receiving the predominantly eccentric cushion force K, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 An embodiment of a transfer tool, in which only a relatively low forming force is necessary, is shown in FIG. 2.
  • the outer cushion cylinders 9 not only take over the position control of the cushion plate 8, but also the entire sheet metal holder force required.
  • additional inner cushion cylinders 10 can be pressurized.
  • the inner cushion cylinders 10 bear the main part of the sheet metal holder force, the position control and the pre-acceleration of the cushion are again taken over by the outer cushion cylinders 9.
  • FIG. 5 shows the lower area of a deep-drawing press for processing sheet metal workpieces, consisting of a press table 6 and an arrangement of outer and inner cushion cylinders 9, 10. Both the outer and the inner cushion cylinders 9, 10 are pressurized in a highly dynamic manner via adjacent compressed gas containers 12.
  • the cushion plate assembly 8 is guided through the outer and the inner cushion cylinders 9, 10 in the press table.
  • the outer cushion cylinders 9 are connected to the cushion plate 8 by means of bolts 13 through openings in the carrier 11.
  • FIG. 7 shows schematically the arrangement for force and position control in the form of a sequence control by measuring the path on the plunger 1 by means of position transducers 13, and the path and pressure on all cushion cylinders 9, 10 by means of position sensors 14 and pressure sensors 15. The pressure signals p determined, the measured values of the cushion plate path ski and the measured values of the ram path sst serve, as shown in the control device 16 according to FIG.
  • the tilt regulator in the x direction and the tilt regulator in y direction as well as a synchronization.
  • the values of the cushion cylinders 9, 10 are in turn actuated with the determined values in order to achieve the required position of the cushion plate 8 and the required sheet metal holder force. Due to the individual control options of the stroke controller as well as the tilt controller in x- and y-projection, a total force of the cushion plate can be generated parallel to the press table and / or press ram even when the press table or press ram is inclined in the z direction. Likewise, due to the individual control of stroke and tilt regulators, the retraction of the sheet metal workpieces can be regulated by generating a total force of the cushion plate parallel to the table or ram.

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Description

Tiefziehpresse und Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken
Die Erfindung betrifft eine Tiefziehpresse mit einem Tischziehkissen und einer Werkzeuganordnung mit zumindest einem an einem Pressenstößel befestigten Oberwerkzeug, zumindest einem, durch Kissenbolzen getragenen Blechhalter und zumindest einem Unterwerkzeug in Verbindung mit einem Pressentisch.
Aus dem Stand der Technik sind, gemäß Figur 10, Tiefziehpressen mit ungeteilten Kissenplatten und einem oder mehreren Kisseπzylindem, hauptsächlich zur Umformung mit großen Werkzeugen, bekannt. Dabei ist bei der Umformung jedoch nur eine geringe außermittige Last zulässig.
Des weiteren kann, in Verbindung mit einem großen Werkzeug, ein Vielpunktziehkissen verwendet werden, wobei die Kolbenstangen der Kissenzylinder, analog den Kissenbolzen, direkt auf den Blechhalter des Werkzeuges wirken. Werden hingegen mehrere Werkzeuge über einem ungeteilten Kissen angebracht, so müssen bei außermittigem Lastfall Ausgleichsboizen zur Lastkompensation verwendet werden, für die jedoch häufig kein Platz zur Verfügung steht. Üblicherweise ist auch die benötigte Blechhalterkraft beim Einsatz mehrerer, kleinerer Werkzeuge geringer als bei einem großen Werkzeug.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik, gemäß Figur 11 , die Verwendung einer geteilten Kissenplatte für die Aufnahme von mehreren und/oder kleineren Werkzeugen bekannt. In dieser Konfiguration ist es nötig, dass die Kissenanzahl und die Kissenmitten- abstände mit denen der Werkzeuge übereinstimmt. Wird eine geteilte Kissenplatte zur Aufnahme eines großen Werkzeuges verwendet, sind durch die Teilungsfuge häufig nicht alle Bolzenreihen mit Kissenbolzen belegbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tiefziehpresse der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass in Verbindung mit einer ungeteilten Kissenplatte sowohl große als auch kleine Werkzeuge ohne unzuträgliche Belastungen der Kissenführung verwendbar sind, und in allen Fällen ein verbessertes Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken durch verbesserte Blechhalterfunktion erreicht wird. Diese Aufgabe wird bei einer Tiefziehpresse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit einer ungeteilten Kissenplatte eine Mehrzahl von äußeren Kissenzylindern in Eingriff bringbar sind und diese äußeren Kissenzylinder zumindest in Eckbereichen der Kissenplatte angeordnet sind.
Diese äußeren Kissenzylinder haben bei der Umformung von Blechwerkstücken durch große Werkzeuge nur einen geringen Anteil an der gesamten Blechhaltekraft und dienen hauptsächlich zum Kompensieren von Kippbewegungen im Wirksystem sowie der Lageregelung des oberen Totpunktes des Kissens. Sie übernehmen außerdem die Kissenvorbeschleunigung vor dem Umformvorgang, sowie das Auswerfen des Werkstücks nach dem Umformvorgang.
Vorzugsweise ist bei einer erfindungsgemäßen Tiefziehpresse die ungeteilte Kissenplatte so ausgeführt, dass mindestens ein Kissenzylinder im zentralen Bereich unterhalb der Kissenplatte in der Weise angeordnet ist, dass er mit leichtem Vorspanndruck gegen die Kissenplatte drückt. Bei einer Ausrüstung der Tiefziehpresse mit einem großen Werkzeug tragen diese inneren Zylinder den Hauptanteil der benötigten Umformkraft. Bei der Verwendung von kleinen Werkzeugen können durch die Reduzierung des Vorspanndruckes die inneren Zylinder hingegen von der Kraftübertragung ausgeschlossen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von Weg- und Drucksignalen der Werkzeuganordnung eine Druckbeaufschlagung der inneren und äußeren Kissenzylinder bewirkt. Die Drucksignale aus allen Zylinderkammern der Kissenzylinder sowie die Messwerte von Kissen- und Stößelweg werden zur Lage- und Kipperfassung mit den Sollwerten verglichen. Entsprechend der zu erreichenden Lastverteilung über der Kissenplatte und zur Minimierung der elastische Deformation werden die Ventile der Kissenzylinder nachfolgend angesteuert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können auch kleinere Werkzeuge im Randbereich der Tiefziehpresse eingesetzt werden, beispielsweise bei einer Werkzeuganordnung als Transferwerkzeug Je nach benötigter Blechhaltekraft werden dabei zur Erzeugung einer außermittigen Kissenkraft nur die äußeren Kissenzylinder mit Druck beaufschlagt
Die vorgenannte Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes erfindungsgemaß durch die Merkmale des Anspruches 5 gelost
Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren ist es möglich, daß sowohl nur die äußeren Kissenzylinder als auch die äußeren und die inneren Kissenzylinder in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden Dies ermöglicht die Verarbeitung der Blechwerkstucke mit verschiedenen Durchlaufrichtungen So können lange Blechwerkstucke längs der Tiefziehpresse durch 2-3 Werkzeuge mit einer außermittigen Kissenkraft bearbeitet werden
Alternativ dazu können 2-6 kleinere Werkzeuge in einer Rechteck-Anordnung in Querrichtung der Tiefziehpresse bearbeitet werden
Bei einer eventuelle Paralle tatsabweichung zwischen Pressentisch und Pressenstoßel werden die äußeren und inneren Kissenzylinder gemäß dem erfinderischen Verfahren derart mit Druck beaufschlagt, daß eine Gesamtkraft parallel zum Pressentisch oder zum Pressenstoßel erzeugt wird
Es ist jedoch auch möglich, die Gesamtkraft in anderer Weise, z B nichtparallel zu Pressentisch oder Stößel zu regeln und hierdurch die Druckverteilung zwischen den Blechhalterflachen zu variieren und damit den Flanscheinzug zu beeinflussen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfuhrungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen naher erläutert In diesen zeigen in schematischer Darstellung
Fig 1 Anforderungsbild für Werkzeugbelegungen in einer Tiefziehpresse,
Fig 2 ein Transferwerkzeug mit kleinem exzentrischen Kraftangriff, Fig.3 ein Transferwerkzeug mit größerer Blechhalterkraft;
Fig.4 eine Anordnung mit großem Werkzeug und großer Umformkraft;
Fig.5 eine räumliche Darstellung eines Pressentisches mit integrierter Zieheinrichtung;
Fig.6 eine Explosionsdarstellung eines Pressentisches gem. Fig.5;
Fig.7 eine Schnittdarstellung des Pressentisches;
Fig.8 eine Kissenplatte mit Sensoren für Druck p, Kissenweg ski und Stößelweg sst;
Fig.9 eine Steuereinrichtung;
Fig.10 Stand der Technik mit ungeteilter Kissenplatte; und
Fig.11 Stand der Technik mit mindestens einer kleinen Kissenplatte für Transferwerkzeuge
Figur 1 zeigt eine Übersicht der verschiedenen Werkzeugbelegungen über dem Pressentisch 6, die nachfolgend näher erläutert werden. Figur 1a) bis 1c) zeigen die Belegung mit einem großen Werkzeug 5, wobei bei Figur 1a) eine mittige Kissenkraft K, in Figur 1 b) eine außermittige, über den Kissenhub veränderbare Kissenkraft K und in Figur 1c) eine beeinflußbare Lastverteilung K auf die Ziehstifte erzeugt wird. In Figur 1d) ist die Belegung mit 2-3 kleineren Werkzeugen 5 für lange, schmale Teile und einem Durchlauf in Längsrichtung mit einer zu erzeugenden außermittigen Kissenkraft K für 1 Werkzeug dargestellt. Figur 1e) zeigt eine Werkzeuganordnung mit 2-6 kleineren Werkzeugen 5 in der Rechteck-Anordnung zur Bearbeitung in Querrichtung der Tiefziehpresse mit einer Kissenkraft K für 1-2 Werkzeuge. In allen diesen Fällen sind vorzugsweise in den Eckbereichen der Kissenplatte 8 (die hier nicht sichtbar ist, da sie sich unter dem Pressentisch 6 befindet) äußere Kissenzylinder 9 zur Aufnahme der überwiegend außermittig auftretenden Kissenkraft K vorgesehen, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines Transferwerkzeuges, in dem nur eine relativ geringe Umformkraft notwendig ist, ist in Figur 2 dargestellt. Ein Blechwerkstück 3, gelagert auf einem Blechhalter 4, wird umgeformt, indem das am Pressenstößel 1 befestigte Oberwerkzeug 2 gegen das Unterwerkzeug 5 gepresst wird. In diesem Fall übernehmen die äußeren Kissenzylinder 9 nicht nur die Lageregelung der Kissenplatte 8, sondern auch die gesamte benötigte Blechhalterkraft.
Ist die benötigte Blechhalterkraft höher, können zusätzlich innere Kissenzylinder 10, wie in Figur 3 dargestellt, mit Druck beaufschlagt werden.
Bei der Bearbeitung großer Blechwerkstücke durch große Werkzeuge 2,5, gemäß Figur 4, tragen die inneren Kissenzylinder 10 den Hauptanteil der Blechhalterkraft, durch die äußeren Kissenzylinder 9 wird wiederum die Lageregelung sowie die Vorbeschleunigung des Kissens übernommen.
In Figur 5 wird der untere Bereich einer Tiefziehpresse zur Bearbeitung von Blechwerkstücken gezeigt, bestehend aus einem Pressentisch 6 und einer Anordnung von äußeren und inneren Kissenzylindern 9,10. Sowohl die äußeren, als auch die inneren Kissenzylinder 9,10 werden über benachbarte Druckgasbehälter 12 hochdynamisch mit Druck beaufschlagt.
Wie aus Figur 6 ersichtlich, wird die Kissenplattenbaugruppe 8 durch die äußeren und die inneren Kissenzylinder 9,10 in dem Pressentisch geführt. Die äußeren Kissenzylinder 9 sind mittels Bolzen 13 durch Öffnungen im Träger 11 kardanisch mit der Kissenplatte 8 verbunden.
In der Schnittdarstellung in Figur 7 ist der Aufbau mit 4 äußeren Kissenzylindern 9 und 3 inneren Kissenzylindern 10 dargestellt. Die inneren Kissenzylinder 10 müssen keine feste Verbindung zur Kissenplatte 8 aufweisen. Sie werden gegebenenfalls durch einen entsprechenden Vorspanndruck gegen die Kissenplatte gedrückt. Figur 8 zeigt schematisch die Anordnung zur Kraft- und Lageregelung in Form einer Ablaufsteuerung, indem der Weg am Stößel 1 mittels Wegmeßgebern 13, sowie Weg und Druck an allen Kissenzylindern 9,10 mittels Wegmeßgebem 14 und Druckmeßgebem 15 gemessen wird. Die ermittelten Drucksignale p, die Meßwerte des Kissenplattenweges ski und die Meßwerte des Stößelweges sst dienen, wie in der Steuereinrichtung 16 gemäß Figur 9 dargestellt, nach einem Vergleich mit den Sollwerten zu einer Ansteuerung des Hubreglers, des Kippreglers in x-Richtung und des Kippreglers in y-Richtung, sowie einer Synchronisierung. Mit dem ermittelten Werten werden wiederum die Ventile der Kissenzylinder 9,10 angesteuert, um die erforderliche Lage der Kissenplatte 8 sowie die benötigte Blechhalterkraft zu erreichen. Aufgrund der individuellen Aπsteuerungsmόg- lichkeiten des Hubreglers sowie der Kippregler in x- und y-Ausladung kann auch bei einer Schräglage von Pressentisch oder Pressenstößel in z-Richtung eine Gesamtkraft der Kissenplatte parallel zu Pressentisch und/oder Pressenstößel erzeugt werden. Ebenso kann aufgrund der individuellen Ansteuerung von Hub- und Kippreglern der Einzug der Blechwerkstücke, durch die Erzeugung einer Gesamtkraft der Kissenplatte unparallel zu Tisch oder Stößel, geregelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Tiefziehpresse mit Tischziehkissen und einer Werkzeuganordnung mit zumindest einem an einem Pressenstößel (1 ) befestigten Oberwerkzeug (2), zumindest einem durch Kissenbolzen (7) getragenen Blechhalter (4), und zumindest einem Unterwerkzeug (5) in Verbindung mit einem Pressentisch (6), dadurch gekennzeichnet, daß mit einer ungeteilten Kissenplatte (8) eine Mehrzahl von äußeren Kissenzylindern (9) in Eingriff bringbar sind und diese äußeren Kissenzylinder (9) zumindest in Eckbereichen der Kissenplatte (8) angeordnet sind.
2. Tiefziehpresse nach Ansprüche 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein innerer Kissenzylinder (10) unterhalb der Kissenplatte (8) angebracht ist.
3. Tiefziehpresse nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von Weg- und/oder Drucksignalen der Werkzeuganordnung eine Druckbeaufschlagung der inneren und äußeren Kissenzylinder (9,10) bewirkt.
4. Tiefziehpresse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuganordnung ein Transferwerkzeug (17) mit zumindest einem Tiefziehwerkzeug (2,5) im Randbereich ist.
5. Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken in einer Tiefziehpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringer Umformkraft nur die äußeren Kissenzylinder (9) mit Druck beaufschlagt werden.
6. Verfahren zum Tiefziehen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der benötigten Umformkraft die äußeren und die inneren Kissenzylinder (9,10) in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden. Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken nach zumindest einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Kissenzylinder (9,10) in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden zur Erzeugung einer Gesamtkraft parallel zum Pressentisch (6) und/oder zum Pressenstößel (1 ).
EP00953175A 1999-11-09 2000-08-17 Tiefziehpresse und verfahren zum tiefziehen von blechwerkstücken Expired - Lifetime EP1227904B1 (de)

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DE (2) DE19953860A1 (de)
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