EP1227904B1 - Tiefziehpresse und verfahren zum tiefziehen von blechwerkstücken - Google Patents

Tiefziehpresse und verfahren zum tiefziehen von blechwerkstücken Download PDF

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EP1227904B1
EP1227904B1 EP00953175A EP00953175A EP1227904B1 EP 1227904 B1 EP1227904 B1 EP 1227904B1 EP 00953175 A EP00953175 A EP 00953175A EP 00953175 A EP00953175 A EP 00953175A EP 1227904 B1 EP1227904 B1 EP 1227904B1
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cushion
deep
cylinders
pressure
press
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Steffen Noack
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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 holder supported by pillow pins and at least one Lower tool in connection with a press table.
  • a multi-point drawing cushion can be used, whereby the piston rods of the cushion cylinders, analogous to the cushion bolts, act directly on the sheet metal holder of the tool.
  • the piston rods of the cushion cylinders analogous to the cushion bolts, act directly on the sheet metal holder of the tool.
  • there will be several Tools placed over an undivided pillow so if it is off-center Load case compensating bolts are used for load compensation, for which, however, often no space is available.
  • the required sheet metal holder force is also usual less when using several smaller tools than with one large tool.
  • the invention is therefore based on the object of a deep-drawing press of the type mentioned Art to improve so that in conjunction with an undivided cushion plate both large as well as small tools without undue stress on the cushion guide can be used, and in all cases an improved method for deep drawing sheet metal workpieces is achieved through improved sheet metal holder function.
  • outer cushion cylinders have been subjected to the deformation of sheet metal workpieces large tools only make up a small proportion of the total sheet holding force and serve mainly to compensate for tilting movements in the active system as well as the position control the top dead center of the pillow. They also take over the pillow acceleration before the forming process, as well as ejecting the workpiece after the forming process.
  • the undivided cushion plate is preferred designed so that at least one cushion cylinder in the central area below the cushion plate is arranged in such a way that it is pressed against it with a slight preload presses the pillow top.
  • the inner cylinders carry the majority of the required forming force.
  • a control device provided depending on the path and pressure signals of the tool arrangement pressurizing the inner and outer cushion cylinders.
  • the pressure signals from all cylinder chambers the cushion cylinder as well as the measured values of cushion and Ram travel are compared with the target values for position and tipping detection.
  • the valves of the cushion cylinders are activated.
  • Tools are used in the edge area of the deep-drawing press, for example at a tool arrangement as a transfer tool.
  • the outer cushion cylinders are used to generate an eccentric cushion force pressurized.
  • both only the outer cushion cylinder as well as the outer and inner pillow cylinders in combination with each other be pressurized. This enables the processing of sheet metal workpieces with different flow directions. So long sheet metal workpieces machined along the deep drawing press by 2-3 tools with an eccentric cushion force become.
  • 2-6 smaller tools can be arranged in a rectangular arrangement in the transverse direction the deep drawing press can be processed.
  • Figure 1 shows an overview of the different 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, a central cushion force K, in FIG 1b) an eccentric cushion force K which can be changed via the cushion stroke and in FIG 1c) an influenceable load distribution K is generated on the drawing pins.
  • Figure 1d) Assignment with 2-3 smaller tools 5 for long, narrow parts and one pass in the longitudinal direction with an eccentric cushion force K to be generated for 1 tool shown.
  • FIG. 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 one Cushion force K for 1-2 tools. In all of these cases are preferably in the corner areas the cushion plate 8 (which is not visible here because it is under the press table 6 is located) outer cushion cylinder 9 for receiving the predominantly eccentric Cushion force K is provided, 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 shown in Figure 2.
  • a sheet metal workpiece 3, stored on a Sheet metal holder 4 is formed by the upper tool attached to the press ram 1 2 is pressed against the lower tool 5.
  • the outer cushion cylinder 9 not only the position control of the cushion plate 8, but also the total sheet holder force required.
  • inner cushion cylinders 10 are pressurized.
  • the inner cushion cylinders 10 carry the major part of the sheet metal holding force through which outer cushion cylinder 9, in turn, the position control and the pre-acceleration the pillow.
  • FIG. 5 shows the lower area of a deep-drawing press for processing sheet metal workpieces shown, 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 become highly dynamic with neighboring compressed gas containers 12 Pressure applied.
  • the cushion plate assembly 8 by the outer and the inner cushion cylinders 9, 10 are guided in the press table.
  • the outer pillow cylinders 9 are gimbaled to the cushion plate 8 through bolts 13 through openings in the carrier 11 connected.
  • FIG. 7 shows the structure with 4 outer cushion cylinders 9 and 3 inner cushion cylinders 10 shown.
  • the inner cushion cylinders 10 do not have to have a firm connection to the cushion plate 8. You will be replaced by a appropriate prestressing pressure against the cushion plate
  • FIG. 8 schematically shows the arrangement for force and position control in the form of a sequence control, by the path on the plunger 1 by means of Wegmeßgebem 13, and path and Pressure on all cushion cylinders 9, 10 by means of displacement transducers 14 and pressure transducers 15 is measured.
  • the determined pressure signals p, the measured values of the cushion plate path ski and the measured values of the tappet travel sst serve, as in the control device 16 according to Figure 9 shown, after a comparison with the target values for a control the stroke controller, the tilt controller in the x direction and the tilt controller in the y direction, and a synchronization.
  • the valves of the Cushion cylinder 9.10 controlled to the required position of the cushion plate 8 and the to achieve the required sheet metal holder force.

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Description

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 Kissenzylindern, hauptsächlich zur Umformung mit großen Werkzeugen, bekannt. Dabei ist bei der Umformung jedoch nur eine geringe außermittige Last zulässig. (Siehe z.B. US-A-1 483 204).
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 Ausgleichsbolzen 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 Kissenmittenabstände 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 durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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 übemehmen 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 Zylinderkammem der Kissenzylinder sowie die Messwerte von Kissenund 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 erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 5 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen 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 Blechwerkstücke mit verschiedenen Durchlaufrichtungen. So können lange Blechwerkstücke 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 Parallelitätsabweichung zwischen Pressentisch und Pressenstößel werden die äußeren und inneren Kissenzylinder gemäß dem erfinderischen Verfahren derart mit Druck beaufschlagt, daß eine Gesamtkraft parallel zum Pressentisch oder zum Pressenstößel 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 Blechhalterflächen zu variieren und damit den Flanscheinzug zu beeinflussen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher 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 1b) 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 Kissenzylindem 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 Wegmeßgebem 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 Ansteuerungsmöglichkeiten 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 (8)

  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), wobei mit einer ungeteilten Kissenplatte (8) eine Mehrzahl von äußeren Kissenzylindem (9) zumindest in Eckbereichen der Kissenplatte (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit Wegmeßgebem (13,14) sowie Druckmeßgebem (15) eine Steuereinrichtung (16) zur individuellen Druckbeaufschlagung der Kissenzylinder (9) vorgesehen ist
  2. Tiefziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein innerer Kissenzylinder (10) unterhalb der Kissenplatte (8) vorgesehen ist.
  3. Tiefziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) in Abhängigkeit von Weg- und/oder Drucksignalen der Werkzeuganordnung eine Druckbeaufschlagung des inneren und der äußeren Kissenzylinder (9,10) bewirkt.
  4. Tiefziehpresse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stößelweg (sst) mittels Wegmeßgebern (13) und ein Kissenplattenweg (ski) mittels Wegmeßgebern (14) und ein Kissenzylinderuck (p) mittels Druckmeßgebern (15) erfaßt und Meßwerte des Kissenplattenweges (ski) und des Stößelweges (sst) sowie Drucksignale (p) nach einem Soll-Istwert-Vergleich zur Ansteuerung eines Hubreglers, sowie eines x-Kippreglers, eines y-Kippreglers sowie einer Synchronisierung dienen, deren Ausgangssignale Ventile der Kissenzylinder (9,10) ansteuern.
  5. Tiefziehpresse nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuganordnung ein Transferwerkzeug (17) mit zumindest einem Tiefziehwerkzeug (2,5) im Randbereich ist.
  6. Verfahren zum Tiefziehen von Blechwerkstücken in einer Tiefziehpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei geringer Umformkraft nur äußere, in den Eckbereichen der ungeteilten Kissenplatte (8) wirksame Kissenzylinder (9) druckbeaufschlagt werden und weitere, im Bereich unterhalb der Kissenplatte (8) vorgesehene innere Kissenzylinder (10) druckfrei bleiben.
  7. Verfahren zum Tiefziehen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einer Umformkraft die äußeren und inneren Kissenzylinder (9,10) in Kombination miteinander mit Druck beaufschlagt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftund Lageregelung zur Parallel- oder Unparallel-Steuerung von Kissenplatte zu Tisch oder Stößel erfolgt.
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