EP2629901A1 - Ziehpresse mit dynamisch optimierter blechhaltung - Google Patents

Ziehpresse mit dynamisch optimierter blechhaltung

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EP2629901A1
EP2629901A1 EP11770114.4A EP11770114A EP2629901A1 EP 2629901 A1 EP2629901 A1 EP 2629901A1 EP 11770114 A EP11770114 A EP 11770114A EP 2629901 A1 EP2629901 A1 EP 2629901A1
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EP
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plunger
press
drive
drawing press
press according
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EP11770114.4A
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EP2629901B1 (de
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Dietmar Schöllhammer
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L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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Publication date
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    • B21D22/20—Deep-drawing
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    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
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    • B30B15/148—Electrical control arrangements
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    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/18—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the reciprocating motion of the ram
    • B30B15/20—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the reciprocating motion of the ram controlling the speed of the ram, e.g. the speed of the approach, pressing or return strokes

Definitions

  • the invention relates to a drawing press, which is particularly suitable for integration in press lines, press lines, hybrid presses or transfer presses for the production of body parts.
  • the inventive drawing press is particularly suitable for high Hubzah ⁇ len.
  • the first press stage is usually a drawing press, which gives a spatial shape to a board which was then the same. This is done in egg ⁇ nem drawing tool, which holds the edge of the board by clamping ⁇ , or can be controlled to slide towards the sheet center, while the enclosed by the blank holder part of the sheet between a die and a stamp ge ⁇ wished spatial shape receives ,
  • the drawing press has a press frame, which can be designed in one or more parts. It can include a head, a table and uprights in between. It is a plunger for receiving a Matrizenwerkmaschines provided which is adjustably mounted in a Ver direction of adjustment. At least one tappet drive which has at least one servo motor, which is connected to the plunger via a Koppelge ⁇ gear or a cam mechanism is used to its drive.
  • Koppeige drives every gear is understood in which a uniform rotational movement is transformed into a periodically variable movement ⁇ movement. Thus, it has at least one order ⁇ periodic point at which the linear motion generated is reversed without the rotational direction of the driving servomotor takes a reversed.
  • Such a movement characteristic can al ternative also be achieved with a cam gear, since, for example, consists of a rotating cam or a cam and a linearly movable cam follower element.
  • the tappet in the case of a single press stroke, running servomotor and closed die tool, assumes the reversal point U t in a few steps. at least two temporally spaced points in time TA, TB. Under closed tool while the state is understood in which the die tool is in contact with the workpiece, such as a sheet metal part.
  • the plunger drive has the task of closing movement and the generation of the plate holding force. Instead of braking to the reversal point U t , the braking of the servomotor is initiated late, such that an overflow takes place.
  • the area of the overflow is preferably of the order of magnitude which results, for example, in an eight-membered press drive with a blank holder.
  • the forming process in which the stamping tool deforms the board held at the edge, can be started upon reaching the reversal point U t , ie, clearly before reaching the holding position of the plunger.
  • the punch tool to ⁇ ordered table drive can be started.
  • be ⁇ accelerates the servo motor of the sheet holding drive, that the plunger, in the reverse direction of rotation such that the two ⁇ te reaching the reversal point at still closed die tool at least approximately with the time of reaching the movement end point the table drive rock ⁇ ⁇ falls.
  • the movement end point of the table drive can be an extended position of its coupling elements, if it is designed as Kniehe ⁇ belgetriebe or as an eccentric or other coupling mechanism.
  • the ram has the die tool, so the sheet holding drive, the second reaching the reversal point already an output ⁇ speed that accelerates the lifting of the Matrizentechnikmaschines of the sheet metal part.
  • ⁇ zeugs is increased as a whole, so that the press, in turn, can work more quickly overall.
  • a mechanically identical press of identical design in which the servomotor of the ram drive stops exactly at the reversal point U t , can be achieved by significantly more than 10% increased stroke rates.
  • the table drive is designed as a Koppelge ⁇ gear, the elements are on reaching the obe ⁇ ren end position in an extended position.
  • structurally simple Exzen ⁇ terantriebe can be used both in Stö ⁇ ßelantrieb and in the stage drive.
  • one extending to only 200 degrees of environmental fangs of the drive wheel of the eccentric gear tooth ⁇ voltage is sufficient for the Stö ⁇ ßelantrieb.
  • a Verzah ⁇ tion extends, which extends by 120 ° degrees to the drive of the eccentric. 360 ° all-round gears are superfluous. This leads to significantly less expensive designs of the drives.
  • the proposed concept allows Buffalo ei ⁇ nes sheet holder which, for example on a stationary abutment can be supported.
  • This blank holder rests with respect to the punch tool, which is moved by the movement of the table currency ⁇ end of the drawing operation in the die tool into it.
  • the purpose of the table drive Due to the stationary during the drawing operation positioning of the sheet holder, no, or at least almost no energy is required to apply the sheet holding force.
  • the die tool tra ⁇ constricting plunger is held by the slide drive substantially in the vicinity of the reversal point U t.
  • the plunger drive to a blocking position, to be in the pressure acting on the plunger forces introduced under at least the substantial, if not fully ⁇ constant bypassing the actual drive source such as a servo motor in the press frame. It can find eccentric gear, toggle ⁇ gear, cam gear or similar gear application.
  • the eccentric In an extended position the eccentric is the one who ⁇ position in which the lever arm of the eccentric (line connecting the center of rotation of the eccentric and the eccentric means ⁇ point) connected with the connecting rod volatile ⁇ tet.
  • the table drive provides the punch stroke, which is required for shaping the sheet metal part, preferably while the ram drive is in blocking position or other rest position.
  • the die tool rests during the drawing process, in particular, it applies the sheet holding force against the likewise stationary sheet holder.
  • the sheet holding force is thus preferably ⁇ probably the part of the plunger and carried by it die as static initiated ⁇ senge deputy also part of the plate holder in the Pres and need not be of drives are ⁇ done. This reduces the force required to drive the plunger as well as for driving the stage performance uplifting ⁇ Lich. The Leis ⁇ tion required for the movement of the plunger is low.
  • the ram drive need only be uniquely constructed prior to the start of a pull stroke, after placing the die tool on the board. It is then held by the press frame sta ⁇ table.
  • the sheet holding force can also be applied by a short-stroke sheet metal holder drive ⁇ who.
  • the plate holder drive may also have a blocking position.
  • it can be designed as the cam drive o- than short-stroke eccentric drive, which biases the blank holder against the edge of Matrizentechnikmaschines and the clamping forces ⁇ initiates directly in the press frame.
  • a Blo ⁇ ckier ein is achieved here when the eccentric is in the straight position or a cam drive standing on a No ⁇ ckenabêt maximum radius.
  • a movement of the on ⁇ driving servo motor has no or only a negligible minimum sheet holder movement result.
  • the proposed press concept minimizes the power to be applied to the ram drive and the table drive and the power exchange between these drives. In that regard, the press comes, compared to presses where an intense exchange of energy between ram drive and die cushion takes place, with the same power with smaller drives.
  • the otherwise required total stroke of, for example, 1300 mm in two strokes namely the stroke of the plunger and the stroke of the table, divided.
  • the stroke of the ram serves mainly the opening and closing of the tool, the stroke of the table for moving the die and thus to the through ⁇ execution of the actual drawing process used.
  • the ram stroke can only be 100 mm and the table stroke can be only 300 or 400 mm.
  • the plunger drive can turn out smaller than a conventional drive.
  • the linearly movable table can have a group of passages through which supporting elements extend. These support elements, for example in the form of straight pressure pins, extend through these passages and support the blank holder on an abutment.
  • the abutment is preferably arranged stationary with respect to the press frame. This means that the Posi ⁇ tion of the sheet holder with respect to the press frame is fixed or optionally fixed via an adjustment.
  • the sheet holding force is determined by the springing of the press frame.
  • This springing can be in the range of a few millimeters to a few 10 mm.
  • the elastically stored in the press frame energy can be transferred back to the Stö ⁇ ßelantrieb the return stroke of the plunger, which further reduces the gross energy ⁇ consumption of the drawing press.
  • the adjusting drive can be a short-stroke toggle mechanism or else an eccentric gear or the like.
  • the adjustment stroke will typically be at most a few 10 mm.
  • the ⁇ ses concept is particularly advantageous if the slide drive between the two points in time in which it has its reverse position U t, some movement carries out, or if he can drive only with a small force into its blocking Stel ⁇ development and be locked there, As it may be the case with a cam mechanism.
  • the blank holder force can be applied after blocking the plunger of the short-stroke plate holder drive.
  • the displacement stroke of the blank holder drive is then preferably min ⁇ least as large as the total occurring spring back of the press frame.
  • both the ram drive and the table drive are preferably servomotor drives.
  • the servomotors work on the plunger or the table preferably via gears that have at least one rest position.
  • a rest position is a position in which the Un ⁇ ter arrangement between servo motor and plunger or table in at least one point is very large or even infinite. This applies to eccentric gear as well as to Kniehebelge ⁇ gear in the extended position of the elements involved. Multi-membered transmission with a plurality of draft documents can be used ⁇ advantageous way.
  • FIG. 1 A drawing press according to the invention in schematic representation ⁇ tjoner with an open tool
  • FIG. 2 shows the press according to FIG. 1 at the beginning of a drawing process
  • FIG. 3 shows the press according to FIG. 1 upon completion of a drawing process
  • FIG. 4 shows a modified embodiment of the drawing press according to the invention in a schematic illustration
  • Figure 5 - a modified drive can serve as a ram drive or alternatively as a table drive in the drawing press according to the invention
  • FIG. 6 shows a further modified drive which can serve as a ram drive in the drawing press according to the invention
  • FIG. 1 illustrates a drawing press 10 which can be used to produce large sheet-metal parts, for example body parts.
  • the drawing press 10 includes a press frame, the at least one, preferably meh ⁇ rere, preferably vertically oriented stand 11, 12, ei ⁇ nen head 13, which is supported by the uprights 11, 12 and a pedestal 14 belonging under or between the uprights 11, 12 is arranged.
  • the head 13, the stand 11, 12 and the base 14 form a closed frame.
  • a plunger 15 is mounted linearly movable in a vertical movement direction 16, for example.
  • linear guides 17 provided on the uprights 11, 12 are used.
  • the ram 15 serves to receive an upper work ⁇ generating part, which is designed as a female die eighteenth It is shown in section in Figure 1 and has a rim 19 which serves to clamp and hold the edge of a workpiece during the drawing operation.
  • the workpiece is a printed circuit board 20, that is, an initially flat sheet forms ge ⁇ .
  • the rim 19 surrounds a tool cavity 21 into which the workpiece is to be deformed.
  • a ram drive 22 which comprises one or more servo motors 23, 24 which are connected via one or more gear 25, 26 with the plunger 15.
  • the two gear 25, 26 are Koppelge ⁇ gear of suitable design.
  • In the present,sbei ⁇ game are in each case by way of example to one another mirror-symmetrically constructed eccentric. They umfas ⁇ sen each case an eccentric 27, 28, which is coupled via a connecting rod 29, 30 with the plunger 15 °.
  • the drawing press 10 has a press table 31, on which a travel table 32 can be arranged.
  • a travel table 32 is used in a known manner the tool change.
  • the drive table 32 carries the lower tool part, to which a tool support 33, with a punch tool 34 arranged thereon and a blank holder 35 belong.
  • the punch tool 34 is a male whose upper contour corresponds to the cavity 31. It is surrounded by the rectangular-shaped sheet holder 35 in most cases, wherein the sheet holder 35 and the punch tool 34 are movable relative to each other with respect to the movement direction 16.
  • the press table 31, or its table drive 36 is linearly movable in the press frame on the uprights 11, 12 and / or the base 14 by means of guide means 37 in the direction of movement.
  • To the table drive 36 include a o or more gear 38, 39, which, like the transmission 25, 26, each constructed as a coupling mechanism. They know a blocking position. They are designed, for example, as eccentric gears which bring the press table 31 into drive connection with one or more servomotors 40, 41.
  • the gear 38, 39 each comprise an eccentric 42, 43, which is connected via a connecting rod 44, 45 with the press table 31.
  • the blank holder 35 is supported on suitable abutment elements, for example in the form of pressure pins 46, on an abutment 47.
  • the abutment 47 may be arranged stationary in the simplest case with respect to the base 14. Alternatively, it may be associated with an adjustment device 48 which can adjust the position of the abutment 47 with respect to the direction of movement 16, for example. This usually follows in the no-load condition.
  • the Verstellap ⁇ adapter 48 may also be designed so that it can adjust the abutment 47 under load, for example, to specifically influence or regulate the force acting on the sheet holder 35 and thus on the drawing edge of the workpiece force.
  • the adjusting apparatus 48 may be in the form of hydraulic cylinders, toggle-lever adjusters, reciprocating spindle adjusters or the like. Between the abutment 47 and the table drive 36 16 oriented linear guides 49 may be provided in the direction of movement.
  • the drawing press 1 is in Offenstel ⁇ ment.
  • the plunger 15 is moved by appropriate rotation of the eccentric 27, 28 in an upper position.
  • the press table 31 is driven by corresponding rotation of the eccentric 42, 43 in a lower position.
  • the punch tool 34 protrudes little or not much above the sheet holder 35.
  • a substantially planar board 20 can be placed on the blank holder 35.
  • the servomotors 23, 24 begin to brake when approaching the reversal point U t , pass through the reversal point U t and then stop, as can be seen from the diagram of FIG. 7, curve I there.
  • the plunger 15 thus performs after passing through the time TA a barely noticeable movement away from the reversal point U t .
  • the servo motors 23, 24 then stop at the time TC and return immediately or shortly after its direction of rotation about to again the reversal point U t pres ⁇ fen. This happens at the time TB.
  • Errei ⁇ chen the gear 38, 39 at precisely this time, marking their expanded positions the completion of the drawing process.
  • the opening movement of the die tool 18 starts by moving away from the turnaround point U t in the case of already rotating, ie, in the time interval from TC to TB, pre-accelerated servomotors 23, 24.
  • the opening of the mold ge ⁇ schieht therefore very fast, faster anyway, as it the case would be, the servomotors would still stand still at time TB.
  • the braking of the servomotors when approaching the plunger position to the reversal point U t can be done relatively late, so that despite possibly full braking power at TA still no engine stall is reached, but only at TC.
  • the actual drawing process is initiated via TC to TB, the end of which is illustrated in FIG.
  • the servomotors 40, 41 are actuated, so that the eccentrics 42, 43 with the connecting rods 44, 45 go into an extended position, and thus reach the top dead center of the table drive 36.
  • the punch tool 34 is fully retracted into the die tool 18.
  • the reduction between the servomotors 41, 42 and the press table 31 approaches infinity, so that the punch tool 34 can apply very high pressures to the workpiece.
  • the tool consisting of the die tool 18 and the punch tool 34 is opened again as described above, by moving the plunger 15 upwards and the press table 31 downwards while the sheet holder 35 continues to rest.
  • the drawing press 10 so far described offers a concept which is suitable for the further use of drawing tools which have hitherto been used in presses with drawing cushions arranged at the bottom.
  • the press table 31 has a group 50 of openings 51, 52, 53 through which the support elements 46 can optionally be inserted therethrough. NEN.
  • tools of different sizes can be used, whose blank holder 35 span different distances. This results in a geometrically variable introduction of force for the sheet holder 35. This also provides increased freedom or comfort in tool design.
  • the presented operating concept with at least two passes through the reversal point U t during a press cycle shortens the cycle time and increases the stroke rate and output.
  • the plunger 15 can be moved by the gear 25, 26 pulling when the servomotors 23, 24 are arranged on the base 14.
  • the drive of the press table 31 in the ⁇ ser and also in all other imple mentation shapes can be effected by a single servo motor 40 when the gears of the eccentric 42, 43 mesh or if the eccentric 42, 43 in other ways by suitable transmission ⁇ medium are interconnected.
  • the eccentric 42, 43 may optionally be formed as a full circle. This measure can also be found in the eccentrics 27, 28 and their gears application.
  • Figure 5 shows a drive means for selectively operating both as a slide drive 22 as well as Tischan ⁇ can find application 36.
  • this drive has a rest position when its links 52, 53 are in an extended position. In this extended position, a rotation of the antrei ⁇ benden servo motor 23, 24 (or corresponding to 40, 41) causes no or only an extremely low linear adjustment of the connected ⁇ member, for example, the plunger 15 on the ⁇ se acting forces are in a straight path through the links 52, 53 supported on the machine frame without the Load servo motors.
  • FIG. 6 schematically shows a transmission 22, which is designed as a cam mechanism 54. It has a cam disk 55 driven by the servomotor 23 and a cam follower 56, eg in the form of a roller, which follows the curve circumference and thus performs a linear, reciprocating movement predetermined by the different radii of the cam disk.
  • the cam follower 56 is guided in a linear guide 57 and connected to the plunger 15.
  • the cam gear can provide the movement curve II of Figure 7.
  • the cam 55 has at its one portion 58 of constant radius. This ⁇ be true the reversal point U t.
  • the servomotor 23 may not only reversing, but alternatively also be continuously operatio ⁇ ben.
  • the plunger 15 then moves to the reversal point U t , takes this during the time TA, the time TB and possibly other times eg between TA and TB.
  • the plate holding force does not have to be applied by the rotating servomotor in this phase, because forces acting on the plunger 15 produce no torque because of the radius of the cam which is constant in this section 58.
  • the servomotor 23 can be operated at a constant speed, at a varying speed, with a constant direction of rotation or with alternating directions of rotation. It also eliminates time to slow down and accelerate the servomotor before and after the drawing process. As in the previous example with eccentric this acceleration ⁇ phases can be laid in the time of the drawing process. Alternatively, at least in the embodiment according to FIG. gur 6 acceleration or braking operations are partially or completely omitted.
  • the drawing press (10) has to drive its plunger (15) a direction reversing gear (22, 54), eg a coupling gear, and at least one Servomo ⁇ gate (23).
  • the servomotor (23) passes through that of the reversal point U t of the plunger movement is determined by the kinematics of the linkage, for example, the extended position of an eccentric drive.
  • the servo motor (23) during closing of the tool (18), thus during a pressing ⁇ hubs driven so as to U t this point of reversal passes to ⁇ next, then stops, reverses and then ⁇ again passes to the tool (18) reopen. So ⁇ with the still braking and re-acceleration is the servo motor for the upper ram (15) still or already during the actual drawing process, that takes place during the sheet ⁇ forming, which significantly shortens the cycle time.

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Abstract

Die Ziehpresse (10) weist zum Antrieb ihres Stössels (15) ein richtungsumkehrendes Getriebe (22, 54), z.B. ein Koppelgetriebe, und mindestens einen Servomotor (23) auf. Der Servomotor (23) durchläuft den Umkehrpunkt Ut der Stösselbewegung, dieser wird durch die Kinematik des Koppelgetriebes, z.B. die Strecklage eines Excenterantriebs vorgegeben. Der Servomotor (23) wird während des Schliessens des Werkzeugs (18), also während eines Pressenhubs, so angesteuert, dass er diesen Umkehrpunkt Ut zunächst durchläuft, dann stoppt, reversiert und dann nochmals durchläuft, um das Werkzeug (18) wieder zu öffnen. Somit findet das Stillbremsen und Wiederbeschleunigen des Servomotor für den oberen Stössel (15) noch bzw. schon während des eigentlichen Ziehvorgangs, d.h. während des Blechumformens statt, was die Taktzeit wesentlich verkürzt.

Description

Ziehpresse mit dynamisch optimierter Blechhaltung
Die Erfindung betrifft eine Ziehpresse, die sich ins- besonders für die Integration in Pressenstraßen, Pressenlinien, Hybridpressenanlagen oder Transferpressen zur Herstellung von Karosseriebauteilen eignet. Die erfindungsge- mäße Ziehpresse eignet sich insbesondere für hohe Hubzah¬ len .
Bei der Herstellung von Karosserieteilen oder anderen großflächigen, räumlich geformten Blechteilen ist die erste Pressenstufe meist eine Ziehpresse, die einer bis dahin e- benen Platine eine räumliche Form gibt. Dies erfolgt in ei¬ nem Ziehwerkzeug, das den Rand der Platine klemmend fest¬ hält, bzw. auch kontrolliert zum Blechzentrum hin gleiten lässt, während der von dem Blechhalter umschlossene Teil des Blechs zwischen einer Matrize und einem Stempel die ge¬ wünschte räumliche Form erhält.
Es haben sich dabei heute Ziehpressen etabliert, bei denen der Stempel auf einem Pressentisch ruhend gelagert und die zugeordnete Matrize an dem vertikal auf und ab be¬ wegbaren Stößel gehalten ist. Der Blechhalter umgibt den Stößel und wird gegen die Kraft eines Ziehkissens von dem Rand der Matrize während des Ziehvorgangs nach unten ge¬ drückt. Bei dieser Grundkonfiguration entsteht die konvex gewölbte Blechseite auf dem Blechteil oben, wie es für die nachfolgenden Pressenstufen auch gewünscht ist. In den nachfolgenden Pressenstufen werden insbesondere auch Stanz- Vorgänge durchgeführt. Bei Karosserieteilen ist es in der Regel erforderlich, dass der entstehende Stanzgrat auf der Hohlseite, d.h. der konkav gewölbten Unterseite des Blechteils liegt. Nachdem Wendestationen und dergleichen zwischen den einzelnen Pressenstufen abzulehnen sind, hat sich die hier angesprochene Bauform als Standart etabliert. Bau¬ formen mit unten liegender Matrize und oben liegendem Stempel (sowie oben liegenden Blechhalter) wie beispielsweise aus der DE 10117578 B4 bekannt, kommen deshalb seltener zur Anwendung .
Pressen, der Eingangs genannten Art, mit oben liegender Matrize und unten liegendem, ruhend gelagertem Stempel sind beispielsweise aus der DE 10 2006 025271 B3 bekannt. Bei dieser Presse ist sowohl der Stößel wie auch das Zieh¬ kissen von Servomotoren über Spindelhubgetriebe angetrie¬ ben. Nachdem der Stößel und das Ziehkissen jeweils eine hin und her gehende Bewegung ausführen, müssen die Servomotoren eine Bewegungsumkehr vollführen. Die Bewegungsumkehr erfolgt am jeweiligen Totpunkt der Bewegung des Ziehkissens oder Stößels. Dies bedeutet, dass die Brems- und Beschleu¬ nigungsphasen der Servomotoren die Taktzeit, die zum Ziehen eines Blechteils erforderlich ist, spürbar verlängern.
Außerdem kommt es in einer solchen Presse zu erhebli¬ chen Energieumsätzen. Zum Niederdrücken des Blechhalters ist eine erhebliche Kraft, nämlich die Blechhaltekraft zu überwinden. Diese Kraft lasst sich nicht beliebig vermin¬ dern - im Gegenteil, mit zunehmender Blechfestigkeit muss sie größer werden. Der vom Blechhalter bei diesem Konzept zurückzulegende Weg lässt sich ebenfalls nicht beliebig verkleinern, denn er entspricht im Wesentlichen der Ziehtiefe und ist somit durch die Geometrie des Werkstücks vor¬ gegeben. Auch wenn die vom Ziehkissen umgesetzte Energie notfalls in einen Speicher, in ein Netz oder an andere Verbraucher zurückgespeist werden kann, sind Energieverlus te nahezu unvermeidlich.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Pressenkonzept und ein Umformverfahren anzugeben, mit dem sich unter Erbringung der im nachfolgenden sich anschließenden Pressenstufen gewünschten Bauteilorientierung Tiefziehbauteile bei hoher Hubzahl mit geringem Energieaufwand herstellen lassen .
Diese Aufgabe mit der Ziehpresse nach Anspruch 1 bzw. dem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst:
Die erfindungsgemäße Ziehpresse weist wie üblich ein Pressengestell auf, das ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Es kann einen Kopf, einen Tisch und dazwischen angeordneten Ständern umfassen. Es ist ein Stößel zur Aufnahme eines Matrizenwerkzeugs vorgesehen, der in einer Ver Stellrichtung verstellbar gelagert ist. Zu seinem Antrieb dient mindestens ein Stößelantrieb, der mindestens einem Servomotor aufweist, der mit dem Stößel über ein Koppelge¬ triebe oder ein Kurvengetriebe verbunden ist. Als Koppeige triebe wird jedes Getriebe verstanden, bei dem eine gleich mäßige Drehbewegung in eine periodisch veränderliche Bewe¬ gung umgeformt wird. Es weist somit mindestens einen Um¬ kehrpunkt auf, bei dem die erzeugte Linearbewegung umkehrt ohne dass die Drehrichtung des antreibenden Servomotors um kehren müsste. Eine solche Bewegungscharakteristik kann al ternativ auch mit einem Kurvengetriebe erreicht werden, da z.B. aus einer drehenden Kurvenscheibe oder einem Nocken und einem linear beweglichen Kurvenfolgerelement besteht.
Bei der erfindungsgemäßen Presse nimmt der Stößel bei einem einzigen Pressenhub, laufendem Servomotor und ge- schlossenem Matrizenwerkzeug den Umkehrpunkt Ut in wenigs- tens zwei zeitlich beabstandeten Zeitpunkten TA, TB ein. Unter geschlossenem Werkzeug wird dabei derjenige Zustand verstanden, bei dem das Matrizenwerkzeug mit dem Werkstück, z.B. einem Blechteil in Berührung steht.
Durch das mindestens zweimalige Einnehmen des Umkehr¬ punktes werden dynamische Vorteile erzielt, die eine erheb¬ liche Steigerung der Pressenarbeitsgeschwindigkeit bei ge¬ minderter oder gleich bleibender Maschinenbelastung und gegebenenfalls geringeren Spitzenbelastungen an den beteiligten Servomotoren ermöglichen. Der Stößelantrieb hat die Aufgabe der Schließbewegung und der Erzeugung der Blechhaltekraft. Anstatt auf den Umkehrpunkt Ut zu bremsen, wird die Bremsung des Servomotors verspätet eingeleitet, derart, dass ein Überlauf stattfindet. Der Bereich des Überlaufs befindet sich vorzugsweise in einer Größenordnung, wie er sich beispielsweise bei einem achtgliedrigen Pressenantrieb mit Blechhalter ergibt. Der Umformvorgang, bei dem das Stempelwerkzeug die am Rand gehaltene Platine verformt, kann mit Erreichen des Umkehrpunkts Ut, also deutlich vor Erreichen der Halteposition des Stößels begonnen werden. So kann mit dem ersten Erreichen des Umkehrpunkts Ut des Stö¬ ßels und des Matrizenwerkzeugs, der den Stempelwerkzeug zu¬ geordnete Tischantrieb gestartet werden. Zeitlich deutlich bevor die obere Endlage des Tischantriebs erreicht ist, be¬ schleunigt der Servomotor des Blechhalteantriebs, also des Stößels, in umgekehrter Drehrichtung derart, dass das zwei¬ te Erreichen des Umkehrpunkts bei noch immer geschlossenem Matrizenwerkzeug wenigstens ungefähr mit dem Zeitpunkt des Erreichens des Bewegungsendpunkts des Tischantriebs zusam¬ menfällt. Der Bewegungsendpunkt des Tischantriebs kann eine Strecklage seiner Koppelelemente sein, wenn er als Kniehe¬ belgetriebe oder als Exzentergetriebe oder als sonstiges Koppelgetriebe ausgebildet ist. Durch die vorgestellte Arbeitsweise hat der Stößel mit dem Matrizenwerkzeug, also der Blechhalteantrieb, beim zweiten Erreichen des Umkehrpunkts bereits eine Ausgangs¬ drehzahl, die das Abheben des Matrizenwerkzeugs von dem Blechteil beschleunigt. Damit wird die Offenzeit des Werk¬ zeugs insgesamt vergrößert, so dass die Presse wiederum insgesamt schneller arbeiten kann. Gegenüber einer mechanisch gleichen Presse mit identischem Aufbau, bei der der Servomotor des Stößelantriebs genau im Umkehrpunkt Ut stoppt, lassen sich um deutlich mehr als 10% erhöhte Hubzahlen erreichen.
Vorzugsweise ist auch der Tischantrieb als Koppelge¬ triebe ausgebildet, dessen Elemente bei Erreichen der obe¬ ren Endlage in Strecklage sind. Damit können sowohl im Stö¬ ßelantrieb als auch im Tischtrieb baulich einfache Exzen¬ terantriebe verwendet werden. Gleichzeitig ist für den Stö¬ ßelantrieb schon eine sich um lediglich 200° Grad des Um- fangs des Antriebsrads des Exzenters erstreckende Verzah¬ nung ausreichend. Für den Tischantrieb reicht eine Verzah¬ nung, die sich um 120° Grad um den Antrieb des Exzenters erstreckt. 360° Grad Rundum-Verzahnungen sind überflüssig. Dies führt zu deutlich kostengünstigeren Bauformen der Antriebe .
Zusätzlich ist es möglich, die Antriebsbereiche der Servomotoren des Stößelantriebs und des Tischantriebs so aufeinander abzustimmen, dass einer der Servomotoren generatorisch Energie zurück gewinnt, die in einen Speicher o- der an wenigstens einen der Servomotore des jeweilig ande¬ ren Antriebs zugeführt wird, um dort zur Beschleunigung des Servomotors beizutragen.
Das vorgestellte Konzept ermöglicht die Vorsehung ei¬ nes Blechhalters, der z.B. an einem ortsfesten Widerlager abgestützt sein kann. Dieser Blechhalter ruht in Bezug auf das Stempelwerkzeug, das durch die Bewegung des Tischs wäh¬ rend des Ziehvorgangs in das Matrizenwerkzeug hinein bewegt wird. Dazu dient der Tischantrieb. Durch die während des Ziehvorgangs ruhende Positionierung des Blechhalters, wird zum Aufbringen der Blechhaltekraft keine, oder zumindest fast keine, Energie benötigt. Der das Matrizenwerkzeug tra¬ gende Stößel wird von dem Stößelantrieb im Wesentlichen in der Nähe des Umkehrpunkts Ut gehalten. Während dies mit Kurvengetrieben ideal und auch ohne Bewegungsumkehr des entsprechenden Servomotors zu bewerkstelligen ist, wird dies bei der Verwendung eines Koppelgetriebes mit Streckla¬ ge bei auslaufendem und reversierendem Servomotor durch die nahezu eingehaltene Strecklage der Koppelelemente erreicht. Die dabei auftretenden Bewegungen des Stößels in Bewegungs¬ richtung sind gering und können z.B. von der elastischen Auffederung des Pressengestells ausgeglichen werden. Alternativ ist es möglich, das Widerlager des Blechhalters mit einer vorzugsweise kurzhubigen und harten Federung oder mit einer Kraftregeleinrichtung, z.B. hydraulischer oder mechanischer Natur auszustatten.
Wie erläutert, weist der Stößelantrieb vorzugsweise eine Blockierstellung auf, in der auf den Stößel einwirkende Kräfte unter zumindest weitgehender, wenn nicht voll¬ ständiger Umgehung der eigentlichen Antriebsquelle, wie beispielsweise eines Servomotors, in das Pressengestell eingeleitet werden. Es können Exzentergetriebe, Kniehebel¬ getriebe, Kurvengetriebe oder ähnliche Getriebe Anwendung finden. Bei einem Exzentergetriebe ist die Strecklage die¬ jenige Lage, in der der Hebelarm des Exzenters (Verbindungslinie zwischen Drehzentrum des Exzenters und Mittel¬ punkt des Exzenters) mit dem angeschlossenem Pleuel fluch¬ tet . Der Tischantrieb erbringt den Stempelhub, der zur Formgebung des Blechteils erforderlich ist, vorzugsweise während sich der Stößelantrieb in Blockierstellung oder einer sonstigen Ruhestellung befindet. Das Matrizenwerkzeug ruht während des Ziehvorgangs, wobei sie insbesondere die Blechhaltekraft gegen den ebenfalls ruhenden Blechhalter aufbringt. Die Blechhaltekraft wird somit vorzugsweise so¬ wohl seitens des Stößels und der von ihm getragenen Matrize, wie auch seitens des Blechhalters statisch in das Pres¬ sengestell eingeleitet und muss nicht von Antrieben aufge¬ bracht werden. Dies senkt die zum Antrieb des Stößels wie auch zum Antrieb des Tischs erforderliche Leistung erheb¬ lich. Die für die Bewegung des Stößels erforderliche Leis¬ tung ist gering. Abgesehen von der für das dynamische Beschleunigen und Abbremsen des Stößels und der Matrize erforderlichen Leistung muss von dem Stößelantrieb lediglich vor Beginn eines Ziehhubs, nach dem Aufsetzen den Matrizenwerkzeugs auf der Platine, die Blechhaltekraft einmalig aufgebaut werden. Sie wird dann von dem Pressengestell sta¬ tisch gehalten. Alternativ kann die Blechhaltekraft auch von einem kurzhubigen Blechhalterantrieb aufgebracht wer¬ den. Auch der Blechhalterantrieb kann eine Blockierstellung aufweisen. Z.B. kann er als kurzhubiger Exzenterantrieb o- der als Nockenantrieb ausgebildet sein, der den Blechhalter gegen den Rand des Matrizenwerkzeugs spannt und die Spann¬ kräfte direkt in das Pressengestell einleitet. Eine Blo¬ ckierstellung ist hier erreicht, wenn der Exzenterantrieb in Strecklage steht oder ein Nockenantrieb auf einem No¬ ckenabschnitt maximalen Radius steht. Eine Bewegung des an¬ treibenden Servomotors hat hier keine oder nur eine vernachlässigbar minimale Blechhalterbewegung zur Folge.
Zum Antrieb des Tischs ist nur die Verformungsarbeit für die Platine zu leisten. Das vorgestellte Pressenkonzept minimiert die an dem Stößelantrieb und dem Tischantrieb aufzubringende Leistung und den Leistungsaustausch zwischen diesen Antrieben. Insoweit kommt die Presse, im Vergleich zu Pressen bei denen ein intensiver Energieaustausch zwischen Stößelantrieb und Ziehkissen stattfindet, bei gleicher Leistung mit kleineren Antrieben aus.
Außerdem ist bei dem vorgestellten Pressenkonzept der sonst erforderliche Gesamthub von beispielsweise 1300 mm auf zwei Hübe, nämlich den Hub des Stößels und den Hub des Tischs, aufgeteilt. Während der Hub des Stößels vor allem dem Öffnen und Schließen des Werkzeugs dient, dient der Hub des Tischs zum Verfahren des Stempels und somit zur Durch¬ führung des eigentlichen Ziehvorgangs. Der Stößelhub kann z.B. lediglich 100 mm betragen und der Tischhub z.B. lediglich 300 oder 400 mm. Auch aus diesem Grund kann der Stößelantrieb kleiner ausfallen als ein herkömmlicher Antrieb.
Das vorgestellte Pressenkonzept gestattet die Weiter¬ benutzung vorhandener Werkzeugsätze, die an sich für Betrieb mit ruhendem Stempel und während des Ziehvorgangs ab¬ wärts bewegtem Blechhalter vorgesehen waren. Auch können herkömmliche Transfereinrichtungen ohne nennenswerte Anpas¬ sung weiter verwendet werden. Bei der erfindungsgemäßen Ziehpresse kann der linear bewegliche Tisch eine Gruppe von Durchgängen aufweisen, durch die hindurch sich Abstützelemente erstrecken. Diese Abstützelemente, beispielsweise in Gestalt gerader Druckbolzen, erstrecken sich durch diese Durchgänge und stützen den Blechhalter an einem Widerlager ab. Das Widerlager ist vorzugsweise bezüglich des Pressengestells ortsfest angeordnet. Dies bedeutet, dass die Posi¬ tion des Blechhalters in Bezug auf das Pressengestell fest oder gegebenenfalls über eine Einstellvorrichtung fest vorgegeben ist. Wird die auf dem Blechhalter liegende Platine von der Matrize gegen den Blechhalter gespannt und geht der Stößelantrieb dann in Blockierstellung (d.h. zum Beispiel sein Getriebe in Strecklage) , wird die Blechhaltekraft durch die Auffederung des Pressengestells bestimmt. Diese Auffederung kann im Bereich von wenigen Millimetern bis wenigen 10 mm liegen. Die im Pressengestell elastisch gespeicherte Energie kann beim Rückhub des Stößels auf den Stö¬ ßelantrieb rück übertragen werden, was den Bruttoenergie¬ verbrauch der Ziehpresse weiter senkt.
Es ist, wie erwähnt, auch möglich, dem Widerlager einen Verstellantrieb hydraulischer oder mechanischer Natur zuzuordnen. Beispielsweise kann der Verstellantrieb wie o- ben erläutert ein kurzhubiges Kniehebelgetriebe oder auch ein Exzentergetriebe oder dergleichen sein. Der Verstellhub wird typischerweise allenfalls wenige 10 mm betragen. Die¬ ses Konzept ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Stößelantrieb zwischen den beiden Zeitpunkten, in denen er seine Umkehrlage Ut hat, eine gewisse Bewegung vollführt, oder wenn er nur mit geringer Kraft in seine Blockierstel¬ lung fahren und sich dort arretieren kann, Wie es bei einem Kurvengetriebe der Fall sein kann. In diesem Fall lässt sich die Blechhalterkraft nach Blockierung des Stößels von dem kurzhubigen Blechhalterantrieb aufbringen. Der Verstellhub des Blechhalterantriebs ist dann vorzugsweise min¬ destens so groß wie die insgesamt auftretende Auffederung des Pressengestells.
Unabhängig voneinander sind sowohl der Stößelantrieb wie auch der Tischantrieb vorzugsweise Servomotorantriebe. Die Servomotoren arbeiten auf den Stößel bzw. den Tisch vorzugsweise über Getriebe, die mindestens eine Ruhelage aufweisen. Eine Ruhelage ist eine Stellung, bei der die Un¬ tersetzung zwischen Servomotor und Stößel bzw. Tisch in wenigstens einem Punkt sehr groß bzw. sogar unendlich wird. Dies gilt für Exzentergetriebe wie auch für Kniehebelge¬ triebe in der Strecklage der beteiligten Elemente. Mehr- gliedrige Getriebe mit mehreren Strecklagen können vorteil¬ haft verwendet werden.
Weiter Einzelheiten vorteilhafter Aus führungs formen der Erfindung ergeben sich aus Ansprüchen, der Zeichnung oder der Beschreibung. Es zeigen:
Figur 1 - eine erfindungsgemäße Ziehpresse in schema¬ tisierter Darstellung bei offenem Werkzeug,
Figur 2 - die Presse nach Figur 1 zu Beginn eines Ziehvorgangs ,
Figur 3 - die Presse nach Figur 1 bei Abschluss eines Ziehvorgangs ,
Figur 4 - eine abgewandelte Aus führungs form der erfindungsgemäßen Ziehpresse in schematisierter Darstellung,
Figur 5 - ein abgewandelter Antrieb der als Stößelantrieb oder alternativ auch als Tischantrieb bei der erfindungsgemäßen Ziehpresse dienen kann,
Figur 6 - ein weiterer abgewandelter Antrieb der als Stößelantrieb bei der erfindungsgemäßen Ziehpresse dienen kann,
Figur 7 - Weg/Zeit-Diagramme des Stößelantriebs. In Figur 1 ist eine Ziehpresse 10 veranschaulicht, die zur Herstellung von großen Blechteilen, beispielsweise Karosserieteilen, dienen kann. Zu der Ziehpresse 10 gehört ein Pressengestell, das mindestens einen, vorzugsweise meh¬ rere, vorzugsweise vertikal orientierte Ständer 11, 12, ei¬ nen Kopf 13, der von den Ständern 11, 12 getragen wird, und ein Sockel 14 gehören, der unter oder zwischen den Ständern 11, 12 angeordnet ist. Der Kopf 13, die Ständer 11, 12 und der Sockel 14 bilden einen geschlossenen Rahmen. In diesem ist ein Stößel 15 in einer z.B. vertikalen Bewegungsrichtung 16 linear verfahrbar gelagert. Zur Lagerung des Stößels 15 dienen z.B. an den Ständern 11, 12 vorgesehene Linearführungen 17.
Der Stößel 15 dient der Aufnahme eines oberen Werk¬ zeugteils, das als Matrizenwerkzeug 18 ausgebildet ist. Es ist in Figur 1 im Schnitt dargestellt und weist einen Rand 19 auf, der zum Klemmen und Halten des Rands eines Werkstücks während des Ziehvorgangs dient. Das Werkstück wird durch eine Platine 20, d.h. ein zunächst ebenes Blech ge¬ bildet. Der Rand 19 umgibt einen Werkzeughohlraum 21, in den hinein das Werkstück zu verformen ist.
Zum Antrieb des Stößels 15 dient ein Stößelantrieb 22, der einen oder auch mehrere Servomotore 23, 24 umfasst, die über ein oder mehrere Getriebe 25, 26 mit dem Stößel 15 verbunden sind. Die beiden Getriebe 25, 26 sind Koppelge¬ triebe geeigneter Bauart. Im vorliegenden Ausführungsbei¬ spiel handelt es sich jeweils beispielhaft um zueinander spiegelsymmetrisch aufgebaute Exzentergetriebe. Sie umfas¬ sen jeweils einen Exzenter 27, 28, der über einen Pleuel 29, 30 mit dem Stößel 15 gekoppelt ist.
Im Weiteren weist die Ziehpresse 10 einen Pressentisch 31 auf, auf dem ein Fahrtisch 32 angeordnet sein kann. Der Fahrtisch 32 dient in bekannter Weise dem Werkzeugwechsel. Der Fahrtisch 32 trägt den unteren Werkzeugteil, zu dem eine Werkzeugunterstützung 33, mit einem darauf angeordneten Stempelwerkzeug 34 und ein Blechhalter 35 gehören. Das Stempelwerkzeug 34 ist eine Patrize, deren obere Kontur dem Hohlraum 31 entspricht. Sie ist von dem in den meisten Fällen rechteckringförmigen Blechhalter 35 umgeben, wobei der Blechhalter 35 und das Stempelwerkzeug 34 bezüglich der Bewegungsrichtung 16 gegeneinander beweglich sind.
Die aus dem Stempelwerkzeug 34, der Werkzeugunterstüt¬ zung 33, dem Fahrtisch 32 und dem Pressentisch 31 bestehende Einheit ruht auf einem Tischantrieb 36, der in Bewe¬ gungsrichtung 16 (siehe entsprechender Pfeil) in Richtung auf den Stößel 15 hin und von diesem weg bewegbar ist. Der Pressentisch 31, bzw. sein Tischantrieb 36, ist in dem Pressengestell an den Ständern 11, 12 und/oder dem Sockel 14 mittels Führungseinrichtungen 37 linear in Bewegungsrichtung verfahrbar. Zu dem Tischantrieb 36 gehören ein o- der mehrere Getriebe 38, 39, die, wie schon die Getriebe 25, 26, jeweils als Koppelgetriebe aufgebaut sind. Sie wei¬ sen eine Blockierstellung auf. Sie sind z.B. als Exzentergetriebe ausgebildet, die den Pressentisch 31 mit einem o- der mehreren Servomotoren 40, 41 in Antriebsverbindung bringen. Die Getriebe 38, 39 umfassen jeweils einen Exzenter 42, 43, der über ein Pleuel 44, 45 mit dem Pressentisch 31 verbunden ist.
Der Blechhalter 35 stützt sich über geeignete Abstützelemente, beispielsweise in Gestalt von Druckbolzen 46, auf einem Widerlager 47 ab. Das Widerlager 47 kann im einfachsten Fall bezüglich des Sockels 14 ortsfest angeordnet sein. Alternativ kann es mit einem Verstellapparat 48 in Verbindung stehen, der die Position des Widerlagers 47, in Bezug auf die Bewegungsrichtung 16, z.B. justieren kann. Dies er- folgt üblicherweise im lastfreien Zustand. Der Verstellap¬ parat 48 kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass er das Widerlager 47 unter Last verstellen kann, beispielsweise um die auf den Blechhalter 35 und somit auf den Ziehrand des Werkstücks einwirkende Kraft gezielt zu beeinflussen oder zu regulieren. Der Verstellapparat 48 kann in Gestalt von Hydraulikzylindern, Kniehebelverstellerapparaten, Hubspin- delverstellapparaten oder dergleichen ausgebildet sein. Zwischen dem Widerlager 47 und dem Tischantrieb 36 können in Bewegungsrichtung 16 orientierte Linearführungen 49 vorgesehen sein.
Die in soweit beschriebene Ziehpresse 10 arbeitet wie folgt:
Zunächst befindet sich die Ziehpresse 1 in Offenstel¬ lung. Dazu ist der Stößel 15 durch entsprechende Drehung der Exzenter 27, 28 in eine obere Position verfahren. Der Pressentisch 31 ist durch entsprechende Drehung der Exzenter 42, 43 in eine untere Position gefahren. Somit steht das Stempelwerkzeug 34 wenig oder nicht wenig über den Blechhalter 35 vor. Eine im Wesentlichen ebene Platine 20 kann auf den Blechhalter 35 aufgelegt werden.
Sobald entsprechende hier nicht weiter dargestellte Werkstücktransportmittel, wie beispielsweise Feeder, Sau¬ gerspinnen oder sonstiger Greifer, aus dem Werkzeugraum heraus gefahren sind, kann das Werkzeug schließen. Dazu wird die Ziehpresse 10 in die in Figur 2 veranschaulichte Position überführt. Die hier nicht weiter dargestellten Servomotoren 23, 24 haben dazu die Exzenter 27, 28 soweit gedreht, dass der Stößel 15 seinen unteren Umkehrpunkt Ut erstmalig erreicht hat. Kurz vor Erreichen des unteren Umkehrpunkt Ut setzt der Rand 19 des Matrizenwerkzeugs 18 auf dem Rand der Platine 20 auf und beginnt diese gegen den Blechhalter 35 zu pressen. Der Blechhalter 35 ruht über die Abstützelemente 46 unnachgiebig auf dem Widerlager 47, so dass nun das Pressengestell in Bewegungsrichtung 16 ge¬ spannt wird. Seine Federkonstante bestimmt im Zusammenspiel mit der eingestellten Position des Blechhalters 35 die auf den Rand der Platine 20 wirkende Einspannkraft sehr präzi¬ se .
Ist der untere Umkehrpunkt Ut des Stößels 15 und somit die Spannstellung des Matrizenwerkzeugs 18 zu einem Zeit¬ punkt TA (Figur 7, Kurve I) erreicht, sind die Servomotoren 23, 24 ganz oder zumindest fast lastfrei. Die Blechhalte¬ kraft wird über die in Strecklage befindliche Pleuelexzen¬ teranordnung des Getriebes 25 und 26 an dem Kopf 13 abge¬ stützt. Für das Aufrechterhalten der auf den Rand der Platine 20 einwirkenden Haltekraft wird keine Energie ver¬ braucht. Es findet dazu auch kein Energieaustausch zwischen Stößelantrieb und irgendeinem Ziehkissen statt.
Die Servomotoren 23, 24 beginnen bei Annäherung an den Umkehrpunkt Ut zu bremsen, durchlaufen den Umkehrpunkt Ut und stoppen dann, wie aus dem Diagramm nach Figur 7, dort Kurve I hervorgeht. Der Stößel 15 vollführt somit nach dem Durchlaufen des Zeitpunkts TA eine kaum merkliche Bewegung von dem Umkehrpunkt Ut weg. Die Servomotoren 23, 24 stoppen dann zum Zeitpunkt TC und kehren sofort oder kurz danach ihrer Drehrichtung um, um erneut den Umkehrpunkt Ut zu durchlau¬ fen. Dies geschieht zu dem Zeitpunkt TB. Vorzugsweise errei¬ chen die Getriebe 38, 39 zu genau diesem Zeitpunkt ihre Strecklagen, was den Abschluss des Ziehvorgangs markiert. Von hier an startet die Öffnungsbewegung des Matrizenwerkzeugs 18, indem es sich bei bereits drehenden, also in dem Zeitabschnitt von TC nach TB vorbeschleunigten, Servomotoren 23, 24 von dem Umkerpunkt Ut weg bewegt. Das Öffnen des Werkzeugs ge¬ schieht dadurch sehr schnell, schneller jedenfalls, als es der Fall wäre, würden die Servomotoren zum Zeitpunkt TB noch still stehen.
Entsprechendes gilt auch schon für das Schließen des Werkzeugs. Die Bremsung der Servomotoren bei Annäherung der Stößelposition an den Umkehrpunkt Ut kann relativ gewissermaßen verspätet erfolgen, so dass trotz möglicherweise voller Bremsleistung bei TA noch kein Motorstillstand erreicht ist, sondern erst bei TC.
Ausgehend von dem Zustand bei dem Zeitpunkt TA wird über TC nach TB der eigentliche Ziehvorgang eingeleitet, dessen Ende in Figur 3 veranschaulicht ist. Zur Durchführung des Ziehvorgangs werden die Servomotoren 40, 41 angesteuert, so dass die Exzenter 42, 43 mit den Pleueln 44, 45 in Strecklage gehen, und somit den oberen Totpunkt des Tischantriebs 36 erreichen. In diesem ist das Stempelwerkzeug 34 ganz nach oben in das Matrizenwerkzeug 18 eingefahren. Beim Annähern an die Strecklage geht die Untersetzung zwischen den Servomotoren 41, 42 und dem Pressentisch 31 gegen unendlich, so dass das Stempelwerkzeug 34 sehr hohe Drücke auf das Werkstück aufbringen kann.
Im Weiteren wird nach TB das aus dem Matrizenwerkzeug 18 und den Stempelwerkzeug 34 bestehende Werkzeug wie schon oben beschrieben wieder geöffnet, indem bei weiter ruhendem Blechhalter 35 der Stößel 15 nach oben und der Pressentisch 31 nach unten gefahren werden.
Die insoweit beschriebene Ziehpresse 10 bietet ein Konzept, das sich zur Weiterverwendung von Ziehwerkzeugen eignet, die bisher in Pressen mit unten angeordneten Ziehkissen genutzt worden sind. Dazu weist der Pressentisch 31 eine Gruppe 50 von Öffnungen 51, 52, 53 auf, durch die die Abstützelemente 46 wahlweise hindurch gesteckt werden kön- nen. Insoweit können verschieden große Werkzeuge verwendet werden, deren Blechhalter 35 verschiedene Abstände überspannen. Es ergibt sich eine geometrisch variable Krafteinleitung für den Blechhalter 35. Dies bietet zudem einen erhöhten Freiraum bzw. Komfort beim Werkzeugentwurf. Der vorgestellte Betriebskonzept mit mindestens zweimaligem Durch¬ lauf des Umkehrpunkt Ut bei einem Pressentakt verkürzt die Taktzeit und erhöht Hubzahl und Ausbringung.
An dem vorgestellten Pressenkonzept sind unter Beibe¬ haltung des Grundprinzips zahlreiche Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann der Stößel 15 durch die Getriebe 25, 26 ziehend bewegt werden, wenn die Servomotoren 23, 24 an dem Sockel 14 angeordnet sind.
Weiter kann der Antrieb des Pressentischs 31 bei die¬ ser und auch bei allen anderen Aus führungs formen durch einen einzigen Servomotor 40 bewirkt werden, wenn die Zahnräder der Exzenter 42, 43 miteinander kämmen oder wenn die Exzenter 42, 43 auf andere Weise durch geeignete Getriebe¬ mittel untereinander verbunden sind. Außerdem können die Exzenter 42, 43 gegebenenfalls als Vollkreisräder ausgebildet werden. Diese Maßnahme kann auch bei den Exzentern 27, 28 bzw. deren Zahnrädern Anwendung finden.
Außerdem zeigt Figur 5 eine Antriebseinrichtung, die wahlweise sowohl als Stößelantrieb 22 wie auch als Tischan¬ trieb 36 Anwendung finden kann. Auch dieser Antrieb hat eine Ruhestellung, wenn seine Lenker 52, 53 in Strecklage sind. In dieser Strecklage bewirkt eine Drehung des antrei¬ benden Servomotors 23, 24 (oder entsprechend 40, 41) keine oder nur eine äußerst geringe Linearverstellung des ange¬ schlossenen Glieds, beispielsweise des Stößels 15. Auf die¬ se einwirkenden Kräfte werden auf geradem Wege durch die Lenker 52, 53 an dem Maschinengestell abgestützt ohne die Servomotoren zu belasten.
Figur 6 zeigt schematisch ein Getriebe 22, das als Kurvengetriebe 54 ausgebildet ist. Es weist eine von dem Servomotor 23 angetriebene Kurvenscheibe 55 und einen Kur- venfolger 56, z.B. in Gestalt einer Rolle, auf, die dem Kurvenumfang folgt und somit eine von den unterschiedlichen Radien der Kurvenscheibe vorgegebene lineare, hin und her gehende Bewegung vollführt. Der Kurvenfolger 56 ist dazu in einer Linearführung 57 geführt und mit dem Stößel 15 verbunden. Das Kurvengetriebe kann die Bewegungskurve II der Figur 7 erbringen. Z.B. weist die Kurvenscheibe 55 an ihrem einen Abschnitt 58 mit konstantem Radius auf. Dieser be¬ stimmt den Umkehrpunkt Ut.
Für die Funktion einer Presse mit diesem Kurvengetrie¬ be 54 gilt die vorausgehende Funktionsbeschreibung entspre¬ chend. Zusätzlich gilt: Der Servomotor 23 kann nicht nur reversierend, sondern alternativ auch durchlaufend betrie¬ ben werden. Der Stößel 15 fährt dann in den Umkehrpunkt Ut, nimmt diesen während des Zeitpunkts TA, des Zeitpunkts TB und gegebenenfalls weiteren Zeitpunkten z.B. zwischen TA und TB ein. Die Blechhaltekraft muss in dieser Phase nicht von dem drehenden Servomotor aufgebracht werden, denn wegen des hier in dem Abschnitt 58 konstanten Radius der Kurvenscheibe erzeugen auf den Stößel 15 einwirkende Kräfte kein Drehmoment. Der Servomotor 23 kann je nach Auslegung der Kurvenscheibe 55 mit konstanter Drehzahl, mit variierender Drehzahl, mit konstanter Drehrichtung oder mit wechselnden Drehrichtungen betrieben werden. Es entfällt auch hier Zeitaufwand zum Abbremse und Beschleunigen des Servomotors vor und nach dem Ziehvorgang. Wie schon bei dem vorigen Beispiel mit Exzentergetriebe können diese Beschleunigungs¬ phasen in die Zeitspanne des Ziehvorgangs verlegt werden. Alternativ kann zumindest bei der Aus führungs form nach Fi- gur 6 auf Beschleunigungs- und Bremsvorgänge teilweise oder ganz verzichtet werden.
Die erfindungsgemäße Ziehpresse (10) weist zum Antrieb ihres Stößels (15) ein richtungsumkehrendes Getriebe (22, 54), z.B. ein Koppelgetriebe, und mindestens einen Servomo¬ tor (23) auf. Der Servomotor (23) durchläuft den von dem Umkehrpunkt Ut der Stößelbewegung wird durch die Kinematik des Koppelgetriebes, z.B. die Strecklage eines Excenteran- triebs vorgegeben. Der Servomotor (23) wird während des Schließens des Werkzeugs (18), also während eines Pressen¬ hubs, so angesteuert, dass er diesen Umkehrpunkt Ut zu¬ nächst durchläuft, dann stoppt, reversiert und dann noch¬ mals durchläuft, um das Werkzeug (18) wieder zu öffnen. So¬ mit findet das Stillbremsen und Wiederbeschleunigen des Servomotor für den oberen Stößel (15) noch bzw. schon während des eigentlichen Ziehvorgangs, d.h. während des Blech¬ umformens statt, was die Taktzeit wesentlich verkürzt.
Bezugs zeichenliste :
10 Ziehpresse
11, 12 Ständer
13 Kopf
14 Sockel
15 Stößel
16 Bewegungsrichtung
17 Linearführung
18 Matrizenwerkzeug
19 Rand
20 Platine
21 Hohlraum
22 Stoßelantrieb
23, 24 Servomotor
25, 26 Getriebe
27, 28 Exzenter
29, 30 Pleuel
31 Pressentisch
32 Fahrtisch
33 Werkzeuggrundplatte
34 Stempelwerkzeug
35 Blechhalter
36 Tischantrieb
37 Linearführung
38, 39 Getriebe
40, 41 Servomotor
42, 43 Exzenter
44, 45 Pleuel
46 Abstützelemente
47 Widerlager
48 Verstellapparat
49 Linearführung
50 Gruppe
51, 52, 53 Öffnungen
52, 53 Lenker
54 Kurvengetriebe
55 Kurvenscheibe
56 Kurvenfolger
57 Führung
58 Abschnitt

Claims

Patentansprüche :
1. Ziehpresse (10) mit einem Pressengestell, mit einem zur Aufnahme eines Matrizenwerkzeugs (18) vorgesehenen Stößel (15), der in einer Verstellrichtung (16) verstellbar gelagert ist, mit mindestens einem Stößelantrieb (22), der mindestens einem Servomotor (23) aufweist, der mit dem Stößel über ein Koppelgetriebe oder ein Kurvengetriebe (54) verbun¬ den ist, das mindestens einen Umkehrpunkt aufweist, wobei der Stößel (15) bei einem einzigen Pressenhub, laufendem Servomotor (23) und geschlossenem Matrizenwerkzeug (18) den Umkehrpunkt (Ut) in wenigstens zwei zeitlich beabstandeten Zeitpunkten (TA, TB) einnimmt.
2. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stößel (15) gegenüberliegend ein Blechhalter (35), vorgesehen ist, der an einem Widerlager (47) abgestützt ist, ein zur Aufnahme eines Stempelwerkzeugs (34) vorgesehe¬ ner Tisch (31) vorgesehen ist, dem ein Tischantrieb
(36) zugeordnet ist, um diesen in der Verstellrichtung
(16) zu verfahren.
3. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (23) zwischen den Zeitpunkten (TA, TB) eine Drehrichtungsumkehr vollführt.
4. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe ein Exzentergetriebe ist.
5. Ziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (47) an dem Pressengestell ortsfest angeordnet ist.
6. Ziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (47) und der Stößel (15) in Bezug aufeinander federnd angeordnet sind.
7. Ziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Widerlager (47) ein Versteilantrieb (48) zur Regulierung der Blechhaltekraft zugeordnet ist.
8. Ziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tischantrieb (36) ein Getriebe (25, 38) mit mindestens einer Ruhelage aufweist, in der keine Bewe¬ gungsübertragung von seinem Getriebeausgang zu einem an seinen Getriebeeingang angeschlossenen Servomotor (24, 40) gegeben ist.
9. Ziehpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (22, 38) ein Koppelgetriebe ist.
10. Ziehpresse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Koppelgetriebe ein Exzentergetriebe () ist.
11. Ziehpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tischantrieb (36) jeweils mindestens einen Servomotor (23, 40) aufweisen, der im Umkehrbetrieb betrieben wird.
12. Ziehpresse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tischantrieb (36) ein Exzentergetriebe ent¬ hält, dessen Exzenter (42) bei einem Pressenhub einen Drehwinkel kleiner 90 Grad durchläuft.
13. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressengestell einen Kopf (13), einen Tisch (31) und dazwischen angeordnete Ständer (11, 12) auf¬ weist.
14. Verfahren zum Tiefziehen eine Blechteils, insbesondere eines Karosserieteils, mit einer Ziehpresse (10), die einen zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbaren Stößel (15) zur Aufnahme eines Matrizenwerkzeugs (18) aufweist, wobei dem Stößel (15) bei einem Pressenhub seine untere, die Schließstellung kennzeichnende Totlage erreicht und durchläuft, wobei der ihn antreibende Servomotor abgebremst und rever¬ siert wird, um den Stößel (15) nach erneutem Durchlau¬ fen der Totlage wieder in Offenstellung zu überführen.
15. Verfahren zum Tiefziehen eine Blechteils, insbesondere eines Karosserieteils, mit einer Ziehpresse (10), die einen zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbaren Stößel (15) zur Aufnahme eines Matrizenwerkzeugs (18) aufweist, wobei dem Stößel (15) bei einem Pressenhub seine untere, die Schließstellung kennzeichnende Totlage erreicht und für eine gegebene Mindestzeit aufrechterhält, bevor der den Stößel (15) wieder in Offenstellung überführt wird.
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