EP3970877A1 - Presswerkzeug zum formen eines werkstücks und verfahren zum formen eines werkstücks - Google Patents

Presswerkzeug zum formen eines werkstücks und verfahren zum formen eines werkstücks Download PDF

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EP3970877A1
EP3970877A1 EP21189179.1A EP21189179A EP3970877A1 EP 3970877 A1 EP3970877 A1 EP 3970877A1 EP 21189179 A EP21189179 A EP 21189179A EP 3970877 A1 EP3970877 A1 EP 3970877A1
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EP
European Patent Office
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lower beam
slide
filling
pressing
forming
Prior art date
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Pending
Application number
EP21189179.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rilana Bachmann
Sören Rudolph
Heiko Tiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • B21D45/02—Ejecting devices
    • B21D45/04—Ejecting devices interrelated with motion of tool

Definitions

  • the invention relates to a pressing tool according to the preamble of claim 1 and a method for forming a workpiece by means of such a pressing tool.
  • Pressing tools according to the preamble of claim 1 are particularly suitable for pressing workpieces with undercut geometries and for inserting workpieces to be machined into the pressing tools and for being able to remove them again more easily.
  • the generic pressing tool has a movable lower beam, which can be displaced between a filling position and a pressing position. This moveable lower beam has a forming area against which the workpiece to be machined is pressed during a forming process. In order to shift the lower beam between the filling position and the pressing position, the pressing tool has a filling slide.
  • a generic pressing tool also has a displaceable upper beam with a forming area, which can be displaced against the forming area of the lower beam in its pressing position, so that the workpiece can be formed between the forming area of the lower beam and the forming area of the upper beam during the forming process.
  • a generic pressing tool has a press slide, which is designed to lock the lower beam in the pressing position, so that the lower beam remains in the pressing position during the forming process and cannot be pushed back in the direction of the filling position by the application of force through the upper beam.
  • both the filling slides and the pressing slides are driven hydraulically and/or pneumatically. Only electric valves for controlling such systems are known.
  • a pressing tool in the form of an electrically driven swivel bending machine which has a fixed lower beam and a swiveling upper beam.
  • the upper beam can be rotated into different usage positions and can be locked in a rotationally fixed manner in the different usage positions by means of a locking mechanism.
  • Pressing tools with additional slides for additional functions are also known.
  • the additional slides can be used, for example, to fix the workpiece to be machined on the pressing tool during the forming process, as can be seen from DE 10 2009 037 854 A1 is known.
  • the workpiece to be machined is clamped between a hold-down device and a plate, so that the workpiece is fixed when the hold-down device and the plate move together in the direction of a punch.
  • a pressing tool with an additional slide is also known.
  • the document discloses a pressing tool which, for the purpose of increased mobility between a setting head with a joining stamp and a frame piece, has an actuating arm which carries the setting head. This serves to create a free space above the setting head in order to be able to process workpieces with an interference contour.
  • Pneumatic drives have a number of disadvantages. They have a relatively high energy loss, are susceptible to temperature fluctuations, and their power is limited compared to hydraulic drives. The masses to be driven vary from 50 kg to 2.5 tons. Pneumatic drives also require the use of fixed stops and shock absorbers. End position sensors and/or proximity switches are required to monitor such systems, for example to query the positions of the individual elements. Each slide is equipped with a pneumatic end position query, for example a mechanically actuated valve, for monitoring purposes, in order to ensure trouble-free sequential operation of the pressing tool. The compressed air has to be processed and requires additional energy due to the need for compressors, which in turn cause noise in the trades using it.
  • Hydraulic systems also have a number of disadvantages. Hydraulic systems are also temperature sensitive, they have high hydraulic fluid filtration requirements and there is always a risk of leakage. Over time, the hydraulic fluid increases in compressibility, after which the entire system requires maintenance. Forces, energy and signals are also transmitted via a liquid in hydraulic systems.
  • the liquids used are, for example, mineral oils. These liquids can have a harmful impact on the environment. Increased safety precautions must therefore be taken in the respective plants.
  • the object of the invention is to further develop a generic pressing tool in such a way that the disadvantages of the prior art mentioned are avoided or reduced.
  • a pressing tool for forming a workpiece in particular for forming an automotive sheet metal part, which has the following features.
  • the forming area of the lower beam and the forming area of the upper beam are preferably designed in such a way that the workpiece is given an undercut component geometry during the forming process.
  • the pressing tool has a displaceable lower beam with a forming area, which can be displaced between a filling position and a pressing position. It also has a displaceable upper beam with a forming area, which can be displaced against the forming area of the lower beam in its pressing position, so that the workpiece can be formed during a forming process between the forming area of the lower beam and the forming area of the upper beam.
  • the pressing tool also has a filling slide, which is designed to move the lower beam between the filling position and the pressing position.
  • a filling slide which is designed to move the lower beam between the filling position and the pressing position.
  • the pressing tool has a press slide which is designed to lock the lower beam in the pressing position.
  • the press slide preferably leads to a form fit between the lower beam and a base, so that the lower beam remains in its pressing position during the forming process.
  • the pressing tool according to the invention has an electric drive for the filling slide and/or an electric drive for the pressing slide in order to shift the lower beam between the filling position and the pressing position and/or to lock the lower beam in the pressing position during the forming process.
  • the drives are always pneumatic or hydraulic.
  • the electric drive for the filling slide and/or the electric drive is preferred Drive designed for the press slide without an intermediate gear.
  • the electric drive for the filling slide and/or the electric drive for the press slide can be designed with fewer moving parts.
  • a drive without an interposed gear is advantageous because fewer friction losses can occur and more precise control is possible.
  • the filling slide and/or the pressing slide is preferably driven by an electric AC servomotor.
  • Both the filling slide and the press slide preferably have an electric drive. It is conceivable that only the filling slide or the press slide has an electric drive. Due to the many advantages of the electric drive mentioned above, however, it is preferred that both the filling slide and the compression slide each have an electric drive.
  • condition monitoring is based on regular or permanent recording of machine statuses through measurements and analyzes of physical variables, e.g. B. from the position and proximity of the moving components.
  • condition monitoring is based on regular or permanent recording of machine statuses through measurements and analyzes of physical variables, e.g. B. from the position and proximity of the moving components.
  • electric drives By using electric drives, the use of expensive shock absorbers and a pneumatic end position query can be dispensed with.
  • the use of electric drives also reduces system inertia. This in turn results in lower energy consumption. The maintenance effort of such a pressing tool is significantly reduced.
  • the lower beam can preferably be displaced linearly between the filling position and the pressing position.
  • the present invention also includes configurations in which the lower beam can be displaced between the filling position and the pressing position by a pivoting and/or rotary drive.
  • the filling slide is preferably an integral part of the lower beam, so that the filling slide and the lower beam are designed in one piece. This design makes the lower beam particularly easy to construct. However, it is also possible for the filling slide to be mountable, for example, on the lower beam, or for the lower beam to rest on the filling slide, for example due to gravity.
  • the electric drive of the filling slide and/or the electric drive of the press slide preferably has a servo motor, particularly preferably an AC servo motor, particularly preferably a synchronous servo linear motor SL2.
  • the servo motor is not to be understood as the design of the motor, but rather as its function.
  • any electric motor that is able to reach a sufficiently precise position can be used as a servomotor.
  • most electric drives require an electronic assembly that continuously generates information about the position and/or speed of the drive.
  • Stepper motors, asynchronous motors, synchronous motors, direct current motors, for example, can be considered as types of drive.
  • stepper motor Since the movement of the stepping motor can be determined with sufficient accuracy using the number of steps supplied by a controller, an electronic assembly as described above can generally be dispensed with.
  • the electric drive of the filling slide and/or the electric drive of the press slide preferably has an electronic controller.
  • both the filling slide and the press slide have an electric drive, they preferably have a common electronic control. This control enables For example, the pressing tool can be integrated into an assembly line. It enables precise and timely control of the pressing tool.
  • the electric drive of the filling slide and/or the electric drive of the press slide preferably has a communication interface with which the drive of the filling slide and/or with which the drive of the press slide can be connected to the electronic control mentioned above.
  • the communication interface particularly preferably enables functions and/or real-time properties of the electric drive of the filling slide and/or of the electric drive of the press slide to be queried.
  • tachometer generators, resolvers, pulse generators, sine encoders, position encoders and combinations thereof can be used as communication interfaces.
  • the communication interface preferably corresponds to an Industrial Ethernet standard, particularly preferably the Process Field Network Standard (Profinet) of the PROFI BUS user organization e. V. (PNO).
  • Profilet Process Field Network Standard
  • a higher-level control unit which, for example, receives commands, compares target values with actual values and supplies a current value suitable for the electric drive.
  • This control unit is often also referred to as a controller, servo amplifier or regulator.
  • the pressing tool By combining the electric drives with the communication interface, the pressing tool can be digitized in a particularly simple manner. Performance data of the pressing tool can thus be determined in a particularly simple manner.
  • the electric drives and the communication interface enable preventive maintenance or servicing of the pressing tool. In this way, press tool downtimes within a production time can be minimized, short maintenance times on the press tool can be guaranteed and the effects of a press tool standstill on an overall production flow can be minimized.
  • the invention also relates to a method for operating a pressing tool of the type described above.
  • a displaceable lower beam with a forming area is displaced into a filling position by means of a filling slide.
  • a workpiece to be formed is then placed on the lower beam.
  • the workpiece can also be fixed on the lower beam, for example by a fixing means between the lower beam and the upper beam.
  • the workpiece is merely placed on the lower beam.
  • the lower beam is then shifted into a pressing position by means of the filling slide and a pressing slide is pushed onto the lower beam in such a way that the lower beam remains in the pressing position during a forming process and cannot be shifted back towards the filling position by the force of the upper beam.
  • an upper beam with a forming area is then pressed against the forming area of the lower beam, so that the workpiece is formed during a forming process between the forming area of the lower beam and the forming area of the upper beam.
  • the press slide is shifted back from the lower beam in such a way that the lower beam is released again.
  • the lower beam can be shifted back from the pressing position to the filling position.
  • the lower beam is moved back to the filling position using the filling slide. Finally, the formed workpiece can be removed from the pressing tool.
  • FIG. 1 shows a pressing tool 10 for forming workpieces 100, in this example a sheet metal part of a motor vehicle with an undercut geometry.
  • the pressing tool 10 has a displaceable lower beam 20 which can be displaced between a filling position and a pressing position.
  • the displaceable lower beam 20 has a forming area 22 against which the workpiece 100 to be machined is pressed during a forming process.
  • This forming area 22 is the shaping section for the workpiece 100 to be machined on the lower beam 20.
  • the pressing tool 10 has a filling slide 40.
  • the filling slide 40 is formed by a section of the lower beam 20.
  • the filling slide 40 is connected to the lower beam 20 in one piece.
  • the filling slide 40 has an electric drive 42.
  • the electric drive 42 has a servo linear motor.
  • the electric drive 42 also has a communication interface 44.
  • the electric drive 42 of the filling slide 40 is connected to an electronic controller 60 via the communication interface 44.
  • the pressing tool 10 also has a press slide 50 which is designed to lock the lower beam 20 in the pressing position, so that the lower beam 20 remains in the pressing position during the forming process.
  • the press slide 50 is designed to be linearly movable along the arrow 4 .
  • the press slide 50 has an electric drive 52.
  • the electric drive 52 has a servo linear motor.
  • the electric drive 52 also has a communication interface 54.
  • the electric drive 52 of the press slide 50 is connected to the electronic controller 60 via the communication interface 54.
  • the communication interfaces 44 and 54 are based on the PNO's Profinet standard.
  • the electric drive of the filling slide 40 and the electric drive of the press slide 50 are linked to the electronic control 60 by the Profinet communication interfaces 44 and 54 .
  • the pressing tool 10 also has a displaceable upper beam 30 with a forming area 32, which can be displaced against the forming area 22 of the lower beam 20 in its pressing position, so that the workpiece 100 during the forming process between the forming area 22 of the lower beam 20 and the forming area 32 of the upper beam 30 can be reshaped.
  • the upper beam 30 is designed to be linearly movable along the arrow 2 .
  • figure 2 shows the pressing tool 10 from figure 1 in the pressing position.
  • the lower beam 20 was moved into the pressing position by means of the electric drive 42 of the filling slide 40 .
  • the workpiece 100 rests on the lower beam 20 .
  • the lower beam 20 is secured against being shifted back into the filling position by the press slide 50 which is connected to the lower beam 20 in a form-fitting manner.
  • figure 3 shows the pressing tool 10 from FIGS figures 1 and 2 during the forming process.
  • the forming area 32 of the upper beam 30 has been brought up to the forming area 22 of the lower beam 20 .
  • the workpiece 100 was formed between the forming area 32 of the upper beam 30 and the forming area 22 of the lower beam 20 .
  • the shape of the workpiece 100 now corresponds at least in sections to the respective contours of the forming area 22 of the upper beam 30 and the forming area 32 of the lower beam 20.
  • figure 4 shows the pressing tool 10 from FIGS Figures 1 to 3 after the forming process has taken place.
  • the upper beam 30 is back to the starting position according to the figure 1 been proceeded.
  • the press slide 50 was moved to the starting position so that the lower beam 20 was released and by means of the filling slide 40 to its starting position according to FIG figure 1 could be proceeded.
  • the finished formed workpiece 100 can now be removed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Ein Presswerkzeug (10) zum Formen eines Werkstücks (100), insbesondere zum Formen eines Kfz-Blechteils, verfügt über eine verlagerbare Unterwange (20) mit einem Umformbereich (22), welche zwischen einer Füllposition und einer Pressposition verlagerbar ist, und über eine verlagerbare Oberwange (30) mit einem Umformbereich (32), welche gegen den Umformbereich (22) der Unterwange (20) in deren Pressposition verlagerbar ist, so dass das Werkstück (100) bei einem Umformprozess zwischen dem Umformbereich (22) der Unterwange (20) und dem Umformbereich (32) der Oberwange (30) umgeformt werden kann. Um die Unterwange (20) zwischen der Füllposition und einer Pressposition zu verlagern, verfügt das Presswerkzeug (10) über einen Füllschieber (40), welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange (20) zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern. Ein solches Presswerkeug (10) verfügt außerdem über einen Pressschieber (50), welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange (20) in der Pressposition zu arretieren, so dass die Unterwange (20) beim Umformprozess in der Pressposition verbleibt. Es wird vorgeschlagen, dass der Füllschieber (40) und/oder der Pressschieber (50) über einen elektrischen Antrieb (42, 52) verfügt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Presswerkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Formen eines Werkstücks mittels eines solchen Presswerkzeugs.
  • Presswerkzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sind besonders geeignet, um Werkstücke mit hinterschnittigen Geometrien zu pressen und um zu bearbeitende Werkstücke leichter in Presswerkzeuge einzubringen und wieder herauszuholen zu können. Das gattungsgemäße Presswerkzeug verfügt über eine verlagerbare Unterwange, welche zwischen einer Füllposition und einer Pressposition verlagerbar ist. Diese verlagerbare Unterwange verfügt über einen Umformbereich, an den das zu bearbeitende Werkstück bei einem Umformprozess angepresst wird. Um die Unterwange zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern, verfügt das Presswerkzeug über einen Füllschieber. Ein gattungsgemäßes Presswerkeug verfügt außerdem über eine verlagerbare Oberwange mit einem Umformbereich, welche gegen den Umformbereich der Unterwange in deren Pressposition verlagerbar ist, so dass das Werkstück beim Umformprozess zwischen dem Umformbereich der Unterwange und dem Umformbereich der Oberwange umgeformt werden kann. Ein gattungsgemäßes Presswerkeug verfügt über einen Pressschieber, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange in der Pressposition zu arretieren, so dass die Unterwange beim Umformprozess in der Pressposition verbleibt und nicht durch eine Kraftbeaufschlagung durch die Oberwange zurück in Richtung der Füllposition gedrückt werden kann. Sowohl die Füllschieber als auch die Pressschieber sind im Stand der Technik hydraulisch und/oder pneumatisch angetrieben. Es sind lediglich elektrische Ventile zur Steuerung derartige Systeme bekannt.
  • Aus der DE 20 2014 007 606 U1 ist ein Presswerkzeug in Form einer elektrisch angetrieben Schwenkbiegemaschine bekannt, welche über eine feststehende Unterwange und eine schwenkbare Oberwange verfügt. Die Oberwange ist in verschiedene Benutzungsstellungen drehbar und mittels eines Verriegelungsmechanismus in den verschiedenen Benutzungsstellungen drehfest verriegelbar.
  • Presswerkzeuge mit zusätzlichen Schiebern für weitere Funktionen sind ebenfalls bekannt. Die zusätzlichen Schieber können beispielsweise dazu genutzt werden, um das zu bearbeitende Werkstück beim Umformprozess am Presswerkzeug zu fixieren, wie es aus der DE 10 2009 037 854 A1 bekannt ist. Hier wird das zu bearbeitende Werkstück zwischen einen Niederhalter und eine Platte geklemmt, so dass das Werkstück bei einer gemeinsamen Bewegung des Niederhalters und der Platte in Richtung eines Stempels fixiert ist.
  • Aus der DE 20 305 239 U1 ist ebenfalls ein Presswerkzeug mit zusätzlichem Schieber bekannt. Das Dokument offenbart ein Presswerkzeug, welches zum Zwecke einer erhöhten Beweglichkeit zwischen einem Setzkopf mit Fügestempel und einem Rahmenschenkel über einen Betätigungsarm verfügt, der den Setzkopf trägt. Dies dient dem Schaffen eines Freiraums oberhalb des Setzkopfes, um somit Werkstücke mit einer Störkontur bearbeiten zu können.
  • Pneumatische Antriebe bringen eine Reihe von Nachteilen mit sich. Sie haben einen relativ hohen Energieverlust, sind anfällig für Temperaturschwankungen, und ihre Kräfte sind im Vergleich zu hydraulischen Antrieben begrenzt. Die anzutreibenden Massen variieren von 50 kg bis 2,5 to. Pneumatische Antriebe erfordern außerdem die Verwendung von Festanschlägen und Stoßdämpfern. Um derartige Systeme zu überwachen, beispielsweise um die Positionen der einzelnen Elemente abzufragen, sind Endlagenabfrager und/oder Näherungsschalter nötig. Zur Überwachung ist jeder Schieber mit einer pneumatischen Endlagenabfrage, beispielsweise einem mechanisch betätigten Ventil, versehen, um einen störungsfreien sequenziellen Ablauf des Presswerkzeugs zu gewährleisten. Die Druckluft muss aufbereitet werden und verursacht einen zusätzlichen Energiebedarf durch den Bedarf von Kompressoren, welche wiederum Geräusche in den anwendenden Gewerken verursachen.
  • Auch hydraulische Systeme bringen eine Reihe von Nachteilen mit sich. Hydraulische Systeme sind ebenfalls temperaturempfindlich, sie haben hohe Anforderungen an die Filtrierung der Hydraulikflüssigkeit und es besteht stets die Gefahr von Leckagen. Mit der Zeit nimmt die Hydraulikflüssigkeit an Kompressibilität zu, woraufhin das gesamte System einer Wartung unterzogen werden muss. Auch bei hydraulischen Systemen werden Kräfte, Energie und Signale über eine Flüssigkeit übertragen. Die verwendeten Flüssigkeiten sind beispielsweise Mineralöle. Diese Flüssigkeiten können einen schädlichen Einfluss auf die Umwelt haben. Es sind also erhöhte Sicherheitsvorkehrungen in den jeweiligen Werken zu treffen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Presswerkzeug dahingehend weiterzubilden, dass die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden oder vermindert werden.
  • Erfindungsgemäß wird dies mittels eines Presswerkzeugs zum Formen eines Werkstücks, insbesondere zum Formen eines KFZ-Blechteils erzielt, welches die folgenden Merkmale aufweist. Bevorzugt ist der Umformbereich der Unterwange und der Umformbereich der Oberwange derart ausgebildet, dass das Werkstück beim Umformprozess eine hinterschnittige Bauteilgeometrie erhält.
  • Das Presswerkzeug verfügt über eine verlagerbare Unterwange mit einem Umformbereich, welche zwischen einer Füllposition und einer Pressposition verlagerbar ist. Es verfügt weiterhin über eine verlagerbare Oberwange mit einem Umformbereich, welcher gegen den Umformbereich der Unterwange in deren Pressposition verlagerbar ist, so dass das Werkstück bei einem Umformprozess zwischen dem Umformbereich der Unterwange und dem Umformbereich der Oberwange umgeformt werden kann.
  • Das Presswerkzeug verfügt weiterhin über einen Füllschieber, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern. Dies ermöglicht zum einen die Umformung von Werkstücken mit einer hinterschnittigen Geometrie und zum anderen ein vereinfachtes Einbringen des umzuformenden Werkstücks.
  • Damit die Unterwange beim Umformprozess von der Oberwange nicht zurück in die Füllposition gedrückt werden kann, verfügt das Presswerkeug über einen Pressschieber, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange in der Pressposition zu arretieren. Bevorzugt führt der Pressschieber zu einem Formschluss zwischen der Unterwange und einer Basis, so dass die Unterwange beim Umformprozess in ihrer Pressposition verbleibt.
  • Das erfindungsgemäße Presswerkzeug verfügt über einen elektrischen Antrieb für den Füllschieber und/oder einen elektrischen Antrieb für den Pressschieber, um die Unterwange zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern und/oder um die Unterwange beim Umformprozess in der Pressposition zu arretieren. Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen verwenden lediglich elektrische Ventile, die Antriebe sind stets pneumatisch oder hydraulisch. Bevorzugt ist der elektrische Antrieb für den Füllschieber und/oder der elektrische Antrieb für den Pressschieber ohne ein zwischengeschaltetes Getriebe ausgebildet. Somit kann der elektrische Antrieb für den Füllschieber und/oder der elektrische Antrieb für den Pressschieber mit weniger beweglichen Teilen ausgebildet sein. Ein Antrieb ohne ein zwischengeschaltetes Getriebe ist vorteilhaft, da weniger Reibverluste auftreten können und eine präzisere Ansteuerung möglich ist.
  • Bevorzugt ist der Füllschieber und/oder der Pressschieber durch einen elektrischen AC-Servomotor angetrieben. Bevorzugt verfügt sowohl der Füllschieber als auch der Pressschieber über einen elektrischen Antrieb. Es ist denkbar, dass nur der Füllschieber oder der Pressschieber über einen elektrischen Antrieb verfügt. Aufgrund der oben genannten vielen Vorteile des elektrischen Antriebes ist es jedoch bevorzugt, dass beide, sowohl der Füllschieber als auch der Pressschieber, jeweils über einen elektrischen Antrieb verfügen.
  • Durch das Verwenden von elektrischen Antrieben können an erfindungsgemäßen Presswerkzeugen höhere Taktzeiten gefahren werden. Weitere Vorteile der elektrischen Antriebe liegen unter anderem in einem geringeren Montageaufwand und darin, dass keine unterschiedlichen Antriebsmedien verwendet werden müssen. Jegliche Pneumatikbauteile können eingespart werden und eine Pneumatikinstallation, entfällt vollständig. Erfindungsgemäße Presswerkzeuge weisen außerdem einen erheblich geringeren Energieverbrauch auf. Weiterhin wird weniger Bauraum benötigt, so dass ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug kompakter ausgebildet sein kann. Damit steht mehr Bauraum für andere Komponenten zur Verfügung. Das erfindungsgemäße Presswerkzeug verfügt über eine bessere Dynamik im Vergleich zu pneumatischen oder hydraulischen Presswerkzeugen. Der Füllschieber und/oder der Pressschieber kann präziser angesteuert werden, da jede Position des Antriebes abfragbar sein kann. Es ist ein sogenanntes Condition Monitoring möglich. Das Konzept des Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) basiert auf einer regelmäßigen oder permanenten Erfassung von Maschinenzuständen durch Messungen und Analysen physikalischer Größen, z. B. von der Lage und Näherung der bewegten Komponenten. Durch den Einsatz elektrischer Antriebe kann auf die Verwendung aufwändiger Stoßdämpfer und auf eine pneumatische Endlagenabfrage verzichtet werden. Durch den Einsatz elektrischer Antriebe reduziert sich außerdem die Systemträgheit. Dies resultiert wiederum in einem geringeren Energieverbrauch. Der Wartungsaufwand eines solchen Presswerkzeugs wird erheblich reduziert.
  • Bevorzugt ist die Unterwange linear zwischen der Füllposition und der Pressposition verlagerbar. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen von der vorliegenden Erfindung umfasst, bei denen die Unterwange von einem Schwenk- und/oder Drehantrieb zwischen der Füllposition und der Pressposition verlagerbar ist.
  • Bevorzugt ist der Füllschieber ein integraler Bestandteil der Unterwange, so dass der Füllschieber und die Unterwange einstückig ausgebildet sind. Durch diese Gestaltung ist die Unterwange besonders einfach zu konstruieren. Es ist jedoch auch möglich, dass der Füllschieber beispielswese an der Unterwange montierbar ist, oder dass die Unterwange beispielsweise durch die Schwerkraft auf dem Füllschieber aufliegt.
  • Bevorzugt verfügt der elektrische Antrieb des Füllschiebers und/oder der elektrische Antrieb des Pressschiebers über einen Servomotor, besonders bevorzugt über einen AC-Servomotor, insbesondere bevorzugt über einen synchronen Servo-Linearmotor SL2.
  • Als Servomotor soll vorliegend nicht die Bauart des Motors, sondern dessen Funktion verstanden werden. Als Servomotor kann prinzipiell jeder elektrische Motor verwendet werden, der in der Lage ist, eine ausreichend genaue Position zu erreichen. Um eine genaue Position zu erreichen, benötigen die meisten elektrischen Antriebe eine elektronische Baugruppe, die laufend Informationen über die Stellung und/oder die Geschwindigkeit des Antriebes erzeugt.
  • Diese Informationen können an eine Steuerung zurückgemeldet werden, wodurch ein Regelkreis entsteht. Als Antriebsbauarten kommen beispielsweise Schrittmotoren, Asynchronmotoren, Synchronmotoren, Gleichstrommotoren in Betracht.
  • Eine Ausnahme bildet hierbei der Schrittmotor. Da die Bewegung des Schrittmotors hinreichend genau anhand von einer Steuerung gelieferten Schrittzahl bestimmt werden kann, kann in der Regel auf eine oben beschriebene elektronische Baugruppe verzichtet werden.
  • Bevorzugt verfügt der elektrische Antrieb des Füllschiebers und/oder der elektrische Antrieb des Pressschiebers über eine elektronische Steuerung. In einer Ausgestaltung, bei der sowohl der Füllschieber als auch der Pressschieber über einen elektrischen Antrieb verfügen, verfügen diese bevorzugt über eine gemeinsame elektronische Steuerung. Diese Steuerung ermöglicht es beispielsweise, dass das Presswerkzeug in eine Montagestraße eingebunden werden kann. Sie ermöglicht die präzise und zeitliche Steuerung des Presswerkzeugs.
  • Bevorzugt verfügt der elektrische Antrieb des Füllschiebers und/oder der elektrische Antrieb des Pressschiebers über eine Kommunikationsschnittstelle, mit der der Antrieb des Füllschiebers und/oder mit der der Antrieb des Pressschiebers an die oben genannte elektronische Steuerung angebunden werden kann.
  • Besonders bevorzugt ermöglicht die Kommunikationsschnittstelle, dass Funktionen und/oder Echtzeit-Eigenschaften des elektrischen Antriebs des Füllschiebers und/oder des elektrischen Antriebs des Pressschiebers abgefragt werden können. Als Kommunikationsschnittstelle können beispielsweise Tacho-Generatoren, Resolver, Impulsgeber, Sinusgeber, Lagegeber und Kombinationen davon verwendet werden. Es gibt weiterhin zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten zwischen verschiedenen Antriebsarten und Kommunikationsschnittstellen, die von dieser Erfindung umfasst sein sollen. Die Kommunikationsschnittstelle entspricht bevorzugt einem Industrial-Ethernet-Standard, besonders bevorzugt dem Process Field Network Standard (Profinet) der PROFI BUS-Nutzerorganisation e. V. (PNO).
  • Da die elektrischen Antriebe eine präzise Position erreichen sollen, ist eine übergeordnete Regeleinheit bevorzugt, welche beispielsweise Befehle entgegennimmt, Soll-Werte mit IstWerten vergleicht und einen für den elektrischen Antrieb geeigneten Stromwert liefert. Diese Regeleinheit wird oftmals auch als Controller, Servoverstärker oder Regler bezeichnet.
  • Durch eine Kombination der elektrischen Antriebe mit der Kommunikationsschnittstelle ist auf besonders einfache Art und Weise eine Digitalisierung des Presswerkzeugs möglich. Es können somit auf besonders einfache Weise Leistungsdaten des Presswerkzeugs ermittelt werden. Die elektrischen Antriebe und die Kommunikationsschnittstelle ermöglichen eine vorbeugende Instandhaltung oder Wartung des Presswerkzeuges. Auf diese Weise können Presswerkzeugstillstände innerhalb einer Fertigungszeit minimiert werden, kurze Instandhaltungszeiten an dem Presswerkzeug gewährleistet werden und Auswirkungen eines Stillstandes des Presswerkzeuges auf einen gesamtzeitlichen Fertigungsfluss minimiert werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Presswerkzeuges oben beschriebener Art.
  • Dabei ist vorgesehen, dass zunächst eine verlagerbare Unterwange mit einem Umformbereich mittels eines Füllschiebers in eine Füllposition verlagert wird.
  • Anschließend wird ein zu formendes Werkstück auf die Unterwange aufgebracht. Das Werkstück kann auf der Unterwange zusätzlich fixiert werden, beispielsweise von einem Fixiermittel zwischen der Unterwange und der Oberwange. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Werkstück lediglich auf die Unterwange aufgelegt wird.
  • Anschließend wird die Unterwange mittels des Füllschiebers in eine Pressposition verlagert und ein Pressschieber wird derart an die Unterwange geschoben, dass die Unterwange bei einem Umformprozess in der Pressposition verbleibt und nicht Kraft der Oberwange zurück in Richtung der Füllposition verlagert werden kann.
  • Zum Umformen des Werkstücks wird anschließend eine Oberwange mit einem Umformbereich gegen den Umformbereich der Unterwange gepresst, so dass das Werkstück bei einem Umformprozess zwischen dem Umformbereich der Unterwange und dem Umformbereich der Oberwange geformt wird.
  • Nach dem Umformprozess wird der Pressschieber derart von der Unterwange zurück verlagert, dass die Unterwange wieder freigegeben wird. Dadurch kann die Unterwange wieder von der Pressposition in die Füllposition verlagert werden.
  • Die Unterwange wird mittels des Füllschiebers zurück in die Füllposition verlagert. Abschließend kann das umgeformte Werkstück aus dem Presswerkzeug entnommen werden.
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug in einer Füllposition,
    Fig. 2
    das Presswerkzeug aus Fig. 1 in einer Pressposition,
    Fig. 3
    das Presswerkzeug aus den Fig. 1 und 2 bei einem Umformprozess,
    Fig. 4
    das Presswerkzeug aus den Fig. 1 bis 3 nach einem Umformprozess.
  • Fig. 1 zeigt ein Presswerkzeug 10 zum Umformen von Werkstücken 100, in diesem Beispiel eines KFZ-Blechteiles mit einer hinterschnittigen Geometrie.
  • Das Presswerkzeug 10 verfügt über eine verlagerbare Unterwange 20, welche zwischen einer Füllposition und einer Pressposition verlagerbar ist.
  • Die verlagerbare Unterwange 20 verfügt über einen Umformbereich 22, an den das zu bearbeitende Werkstück 100 bei einem Umformprozess angepresst wird. Dieser Umformbereich 22 ist der formgebende Abschnitt für das zu bearbeitende Werkstück 100 der Unterwange 20.
  • Um die Unterwange 20 zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern, verfügt das Presswerkzeug 10 über einen Füllschieber 40. Der Füllschieber 40 wird durch einen Abschnitt der Unterwange 20 gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Füllschieber 40 einteilig mit der Unterwange 20 verbunden. Der Füllschieber 40 verfügt über einen elektrischen Antrieb 42. Der elektrische Antrieb 42 verfügt über einen Servo-Linearmotor. Der elektrische Antrieb 42 verfügt außerdem über eine Kommunikationsschnittstelle 44. Über die Kommunikationsschnittstelle 44 ist der elektrische Antrieb 42 des Füllschiebers 40 mit einer elektronischen Steuerung 60 verbunden.
  • Das Presswerkeug 10 verfügt weiterhin über einen Pressschieber 50, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange 20 in der Pressposition zu arretieren, so dass die Unterwange 20 beim Umformprozess in der Pressposition verbleibt. Der Pressschieber 50 ist entlang des Pfeiles 4 linear beweglich ausgebildet. Der Pressschieber 50 verfügt über einen elektrischen Antrieb 52. Der elektrische Antrieb 52 verfügt über einen Servo-Linearmotor. Der elektrische Antrieb 52 verfügt außerdem über eine Kommunikationsschnittstelle 54. Über die Kommunikationsschnittstelle 54 ist der elektrische Antrieb 52 des Pressschiebers 50 mit der elektronischen Steuerung 60 verbunden.
  • Die Kommunikationsschnittstellen 44 und 54 basieren auf dem Profinet Standard der PNO. Durch die Profinet-Kommunikationsschnittstellen 44 und 54 sind der elektrische Antrieb des Füllschiebers 40 und der elektrische Antrieb des Pressschiebers 50 an die elektronische Steuerung 60 eingebunden.
  • Das Presswerkeug 10 verfügt außerdem über eine verlagerbare Oberwange 30 mit einem Umformbereich 32, welche gegen den Umformbereich 22 der Unterwange 20 in deren Pressposition verlagerbar ist, so dass das Werkstück 100 beim Umformprozess zwischen dem Umformbereich 22 der Unterwange 20 und dem Umformbereich 32 der Oberwange 30 umgeformt werden kann. Die Oberwange 30 ist entlang des Pfeiles 2 linear beweglich ausgebildet.
  • Figur 2 zeigt das Presswerkzeug 10 aus Figur 1 in der Pressposition. Die Unterwange 20 wurde mittels des elektrischen Antriebs 42 des Füllschiebers 40 in die Pressposition verlagert. Das Werkstück 100 liegt auf der Unterwange 20 auf. Die Unterwange 20 ist gegen ein Zurückverlagern in die Füllposition durch den Pressschieber 50 gesichert, der formschlüssig an die Unterwange 20 anschließt.
  • Figur 3 zeigt das Presswerkzeug 10 aus den Figuren 1 und 2 während des Umformprozesses. Die Oberwange 30 ist mit ihrem Umformbereich 32 an den Umformbereich 22 der Unterwange 20 herangeführt worden. Das Werkstück 100 wurde dabei zwischen dem Umformbereich 32 der Oberwange 30 und dem Umformbereich 22 der Unterwange 20 umgeformt. Die Form des Werkstücks 100 entspricht nun zumindest abschnittsweise den jeweiligen Konturen des Umformbereiches 22 der Oberwange 30 und des Umformbereiches 32 der Unterwange 20.
  • Figur 4 zeigt das Presswerkzeug 10 aus den Figuren 1 bis 3 nach dem erfolgten Umformprozess. Die Oberwange 30 ist zurück in die Ausgangsposition gemäß der Figur 1 verfahren worden. Der Pressschieber 50 wurde in die Ausgangsposition verfahren, so dass die Unterwange 20 freigegeben wurde und mittels des Füllschiebers 40 in ihre Ausgangsposition gemäß von Figur 1 verfahren werden konnte. Das fertig umgeformte Werkstück 100 kann nun entnommen werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Presswerkzeug
    20
    Unterwange
    22
    Umformbereich der Unterwange
    30
    Oberwange
    32
    Umformbereich der Oberwange
    40
    Füllschieber
    50
    Pressschieber
    42, 52
    elektrischer Antrieb
    44, 54
    Kommunikationsschnittstelle
    60
    elektronische Steuerung
    100
    Werkstück

Claims (10)

  1. Presswerkzeug (10) zum Formen eines Werkstücks (100), insbesondere zum Formen eines Kfz-Blechteils, wobei das Presswerkzeug (10) über eine verlagerbare Unterwange (20) mit einem Umformbereich (22) verfügt, welche zwischen einer Füllposition und einer Pressposition verlagerbar ist, wobei das Presswerkeug (10) über eine verlagerbare Oberwange (30) mit einem Umformbereich (32) verfügt, welcher gegen den Umformbereich (22) der Unterwange (20) in deren Pressposition verlagerbar ist, so dass das Werkstück (100) bei einem Umformprozess zwischen dem Umformbereich (22) der Unterwange (20) und dem Umformbereich (32) der Oberwange (30) umgeformt werden kann, wobei das Presswerkeug (10) über einen Füllschieber (40) verfügt, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange (20) zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern, wobei das Presswerkeug (10) über einen Pressschieber (50) verfügt, welcher dazu ausgebildet ist, die Unterwange (20) in der Pressposition zu arretieren, so dass die Unterwange (20) beim Umformprozess in der Pressposition verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschieber (40) und/oder der Pressschieber (50) über einen elektrischen Antrieb (42, 52) verfügt, um die Unterwange (20) zwischen der Füllposition und der Pressposition zu verlagern und/oder um die Unterwange (20) beim Umformprozess in der Pressposition zu arretieren.
  2. Presswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterwange (20) linear zwischen der Füllposition und der Pressposition verlagerbar ist.
  3. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschieber (40) ein integraler Bestandteil der Unterwange (20) ist.
  4. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschieber (40) und der Pressschieber (50) jeweils über einen elektrischen Antrieb (42, 52) verfügen.
  5. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (42) des Füllschiebers (40) und/oder der elektrische Antrieb (52) des Pressschiebers (50) über einen AC-Servomotor verfügen.
  6. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (42) des Füllschiebers (40) und/oder der elektrische Antrieb (52) des Pressschiebers (50) über eine elektronische Steuerung verfügen, vorzugsweise verfügen der elektrische Antrieb (42) des Füllschiebers (40) und der elektrische Antrieb (52) des Pressschiebers (50) über eine gemeinsame elektronische Steuerung (60).
  7. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (42) des Füllschiebers (40) und/oder der elektrische Antrieb (52) des Pressschiebers (50) über eine Kommunikationsschnittstelle (44, 54) verfügt, mit der der Antrieb (42) des Füllschiebers (40) und/oder mit der der Antrieb (52) des Pressschiebers (50) an die elektronische Steuerung (60) angebunden werden kann, vorzugsweise ermöglicht die Kommunikationsschnittstelle (44, 54) es, dass Funktionen und/oder Echtzeit-Eigenschaften des elektrischen Antriebs (42) des Füllschiebers (40) und/oder des elektrischen Antriebs (52) des Pressschiebers (50) abgefragt werden können.
  8. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (44, 54) einem Industrial-Ethernet-Standard, bevorzugt dem Process Field Network Standard der PROFIBUS-Nutzerorganisation e.V. entspricht.
  9. Presswerkzeug (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich (22) der Unterwange (20) und der Umformbereich (32) der Oberwange (30) derart ausgebildet sind, dass das Werkstück (100) beim Umformprozess eine hinterschnittige Bauteilgeometrie erhält.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Presswerkzeuges (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten:
    a. eine verlagerbare Unterwange (20) mit einem Umformbereich (22) wird mittels eines Füllschiebers (40) in eine Füllposition verlagert, und
    b. ein zu formendes Werkstück (100) wird auf die Unterwange (20) aufgebracht, und
    c. die Unterwange (20) wird mittels des Füllschiebers (40) in eine Pressposition verlagert, und
    d. ein Pressschieber (50) wird derart an die Unterwange (20) geschoben, so dass die Unterwange (20) bei einem Umformprozess in der Pressposition verbleibt, und
    e. eine Oberwange (30) mit einem Umformbereich (32) wird gegen den Umformbereich (22) der Unterwange (20) gepresst, so dass das Werkstück (100) bei einem Umformprozess zwischen dem Umformbereich (22) der Unterwange (20) und dem Umformbereich (32) der Oberwange (30) geformt wird, und
    f. der Pressschieber (50) wird derart von der Unterwange (20) zurück verlagert, so dass die Unterwange (20) freigegeben wird, und
    g. die Unterwange (20) wird mittels des Füllschiebers (40) in die Füllposition verlagert, und
    h. das geformte Werkstück (100) wird aus dem Presswerkzeug (10) entnommen.
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