NL8601696A - Diepvormpers. - Google Patents

Description

N.0. 33732 1

Diepvormpers

De uitvinding heeft betrekking op een diepvormpers voorzien van een vaste matrijs, een flexibele plunjer die uit een rub-5 berplaat bestaat, waarbij tussen vaste matrijs en rubberplaat de te vervormen blerik wordt geplaatst, een perscilinder tegen de rubberplaat met een centraal kanaal waardoor vloeistof met geregelde druk onder de rubberplaat kan worden toegelaten, en een hydraulisch vloeistofcircuit, waarbij in een eerste fase door de perscilinder het rubber wordt samen-10 gedrukt en de blenk door binnenwaarts gerichte wrijvingskrachten in de matrijsholte wordt gedrongen en in een tweede fase door de plunjervloei-stofdruk de blenk tot in de details van de matrijsholte wordt vervormd. Een dergelijke diepvormpers is in de praktijk bekend.

In het algemeen worden bij een traditionele dieptrek-15 matrijs drie onderdelen toegepast: een vaste matrijs voor de vorm van de buitenzijde van het te vormen produkt, een plunjer die de te vervormen plaat of blenk in de matrijs drukt en daarmee de vorm van de binnenzijde van het te vormen produkt bepaalt, en een plooihouder die de randen van de blenk vasthoudt opdat deze niet gaan plooien. Dergelijke traditionele 20 dieptrekmatrijzen zijn zeer kostbaar daar de vaste matrijs en plooihouder nauwkeurig op elkaar moeten zijn afgestemd opdat het gevormde produkt precies tussen deze delen past. Een complicatie is tevens dat de plaatdikte na de vervorming niet altijd meer constant is. In de techniek zijn daarom flexibele matrijsdelen of plunjers ontwikkeld die zichzelf 25 aanpassen en derhalve niet op maat behoeven te worden gemaakt. Een bijkomend probleem blijft evenwel dat hiervoor een hoge perskracht en derhalve kostbare persen nodig zijn.

De in de aanhef genoemde diepvormpers maakt ook gebruik van een flexibele plunjer waarvoor ook betrekkelijk grote pers-30 krachten nodig zijn. Doordat echter voor deze flexibele plunjer een losse rubberplaat wordt toegepast, en omdat er maar één bewegend deel is dat zich over een korte wég verplaatst (1 £ 2 cm), wordt toch een zeer compacte en goedkope pers verkregen. Tijdens het persproces wordt door de persdruk op de rubberplaat in een eerste fase bevorderd dat door naar 35 het midden gerichte wrijvingskrachten het rubber naar binnen wordt gedrongen waarbij het naar binnen vloeit. Hierdoor wordt de blenk in de matrijsholte gedrukt. Bovendien voorkomt de rubberplaat of plunjer dat er "secundaire" plooivorming optreedt bijvoorbeeld bij niet-cirkelsym-metrische of kegelvormen. In een tweede fase van het persproces wordt 40 door de onder de plunjer toegelaten vloeistof of olie onder geregelde ieoiese * « 2 druk de blenk volledig in de details van de matrijsholte gedrukt zodat deze geheel de gewenste vorm aanneemt.

Door de toepassing van de flexibele plunjer kan een grote variëteit aan vormen worden gemaakt terwijl het voordeel wordt 5 verkregen dat de blenk bij dit diepvormen veel minder dan bij dieptrek-ken op trek wordt belast waardoor er geen of minder verdunning in de blenkplaat optreedt. Hierdoor kunnen ook niet goed dieptrekbare materialen worden verwerkt zoals constructiestaal en kunststof. Tevens behoeft de perscilinder slechts een korte slag te maken, namelijk ca. 10 tot 20 10 mm, hetgeen voldoende is om de rubberplaat in elkaar te drukken. Ook is slechts één vast matrijsdeel nodig. De flexibele rubberplaat vervult zowel de funktie van plunjer als van plooihouder.

Van groot belang bij bovengenoemde diepvormpers is de combinatie van binnenwaarts gerichte wrijvingskrachten in de rubberplaat 15 met de dwars op deze rubberplaat staande plunjerkracht.

Bij bovengenoemde diepvormpers is het van essentieel belang dat de plunjervloeistofdruk zeer nauwkeuring (1 - 2%) over het gehele drukbereik kan worden geregeld. Bij de normaal in de handel beschikbare drukregelventielen blijkt dit niet goed mogelijk; met name in 20 het· lagere drukbereik werken deze ventielen niet goed. Deze ventielen werken, namelijk met een krachtenbalans. Bij lage drukken zijn de krachten op de ventielschuif aan beide zijden zeer laag waardoor wrijvingskrachten en massatraagheidskrachten een grote foutenbron gaan vormen.

Een verder probleem bij bovengenoemde diepvormpers is dat het met de ge-25 bruikelijke hydraulische circuits niet mogelijk is de plunjervloeistofdruk volgens een bepaald drukdiagram uit te oefenen. Het is tevens van belang dat de vloeistofdruk in de perscilinder en de vloeistofdruk voor de plunjer nauwkeurig op elkaar afgestemd zijn.

De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te onder-30 vangen en een diepvormpers aan te geven die een zeer compacte en goedkope uitvoering heeft en waarmee de kosten van kleine-seriefabricage van produkten aanzienlijk verlaagd zijn. Dit wordt bij een diepvormpers van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat voor een nauwkeurige regeling over het gehele drukbereik een elektroni-35 sche regelschakeling is aangebracht voor het hydraulische circuit, waarbij in de vloeistofleiding naar de perscilinder een drukopnemer, en in de vloeistofleiding naar de plunjer een drukopnemer en een stroomregel-ventiel is opgenomen waarvan de elektrische bekrachtiging een funktie is van de perscilinderdruk. Bij deze uitvoering wordt op buitengewoon nauw- 860 1 SS 6 3 keurige wijze het gehele drukhereik geregeld, mede doordat de plunjer zich bij benadering als een hydraulische integrator gedraagt.

Bovengenoemde diepvormpers, waarin het hydraulische circuit van een pomp is voorzien, heeft een verdere voordelige uit-5 voeringsvorm doordat de elektronische regelschakeling is uitgevoerd met een begrenzingsinstelorgaan zodanig dat de door het stroomregelventiel teweeg gebrachte plunjervloeistofdruk altijd lager is dan de persdruk op de rubberplaat waardoor tijdens de perscyclus een veilige afdichting van de plunjervloeistof gewaarborgd blijft, en doordat in het hydraulische 10 circuit tevens een door de rondgepompte vloeistof aangedreven venturi-pomp is aangebracht waardoor na afloop van de perscyclus onder besturing van de elektronische regelschakeling eerst de plunjervloeistof wordt teruggezogen en daarna de persdruk wordt weggenomen. Doordat tijdens de perscyclus de druk in het rubber aan de rand van de rubberplaat altijd 15 hoger is dan de plunjervloeistofdruk wordt bereikt dat de afdichting van de plunjervloeistof altijd gewaarborgd blijft. Hierdoor kan de rubberplaat ook aan de randen vlak zijn, d.w.z. dat hij goedkoop te vervaardigen is. Ook behoeft deze plaat niet aan de randen te worden ingeklemd of vastgelijmd met de hieruit voortvloeiende problemen. De plaat beweegt 20 tijdens de vervorming namelijk naar binnen en wordt dunner. Daarbij zouden er dan ook grote spanningsconcentraties optreden ter plaatse van de inklemming of lijmverbinding.

Door bovengenoemde uitvoering met losse rubberplaat kan deze gemakkelijk verwisseld worden. Tevens kan deze rubberplaat ge-25 makkelijk uit een vlakke plaat worden gestanst. Om te Verhinderen dat na afloop van de perscyclus plunjervloeistof kan ontsnappen wordt eerst de plunjervloeistof teruggezogen en daarna de cilinderdruk ontlast. Wanneer niet geperst wordt heerst dus voortdurend een onderdruk in de plunjervloeistof waardoor de rubberplaat wordt vlakgezogen.

30 Zoals aangegeven moet direkt na afloop van de perscy clus de plunjervloeistof snel worden teruggezogen. Het is echter goed mogelijk dat niet alleen vloeistof of olie maar ook lucht wordt meegezogen. Door nu volgens de uitvinding een venturipomp toe te passen, d.w.z. een door een vloeistofstraal aangedreven pomp, wordt de werking daarvan 35 niet beïnvloed door luchtbellen. Tevens wordt het voordeel gekregen dat de capaciteit van de pomp sterk met het aanbod of drukverschil varieert hetgeen een vereiste is en dat de voor de aandrijving benodigde vloeistof- of oliestroom toch al beschikbaar is. Een dergelijke pomp is klein, zeer betrouwbaar en relatief goedkoop.

40 Een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding 8601696

A O

4 heeft het kenmerk dat de perscilinder aan zijn persvlak voorzien is van een holte om, voor een deel, wegvloeiend rubber op te nemen. Hierdoor wordt een extra bufferruimte voor het naar binnen vloeiende rubber verkregen die in deze holte en in de uitstulping van de blenk kan vloeien.

5 Vooral bij het diepvormen van relatief kleine produkten is deze holte gewenst. Bij grotere produkten is voldoende ruimte aanwezig door het opbollen van de blenk in de matrijsholte.

De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waar-10 in dezelfde componenten in de verschillende figuren met dezelfde verwij-zingscijfers zijn aangeduid, en waarin: figuur 1 een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft van de in de aanhef genoemde diepvormpers; de figuren 2a tot d een schets geven van opvolgende 15 fasen in het persproces; figuur 3 een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft van de diepvormpers met een holte in het persvlak van de perscilinder onder de rubber plaat; figuur 4 een schema geeft van het hydraulische cir- 20 cuit; en figuur 5 een schema geeft van de elektronische regel- schakeling.

Bij het in figuur 1 aangegeven doorsnedeaanzicht van de diepvormpers uit de aanhef geeft 1 de drukhouder, 2 de vaste matrijs, 25 3 de te vervormen blenk of plaatmateriaal, 4 de rubberplaat of membraan, 5 de plunjervloeistof of olie, en 6 het bewegende persvlak of bodemdeel van de perscilinder, 7 het centrale kanaal daarin voor toevoer van de plunjervloeistof, en 8 de matrijsholte aan. Bij deze diepvormpers wordt eerst de rubberplaat of het membraan aangeperst waardoor de randen als 30 gevolg van de binnenwaarts gerichte wrijvingskrachten naar binnen vloeien en het blenkmateriaal mee naar binnen nemen. Tijdens deze aanpersing wordt de druk op de plunjervloeistof vergroot en wordt het materiaal tot op de bodem van de matrijsholte vervormd. In een tweede fase van de vervorming wordt deze druk tot maximaal opgevoerd waardoor de blenk geheel 35 de details van de matrijsholte overneemt.

In de figuur 2a tot 2d is dit in meer detail aangegeven. Figuur 2a geeft de beginsituatie met de blenk 3 tussen de rubberplaat 4 en de vaste matrijs 2 geplaatst. In figuur 2b is waarneembaar dat door de persdruk en de daardoor ontstane wrijvingskrachten het rub- 8601 696 5 ^ ' ber wordt samengedrukt, naar binnen wordt gedrongen en alleen in de matrijsholte 8 en/of in een in de (perscilinder)bodem 6 uitgespaarde holte kan wegvloeien. Hierdoor worden door de wrijvingskrachten de blenkranden mee naar binnen genomen en stulpt deze blenk in het midden 5 uit. In figuur 2c wordt nu de vervorming van de blenk t. g.v. binnenwaarts gerichte wrijvingskrachten verder voortgezet totdat de blenk de bodem van de matrijsholte bereikt. Dit kan worden ondersteund door de vloeistof of olie 7 onder de rubberplaat 4 te pompen. In figuur 2d is aangegeven hoe door het opvoeren van de plunjervloeistofdruk de vervor-10 ming van de blenk 3 verder gaat en deze geheel de vorm van de matrijsholte aanneemt.

Zoals reeds eerder aangegeven treedt hier een combinatie van binnenwaarts gerichte wrijvingskrachten langs de randen en dwars op de rubberplaat staan de plunjerkrachten op.

15 In figuur 3 is een dwarsdoorsnede aangegeven met een in het persvlak van de perscilinder opgenomen uitneembaar deel 9 met een holte 10. Deze holte wordt gebruikt om het wegvloeiend rubber voor een klein deel op te vangen, het andere deel zal zoals eerder vermeld in de matrijsholte 8 gedwongen worden. Deze holte 10 kan bijvoorbeeld toege-20 past worden bij het diepvormen van relatief kleine produkten. Bij grotere produkten wordt voldoende ruimte gekregen voor de blenk in de matrijsholte 8.

Figuur 4 geeft het schema van het hydraulische circuit volgens de uitvinding. In dit schema zijn met 20 en 21 resp. een elek-25 trisch aangedreven pomp én een door vloeistof aangedreven (zuig)venturi-pomp, met 22 een filter, met 23 het reeds genoemde stroomregelventiel voor de regeling van de druk van de plunjervloeistof in het kanaal 7 van de perscilinder, met 26 een drukreductieventiel voor de vloeistofdruk naar de perscilinder 6, met 27 een ventiel, met 28 een drukopnemer, met 30 29 een drukopnemer, met 25 een drukgestuurd terugslagventiel, met 24 een ventiel, met 30 een overdrukventiel, en met 31 een tank aangeduid.

Figuur 5a geeft het schema van de voor de regeling van het hydraulische circuit toegepaste elektronische regelschakeling volgens de uitvinding. In deze figuur zijn met 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 35 47 verschillende potentiometers aangegeven. Met 29, 28, 50, 51, 62, 63, 64, 65 en 61 zijn de signalen resp. van de drukopnemer 29, van de drukopnemer 28, van de werkelijke zuigers tand, van de twee klemmen die de pershelften van de diepvormpers op elkaar bevestigd houden, van het stoporgaan, van het noodstoporgaan, van de pomp-in/uit schakelaar, en §60 1 69 6 ύ > 6 van de startknop aangegeven. Met 52 en 53 zijn respectievelijk een timer van zestig seconden en een timer van twee seconden aangegeven. Met 54, 55, 56, 57, 58, 59, en 60 zijn een aantal versterkers aangegeven.

In figuur 5b en figuur 5c zijn voor een perscyclus 5 resp. het drukdiagram van plunjervloeistofdruk versus perscilinderdruk en het tijddiagram van de akties van de startknop 61 en de ventielen 27, 24 en 23 weergegeven.

Zoals eerder gesteld moet de regeling van de plunjer-vloeistofdruk zeer nauwkeurig (1-2%) regelbaar zijn over het gehele 10 drukbereik van bijvoorbeeld 0-350 bar. Met normale drukregelventielen is dit niet mogelijk daar deze in de lagere drukbereiken niet goed funktio-neren. Bij de uitvoering volgens de uitvinding is daarom in plaats van een drukregeling voor een volumeregeling gekozen met behulp van een stroomregelventiel, die in de praktijk bekend zijn. Hierbij wordt met 15 een drukopnemer de plunjervloeistofdruk gemeten en in een elektrisch signaal omgezet. Deze gemeten waarde wordt in de elektronische regel-schakeling vergeleken met een gewenste waarde. Als resultaat van de vergelijking wordt een stuursignaal aan het stroomregelventiel toegevoerd. Er is derhalve sprake van een elektronische in plaats van een hydrau-20 lisch-mechanische terugkoppeling zoals bij een drukregelventiel.

De elektronische regelschakeling is met voordeel uitgevoerd als een PID-regelschakeling. De perscyclus van de diepvormpers kan met een dergelijke regelschakeling overeenkomstig het in figuur 5b aangegeven drukdiagram voor de instelling van de plunjervloeistofdruk en 25 het in figuur 5c aangegeven tijdschema geregeld worden.

De werking met verwijzing naar fig. 4, 5 en 6 is als volgt. In rust, als de pomp 20 loopt, stroomt de vloeistof of olie via het open. ventiel 24 en de venturi 21 terug naar de tank 31. Hierbij ontstaat aan de zuigkant 21.1 van de venturi 21 een onderdruk die ervoor 30 zorgt dat de plunjerolie via het terugslagventiel 25 vanaf de naar de plunjer 7 voerende leiding 35 terug wordt gezogen. Het ventiel 25 staat namelijk open zodra er op de gestreepte stuurleiding 33 een druk van vijf bar of meer staat. Aan deze voorwaarde wordt voldaan daar de drukval over de venturi 21 ongeveer negen bar bedraagt. Het drukreductieven-35 tiel 26 tussen de hoofdaanvoerleiding 32 en de leiding 36 naar de perscilinder 6 voorkomt dat in deze situatie olie naar de cilinder 6 stroomt. De drukval over het ventiel 26 bedraagt altijd tien bar.

Wanneer nu op tijdstip tg (fig· 5c) de perscyclus door de startknop 61 in te drukken ingeleid wordt , wordt via de timer 1601 696 "•w * 7 52 het ventiel 24 gesloten. Hierdoor valt de drukval over de venturi 21 weg en sluit het ventiel 25. Daarna zal de pompdruk in de leiding 32 oplopen waardoor het drukreduktieventiel 26 open gaat en de olie naar de perscilinder 6 loopt. In het segment a zal de cilinderdruk afhankelijk 5 van de weerstand van de rubberplaat langzaam toenemen. De drukopnemer 28 meet deze druk en voert (in figuur 5a) via de versterker 55 het signaal toe aan de elektronische regelschakeling. Met behulp van de potentiometer 41 wordt de helling van het segment a en derhalve de druk van de plunjervloeistof ingesteld als funktie van de cilinderdruk. De druk van 10 de plunjervloeistof wordt tijdens de hele perscyclus begrensd door de Instelling van de potentiometer 40 (zie gestreepte lijn In figuur 5b).

Het via de ingang 49 aan de versterker 56 toegevoerde regelsignaal (gewenste waarde) wordt vergeleken met het van de drukopnemer 29 van de plunjervloeistofdruk afkomstige signaal aan de ingang 48 (werkelijke 15 waarde). Het uitgangssignaal van de versterkerketen 56, 60 bepaalt dan de Instelling van het stroomregelventiel 23 en daardoor de druk van de plunjervloeistof die daarmee opgebouwd wordt. Bij een bepaalde waarde van de plunjervloeistofdruk, die ingesteld is door de potentiometer 42, volgt het segment b in figuur 5b waarin de perscilinderdruk kan oplopen 20 met de daarbij behorende vaste waarde van de plunjervloeistofdruk. Bij een bepaalde door de potentiometer 43 ingestelde druk van de perscilinder zal het segment c in figuur 5b volgen waarin de plunjervloeistofdruk Ineens opgebouwd wordt (hierbij is de verbinding tussen de potentiometer 42 en de ingang 49 van de versterker 56 verbroken door het uitgangs-25 signaal van de versterker 56). Deze opbouw van de plunjervloeistofdruk wordt beëindigd bij een bepaalde door de potentiometer 44 ingestelde gewenste druk volgens het segment d, waarin de druk van de perscilinder verder verhoogd wordt. Bij het bereiken van de door de potentiometer 45 ingestelde maximale druk van de perscilinder (segment e) wordt via de 30 versterker 57 de timer 52 teruggesteld.

Als gevolg hiervan wordt het ventiel 24 aan het einde van deze perscyclus geopend waardoor ook het ventiel 25 opent zodat de plunjerolie wordt teruggezogen door de venturi 21. Na een door de timer 53 ingesteld Interval van twee seconden wordt het ventiel 27 geopend zo-35 dat de olie uit de cilinder 6 kan terugvloeien naar de tank 31 net zo lang tot de door de potentiometer 46 ingestelde onderste zuigerstand wordt bereikt waarna het ventiel 27 weer sluit. Bij 50 is een meet— signaal aangegeven dat de werkelijke zuigerstand toevoert aan de versterker 58.

860 1 696 8 - .w

Het spreekt vanzelf dat door instelling van de potentiometèrs 40 tot 45 het diagram van figuur 5b en het tijddiagram van figuur 5c op verschillende manieren overeenkomstig de praktijk kan worden ingesteld.

ö © 0 ï o § ö'

Claims (5)

1· Diepvormpers voorzien van een vaste matrijs, een flexibele plunjer die uit een rubberplaat bestaat, waarbij tussen vaste 5 matrijs en rubberplaat de te vervormen blenk.wordt geplaatst, een perscilinder tegen de rubberplaat met een centraal kanaal waardoor vloeistof met geregelde druk onder de rubberplaat kan worden toegelaten, en een hydraulisch vloeistofcircuit, waarbij in een eerste fase door de perscilinder het rubber wordt samengedrukt en hierdoor de blenk door binnen-10 waarts gerichte wrijvingskrachten in de matrijsholte wordt gedrongen en in een tweede fase door de plunjervloeistofdruk de blenk tot in de details van de matrijsholte wordt vervormd, met het kenmerk, dat voor een nauwkeurige regeling over het gehele drukbereik een elektronische regelschakeling is aangebracht voor het hydraulische circuit, 15 waarbij in de vloeistofleiding naar de perscilinder een drukopnemer, en in de vloeistofleiding naar de plunjer een drukopnemer en een stroom-regelventiel is opgenomen waarvan de elektrische bekrachtiging een funk-tie is van de perscilinderdruk.

2· Diepvormpers volgens conclusie 1, waarin het 20 hydraulische circuit van een pomp is voorzien, m e t h e t kenmerk, dat de elektronische regelschakeling is uitgevoerd met een begrenzingsinstelorgaan zodanig dat de door het stroomregelventiel teweeg gebrachte plunjervloeistofdruk altijd lager is dan de persdruk op de rubberplaat waardoor tijdens de perscyclus een veilige afdichting van 25 de plunjervloeistof gewaarborgd blijft, en dat tevens in het hydraulische circuit een door de rondgepompte vloeistofaangedreven venturipomp is aangebracht waardoor na afloop van de perscyclus onder besturing van dë elektronische regelschakeling eerst de plunjervloeistof wordt teruggezogen en daarna de persdruk wordt weggenomen.

3. Diepvormpers volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de perscilinder aan zijn persvlak voorzien is van een holte om, voor een deel, wegvloeiend rubber op te nemen.

4. Diepvormpers volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektronische regelschakeling een PID-regeling om- 35 vat.

5. Diepvormpers volgens conclusie 1, me.t he t kenmerk, dat de elektronische regelschakeling voorzien is van in-stelorganen voor de elektrische bekrachtiging van het stroomregelventiel om tijdens de perscyclus de plunjervloeistofdruk in afhankelijkheid van 40 de perscilinderdruk volgens een gegeven drukdiagram te regelen. $601 69 6