WO2002087801A1 - Hydraulische zieheinrichtung - Google Patents

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WO2002087801A1
WO2002087801A1 PCT/EP2002/003731 EP0203731W WO02087801A1 WO 2002087801 A1 WO2002087801 A1 WO 2002087801A1 EP 0203731 W EP0203731 W EP 0203731W WO 02087801 A1 WO02087801 A1 WO 02087801A1
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cylinder
control block
piston unit
hydraulic
pressure chamber
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PCT/EP2002/003731
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Hofele
Andreas Lauke
Original Assignee
Schuler Pressen Gmbh & Co.Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic pulling device for a press, which is provided for controlling a sheet metal holder, according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • a generic hydraulic pulling device is described in the magazine "inform 2/2000", pages 54-55. Further such pulling devices are known for example from DE 197 56 911 AI, DE 44 05 909 AI, EP 0 417 752 Bl or EP 0 417 754 Bl.
  • the at least one cylinder-piston unit forms, together with the control block, the storage element and the valve device, a module-like component in which all control and control processes run to achieve the functions of the pulling device.
  • the force required for the pulling device can be distributed evenly in that the pulling device is provided with a plurality of cylinder-piston units, each cylinder-piston unit having a control block and storage elements and valve devices attached to the respective control block ,
  • FIG. 1 shows a north view of a hydraulic pulling device according to the invention for a press
  • FIG. 2 shows a side view of the pulling device from FIG. 1;
  • Fig. 3 is an enlarged view along the line III of Fig. 1;
  • FIG. 4 is an enlarged view along the line IV from FIG. 3rd
  • a hydraulic pulling device 1 is shown in FIGS. 1 and 2 shown for a press 2.
  • the press 2 can be operated both mechanically and hydraulically and has a ram 3 with an upper tool 4 attached to it.
  • the upper tool 4 works in a manner known per se with a lower tool 5 which is connected to a sliding table 6. In this way, a workpiece 7 is formed, which is held by a sheet metal holder 8.
  • the pressure box 9 which is connected to the sheet metal holder 8 via pressure pins 10.
  • the pressure box 9, which is designed as a ribbed welded construction, can be moved in the z-direction by means of a hydraulic drive device 11 and is supported by laterally arranged guide elements 12, which in the present case consist of bronze, opposite a press bed 13, which is largely located below a floor 14 , Alternatively, any other suitable material can also be used for the guide elements 12.
  • the hydraulic drive device 11 has four hydraulic cylinder-piston units 15, which are connected to the pressure box 9 via connecting elements 16, as a result of which the pressure box 9 is used in FIGS Cylinder-piston units 15 generated force can be transmitted to the pressure pins 10.
  • the e.g. Forged steel, double-acting cylinder-piston units 15 each have a pressure chamber 17 which is directly connected to a control block 19 via a first connecting line 18.
  • a control block 19 which is directly connected to a control block 19 via a first connecting line 18.
  • any other number of cylinder-piston units 15 with corresponding pressure chambers 17 could also be provided.
  • Each control block 19 also has two memory elements 21, which are connected via second connecting lines 20. Before pressure or energy are stored for the associated cylinder-piston unit 15, a valve device 23 is connected via third connecting lines 22.
  • the connecting lines 18, 20 and 22 each run completely within the respective components, i.e. the first connecting line 18 runs completely in the pressure chamber 17 and in the control block 19, the two second connecting lines 20, of which only one is of course shown in section, run completely within the control block 19 and the two storage elements 21 and the third connecting line 22 runs completely within the control block 19 and the valve device 23.
  • valve device 23 is designed as a proportional valve, which controls all oil flows within the connecting lines 18, 20 and 22 during the upward and downward movements of the associated cylinder-piston unit 15.
  • the storage elements 21 are each designed as bladder accumulators, filled with nitrogen as the storage medium and serve to provide high oil volume flows for the startup of the pulling device 1 for a short time. Such storage elements 21 are often also referred to as hydraulic accumulators. Instead of a bladder accumulator, the storage elements 21 can also be designed as a piston accumulator of a type known per se.
  • a pilot valve 24 is also attached to the valve device 23 and the control block 19 is provided with a linear converter 25.
  • each module-like component designed in this way represents an independently acting unit, the required pulling force being achieved by combining several such modules comprising a cylinder-piston unit 15, control block 19, storage elements 21 and valve device 23. In this context, however, it should be noted that possibly very short line elements running between the individual elements of the module-like component do not significantly impair the function of the pulling device.
  • an electronic control for the pulling device 1 is also provided, but this is not shown and can be of a construction known per se, which is why it is not dealt with here. This electronic control can also take over the synchronization of the individual modules described above.
  • the same is formed between the upper tool 4 and the lower tool 5 and is held by the sheet metal holder 8 with a certain force.
  • the pulling device 1 supplies this force, which is controlled by the valve device 23 described above.
  • the oil pressure in the cylinder-piston unit 15 is continuously measured by a pressure sensor, not shown, and compared with a desired value.
  • the valve device 23 is then opened to a greater or lesser extent. It is possible to either keep the sheet metal holding force constant or to specify it in the form of a pressure profile with linear interpolation.
  • a pressure profile can be individually programmed for each cylinder-piston unit 15.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
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Abstract

Eine hydraulische Zieheinrichtung (1) für eine Presse (2) ist zur Steuerung eines Blechhalters (8) vorgesehen. Der Blechhalter (8) ist durch wenigstens eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (16) bewegbar, die wenigstens eine Druckkammer (17) aufweist. Die Druckkammer (17) ist über eine Verbindungsleitung unmittelbar mit einem zur Steuerung der Bewegungen der wenigstens einen Zylinder-Kolben-Einheit (15) vorgesehenen Steuerblock (18) verbunden. Mit dem Steuerblock (18) sind über eine Verbindungsleitung (19) wenigstens ein Speicherelement (21) zur Speicherung von Druck für dir wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit (15) und über einer weitere Verbindungsleitung (20) wenigstens eine Ventileinrichtung (23) verbunden. Die Verbindungsleitungen (19, 20) verlaufen jeweiligen Bauteile.

Description

Hydraulische Zieheinrichtung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zieheinrichtung für eine Presse, welche zur Steuerung eines Blechhalters vorgesehen ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße hydraulische Zieheinrichtung ist in der Zeitschrift "inform 2/2000", Seite 54 - 55 beschrieben. Weitere derartige Zieheinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 197 56 911 AI, der DE 44 05 909 AI, der EP 0 417 752 Bl oder der EP 0 417 754 Bl bekannt.
Mit solchen Zieheinrichtungen können auch auf einfach wirkenden Pressen sehr gute Ziehergebnisse, d.h. Werkstücke mit sehr hoher Qualität, erreicht werden. Problematisch ist bei den bekannten Zieheinrichtungen jedoch ihr verhältnismäßig langsames Ansprechen sowie die oftmals sehr aufwendige Konstruktion der gesamten Vorrichtung.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Zieheinrichtung für eine Presse zu schaffen, welche ein schnelleres Ansprechen und einen einfacheren Aufbau der gesamten Zieheinrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch den unmittelbar mit der Druckkammer der wenigstens einen Zylinder-Kolben-Einheit verbundenen Steuerblock, welcher außerdem integrierte Nerbindungsleitungen zu dem Speicherelement und zu der Nentileinrichtunςr aufweist, ergeben sich schnellere Regelvorgänge für die wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit, was sich unmittelbar in kürzeren Ansprechzeiten für die Zieheinrichtung widerspiegelt. Die wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit bildet zusammen mit dem Steuerblock, dem Speicherelement und der Ventileinrichtung ein modulartiges Bauteil, in welchem sämtliche Steuer- und Regelvorgänge zur Erzielung der Funktionen der Zieheinrichtung ablaufen.
Hierdurch ergibt sich ein sehr kompaktes und äußerst steifes Modul, welches eine weitaus geringere Schwingungsanfälligkeit als bislang bekannte Lösungen aufweist und mit welchem ein sehr dynamisches Regelverhalten erzielt werden kann. Des weiteren führt diese kompakte Bauweise zu einer sehr einfach zugänglichen und aus diesem Grund sowohl montage- als auch wartungsfreundlichen Struktur der gesamten Zieheinrichtung.
Die erforderliche Kraft für die Zieheinrichtung kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch gleichmäßig verteilt werden, daß die Zieheinrichtung mit mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten versehen ist, wobei jede Zylinder-Kolben-Einheit einen Steuerblock und an dem jeweiligen Steuerblock angebrachte Speicherelemente und Ventileinrichtungen aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel .
Es zeigt:
Fig. 1 eine Norderansicht einer erfindungsgemäßen hydraulischen Zieheinrichtung für eine Presse;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Zieheinrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie III aus Fig. 1; und
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie IV aus Fig. 3.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine hydraulische Zieheinrichtung 1 für eine Presse 2 dargestellt. Die Presse 2 kann sowohl mechanisch als auch hydraulisch betrieben werden und weist einen Stößel 3 mit einem daran angebrachten Oberwerkzeug 4 auf. Das Oberwerkzeug 4 arbeitet in an sich bekannter Weise mit einem Unterwerkzeug 5 zusammen, welches mit einem Schiebetisch 6 verbunden ist. Auf diese Weise wird ein Werkstück 7 umgeformt, welches durch einen Blechhalter 8 gehalten ist.
Unterhalb des Schiebetisches 6 befindet sich ein Druckkasten 9, der über Druckstifte 10 mit dem Blechhalter 8 verbunden ist. Der als verrippte Schweißkonstruktion ausgeführte Druckkasten 9 kann mittels einer hydraulischen Antriebseinrichtung 11 in z-Richtung bewegt werden und ist durch seitlich angeordnete, im vorliegenden Fall aus Bronze bestehende Führungselemente 12 gegenüber einem Pressenbett 13, welches sich zu eine Großteil unterhalb eines Fußbodens 14 befindet, gelagert. Alternativ kann für die Führungselemente 12 auch jedes andere geeignete Material verwendet werden.
Der Aufbau der hydraulischen Antriebseinrichtung 11 wird aus Fig. 3 deutlicher: So weist die hydraulische Antriebseinrichtung 11 im vorliegenden Fall vier hydraulische Zylinder- Kolben-Einheiten 15 auf, welche über Verbindungselemente 16 mit dem Druckkasten 9 verbunden sind, wodurch der Druckkasten 9 die in den Zylinder-Kolben-Einheiten 15 erzeugte Kraft auf die Druckstifte 10 übertragen kann.
Die z.B. aus geschmiedetem Stahl bestehenden, doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Einheiten 15 weisen jeweils eine Druckkammer 17 auf, die über eine erste Verbindungsleitung 18 mit einem Steuerblock 19 unmittelbar verbunden ist. Selbstverständlich könnte auch jede andere Anzahl an Zylinder-Kolben-Einheiten 15 mit entsprechenden Druckkammern 17 vorgesehen sein.
Mit jedem Steuerblock 19 sind des weiteren über zweite Ver- bi dungsleitungen 20 jeweils zwei Speicherelemente 21, wel- ehe zur Speicherung von Druck bzw. von Energie für die zugehörige Zylinder-Kolben-Einheit 15 vorgesehen sind, über dritte Verbindungsleitungen 22 jeweils eine Ventileinrichtung 23 verbunden.
Die Verbindungsleitungen 18, 20 und 22 verlaufen dabei jeweils vollständig innerhalb der jeweiligen Bauteile, d.h. die erste Verbindungsleitung 18 verläuft vollständig in der Druckkammer 17 und in dem Steuerblock 19, die beiden zweiten Verbindungsleitungen 20, von denen im Schnitt selbstverständlich nur eine dargestellt ist, verlaufen vollständig innerhalb des Steuerblocks 19 und der beiden Speicherelemente 21 und die dritte Verbindungsleitung 22 verläuft vollständig innerhalb des Steuerblocks 19 und der Ventileinrichtung 23.
Die Ventileinrichtung 23 ist im vorliegenden Fall als Proportionalventil ausgebildet, welches sämtliche όlströme innerhalb der Verbindungsleitungen 18, 20 und 22 während der Auf- und Abwärtsbewegungen der zugehörigen Zylinder-Kolben- Einheit 15 steuert.
Die Speicherelemente 21 sind jeweils als Blasenspeicher ausgeführt, mit Stickstoff als Speichermedium befüllt und dienen dazu, kurzfristig hohe Ölvolumenströme für den Hochlauf der Zieheinrichtung 1 bereit zu stellen. Derartige Speicherelemente 21 werden häufig auch als Hydrospeicber bezeichnet. Statt als Blasenspeicher können die Speicherelemente 21 auch als Kolbenspeicher von an sich bekannter Bauart ausgebildet sein.
An der Ventileinrichtung 23 ist des weiteren ein Vorsteuerventil 24 angebracht und der Steuerblock 19 ist mit einem Linearwandler 25 versehen.
Auf die oben beschriebene Art und Weise entsteht ein jeweiliger modulartiger Aufbau für die hydraulische Antriebseinrichtung 11, wodurch sich eine hohe Montage- und Wartungs- freundlichkeit ergibt. Des weiteren kann durch die Kürze der Verbindungsleitungen 18, 20 und 22 ein geringerer Strömungsdruckverlust und damit kürzere Regelzeiten erreicht werden.
Innerhalb dieses modulartigen Bauteiles aus der Zylinder- Kolben-Einheit 15, dem Steuerblock 19, den Speicherelementen 21 und der Ventileinrichtung 23 finden alle aktiven Steuer- und Regelvorgänge zum Erreichen der nachfolgend beschriebenen Funktionen der Zieheinrichtung 1 statt. Jedes derart gestaltete modulartige Bauteil stellt eine selbständig wirkende Einheit dar, wobei die erforderliche Ziehkraft durch Kombination mehrerer solcher Module aus Zylinder-Kolben-Einheit 15, Steuerblock 19, Speicherelementen 21 und Ventileinrichtung 23 erreicht wird. In diesem Zusammenhang ist jedoch festzuhalten, daß eventuell zwischen den einzelnen Elementen des modulartigen Bauteiles verlaufende, sehr kurze Leitungselemente die Funktion der Zieheinrichtung nicht wesentlich beeinträchtigen.
Selbstverständlich ist auch eine elektronische Steuerung für die Zieheinrichtung 1 vorgesehen, diese ist jedoch nicht dargestellt und kann von an sich bekannter Bauart sein, weshalb an dieser Stelle nicht darauf eingegangen wird. Diese elektronische Steuerung kann dabei auch die Synchronisierung der einzelnen oben beschriebenen Module übernehmen.
Während eines Stößelhubes der Presse 3 findet zunächst eine Vorbeschleunigung der Zieheinrichtung 1 und des Blechhalters 8 gegenüber dem Oberwerkzeug 4 statt, wodurch die Härte des Auftreffens zwischen Blechhalter 8 und Oberwerkzeug 4 gedämpft wird. Dadurch wird die Qualität der Werkstücke 7 verbessert, die Lebensdauer des Oberwerkzeugs 4, des Unterwerkzeugs 5, der Zieheinrichtung 1 und der gesamten Presse 3 erhöht und es wird außerdem eine Verringerung der Lärmemission erreicht. Selbstverständlich ist es auch möglich, auf die Vorbeschleunigung zu verzichten.
Sobald das Oberwerkzeug 4 auf dem Blechhalter 8 aufsitzt, baut sich die Ziehkraft auf. Die physikalisch bedingte Elastizität des gesamten Systems, insbesondere der Ölsäule in der Druckkammer 17 führt zu einem bestimmten Weg, der zum Aufbau der Ziehkraft erforderlich ist. Aufgrund der oben beschriebenen Ausführung der hydraulischen Antriebseinrichtung 11 mit den Steuerblöcken 19 und den integrierten Verbindungsleitungen 18, 20 und 22 ist es möglich, daß die maximale Ziehkraft bei der vorliegenden Ausführungsform bereits nach höchstens 24 mm erreicht wird. Auch wenn auf die oben beschriebene Vorbeschleunigung verzichtet wird, ist der Druckaufbau dennoch erforderlich.
Bei dem nachfolgenden Ziehvorgang des Werkstücks 7 wird dasselbe zwischen dem Oberwerkzeug 4 und dem Unterwerkzeug 5 umgeformt und dabei mit einer bestimmten Kraft von dem Blechhalter 8 gehalten. Durch das Verdrängen von Öl aus der Druckkammer 17 liefert die Zieheinrichtung 1 diese Kraft, was durch die oben beschriebene Ventileinrichtung 23 gesteuert wird. Hierbei wird durch einen nicht dargestellten Drucksensor der Öldruck in der Zylinder-Kolben-Einheit 15 ständig gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Je nach Abweichung vom Sollwert wird dann die Ventileinrichtung 23 mehr oder weniger weit geöffnet. Hierbei ist es möglich, die Blechhaltekraft entweder ständig konstant zu halten oder in Form eines Druckprofiles mit linearer Interpolation vorzugeben. Für jede Zylinder-Kolben-Einheit 15 läßt sich ein solches Druckprofil individuell programmieren.
Um eine Deformation des fertigen Werkstücks 7 durch eventuell im Oberwerkzeug 4 vorhandene Niederhalter oder Auswerfer bei einer Rückfederung der Zieheinrichtung 1 zu vermeiden, wird dieselbe in ihrem unteren Totpunkt aktiv nach unten gezogen.
Der weitere Ablauf bei der Herstellung der Werkstücke 7, wie Auswerfen und Aufnahme eines neuen Teiles ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Hydraulische Zieheinrichtung für eine Presse, welche zur Steuerung eines Blechhalters vorgesehen ist, wobei der Blechhalter durch wenigstens eine hydraulische Zylinder- Kolben-Einheit bewegbar ist, die wenigstens eine Druckkammer aufweist, dadurch gekennz e i chne t , daß die Druckkammer (17) über eine Verbindungsleitung (18) unmittelbar mit einem zur Steuerung der Bewegungen der wenigstens einen Zylinder-Kolben-Einheit (15) vorgesehenen Steuerblock (19) verbunden ist, wobei mit dem Steuerblock (19) über eine Verbindungsleitung (20) wenigstens ein Speicherelement (21) zur Speicherung von Druck für die wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit (15) und über eine weitere Verbindungsleitung (22) wenigstens eine Ventileinrichtung (23) verbunden sind, und wobei die Verbindungsleitungen (18,20,22) jeweils wenigstens annähernd vollständig innerhalb der jeweiligen Bauteile (Steuerblock 19, Druckkammer 17, Speicherelement 21, Ventileinrichtung 23) verlaufen.
Hydraulische Zieheinrichtung nach Anspruch 1, ge kenn z e i chne t durch mehrere Zylinder-Kolben-Einheiten (15), wobei jede Zylinder-Kolben-Einheit (15) einen Steuerblock und an dem jeweiligen Steuerblock (19) angebrachte Speicherelemente (21) und Ventileinrichtungen (23) aufweist.
Hydraulische Zieheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennz e i chne t , daß das Speicherelement als Stickstoff-Blasenspeicher (21) ausgebildet ist.
Hydraulische Zieheinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kenn z e i chne t , daß die wenigstens eine Zylinder-Kolbeneinheit (15) doppelt wirkend ist.
5. Hydraulische Zieheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kenn z e i chne t , daß die Ventileinrichtung (23) als Proportionalventil ausgebildet ist.
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