WO2013113052A1 - Biegepresse mit c-förmigem rahmen - Google Patents

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WO2013113052A1
WO2013113052A1 PCT/AT2013/050028 AT2013050028W WO2013113052A1 WO 2013113052 A1 WO2013113052 A1 WO 2013113052A1 AT 2013050028 W AT2013050028 W AT 2013050028W WO 2013113052 A1 WO2013113052 A1 WO 2013113052A1
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WO
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press
shaped frame
linear motor
frame
linear motors
Prior art date
Application number
PCT/AT2013/050028
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Angerer
Klemens Freudenthaler
Josef Gaggl
Matthias HÖRL
Johann Mayrhofer
Hagen Strasser
Thomas Weiss
Original Assignee
Trumpf Maschinen Austria Gmbh & Co. Kg.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/04—Frames; Guides
    • B30B15/047—C-shaped frames
    • 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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0272—Deflection compensating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/04—Frames; Guides
    • B30B15/044—Means preventing deflection of the frame, especially for C-frames

Definitions

  • the invention relates to a press with a C-shaped frame, comprising a first linear motor facing away from a pressing point at a central portion of the C-shaped frame.
  • Presses are common in modern manufacturing processes. For example, presses are used for joining (e.g., press-fitting bushings), severing (e.g., cutting sheet metal strips), master forming (e.g., pressing powders into bodies), and forming (e.g., bending or deep-drawing sheets). Even these few examples show how versatile presses are used in technology. In principle, a distinction can be made between presses with an open or C-shaped frame and presses with a closed or O-shaped frame. The invention now relates to presses with C-shaped frames in which the asymmetric structure without additional measures leads to a springing of the frame as soon as a force is applied to the pressing site.
  • DE 1906223 AI a press with a C-shaped frame is known, in which a bending of the frame is balanced under load by a hydraulic cylinder facing away from the pressing.
  • JP 02-274400 A2 shows a press with a C-shaped frame, in which a springing of the frame by two L-shaped arranged on the frame hydraulic cylinder to be compensated.
  • DE 30 27 495 AI discloses another example in which a springing of a frame to be counteracted by a hydraulic cylinder facing away from a pressing.
  • US Pat. No. 5,097,734 shows a last example of a press in which springing up of a C-shaped frame by means of compensating cylinders is counteracted. The force of the compensating cylinder is introduced via a linkage in the frame.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved press, in particular one in which a force is reduced to the central part of the C-shaped frame.
  • a press according to claim 1 namely a press of the type mentioned above, additionally comprising a pressing point facing, the second linear motor at the central portion, wherein the linear motors are provided for a counteracting drive, such that a springing of the C-shaped
  • the linear motors in each case act between two mutually distanced fastening points at the middle section of the frame, ie one at the front of the middle frame section adjacent to the pressing point and the other at the rear side remote from the pressing point of the central frame section.
  • the middle part of the C-shaped frame is relieved by the other linear motor. That's why the frame can now be made smaller which results in lower material usage and therefore lower weight.
  • the middle section of the C-shaped frame has a constriction in the case of the linear motors. In this way, the effect of the linear motors can be increased, since the frame does not oppose the compensation forces of the linear motors so much resistance.
  • the middle section of the C-shaped frame is separated in the linear motors. In this way, the compensation force of the linear motors can be developed even better. Furthermore, the C-shaped frame can be built even easier. In a particularly advantageous variant, even the drive of the punch can be taken over by the linear motors according to the invention.
  • the press comprises a sensor for detecting a springing up of the C-shaped frame and an associated control, which is prepared for the control of the linear motor, so that a springing of the C-shaped frame is counteracted.
  • the sensor comprises a photosensitive position detection element, which is arranged on one leg of the C-shaped frame, and a laser light source which is arranged on the other leg of the C-shaped frame, wherein the laser light source for illuminating the position detection element is provided.
  • hydraulic cylinders are provided as linear motors. Hydraulic cylinders are particularly suitable for applying high forces.
  • a hydraulic system already exists in many presses anyway, so that these presses can be easily equipped or retrofitted with the inventive device.
  • a connecting line is provided between the hydraulic cylinders, such that a pressure is generated by the pressing process in the facing / averted hydraulic cylinder, which pressure is conducted to the facing / facing hydraulic cylinder.
  • a pump which pressurizes the hydraulic oil, that is, the system works passively.
  • This system is therefore particularly well suited for retrofitting presses that do not have their own hydraulic system.
  • the linear motors are driven so that the tip of the punch in a pressing operation with respect to a horizontal X-axis direction in a vertical plane through the center of the die or when the linear motors are controlled so that the orientation of the punch during a pressing parallel to the alignment of the die, ie in the vertical direction, depending on which variant the better bending results can be achieved.
  • Figure 1 is a schematically illustrated press with a C-shaped frame in an oblique view.
  • Figure 2 shows the springing of the C-shaped frame.
  • FIG. 3 shows a first variant of a press with two opposite hydraulic cylinders to reduce the springing
  • FIG. 4 shows a second variant of a press with a separated frame.
  • Fig. 5 shows the balance of power in a press according to Fig. 3;
  • Fig. 6 shows the balance of power in a press according to Fig. 4;
  • Fig. 7 is a schematically illustrated control of the hydraulic cylinder of the press according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematically illustrated press 1 with a C-shaped frame 2 in an oblique view, wherein the frame 2 comprises a central portion 2a and two legs 2b, 2c.
  • the press shown consists of two frame members 2 which are connected by an upper crossbar 3, to which a punch 4 is attached, and a lower crossbar 5, to which a die 6 is attached.
  • the upper crossbar 3 by means of a drive, not shown (eg hydraulic cylinder, spindle drive, etc.) can be moved vertically in a conventional manner, in this way, punch 4 and die 6 from the rest position shown in a pressing position against each other ,
  • a drive not shown (eg hydraulic cylinder, spindle drive, etc.)
  • punch 4 and die 6 from the rest position shown in a pressing position against each other ,
  • this arrangement is not absolutely necessary for the invention, but rather it is also conceivable that the lower pressing bar 5 or both pressing bars 3 and 5 are displaceable.
  • Fig. 2 now shows the springing of the C-shaped frame 2, when a pressing force between
  • Stamp 4 and die 6 is generated.
  • the middle section 2a and the upper leg 2b are deformed (it is assumed that the lower leg 2c is firmly anchored in the ground).
  • the ratios of better representability half are of course greatly exaggerated.
  • the deformations are usually much smaller.
  • a photosensitive position detection element 7 which is arranged on the bottom or on the lower leg 2c of the frame 2 and which is irradiated by a laser light source 8, which is attached to the upper leg 2b, the deformation of the frame 2 can be measured. It is clearly visible how the deformation of the frame 2 leads to a change in the laser beam a, which can be measured as a length at the position detection element 7.
  • the position detection element 7 can be constructed, for example, from a plurality of juxtaposed photosensitive cells. But other designs are equally applicable. This springing now leads to the fact that the feed of the punch 4, which is determined at the drive (for example, by position sensors on the associated hydraulic cylinders) does not actually act at the press point between the punch 4 and die 6. In addition, there is an angular offset and a lateral offset between the punch 4 and die 6. All these factors cause the bending result on the one hand, qualitatively unsatisfactory and also difficult to reproduce.
  • FIG. 3 now shows a first variant of a press in which a first linear motor 9, which faces away from the pressing point, and a second linear motor 10, which faces the pressing point, counteracts the springing of the frame 2.
  • the first linear motor 9 acts between two attachment points on the rear side of the middle frame section 2a and the second linear motor 10 acts between two attachment points on the front side of the middle frame section 2a.
  • linear motors 9 and 10 hydraulic cylinder are provided as linear motors 9 and 10 hydraulic cylinder.
  • this is not to be understood as limiting the invention, because in principle also other types of linear motors can be used, in particular spindle drives.
  • the first hydraulic cylinder 9 is now subjected to a first pressure pi, which leads to a pressure force between the attachment points of the first hydraulic cylinder 9 or to an increase in the distance between them.
  • the second hydraulic cylinder 10 is acted upon by a second pressure p 2 , which leads to a tensile force between the attachment points of the second hydraulic cylinder 10 and a shortening of the distance between them.
  • the middle section 2a in the region of the hydraulic cylinders 9 and 10 has a constriction b in order to increase the action of the hydraulic cylinders 9 and 10.
  • the pressures pi and p 2 can be actively built up by a hydraulic pump. It is also conceivable that the two hydraulic cylinders 9 and 10 are connected by a line.
  • the system is passive. 4 shows a second variant of a press 1 ", similar to the press shown in Fig. 3.
  • the frame 2 is completely separated in the area of the hydraulic cylinders 9 and 10.
  • the forces between upper and lower part of the central portion 2a of the frame 2 become thus transmitted only by the hydraulic cylinders 9 and 10.
  • mounted in the lower part bar 11 is mounted between two guides 12 arranged on the upper part.
  • the "classic” drive a press 1 ", namely the linear motors for moving the upper crossbar 3, thus can be omitted in principle and instead be taken over by the hydraulic cylinders 9 and 10.
  • the press 1 " has a suitable control (see also FIG. 7)
  • the guide 12 can be made relatively delicate, since in the ideal case all moments are compensated and only forces act in the vertical direction.
  • Fig. 5 shows the balance of forces on a press as shown in Fig. 3.
  • the pressing force F P acts on the frame 2
  • the opposite frame force F R acts on the frame 2
  • pressing force Fp and frame force F R are equal in magnitude.
  • the forces Fi and F 2 of the hydraulic cylinders 9 and 10 thus serve only for torque compensation. In terms of magnitude, these forces Fi and F 2 are relatively large because of the short lever. It is also conceivable, of course, for the hydraulic cylinders 9 and 10 to take over part of the frame force F R. F 2 then becomes larger in size, Fi smaller in amount.
  • Fig. 6 shows the balance of power on a press 1 "as shown in Fig. 4 and thus an extreme case of said assumption of the frame force F R , which is completely eliminated in this example.
  • Fig. 7 shows an arrangement in which the two hydraulic cylinders 9 and 10 (not shown here) are regulated.
  • a hydraulic pump 14 is provided, which hydraulic oil from a reservoir 13 via valves 15 and 16 to the two hydraulic cylinders. 9 and 10 pumps.
  • the first valve 15 controls the first pressure pl for the first hydraulic cylinder 9
  • the second valve 16 controls the second pressure p2 for the second hydraulic cylinder 10.
  • a sensor (in the example shown, this is the photosensitive position detection element 7 of FIG. 2, which is irradiated by a laser light source 8) transmits the angular offset between punch 4 and die 6 (that is, a length derived from the angular offset here) to a controller 17.
  • the control 17 determines from this signal control signals for the valves 15 and 16.
  • the hydraulic cylinders 9 and 10 can be controlled in this way so that an offset between the punch 4 and die 6 is completely compensated. This is particularly advantageous in the case of a press 1 "according to FIG. 4, since then no moment is transmitted between the beam 11 and the guides 12.
  • the control 17 can be constructed in principle from any commercially available controller. However, it is particularly advantageous if the controller 17 is constructed from a central processing unit with a memory connected thereto. In the memory then necessary for program execution steps and parameters are stored and retrieved at runtime from the central processing unit. In particular, in the case of a press 1 "according to FIG. 4, this is advantageous since the control 17 can then also control the vertical displacement of the upper transverse bar 3.
  • the linear motors 9, 10 are controlled such that the tip of the punch 4 is pressed in a pressing operation relative to a horizontal X axis. Axial direction in a vertical plane through the center of the die 6 or the linear motors 9, 10 are driven so that the orientation of the punch 4 in a pressing operation parallel to the alignment of the die 6.
  • a bending press is always shown in the figures, the invention is by no means exclusive to a bending press or a bending press. press of the type shown relates. Rather, the invention also relates to other presses, for example stamping presses, deep drawing presses, forging presses, embossing presses, etc. Furthermore, the invention is independent of the nature of the drive of the press and therefore equally relates to eccentric presses, toggle presses, crank presses, screw presses, hydraulic presses Finally, the application of the principle according to the invention is not limited to presses in which a compressive force acts between the two legs of the C-shaped frame, but can also be extended to cases in which a tensile force acts at this point. The statements made to the figures are then to reverse accordingly.
  • FIGS. 1 to 7 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse (1) mit C-förmigem Rahmen (2), umfassend einen von einer Pressstelle abgewandten, ersten Linearmotor (9) bei einem mittleren Abschnitt (2a) des C-förmigen Rahmens (2), wobei der erste Linearmotor (9) zwischen zwei voneinander distanzierten Befestigungspunkten am Abschnitt (2a) wirkt. Die Presse umfasst zusätzlich einen der Pressstelle zugewandten, zweiten Linearmotor (10) bei dem mittleren Abschnitt (2a), der zwischen zwei voneinander distanzierten Befestigungspunkten am Abschnitt (2a) wirkt, wobei die Linearmotoren (9, 10) für eine gegengleiche Ansteuerung vorgesehen sind, derart dass einem Auffedern des C-förmigen Rahmens (2) entgegengewirkt wird.

Description

Biegepresse mit C-förmigem Rahmen
Die Erfindung betrifft eine Presse mit C-förmigem Rahmen, umfassend einen von einer Pressstelle abgewandten, ersten Linearmotor bei einem mittleren Abschnitt des C-förmigen Rahmens.
Pressen kommen in modernen Fertigungsprozessen häufig vor. Beispielsweise werden Pressen zum Fügen (z.B. Einpressen von Buchsen), Trennen (z.B. Schneiden von Blechbändern), Urformen (z.B. Pressen von Pulvern zu Körpern) und Umformen (z.B. Biegen oder Tiefziehen von Blechen) verwendet. Schon diese wenigen Beispiele zeigen, wie vielfältig Pressen in der Technik angewandt werden. Prinzipiell kann zwischen Pressen mit offenem oder C- förmigen Rahmen und Pressen mit geschlossenem oder O-förmigen Rahmen unterschieden werden. Die Erfindung bezieht sich nun auf Pressen mit C-förmigen Rahmen, bei denen der asymmetrische Aufbau ohne zusätzliche Maßnahmen zu einem Auffedern des Rahmens führt, sobald an der Pressstelle eine Kraft aufgebracht wird. Dieses Auffedern führt nun dazu, dass der Vorschub des Pressstempels, welcher zum Beispiel an dessen Antrieb ermittelt wird, nicht tatsächlich auch an der Pressstelle wirkt. Noch dazu kommt es zu einem Winkelversatz und einem seitlichen Versatz zwischen Stempel und Matrize. All diese Faktoren führen dazu, dass das Pressergebnis qualitativ unbefriedigend und noch dazu schwer reproduzierbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind einige Pressen bekannt, bei denen dieses Auffedern gemindert oder verhindert wird. Beispielsweise offenbart die US 2,580,078 AI dazu eine hydraulische Presse mit einem C-förmigen Rahmen, bei dem ein der Pressstelle abgewandter Hydrau- likzylinder eine Gegenkraft erzeugt und so ein Auffedern oder Aufbiegen des Rahmens mindert.
Weiterhin ist aus der DE 1906223 AI eine Presse mit einem C-förmigen Rahmen bekannt, bei der ein Aufbiegen des Rahmens unter Last durch einen der Pressstelle abgewandten Hydrau- likzylinder ausgeglichen wird. Darüber hinaus zeigt die JP 02-274400 A2 eine Presse mit einem C-förmigen Rahmen, bei der ein Auffedern des Rahmens durch zwei L-förmig am Rahmen angeordnete Hydraulikzylinder ausgeglichen werden soll. Die DE 30 27 495 AI offenbart ein weiteres Beispiel, bei dem einem Auffedern eines Rahmens durch einen einer Pressstelle abgewandten Hydraulikzylinder entgegengewirkt werden soll.
Die US 5,097,734 zeigt schließlich ein letztes Beispiel einer Presse, bei der einem Auffedern eines C-förmigen Rahmens mit Hilfe von Ausgleichszylindern entgegengewirkt wird. Dabei wird die Kraft der Ausgleichszylinder über ein Gestänge in den Rahmen eingeleitet.
Insbesondere bei rückseitig am C-förmigen Rahmen angebrachten Druckzylindern wird auf den Mittelteil des Rahmens eine erhebliche Zugkraft ausgeübt, die je nach Hebelwirkung des Ausgleichszylinders das Doppelte der eigentlichen Presskraft und mehr ausmachen kann. Der Mittelteil muss daher entsprechend kräftiger dimensioniert werden als bei herkömmlichen Pressen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Presse bereitzustellen, insbesondere eine, bei der eine Kraft auf den Mittelteil des C-förmigen Rahmens vermindert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Presse nach dem Patentanspruch 1 gelöst, nämlich einer Presse der eingangs genannten Art, zusätzlich umfassend einen der Pressstelle zugewandten, zweiten Linearmotor bei dem mittleren Abschnitt, wobei die Linearmotoren für eine gegengleiche Ansteuerung vorgesehen sind, derart dass einem Auffedern des C-förmigen
Rahmens entgegengewirkt wird. Die Linearmotoren wirken dabei jeweils zwischen zwei voneinander distanzierten Befestigungspunkten am mittleren Abschnitt des Rahmens, also einer an der zur Pressstelle benachbarten Vorderseite des mittleren Rahmenabschnitts und der andere an der von der Pressstelle abgewandten Rückseite des mittleren Rahmenabschnitts.
Erfindungsgemäß wird damit erreicht, dass der Mittelteil des C-förmigen Rahmens durch den weiteren Linearmotor entlastet wird. Aus diesem Grund kann der Rahmen nun kleiner dimen- sioniert werden, was geringeren Materialeinsatz und damit auch geringeres Gewicht zur Folge hat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
Vorteilhaft ist es, wenn der mittlere Abschnitt des C-förmigen Rahmens bei den Linearmotoren eine Einschnürung aufweist. Auf diese Weise kann die Wirkung der Linearmotoren erhöht werden, da der Rahmen den Kompensationskräften der Linearmotoren nicht so großen Widerstand entgegensetzt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mittlere Abschnitt des C-förmigen Rahmens bei den Linearmotoren aufgetrennt ist. Auf diese Weise kann die Kompensationskraft der Linearmo- toren noch besser entfaltet werden. Weiterhin kann der C-förmige Rahmen noch leichter gebaut werden. In einer besonders vorteilhaften Variante kann sogar der Antrieb des Stempels von den erfindungsgemäßen Linearmotoren übernommen werden.
Günstig ist es, wenn die durch den zugewandten/abgewandten Linearmotor erzeugten Kräfte dem Betrag nach unterschiedlich groß sind. Auf diese Weise kann eine weitere Entlastung des mittleren Abschnitts des C-förmigen Rahmens erreicht werden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Presse einen Sensor zur Erfassung eines Auffederns des C-förmigen Rahmens und eine damit verbundenen Regelung umfasst, welche zur Ansteue- rung der Linearmotor vorbereitet ist, derart dass einem Auffedern des C-förmigen Rahmens entgegengewirkt wird. Auf diese Weise kann eine Verformung des Rahmens völlig kompensiert werden. Die Regelung stellt auch sicher, dass die Kräftekompensation unter verschiedensten Bedingungen und Einflüssen korrekt ausgeführt wird. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Sensor ein lichtempfindliches Positionserkennungselement, welches an einem Schenkel des C-förmigen Rahmens angeordnet ist, und eine Laserlichtquelle, welche an dem anderen Schenkel des C-förmigen Rahmens angeordnet ist, umfasst, wobei die Laserlichtquelle zum Anstrahlen des Positionserkennungselements vorgesehen ist. Dies ist eine vergleichsweise einfache und doch sichere Methode, um die Verformung eines C- förmigen Rahmens feststellen zu können. Da der Laser fix mit einem Schenkel des Rahmens verbunden ist, führt eine Verformung desselben automatisch zu einer Ablenkung des Laserstrahls, die in einiger Entfernung vom lichtempfindlichen Positionserkennungselement leicht als zurückgelegte Strecke eines Lichtpunkts abgenommen werden kann.
Günstig ist es, wenn als Linearmotoren Hydraulikzylinder vorgesehen sind. Hydraulikzylinder eignen sich besonders gut zur Aufbringung hoher Kräfte. Darüber hinaus ist in vielen Pressen ohnehin schon ein hydraulisches System vorhanden, sodass diese Pressen leicht mit der erfinderischen Vorrichtung ausgestattet beziehungsweise nachgerüstet werden können.
Vorteilhaft ist es schließlich, wenn zwischen den Hydraulikzylindern eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, derart dass durch den Pressvorgang im zugewandten/abgewandten Hydraulikzylinder ein Druck erzeugt wird, der an den abgewandten/zugewandten Hydraulikzylinder geleitet wird. Auf diese Weise kann auf eine Pumpe, welche das Hydrauliköl mit Druck beaufschlägt, verzichtet werden, das heißt das System funktioniert passiv. Dieses System eignet sich daher insbesondere gut für die Nachrüstung von Pressen geeignet, die über kein eigenes Hydrauliksystem verfügen. Wenn die Auffederung des Rahmens der Presse in der vertikalen Y- Achsrichtung nicht vollständig kompensiert werden kann, ist es trotzdem vorteilhaft, wenn die Linearmotoren so angesteuert werden, dass die Spitze des Stempels bei einem Pressvorgang bezogen auf eine horizontale X- Achsrichtung in einer vertikalen Ebene durch die Mitte der Matrize liegt oder wenn die Linearmotoren so angesteuert werden, dass die Ausrichtung des Stempels bei einem Pressvorgang parallel zur Ausrichtung der Matrize, also in vertikaler Richtung verläuft, je nachdem mit welcher Variante die besseren Biegeergebnisse erzielt werden können.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können auf beliebige Art und Weise kombiniert werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Presse mit einem C-förmigen Rahmen in Schrägansicht;
Fig. 2 das Auffedern des C-förmigen Rahmens;
Fig. 3 eine erste Variante einer Presse mit zwei gegenüberliegenden Hydraulikzylindern zur Verminderung des Auffederns;
Fig. 4 eine zweite Variante einer Presse mit aufgetrenntem Rahmen;
Fig. 5 die Kräfteverhältnisse bei einer Presse nach Fig. 3;
Fig. 6 die Kräfteverhältnisse bei einer Presse nach Fig. 4;
Fig. 7 eine schematisch dargestellte Regelung der Hydraulikzylinder der erfindungsgemäßen Presse.
Einführend wird festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Presse, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombi- nationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Presse 1 mit einem C-förmigen Rahmen 2 in Schrägansicht, wobei der Rahmen 2 einen mittleren Abschnitt 2a und zwei Schenkel 2b, 2c umfasst. Die dargestellte Presse besteht aus zwei Rahmenelementen 2 welche durch einen oberen Querbalken 3, an dem ein Stempel 4 angebracht ist, und einen unteren Querbalken 5, an dem eine Matrize 6 angebracht ist, verbunden sind. In diesem Beispiel kann der obere Querbalken 3 mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs (z.B. Hydraulikzylinder, Spindelantrieb, usw.) in an sich bekannter Weise vertikal verschoben werden, Auf diese Weise sind Stempel 4 und Matrize 6 aus der dargestellten Ruhestellung in eine Pressstellung gegeneinander verschiebbar. Diese Anordnung ist für die Erfindung aber nicht zwingend erforderlich, vielmehr ist auch vorstellbar, dass der untere Pressbalken 5 oder auch beide Pressbalken 3 und 5 verschiebbar sind. Fig. 2 zeigt nun das Auffedern des C-förmigen Rahmens 2, wenn eine Presskraft zwischen
Stempel 4 und Matrize 6 erzeugt wird. Dabei werden vor allem der mittlere Abschnitt 2a und der obere Schenkel 2b deformiert (es wird angenommen, dass der untere Schenkel 2c fix im Boden verankert ist). In der Fig. 2 sind die Verhältnisse der besseren Darstellbarkeit halber natürlich stark übertrieben dargestellt. In einer realen Presse 1 sind die Verformungen übli- cherweise weitaus geringer. Durch ein lichtempfindliches Positionserkennungselement 7, welches am Boden oder am unteren Schenkel 2c des Rahmens 2 angeordnet ist und welches durch eine Laserlichtquelle 8, welche am oberen Schenkel 2b angebracht ist, angestrahlt wird, kann die Deformation des Rahmens 2 gemessen werden. Deutlich sichtbar ist, wie die Deformation des Rahmens 2 zu einer Veränderung des Laserstrahls a führt, welche am Positionser- kennungselement 7 als Länge gemessen werden kann. Das Positionserkennungselement 7 kann beispielsweise aus mehreren aneinandergereihten lichtempfindlichen Zellen aufgebaut werden. Aber auch andere Bauformen sind gleichermaßen anwendbar. Dieses Auffedern führt nun dazu, dass der Vorschub des Stempels 4, welcher an dessen Antrieb ermittelt wird (beispielsweise durch Positionssensoren an den zugeordneten Hydraulikzylindern) nicht tatsächlich auch an der Pressstelle zwischen Stempel 4 und Matrize 6 wirkt. Noch dazu kommt es zu einem Winkelversatz und einem seitlichen Versatz zwischen Stempel 4 und Matrize 6. All diese Faktoren führen dazu, dass das Biegeergebnis einerseits qualitativ unbefriedigend und noch dazu schwer reproduzierbar ist.
Fig. 3 zeigt nun eine erste Variante einer Presse , bei der ein erster Linearmotor 9, welcher der Pressstelle abgewandt ist, und ein zweiter Linearmotor 10, welcher der Pressstelle zuge- wandt ist, dem Auffedern des Rahmens 2 entgegenwirkt. Der erste Linearmotor 9 wirkt dabei zwischen zwei Befestigungspunkten an der Rückseite des mittleren Rahmenabschnitts 2a und der zweite Linearmotor 10 wirkt zwischen zwei Befestigungspunkten an der Vorderseite des mittleren Rahmenabschnittes 2a. In diesem und in den folgenden Beispielen sind als Linearmotoren 9 und 10 Hydraulikzylinder vorgesehen. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen, denn prinzipiell sind auch andere Typen von Linearmotoren einsetzbar, insbesondere Spindelantriebe.
Der erste Hydraulikzylinder 9 wird nun mit einem ersten Druck pi beaufschlagt, welcher zu einer Druckkraft zwischen den Befestigungspunkten des ersten Hydraulikzylinders 9 bezie- hungsweise zu einer Vergrößerung der Distanz zwischen denselben führt. Desgleichen wird der zweite Hydraulikzylinder 10 mit einem zweiten Druck p2 beaufschlagt, welcher zu einer Zugkraft zwischen den Befestigungspunkten des zweiten Hydraulikzylinders 10 beziehungsweise einer Verkürzung der Distanz zwischen denselben führt. In einer vorteilhaften Variante weist der mittlere Abschnitt 2a im Bereich der Hydraulikzylinder 9 und 10 eine Einschnürung b auf, um die Wirkung der Hydraulikzylinder 9 und 10 zu vergrößern. Die Drücke pi und p2 können dabei aktiv durch eine Hydraulikpumpe aufgebaut werden. Denkbar ist aber auch dass die beiden Hydraulikzylinder 9 und 10 durch eine Leitung miteinander verbunden werden. Das System ist damit passiv. Fig. 4 zeigt eine zweite Variante einer Presse 1", ähnlich der in Fig. 3 gezeigten Presse . Der Rahmen 2 ist im Bereich der Hydraulikzylinder 9 und 10 völlig aufgetrennt. Die Kräfte zwischen oberem und unterem Teil des mittleren Abschnitts 2a des Rahmens 2 werden somit nur von den Hydraulikzylindern 9 und 10 übertragen. Um einen Versatz der beiden Teile zu ver- meiden, ist ein im unteren Teil angebrachter Balken 11 zwischen zwei am oberen Teil angeordneten Führungen 12 gelagert. Der„klassische" Antrieb einer Presse 1", nämlich die Linearmotoren zur Bewegung des oberen Querbalkens 3, kann somit prinzipiell entfallen und stattdessen von den Hydraulikzylindern 9 und 10 übernommen werden. Wenn die Presse 1" über eine geeignete Regelung (siehe hierzu auch Fig. 7) verfügt, kann die Führung 12 überdies relativ zart ausgeführt werden, da im Idealfall alle Momente ausgeglichen werden und nur Kräfte in vertikaler Richtung wirken.
Fig. 5 zeigt nun die Kräfteverhältnisse an einer Presse wie in Fig. 3 dargestellt. An der Pressstelle wirkt dabei die Presskraft FP. Am Rahmen 2 wirkt die entgegengesetzte Rahmenkraft FR. In diesem Beispiel sind Presskraft Fp und Rahmenkraft FR betragsmäßig gleich groß. Die Kräfte Fi und F2 der Hydraulikzylinder 9 und 10 dienen somit nur dem Momentenausgleich. Betragsmäßig sind diese Kräfte Fi und F2 wegen des kurzen Hebels aber vergleichsweise groß. Denkbar ist natürlich auch, dass die Hydraulikzylinder 9 und 10 einen Teil der Rahmenkraft FR übernehmen. F2 wird dann betragsmäßig größer, Fi betragsmäßig kleiner.
Fig. 6 zeigt die Kräfteverhältnisse an einer Presse 1" wie in Fig. 4 dargestellt und somit einen Extremfall der genannten Übernahme der Rahmenkraft FR, die in diesem Beispiel völlig wegfällt.
An dieser Stelle wird angemerkt, dass unterschiedlich hohe Kräfte der Hydraulikzylinder 9 und 10 durch unterschiedlich hohe Drücke pi, p2 und/oder unterschiedliche Kolbenflächen realisiert werden können. Insbesondere bei passiven Systemen sind aber auch die geometrischen Verhältnisse zu berücksichtigen. Da der Druck pi und p2 in beiden Hydraulikzylin- dem 9 und 10 wegen der Verbindungsleitung gleich groß ist, können unterschiedliche Kraftverhältnisse nur durch unterschiedlich große Kolbenflächen realisiert werden. Weil aber auch das verschobene Flüssigkeitsvolumen in beiden Hydraulikzylindern 9 und 10 gleich groß ist, legen beide Kolben dann unterschiedliche Wege zurück. Dies ist bei einer Auslegung der Presse oder 1" entsprechend zu berücksichtigen.
Fig. 7 zeigt nun eine Anordnung, bei der die beiden Hydraulikzylinder 9 und 10 (hier nicht dargestellt) geregelt werden. Dazu ist eine Hydraulikpumpe 14 vorgesehen, welche Hydrauli- köl aus einem Vorratsbehälter 13 über Ventile 15 und 16 zu den beiden Hydraulikzylindern 9 und 10 pumpt. Dabei wird angenommen, dass das erste Ventil 15 den ersten Druck pl für den ersten Hydraulikzylinder 9 und das zweite Ventil 16 den zweiten Druck p2 für den zweiten Hydraulikzylinder 10 steuert. Ein Sensor (im gezeigten Beispiel ist dies das lichtempfindliches Positionserkennungselement 7 aus Fig. 2, welches von einer Laserlichtquelle 8 ange- strahlt wird) übermittelt den Winkelversatz zwischen Stempel 4 und Matrize 6 (das heißt hier eine aus dem Winkelversatz abgeleitete Länge) an eine Regelung 17. Die Regelung 17 ermittelt aus diesem Signal Steuersignale für die Ventile 15 und 16. Die Hydraulikzylinder 9 und 10 können auf diese Weise so angesteuert werden, das ein Versatz zwischen Stempel 4 und Matrize 6 völlig ausgeglichen wird. Dies ist insbesondere bei einer Presse 1" nach Fig. 4 von Vorteil, da zwischen Balken 11 und den Führungen 12 dann kein Moment mehr übertragen wird.
Die Regelung 17 kann prinzipiell aus jedem handelsüblichen Regler aufgebaut werden. Besonders von Vorteil ist es jedoch, wenn die Regelung 17 aus einer zentralen Recheneinheit mit einem damit verbunden Speicher aufgebaut ist. Im Speicher werden dann die zur Programmausführung nötigen Schritte sowie Parameter abgelegt und zur Laufzeit von der zentralen Recheneinheit abgerufen. Insbesondere bei einer Presse 1" nach Fig. 4 ist dies von Vorteil, da die Regelung 17 dann auch die vertikale Verschiebung des oberen Querbalkens 3 steuern kann.
Wenn die Auffederung des Rahmens 2 der Presse 1 in der vertikalen Y-Achsrichtung nicht vollständig kompensiert werden kann ist es trotzdem vorteilhaft, wenn die Linearmotoren 9, 10 so angesteuert werden, dass die Spitze des Stempels 4 bei einem Pressvorgang bezogen auf eine horizontale X- Achsrichtung in einer vertikalen Ebene durch die Mitte der Matrize 6 liegt oder die Linearmotoren 9, 10 so angesteuert werden, dass die Ausrichtung des Stempels 4 bei einem Pressvorgang parallel zur Ausrichtung der Matrize 6 verläuft.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der erfindungsgemäßen Anordnung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaß- stäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Abschließend wird angemerkt, dass sich - obwohl in den Figuren stets eine Biegepresse dargestellt ist - die Erfindung keineswegs ausschließlich auf eine Biegepresse oder eine Biege- presse des dargestellten Typs bezieht. Vielmehr bezieht sich die Erfindung auch auf andere Pressen, zum Beispiel Stanzpressen, Tiefziehpressen, Schmiedepressen, Prägepressen, usw. Weiterhin ist die Erfindung unabhängig von der Art des Antriebs der Presse und bezieht sich daher gleichermaßen auf Exzenterpressen, Kniehebelpressen, Kurbelpressen, Spindelpressen, hydraulischen Pressen, usw. Schließlich ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips nicht nur auf Pressen beschränkt, bei denen zwischen den beiden Schenkeln des C-förmigen Rahmens eine Druckkraft wirkt, sondern kann auch auf Fälle ausgedehnt werden, bei denen an dieser Stelle eine Zugkraft wirkt. Die zu den Figuren gemachten Ausführungen sind dann entsprechend umzukehren.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
', 1" Presse
2 Rahmen
2a mittlerer Abschnitt des Rahmens
b, 2c Schenkel des Rahmens
3 oberer Querbalken
4 Stempel
5 unterer Querbalken
6 Matrize
7 Positionserkennungselement
8 Laserlichtquelle
9 erster Hydraulikzylinder
10 zweiter Hydraulikzylinder
11 Führungsbalken
12 Führung s schiene
13 Ölbehälter
14 Hydraulikpumpe
15 erstes Ventil
16 zweites Ventil
17 Regelung
a Laserstrahl
b Einschnürung
Fi Kraft erster Hydraulikzylinder
F2 Kraft zweiter Hydraulikzylinder
FP Presskraft
FR Rahmenkraft
PI Druck erster Hydraulikzylinder
P2 Druck zweiter Hydraulikzylinder

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Presse (1) mit C-förmigem Rahmen (2), umfassend einen von einer Pressstelle abgewandten, ersten Linearmotor (9) bei einem mittleren Abschnitt (2a) des C-förmigen Rahmens (2), wobei der erste Linearmotor (9) zwischen zwei voneinander distanzierten Befestigungspunkten am Abschnitt (2a) wirkt, gekennzeichnet durch einen der Pressstelle zugewandten, zweiten Linearmotor (10) bei dem mittleren Abschnitt (2a), der zwischen zwei voneinander distanzierten Befestigungspunkten am Abschnitt (2a) wirkt, wobei die Linearmotoren (9, 10) für eine gegengleiche Ansteuerung vorgesehen sind, derart dass einem Auffedern des C-förmigen Rahmens (2) entgegengewirkt wird.
2. Presse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (2a) des C-förmigen Rahmens (2) bei den Linearmotoren (9, 10) eine Einschnürung (b) aufweist.
3. Presse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (2a) des C-förmigen Rahmens (2) bei den Linearmotoren (9, 10) aufgetrennt ist.
4. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den zugewandten/abgewandten Linearmotor (9, 10) erzeugten Kräfte (Fi, F2) dem Betrag nach unterschiedlich groß sind.
5. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Sensor zur Erfassung eines Auffederns des C-förmigen Rahmens (2) und einer damit verbundenen Regelung (17), welche zur Ansteuerung der Linearmotor (9, 10) vorbereitet ist, derart dass einem Auffedern des C-förmigen Rahmens (2) entgegengewirkt wird.
6. Presse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als lichtempfindliches Positionserkennungselement (7), welches an einem Schenkel (2c) des C- förmigen Rahmens (2) angeordnet ist, und Laserlichtquelle (8), welche an dem anderen
Schenkel (2c) des C-förmigen Rahmens (2) angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei die Laserlichtquelle (8) zum Anstrahlen des Positionserkennungselements (7) vorgesehen ist.
7. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Linearmotoren (9, 10) Hydraulikzylinder vorgesehen sind.
8. Presse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hyd- raulikzylindern (9, 10) eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, derart dass durch den Pressvorgang im zugewandten/abgewandten Hydraulikzylinder (9, 10) ein Druck erzeugt wird, der an den abgewandten/zugewandten Hydraulikzylinder (10, 9) geleitet wird.
9. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearmotoren (9, 10) so angesteuert werden, dass die Spitze des Stempels (4) bei einem
Pressvorgang bezogen auf eine horizontale X-Achsrichtung in einer vertikalen Ebene durch die Mitte der Matrize (6) liegt.
10. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearmotoren (9, 10) so angesteuert werden, dass die Ausrichtung des Stempels (4) bei einem Pressvorgang parallel zur Ausrichtung der Matrize (6) verläuft.
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