WO2017050317A1 - Pressure pin for a press for shaping a workpiece, press for shaping a workpiece, method for incorporating and adjusting a press during a shaping process, method for producing a component, and component - Google Patents

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WO2017050317A1
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WO
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press
pressure pin
force
sensor
component
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Application number
PCT/DE2016/100433
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Inventor
Hans Hofele
Joachim Beyer
Daniel Pietzka
Dieter Reisch
Michael Werbs
Original Assignee
Schuler Pressen Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B21D24/02—Die-cushions
    • 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
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/14—Particular arrangements for handling and holding in place complete dies
    • B21D37/142—Spotting presses

Definitions

  • Pressure pin for a press for forming a workpiece press for forming a workpiece, method for incorporating and setting a press during forming, method for manufacturing a component and component
  • the invention relates to a pressure pin for a press for forming a workpiece, wherein the pressure pin, a die cushion and at least one tool can be assigned and by means of the pressure pin a sheet holding force of the die cushion to the tool is transferable. Furthermore, the invention relates to a press for forming a workpiece, a method for incorporating and adjusting a press during forming, a method for manufacturing a component and a component.
  • Presses are usually used for forming a workpiece for the production of a component, wherein in particular the workpiece by a rectilinear relative movement of the tools, a pressing force is impressed. It is known to detect a pressing force via press force measuring devices in the press drive or in the press frame. However, only total forces or forces per pressure point are recorded here.
  • DE 41 12 6561 proposes a drawing device in a press, which is used to pull shaped sheet metal parts.
  • the pressure cheek is adjusted in height adjustable by a known four-point control.
  • height-adjustable bolts are provided with drives to allow a targeted local force on the blank holder. This is controlled or regulated in particular by way sensors and force sensors.
  • DE 10 2011 120 789 A1 relates to a method for processing or adjusting a blank forming tool for the production of
  • Sheet metal stamping consisting of a first
  • Tool component an opposite second tool component, a hold-down, with respect to the second tool component is movable, and a number of hold-down associated spacer elements over which a force acting on a blank flange force component of a hold-down force F N can be influenced.
  • DE 100 41 225 C2 discloses a method for adjusting the basic press height to the desired static pressing force by introducing an external calibration insert into a stop press, which has a measuring transducer for the pressing force.
  • the calibration insert in the press is connected via cable to an electronic display device outside the press. After moving the press ram into its bottom dead center, the static force is measured via the calibration insert and a fine adjustment of the press base height is made over the length of the press ram.
  • DE 10 2012 013 371 B4 describes a measuring device for a plunger cushion, which is introduced into a press instead of a tool.
  • the measuring device has a measuring module for determining the total pressing force and pressure pins protruding upward on the measuring module with force sensors for determining the force distribution in the surface of the measuring module.
  • DE 694 31 961 T2 describes a diagnostic method for diagnosing a press in which the detection of the amount of displacement of the pistons of the hydraulic balancing cylinders is used. The method requires a trial run for each specific die insert.
  • DE 10 2006 025 271 B3 discloses a deep-drawing press in which a pressure sensor for detecting loads is installed in the working space of a hydraulic cylinder and used for overload protection.
  • DE 10 2013 001 723 A1 discloses a press-bound forming tool which has a sensor for detecting the sheet thickness or sheet movement.
  • a disadvantage of the measuring sensors and methods described above is that they can not be used for setting and / or optimizing presses during forming and / or during the incorporation of new tools.
  • a detection of the force curve and / or the force distribution during a real forming and / or drawing process in a press is not possible.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • a pressure pin for a press for forming a workpiece wherein the pressure pin, a die cushion and at least one tool are assigned and by means of the pressure pin, a force, in particular sheet holding force, from the die cushion to the tool is transferable, wherein the Push pin at least a sensor for detecting at least one state variable.
  • This provides a pressure pin which can be used independently of the tool.
  • the pressure pin machine related in particular associated with a die cushion, can be used, so that the acting pressing forces during the forming can be detected.
  • the pressure pin with the sensor in existing presses can be retrofitted, in which this is replaced by conventional pressure pins. It is particularly advantageous that this is possible even with older presses with already older, incorporated tools.
  • the pressure pin can be standardized and customized depending on the application, with a high number of pieces can be realized.
  • An essential idea of the invention is that a pressure pin is provided with a sensor so that it can be used in a conventional press and before and / or during the forming process, the sensor detects a state variable and at the same time the pressure pin sheet holding force of the Draw cushion transfers to the tool.
  • a "pressure pin” (also called pressure pin) is in particular a metal pin, which for the transmission of
  • Pressure pin a Blechhaltekraft from the die cushion to a tool.
  • pressure pins are arranged in particular also between the drawing punch (lower tool) and a die cushion in order to transfer the forces to the drawing punch by the movement of the die cushion.
  • a "press” is in particular a forming machine with rectilinear relative movement of the tools, in particular a series of production processes, such as prototyping, forming, deep-drawing, joining, coating, cutting, cutting and changing of material properties are carried out in presses
  • the press may have a drawing device for deep-drawing.
  • Forming includes in particular all
  • Forming is understood to mean, in particular, pressure forming such as rolling and impressing, draw-press forming such as deep drawing, pressing and necking, draw forming such as lengths and widths, bending forming such as press bending, bending bending and circulation bending, and shear forming such as twisting and sliding.
  • a "workpiece” is in particular a largely solid object which is processed becomes.
  • a workpiece is for example a metal sheet or a circuit board.
  • a "die cushion” (also called pulling device) is in particular a component of a press which builds up the drawing force and influences it mechanically, as well as reducing the press ram impact on the work piece
  • a die cushion allows, in particular, a drawing process with force progression programmable via the drawing depth, withdrawal at bottom dead center to prevent springback upwards and approaching a position for part removal Position and / or force adjustment, die cushion in particular double-acting hydraulic cylinder.
  • a "tool” imposes a force on a starting material and / or a workpiece, which results in that the starting material or the workpiece is reshaped
  • a tool consists in particular of an upper tool and a lower tool
  • Each tool is in particular a molding tool.
  • the "sheet holding force” is in particular a force which is applied to a workpiece, for example a sheet metal or a circuit board, and / or a tool in particular to prevent the formation of wrinkles on the drawn part.
  • a “sensor” (also called a detector, sensor or measuring sensor) is a technical component that quantitatively records, in particular, specific physical or chemical properties and / or a material quality of its environment qualitatively or as a measured variable physical or chemical effects and transforms these into a further processable, electrical signal.
  • the measurement by the sensor can be carried out, in particular, according to different chemical and / or physical principles.For example, the pressure by means of a piezoelectric transducer, strain gauges (also
  • Strain gauges called) and / or pressure measurements in trapped liquids are detected.
  • the measurement can be carried out according to optical principles, such as with a laser sensor for
  • the measuring of the sensor takes place in particular discretely and / or continuously.
  • the sensor may be a multi-parameter sensor which receives different measured variables, for example, simultaneously measures a distance and the pressure.
  • a "state variable” is in particular a macroscopic physical and / or chemical variable which, together with other state variables, describes the state of a physical system a state variable describes the state of the press and / or its components.
  • the at least one sensor measures at least one state variable, in particular a distance and / or a force and / or a pressure, optically and / or mechanically and / or electrically.
  • a distance measurement from a pressure pin installed in a press to the sheet demolding the position of a die cushion can be adjusted.
  • other chemical and / or physical parameters such as the temperature and / or the humidity can be detected.
  • the pressure pin has a power supply for supplying the sensor.
  • the pressure pin can be energetically configured and used independently of the tool and / or the machine.
  • the term "energy supply” is understood to mean, in particular, the supply of a load to a conductor-bound energy source.
  • the power supply is, in particular, the supply of the sensor in the push-pin with electrical energy (current / voltage).
  • the electrical supply periphery for the sensor is integrated in the bushing of a pressure pin in which the pressure pins are guided in order to minimize its wear. Thus, when replacing, for example, the supplying battery only a replacement of the liner is necessary without the pressure pin must be removed with the sensor.
  • the pressure pin has a transmission element for contactless transmission of a state variable measured by the sensor to a device for data processing and / or evaluation.
  • contactless data transfer makes it easy to retrofit a pressure pin with a sensor in existing presses without requiring expensive data cable installation and routing.
  • a "transmission element” is in particular an element which transmits data without contact and / or energy.
  • the transmission element can, in particular, receive and / or transmit data and / or energy.
  • a transmission element can, for example, be a coupling coil.
  • contactless transmission also referred to as wireless or wireless transmission
  • data and / or energy are transferred without contact from one object to another object, in particular by electrical, magnetic and / or electromagnetic fields Likewise, for example, contactless transmission can take place via a transmitter coil and a slave coil.
  • the object is achieved by a press for forming a workpiece, wherein the press comprises a press ram, a die cushion and a tool, wherein a pressure pin is arranged on the die cushion, and the pressure pin a pressure pin described above is.
  • a "press ram” is in particular a displaceable component of the press, which transmits the kinetic energy of a drive as pressing force to the workpiece, whereby in particular the acceleration of the press ram and the ram stroke as distance of an up and down movement of the press ram are decisive process parameters during forming
  • a press ram has in particular an upper tool or is in operative contact with the upper tool.
  • the press has a device for contactless transmission of energy for supplying the sensor and / or data to and / or from the sensor of the pressure pin.
  • a device for contactless transmission of the press in particular transfers energy from this device to the sensor of the pressure pin and / or transmits control and / or regulating signals to the sensor of the press Pushpin and / or receive data from the sensor of the pushpin.
  • the press is set up such that before and / or during movement of the die cushion and / or an acting force on the die cushion, the sensor of the pressure die measures a state variable.
  • the sensor of the pressure pin measures before operation and / or during operation of the press.
  • the press is set up in such a way that by means of the sensor of the pressure pin or several sensors of a plurality of pressure pins a force profile, a force distribution and / or a progression of a force distribution during the forming is or will be detected.
  • the change in force over time and / or over an area within the press can be detected.
  • a continuous monitoring of the forming process and the forces acting on the workpiece and / or tool forces is possible.
  • a "force course” is in particular the change of a force over the time and / or the place.
  • a "force distribution” is in particular the change of a force over a surface.
  • the press has a device for data processing and / or data evaluation and / or a device for controlling and / or regulating a pressing force of the press and / or moving the die cushion and / or moving the press ram on the basis of measured state size on.
  • a "device for data processing and / or data evaluation” is in particular a device in which the acquired state variables of the sensor are further processed and / or processed in order to obtain information, for example signal conditioning with a downstream analog-to-digital converter ,
  • the recorded and / or prepared and / or evaluated data are used to influence the forming process in a "device for control and / or regulation.”
  • a "control” is in particular a specification according to which in a press occurring variable, dynamic variables.
  • an output variable is set as a function of an input variable.
  • a "control” is, in particular, a targeted influencing of a variable in the press, wherein this variable must either be kept constant (fixed value regulation) or influenced in such a way that it follows a predetermined time change in particular (sequence control)
  • the variables to be influenced (controlled variable) and continuous comparison with the setpoint, so that the output is fed back to the input includes in particular a computer such as a control unit or FPGAs (Field Programmable Gate Array).
  • the object is achieved by a method for incorporating and adjusting a press during forming by means of a previously described pressure pin and a press or a previously described press, comprising the following steps:
  • Opening the press in particular an incorporation press, introducing a new tool and a workpiece into the press and optionally determining a distance by means of the sensor of the pressure pin, in particular between the sensor and a sheet demold,
  • a pressure pin with a sensor or multiple pressure pins with multiple sensors can be used advantageously for testing and / or incorporation of new tools and for adjusting the distances and / or the pressing force in training and / or production presses.
  • incorporation the adaptation of a new tool and / or a new forming operation in a press is understood as "incorporation.”
  • a separate incorporation press is used outside the production geometric distances of the components of the press and / or the forces acting as well as recording and optimizing the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution during forming.
  • Adjustment is understood to mean, in particular, the adaptation of state variables and / or derived variables of a press The adjustment takes place in particular for distances between components of the press and / or the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution during the forming The adjustment can be made in particular via a device for controlling and / or regulating the press.
  • the "setpoint" is the predetermined, targeted value of a quantitative characteristic of a system from which the actual actual value should deviate as little as possible.In a control loop, the setpoint of the controlled variable is the instantaneous value of the reference variable.
  • a "production press” is in particular a press in which the tool is incorporated and / or the geometric parameters and process parameters are already optimized and / or predetermined during the forming process.
  • a "sheet collet” is in particular a component of a press which imparts a force on a workpiece in order to prevent the formation of wrinkles on the drawn part.
  • the object is achieved by a method for manufacturing a component by means of a previously described pressure pin and a press or a previously described press, comprising the following steps:
  • the measured and / or evaluated data are assigned to the component or stored on the component, so that all manufacturing parameters can be retrieved together with the component.
  • additional information about the amount of lubricant used, the number of strokes, the temperature and other information can be assigned to the component and / or stored on the component.
  • the object is achieved by a component, wherein the component using a previously described pressure pin and / or a previously described press and / or a method described above for incorporating and setting a press during forming and / or manufactured according to a previously described method for manufacturing a component.
  • the determined state variable and / or a force profile, a force distribution and / or a course of a force distribution and / or measured and / or evaluated data are stored during / after a successful forming on the component and / or are available to a user based on an indication on the component.
  • the state variables and process parameters used during the forming process are directly documented on the component and / or can be retrieved very easily and quickly by a user of the component.
  • a QR code with the coded data is applied to a component which will later be scanned by a user of the component and thus retrieve the data.
  • the component can be marked with an RFID system (Radio Frequency Identification) and the data read out.
  • RFID system Radio Frequency Identification
  • a "user” is a person and / or a machine that continues to use or process the component, and in particular, the user can assemble the component into a larger complex, for example in a car, or use it directly.
  • the object is achieved by a sensor element for a press for forming a workpiece, wherein the sensor element at least one pressure pin, a die cushion and at least one tool can be assigned and by means of the at least one pressure pin a force from the die cushion to the Tool is transferable, with the aid of the sensor element a Size is measured, with which a force can be determined, which is transferable by means of the pressure pin.
  • Figure 1 is a highly schematic
  • Figure 2 is a highly schematic representation of a
  • a pushpin 101 has a surrounding bushing 102. At the top of the pressure pin 101, a laser sensor 105 is inserted centrally. In addition to the laser sensor 105, the pressure pin 101 has a pressure sensor 106. The laser sensor 105 and the pressure sensor 106 are connected via a common power and data cable 104 with an inductive coil 103 within the pressure pin 101.
  • the inductive coil 103 receives energy without contact and forwards it as electrical current via the power and data cable 104 to the pressure sensor 106 and the laser sensor 105 on.
  • the pressure sensor 106 measures the ambient pressure.
  • the laser sensor 105 sends laser light in the measuring direction 107 and detects a remote counterpart, so that the distance between the laser sensor 105 and the counterpart is determined.
  • the measured signal is from the pressure pin 101 means the coil 103 transmitted to an externally arranged data receiver.
  • a deep-drawing press 201 has a drive 202, which is operatively connected to two plunger connecting rods 203.
  • the two plunger connecting rods 203 are connected to a press ram 204.
  • At the press ram 204 of the ram 206 is arranged.
  • a drawing ring 205 is seated on both sides of the ram punch 206.
  • the pull rings 205 and the ram 206 sit above the sheet 207.
  • sheet metal retainers 208 are arranged on both sides of the outer sides.
  • the sheet retainers 208 are operatively connected via a respective pressure pin 101 with a die cushion 211.
  • the two pressure pins 101 are guided by a press table 210.
  • the two pressure pins 101 each have a pressure sensor 106 and a laser sensor 105.
  • An inductive coil 103 is installed in the pressure pin 101, respectively.
  • the die cushion 211 has in the middle three further pressure pins 222, which are connected on their upper side with the drawing punch 209.
  • the three pressure pins 222 are passed through the press table 210 and each have a pressure sensor 216 and a current collector coil and data generator coil 218.
  • the die cushion 211 is supported by two double-acting hydraulic cylinders 212 installed on the floor.
  • the Tiefziehpres se 201 has a current generator coil and vermerserspule 217, a aufrungs- and -ausêtelles 219 and a control and regulation unit 220 on.
  • the deep-drawing press 201 is an incorporation press.
  • the ram 206 and the punch 209 form a new tool.
  • the deep-drawing press 201 is opened, and the plunger 206 and the drawing punch 209 are newly inserted into the deep-drawing press 201. Subsequently, the sheet 207 is introduced into the deep-drawing press 201 and the press ram 204 is lowered via the drive 202, so that the ram 206 and the pull rings 205 bear flush against the sheet 207.
  • the distance between the respective sensor and the respective sheet metal suppressor is measured.
  • Control unit 220 used to adjust the position of the die cushion 211, which is moved upwards by 3mm. Subsequently, the distance measurement is repeated by the distance sensors 215 and retransmitted and evaluated the acquired data. Matching with the setpoint indicates that further adjustment of the position of the die cushion 211 is not required.
  • the pressing operation starts, wherein the outer pressure pins 101 and the center pressure pins 222 continuously measure the pressure by means of the pressure sensors 105 and 216.
  • the die cushion 211 is continuously pushed up slowly over the double-acting hydraulic cylinders 212, so that the drawing punch 209 slowly approaches the sheet 207.
  • the force distribution and the force profile for each central pressure pin 222 are continuously determined from the acquired, transmitted and evaluated data and used to control the forming process.
  • the die pad 211 moves down again by means of the double-acting hydraulic cylinder 212 and the finished component is discharged.
  • the finished component is provided with a sticker which has a QR code, so that all distance data, the force curve and the power flow of each pressure pin 101 and each pressure pin 222 can be retrieved with the component.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

The invention relates to a pressure pin (101, 222) for a press for shaping a workpiece (207). A die cushion (211) and at least one tool (206, 209) can be paired with the pressure pin, and a metal sheet holding force can be transmitted from the die cushion (211) to the tool (206, 209) by means of the pressure pin (101, 222). The pressure pin (101, 222) has a sensor (105, 106, 216) for detecting at least one state variable. The invention further relates to a press (201) for shaping a workpiece (207), to a method for incorporating and adjusting a press (201) during a shaping process, to a method for producing a component, and to a component.

Description

Druckstift für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, Presse zum Umformen eines Werkstückes, Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen, Verfahren zum Fertigen eines Bauteils und Bauteil  Pressure pin for a press for forming a workpiece, press for forming a workpiece, method for incorporating and setting a press during forming, method for manufacturing a component and component
[Ol] Die Erfindung betrifft einen Druckstift für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei dem Druckstift ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des Druckstiftes eine Blechhaltekraft von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, ein Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen, ein Verfahren zum Fertigen eines Bauteils und ein Bauteil. The invention relates to a pressure pin for a press for forming a workpiece, wherein the pressure pin, a die cushion and at least one tool can be assigned and by means of the pressure pin a sheet holding force of the die cushion to the tool is transferable. Furthermore, the invention relates to a press for forming a workpiece, a method for incorporating and adjusting a press during forming, a method for manufacturing a component and a component.
[02] Pressen werden üblicherweise zum Umformen eines Werkstückes für die Fertigung eines Bauteils verwendet, wobei insbesondere dem Werkstück durch eine geradlinige Relativbewegung der Werkzeuge eine Presskraft aufgeprägt wird. Es ist bekannt, eine Presskraft über Presskraftmesseinrichtungen im Pressenantrieb oder im Pressengestell zu erfassen. Hierbei werden jedoch nur Gesamtkräfte oder Kräfte pro Druckpunkt erfasst. [02] Presses are usually used for forming a workpiece for the production of a component, wherein in particular the workpiece by a rectilinear relative movement of the tools, a pressing force is impressed. It is known to detect a pressing force via press force measuring devices in the press drive or in the press frame. However, only total forces or forces per pressure point are recorded here.
[03] Zudem ist es bekannt, lokal im oder am Werkzeug Zustandsgrößen zu erfassen. Nachteilig ist der hohe Aufwand für die Sensorik, da diese für jedes Werkzeug bereitgestellt werden muss. Zudem sind die lange Einarbeitungs zeit von Werkzeugen sowie Störungen in der Erfassung von Zustandsgrößen insbesondere durch Verschleiß der Werkzeuge nachteilig. Des Weiteren ist bei eingearbeiteten Werkzeugen ohne Messeinrichtung ein Nachrüsten einer Messeinrichtung nicht möglich. [03] In addition, it is known to detect state variables locally in or on the tool. The disadvantage is the high cost of the sensor, since it must be provided for each tool. In addition, the long training period of tools and disruptions in the Detection of state variables in particular by wear of the tools adversely. Furthermore, retrofitting a measuring device is not possible with incorporated tools without measuring device.
[04] In der DE 41 12 6561 wird eine Zieheinrichtung in einer Presse vorgeschlagen, die zum ziehen von Blechformteilen dient. Um eine optimale Kraftunterstützung des Blechhalters zu erzielen, wird die Druckwange durch eine an sich bekannte Vier-Punkte-Steuerung höhenverstellbar reguliert. Zusätzlich werden höhenverstellbare Bolzen mit Antrieben versehen, um eine gezielte örtliche Krafteinwirkung auf den Blechhalter zu ermöglichen. Dies wird insbesondere durch Wegesensoren und Kraftsensoren gesteuert oder geregelt. [04] DE 41 12 6561 proposes a drawing device in a press, which is used to pull shaped sheet metal parts. In order to achieve optimum power support of the sheet holder, the pressure cheek is adjusted in height adjustable by a known four-point control. In addition, height-adjustable bolts are provided with drives to allow a targeted local force on the blank holder. This is controlled or regulated in particular by way sensors and force sensors.
[05] In der DE 10 2007 044 259 AI wird ein Werkzeug offenbart, dessen Blechhalter mit Verriegelungsbolzen gegen den oberen Werkzeugteil geklemmt wird, um eine Blechhaltekraft aufzubauen. Die Blechhaltekraft wird durch Zylinder oder andere Kraftquellen erzeugt, die im oberen Werkzeugteil angeordnet sind. Das andere Ende des entsprechenden Verriegelungs- oder Spannbolzens wird an dem Blechhalter gehalten. [05] In DE 10 2007 044 259 AI discloses a tool whose sheet holder is clamped with locking bolt against the upper tool part to build a sheet holding force. The sheet holding force is generated by cylinders or other power sources located in the upper tool part. The other end of the corresponding locking or clamping bolt is held on the blank holder.
[06] Die DE 10 2011 120 789 AI bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung beziehungsweise Einstellung eines Platinen-Umformwerkzeuges zur Herstellung von[10] DE 10 2011 120 789 A1 relates to a method for processing or adjusting a blank forming tool for the production of
Blechpressteilen, bestehend aus einer erstenSheet metal stamping, consisting of a first
Werkzeugkomponente, einer gegenüberliegenden zweiten Werkzeugkomponente, einem Niederhalter, der gegenüber der zweiten Werkzeugkomponente beweglich ist, und einer Anzahl von Niederhalter zugeordneten Distanzelementen, über die ein vom Niederhalter auf einen Platinenflansch wirkender Kraftanteil einer Niederhaltekraft FN beeinflussbar ist. Tool component, an opposite second tool component, a hold-down, with respect to the second tool component is movable, and a number of hold-down associated spacer elements over which a force acting on a blank flange force component of a hold-down force F N can be influenced.
[07] Die DE 100 41 225 C2 offenbart ein Verfahren zur Einstellung der Pressengrundhöhe bis zur gewollten statischen Presskraft durch Einbringen eines externen Kalibriereinsatzes in eine Anschlagspresse, welcher einen Messwertaufnehmer für die Presskraft aufweist. Der Kalibriereinsatz in der Presse ist über Kabel mit einem elektronischen Anzeigegerät außerhalb der Presse verbunden. Nach Verfahren des Pressenstempels in seinen unteren Totpunkt wird über den Kalibriereinsatz die statische Kraft gemessen und über die Länge des Pressenstempels eine Feineinstellung der Pressengrundhöhe vorgenommen. [07] DE 100 41 225 C2 discloses a method for adjusting the basic press height to the desired static pressing force by introducing an external calibration insert into a stop press, which has a measuring transducer for the pressing force. The calibration insert in the press is connected via cable to an electronic display device outside the press. After moving the press ram into its bottom dead center, the static force is measured via the calibration insert and a fine adjustment of the press base height is made over the length of the press ram.
[08] Die DE 10 2012 013 371 B4 beschreibt eine Messvorrichtung für ein Stößelkissen, welches anstelle eines Werkzeuges in eine Presse eingebracht wird. Die Messvorrichtung weist ein Messmodul zur Bestimmung der Gesamtpresskraft und am Messmodul nach oben abstehende Druckbolzen mit Kraftsensoren zur Bestimmung der Kraftverteilung in der Fläche des Messmoduls auf. [08] DE 10 2012 013 371 B4 describes a measuring device for a plunger cushion, which is introduced into a press instead of a tool. The measuring device has a measuring module for determining the total pressing force and pressure pins protruding upward on the measuring module with force sensors for determining the force distribution in the surface of the measuring module.
[09] In der DE 694 31 961 T2 wird ein Diagnoseverfahren zur Diagnose einer Presse beschrieben, bei dem die Erfassung des Betrages einer Verschiebung der Kolben der hydraulischen Ausgleichszylinder verwendet wird. Das Verfahren setzt einen Testlauf für jeden spezifischen Matrizeneinsatz voraus. [10] In der DE 10 2006 025 271 B3 wird eine TiefZiehpresse offenbart, bei der ein Drucksensor zur Lastenerfassung im Arbeitsraum eines Hydraulikzylinders installiert ist und zur ÜberlastSicherung verwendet wird. [09] DE 694 31 961 T2 describes a diagnostic method for diagnosing a press in which the detection of the amount of displacement of the pistons of the hydraulic balancing cylinders is used. The method requires a trial run for each specific die insert. [10] DE 10 2006 025 271 B3 discloses a deep-drawing press in which a pressure sensor for detecting loads is installed in the working space of a hydraulic cylinder and used for overload protection.
[11] In der DE 36 40 507 C2 sind Sensoren im Werkzeug oder im Blechhalter angeordnet, welche über ein Steuergerät die gewünschte Druckänderung im Blechhaltezylinder in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ziehfortschritt mittels Proportional- oder Servoventile regeln. In DE 36 40 507 C2 sensors are arranged in the tool or in the sheet holder, which control via a control unit, the desired pressure change in the sheet holding cylinder in response to the respective drawing progress by means of proportional or servo valves.
[12] Die DE 10 2013 001 723 AI offenbart ein pressengebundenes Umformwerkzeug, welches einen Sensor zur Erfassung der Blechdicke oder Blechbewegung aufweist. [10] DE 10 2013 001 723 A1 discloses a press-bound forming tool which has a sensor for detecting the sheet thickness or sheet movement.
[13] Nachteilig bei den oben beschriebenen Messsensoren und Verfahren ist, dass diese nicht zum Einstellen und/oder Optimieren von Pressen während des Umformens und/oder während der Einarbeitung von neuen Werkzeugen verwendet werden können. Zudem ist ein Erfassen des Kraftverlaufs und/oder der Kraftverteilung während eines realen Umform- und/oder Ziehvorganges in einer Presse nicht möglich. A disadvantage of the measuring sensors and methods described above is that they can not be used for setting and / or optimizing presses during forming and / or during the incorporation of new tools. In addition, a detection of the force curve and / or the force distribution during a real forming and / or drawing process in a press is not possible.
[14] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern . [14] The object of the invention is to improve the state of the art.
[15] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Druckstift für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei dem Druckstift ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des Druckstiftes eine Kraft, insbesondere Blechhaltekraft, von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, wobei der Druckstift mindestens einen Sensor zum Erfassen von mindestens einer Zustandsgröße aufweist. The object is achieved by a pressure pin for a press for forming a workpiece, wherein the pressure pin, a die cushion and at least one tool are assigned and by means of the pressure pin, a force, in particular sheet holding force, from the die cushion to the tool is transferable, wherein the Push pin at least a sensor for detecting at least one state variable.
[16] Dadurch wird ein Druckstift bereitgestellt, welcher unabhängig vom Werkzeug einsetzbar ist. Somit ist der Druckstift maschinenbezogen, insbesondere zugeordnet zu einem Ziehkissen, einsetzbar, sodass die wirkenden Presskräfte während des Umformens erfassbar sind. This provides a pressure pin which can be used independently of the tool. Thus, the pressure pin machine related, in particular associated with a die cushion, can be used, so that the acting pressing forces during the forming can be detected.
[17] Zudem ist der Druckstift mit dem Sensor in bestehenden Pressen nachrüstbar, in dem dieser gegen konventionelle Druckstifte ausgetauscht wird. Es ist besonders vorteilhaft, dass dies auch bei älteren Pressen mit bereits älteren, eingearbeiteten Werkzeugen möglich ist. In addition, the pressure pin with the sensor in existing presses can be retrofitted, in which this is replaced by conventional pressure pins. It is particularly advantageous that this is possible even with older presses with already older, incorporated tools.
[18] Des Weiteren kann der Druckstift je nach Anwendung genormt und kundenspezifisch ausgeführt werden, wobei eine hohe Stückzahl realisiert werden kann. [18] Furthermore, the pressure pin can be standardized and customized depending on the application, with a high number of pieces can be realized.
[19] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass ein Druckstift mit einem Sensor bereitgestellt wird, sodass dieser in einer herkömmlichen Presse eingesetzt werden kann und vor und/oder während des Umformungsprozesses der Sensor eine Zustandsgröße erfasst und gleichzeitig der Druckstift die Blechhaltekraft von dem Ziehkissen auf das Werkzeug überträgt. [19] An essential idea of the invention is that a pressure pin is provided with a sensor so that it can be used in a conventional press and before and / or during the forming process, the sensor detects a state variable and at the same time the pressure pin sheet holding force of the Draw cushion transfers to the tool.
[20] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [20] The following is explained:
[21] Ein „Druckstift" (auch Druckbolzen genannt) ist insbesondere ein Metallstift, welcher zur Übertragung von[21] A "pressure pin" (also called pressure pin) is in particular a metal pin, which for the transmission of
Kräften in einer Presse dient. Insbesondere überträgt ein Druckstift eine Blechhaltekraft von dem Ziehkissen zu einem Werkzeug. In der angetriebenen Tiefziehtechnik sind Druckstifte insbesondere auch zwischen dem Ziehstempel (Unterwerkzeug) und einem Ziehkissen angeordnet, um die Kräfte durch die Bewegung des Ziehkissens auf den Ziehstempel zu übertragen. Forces in a press. In particular, transfers Pressure pin a Blechhaltekraft from the die cushion to a tool. In the driven thermoforming technique, pressure pins are arranged in particular also between the drawing punch (lower tool) and a die cushion in order to transfer the forces to the drawing punch by the movement of the die cushion.
[22] Eine „Presse" ist insbesondere eine Umformmaschine mit geradliniger Relativbewegung der Werkzeuge. In Pressen werden insbesondere eine Reihe von Fertigungsverfahren, wie Urformen, Umformen, Tiefziehen, Fügen, Beschichten, Trennen, Schneiden und Ändern von Stoffeigenschaften durchgeführt. Eine Presse ist insbesondere eine weggebundene, energiegebundene oder kraftgebundene Presse. Zum Tiefziehen kann die Presse insbesondere eine Zieheinrichtung aufweisen. [22] A "press" is in particular a forming machine with rectilinear relative movement of the tools, in particular a series of production processes, such as prototyping, forming, deep-drawing, joining, coating, cutting, cutting and changing of material properties are carried out in presses In particular, the press may have a drawing device for deep-drawing.
[23] „Umformen" umfasst insbesondere alle[23] "Forming" includes in particular all
Fertigungsverfahren, in denen Metalle und/oder thermoplastische Kunststoffe gezielt plastisch in eine andere Form gebracht werden. Beim Umformen wird insbesondere ein Werkstück in ein Bauteil umgeformt. Unter Umformen wird insbesondere das Druckumformen wie Walzen und Eindrücken, das Zug-Druck-Umformen wie Tiefziehen, Drücken und Kragenziehen, das Zugumformen wie Längen und Weiten, das Biegeumformen wie Gesenkbiegen, Knickbiegen und Umlaufbiegen, und das Schubumformen wie Verdrehen und Verschieben verstanden. Manufacturing processes in which metals and / or thermoplastics are selectively brought plastically into another form. During forming, in particular, a workpiece is formed into a component. Forming is understood to mean, in particular, pressure forming such as rolling and impressing, draw-press forming such as deep drawing, pressing and necking, draw forming such as lengths and widths, bending forming such as press bending, bending bending and circulation bending, and shear forming such as twisting and sliding.
[24] Bei einem „Werkstück" handelt es sich insbesondere um einen weitgehend festen Gegenstand, welcher bearbeitet wird. Ein Werkstück ist beispielsweise ein Metallblech oder eine Platine. [24] A "workpiece" is in particular a largely solid object which is processed becomes. A workpiece is for example a metal sheet or a circuit board.
[25] Ein „Ziehkissen" (auch Zieheinrichtung genannt) ist insbesondere ein Bauteil einer Presse, welches die Ziehkraft aufbaut und diese mechanisch beeinflusst, sowie den Pressenstößelaufprall auf das Werkstück reduziert. Über das Ziehkissen wird insbesondere eine definierte Ziehkraft eingestellt, um ein kontrolliertes Nachfließen des Werkstoffes in das Ziehwerkzeug sicherzustellen. Neben dem Druckaufbau für die geforderte Ziehkraft ermöglicht ein Ziehkissen insbesondere einen Ziehvorgang mit über die Ziehtiefe programmierbaren Kraftverlauf, den Rückzug im unteren Totpunkt, um die Rückfederung nach oben zu verhindern, sowie das Anfahren einer Position zur Teileentnahme. Zur Positions- und/oder Krafteinstellung weisen Ziehkissen insbesondere doppelt wirkende Hydraulikzylinder auf. A "die cushion" (also called pulling device) is in particular a component of a press which builds up the drawing force and influences it mechanically, as well as reducing the press ram impact on the work piece In addition to the pressure build-up for the required pulling force, a die cushion allows, in particular, a drawing process with force progression programmable via the drawing depth, withdrawal at bottom dead center to prevent springback upwards and approaching a position for part removal Position and / or force adjustment, die cushion in particular double-acting hydraulic cylinder.
[26] Ein „Werkzeug" prägt insbesondere einem Vormaterial und/oder einem Werkstück eine Kraft auf, welche dazu führt, dass das Vormaterial oder das Werkstück umgeformt wird. Ein Werkzeug besteht insbesondere aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug. Die Verwendung des Begriffes Werkzeug umfasst jeweils das entsprechende Gegenmittel. Bei einem Werkzeug handelt es sich insbesondere um ein Formwerkzeug. [26] In particular, a "tool" imposes a force on a starting material and / or a workpiece, which results in that the starting material or the workpiece is reshaped A tool consists in particular of an upper tool and a lower tool Each tool is in particular a molding tool.
[27] Die „Blechhaltekraft" ist insbesondere eine Kraft, welche auf ein Werkstück, beispielsweise ein Blech oder eine Platine, und/oder ein Werkzeug aufgebracht wird, um insbesondere die Bildung von Falten am Ziehteil zu verhindern . [27] The "sheet holding force" is in particular a force which is applied to a workpiece, for example a sheet metal or a circuit board, and / or a tool in particular to prevent the formation of wrinkles on the drawn part.
[28] Ein „Sensor" (auch Detektor, Messaufnehmer oder Messfühler genannt) ist ein technisches Bauteil, welches insbesondere bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder eine stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfasst. Ein Sensor erfasst eine Messgröße insbesondere mittels physikalischer oder chemischer Effekte und formt diese in ein weiterverarbeitbares , elektrisches Signal um. Das Messen durch den Sensor kann insbesondere nach unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Prinzipien erfolgen. Beispielsweise kann der Druck mittels eines Piezo-Aufnehmers , Dehnmessstreifen (auch[28] A "sensor" (also called a detector, sensor or measuring sensor) is a technical component that quantitatively records, in particular, specific physical or chemical properties and / or a material quality of its environment qualitatively or as a measured variable physical or chemical effects and transforms these into a further processable, electrical signal.The measurement by the sensor can be carried out, in particular, according to different chemical and / or physical principles.For example, the pressure by means of a piezoelectric transducer, strain gauges (also
Dehnungsmessstreifen genannt) und/oder Druckmessungen in eingeschlossenen Flüssigkeiten erfasst werden. Ebenso kann die Messung nach optischen Prinzipien erfolgen wie beispielsweise mit einem Lasersensor zurStrain gauges called) and / or pressure measurements in trapped liquids are detected. Likewise, the measurement can be carried out according to optical principles, such as with a laser sensor for
Abstandsbestimmung. Das Messen des Sensors erfolgt insbesondere diskret und/oder kontinuierlich. Insbesondere kann es sich bei dem Sensor um einen Multiparametersensor handeln, welcher unterschiedliche Messgrößen aufnimmt, beispielsweise gleichzeitig einen Abstand und den Druck misst . Distance determination. The measuring of the sensor takes place in particular discretely and / or continuously. In particular, the sensor may be a multi-parameter sensor which receives different measured variables, for example, simultaneously measures a distance and the pressure.
[29] Eine „Zustandsgröße" ist insbesondere eine makroskopische physikalische und/oder chemische Größe, welche zusammen mit anderen Zustandsgrößen den Zustand eines physikalischen Systems beschreibt. Insbesondere beschreibt eine Zustandsgröße den Zustand der Presse und/oder seiner Bauteile. [29] A "state variable" is in particular a macroscopic physical and / or chemical variable which, together with other state variables, describes the state of a physical system a state variable describes the state of the press and / or its components.
[30] In einer weiteren Ausführungsform misst der mindestens eine Sensor mindestens eine Zustandsgröße, insbesondere einen Abstand und/oder eine Kraft und/oder einen Druck, optisch und/oder mechanisch und/oder elektrisch. [30] In a further embodiment, the at least one sensor measures at least one state variable, in particular a distance and / or a force and / or a pressure, optically and / or mechanically and / or electrically.
[31] Dadurch wird der Zustand eines Bauteils der Presse und/oder eines Werkstückes in einer Presse erfasst. Somit kann beispielsweise durch eine Abstandsmessung von einem in einer Presse installierten Druckstift zum Blechniederhalter die Position eines Ziehkissens angepasst werden. Neben dem Messen eine Abstandes und/oder einer Kraft und/oder eines Druckes können auch weitere chemische und/oder physikalische Parameter wie die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit erfasst werden. [31] This detects the condition of a component of the press and / or a workpiece in a press. Thus, for example, by a distance measurement from a pressure pin installed in a press to the sheet demolding the position of a die cushion can be adjusted. In addition to measuring a distance and / or a force and / or a pressure, other chemical and / or physical parameters such as the temperature and / or the humidity can be detected.
[32] Um einen unabhängig einsetzbaren und nachrüstbaren Druckstift bereitzustellen, weist der Druckstift eine Energieversorgung zur Versorgung des Sensors auf. In order to provide an independently usable and retrofittable pressure pin, the pressure pin has a power supply for supplying the sensor.
[33] Somit kann der Druckstift energetisch unabhängig von dem Werkzeug und/oder der Maschine ausgestaltet und eingesetzt werden. Thus, the pressure pin can be energetically configured and used independently of the tool and / or the machine.
[34] Unter „Energieversorgung" wird insbesondere die Versorgung eines Verbrauchers mit einem leitungsgebundenen Energieträger verstanden. Die Energieversorgung ist insbesondere die Versorgung des Sensors im Druckstift mit elektrischer Energie ( Strom/Spannung) . Dazu kann der Druckstift beispielsweise eine Batterie aufweisen. [35] Es ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Versorgungsperipherie für den Sensor in der Laufbuchse eines Druckstiftes integriert ist, in welcher der Druckstifte geführt ist, um seinen Verschleiß zu minimieren. Somit ist bei einem Austausch beispielsweise der versorgenden Batterie nur ein Ersatz der Laufbuchse notwendig, ohne dass der Druckstift mit dem Sensor ausgebaut werden muss. [34] The term "energy supply" is understood to mean, in particular, the supply of a load to a conductor-bound energy source.The power supply is, in particular, the supply of the sensor in the push-pin with electrical energy (current / voltage). [35] It is particularly advantageous if the electrical supply periphery for the sensor is integrated in the bushing of a pressure pin in which the pressure pins are guided in order to minimize its wear. Thus, when replacing, for example, the supplying battery only a replacement of the liner is necessary without the pressure pin must be removed with the sensor.
[36] In einer weiteren Ausführungsform des Druckstiftes weist der Druckstift ein Übertragungselement zum kontaktlosen Übertragen einer vom Sensor gemessenen Zustandsgröße zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Auswertung auf. [36] In a further embodiment of the pressure pin, the pressure pin has a transmission element for contactless transmission of a state variable measured by the sensor to a device for data processing and / or evaluation.
[37] Dadurch ist eine Führung eines Datenkabels, welche der Bewegung des Druckstiftes und/oder des Ziehkissens nachfolgen muss, nicht erforderlich. [37] As a result, a guide of a data cable, which must follow the movement of the pressure pin and / or the die cushion is not required.
[38] Zudem kann durch das kontaktlose Übertragen von Daten ein Druckstift mit einem Sensor in einfacher Weise in bestehenden Pressen nachgerüstet werden, ohne dass es eine aufwändige Datenkabelinstallation und -führung erfordert. [38] In addition, contactless data transfer makes it easy to retrofit a pressure pin with a sensor in existing presses without requiring expensive data cable installation and routing.
[39] Ein „Übertragungselement" ist insbesondere ein Element welches kontaktlos Daten überträgt und/oder Energie. Das Übertragungselement kann insbesondere Daten und/oder Energie empfangen und/oder aussenden. Bei einem Übertragungselement kann es sich beispielsweise um eine Kopplungsspule handeln. [40] Beim „kontaktlosen Übertragen" (auch drahtloses oder kabelloses Übertragen genannt) werden Daten und/oder Energie berührungslos von einem Objekt auf ein anderes Objekt übertragen. Das kontaktlose Übertragen erfolgt insbesondere durch elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Felder. Beispielsweise kann das kontaktlose Übertragen durch Licht eines Laserstrahls erfolgen. Ebenso kann beispielsweise das kontaktlose Übertragen über eine Geberspule und eine Nehmerspule erfolgen . [39] A "transmission element" is in particular an element which transmits data without contact and / or energy.The transmission element can, in particular, receive and / or transmit data and / or energy.A transmission element can, for example, be a coupling coil. [40] In "contactless transmission" (also referred to as wireless or wireless transmission), data and / or energy are transferred without contact from one object to another object, in particular by electrical, magnetic and / or electromagnetic fields Likewise, for example, contactless transmission can take place via a transmitter coil and a slave coil.
[41] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei die Presse einen Pressenstößel, ein Ziehkissen und ein Werkzeug aufweist, wobei ein Druckstift an dem Ziehkissen angeordnet ist, und der Druckstift ein zuvor beschriebener Druckstift ist. [41] In a further aspect of the invention, the object is achieved by a press for forming a workpiece, wherein the press comprises a press ram, a die cushion and a tool, wherein a pressure pin is arranged on the die cushion, and the pressure pin a pressure pin described above is.
[42] Durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Druckstiftes in einer Presse, ist es möglich, wirkende Presskräfte in der Presse beim Umformen zu erfassen. Insbesondere sind dadurch der Kraftverlauf, die Kraftverteilung und/oder der Verlauf die Kraftverteilung auf ein Werkstück und/oder ein Werkzeug während des Ziehvorgangs messbar. [42] By using a pressure pin according to the invention in a press, it is possible to detect acting pressing forces in the press during forming. In particular, the force distribution, the force distribution and / or the course of the force distribution on a workpiece and / or a tool during the drawing process can be measured.
[43] Somit ist ein Überwachen und Optimieren des Umformens möglich. Dadurch kann das Umformen auch in engen Prozessfenstern erfolgen. [43] Thus, monitoring and optimization of the forming is possible. As a result, forming can also take place in narrow process windows.
[44] Unter „Verlauf" ist sowohl der zeitliche als auch örtliche (räumliche) Verlauf zu verstehen. [45] Da beispielsweise die Verteilung der Blechhaltekräfte entscheidend für die Bauteilequalität ist, ist mit der erfindungsgemäßen Presse eine bessere Qualität des gefertigten Bauteils möglich. [44] "Course" is understood as meaning both temporal and spatial (spatial) course. [45] Since, for example, the distribution of the plate holding forces is decisive for the quality of the components, a better quality of the finished component is possible with the press according to the invention.
[46] Dadurch, dass die Kräfte mittels der Druckstifte von Ziehkissen erfassbar sind, ist eine Verkürzung des Einarbeitens neuer Werkzeuge in einer Einarbeitungsund/oder Produktionspresse möglich. [46] The fact that the forces can be detected by means of the pressure pins of drawing cushions, a shortening of the incorporation of new tools in a training and / or production press is possible.
[47] Ein „Pressenstößel" ist insbesondere ein verschiebbares Bauteil der Presse, welches die Bewegungsenergie eines Antriebs als Presskraft auf das Werkstück überträgt. Hierbei sind insbesondere die Beschleunigung des Pressenstößels und der Stößelhub als Strecke einer Auf- und Abbewegung des Pressenstößels entscheidende Prozessparameter beim Umformen. Ein Pressenstößel weist insbesondere ein Oberwerkzeug auf oder steht mit dem Oberwerkzeug im Wirkkontakt. [47] A "press ram" is in particular a displaceable component of the press, which transmits the kinetic energy of a drive as pressing force to the workpiece, whereby in particular the acceleration of the press ram and the ram stroke as distance of an up and down movement of the press ram are decisive process parameters during forming A press ram has in particular an upper tool or is in operative contact with the upper tool.
[48] In einer weiteren Ausführungsform weist die Presse eine Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen von Energie zur Versorgung des Sensors und/oder von Daten zum und/oder vom Sensor des Druckstiftes auf. [48] In a further embodiment, the press has a device for contactless transmission of energy for supplying the sensor and / or data to and / or from the sensor of the pressure pin.
[49] Dadurch sind eine Energieversorgung des Sensors des Druckstiftes und/oder ein Datentransfer ohne Leitungs- und Datenkabel möglich. Somit wird vermieden, dass Kabel sich bei Bewegungen von Bauteilen in der Presse lösen, sich verdrehen oder hängen bleiben. [50] Durch die Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen von Energie und/oder Daten ist ein Druckstift mit einem Sensor in einfacher Weise in bestehenden Pressen nachrüstbar. [49] As a result, a power supply of the sensor of the pressure pin and / or a data transfer without cable and data cable are possible. This prevents cables from becoming loose, twisting or becoming caught during movements of components in the press. [50] The device for contactless transmission of energy and / or data, a pressure pin with a sensor in a simple manner in existing presses can be retrofitted.
[51] Eine „Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen" entspricht in ihrer Funktion insbesondere einem oben definierten Übertragungselement. Die Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen der Presse überträgt insbesondere Energie von dieser Einrichtung zum Sensor des Druckstiftes und/oder überträgt Steuerungs- und/oder Regelungssignale zum Sensor des Druckstiftes und/oder empfängt Daten vom Sensor des Druckstiftes. A device for contactless transmission of the press in particular transfers energy from this device to the sensor of the pressure pin and / or transmits control and / or regulating signals to the sensor of the press Pushpin and / or receive data from the sensor of the pushpin.
[52] Um eine optimale Messung zu realisieren, ist die Presse derart eingerichtet, dass vor und/oder während eines Bewegens des Ziehkissen und/oder einer wirkenden Kraft auf das Ziehkissen der Sensor des Druckstiftes eine Zustandsgröße misst. [52] In order to realize an optimum measurement, the press is set up such that before and / or during movement of the die cushion and / or an acting force on the die cushion, the sensor of the pressure die measures a state variable.
[53] Somit ist eine an den Betrieb der Presse angepasste Messung durch den Sensor des Druckstiftes möglich. Insbesondere misst der Sensor des Druckstiftes vor dem Betrieb und/oder während des Betriebes der Presse. [53] Thus, a measurement adapted to the operation of the press by the sensor of the pressure pin is possible. In particular, the sensor of the pressure pin measures before operation and / or during operation of the press.
[54] In einer weiteren Ausführungsform ist die Presse derart eingerichtet, dass mittels des Sensors des Druckstiftes oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte ein Kraftverlauf, eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einer Kraftverteilung während des Umformens erfasst wird oder werden. [55] Somit kann die Änderung der Kraft über der Zeit und/oder über einer Fläche innerhalb der Presse erfasst werden. Dadurch ist ein kontinuierliches Überwachen des Umformvorganges und der auf dem Werkstück und/oder Werkzeug wirkenden Kräfte möglich. [54] In a further embodiment, the press is set up in such a way that by means of the sensor of the pressure pin or several sensors of a plurality of pressure pins a force profile, a force distribution and / or a progression of a force distribution during the forming is or will be detected. [55] Thus, the change in force over time and / or over an area within the press can be detected. As a result, a continuous monitoring of the forming process and the forces acting on the workpiece and / or tool forces is possible.
[56] Zudem wird dadurch eine Optimierung der Presskraft und/oder der Presskräfte während des Umformens ermöglicht. [56] In addition, this allows an optimization of the pressing force and / or the pressing forces during forming.
[57] Durch Erfassung der Kraftverteilung und/oder des zugehörigen Kraftverlaufes kann eine optimaleBy recording the force distribution and / or the associated force curve can be an optimal
Druckbolzenanordnung und/oder -ausführung bestimmt und eingestellt werden. Pressure pin assembly and / or execution determined and adjusted.
[58] Ein „Kraftverlauf" ist insbesondere die Änderung einer Kraft über die Zeit und/oder dem Ort. [58] A "force course" is in particular the change of a force over the time and / or the place.
[59] Eine „Kraftverteilung" ist insbesondere die Änderung einer Kraft über eine Fläche. [59] A "force distribution" is in particular the change of a force over a surface.
[60] In einer weiteren Ausführungsform weist die Presse eine Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung und/oder eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung einer Presskraft der Presse und/oder eines Bewegens des Ziehkissens und/oder eines Bewegens des Pressenstößels aufgrund der gemessenen Zustandsgroße auf. In a further embodiment, the press has a device for data processing and / or data evaluation and / or a device for controlling and / or regulating a pressing force of the press and / or moving the die cushion and / or moving the press ram on the basis of measured state size on.
[61] Dadurch können die gemessenen Daten zur zeitnahen Steuerung und/oder zur Regelung des Umformprozesses verwendet werden. Somit ist es möglich, die Kräfte von Hub zu Hub gezielt anzupassen und/oder zu verteilen. [62] Durch die gezielte Prozesssteuerung und -regelung kann eine reduzierte Ausschussquote, und ein geringerer Verschleiß und somit Wartungsbedarf erzielt werden. Beispielsweise kann kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf das Werkstück die Bewegung des Pressenstößels aufgrund eines gemessenen Abstands und/oder eines gemessenen Drucks reduziert werden, sodass der Werkzeug-Werkstück-Kontakt nicht schlagartig erfolgt und somit der Verschleiß sinkt. Ebenso kann die Bewegung des Ziehkissens aufgrund der erfassten Zustandsgröße geregelt werden und beispielsweise das Ziehkissen kurz vor Aufsetzen des Oberwerkzeuges leicht entgegengesetzt bewegt werden. [61] This allows the measured data to be used for timely control and / or regulation of the forming process. Thus, it is possible to specifically adapt the forces from hub to hub and / or distribute. [62] Targeted process control and regulation can result in a reduced reject rate and lower wear and thus maintenance requirements. For example, shortly before placing the upper tool on the workpiece, the movement of the press ram due to a measured distance and / or a measured pressure can be reduced, so that the tool-workpiece contact is not abrupt and thus the wear decreases. Likewise, the movement of the die cushion can be controlled on the basis of the detected state variable and, for example, the die cushion can be moved slightly in the opposite direction shortly before the upper die is put on.
[63] Somit laufen die Umformprozesse automatisch im optimalen Bereich. [63] Thus, the forming processes automatically run in the optimum range.
[64] Eine „Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung" ist insbesondere eine Einrichtung, in welcher die erfassten Zustandsgrößen des Sensors weiterverarbeitet und/oder aufbereitet werden, um Informationen zu gewinnen. Beispielsweise ist eine Signalaufbereitung mit nachgeschaltetem Analog-Digital- Konverter mit umfasst. [64] A "device for data processing and / or data evaluation" is in particular a device in which the acquired state variables of the sensor are further processed and / or processed in order to obtain information, for example signal conditioning with a downstream analog-to-digital converter ,
[65] In einer „Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung" werden insbesondere die erfassten und/oder aufbereiteten und/oder ausgewerteten Daten zur Beeinflussung des Umformvorganges verwendet. Hierbei ist eine „Steuerung" insbesondere eine Vorgabe, nach welcher die in einer Presse vorkommenden veränderlichen, dynamischen Größen beeinflusst werden. Durch eine Steuerung wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße eine Ausgangsgröße eingestellt. Eine „Regelung" ist insbesondere eine gezielte Beeinflussung einer Größe in der Presse, wobei diese Größe entweder konstant zu halten ist (Festwertregelung) oder so zu beeinflussen ist, dass diese insbesondere einer vorgegebenen zeitlichen Änderung folgt (Folgeregelung) . Eine Regelung umfasst insbesondere das Messen der zu beeinflussenden Größen (Regelgröße) und kontinuierliches Vergleichen mit dem Sollwert, sodass eine Rückkopplung der Ausgangsgröße auf den Eingang erfolgt. Die Einrichtung umfasst insbesondere einen Rechner wie ein Steuergerät oder FPGAs (Field Programmable Gate Array) . [65] In particular, the recorded and / or prepared and / or evaluated data are used to influence the forming process in a "device for control and / or regulation." In this case, a "control" is in particular a specification according to which in a press occurring variable, dynamic variables. Through a controller In particular, an output variable is set as a function of an input variable. A "control" is, in particular, a targeted influencing of a variable in the press, wherein this variable must either be kept constant (fixed value regulation) or influenced in such a way that it follows a predetermined time change in particular (sequence control) The variables to be influenced (controlled variable) and continuous comparison with the setpoint, so that the output is fed back to the input The device includes in particular a computer such as a control unit or FPGAs (Field Programmable Gate Array).
[66] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen mittels eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und einer Presse oder einer zuvor beschriebenen Presse mit folgenden Schritten: [66] In an additional aspect of the invention, the object is achieved by a method for incorporating and adjusting a press during forming by means of a previously described pressure pin and a press or a previously described press, comprising the following steps:
- Öffnen der Presse, insbesondere einer Einarbeitungspresse, Einbringen eines neuen Werkzeuges und eines Werkstückes in die Presse und gegebenenfalls Bestimmen eines Abstandes mittels des Sensors des Druckstiftes, insbesondere zwischen dem Sensor und einem Blechniederhalter, Opening the press, in particular an incorporation press, introducing a new tool and a workpiece into the press and optionally determining a distance by means of the sensor of the pressure pin, in particular between the sensor and a sheet demold,
- gegebenenfalls Anpassen des gemessenen Abstandes an einen Sollwert durch eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung, if appropriate, adaptation of the measured distance to a desired value by a device for controlling and / or regulating,
- Betreiben der Presse und Bestimmen eines Kraftverlaufs, einer Kraftverteilung und/oder und/oder eines Verlaufs der Kraftverteilung mittels des Sensors des Druckstiftes oder eines weiteren Sensors eines weiteren Druckstiftes und/oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte und/oder Anpassen des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung durch die Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung während des Umformens, - Operating the press and determining a force curve, a force distribution and / or and / or a course of the force distribution by means of the sensor of the pressure pin or a further sensor of another pressure pin and / or several sensors of several pressure pins and / or adjusting the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution by the means for controlling and / or regulating during of forming,
- Öffnen der Presse und Ausbringen des umgeformten Bauteils und/oder Übertragen des eingestellten Abstandes und/oder des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung auf eine weitere Presse, insbesondere eine Produktionspresse . - Opening the press and applying the deformed component and / or transmitting the set distance and / or the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution to another press, in particular a production press.
[67] Somit kann ein Druckstift mit einem Sensor oder können mehrere Druckstifte mit mehreren Sensoren vorteilhaft für das Erproben und/oder Einarbeiten neuer Werkzeuge sowie zur Einstellung der Abstände und/oder der Presskraft in Einarbeitungs- und/oder Produktionspressen genutzt werden. [67] Thus, a pressure pin with a sensor or multiple pressure pins with multiple sensors can be used advantageously for testing and / or incorporation of new tools and for adjusting the distances and / or the pressing force in training and / or production presses.
[68] Des Weiteren ist die optimale Anordnung der Druckstifte im Hinblick auf ein neues Werkzeug bestimmbar und einstellbar. [68] Furthermore, the optimal arrangement of the pressure pins with regard to a new tool can be determined and adjusted.
[69] Insbesondere können dadurch kurze Einarbeitungszeiten in einer Einarbeitungs-/Tryout-Presse realisiert werden. Somit wird ein neues Werkzeug optimal auf die Serienfertigung eingestellt und vorbereitet. [69] In particular, short training periods can be realized in a training / tryout press. Thus, a new tool is optimally adjusted to the series production and prepared.
[70] Es ist besonders vorteilhaft, dass die geometrischen Abstände und/oder der Kraftverlauf, die Kraftverteilung und/oder der Verlauf der Kraftverteilung von der Einarbeitungspresse auf ein Duplikat in der Produktionsanlage zur Serienfertigung übertragen werden. [70] It is particularly advantageous that the geometric distances and / or the force distribution, the force distribution and / or the course of the force distribution are transferred from the incorporation press to a duplicate in the production plant for mass production.
[71] Zudem können verschiedene Automatisierungen und Prozessabläufe an der Einarbeitungspresse „gefahren" und/oder simuliert werden und somit der beste Prozessverlauf bestimmt werden. Neben der Einarbeitungszeit an der Einarbeitungspresse werden auch die Rüst- und Einarbeitungs Zeiten in der Produktion verkürzt. [71] In addition, various automations and process flows can be "driven" and / or simulated on the induction press, thus determining the best course of the process.Through the training period at the induction press, the set-up and reconditioning times in production are shortened.
[72] Unter „Einarbeiten" wird insbesondere die Anpassung eines neuen Werkzeuges und/oder eines neuen Umformvorganges in einer Presse verstanden. Zum Einarbeiten wird insbesondere eine separate Einarbeitungspresse außerhalb der Produktion verwendet. Das Einarbeiten umfasst insbesondere das manuelle Bearbeiten des Werkzeuges, das Einstellen der geometrischen Abstände der Bauteile der Presse und/oder der wirkenden Kräfte sowie das Aufnehmen und Optimieren des Kraftverlaufes, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung während des Umformens . In particular, the adaptation of a new tool and / or a new forming operation in a press is understood as "incorporation." In particular, a separate incorporation press is used outside the production geometric distances of the components of the press and / or the forces acting as well as recording and optimizing the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution during forming.
[73] Unter „Einstellen" wird insbesondere das Anpassen von Zustandsgrößen und/oder abgeleiteten Größen einer Presse verstanden. Das Einstellen erfolgt insbesondere für Abstände zwischen Bauteilen der Presse und/oder des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung während des Umformens. Das Einstellen kann insbesondere über eine Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Presse erfolgen. [74] Der „Sollwert" ist insbesondere der vorgegebene, angestrebte Wert eines quantitativen Merkmals eines Systems, von dem der tatsächliche Istwert so wenig wie möglich abweichen soll. In einem Regelkreis ist der Sollwert der Regelgröße der momentane Wert der Führungsgröße . [73] "Adjustment" is understood to mean, in particular, the adaptation of state variables and / or derived variables of a press The adjustment takes place in particular for distances between components of the press and / or the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution during the forming The adjustment can be made in particular via a device for controlling and / or regulating the press. [74] In particular, the "setpoint" is the predetermined, targeted value of a quantitative characteristic of a system from which the actual actual value should deviate as little as possible.In a control loop, the setpoint of the controlled variable is the instantaneous value of the reference variable.
[75] Eine „Produktionspresse" ist insbesondere eine Presse, bei welcher das Werkzeug eingearbeitet ist und/oder die geometrischen Parameter und Prozessparameter während des Umformens bereits optimiert und/oder vorgegeben sind. Eine Produktionspresse dient insbesondere der Serienproduktion eines Bauteils. [75] A "production press" is in particular a press in which the tool is incorporated and / or the geometric parameters and process parameters are already optimized and / or predetermined during the forming process.
[76] Ein „Blechniederhalter" ist insbesondere ein Bauteil einer Presse, welches eine Kraft auf ein Werkstück aufprägt, um die Bildung von Falten am Ziehteil zu verhindern . [76] A "sheet collet" is in particular a component of a press which imparts a force on a workpiece in order to prevent the formation of wrinkles on the drawn part.
[77] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Fertigen eines Bauteils mittels eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und einer Presse oder einer zuvor beschriebenen Presse mit folgenden Schritten: [77] In a further aspect, the object is achieved by a method for manufacturing a component by means of a previously described pressure pin and a press or a previously described press, comprising the following steps:
- Öffnen der Presse, Einbringen eines Werkstückes in die Presse und gegebenenfalls Bestimmen einer Zustandsgröße mittels des Sensors des Druckstiftes und/oder insbesondere Durchführen eines Hubes mit Umformprozess und dabei ein Erfassen des Verlaufes mindestens einer Zustandsgröße, - Übertragen der gemessenen Daten von dem Druckstift zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung und/oder einer Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung, Opening of the press, introduction of a workpiece into the press and optionally determining a state variable by means of the sensor of the pressure pin and / or in particular performing a stroke with forming process and thereby detecting the course of at least one state variable, Transferring the measured data from the pressure pin to a device for data processing and / or data evaluation and / or a device for controlling and / or regulating,
- Betreiben der Presse, Verteilen einer Presskraft auf dem Werkstück und/oder Einstellen eines Kraftverlaufs und/oder Einstellen eines Verlaufes einer Kraftverteilung während des Umformens aufgrund der gemessenen Zustandsgröße und/oder der gemessenen ZuStandsgroßen, Operating the press, distributing a pressing force on the workpiece and / or setting a force profile and / or setting a course of a force distribution during the forming on the basis of the measured state variable and / or the measured object sizes,
- und/oder Zuordnen der gemessenen Daten des Sensors des Druckstiftes zum Bauteil und/oder Speichern der gemessenen und/oder ausgewerteten Daten auf dem Bauteil und/oder derart speichern, dass die Daten zu einem späteren Zeitpunkt aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil für einen Verwender zugeordnet zum Bauteil abrufbar sind und Ausbringen des gefertigten Bauteils aus der Presse. - and / or associate the measured data of the sensor of the pressure pin to the component and / or storing the measured and / or evaluated data on the component and / or store such that the data at a later time due to an indication on the component for a user assigned to the component are retrievable and applying the finished component from the press.
[78] Durch dieses Fertigungsverfahren erfolgt eine optimale Fertigung eines Bauteils mit hoher Qualität und unter optimierten Umformbedingungen und Prozessparametern. Dadurch wird sowohl der Verschleiß des Werkzeuges als auch des gefertigten Bauteils minimiert. Zudem lassen sich enge Produktionsfenster realisieren. [78] Through this manufacturing process, an optimal production of a component with high quality and under optimized forming conditions and process parameters. As a result, both the wear of the tool and the finished component is minimized. In addition, narrow production windows can be realized.
[79] Es ist besonders vorteilhaft, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten dem Bauteil zugeordnet werden oder auf dem Bauteil gespeichert sind, sodass alle Fertigungsparameter zusammen mit dem Bauteil abrufbar sind. [80] Zudem können neben den gemessenen und/oder aufbereiteten Daten Zusatzangaben über verwendete Schmiermenge, Hubzahl, Temperatur und weitere Angaben dem Bauteil zugeordnet und/oder auf dem Bauteil gespeichert werden . It is particularly advantageous that the measured and / or evaluated data are assigned to the component or stored on the component, so that all manufacturing parameters can be retrieved together with the component. [80] In addition to the measured and / or processed data, additional information about the amount of lubricant used, the number of strokes, the temperature and other information can be assigned to the component and / or stored on the component.
[81] Dadurch kann bei einer Serie von besonders verschleißanfälligen Bauteilen sehr schnell die Ursache des erhöhten Verschleißes gefunden und im Fertigungsverfahren behoben werden. [81] As a result, the cause of increased wear can be found very quickly in a series of particularly susceptible components and can be eliminated in the manufacturing process.
[82] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Bauteil, wobei das Bauteil unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und/oder einer zuvor beschriebenen Presse und/oder eines zuvor beschriebenen Verfahrens zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen und/oder nach einem zuvor beschriebenen Verfahren zum Fertigen eins Bauteils gefertigt ist. [82] In an additional aspect of the invention, the object is achieved by a component, wherein the component using a previously described pressure pin and / or a previously described press and / or a method described above for incorporating and setting a press during forming and / or manufactured according to a previously described method for manufacturing a component.
[83] Somit wird ein Bauteil mit hoher Qualität bereitgestellt, dessen Fertigung jederzeit reproduzierbar ist. Zudem wird ein verschleißarmes Bauteil bereitgestellt, da dieses mit optimaler Kraftaufprägung während des Umformens gefertigt wurde. [83] Thus, a high-quality component is provided whose manufacture is reproducible at any time. In addition, a low-wear component is provided, since this was manufactured with optimum force during the forming process.
[84] In einer weiteren Ausführungsform des Bauteils sind die bestimmte Zustandsgröße und/oder ein Kraftverlauf, eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einer Kraftverteilung und/oder gemessene und/oder ausgewertete Daten während/nach eines erfolgten Umformens auf dem Bauteil gespeichert und/oder sind aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil für einen Verwender abrufbar . [84] In a further embodiment of the component, the determined state variable and / or a force profile, a force distribution and / or a course of a force distribution and / or measured and / or evaluated data are stored during / after a successful forming on the component and / or are available to a user based on an indication on the component.
[85] Dadurch sind die während des Umformens verwendeten Zustandsgrößen und Prozessparameter auf dem Bauteil direkt dokumentiert und/oder können durch einen Verwender des Bauteils sehr leicht und schnell abgerufen werden. Beispielsweise wird ein QR-Code mit den kodierten Daten auf ein Bauteil aufgebracht, welcher später von einem Verwender vom Bauteil eingescannt wird und somit die Daten abrufen werden. Ebenso kann das Bauteil mit einem RFID-System (Radio-frequency Identification) markiert und die Daten ausgelesen werden. [85] As a result, the state variables and process parameters used during the forming process are directly documented on the component and / or can be retrieved very easily and quickly by a user of the component. For example, a QR code with the coded data is applied to a component which will later be scanned by a user of the component and thus retrieve the data. Likewise, the component can be marked with an RFID system (Radio Frequency Identification) and the data read out.
[86] Insbesondere bei kritischen und/oder sicherheitsrelevanten Bauteilen sind somit sämtliche Produktionsparameter gespeichert und/oder dokumentiert. [86] In particular for critical and / or safety-relevant components, all production parameters are thus stored and / or documented.
[87] Ein „Verwender" ist insbesondere eine Person und/oder eine Maschine, welche das Bauteil weiter verwendet oder verarbeitet. Der Verwender kann insbesondere das Bauteil zu einem größeren Komplex zusammensetzen, beispielsweise in einem Auto verwenden, oder direkt verwenden. [87] In particular, a "user" is a person and / or a machine that continues to use or process the component, and in particular, the user can assemble the component into a larger complex, for example in a car, or use it directly.
[88] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Sensorelement für eine Presse zum Umformen eines Werkstücks, wobei dem Sensorelement mindestens ein Druckstift, ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des mindestens einen Druckstifts eine Kraft von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, wobei mit Hilfe des Sensorelements eine Größe gemessen wird, mit der eine Kraft ermittelbar ist, welche mittels des Druckstifts übertragbar ist. In another aspect, the object is achieved by a sensor element for a press for forming a workpiece, wherein the sensor element at least one pressure pin, a die cushion and at least one tool can be assigned and by means of the at least one pressure pin a force from the die cushion to the Tool is transferable, with the aid of the sensor element a Size is measured, with which a force can be determined, which is transferable by means of the pressure pin.
[89] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen [89] In the following, the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it
Figur 1 eine stark schematische Figure 1 is a highly schematic
Schnittdarstellung eines Druckbolzen, und  Sectional view of a pushpin, and
Figur 2 eine stark schematische Darstellung einer Figure 2 is a highly schematic representation of a
TiefZiehpresse .  Deep drawing press.
[90] Ein Druckbolzen 101 weist eine umgebende Laufbuchse 102 auf. An der Oberseite des Druckbolzens 101 ist mittig ein Lasersensor 105 eingelassen. Neben dem Lasersensor 105 weist der Druckbolzen 101 einen Drucksensor 106 auf. Der Lasersensor 105 und der Drucksensor 106 sind über ein gemeinsames Strom- und Datenkabel 104 mit einer induktiven Spule 103 innerhalb des Druckbolzens 101 verbunden. [90] A pushpin 101 has a surrounding bushing 102. At the top of the pressure pin 101, a laser sensor 105 is inserted centrally. In addition to the laser sensor 105, the pressure pin 101 has a pressure sensor 106. The laser sensor 105 and the pressure sensor 106 are connected via a common power and data cable 104 with an inductive coil 103 within the pressure pin 101.
[91] Die induktive Spule 103 empfängt kontaktlos Energie und leitet diese als elektrischen Strom über das Strom- und Datenkabel 104 an den Drucksensor 106 und den Lasersensor 105 weiter. [91] The inductive coil 103 receives energy without contact and forwards it as electrical current via the power and data cable 104 to the pressure sensor 106 and the laser sensor 105 on.
[92] Da der Druckbolzen 101 nicht in einem Wirkkontakt steht, misst der Drucksensor 106 den Umgebungsdruck. Der Lasersensor 105 sendet Laserlicht in die Messrichtung 107 und erfasst einen entfernten Gegenpart, sodass der Abstand zwischen dem Lasersensor 105 und dem Gegenpart bestimmt wird. Das gemessene Signal wird vom Druckbolzen 101 mittels der Spule 103 zu einem extern angeordneten Datenempfänger übertragen . [92] Since the pressure pin 101 is not in operative contact, the pressure sensor 106 measures the ambient pressure. The laser sensor 105 sends laser light in the measuring direction 107 and detects a remote counterpart, so that the distance between the laser sensor 105 and the counterpart is determined. The measured signal is from the pressure pin 101 means the coil 103 transmitted to an externally arranged data receiver.
[93] Eine TiefZiehpresse 201 weist einen Antrieb 202 auf, welcher mit zwei Stößelpleuel 203 wirkverbunden ist. Die beiden Stößelpleuel 203 sind mit einem Pressenstößel 204 verbunden. Am Pressenstößel 204 ist der Stößelstempel 206 angeordnet. Beidseitig des Stößelstempels 206 sitzt jeweils ein Ziehring 205. Die Ziehringe 205 und der Stößelstempel 206 sitzen oberhalb des Bleches 207. A deep-drawing press 201 has a drive 202, which is operatively connected to two plunger connecting rods 203. The two plunger connecting rods 203 are connected to a press ram 204. At the press ram 204 of the ram 206 is arranged. A drawing ring 205 is seated on both sides of the ram punch 206. The pull rings 205 and the ram 206 sit above the sheet 207.
[94] Unterhalb des Bleches 207 sind beidseitig an den Außenseiten Blechniederhalter 208 angeordnet. Die Blechniederhalter 208 sind über jeweils einen Druckbolzen 101 mit einem Ziehkissen 211 wirkverbunden. Die beiden Druckbolzen 101 sind durch einen Pressentisch 210 geführt. Die beiden Druckbolzen 101 weisen jeweils einen Drucksensor 106 und einen Lasersensor 105 auf. Eine induktive Spulen 103 ist jeweils in den Druckbolzen 101 installiert. [94] Underneath the metal sheet 207, sheet metal retainers 208 are arranged on both sides of the outer sides. The sheet retainers 208 are operatively connected via a respective pressure pin 101 with a die cushion 211. The two pressure pins 101 are guided by a press table 210. The two pressure pins 101 each have a pressure sensor 106 and a laser sensor 105. An inductive coil 103 is installed in the pressure pin 101, respectively.
[95] Das Ziehkissen 211 weist mittig drei weitere Druckstifte 222 auf, welche an ihrer Oberseite mit dem Ziehstempel 209 verbunden sind. Die drei Druckstifte 222 sind durch den Pressentisch 210 geführt und weisen jeweils einen Drucksensor 216 und eine Stromnehmerspule und Datengeberspule 218 auf. The die cushion 211 has in the middle three further pressure pins 222, which are connected on their upper side with the drawing punch 209. The three pressure pins 222 are passed through the press table 210 and each have a pressure sensor 216 and a current collector coil and data generator coil 218.
[96] Das Ziehkissen 211 wird von zwei zweifach wirkenden Hydraulikzylindern 212 getragen, welche am Boden installiert sind. [97] Die Tiefz iehpres se 201 weist eine Stromgeberspule und Datennehmerspule 217, eine Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit 219 und eine Steuerungs- und Regelungseinheit 220 auf. [96] The die cushion 211 is supported by two double-acting hydraulic cylinders 212 installed on the floor. [97] The Tiefziehpres se 201 has a current generator coil and Datenvermerserspule 217, a Datenaufbereitungs- and -auswertungseinheit 219 and a control and regulation unit 220 on.
[98] Bei der TiefZiehpresse 201 handelt es sich um eine Einarbeitungspresse. Der Stößelstempel 206 und der Ziehstempel 209 bilden ein neues Werkzeug. [98] The deep-drawing press 201 is an incorporation press. The ram 206 and the punch 209 form a new tool.
[99] Folgende Arbeitsvorgänge werden mit der TiefZiehpresse 201 realisiert: [99] The following operations are realized with the deep-drawing press 201:
[100] Zunächst wird die TiefZiehpresse 201 geöffnet und der Stößelstempel 206 und der Ziehstempel 209 werden in die TiefZiehpresse 201 neu eingebracht. Anschließend wird das Blech 207 in die TiefZiehpresse 201 eingebracht und der Pressenstößel 204 über den Antrieb 202 abgesenkt, sodass der Stößelstempel 206 und die Ziehringe 205 bündig an das Blech 207 anliegen. [100] First, the deep-drawing press 201 is opened, and the plunger 206 and the drawing punch 209 are newly inserted into the deep-drawing press 201. Subsequently, the sheet 207 is introduced into the deep-drawing press 201 and the press ram 204 is lowered via the drive 202, so that the ram 206 and the pull rings 205 bear flush against the sheet 207.
[101] Mittels der Lasersensoren 215 in den Druckbolzen[101] By means of the laser sensors 215 in the pressure pin
101, welche zwischen dem Ziehkissen 211 und den Blechniederhaltern 208 angeordnet sind, wird der Abstand zwischen dem jeweiligen Sensor und dem jeweiligen Blechniederhalter gemessen. 101, which are arranged between the die cushion 211 and the sheet metal retainers 208, the distance between the respective sensor and the respective sheet metal suppressor is measured.
[102] Die gemessenen Daten werden mittels der Spulen[102] The measured data are obtained by means of the coils
103 in den beiden Druckbolzen 201 zur extern angeordneten Stromgeberspule und Datengeberspule 217 der TiefZiehpresse 201 übertragen und weiter in der Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit 219 weiterverarbeitet. [103] Die verarbeiteten Signale werden mittels der103 in the two pressure pins 201 to the externally arranged current generator coil and data generator coil 217 of the deep-drawing press 201 and further processed in the Datenaufbereitungs- and -auswertungseinheit 219. [103] The processed signals are transmitted by means of the
Steuerungs- und Regelungseinheit 220 zur Anpassung der Position des Ziehkissens 211 verwendet, welches um 3mm weiter nach oben bewegt wird. Anschließend wird die Abstandsmessung durch die Abstandssensoren 215 wiederholt und die erfassten Daten erneut übertragen und ausgewertet. Ein Abgleichen mit dem Sollwert zeigt, dass eine weitere Anpassung der Position des Ziehkissens 211 nicht erforderlich ist. Control unit 220 used to adjust the position of the die cushion 211, which is moved upwards by 3mm. Subsequently, the distance measurement is repeated by the distance sensors 215 and retransmitted and evaluated the acquired data. Matching with the setpoint indicates that further adjustment of the position of the die cushion 211 is not required.
[104] Nachfolgend beginnt der Pressvorgang, wobei die äußeren Druckbolzen 101 und die mittigen Druckstifte 222 kontinuierlich mittels der Drucksensoren 105 und 216 den Druck messen. Für das Umformen des Bleches 207 wird das Ziehkissen 211 kontinuierlich langsam über die doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 212 nach oben geschoben, sodass der Ziehstempel 209 sich langsam dem Blech 207 annähert. Nach dem ersten Kontakt des Ziehstempels 209 mit dem Blech 207 wird kontinuierlich die Kraftverteilung und der Kraftverlauf für jeden mittigen Druckstift 222 aus den erfassten, übertragenen und ausgewerteten Daten bestimmt und zur Regelung des Umformprozesses verwendet. [104] Subsequently, the pressing operation starts, wherein the outer pressure pins 101 and the center pressure pins 222 continuously measure the pressure by means of the pressure sensors 105 and 216. For the forming of the sheet 207, the die cushion 211 is continuously pushed up slowly over the double-acting hydraulic cylinders 212, so that the drawing punch 209 slowly approaches the sheet 207. After the first contact of the drawing punch 209 with the sheet 207, the force distribution and the force profile for each central pressure pin 222 are continuously determined from the acquired, transmitted and evaluated data and used to control the forming process.
[105] Nachdem das Blech 207 in der Mitte vollständig durch den Ziehstempel 209 in die Gegenform des Stößelstempels 206 tiefgezogen wurde, fährt das Ziehkissen 211 mittels der zweifach wirkenden Hydraulikzylinder 212 wieder nach unten und das gefertigte Bauteil wird ausgebracht . [106] Anschließend wird das gefertigte Bauteil mit einem Aufkleber versehen, welcher einen QR-Code aufweist, sodass alle Abstandsdaten, der Kraftverlauf und der Kraftfluss jedes Druckbolzens 101 und jedes Druckstiftes 222 mit dem Bauteil abrufbar sind. After the sheet 207 has been deep-drawn in the middle completely by the punch 209 in the counter-shape of the plunger punch 206, the die pad 211 moves down again by means of the double-acting hydraulic cylinder 212 and the finished component is discharged. [106] Subsequently, the finished component is provided with a sticker which has a QR code, so that all distance data, the force curve and the power flow of each pressure pin 101 and each pressure pin 222 can be retrieved with the component.
[107] Nachdem der oben beschriebene Vorgang an mehreren[107] After the process described above on several
Blechen 207 wiederholt und der Ziehstempel 209 manuell nachbearbeitet wurde, sind die optimalen Prozessparameter bezüglich des Kraftverlaufs und der Kraftverteilung und somit die Anordnung der Druckbolzen 101 und der Druckstifte 222 bestimmt. Diese werden zusammen mit den ermittelten geometrischen Abständen von der Einarbeitungspresse 201 auf eine Produktionspresse zur Aufnahme der Serienproduktion übertragen . Sheet metal 207 repeated and the drawing punch 209 was manually reworked, the optimal process parameters with respect to the force curve and the force distribution and thus the arrangement of the pressure pin 101 and the pressure pins 222 are determined. These are transferred together with the determined geometrical distances from the incorporation press 201 on a production press for recording the series production.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
101 Druckbolzen  101 pressure pin
102 Laufbuchse  102 bushing
103 induktive Spule  103 inductive coil
104 Strom- und Datenkabel  104 power and data cables
105 Lasersensor  105 laser sensor
106 Drucksensor  106 pressure sensor
107 Messrichtung des Lasersensors  107 Measuring direction of the laser sensor
201 Tief Ziehpresse  201 deep drawing press
202 Antrieb  202 drive
203 Stößelpleuel  203 ram connecting rod
204 Pressenstößel  204 press ram
205 Ziehring  205 drawing ring
206 Stößelstempel  206 ram punches
207 Blech  207 sheet metal
208 Blechniederhalter  208 sheet retainer
209 Ziehstempel  209 drawing punch
210 Pressentisch  210 press table
211 Ziehkissen  211 drawing cushions
212 zweifachwirkender Hydraulikzylinder  212 double acting hydraulic cylinder
216 Drucksensor  216 pressure sensor
217 Stromgeberspule und Datennehmerspule  217 Current encoder coil and data collector coil
218 Stromnehmerspule und Datengeberspule  218 Current collector coil and data generator coil
219 Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit 219 Data processing and evaluation unit
220 Steuerungs- und Regelungseinheit 220 control unit
222 Druckstift 222 push pin

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Druckstift (101, 222) für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes (207), wobei dem Druckstift ein Ziehkissen (211) und mindestens ein Werkzeug (206, 209) zuordenbar sind und mittels des Druckstiftes eine Kraft, insbesondere eine Blechhaltekraft, von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift mindestens einen Sensor (105, 106, 216) zum Erfassen von mindestens einer Zustandsgröße aufweist . 1. pressure pin (101, 222) for a press for forming a workpiece (207), wherein the pressure pin, a die cushion (211) and at least one tool (206, 209) can be assigned and by means of the pressure pin a force, in particular a sheet holding force of the die cushion is transferable to the tool, characterized in that the pressure pin has at least one sensor (105, 106, 216) for detecting at least one state variable.
2. Druckstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor die mindestens eine Zustandsgröße, insbesondere einen Abstand und/oder eine Kraft und/oder einen Druck, optisch und/oder mechanisch und/oder elektrisch misst. 2. Pressure pin according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor measures the at least one state variable, in particular a distance and / or a force and / or pressure, optically and / or mechanically and / or electrically.
3. Druckstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift eine Energieversorgung (103) zur Versorgung des Sensors aufweist . 3. Pressure pin according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure pin has a power supply (103) for supplying the sensor.
4. Druckstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift ein Übertragungselement (218) zum kontaktlosen Übertragen einer vom Sensor gemessenen Zustandsgröße zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung aufweist. 4. Pressure pin according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure pin has a transmission element (218) for contactless transmission of a measured state variable from the sensor to a device for data processing and / or data evaluation.
5. Presse (201) zum Umformen eines Werkstückes, wobei die Presse einen Pressenstößel (204), ein Ziehkissen (211) und ein Werkzeug (206, 209) aufweist, wobei ein Druckstift an dem Ziehkissen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstift ein Druckstift nach einem der vorherigen Ansprüche ist. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die5. Press (201) for forming a workpiece, the press having a press ram (204), a die cushion (211) and a tool (206, 209), wherein a pressure pin is arranged on the die cushion, characterized in that the pressure pin a pressure pin according to one of the preceding claims. Press according to claim 5, characterized in that the
Presse eine Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen (217) von Energie zur Versorgung des Sensors und/oder von Daten zum und/oder vom Sensor des Druckstiftes aufweist. Press has a device for contactless transmission (217) of energy for supplying the sensor and / or data to and / or from the sensor of the pressure pin.
Presse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse derart eingerichtet ist, dass vor und/oder während eines Bewegens des Ziehkissens und/oder einer wirkenden Kraft auf das Ziehkissen der Sensor des Druckstiftes eine Zustandsgröße misst. Press according to one of the preceding claims, characterized in that the press is arranged such that before and / or during a movement of the die cushion and / or an acting force on the die cushion, the sensor of the pressure pin measures a state variable.
Presse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse derart eingerichtet ist, dass mittels des Sensors des Druckstiftes oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte ein Kraftverlauf, eine eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einerPress according to one of the preceding claims, characterized in that the press is arranged such that by means of the sensor of the pressure pin or a plurality of sensors of a plurality of pressure pins a force curve, a force distribution and / or a course of a
Kraftverteilung während des Umformens erfasst wird oder werden . Force distribution during forming is or will be detected.
Presse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse eine Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung (219) und/oder eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung (220) einer Presskraft oder einer Ziehkissenkraft der Presse und/oder eines Bewegens des Ziehkissens und/oder eines Bewegens des Pressenstößels aufgrund der gemessenen Zustandsgröße aufweist. Press according to one of the preceding claims, characterized in that the press comprises a device for data processing and / or data evaluation (219) and / or a device for controlling and / or regulating (220) a pressing force or a die force of the press and / or a Moving the die cushion and / or moving the press ram has due to the measured state variable.
Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen mittels eines Druckstiftes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einer Presse oder einer Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 9 mit folgenden Schritte: Method of incorporating and adjusting a press during forming by means of a pressure pin according to one of claims 1 to 4 and a press or a press according to one of claims 5 to 9, comprising the following steps:
- Öffnen der Presse, insbesondere einer- Opening the press, in particular one
Einarbeitungspresse, Einbringen eines neuen Werkzeuges und eines Werkstückes in die Presse und insbesondere Bestimmen eines Abstandes mittels des Sensors des Druckstiftes, insbesondere zwischen dem Sensor und einem Blechniederhalter, Einarbeitungspresse, introducing a new tool and a workpiece in the press and in particular determining a distance by means of the sensor of the Pressure pin, in particular between the sensor and a Bleesteriederhalter,
- insbesondere Anpassen des gemessenen Abstandes an einen Sollwert durch eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung, in particular adaptation of the measured distance to a desired value by a device for controlling and / or regulating,
- Betreiben der Presse und Bestimmen eines Kraftverlaufs der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung mittels des Sensors des Druckstiftes oder eines weiteren Sensors eines weiteren Druckstiftes und/oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte und/oder Anpassen des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung durch die Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung während des Umformens, - Operating the press and determining a force curve of the force distribution and / or the course of the force distribution by means of the sensor of the pressure pin or another sensor of another pressure pin and / or multiple sensors of several pressure pins and / or adjusting the force curve, the force distribution and / or the course the force distribution through the device for controlling and / or regulating during the forming,
- Öffnen der Presse und Ausbringen des umgeformten Bauteils und/oder Übertragen des eingestellten Abstandes und/oder des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung auf eine weitere Presse, insbesondere eine Produktionspresse . - Opening the press and applying the deformed component and / or transmitting the set distance and / or the force curve, the force distribution and / or the course of the force distribution to another press, in particular a production press.
Verfahren zum Fertigen eines Bauteils mittels eines Druckstiftes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einer Presse oder einer Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 9 mit folgenden Schritten: Method for manufacturing a component by means of a pressure pin according to one of Claims 1 to 4 and a press or a press according to one of Claims 5 to 9, having the following steps:
- Öffnen der Presse, Einbringen eines Werkstückes in die Presse und Durchführen eines Hubes mit Umformprozess und dabei Erfassen eines Verlaufes mindestens einer Zustandsgroße , Opening the press, introducing a workpiece into the press and carrying out a stroke with forming process and thereby detecting a progression of at least one state variable,
- Übertagen der gemessenen Daten von dem Druckstift zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung und/oder einer Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung, Transferring the measured data from the printing pen to a device for data preparation and / or Data evaluation and / or a device for controlling and / or regulating,
- Betreiben der Presse, Verteilen einer Presskraft auf dem Werkstück und/oder Einstellen eines Kraftverlaufes und/oder Einstellen des Verlaufes einer Kraftverteilung während des Umformens aufgrund der gemessenen Zustandsgröße oder der gemessenen Zustandsgrößen, Operating the press, distributing a pressing force on the workpiece and / or setting a force curve and / or adjusting the course of a force distribution during the forming on the basis of the measured state variable or the measured state variables,
- und/oder Zuordnen der gemessenen Daten des Sensors des Druckstiftes zum Bauteil und/oder Speichern der gemessenen und/oder ausgewerteten Daten auf dem Bauteil und/oder derart speichern, dass die Daten zu einem späteren Zeitpunkt aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil dem Bauteil zuordenbar abrufbar sind, und Ausbringen des gefertigten Bauteils aus der Presse. and / or allocating the measured data of the sensor of the pressure pin to the component and / or storing the measured and / or evaluated data on the component and / or storing such that the data can be assigned to the component at a later time on the basis of an indication on the component can be retrieved, and spreading the finished component from the press.
12. Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil unter Verwendung eines Druckstiftes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder einer Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder eines Verfahrens nach Anspruch 10 und/oder nach einem Verfahren nach Anspruch 11 gefertigt ist. 12. component, characterized in that the component using a pressure pin according to one of claims 1 to 4 and / or a press according to one of claims 5 to 9 and / or a method according to claim 10 and / or by a method according to claim 11 is made.
13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Zustandsgröße und/oder ein Kraftverlauf, eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einer Kraftverteilung und/oder gemessene und/oder ausgewertete Daten während/nach eines erfolgten Umformens auf dem Bauteil gespeichert sind und/oder aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil für einen Verwender abrufbar sind. 13. Component according to claim 12, characterized in that the specific state variable and / or a force curve, a force distribution and / or a progression of a force distribution and / or measured and / or evaluated data are stored during / after a successful forming on the component and / or are available to a user on the basis of an indication on the component.
14. Sensorelement für eine Presse zum Umformen eines Werkstücks (207), wobei dem Sensorelement mindestens ein Druckstift, ein Ziehkissen (211) und mindestens ein Werkzeug (206, 209) zuordenbar sind und mittels des mindestens einen Druckstifts eine Kraft von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Sensorelements eine Größe gemessen wird, mit der eine Kraft ermittelbar ist, welche mittels des Druckstifts übertragbar ist. 14. Sensor element for a press for forming a workpiece (207), wherein the sensor element at least one pressure pin, a die cushion (211) and at least one tool (206, 209) are assigned and by means of the at least one pressure pin a force from the die to the Tool is transferable, thereby characterized in that a size is measured by means of the sensor element, with which a force can be determined, which is transferable by means of the pressure pin.
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