DE19639222A1

DE19639222A1 - Einrichtung zur Vorbeschleunigung von Kissen zur Blechumformung in Pressen

Info

Publication number: DE19639222A1
Application number: DE1996139222
Authority: DE
Inventors: Markus Dr Mueller; Gregor Geist; Andreas Schlag; Eckhard Menger
Original assignee: Umformtechnik Erfurt GmbH
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vorbeschleunigung von Kissen zur Blechumformung in Pressen, bei der ein am Stößel befestigtes Oberwerkzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit auf die umzuformende Platine auftrifft.

Mit diesem Auftreffstoß sind starke Schwingungsanregungen und damit lästige Geräusche und ungewollte Kraftüberhöhungen bei Beginn des Ziehprozesses verbunden. Weiterhin wird der Schmierfilm zwischen Werkzeug und Platine ungünstig beeinflußt. Es sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die diesen Auftreffstoß reduzieren. Je kleiner der beim Auftreffstoß übertragene Impuls m × v ist, desto geringer sind die genannten Nachteile. Daher zielt ein Teil der bekannten Maßnahmen auf die Verringerung der beim Stoß beteiligten Masse, indem z. B. Teilmassen durch Zwischenschalten von stoßdämpfenden Gliedern abgekoppelt werden. Der andere Lösungsansatz besteht in der Verringerung der Stoßgeschwindigkeit durch z. B. Vorbeschleunigen der ruhenden Massen.

Da es bei Zieheinrichtungen zum gegenwärtigen Zeitpunkt eher möglich erscheint, die Auftreffgeschwindigkeit bis gegen Null zu reduzieren als die das Blechteil abstützenden Elemente in ihrer Masse stark zu verringern, wird die Wirksamkeit solcher Maßnahmen höher eingeschätzt, welche die Geschwindigkeit beeinflussen. Aus EP 00 74 421 ist eine Einrichtung bekannt, bei der das Blechteil vor Auftreffen des Ziehstößels durch eine steuerbare Druckbeaufschlagung einer in Ziehrichtung wirkenden Kolbenfläche vorbeschleunigt wird. Nachteilig an dieser Einrichtung ist, daß bei pneumatischen oder vorgespannten hydraulischen Zieheinrichtungen zusätzliche, entgegen der Ziehrichtung wirkende Kräfte überwunden werden müssen, die die Nennkraft der Zieheinrichtung erreichen können.

Bei einer Tiefzieheinrichtung nach DE 41 29 367 ruht die Blechhalteplatte auf den Kolbenstangen separater Führungszylinder, die um einen Vorbeschleunigungsweg höher angeordnet sind als die Kolbenstangen der die Kissenkraft erzeugenden Arbeitszylinder. Nachteile dieser Einrichtung bestehen jedoch einerseits durch die zusätzlich erforderliche Gleichlaufeinrichtung für die Führungszylinder und andererseits durch die erforderliche Berücksichtigung der Führungszylinder im Druckbolzenraster bei der Gestaltung der Krafteinleitungspunkte im Ziehwerkzeug.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Auftreffstoß mit minimalem Energieaufwand und ohne Einschränkungen in der Druckbolzenbelegung der Ziehwerkzeuge zu reduzieren, wobei die Kissenkraft sowohl vor dem Auftreffen des Oberwerkzeuges auf die Platine als auch mit Beginn des Ziehvorganges wirken kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere detaillierte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.

Für die Hauptfunktionen des Ziehkissens, Erzeugung der Gegenhaltekraft und Steuerung der Hochgangsbewegung werden jeweils separate Zylindereinheiten vorgesehen, die jeweils durch einen festen oder verstellbaren Anschlag in ihrer oberen Arbeitslage begrenzt sind. Die Kolbenstangen stützen sich während des Ziehvorgangs entgegen der Zieheinrichtung an z. B. einer Kissenplatte ab, auf welcher die Druckbolzen ruhen, die den Blechhalter mit dem Blechteil tragen. In der oberen Arbeitslage ruht die Kissenplatte lediglich auf den Kolbenstangen der für die Wegsteuerung zuständigen Zylinder.

Da die Kissenplatte üblicherweise im Pressentisch geführt ist, genügt für die Abstützung eine z. B. zentral im Pressentisch angeordnete Zylindereinheit. Die anderen, zur Übertragung der Gegenhaltekräfte dienenden Kolbenstangen sind um den Vorbeschleunigungsweg tiefer angeordnet als die Kolbenstange der Wegsteuereinheit. Dabei stellt sich im unteren Raum des Wegsteuerzylinders ein Druck ein, welcher die Massen von Kissenplatte, Blechhalter und Druckbolzen ausbalanciert.

Wird ein mit dem Anschluß des unteren Zylinderraumes verbundenes Stetigventil gegen einen drucklosen Tank geöffnet, setzen sich die vorher ausbalancierten Massen in Bewegung. Vorteilhaft an dieser Einrichtung ist, daß keine zusätzliche Arbeit zur Vorbeschleunigung aufgebracht werden muß. Außerdem spielen Massenunterschiede bei den werkzeugspezifischen Blechhaltern wegen der ständig wirkenden Masse der Kissenplatte eine untergeordnete Rolle. Wenn die Kissenplatte sich um den Vorbeschleunigungsweg abgesenkt hat, kommt sie mit den Kolbenstangen der Kraftzylinder in Kontakt. Bis zu diesem Zeitpunkt hat der Pressenstößel das Blechteil erreicht und der Ziehprozeß kann beginnen.

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung eines hydraulischen Kissens mit gemeinsamer Kissenplatte,

Fig. 2 Schematische Darstellung eines hydraulischen Kissens ohne Kissenplatte,

Fig. 3 Schematische Darstellung einem hydraulischen Kissens mit mehrgeteilter Kissenplatte,

Fig. 4 Schematische Darstellung eines pneumatischen Kissens mit gemeinsamer Kissenplatte.

In Fig. 1 ist eine hydraulische Zieheinrichtung in einer Presse dargestellt, die im Tisch 9 einer Presse angeordnet ist. Die linke Seite zeigt die Zieheinrichtung in ihrer Ausgangsstellung zum Zeitpunkt des Auftreffens des am Pressenstößel 1 befestigten Oberwerkzeuges 2 auf das Blechteil 3. In der rechten Hälfte der Zeichnung ist der Beginn des Umformprozesses zu sehen. In der Ausgangsstellung der Zieheinrichtung hat die Kissenplatte 10 ihre obere Endlage, durch den verstellbaren Anschlag 18 begrenzt, eingenommen. Die Energie für die Hochgangsbewegung wird einem Speicher 19 entnommen und mittels der hydraulischen Steuerung 17 synchron zur Bewegung des Pressenstößels 1 dem unteren Zylinderraum 28 des Wegsteuerzylinders 14 zugeführt. Nach Erreichen der oberen Endlage wird die Verbindung zwischen Speicher 19 und Wegsteuerzylinder 14 gesperrt. Die Massen der Kissenplatte 10, der Druckbolzen 6 und 7, des im Unterwerkzeug 5 angeordneten Blechhalters 4 und des Blechteils 3 stützen sich auf der Kolbenstange 13 des Wegsteuerzylinders 14 ab. Die Druckbolzen 7 sind im Werkzeugträger 8 geführt. Die Kolbenstange 13 wird durch das im unteren Zylinderraum 28 eingeschlossene Hydrauliköl gehalten. Die Kolbenstangen 11 der Ziehkissenzylinder 12 befinden sich ebenfalls in ihrer oberen Endlage, die durch die verstellbaren Anschläge 29 begrenzt werden. Die Anschläge 29 sind jedoch so eingestellt, daß die oberen Enden der Kolbenstangen 11 um einen Vorbeschleunigungsweg Δs 23 tiefer stehen als das obere Ende der Kolbenstange 13 und damit sich auch in einen Abstand Δs zur Kissenplatte 10 befinden. Die Kolbenstangen 11 werden während des Hochgangs der Kissenplatte 10 durch den Druck, welcher in dem pneumatisch vorgespannten Ausgleichsbehälter 20 wirkt, nach oben bewegt.

Der Raum des Ziehkissenzylinder 12 kann durch eine nicht dargestellte, weitere Druckquelle bis auf seinen Nenndruck hydraulisch vorgespannt werden. Während der Abwärtsbewegung des Pressenstößels 1 wird ein Stetigventil 22 welches den unteren Raum 28 des Wegsteuerzylinders 14 mit einem drucklosen Tank 21 verbindet, geöffnet. Der Startpunkt für das Öffnen des Stetigventils 22 wird durch das Wegmeßsystems 15 des Stößels vorgegeben. Zur Beeinflussung der Geschwindigkeit der Kissenplatte 10 während der Vorbeschleunigung wird ein Signal aus dem Wegmeßsystem 16 genutzt, um den Öffnungsquerschnitt des Stetigventils 22 zu beeinflussen. Dabei werden die Massen der das Blechteil 3 abstützenden Elemente (Blechhalter 4, Druckbolzen 6 und 7, Kissenplatte 10 und Kolbenstange 13) aufgrund ihrer Schwerkraft beschleunigt. Die Auftreffgeschwindigkeit des Oberwerkzeuges 2 auf das Blechteil 3 ist einerseits durch die Fallhöhe, die dem Vorbeschleunigungsweg Δs 23 entspricht, und andererseits durch den Abflußquerschnitt des Stetigventils 22 beeinflußbar. Somit kann auf unterschiedliche Pressenhubzahlen und auf verschiedene Massen des Blechhalters 4 reagiert werden.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind bei der Lösung nach Fig. 2 die Druckbolzen 7 jeweils direkt den Kolbenstangen 11 der Ziehkissenzylinder 12 zugeordnet. Die Druckbolzen 7 wirken über die Druckbolzen 6 nach oben direkt auf den Blechhalter 4 des Unterwerkzeuges 5. In der Ausgangsstellung (obere Arbeitslage des Ziehkissen) stützen sich die Druckbolzen 7 nach unten auf der Gleichlaufplatte 24 ab. Die Gleichlaufplatte 24 stützt sich dabei lediglich auf der Kolbenstange 13 des Wegsteuerzylinders 14 ab. Die verstellbaren Anschläge 18 und 29 sind so eingestellt, daß die Druckbolzen 7 und die Kolbenstangen 11 im Abstand des Vorbeschleunigungsweges Δs 23 zueinander stehen.

Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 ist bei der Lösung nach Fig. 3 eine Kombination der beiden vorgenannten Lösungen dargestellt. Mindestens zwei Druckbolzen 7 stützen sich nach unten auf einer Kissenplatte 10 ab, die einzeln über jeweils mindestens eine Druckstange 30 mit der Gleichlaufplatte 24 in Wirkverbindung stehen. Die unteren Enden der Druckstange 30 sind in der Ausgangslage um den Vorbeschleunigungsweg Δs 23 höher angeordnet als die oberen Enden der Kolbenstangen 11.

Während beim hydraulischen Kissenprinzip nach den Fig. 1, 2 und 3 der Vorbeschleunigungsweg Δs 23 im Wegsteuerzylinder 14, der auch die Auswerferkraft überträgt, integriert ist, wird die Auswerferkraft beim pneumatischen Kissen in den Ziehkissenzylinder 12 erzeugt. Vorteilhafterweise wird die Kompensation der Auswerferkraft, die der Ziehkissenkraft entspricht, in den in Reihe zu den Ziehkissenzylinder 12 angeordneten Sperrzylinder 25 vorgenommen. Der Vorbeschleunigungsweg 23 wird beim Prinzip nach Fig. 4 durch den nur für diesen Zweck installierten Hubzylinder 26 realisiert. Dadurch ist die Ausbildung des Kraftübertragungselementes 27 als Druckverbindung möglich. Bei Integration des Sperrzylinders 25 in den Hubzylinder 26 wird dieεr zum Wegsteuerzylinder und das Kraftübertragungselement 27 übernimmt Zug und Druck.

Bezugszeichenliste

1 Pressenstößel
2 Oberwerkzeug
3 Blechteil (Platine)
4 Blechhalter
5 Unterwerkzeug
6 Druckbolzen
7 Druckbolzen
8 Werkzeugträger
9 Tisch
10 Kissenplatte
11 Kolbenstange
12 Ziehkissenzylinder
13 Kolbenstange
14 Wegsteuerzylinder
15 Wegmeßsystem für den Stößel
16 Wegmeßsystem für das Kissen
17 hydraulische Steuerung
18 verstellbarer Anschlag
19 Speicher
20 Ausgleichsbehälter
21 Tank
22 Stetigventil
23 Vorbeschleunigungsweg Δs
24 Gleichlaufplatte
25 Sperrzylinder
26 Hubzylinder
27 Übertragungselement
28 unterer Druckmittelraum
29 verstellbarer Anschlag
30 Druckstange

Claims

1. Einrichtung zur Vorbeschleunigung von Kissen zur Blechumformung in Pressen, die vorzugsweise einen mechanisch angetriebenen Pressenstößel (1) und einen Blechhalter (4) aufweisen, wobei die Haltekraft für das zu ziehende Blech durch Ziehkissenzylinder (12) über Übertragungselemente auf den Blechhalter (4) in Unterwerkzeug (5) während des Umformvorganges aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Startbeginn der Vorbeschleunigung die obere Arbeitslage des Blechhalters (4) durch einen Anschlag (18) bestimmt ist und eine Abhängigkeit des Stößelweges durch Schalten des Stetigventils (22) eine Druckentlastung des unteren Druckmittelraumes (28) erfolgt, wobei der Blechhalter (4) und die ihn abstützenden Elemente durch die Erdbeschleunigung angetrieben werden und einen Vorbeschleunigungsweg Δs (23) durchfahren und am Ende des Vorbeschleunigungsvorganges die oberen Enden der Kolbenstange (11) zwecks Übertragung der Kissenkraft mit dem Blechhalter (4) in Wirkverbindung stehen und die oberen Arbeitslagen der Kolbenstangen (11) durch die Anschläge (29) und die obere Arbeitslage der Kolbenstange (13) durch den Anschlag (18) bestimmt ist.

2. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Übertragung der Kissenkraft aus Druckbolzen (6) und (7), sowie Kissenplatte (10) gebildet werden.

3. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Übertragung der Kissenkraft aus Druckbolzen (6) und (7) gebildet werden.

4. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Übertragung der Kissenkraft aus Druckbolzen (6) und (7) sowie mindestens zwei Kissenplatten (10) und Druckstangen (30) gebildet werden.

5. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei hydraulischen Kissen die Kolbenstange (13) durch mindestens einem Wegsteuerzylinder (14) in die obere Arbeitslage bewegt wird.

6. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei pneumatischen Kissen die Kolbenstange (13) durch mindestens einen Hubzylinder (26) in die obere Arbeitslage bewegt wird.

7. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (18) und (29) als feste oder verstellbare Anschläge ausbildbar sind.

8. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stetigventil (22) als schaltbares Ventil ausbildbar ist.

9. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbeschleunigungsweg Δs (23) an unterschiedliche Auftreffgeschwindigkeiten durch Verstellung der Anschläge (18) und (29) anpaßbar ist.

10. Einrichtung zur Vorbeschleunigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Wirkung der Erdbeschleunigung der Öffnungsquerschnitt des Stetigventils (22) veränderbar ist in Abhängigkeit der mittels Wegmeßsystems (15) ermittelten Geschwindigkeit.