DE102015203226A1 - Deep-drawing tool with integrated actuator for influencing the drawing behavior and method for the automatic adjustment of the preload on the actuator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Tiefziehwerkzeug mit einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil, wobei eines dieser Werkzeugteile eine Matrize und das andere Werkzeugteil einen Niederhalter aufweist und in mindestens einem Teilbereich zwischen Matrize und Niederhalter eine Aktorik (130) angeordnet ist, mit der in diesem Teilbereich die während eines Tiefziehvorgangs wirksame Flächenpressung veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist eine mit der Aktorik (130) gekoppelte Einstelleinrichtung (140) vorgesehen, mit der die Vorspannung (Fv) der Aktorik (130) automatisch veränderbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur automatisierten Einstellung der Vorspannung (Fv) an der Aktorik (130), wobei vorgesehen ist, dass während des Betriebs des Tiefziehwerkzeugs die Vorspannung (Fv) durch Regelung mithilfe der Einstelleinrichtung (140) auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird.The invention relates to a deep-drawing tool having a tool upper part and a lower tool part, wherein one of these tool parts has a die and the other tool part has a hold-down device and an actuator system (130) is arranged in at least one subarea between die and hold-down device Deep drawing process effective surface pressure is changeable. According to the invention, an adjusting device (140) coupled to the actuator system (130) is provided, with which the pretensioning (Fv) of the actuator system (130) can be changed automatically. The invention further relates to a method for automatically setting the bias voltage (Fv) on the actuator (130), wherein it is provided that during operation of the thermoforming tool, the bias voltage (Fv) is maintained at a predetermined desired value by regulation by means of the adjusting device (140) ,
Description
Die Erfindung betrifft ein pressengebundenes Tiefziehwerkzeug mit integrierter Aktorik zur aktiven lokalen Beeinflussung des Ziehverhaltens, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a press-tied thermoforming tool with integrated actuators for the active local influencing of the drawing behavior, according to the preamble of patent claim 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur automatisierten Einstellung der Vorspannung an einer Aktorik in einem solchen Tiefziehwerkzeug. The invention further relates to a method for the automated adjustment of the bias voltage to an actuator in such a deep-drawing tool.
In der nächstliegenden
An dem aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefziehwerkzeug eingangs genannter Art anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist. The invention has for its object to provide a thermoforming tool of the type mentioned, which does not have at least one associated with the prior art disadvantage or at least only to a reduced extent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes (pressengebundenes) Tiefziehwerkzeug entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Produktionswerkzeug für die Serienherstellung von Blechformteilen (bevorzugt in der Automobilproduktion). Mit einem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur automatisierten Einstellung der Vorspannung an der Aktorik bzw. zur automatisierten Einstellung der Aktorik-Vorspannung in einem erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeug. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Patentansprüchen als auch den nachfolgenden Erläuterungen. This object is achieved by an inventive (press-bound) thermoforming tool according to the features of claim 1. In particular, this is a production tool for the series production of sheet metal parts (preferably in automotive production). With a sibling claim, the invention also extends to a method for automated adjustment of the bias voltage to the actuator or for automated adjustment of the actuator bias in a deep-drawing tool according to the invention. Preferred developments and embodiments of the invention will become apparent analogously for both subject invention both from the dependent claims and the following explanations.
Das erfindungsgemäße Tiefziehwerkzeug umfasst ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil, wobei eines dieser Werkzeugteile eine Matrize und das andere Werkzeugteil einen Niederhalter aufweist und wobei in mindestens einem Teilbereich zwischen Matrize und Niederhalter (womit insbesondere ein Teilbereich des zwischen Niederhalter und Matrize gegebenen Überdeckungsbereichs gemeint ist) eine Aktorik (womit mindestens eine Aktorik gemeint ist) angeordnet ist, mit der die in diesem Teilbereich während eines Tiefziehvorgangs wirksame, d. h. auf den Flansch des Blechwerkstücks einwirkende Kraft bzw. Flächenpressung veränderbar ist, um hierdurch, insbesondere auch während des Tiefziehvorgangs, eine aktive lokale Beeinflussung bzw. Steuerung des Ziehverhaltens zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist ferner eine mit der Aktorik gekoppelte bzw. mit der Aktorik zusammenwirkende Einstelleinrichtung vorgesehen, mit der die Vorspannung der Aktorik bzw. die Aktorik-Vorspannung automatisch (d. h. ohne manuelles Eingreifen bzw. händisches Tätigwerden) veränderbar und somit automatisch ein Arbeitspunkt einstellbar bzw. anpassbar ist. The deep-drawing tool according to the invention comprises a tool upper part and a lower tool part, wherein one of these tool parts has a die and the other tool part has a hold-down device and an actuator system is provided in at least one subarea between die and hold-down device (which in particular means a subregion of the overlap region between hold-down device and die) (Which means at least one actuator) is arranged, with which the effective in this sub-area during a deep drawing operation, d. H. acting on the flange of the sheet metal workpiece force or surface pressure is variable, thereby to enable, in particular during the deep drawing process, an active local influence or control of the drawing behavior. According to the invention a coupled to the actuators or cooperating with the actuator adjustment is further provided with the bias of the actuator or the Aktorik bias automatically (ie without manual intervention or manual intervention) changeable and thus automatically an operating point adjustable or customizable is.
Unter einer Aktorik wird eine Einrichtung zur Erzeugung einer Stellbewegung verstanden. Hierzu weist die Aktorik wenigstens einen Aktor bzw. Aktuator auf, der bevorzugt elektrische Signale in mechanische Bewegung umwandelt. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Piezoaktor, der nach dem piezoelektrischen Prinzip (inverser Piezoeffekt) funktioniert. Piezoaktoren können bei verhältnismäßig geringer Baugröße hohe Prozesskräfte erzeugen. Da die erzeugbaren Kräfte in der Regel vom einhergehenden Stellweg (Hub) abhängig sind, wird durch Vorspannung ein Arbeitspunkt eingestellt, von dem ausgehend unter Vermeidung von Leerhub definiert hohe Kräfte erzeugbar sind. An actuator is understood to mean a device for generating an actuating movement. For this purpose, the actuator has at least one actuator or actuator, which preferably converts electrical signals into mechanical movement. In particular, this is a piezoelectric actuator that works according to the piezoelectric principle (inverse piezoelectric effect). Piezo actuators can generate high process forces in a relatively small size. Since the generatable forces are usually dependent on the associated travel (stroke), an operating point is set by bias, from which, defined by avoiding idle stroke defined high forces can be generated.
Mit der Erfindung wird eine Möglichkeit zum gezielten automatisierten Einstellen der Vorspannung einer Aktorik für die aktive lokale Beeinflussung bzw. Steuerung des Ziehverhaltens geschaffen, wobei die eingestellte Vorspannung während des Werkzeugbetriebs automatisch nachgestellt bzw. nachjustiert werden kann (so genannte Kompensation), so dass der eingestellte Wert der Vorspannung über den Prozess bzw. die Maschinenlaufzeit beibehalten wird, oder automatisch auf einen anderen Wert verändert werden kann, um bspw. gezielt einen anderen Arbeitspunkt einzustellen. Ferner wird eine Regelung der Vorspannung ermöglicht, was Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs ist. Mit der Erfindung gehen viele Vorteile einher. With the invention, a possibility for targeted automated adjustment of the bias of an actuator for the active local influence or control of the drawing behavior is created, wherein the set bias voltage during tool operation can be readjusted or readjusted automatically (so-called compensation), so that the set Value of the bias voltage over the process or the machine running time is maintained, or can be changed automatically to another value, for example, to set a different operating point. Furthermore, a regulation of the bias is made possible, which is the subject matter of the independent claim. There are many advantages associated with the invention.
Die Einstelleinrichtung kann einen Kraft- bzw. Bewegungsübersetzungsmechanismus aufweisen, der eine von (wenigstens) einem Antriebselement erzeugte Stellbewegung in eine Spannbewegung zum Vorspannen der Aktorik umsetzt bzw. umwandelt. Insbesondere handelt es sich um einen Keilschiebermechanismus (bzw. Keilschiebermodul). Bevorzugt umfasst dieser Keilschiebermechanismus einen mit dem Antriebselement verbunden und linearverschieblich gelagerten Schiebekeil und ein oder zwei korrespondierende Gegenstücke. Der Keilschiebermechanismus ermöglicht eine Richtungswandlung und eine Kraft- bzw. Bewegungsübersetzung mit einem konstruktiv vorgegebenen Übersetzungsverhältnis. Dadurch wird eine sehr präzise und feinfühlige Einstellung der Vorspannung ermöglicht. Bevorzugt gehört das Antriebselement zur Einstelleinrichtung. Bei dem Antriebselement kann es sich um einen Elektromotor, bspw. einen Stellmotor, handeln, wobei prinzipiell auch ein Hydraulikzylinder oder ähnliches als Antriebselement denkbar wäre. Bei dem Antriebselement kann es sich auch um ein Formgedächtniselement handeln, das abhängig von Verformung und Temperatur Stellbewegungen bzw. Stellkräfte erzeugt. The adjusting device can have a force or movement transmission mechanism which converts or converts an adjusting movement generated by (at least) one drive element into a clamping movement for biasing the actuators. In particular, it is a wedge slide mechanism (or wedge slide module). Preferably, this wedge slide mechanism comprises a sliding wedge connected to the drive element and mounted in a linearly displaceable manner and one or two corresponding counterparts. The Keilschiebermechanismus allows directional conversion and a power or motion ratio with a structurally predetermined gear ratio. This allows a very precise and sensitive adjustment of the preload. The drive element preferably belongs to the adjustment device. The drive element can be an electric motor, for example a servomotor, and in principle a hydraulic cylinder or the like as a drive element would also be conceivable. The drive element can also be a shape memory element that generates adjusting movements or actuating forces as a function of deformation and temperature.
Das erfindungsgemäße Tiefziehwerkzeug weist bevorzugt auch wenigstens einen Kraftmesssensor auf, mit dem die momentane Vorspannkraft messbar ist. Der Kraftmesssensor ist an geeigneter Stelle angeordnet. The deep-drawing tool according to the invention preferably also has at least one force-measuring sensor with which the instantaneous pretensioning force can be measured. The force measuring sensor is arranged at a suitable location.
Bevorzugt sind die Aktorik, mit der die lokale Flächenpressung zwischen Niederhalter und Matrize veränderbar ist, und die Einstelleinrichtung, mit der die Vorspannung der Aktorik automatisch veränderbar ist, zusammen in einer im Niederhalter oder in der Matrize ausgebildeten Tasche angeordnet. Die Tasche ist bevorzugt durch eine die Werkzeugwirkfläche mitbildende Deckplatte abgedeckt bzw. verschlossen.Preferably, the actuators, with which the local surface pressure between hold-down and die is changeable, and the adjusting device, with which the bias of the actuator is automatically changed, arranged together in a pocket formed in the hold-down or in the die. The pocket is preferably covered or closed by a cover plate co-forming the tool effective area.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatisierten Einstellung der Aktorik-Vorspannung in einem erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeug sieht vor, dass während des, insbesondere fortlaufenden, Betriebs des Tiefziehwerkzeug die Vorspannung der Aktorik durch Regelung mithilfe der Einstelleinrichtung auf einem vorgegebenen Wert (Sollwert) gehalten wird. D. h., die vorgesehene Vorspannung und der daraus resultierende Arbeitspunkt wird über den Prozess bzw. der Maschinenlaufzeit beibehalten. Bevorzugt erfolgt die Regelung autark, d. h. ohne äußeren Regel- bzw. Steuereingriff einer Regel- bzw. Steuereinrichtung oder dergleichen, mithilfe wenigstens eines Formgedächtniselements.The inventive method for the automated adjustment of the actuator bias in a deep-drawing tool according to the invention provides that during the, in particular continuous, operation of the thermoforming tool, the bias of the actuator by regulation by means of the setting is maintained at a predetermined value (setpoint). That is, the intended bias and the resulting operating point is maintained throughout the process or machine run time. Preferably, the scheme is self-sufficient, d. H. without external control or control intervention of a control or the like, using at least one shape memory element.
Die Erfindung ermöglicht ein Verfahren zur Herstellung eines Blechformteils und insbesondere zur fortlaufenden Herstellung von Blechformteilen mithilfe eines erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs, wobei die in mindestens einem Teilbereich zwischen Matrize und Niederhalter des Tiefziehwerkzeugs wirksame Flächenpressung, insbesondere auch während eines Tiefziehvorgangs, mithilfe der in diesem Teilbereich angeordneten Aktorik veränderbar ist, und wobei die Vorspannung der Aktorik automatisch nachgestellt bzw. nachjustiert wird, was insbesondere durch Regelung erfolgt, oder automatisch auf einen anderen Wert bzw. Sollwert geändert wird.The invention enables a method for producing a sheet metal part and in particular for the continuous production of sheet metal parts by means of a deep drawing tool according to the invention, wherein the surface pressure effective in at least one subarea between the die and blank holder of the thermoforming tool, in particular during a deep drawing operation, changeable by means of the actuators arranged in this subarea is, and wherein the bias of the actuator is readjusted or readjusted automatically, which is done in particular by regulation, or is automatically changed to another value or setpoint.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention will now be described by way of example and not by way of limitation with reference to the figures. The features shown in the figures and / or explained below may, even detached from concrete feature combinations, be general features of the invention.
Der in
Damit der Piezoaktor
Bei der in
Durch das aktive Verschieben des Schiebekeils
Mit
Der Keilschiebermechanismus
Bei der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Niederhalter Stripper plate
- 110110
- Niederhalterwirkfläche Down device active surface
- 115115
- Deckplatte, Deckplattenabschnitt Cover plate, cover plate section
- 120120
- Tasche bag
- 130130
- Piezoaktor, Piezoaktormodul Piezo actuator, piezo actuator module
- 140140
- Einstelleinrichtung adjustment
- 141141
- Keilschiebermechanismus Wedge slide mechanism
- 142142
- Schiebekeil spline
- 143143
- Gegenstück(e) Counterpart (e)
- 144144
- Federeinrichtung spring means
- 145145
- Antriebselement driving element
- 146146
- Formgedächtniselement Shape memory element
- 150150
- Kraftmesssensor Load Sensor
- 160160
- Regel- oder Steuereinrichtung Control or regulating device
- FvFv
- Vorspannung, Vorspannkraft Preload, preload
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2014/044338 A1 [0003, 0004] WO 2014/044338 A1 [0003, 0004]
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