DE19532963C2

DE19532963C2 - Einrichtung zur Regelung des Niederhalterdrucks und zur Schmierung beim Tiefziehen

Info

Publication number: DE19532963C2
Application number: DE1995132963
Authority: DE
Inventors: Ulrich Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Keller Ulrich 08359 Breitenbrunn De
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: DE19532963A1

Description

Beim Tiefziehen von Blechen tritt bei größeren Verformungsgraden häufig das Problem auf, daß der Ziehvorgang sehr empfindlich auf Schwankungen des Niederhalterdrucks reagiert. Bei zu geringem Niederhalterdruck kann es zur Faltenbildung kommen und bei zu hohem Niederhalterdruck können sehr leicht Reißer am Ziehteil entstehen.

Bei Ziehpressen sind daher häufig Regeleinrichtungen vorhanden, um die Niederhal terkraft und damit den wirksamen Niederhalterdruck im Flanschbereich der Ziehteile gezielt zu regeln. Diese Einrichtungen sind recht aufwendig, so daß ältere Pressen zum Tiefziehen selten mit diesen Einrichtungen nachgerüstet werden. In der DE 36 40 507 C2 ist eine Einrichtung angegeben, bei der zur Regelung der Blech halterkraft Servo- oder Proportionalventile vorgesehen sind. Die gewünschte Blechhal terkraft wird dabei in Zylindern eingestellt, die sich im Kraftfluß des Blechhalters befin den. Über einen Sensor und ein Steuergerät wird die entsprechende Druckeinstellung vorgenommen. In der DE 42 29 155 C2 wird die Druckregelung gleichfalls mit Servo- oder Proportionalventilen vorgenommen. Mit Hilfe von Sensoren werden Ände rungen prozeßrelevanter Eingangswerte wie beispielsweise die Viskosität des Schmiermittels erfaßt. Mit einer umfangreichen Software werden sowohl diese Ände rungen als auch Qualitätsmerkmale der Teile durch die Regelung in Druckänderungen an den Zylindern des Blechhalters zurückgeführt.

Weiterhin sind Einrichtungen beim Tiefziehen bekannt, die durch das Einbringen schwingender Bewegungen auf Niederhalter und Ziehring die Zuverlässigkeit des Tiefziehvorgangs verbessern bzw. dafür sorgen, daß bei vorgegebenem Material ein höherer Verformungsgrad des Werkstücks erzielbar ist. In der Zeitschrift Advanced Technology of Plasticity, 1990, Vol. 3 wird die Verbesserung des Tiefziehvorgangs für Aluminiumfolien unter Zuhilfenahme von Ultraschall-Schwingsvorgängen an Niederhal ter bzw. Ziehring beschrieben. Die Anwendung von Schwingungsvorgängen bei der Fertigung von Getränkedosen wird in der Zeitschrift THE ENGINEER", 18. April 1991, erwähnt. Es wird angegeben, daß die Reibung während des Ziehvorgangs infolge der Schwingungen deutlich verringert wird.

Diese aufgezeigten Einrichtungen eignen sich wegen des erforderlichen hohen Auf wandes vorwiegend für neue Ziehpressen. Bei älteren Ziehpressen wäre eine entspre chend aufwendige Nachrüstung erforderlich. Es ist daher wünschenswert, Werkzeuge zum Tiefziehen oder ältere Pressen sehr kostengünstig mit ähnlich wirksamen Einrich tungen auszurüsten, ohne daß eine aufwendige Nachrüstung mit Sensorik, Aktorik und Steuerungstechnik erfolgen muß. Weiterhin ist es beim Tiefziehen wünschenswert, den Reibwert des Bleches, besonders am Ziehradius, zu Verringern, da eine Verringe rung dieses Reibwertes eine Erhöhung des maximalen Verformungsgrades gestattet und somit komplexere Teile geformt werden können.

Die gestellten Aufgaben der einfachen und kostengünstigen Regelung des Niederhal terdrucks und die Verringerung des Reibwertes beim Tiefziehen werden erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß im Kraftfluß zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 6 Zylin der 3 angeordnet sind, deren Zylinderräume über Bohrungen 13 und 14 oder Leitungen mit Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 auf dem Ziehring 6 oder dem Niederhalter 4, verbunden sind und daß die Zylinder 3 und die Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 über einen im Arbeitshub zugeführten Druck- bzw. Schmiermittelstrom gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein Ziehwerkzeug, wie es in doppelt wirkenden Ziehpressen eingebaut wird. Ein Stempel 5 formt dabei ein Ziehteil 7, das zum Unterbinden von Faltenbildun gen im Flanschbereich des Ziehteils 7 zwischen dem Niederhalter 4 und dem Zieh ring 6 mit einer bestimmten Kraft eingespannt ist. Auf dem Ziehring 6 ist ein Zylinder 3 aufgesetzt, dessen Fluidbeaufschlagung über die Leitung 8 erfolgt. Ein Stromregel ventil 9 sorgt dabei für einen gleichbleibenden Druckmittelstrom während des Ziehvor gangs. Sitzt nun der Niederhalter 4 mit einem zu großen Druck auf dem Ziehteil 7 auf, so ist die mit dem Zylinder 3 verbundene Ausströmöffnung 2 in den Flanschbereich des Ziehteils 7 nahezu dicht abgeschlossen. Der vom Stromregelventil 9 eingestellte Fluidstrom leitet sich damit fast vollständig in den Zylinder 3, wodurch der Druck im Zylinderraum ansteigt und der Kolben 1 Ziehring 6 und Niederhalter 4 auseinanderge drückt und damit den Druckmittelstrom des Fluids aus der Öffnung 2 in den Ziehring 6 wieder freigibt. Der Niederhalterdruck pendelt sich dabei auf seinen optimalen Wert ein. Umgekehrt kann der vom Stromregelventil 9 bereitgestellte Druckmittelstrom des Fluids bei einem richtig eingestellten Niederhalterdruck in ausreichender Menge durch die Öffnung 2 fließen. Der Niederhalterdruck wird vom Zylinder 3 nicht mehr verändert und verharrt auf seinem optimalen Wert. Wegen der vom Kolben 1 lediglich in eine Richtung auszuübenden Kraft, die stets vermindernd auf den Niederhalterdruck wirkt, ist der Niederhalterdruck der Ziehpresse hier stets etwas höher einzustellen, als es ohne die Anwendung der aufgezeigten Vorrichtung erfolgen würde.

Während des Ziehvorgangs verändert sich die Lage der Berandung des Ziehteils 7 in Richtung Ziehradius 15. Weil es für die Funktion der vorliegenden Einrichtung erfor derlich ist, das sich zwischen dem Ziehring 6 und dem Niederhalter 4 immer das Blech des Ziehteils 7 befindet, ist es zweckmäßig, die Öffnung 2 in der Nähe des Ziehra dius 15 anzuordnen. Dies bietet gleichzeitig den Vorteil, daß bei Verwendung eines Ziehschmiermittels als Druckfluid für den Zylinder 3 eine sehr gute Schmierung des Ziehteils 7 in seinem Flanschbereich, vor Einlaufen des Bleches in den Ziehradius 15 gegeben ist. Bei ausreichender Größe des Fluidstroms ist es mit der Einrichtung mög lich, eine hydrostatische Blechhalterung zu realisieren.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf einen Ziehring 6, der mit einer Öffnung im Flanschbe reich 2 ausgestattet ist. Die Öffnung 2 ist dabei so ausgebildet, daß sie möglichst nahe am Ziehradius 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird einerseits der Ziehradius gut mit Schmiermittel versorgt andererseits ist sichergestellt, daß bei einer Verringerung der Flanschbreite die Öffnung 2 während des Ziehvorgangs stets mit Blech abgedeckt ist. Wegen möglicher kleinerer Falten im Ziehteil 7, die stets in radialer Richtung zum Ziehradius 15 verlaufen, ist es sinnvoll, die Öffnung 2 als tangential zum Ziehradius 15 angeordnete Vertiefung auszubilden, so daß mögliche kleinere Falten keine zufälligen Einflüsse auf das Durchflußverhalten des Fluids aus der Öffnung 2 ausüben können.

In Fig. 3 bis Fig. 5 werden mögliche Kurvenverläufe für den Druck- bzw. Schmiermit telstrom, der gleichzeitig zu den Zylindern 3 und den Öffnungen 2 geführt wird, ange geben.

Fig. 3 zeigt einem konstanten Druck- bzw. Schmiermittelstrom, wie er beispielsweise mit einem Stromregelventil 9 realisiert werden kann.

Fig. 4 zeigt einen Verlauf für den Druck- bzw. Schmiermittelstrom, der einem Verlauf entspricht, wie er häufig bei elektronisch gesteuerten Niederhalterdruckregelungen angewendet wird. In der Phase der größten Ziehkraft wird hier über ein Regelventil 16 die größte Schmiermittelmenge zugeführt. Dieser Verlauf kann dann sinnvoll sein, wenn der Verbrauch an Schmiermittel minimiert werden soll. Bei kleiner Ziehkraft ist die Gefahr von Reißern gering, so daß dementsprechend ein geringer Schmierbedarf vorhanden ist.

Fig. 5 zeigt einen oszillierenden Verlauf für den Druck- bzw. Schmiermittelstrom. Die ser Verlauf ist besonders vorteilhaft, wenn Ziehteile mit großen Verformungsgraden hergestellt werden sollen. Aufgrund des anliegenden Druck- bzw. Schmiermittelstroms ergibt sich für die Niederhalterkraft gleichfalls ein oszillierender Verlauf. Bei hohem Druck- bzw. Schmiermittelstrom hebt der Kolben 1 den Niederhalter 4 an und die Blechhalterkraft geht gegen Null. In dieser Phase kann das Blech über den Ziehra dius 15 fließen. Infolge des geringen Niederhalterdrucks gelangt am Ende dieser Phase Schmiermittel über die Öffnung 2 in den Flanschbereich und vermindert zusätz lich die Reibung zwischen Ziehflansch und Werkzeug. Unmittelbar darauf wirkt der Niederhalter mit hohem Druck auf den Flansch des Ziehteils 7, da der Druck- bzw. Schmiermittelstrom ein Minimum erreicht und eine Faltenbildung im Flanschbereich wird verhindert. Für den störungsfreien Verlauf des Ziehvorgangs ist es erforderlich, dabei eine Mindestfrequenz für den Verlauf des Druck- bzw. Schmiermittelstroms zu erzeugen. Mit bekannten Regelventilen 16 lassen sich derartig hohe Frequenzen erzie len. Eine weitere Erhöhung der Frequenz ist beispielsweise möglich mit Hilfe von klei nen Kolbenpumpen, deren konstruktionsbedingter, oszillierender Pumpenstrom unmit telbar in das System Zylinder 3 und Öffnung 2 geleitet werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Kolben

2

Öffnung im Flanschbereich

3

Zylinder

4

Niederhalter

5

Ziehstempel

6

Ziehring

7

Ziehteil

8

Zuleitung Fluid

9

Stromregelventil

10

Schaltventil

11

Verbindung zu Pumpe bzw. Systemdruck

12

Rückschlagventil

13

Zuleitung Zylinder

14

Zuleitung Flanschöffnung

15

Ziehradius

16

Regelventil

Claims

1. Einrichtung zur Regelung des Niederhalterdrucks und zur Schmierung beim Tiefziehen gekennzeichnet dadurch, daß im Kraftfluß zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 6 Zylinder 3 angeordnet sind, deren Zylinderräume über Bohrungen 13 und 14 oder Leitungen mit Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 auf dem Ziehring 6 oder dem Niederhalter 4 verbunden sind und daß die Zylinder 3 und die Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 über einen im Arbeitshub zugeführten Fluidstrom gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden.

2 Einrichtung zur Regelung des Niederhalterdrucks und zur Schmierung beim Tiefziehen nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Größe des Fluidstroms einem vorgegebenen Kurvenverlauf folgt.

3. Einrichtung zur Regelung des Niederhalterdrucks und zur Schmierung beim Tiefziehen nach Anspruch 2 gekennzeichnet dadurch, daß ein vorgegebener Verlauf über ein Regelventil in Verbindung mit einer elektrischen oder mechani schen Steuerung abhängig vom Weg des Ziehstempels 5 vorgegeben wird.

4. Einrichtung zur Regelung des Niederhalterdrucks und zur Schmierung beim Tiefziehen nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Größe des Fluidstroms konstant ist und von einem Ventil vorgegeben wird

5. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Zylinder 3 unmit telbar im Werkzeug zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 6 angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zylinder 3 außer halb des Werkzeuges aber innerhalb des Pressenraums im Kraftfluß zwischen den Bauteilen, die die Niederhalterkräfte auf das Werkzeug übertragen, angeord net sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Fluid beliebige flüssige oder gasförmige Medien Anwendung finden.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Aufsetzen von Niederhalter 4 und Ziehring 6 Fluid aus dem Zylinder 3 abfließt zur Dämpfung des Auftreffstoßes beim Tiefziehen.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchflußwider stand in der Zylinderzuleitung 13 sowie in der Zuleitung 14 zu den Öffnungen 2 in Ziehring 6 oder Niederhalter 4 einstellbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein elektrisch oder mechanisch gesteuerter Überströmquerschnitt den Druckmittelstrom im Leerhub des Presse abschaltet.