DE19646122C2 - Niederhalter für die segmentweise Steuerung des Materialflusses - Google Patents
Niederhalter für die segmentweise Steuerung des MaterialflussesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Niederhalter für die
segmentweise Steuerung des Materialflusses beim Ziehen
großer Blechformteile, wobei der Niederhalter getrennt vom
Ziehstempel bewegbar ist und mehrere nebeneinander
angeordnete Segmente aufweist, die Segmente einzeln durch
eine über dem Ziehweg steuer- bzw. regelbare
Einzelniederhalterkraft beaufschlagbar sind und deren in
Richtung zum Blech weisende Oberfläche Niederhalterober
flächensegmente bildet. Der Niederhalter findet
vorzugsweise in Ziehwerkzeugen für Blechformteile, die in
einfach wirkenden Pressen mit hydraulischen Zieheinrich
tungen im Pressentisch eingebaut werden, beim Tiefziehen
nicht axialsymmetrischer großer Blechformteile, z. B. PKW-
Karosserieteile wie Kotflügel, Motorhauben- und Heckdeckel
beplankungen, Anwendung. Zum Ziehen dieser großen Blech
formteile werden derzeitig meist dreiteilige Werkzeuge aus
Grauguß oder Stahlguß eingesetzt. Dabei wird das Blech
meist zwischen einem Niederhalter und einem Ziehrahmen
geführt. Beim Umformvorgang führt der Pressenstößel eine
Vorschubbewegung in Richtung des Bleches aus, wobei das
Blech über die Ziehkante des in Vorschubbewegung ange
ordneten Ziehrahmens (Matrize) gezogen wird. Dabei ist es
erforderlich, daß das Blech kontrolliert einfließt. Um
dieses kontrollierte Einfließen und damit ein riß- und
faltenfreies einwandfreies Ziehteil zu gewährleisten,
müssen über den Umfang gezielte Fließbedingungen geschaffen
bzw. eingehalten werden. Die Beeinflussung des Werkstoff
flusses wird über folgenden Maßnahmen realisiert:
- 1. Größe des Blechbereiches (Platinenform) zwischen Nieder
halter und Ziehrahmen:
Größere Blechbereiche bewirken höhere Reibungs- und Umformkräfte und behindern den Werkstofffluß. Demgegen über bewirkt die Verringerung des Blechzuschnittes eine Begünstigung des Einfließens. - 2. Ziehsicken:
Über Ziehsicken wird durch Biegeumformung und Reibung das Einfließen des Werkstoffes behindert. - 3. Abklemmsicken:
Über Abklemmsicken wird ein Werkstofffluß vollständig verhindert. - 4. Beeinflussung der Reibung zwischen dem Blech und den
beiden Ziehrahmen durch folgende Möglichkeiten:
- a) Durch Variieren des Spaltes zwischen beiden Ziehrahmen ergeben sich bei einem geringeren Spalt höhere und bei einem größeren Spalt niedrigere Reibungskräfte.
- b) Durch Art und Menge des Schmierstoffes zwischen den Ziehrahmen und dem Blech läßt sich örtlich das Einfließen des Bleches über die Ziehkante begünstigen oder behindern.
- c) Es ist möglich, durch örtliche Einleitung von Nieder halterkräften den Niederhalter elastisch so zu ver formen, daß sich unterschiedliche Flächenpressungen ergeben. Durch die Anwendung geeigneter Sensoren und den Aufbau von Regelkreisen ist es möglich, das Einfließen des Bleches über die Ziehkante im geschlossenen Regelkreis bei Vorgabe einer Soll- Einlaufkurve zu steuern. Jedoch ist hierbei bisher eine eindeutige Zuordnung der Niederhalterkraft für bestimmte Flächenbereiche nicht gegeben.
Eine Niederhaltervorrichtung, die es gestattet, wahrend des
gesamten Tiefziehvorganges einen konstanten Niederhalter
druck beizubehalten wird in der DE 29 35 814 A1 beschrieben. Eine
eindeutige geometrische Zuordnung von Niederhaltersegmenten
zu hierauf wirkenden Niederhalterkräften ist hiermit jedoch
nicht möglich.
Aus DE 26 09 916 A1 ist ein Niederhalter bekannt, der aus
einzelnen Niederhalterelementen (Segmenten) besteht. Die
Segmente werden aus Zylindern gebildet, die unterschiedlich
mit Druck beaufschlagbar sind und somit eine Zuordnung der
Einzelniederhalterkraft ermöglichen. Die Segmente sind
nicht miteinander verbunden, so daß in der Gesamtheit kein
einteiliger Ziehrahmen gebildet wird. Die Segmente wirken
unmittelbar oder mittelbar über einen ringförmigen
Blechhalter mit der Niederhalterkraft auf die Platine. Der
gesamte Aufbau des Niederhalters ist sehr aufwendig, da
jedes Segment aus einem zylindrischen Gehäuse besteht,
gleichaxial mit der äußeren Zylinderwand eine weitere
Zylinderwand angeordnet ist. Der Innenraum des Gehäuses ist
in einen inneren Zylinderraum und einen äußeren
zylindermantelförmigen Ringraum aufgeteilt. In den
Innenraum des inneren Zylinderraums taucht ein Druckkolben
mit einer Kolbenstange ein. Die einzelnen Segmente sind
nicht miteinander verbunden. In DE 29 35 814 A1 wird
ebenfalls eine Niederhaltervorrichtung an einer Tiefzieh
presse beschrieben, dabei weist das Segment in Form eines
Niederhalterelementes im Wesentlichen den gleichen
aufwendigen Aufbau wie in DE 26 09 916 A1 auf.
Aus der WO/96/24449 ist es bekannt, den Niederhalter in
Richtung zur Platine mit einer Kunststoffschicht zu
versehen. Dabei sind jedoch Niederhalter und Stempel nicht
getrennt zueinander bewegbar, sondern der Niederhalter ist
direkt am Stempel angebracht und federnd und/oder elastisch
ausgebildet. Der Niederhalter ist entweder ringförmig
gestaltet oder er besteht aus mehreren Stempeln, die am
Umfang verteilt angeordnet sind. Als Niederhalterwerkstoff wird
ein Elastikkörper, vorzugsweise Polyurethanschaum)
verwendet. Die Belastbarkeit eines Niederhalters ist
begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Niederhalter für die
segmentweise Steuerung des Materialflusses zu entwickeln,
der eine hohe Belastbarkeit und einen einfachen
konstruktiven Aufbau aufweist, wobei die einzelnen Segmente
miteinander gelenkig zu einem einteiligen Niederhalter
verbunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
ersten Patentanspruches gelöst.
Der Niederhalter für die segmentweise Steuerung des
Materialflusses beim Ziehen großflächiger, nicht rotations
symmetrischer Blechformteile wird dabei an seiner in
Richtung zum Blech weisenden Oberfläche in Niederhalter
oberflächenbereiche unterteilt und besteht erstmalig aus
einem Verbund metallischer Segmente, die in einem
Kunststoffrahmen formschlüssig eingebettet sind. Die
Segmente werden einzeln durch eine über dem Ziehweg steuer-
bzw. regelbare Einzelniederhalterkraft oder eine Gruppe von
Einzelniederhalterkräften beaufschlagt, wobei der Kunst
stoffrahmen die Segmente so zu einem einteiligen
Niederhalter verbindet, daß eine klare Zuordnung der
Einzelniederhalterkraft oder der Gruppe von Einzel
niederhalterkräften zu den Niederhalteroberflächenbereichen
gegeben ist. Der Kunststoffrahmen übernimmt dabei die
Aufgabe einer gelenkigen Verbindung.
In Richtung zum Blech ist der Niederhalter mit einer
durchgängigen Kunststoffoberflächenschicht versehen, deren
Dicke vorzugsweise 10 bis 15 mm beträgt. Die Kunststoff
oberflächenschicht kann zur weiteren Beeinflussung des
Materialflusses mit gleitfördernden Substanzen, insbe
sondere Graphit oder Molybdändisulfid, versehen werden.
Der Abstand zwischen den in Richtung zum Blech weisenden
Oberkanten der Segmente sollte vorzugsweise in der
Größenordnung von 5 bis 10 mm liegen.
Zur segmentweisen Steuerung des Materialflusses beim Ziehen
großflächiger, nicht rotationssymmetrischer Blechformteile
wird pro Niederhalteroberflächenbereich am Pressenbedien
bildschirm die Flächenpressung angezeigt. Lediglich durch
die Eingabe einer neuen Flächenpressung oder eines
prozentualen Differenzwertes für das jeweilige Nieder
halteroberflächenbereich wird die zugehörige Einzelnieder
halterkraft oder die Gruppe von Einzelniederhalterkräften
geändert.
Dabei kann eine bestimmte Niederhalterkraft z. B. durch
direkte Einwirkung der Stangenkraft eines Hydraulik
zylinders, oder ggf. einer Gruppe von Hydraulikzylinder
stangenkräften, einem bestimmten Segment und damit dem
entsprechenden Niederhalteroberflächenbereich eindeutig
zugeordnet werden, d. h. pro Niederhalteroberflächenbereich
ergibt sich eine zugeordnete Niederhalterkraft.
Die Erfindung koppelt somit die Vorteile eines einteiligen
Niederhalters bestehend aus unabhängig voneinander
verschiebbaren Segmenten mit den Vorteilen eines
segmentierten Niederhalters durch die Verbindung der
einzelnen Segmenze mit einem hinreichend flexiblen
Kunststoffrahmen. Neuartige Polyurethane und verstärkte,
vorzugsweise nylonverstärkte Kunststoffe oder Kunststoffe
auf Nylonbasis bieten die Möglichkeit, in Ziehwerkzeuge
integriert werden zu können. Sie sind sozusagen die Gelenke
zwischen den Segmenten des Niederhalters.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs
beispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Grundaufbau eines Ziehwerkzeuges in einer einfach
wirkenden mechanischen oder hydraulischen Presse
mit hydraulischer Zieheinrichtung im Pressentisch
Fig. 2 Unterteilung der Druckfläche des Niederhalters in
Niederhalteroberflächenbereiche
Fig. 3 Schematische Darstellung der im Kuststoffrahmen
angeordneten Segmente
Fig. 4 Ausschnitt eines Niederhalters mit einer in
Richtung zum Blech weisenden durchgängigen Schicht
In Fig. 1 wird der Grundaufbau eines Ziehwerkzeuges in
einer einfach wirkenden mechanischen oder hydraulischen
Presse mit hydraulischer Zieheinrichtung im Pressentisch P
dargestellt. Das Blech 1 wird zwischen dem Niederhalter 2
(auch unterer Ziehrahmen genannt) und einem oberen
Ziehrahmen 3 geführt. Beim Abfahren des Pressenstößels 4
wird das Blech 1 über die Ziehkannte 5 des Ziehrahmens 3
vom Ziehstempel 6 eingezogen. Auf den aus einem
Kunststoffrahmen mit eingebetteten Segmenten (in dieser
Darstellung nicht erkennbar) bestehenden Niederhalter 2
wirken die Kolbenstangen 7 der Druckzylinder 8, wobei jedem
Segment eine Kolbenstange 7 und ein Druckzylinder 8
zugeordnet sein kann, so daß auf jedes Segment eine
Einzelniederhalterkraft FE wirkt. Über die Ventile 9 wird
die Einzelniederhalterkraft FE über die Maschinensteuerung
(nicht dargestellt) geregelt.
Die Unterteilung der Druckfläche D des Niederhalters 2 ist
in Fig. 2 dargestellt. Die Druckfläche D wird entsprechend
der zu erwartenden und geforderten Fließbedingungen des
Bleches 1 in Niederhalteroberflächenbereiche E1, E2 bis En
unterteilt. Jedem Niederhalteroberflächenbereich E1, E2 bis
En wird nachfolgend ein Segment 10.1, 10.2 bis 10.n
zugeordnet (s. Fig. 3). Die Segmente 10.1, 10.2 bis 10.n
sind formschlüssig in einem Kunststoffrahmen 11 angeordnet,
der entsprechende Ausnehmungen 12.1 bis 12.n aufweist und
die Funktion einer gelenkigen Verbindung zwischen den
Segmenten 10.1, 10.2 bis 10.n übernimmt.
Der Kunststoffrahmen 11 weist gem. Fig. 4 eine durchgängige
Schicht 13 auf, die zwischen den Segmenten 10.1 bis 10.n
und dem Blech 1 angeordnet ist. Die Dicke H der Schicht 13
sollte in der Größenordnung von 10 bis 15 mm liegen. Der
Abstand A der in Richtung zum Blech weisenden Oberseiten
der Segmente beträgt ca. 5 bis 10 mm. Auf der Rückseite der
Segmente 10.1, 10.2 bis 10.n wirken die Einzelnieder
halterkräfte FE1 bis FEn.
Die Schicht 13 kann zusätzlich durch das Einbringen
gleitfördernder Substanzen, z. B. Graphit, Molybdändisulfid
(MoS2) speziell auf die Reibung zwischen Blech 1 und
Niederhalter 2 optimiert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Niederhalter 2 in
Form eines Verbundes von Kunststoffrahmen 11 und
metallischen Segmenten 10.1 bis 10.n geschaffen, der einen
einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und in eleganter
Weise die Vorteile eines einteiligen Niederhalters mit den
Vorteilen eines segmentierten Niederhalters verbindet.
Mit dem neuartigen Niederhalter und dem Verfahren zur
Steuerung der Niederhalterkraft ist es möglich, die
Niederhalterkraft FE1 bis FEn den Niederhalteroberflächen
bereichen E1 bis En des Niederhalters 2 eindeutig
zuzuordnen und auch während des Umformvorganges gezielt zu
beeinflussen.
1
Blech
2
Niederhalter
3
Ziehrahmen
4
Stößel
5
Ziehkannte
6
Ziehstempel
7
Kolbenstangen
8
Zylinder
9
Ventile
10.1 . . . 10.n Segmente
10.1 . . . 10.n Segmente
11
Kunststoffrahmen
12.1 . . . 12.n Ausnehmungen
12.1 . . . 12.n Ausnehmungen
13
Schicht oder Platte
A Abstand
D Druckfläche
E1 . . . En Niederhalteroberflächenbereiche
FE1 . . . FEn Einzelniederhalterkräfte
P Pressentisch
A Abstand
D Druckfläche
E1 . . . En Niederhalteroberflächenbereiche
FE1 . . . FEn Einzelniederhalterkräfte
P Pressentisch
Claims (4)
1. Niederhalter für die segmentweise Steuerung des
Materialflusses beim Ziehen großflächiger Blechformteile,
wobei der Niederhalter (2) getrennt vom Ziehstempel (6)
bewegbar ist und mehrere nebeneinander angeordnete
Segmente (10.1 bis 10.n) aufweist, wobei die Segmente
(10.1 bis 10.n) einzeln durch eine über dem Ziehweg
steuer- bzw. regelbare Einzelniederhalterkraft
beaufschlagbar sind und deren in Richtung zum Blech (1)
weisende Oberfläche des Niederhalters (2)
Niederhalteroberflächenbereiche (E1 bis En) bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente (10.1
bis 10.n) des Niederhalters (2) in einen Kunststoffrahmen
(11) formschlüssig eingebettet sind, so daß die Segmente
(10.1 bis 210n) über den Kunststoffrahmen (11) zu einem
einteiligen Niederhalter (2) verbunden werden wobei der
Kunstsstoffrahmen (11) die Aufgabe einer elastischen
Verbindung zwischen den Segmenten (10.1 bis 10.n)
übernimmt.
2. Niederhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke des Kunststoffrahmens (11) in Richtung zum
Blech (1) 10 bis 15 mm beträgt.
3. Niederhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den in Richtung
zum Blech (1) weisenden Oberkanten der Segmente (10.1 bis
10.n) 5 bis 10 mm beträgt.
4. Niederhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Niederhalteroberflächenbereiche
(E1 bis En) entsprechend der zu erwartenden und
geforderten Fließbedingungen des Bleches (1) unterteilt
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996146122 DE19646122C2 (de) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | Niederhalter für die segmentweise Steuerung des Materialflusses |
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ID=7811056
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DE1996146122 Expired - Fee Related DE19646122C2 (de) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | Niederhalter für die segmentweise Steuerung des Materialflusses |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19646122C2 (de) |
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- 1996-11-08 DE DE1996146122 patent/DE19646122C2/de not_active Expired - Fee Related
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