DE2602414A1

DE2602414A1 - Tiefziehpresse

Info

Publication number: DE2602414A1
Application number: DE19762602414
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-07-29
Also published as: FR2298383A1; SE7600515L; GB1513589A; FR2298383B1; JPS51142475A

Description

Dr. !ng. E. Baur

Ae 201

Patentanmeldung
der Firma

Agence Nationale de Valorisation de la Recherche,

13 rue Madeleine Michelis, Neuilly sur Seine, Frankreich

Tiefziehpresse-

Die Erfindung betrifft eine doppeltwirkende Presse zum
Tiefziehen in mehreren Schritten mit zwei koaxial zueinander angeordneten Werkzeugsätzen, von denen einer einen hydraulischen Ziehstempel mit einem hohlen Schaft und einen daran anschließenden Kopf aufweist, in dem abgestuft mehrere ringförmige Matrizen mit abnehmenden Innenabmessungen angeordnet sind, wobei die Matrize für den ersten Arbeitsschritt auf ihrer Stirnfläche einen Lochstempel
zum Ausstanzen einer Platine trägt und der Abstand der
Stirnflächen von zwei aufeinanderfolgenden Matrizen wenigstens gleich der Höhe des Werkstücks nach Bearbeitung durch die erste dieser Matrizen ist, und ferner einen
zentralen koaxial zum Ziehstempel angeordneten hydraulischen Stempel aufweist, dessen Schaft im hohlen Schaft
und im Kopf verschieblich ist, während der andere Werkzeugsatz mehrere jeweils dem Lochstempel bzw. den Ma-

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trizen zugeordnete, koaxial und ineinander geführte Rohrkolben aufweist, die um einen zentralen den letzten Arbeitsschritt ausführenden Stempel herum angeordnet sind, zwischen dessen und dem Ende des im Ziehstempel gehaltenen Stempels das Werkstück während des Ziehens eingespannt ist.

Die Industrie benötigt eine sehr große Zahl kleiner metallischer einseitig geschlossener und tiefer Tuben oder Röhrchen mit eng tolerierten Abmessungen, zum Beispiel Näpfe für kleine wiederauflad bare Akkumulatoren oder Kappen für Transistoren. Der Oberflächenzustand der Werkstücke darf nicht verschlechtert werden, wenn sie, wie es häufig geschieht, aus ebenen Platinen zum Beispiel aus Nickel gebildet werden. Deshalb werden diese Werkstücke gezogen.

Zum Ziehen der erforderlichen Tiefe dieser Werkstücke benötigt man mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsschritte. Für die Herstellung großer Serien nach diesem Verfahren wurden bisher sogenannte Transferpressen verwendet, die im allgemeinen ölpneumatisch arbeiten und mehrere Arbeitsstationen aufweisen. In einer ersten Arbeitsstation wird eine Platine ausgestanzt, die in den folgenden Arbeitsstationen nacheinander bearbeitet wird, wobei zwischen jeder Arbeitsstation und der folgenden eine Vorrichtung zum Ergreifen und Transportieren vorgesehen ist, die den Transport der Platine oder des Werkstückes von einer zur nächsten Arbeitsstation jeweils nach Beendigung jedes Teilschrittes vornimmt, und wobei die Bewegungen der verschiedenen Teile von einer Zentrale mit einem elektronischen oder elektromagnetischen Steuergerät koordiniert werden. Zum Tiefziehen in vier Arbeitsschritten benötigt man deshalb eine Haschine mit

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fünf Arbeitsstationen und vier Transportvorrichtungen. Eine solche Maschine erfordert einen erheblichen Platzbedarf und bedeutende Investitionen.

Für einen zufriedenstellenden Ablauf der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte braucht man eine langwierige und minutiöse Einstellung des Steuergerätes nach jedem Wechsel der Werkzeuge beim Übergang von einem Werkstück zu einem anderen.

Jede Arbeitsstation weist einen Stempel auf und verbraucht ebenso wie jede Transportvorrichtung Energie.

Es sind auch Pressen bekannt, die zwei koaxial zueinander angeordnete und relativ zueinander bewegliche Werkzeuge besitzen. Diese werden zum Ziehen, zum Beispiel zum Ziehen oder Strecken von Konservendosen, verwendet und arbeiten mit erheblichen Toleranzen, denn bei ihnen kann der zentrale Bereich der Platine während der Dauer des Ziehvorganges nicht fest eingespannt werden. Diese für das Präzisionsziehen unerwünschte Eigenschaft wurde bei der Presse nach der US-PS 2 289 199 berücksichtigt, aber bei dieser Presse wird die Zahl der Arbeitsschritte durch die inverse Bewegung der Matrizen und des zentralen Stempels zwangsläufig auf zwei begrenzt .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tiefziehpresse anzugeben, die gegenüber einer herkömmlichen Transferpresse etwa nur ein Zehntel des Volumens, des Gewichtes und der Leistung benötigt, aber dennoch die gleiche Produktionskapazität und entsprechend enge Toleranzen aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Presse der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der im Ziehstempel gehal-

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tene Stempel doppeltwirkend ist und die teleskopisch gegeneinander verschieblichen Rohrkolben Teile eines einfachwirkenden hydraulischen Haltestempels sind, daß der den letzten Arbeitsschritt ausführende Stempel aus einem zentralen feststehenden Schaft besteht und daß nach Beendigung des aktiven Hubes des Haltestempels die freien Enden der Rohrstempel in Höhe des freien Endes des zentralen Schaftes angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Presse ist im wesentlichen nur für die Herstellung eines einzigen Werkzeugtyps bestimmt, ihre Herstellungskosten sind jedoch so gering, daß auch der Ersatz einer Transferpresse durch mehrere der erfindungsgemäßen Pressen eine Einsparung ergibt, ohne daß die Einsparung an Energiekosten oder die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit berücksichtigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Presse wird das Werkstück nacheinander den verschiedenen Matrizen zugeführt, ohne daß es von einem Ort zu einem anderen gebracht werden muß.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels 'erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch die relative Lage der Pressenwerkzeuge vor Beginn eines Arbeitszyklus,

Fig. 2 die relative Lage der Pressenwerkzeuge am Ende des Ziehvorganges und vor dem Ausstoßen,

Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch einen Haltestempel.

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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine vertikal angeordnete Presse zum Ziehen eines tiefen zylindrischen Napfes 1 (Fig. 2).

Die Presse weist einen oberen Werkzeugsatz 2 und einen koaxial dazu angeordneten unteren Werkzeugsatz 3 auf .(Fig. 1).

Der obere Werkzeugsatz 2 weist zwei doppeltwirkende hydraulische Stempel auf, nämlich einen Ziehstempel und einen zentralen Stempel, deren Schäfte (oder Führungen) in Fig. 2 dargestellt sind. Der Schaft 4 des Ziehstempels ist ein Hohlschaft, der mit einem ebenfalls hohlen Kopf 5 verbunden ist, in dem abgestuft eine der Zahl der erforderlichen Arbeitsgänge entsprechende Anzahl ringförmiger Matrizen angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Matrizen 6a, 6b, 6c und 6d, von denen die Matrize 6a am freien Ende des Kopfes 5 angeordnet ist und die Matrize für den ersten Arbeitsschritt darstellt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat jede Matrize die Gestalt eines vollständigen Ringes,und der Napf 1 ist zylindrisch, aber es versteht sich, daß der Ausdruck "ringförmige Matrize" auch allgemein verstanden werden kann und ein Werkzeug mit einer zentralen homothetischen öffnung umfaßt, deren Kontur insbesondere bei der Matrize für den letzten Arbeitsschritt dem Querschnitt des herzustellenden Napfes entspricht. Der Abstand der Stirnflächen (hier die unteren Stirnflächen) von zwei aufeinanderfolgenden Matrizen ist so ausgelegt, daß er wenigstens gleich der Höhe des Werkstückes nach dem Durchtritt durch die erste der beiden Matrizen ist. Auf der Stirnfläche der Matrize 6a für den ersten Arbeitsschritt befindet sich eine Stufe 7 als Lochstempel zum Ausstanzen einer Platine. Die Öffnung jeder Matrize auf der

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Stirnseite wird durch einen Ziehring 10 begrenzt, der leicht ersetzt werden kann.

Im Inneren des hohlen Schaftes 4 und des hohlen Kopfes ist ein Schaft 8 des zentralen Stempels frei verschieblich. Auf diesem Schaft S ist lösbar ein Werkzeug 9 befestigt, dessen Stirnfläche Abmessungen aufweist, die denen der Außenfläche am Boden des herzustellenden Napfes entsprechen. Die Stirnfläche bildet ein Widerlager für den Boden des Napfes.

Der untere Werkzeugsatz 3 weist einen hydraulischen Haltestempel 11 auf. Dieser Haltestempel 11 besitzt ein Gehäuse 12, das in axialer Richtung von einem auf dem Boden des Gehäuses 12 befestigten, abgedichteten Schaft 13 durchsetzt wird. Um den Schaft 13 herum sind mehrere ineinandergeschachtelte Rohrkolben verschieblich angeordnet, deren Zahl der Anzahl der Matrizen des Werkzeugsatzes 2 entspricht.

Dementsprechend sind vier Rohrkolben I4a, I4b, 14c und I4d vorgesehen. Jeder Rohrkolben i4b, 14c und I4d besitzt eine Dichtung 15,und weitere Dichtungen 16 sind auf der Umfangsflache des Schaftes 13 sowie auf der inneren Umfangsflache des Gehäuses 12 zur Abdichtung gegen die Umgebung angeordnet. An seinem unteren Ende trägt jeder Rohrkolben einen nach innen gerichteten Kragen, der den Schaft 13 einschließt, dessen Durchmesser über eine den Hub der Rohrkolben entsprechende Höhe verjüngt ist. An diesen Abschnitt mit Verringertem Durchmesser schließt sich ein oberer Abschnitt des Schaftes 13 über eine Schulter 17 an, die einen oberen Endanschlag für den Rohrkolben I4d bildet, wobei die anderen Rohrkolben jeweils gegen die Schulter des vorangehenden Rohrkolbens anschlagen. Vorteilhafterweise besitzt jede Schulter an

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ihrer Unterseite nicht dargestellte Vörsprunge, die verhindern, daß zwei aufeinanderfolgende Kolben beim oberen Anschlag aneinanderheften. Die Kragen besitzen Öffnungen 18 zum Durchtritt von öl. Es versteht sich, daß die Größe der Ringfläche jedes Kragens und der Öffnungen so ausgelegt sind, daß eine bestimmte Haltekraft unter der Wirkung des hydraulischen Druckes im Inneren des Gehäuses 12 auf den betreffenden Rohrkolben einwirkt.

Das freie Ende des Schaftes stellt den zentralen Stößel bzw. Stempel der Presse dar, und seine Stirnfläche entspricht den Abmessungen der Innenfläche des Bodens des herzustellenden Napfes, für die die Stirnfläche auch ein Widerlager ist, das mit dem vom Schaft des zentralen Stempels des Werkzeugsatzes 2 getragenen Werkzeug 9 zusammenwirkt. Auf Jedem Rohrkolben ist ein Werkzeug 19a, 19b, 19c bzw. 19d als axiale Verlängerung angeordnet. Diese Werkzeuge 19 umschließen sich gegenseitig, und ihre äußeren freien Enden befinden sich auf der Höhe des freien Endes des Schaftes 13* wenn die Rohrkolben sich im gegenseitigen Anschlag befinden (Fig. 1). Jedes Werkzeug 19 besitzt Innenabmessungen, die den Innenabmessungen der betreffenden Matrize 6 entsprechen, und Außenabmessungen, die den Innenabmessungen der vorangehenden Matrize entsprechen. Das vom äußeren Rohrkolben 14a getragene Werkaeug 19a trägt auf seiner Stirnfläche eine Matrize 20 zum Ausstanzen einer Platine und wirkt mit der Schulter 7 der für den ersten Arbeitsschritt bestimmten Matrize 6a zusammen.

Vorteilhafterweise ist die Kammer des gegenüber dem Schaft 4 angeordneten hydraulischen Ziehstempels, nämlich die aktive Kammer, mit einem Druckwandler verbunden, der aus einem großvolueigen Reservoir mit Druckluft ver-

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sorgt wird und die Luft so abgibt, wie das in der Patentanmeldung P 24 48 092.0 beschrieben worden ist, während die andere Kammer des Ziehstempels zum Rückzug mit einem hydraulischen Pumpenantrieb verbunden

In gleicher Weise ist die Kammer des Haltestempels über eine Versorgungsleitung 21 intermittierend an einen Abzweig zwischen dem Stempel und einem Steuerelektroventil eines Öldruckreglers angeschlossen, wie er in der Patentanmeldung P 24 48 092.0 beschrieben ist.

Der Ziehprozeß läuft, ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung, wie folgt ab, wobei die Rohrkolben des Haltestempels im gegenseitigen Anschlag sind» und ein Blechstück die freien Enden der Werkzeuge 19 sowie des festen Schaftes 13 abdeckt, während der Ziehstempel und der darin angeordnete zentrale Schaft sich in der oberen Position befinden:

a) Absenken der Führung des Ziehstempels. Die Matrize 6a für den ersten Arbeitsschritt stößt gegen das Werkzeug 19a,und die Schulter 7 wirkt mit der Matrize 20 zusammen, um eine Platine 22 auszustanzen, die im vorliegenden Fall kreisförmigen Querschnitt besitzt.

b) Absenken der Führung des zentralen Schaftes. Das vom Schaft 8 getragene Werkzeug 9 legt sich gegen die Platine 22, die sich auf dem Ende des festen Schaftes 13 abstützt, und druckt bzw. preßt in die Mitte der Platine einen Eindruck, der sich ggfls. auf der Stirnfläche des Werkzeugs 9 befindet. Das Werkzeug 9 verbleibt in dieser Lage bis zum Ende des letzten Arbeitsschrittes. In diesem Zustand ist der mittlere

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Bereich der Platine fest zwischen dem Schaft 13 und dem die Rolle des Tiefziehstempels bildenden Werkzeug 9 eingespannt, während der Umfang der Platine zwischen der unteren Stirnfläche der Matrize 6a und dem äußeren Ende des die Rolle des Niederhalters spielenden Werkzeugs 19a eingespannt ist.

c) Der Kopf 5 des Ziehstempels setzt seinen Hub fort und drückt dabei den Rohrkolben 14a nach unten. Ein Teil des Öls im Haltestempel wird aus diesem über den Öldruckregler hinausgedrückt, wobei sich jedoch der Druck im Haltestempel nicht merkbar ändert. Während der Abwärtsbewegung des Kopfes 5 bilden die Werkzeuge 19b, 19c, 19d und das Ende des Schaftes 13 einen Stempel für den ersten Arbeitsschritt, wobei sie mit der Matrize 6a zusammenwirken, um die Platine zu einem ersten Rohling umzuformen, der fertiggestellt ist, wenn sein Rand die Einspannung des Werkzeugs 19a verläßt.

d) Die Matrize 6b) kommt in Berührung mit dem Umfangsbereich des Bodens des Rohlings und spannt diesen gegen das Werkzeug 19b, das nunmehr die Rolle des Niederhalters spielt, während die aus dem Schaft und den Werkzeugen 19c und 19d gebildete Einheit die Rolle des Ziehstempels für den zweiten Arbeitsschritt bildet.

e) Die gleichen Vorgänge wiederholen sich bei den folgenden Arbeitsschritten bis zum letzten, im vorliegenden Fall dem vierten, dem die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung der Teile entspricht. Beim letzten Arbeitsgang wirkt lediglich der Schaft 13 als Ziehstempel.

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f) Die Abwärtsbewegung des Kopfes 5 wird gestoppt, bevor der Rand 1a des Napfes 1 außer Eingriff mit dem Werkzeug 19d gerät (Fig. 2).

g) Ein Elektrοventil schließt den Schaltkreis zwischen dem Haltestempel und dem Öldruckregler, um den Rückzug der Rohrkolben zu unterbinden.

h) Anheben der Matrizen.

i) Anheben des zentralen Schaftes 8.

j) Öffnung des Elektroventils des Haltestempels. Die Rohrkolben werden in ihre Anschlagstellung zurückgeführt, und der Rohrkolben i4d wirft das gezogene Teil unter Mitwirkung des Werkzeugs 19d aus, das auf den Kragen 1a einwirkt.

k) Das Blech wird ein Stück vorgerückt, und der Zyklus kann wieder beginnen.

Die Werkzeuge 9 und 19 können bei Abnutzung leicht und sofort ersetzt werden. Das Ersetzen der Ziehringe 10 der Matrizen ist ebenfalls einfach.

Eine Presse wie die beschriebene wird ausgelegt und berechnet (Betriebsdruck, Ringflächen der Rohrkolben, Abstand der Matrizen usw.) für ein bestimmtes Werkstück unter Berücksichtigung der Eigenschaften des zu verformenden Materials, auch wenn es mit einer herkömmlichen Transferpresse möglich ist, durch Auswechseln der Werkzeuge und Änderung der Regelung andere Werkstücke herzustellen. Trotz dieses Nachteils ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Presse erheblich wirtschaftlicher.

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Legt man als Preis für einen Werkzeugsatz einer Transferpresse eine Einheit zugrunde, dann kostet die Transferpresse das Sechzehn- bis Zwanzigfache, während bei gleicher Produktionskapazität die erfindungsgemäße Presse einschließlich Werkzeugen ungefähr 2,5 Einheiten kostet. Folglich ist es möglich, für eine Investition von 25 Einheiten entweder 10 erfindungsgemäße Pressen oder eine Transferpresse mit 10 Werkzeugsätzen zu erhalten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die 10 erfindungsgemäßen Pressen gleichzeitig arbeiten. Die Rentabilität ist deshalb beträchtlich, auch ohne Berücksichtigung der Tatsache, daß der Werkzeugwechsel bei einer Transferpresse Zeitverluste ergibt, die aus der in Jedem Fall mehrere Stunden dauernden Einstellung entstehen,

So erheblich wie die Rentabilität der Investitionen ist auch die Rentabilität des Betriebes. Bei einer bestimmten Betriebsweise kann eine mit einem Kompressor von 200 PS arbeitende Transferpresse durch eine erfindungsgemäße Presse gleicher Kapazität ersetzt werden, die mit einer Motorpumpe von nur 20 PS arbeitet.

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Claims

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Patentansprüche

( 1.)Doppeltwirkende Presse zum Tiefziehen in mehreren Schritten mit zwei koaxial zueinander angeordneten Werkzeugsätzen, von denen einer einen hydraulischen Ziehstempel mit einem hohlen Schaft und einen daran anschließenden Kopf aufweist, in dem abgestuft mehrere ringförmige Matrizen mit abnehmenden Innenabmessungen angeordnet sind, wobei die Matrize für den ersten Arbeitsschritt auf ihrer Stirnfläche einen Lochstempel zum Ausstanzen einer Platine trägt, und der Abstand der Stirnflächen von zwei aufeinanderfolgenden Matrizen wenigstens gleich der Höhe des Werkstücks nach Bearbeitung durch die erste dieser Matrizen ist, und ferner einen zentralen koaxial zum Ziehstempel angeordneten hydraulischen Stempel aufweist, dessen Schaft im hohlen Schaft undim Kopf verschieblich ist, während der andere Werkzeugsatz mehrere jeweils dem Lochstempel bzw. den Matrizen zugeordnete, koaxial angeordnete und ineinandergeführte Rohrkolben aufweist, die um einen zentralen den letzten Arbeitsschritt ausführenden Stempel herum angeordnet sind, zwischen dessen und dem Ende des im Ziehstempel gehaltenen Stempels das Werkstück während des Ziehens eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der im Ziehstempel gehaltene Stempel (8) doppeltwirkend ist, und die teleskopisch gegeneinander verschieblichen Rohrkolben (14) Teile eines einfachwirkenden hydraulischen Haltestempels (11) sind, daß der den letzten Arbeitsschritt ausführende Stempel aus einem zentralen feststehenden Schaft (13) besteht und daß nach Beendigung des aktiven Hubes des Haltestempels (11) die freien Enden der Rohrkolben (14) in Höhe des freien Endes des zentralen Schaftes (13) angeordnet sind.

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2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber dem hohlen Schaft angeordnete aktive Kammer des Ziehstempels mit einem Öl-Luft-Druckwandler verbunden ist, der durch Auslaß von Luft gesteuert und mit im wesentlichen konstanten Druck aus einem großvolumigen Reservoir für Druckluft versorgt wird, daß die andere Kammer des Ziehstempels für den Rückzug mit einer hydraulischen Pumpe verbunden ist und daß die Kammer des Haltestempels über eine Versorgungsleitung unter Zwischenschaltung eines ölpneumatischen Druckreglers zur Stabilisierung des Druckes zwischen zwei vorgegebenen Werten mit einer Pumpe verbunden ist.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, mit einer für beide Werkzeugsätze gemeinsamen vertikalen Achse und einem oberhalb des Haltestempels angeordneten Ziehstempel, wobei die Arbeitsbereiche an den oberen Abschnitten der verschiedenen Rohrkolben von auswechselbaren rohrförmigen Werkzeugen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bestimmte dieser auswechselbaren Werkzeuge einfach auf die zugeordneten Rohrkolben aufgesetzt sind.
4. Presse nach einem .der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des zentralen Schaftes im Ziehstempel eine Einrichtung zum Befestigen eines auswechselbaren Werkzeuges vorgesehen ist, dessen Stirnfläche ggfls. eine positive oder negative Prägefläche aufweist, die einer negativen oder positiven Prägefläche auf dem Ende des festen Schaftes des Haltestempels entspricht.

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