DE3620876C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ziehwerkzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In der DE-OS 34 24 262 (Ausführungsbeispiel der Fig. 3, 4) ist ein Ziehwerkzeug dieser Art beschrieben, das ein aus mehreren mit Druck­ medium beaufschlagten Druckzylindern und in diesen axial bewegbar geführten Kolben bestehendes Ziehkissen zum Abstützen eines Blech­ halters und ein weiteres, einen in Ziehrichtung bewegbar geführten Ziehstempel aufnehmendes Ziehkissen besitzt, das wenigstens einen mit den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens über Strömungswege verbundenen und mit beim Ziehvor­ gang aus diesen Druckzylindern verdrängtem Druckmedium beaufschlag­ baren Druckzylinder mit einem in diesem aufgenommenen Kolben besitzt.

Es handelt sich bei dem vorbekannten Ziehwerkzeug somit darum, daß einem den bewegbaren Ziehstempel abstützenden Druckzylinder mehrere weitere Druckzylinder zugeordnet sind, auf denen sich der den Ziehstempel umschließende Blechhalter abstützt. Kennzeichnend ist dabei, daß beim Niedergehen eines beispielsweise von einem Pressenstößel betätigten Ziehringes aus den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens abströmendes Druck­ medium über geeignete Strömungswege in den Druckzylinder des weiteren Ziehkissens, auf dem der vertikal bewegbare Ziehstempel aufgenommen ist, überströmt und einen in diesem Druckzylinder geführten Kolben beaufschlagt, der seinerseits beim Ziehvorgang den Ziehstempel entgegen der Bewegungsrichtung des Ziehringes und dementsprechend des Blechhalters in Ziehrichtung antreibt. Diese Einrichtung ermög­ licht somit die Ausführung komplizierter Gegenzüge zu dem vom nieder­ gehenden Ziehring vermittelten Zug, desgleichen aber auch die Auf­ lösung der angestrebten Ziehtiefe in je einen vom niedergehenden Ziehring und einen vom hochfahrenden Ziehstempel bewirkten Teilzug (vergl. hierzu auch die US-PS 26 09 775 und die AU-OS Nr. 1 32 028).

Neben diesen ziehtechnischen Möglichkeiten besteht ein besonderer Vorteil bei der vorbekannten Einrichtung aber auch in der Nutzung der Druckenergie des beim Niedergehen des Ziehringes und des damit verbundenen Niedergehens des Blechhalters aus den der Blechhalter­ abstützung dienenden Druckzylindern verdrängten Druckmediums zum Antrieb des der Bewegung des Ziehringes entgegengesetzt betätigten Ziehstempels. Zudem kann das bekannte Ziehwerkzeug nach dem Zieh­ vorgang auf einfache Weise dadurch in seine Ausgangslage zurück­ geführt werden, daß die Differenzfläche des Arbeitskolbens mit Hydraulikmittel beaufschlagt wird.

Demgemäß besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Schaffung eines Ziehwerkzeugs mit einem Blechhalter und einer relativ dazu bewegbaren Umformkontur, das die mit der vorbekannten Einrichtung realisierbare Ziehtechnologie ermöglicht, aber sich durch einen wesentlich einfacheren und kostengünstigeren Aufbau sowie durch eine außerordentlich kompakte Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Im Vergleich zu bekannten Ziehwerkzeugen, bei denen der von einer exter­ nen Kraft (z. B. einer Presse) angetriebene Ziehring über den Blechhal­ ter und einen Ringkolben Hydraulikmittel verdrängt, das den Ziehkolben gegenläufig antreibt (US-PS 26 09 775; AU-OS 1 32 028), weist die er­ findungsgemäße Lösung wesentliche Vorteile auf.

Zum einen kann der auf den Ziehring einwirkende externe Kraftvektor in einen gegenläufigen, als Ziehkraft dienenden wesentlich größeren Kraft­ vektor umgewandelt werden. Je nach den ziehtechnischen Erfordernissen kann der externe Kraftvektor in einen gegenläufigen Kraftvektor glei­ cher Größe umgewandelt werden, der jedoch auf einen kleineren Ziehkolben einwirken kann. Die genannten Möglichkeiten resultieren daraus, daß das vom Ringkolben verdrängte Hydraulikmittel über eine Beaufschlagungsfläche auf den Arbeitskolben einwirken kann, die größer ist als der Querschnitt des Arbeitskolbens. Dieser Sachverhalt ergibt sich daraus, daß der Kopf (20) des Fort­ satzes (21) die aus dem rückseitigen Beaufschlagungsraum (32) des Ar­ beitskolbens beaufschlagbare rückseitige Kolbenfläche radial über­ greift. Demzufolge setzt sich die gesamte Beaufschlagungsfläche des Arbeitskolbens aus der rückseitigen Beaufschlagungsfläche des Kolbens und eines Ringteiles und der der Stirnfläche des Kopfes (20) entsprechenden Fläche des Kolbenbodens zusammen.

Darüber hinaus verwirklicht die erfindungsgemäße Lösung ohne Beein­ trächtigung des raumsparenden Aufbaues des Ziehwerkzeuges eine weit­ gehende konstruktive Trennung zwischen der Hydraulikeinheit des Zieh­ werkzeuges einerseits und dem Ziehring, dem Blechhalter und dem Zieh­ stempel andererseits, indem die letztgenannten Bauteile verhältnismäßig leicht auswechselbar sind. Somit können je nach den spezifischen Zieh­ erfordernissen an unterschiedlichen Ziehteilen unterschiedlich gestal­ tete bzw. profilierte Ziehringe, Blechhalter und/oder Ziehstempel ein­ gesetzt werden, was bei den bekannten Anordnungen nicht möglich ist. Dadurch ist eine rationellere, kostensparende Serienfertigung auf der Grundlage des Baukastenprinzips möglich.

Bei einer Ausbildung entsprechend Patentanspruch 2 ergibt sich eine gute hydraulische Ausgangsbasis für steuerungstechnische Eingriffe zur Veränderung des Verhältnisses zwischen der Blechhaltekraft und der Zieh­ kraft nach der einen oder anderen Richtung. In diesem Zusammenhang kann z. B. auf die die Blechhaltekraft beeinflussende gesteuerte Beaufschla­ gung der Differenzfläche des Arbeitskolbens dank einer gedrosselten Ab­ leitung des Hydraulikmittels aus dem diesbezüglichen Beaufschlagungs­ raum verwiesen werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung entsprechend den Patentansprüchen 3, 4, 6 und 7 können auch größere Ziehteile, z. B. Doppelbeckenspülen her­ gestellt werden.

Bei einer Ausbildung nach Patentanspruch 7 ergibt sich eine besonders raumsparende Bauweise bei einem großen Spielraum für den Einsatz un­ terschiedlich gestalteter Blechhalter, die vollständig außerhalb des Hydraulikzylinders (Fig. 1, 2) bzw. des Hydraulikblockes (Fig. 3, 4) lie­ gen und daher beliebige radiale Abmessungen haben können.

Anhand der beigefügten Zeichnung sollen nachstehend zwei Ausführungs­ formen des Ziehwerkzeuges erläutert werden. In schematischen An­ sichten zeigen:

Fig. 1 Den Arbeitszylinder des Ziehwerkzeuges mit zwei koaxial zueinander angeordneten und gegenläufig betätigbaren Kolben in zwei verschiedene Betriebsstellungen veran­ schaulichenden Halbschnittansichten,

Fig. 2 das Ziehwerkzeug in zwei verschiedene Betriebsstellungen veranschaulichenden Halbschnittansichten,

Fig. 3 in einer Ansicht wie in Fig. 2 eine Variante des Zieh­ werkzeuges zum Ziehen einer Doppelbeckenspüle mit zwei im Abstand voneinander achsparallel angeordneten, zu einem Zylinderblock zusammengefaßten Arbeitszylindern und

Fig. 4 das Ziehwerkzeug nach Fig. 3 in einer teilweisen Schnitt­ ansicht entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

Der in Fig. 1 für sich allein gezeigte Arbeitszylinder 11 umfaßt eine Grundplatte 12 und eine auf dieser aufgenommene Zylinderhülse 13, in der in koaxialer Anordnung zueinander ein zentraler Arbeits­ kolben 14 und ein diesen umschließender Ringkolben 15 gegenläufig axial bewegbar aufgenommen sind. Der Ringzylinder 15 ist mittels in Ringnuten der Zylinderhülse 13 angeordneter O-Ringdichtungen 16 und der zentrale Arbeitskolben 14 gegenüber dem Ringkolben durch in Ringnuten des Ringkolbens aufgenommene O-Ringdichtungen 17 abgedichtet.

Von der zu der Grundplatte 12 hinweisenden Seite erstreckt sich in den zentralen Arbeitszylinder 14 eine zylindrische Mittelausnehmung 18 hinein, die auf der von der Grundplatte entfernten Seite von einem Kolbenboden 19 abgeschlossen ist. In die zylind­ rische Mittelausnehmung des Arbeitskolbens greift ein kolbenförmig ausgebildeter Kopf 20 eines zylind­ rischen Fortsatzes 21 ein, der sich koaxial zum Arbeits­ kolben von der Grundplatte des Arbeitszylinders fort­ erstreckt und einen kleineren Durchmesser als der in die Mittelausnehmung 18 des Arbeitskolbens ein­ greifende Kopf 20 aufweist. Abgedichtet ist der Kopf 20 dieses zylindrischen Fortsatzes 21 gegenüber den die zylindrische Mittelausnehmung begrenzenden Wandungen durch in Ringnuten des Kopfs aufgenommene O-Ring­ dichtungen 22.

Die der Grundplatte 12 zugewandte Offenseite der zylindrischen Mittelausnehmung 18 des Arbeitskolbens 14 ist durch ein mittels eines Gewindes 24 einge­ schraubtes Ringteil 25 abgeschlossen, das seiner­ seits den zylindrischen Fortsatz 21 konzentrisch umschließt und gegenüber diesem mittels in Ringnuten eingelassener O-Ringdichtungen 26 strömungsmitteldicht abgedichtet ist. Zwischen dem Ringteil 25 und dem kolbenartig ausgebildeten Kopf 20 des Fortsatzes 21 ist eine ringförmige Beaufschlagungskammer 28 gebildet, die über einen sich durch die Grundplatte und den zylindrischen Fortsatz erstreckenden Kanal 29, 30 mit Strömungsdruckmittel beaufschlagbar ist.

Der Beaufschlagungsraum 32 zwischen der Rückseite des Arbeitskolbens 14 und der Grundplatte 12 ist mit dem Raum 34 zwischen dem Kolbenboden 19 des Arbeits­ kolbens und der von der Grundplatte entfernten Seite des Kopfs 20 des Fortsatzes über einen Strömungskanal 35 verbunden, der sich durch den Arbeitskolben hindurch­ erstreckt.

Bestimmungsgemäß sind der zentrale Arbeitskolben 14 und der diesen konzentrisch umschließende Ringkolben 15 im Arbeitszylinder 11 gegenläufig axial beweglich. Demgemäß besitzt der Arbeitszylinder 11 eine Hydraulik­ mittelfüllung, die rückseitig auf den Ringkolben 15 wirkt und sowohl die der Grundplatte 12 zugewandte Rückseite des zentralen Arbeitskolbens 14 als auch die dem Kopf 20 des zylindrischen Fortsatzes 21 gegen­ überliegende Seite des Kolbenbodens 19 beaufschlagt. Die rückseitigen Beaufschlagungsflächen des Arbeits­ kolbens 14 sind bei dem veranschaulichten Hydraulik­ element 10 flächengleich mit der Rückseite des Ringkolbens 15. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Arbeitskolben 14 in seiner durch Auflaufen des in die zylindrische Mittelausnehmung 18 eingeschraubten Ringteils 15 auf einen Anschlag 36 des zylindrischen Fortsatzes begrenzten Endlage steht, wenn der Ring­ kolben 15 sich in seiner vollständig eingezogenen Lage befindet und mit seiner Rückseite auf der den Arbeitszylinder abschließenden Grundplatte 12 aufsteht. Dies zeigt die rechte Hälfte von Fig. 1. Umgekehrt steht der Arbeitskolben 14 mit seiner Rückseite auf der Grundplatte 12 auf, wenn der Ringkolben 15 sich in seiner maximalen Ausschubstellung befindet, in der ein ringförmiger Anschlag 37 des Ringkolbens auf eine als Anschlag 38 wirkende Ringschulter der Zylinderhülse 13 aufgelaufen ist.

Eine Axialverschiebung des Ringkolbens 15 aus seiner vollen Ausschublage in Richtung auf die Grundplatte 12 des Arbeitszylinders führt mithin infolge Ver­ drängung des die Rückseite des Ringkolbens beauf­ schlagenden Hydraulikmittels zu einer entsprechenden Beaufschlagung der Rückseite des Arbeitskolbens 14 und des Kolbenbodens 19 und mithin zu einer Verschiebung des Arbeitskolbens in eine von der Grundplatte ent­ fernte Lage. Rückgestellt werden kann der Arbeits­ kolben 14 aus der von der Grundplatte 12 des Arbeits­ zylinders entfernten Lage durch Beaufschlagung der zu dem Kopf 20 des zylindrischen Fortsatzes 21 hin­ weisenden Differenzfläche 39 des Ringteils 25 mit Strömungsdruckmittel über die sich durch die Grund­ platte und den zylindrischen Fortsatz erstreckenden Strömungskanäle 29, 30.

Fig. 2 zeigt das Ziehwerkzeug 40 mit dem Arbeitszylinder gemäß Fig. 1 zum Herstellen topfartiger Ziehteile 41. Bei diesem Zieh­ werkzeug ist auf dem zentralen Arbeitskolben 14 ein Ziehstempel 42 fest aufgenommen, der von einem sich auf dem den Arbeitskolben konzentrisch umschließenden Ringkolben 15 abstützenden Blechhalter 43 umschlossen ist. Dieser Blechhalter besitzt einen sich in Richtung auf die Grundplatte 12 des Arbeitszylinders forterstreckenden und die Zylinderhülse 13 umschließenden Führungsabschnitt 44.

In der linken Halbschnittansicht von Fig. 2 stehen der Blechhalter 43 und der Ziehstempel 42 in einer den Beginn eines Ziehvorganges kennzeichnenden Aus­ gangslage, in der eine Platine 45 auf dem Blechhalter aufgenommen ist. In dieser Betriebsstellung befindet sich der den Blechhalter 43 abstützende Ringkolben 15 in seiner maximalen Ausschublage, während der den Ziehstempel 42 aufnehmende Arbeitskolben 14 in seiner zurückgezogenen Lage steht. Wenn nun der Zieh­ ring 46 eines in der rechten Halbschnittansicht von Fig. 2 veranschaulichten Werkzeugoberteils 47 auf den Blechhalter 43 niedergeht, beginnt der Ziehvorgang in der Weise, daß unter gleichzeitiger Einspannung der Platine 45 zwischen dem Ziehring 46 und dem Blech­ halter 43 der Blechhalter und damit der letzteren abstützende Ringkolben 15 in Richtung auf die Grund­ platte 12 des Arbeitszylinders verfahren werden, was dazu führt, daß der den Ziehstempel 42 aufnehmende Arbeitskolben 14 durch das vom niedergehenden Ringkolben 15 verdrängte Strömungsdruckmittel beaufschlagt und mithin entgegen der Bewegung des Ringkolbens ange­ trieben wird. Demgemäß erfährt der Ziehstempel 42 entgegen der Bewegungsrichtung des Blechhalters 43 eine Antriebsbewegung, so daß der Ziehvorgang in einen vom Blechhalter ausgeführten Teilhub und einen entgegengerichteten Teilhub des Ziehstempels aufgelöst ist.

Die rechte Halbschnittansicht von Fig. 2 veranschau­ licht die Betriebsstellung am Ende des Ziehvorganges, in der das topfartige Tiefziehteil 41 ausgebildet und ein umlaufender Randflansch des Ziehteils noch zwischen dem Ziehring 46 und dem Blechhalter 43 auf­ genommen ist. In dieser Betriebsstellung steht der den Blechhalter 43 abstützende Ringkolben 15 auf der Grundplatte 12 des Arbeitszylinders auf, während der den Ziehstempel 42 aufnehmende Arbeitskolben 14 sich in der durch den Anschlag 36 des zylindrischen Fortsatzes 21 begrenzten maximalen Ausschublage be­ findet. Die Antriebsbewegung des Arbeitskolbens 14 wird dabei durch gleichzeitige Beaufschlagung der der Grundplatte zugewandten Rückseite des Arbeits­ kolbens und des Kolbenbodens 19 über den sich durch den Arbeitskolben hindurcherstreckenden Überströmkanal 35 bewirkt. Eine Rückstellung des Ziehwerkzeugs in seine Ausgangslage erfolgt bei gleichzeitigem Hoch­ fahren des Werkzeugoberteils 47, indem die von der Grundplatte 12 des Arbeitszylinders entfernten Seite des in die zentrale Mittelausnehmung 18 eingeschraubten Ringteils 25 über die sich durch die Grundplatte und den zylindrischen Fortsatz erstreckenden Strömungs­ kanäle 29, 30 mit Strömungsdruckmittel beaufschlagt wird.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Werkzeug 50 handelt es sich um ein Ziehwerkzeug zum Herstellen von Doppelbeckenspülen. Demgemäß sind im Abstand voneinander zwei Arbeitszylinder 51, 52 achsparallel zueinander angeordnet und in einem auf einer Grund­ platte 53 aufgenommenen Zylinderblock 54 zusammen­ gefaßt. In jedem dieser Arbeitszylinder ist in der oben in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Weise ein innerer Arbeitskolben 55, 56 und ein gegenläufig dazu bewegbarer Ringkolben 57, 58 aufgenommen. Die Ringkolben der beiden Arbeitszylinder stützen eine Druckverteilungsplatte 60 ab, die einen den Zylinder­ block 54 umgreifenden Führungsabschnitt 61 besitzt und auf der oberseitig der Blechhalter 62 aufgenommen ist. Durch Ausnehmungen in der Druckverteilungsplatte 60 erstrecken sich die zentralen Arbeitskolben 55, 56 der Arbeitszylinder hindurch, auf denen die den Becken­ formen entsprechenden Ziehstempel 63, 64 aufgenommen sind.

In der linken Halbschnittansicht von Fig. 3 ist das Werkzeug in seiner Ausgangslage gezeigt, in der Zieh­ stempel und Blechhalter in einer Ebene stehen. Die den Blechhalter 62 über die Druckverteilungsplatte 60 abstützenden Ringkolben 57, 58 stehen in dieser Betriebsstellung in ihrer maximalen Ausschublage, während die Arbeitskolben 55, 56 auf denen die Zieh­ stempel 63, 64 aufgenommen sind, in ihren unteren Endstellungen stehen. Wenn dann durch Niedergehen eines Ziehringes 65, wie in der rechten Halbschnitt­ ansicht von Fig. 3 veranschaulicht, der Blechhalter 62 abgesenkt wird, verdrängen die den Blechhalter abstützenden Ringkolben 57, 58 Strömungsdruckmittel in den Arbeitszylindern, das dann zu einer entsprechen­ den rückseitigen Beaufschlagung der zentralen Arbeits­ kolben 55, 56 und damit zum Antrieb der auf den Arbeits­ zylindern aufgenommenen Ziehstempel 63, 64 entgegen der Bewegungsrichtung des Blechhalters führt.

Claims (7)

1. Tiefziehwerkzeug zum Umformen insbesondere einer Platine (45) in einem Zug beispielsweise zu einem topfförmigen Ziehteil, mit einem den Arbeitskolben (14; 55, 56) wenigstens eines Arbeits­ zylinders (11; 51, 52) umschließenden Blechhalter (43; 62),
mit zumindest einem gegenläufig zum Blechhalter (43; 62) bewegbaren Ziehstempel (42; 63, 64), sowie mit einem antreibbaren, auf der Hydraulikmittelfüllung eines Beaufschlagungsraumes (32) mittelbar abstützbaren Ziehring (46; 65), durch dessen Ziehbewegung Hydraulik­ mittel aus einem Beaufschlagungsraum (32) verdrängt wird, das den Arbeitskolben (14, 55; 56) für eine gegenläufige Arbeitsrichtung beaufschlagt,
wobei der als Differentialkolben ausgebildete Arbeitskolben (14; 55, 56) einen zentrale Mittelausnehmung (18) aufweist, in welche sich koaxial zum Arbeitszylinder (11) von einer Grundplatte (12) aus ein Fortsatz (21) mit Kopf (20) hinein erstreckt und
die Differenzfläche (39) des Arbeitskolbens (14; 55, 56) durch ein den Fortsatz (21) konzentrisch umschließendes Ringteil (25) gebildet ist, welche Differenzfläche (39) aus einem vom Ringteil (25) und vom Kopf (20) begrenzten Beaufschlagungsraum (28) aus beaufschlagbar ist und
wobei der Arbeitskolben (14) in Arbeitsrichtung aus einem Beauf­ schlagungsraum (34) beaufschlagbar ist, der einerseits vom Kopf (20) und andererseits vom Kolbenboden (19) des Arbeitszylinders (14) begrenzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (14) in Arbeitsrich­ tung zusätzlich aus einem rückseitigen Beaufschlagungsraum (32) beaufschlagbar ist, der mit dem Beaufschlagungsraum (34) über eine Verbindungsleitung (35) wenigstens zeitweise in offener Verbindung steht und daß
der Arbeitskolben (14; 55, 56) von einem den gesonderten Blechhalter (43; 62) abstützenden Ringkolben (15; 57, 58) umschlossen ist, der rückseitig an einer Hydraulikmittelfüllung abgestützt und an einem Teil (Zylinderhülse 13 in Fig. 1, 2; Zylinderblock 54 in Fig. 3, 4) des Arbeitszylinders geführt ist.

2. Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte in Arbeitsrichtung mit Strömungsmitteldruck beaufschlag­ bare Fläche des Arbeitskolbens (14) etwa gleich der rückseitigen Beaufschlagungsfläche des koaxial zum Arbeitskolben im Arbeits­ zylinder (11; 51, 52) aufgenommenen Ringzylinders (15) ist.

3. Ziehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Arbeitszylinder (51, 52) mit je einem Arbeits­ kolben (55, 56) und einem dazu koaxialen Ringkolben (57, 58) achs­ parallel zueinander angeordnet sind (Fig. 3, 4).

4. Ziehwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallel zueinander angeordneten Arbeitszylinder (51, 52) in einem Zylinderblock (54) aufgenommen sind.

5. Ziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der auf dem Ringkolben (15; 55, 56) aufgenommene Blechhalter (43, 62) einen Führungsabschnitt (44, 61) aufweist, der den Arbeitszylinder (11) bzw. einen letzteren aufnehmenden Zylinderblock (54) umgreift.

6. Ziehwerkzeug nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichent, daß der Blechhalter (62) sich auf den Ringkolben (57, 58) von zwei achsparallel im Abstand voneinander angeordneten Arbeits­ zylindern (51, 52) abstützt, auf deren gegenläufig zu den Ring­ kolben betätigbaren Arbeitskolben (55, 56) je ein Ziehstempel (63, 64) angeordnet ist (Fig. 2, 3).

7. Ziehwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechhalter (62) auf einer an den Arbeitszylindern bzw. einem letztere aufnehmenden Zylinderblock (54) geführten und sich auf den Ringkolben (57, 58) abstützenden Druckverteilungsplatte (60) aufgenommen ist, durch die sich die Arbeitskolben (55, 56) hindurcherstrecken.