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Hydraulische Blechziehpresse mit Gummikissen Die Erfindung betrifft
eine hydraulische Presse zum Formen von Blechen u. dgl. mit einer in einem feststehenden
Pressenrahmen sitzenden Patrize und einer demgegenüber hin und her beweglichen Matrize
und kennzeichnet sich im wesentlichen durch ein Kopfstück mit einem büchsenähnlichen,
einen Block aus gummiähnlichem, nachgiebigem Material enthaltenden Gehäuse sowie
durch einen diesem Kopfteil gegenüberliegenden, die Patrize umgebenden Blechhalter
zum Halten des über die Patrize zu formenden Bleches, der von hydraulisch betätigten
Mitteln getragen wird, die durch den hydraulischen Druck regelnde Vorrichtungen
so gesteuert werden, daß sie sich erst dann bewegen, wenn der Druck eine bestimmte
Größe überschreitet, der dann über Regelvorrichtungen steuernde Steuermittel in
Anpassung an die fortschreitende Formgebung des Materials geregelt wird.
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Vorteilhaft besteht der gummiähnliche nachgiebige Block aus mehreren
Schichten unterschiedlicher Härte, und. zwar aus einer weichen, nachgiebigen Außenschicht,
einer härteren, gummiähnlichen Innenschicht und mindestens einer aus weichem, nachgiebigem
Werkstoff bestehenden Rückseite für die härtere Schicht.
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Weiter wird im Sinne der Erfindung der Blechhalter von im Unterteil
in hydraulischen Zylindern sitzenden Kolben getragen und sind die Zylinder mit einem
Druckbehälter durch ein in sich geschlossenes Leitungsnetz verbunden, welches mehrere
Leitungen enthält, von denen jede ein Druckentlastungsventil aufweist, das die Flüssigkeit
bei
einem vorher bestimmten Druck hindurchläßt, wobei Abschlußventile in mindestens
einer der Leitungen angeordnet sind und durch die Steuereinrichtungen zum Regeln
des auf den Blechhalter und die Patrize ausgeübten Druckes betätigt werden.
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Ferner ist ein Steuerglied vorgesehen, das in Abhängigkeit von der
Bewegung einer von den in den hydraulischen Zylindern sitzenden Kolben getragenen
Druckplatte arbeitet, deren Bewegung der Tiefe des über die Patrize gezogenen Flansches
entspricht, wobei die Steuerteile so miteinander verbunden sind, daß die Abschlußventile
in Abhängigkeit von der Bewegung des Steuergliedes betätigt werden. Dabei werden
die Absperrventile vorteilhaft von Solenoiden betätigt und über Schalter gesteuert.
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Die nach der Erfindung ausgebildete, vorstehend in großen Zügen gekennzeichnete
hydraulische Presse, deren Einzelheiten sich aus der weiter folgenden Beschreibung
der dargestellten Ausführungsbeispiele ergeben, ermöglicht es, Bleche mit zusammengesetzten
Krümmungen und tiefgezogenen Flanschen so zu formen, daß keine Falten auftreten.
Ferner findet eine Steuerung des Preßdruckes in vorher festgelegter Folge während
des Formvorganges statt. Der Preßbalken der hydraulischen Presse ist die einzige
Druckquelle für den Formvorgang. Die Zeit zum Einstellen der Vorrichtung zur Herstellung
eines besonders geformten Gegenstandes ist auf ein äußerst geringes Maß beschränkt.
Der Gegendruck wird in vorher festgelegter Weise entsprechend dem Fortschreiten
des Formvorganges selbsttätig und veränderlich gesteuert. Weiterhin ist es möglich,
einen Gegendruck gegen das Gummidruckpolster durch den Flüssigkeitsdruck zu erzeugen,
der von der Abwärtsbewegung des Preßbalkens abgeleitet und selbsttätig durch ein
einziges, nockengesteuertes, den veränderlichen Druck bestimmendes Ventil entsprechend
dem Fortschreiten des. Formganges geregelt wird. Dabei ist der zur Steuerung des
Druckes dienende Nocken so- eingerichtet, daß er mehrere einstellbare Teile enthält,
die zusammen die wirksame Nockenfläche ergeben. Die Nockenform und die dadurch gesteuerten
Gegendrücke lassen sich leicht ändern, wodurch das Einstellen der Maschine erleichtert
wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der
in den Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellten Erfindung.
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Fig. i ist ein Schnitt durch die beiden als Patrize und Matrize dienenden
Stempel der hydraulischen j Presse; Fig. 2 ist ein Grundriß des Unterstempels; Fig.3
zeigt den Unterstempel in Ansicht von vorn mit den zur Betätigung der Mikroschalter
des Steuerstromkreises dienenden Teilen; Fig.4 ist ein Teilschnitt nach Linie 4-4
der Fig. 3; Fig. 5 ist ein Teilschnitt nach Linie 5-5 von Fig. 3 ; Fig. 6 ist ein
Druckmittelschaltschema; Fig. 7 zeigt das Druckregelventil im Schnitt; Fig. 8 ist
ein elektrisches Schaltschema für die Steuerung des Druckmittelumlaufs; Fig. 9 zeigt
eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung; Fig. io zeigt in größerem Maßstab
den in der Vorrichtung nach Fig. 9 zu pressenden Gegenstand; Fig. i i zeigt die
Verwendung zweier gleicher Einheiten mit einem abgeänderten Oberteil zum Pressen
großer Stücke; Fig. 12 zeigt den Rohling aus Blech vor dem Pressen; Fig. 13 zeigt
das daraus in der Vorrichtung hergestellte Werkstück; Fig. 14 ist ein Schnitt durch
eine nockengesteuerte Gegendrucksteuerventilanordnung für eine weitere Ausführungsform
der Vorrichtung; Fig. 15 zeigt schematisch eine Vorrichtung in abgeänderter Ausführungsform
mit Verwendung der Ventilanordnung der Fig. 14; Fig. 16 zeigt in größerem Maßstab
als Einzelheit einen Schnitt durch ein bei der Ausführungsform der Fig. 15 benutztes
Abstreifsteuerventil; Fig. 17 zeigt den Unterteil der in Fig. 15 dargestellten Vorrichtung
in Seitenansicht.
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Bei der in Fig. 14 bis 17 dargestellten Ausführungsform wird ein einziges,
von einem Nocken gesteuertes Gegendruckventil zum beliebigen Verändern des Preßdrucks
gezeigt. Diese Ausführungsform enthält auch Mittel zum selbsttätigen Abstreifen
des fertigen Werkstücks aus der Presse.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält einen Oberteil i zur Aufnahme
eines Gummidruckpolsters 2. Der das Polster tragende Oberteil i ist am oberen beweglichen
Preßbalken 3 einer üblichen hydraulischen Presse befestigt. Der die Matrize tragende
Unterteil 4 ist auf der Grundplatte 5 der hydraulischen Presse befestigt.
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Der Oberteil i enthält eine obere Platte 3o, die am Preßbalken der
Presse befestigt ist. Eine Seitenwand 31 ist an der Platte 3o angebracht und bildet
einen Kasten, in dem das Gummipolster :2 untergebracht ist. Unten an der Wand 31
sitzt ein Abschlußring 32 mit einer Öffnung 33, die etwas kleiner als der Hohlraum
ist, so daß das Gummipolster gehalten wird. Die Öffnung 33 entspricht dem Umfang
des Füllstücks 29 und bildet eine Gleitführung für die Außenfläche der Polsterplatte
21.
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Das Gummipolster kann aus mehreren Schichten aus Gurizmi oder gummiähnlichem
Werkstoff bestehen. Es ist notwendig, daß der elastomerische Werkstoff einen solchen
Durometerhärtegrad hat, daß er um das zu pressende Metall herumfließen und es auf
eine beträchtliche Tiefe der Matrize formen kann. Der Werkstoff muß solche elastischen
Eigenschaften haben, daß seine Verzerrung nicht seine Fähigkeit zur Rückkehr in
die in Fig. i dargestellte Schichtform zerstört. Ein Beispiel für ein solches Gummipolster
für diesen Zweck würde ein aus mehreren Lagen zusammengesetzter Gummiblock sein.
Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform ist die Schicht 35 aus gummiähnlichem
Werkstoff und ungefähr i Zoll
(25,4 mm) dick bei 4o Durometer. Die
nächste Schicht 36 hat ebenfalls die Stärke von i Zoll bei 7o Durometer. Über diesen
Schichten liegen weitere Schichten 37 je 11l2 Zoll (etwa 38 mm) dick aus elastomerischem
Werkstoff mit 4o Durometerhärtegraden.
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Der Unterteil 4 besteht aus einem zylindrischen Block io, in dem vier
symmetrisch angeordnete Zylinder i i vorgesehen sind, die durch Kanäle 12 miteinander
verbunden sind. Ein Kanal 13 verbindet die Zylinder mit dem Druckmittelsteuersystem,
das später beschrieben wird. In den Zylindern sind Kolben 14 beweglich, deren Unterteile
15 größeren Durchmesser haben. Am Umfang ist jeder Teil 15 mit einer Ringabdichtung
in Sparrenform 16 versehen, welche die Kolben in den Zylindern flüssigkeitsdicht
abdichten. Eine Abdeckplatte 17 hat Öffnungen, durch welche die oberen Teile der
Kolben 14 mit ihren kleineren Durchmessern hindurchgehen und die zur Begrenzung
der Bewegung der Kolben in den Zylindern dient. Auf der Platte 17 ist ein Seitenteil
18 angeordnet, der eine bewegliche Platte ig umgibt, die auf den Kolben 14 ruht
und durch sie bewegt wird. Auf dem Seitenteil 18 ruht eine Polsterplatte 2i, die
durch einen Mittelzapfen 2o gestützt wird und Öffnungen 22 aufweist, die über die
ganze Fläche der Platte 21, soweit sie über der Platte ig liegt, verteilt sind.
Die Öffnungen 22 sind oben bei 23 erweitert. Durch einen Teil der Öffnungen 22 ragen
auf der Platte ig ruhende Zapfen 25. Bei den nicht mit Zapfen 25 besetzten Öffnungen
22 sind in den erweiterten Teilen 23 Pfropfen 24 eingesetzt. Die Zapfen 25 tragen
eine Schablone 26.
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Die Matrize 27 kann beliebige Gestalt und äußere Begrenzungen haben
und ruht auf der Polsterplatte 21. Die Schablone 26 umgibt die Matrize 27 und wird
von den Zapfen 25 so gehalten, daß ihre Oberfläche in derselben Ebene liegt wie
die Oberfläche der Matrize 27. Ein zu formendes Metallstück ist mit 28 bezeichnet.
Der Teil 29 kann ein aus einem Stück oder aus mehreren Stücken bestehender Block
sein, der den die Schablone 26 und die Matrize 27 umgebenden Raum ausfüllt. Diese
Füllstücke sind entsprechend den zu formenden Werkstücken oder entsprechend der
Formvorrichtung verschieden gestaltet. Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform
der Vorrichtung sind derartige Füllstücke nicht erforderlich. Ist die Matrize 27
klein, dann ist auch die Schablone 26 klein. Die Zapfen 25 werden dann durch Öffnungen
22, die näher zur Mitte der Polsterplatte liegen, geführt, um die kleinere Schablone
26 zu halten. Umgekehrt werden in diesem Fall die Füllstücke 29 größer ausgeführt,
um den größeren Raum auszufüllen, der die Matrize und die Schablone umgibt.
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Aus der Draufsicht der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Matrize 27
beispielsweise so gestaltet ist, daß das darauf zu formende Bleckstück die Gestalt
einer Nasen- oder Zwischenrippe für ein Flugzeug annimmt. Die Matrize kann aus hartem
Holz oder aus gepreßten Holzzusammensetzungen oder aus Metall bestehen, je nach
dem Grad des Widerstandes, der bei der Formung erforderlich ist. Fig. 2 zeigt weiter
die die Matrize umgebende Schablone 26, die durch Zapfen z5 getragen wird, welche
in ausgewählten Öffnungen 22 der Polsterplatte so sitzen, daß die Belastung der
Schablone über die bewegliche Platte ig beim Ausüben des Preßdrucks beim Formvorgang
verteilt wird. Der Raum außerhalb der Schablone 26 ist durch die Füllstücke 29 ausgefüllt.
Wenn die Schablone 26 unregelmäßige Gestalt hat, können Hilfsfüllstücke 29' verwendet
werden.
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Beim Pressen eines Werkstückes mit der beschriebenen Vorrichtung ist
es beim Vorliegen verwickelter Formen wichtig, den vom Gummi beim Formvorgang für
verschiedene Tiefen der Form ausgeübten Druck zu regeln oder zu verändern. Der zu
pressende Teil sei z. B. 3 Zoll (etwa 76 mm) tief. Die Gestalt der Matrize kann
so sein, daß es erwünscht ist, einen Anfangsdruck auszuüben, ehe der Formvorgang
beginnt. Während des ersten Drittels der Abwärtsbewegung des Preßbalkens kann der
durch den Gummi ausgeübte Druck eine gewisse Größe haben. Für das folgende Drittel
des Abwärtsganges kann es wünschenswert sein, den Druck zu vergrößern oder zu verringern,
während es für das letzte Drittel des Abwärtsganges erwünscht sein kann, den vom
Gummi ausgeübten Druck beträchtlich zu ändern. Dies wird durch die in Fig. 3 bis
8 dargestellte elektrische Druckmittelsteuervorrichtung bewirkt.
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Fig. 3 zeigt einen Schlitz 4o in der Außenfläche des Seitenteiles
18 des Unterteiles 4. Durch den Schlitz 4o ragt ein Stift 41 nach außen, der in
der Kante der beweglichen Platte ig befestigt ist und das Gabelende eines Teiles
42 trägt, der bei 43 am Seitenteil 18 angelenkt ist. Ein Zeiger 44 dient zum Anzeigen
der Höhe der Bewegung der beweglichen Platte ig auf einer Skala 45 und ferner zum
Betätigen von Mikroschaltern 46, 47 und 48. Diese Schalter sind auf einem Halter
49 angebracht, der eine Flügelschraube 5o trägt (Fig. 4). Stangen 51 und 52 haben
eine abgeflachte Kante, so daß beim Anziehen der Schrauben 5o der Halter 49 und
damit der Schalter in einer bestimmten Stellung festgehalten wird. Jeder Schalter
hat eine Federklammer 54, die über einen Schalterknopf 55 faßt. Ein Ende dieser
Federklammer ist am Schalterkörper um den Knopf herum befestigt, während das freie
Ende der Feder so gestaltet ist, d.aß bei
[email protected] des, Zeigers 44 .an
den Schaltern vorbei infolge der Bewegung der beweglichen Plattform ig die Schalter
betätigt werden und den elektrischen Kontakt im Steuerstromkreis entweder herstellen
oder unterbrechen. Die Stangen 51 und 52 werden von Schienen 56 und 57 am Unterteil
4. gehalten. Die Schalter 46 bis 48 können auf den Stangen verschoben und so festgestellt
werden, daß der elektrische Steuerstromkreis für jede Höhe der Bewegung der Platte
ig geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Bedeutung dieser Maßnahme wird aus
einer Betrachtung des Druckmittelkreislaufs klar, mit dem der elektrische Stromkreis
zusammenwirkt.
In Fig. 6 ist der Unterteil 4 mit der beschriebenen
Tiefenanzeigevorrichtung und den Mikroschaltern gezeigt. Mit dem Kanal 13 ist eine
Leitung 6o verbunden, in der ein Druckmesser 61 vorgesehen ist, zum Anzeigen des
Drucks im Druckmittelkreislauf. Mit der Leitung 6o sind drei parallele Leitungen
62, 63 und 64 verbunden, die zwischen dem Unterteil 4 und einem Druckbehälter 65
liegen. Die Betrachtung des Aufbaus des Unterteils und des Oberteils der Presse
zeigt, daß beim Niederdrücken des Oberteils auf den Unterteil der auf das zu formende
Stück 28 ausgeübte Druck vergrößert wird. Die Schablone 26, gehalten durch die Zapfen
25 auf der Platte i9 und damit auf den Kolben 14, widersteht einer Formänderung
des Werkstücks 28. Die Druckflüssigkeit in den Zylindern i i wird natürlich einem
Druck unterworfen, wenn der Oberteil durch die Presse auf den-Unterteil zu bewegt
wird. Der Druck entsteht durch die vom Oberteil auf das Werkstück 28 und die Schablone
26 ausgeübte Kraft. Die Funktion des mit der Druckflüssigkeit in den Zylindern i
i in Verbindung stehenden Drucksystems ist es, den Widerstand der Schablone 26 gegenüber-
dem vom Oberteil ausgeübten Druck zu steuern. Bei den Pressen bekannter Bauart würden
die Kanten des Werkstücks 28, soweit sie die Matrize 27 überragen, in Gestalt eines
stark gefalteten oder geriefelten Flansches nach unten gebogen werden. Widersteht
das Drucksystem dem Flüssigkeitsstrom, so daß ein bestimmter Druck in den Zylindern
i i aufgebaut werden kann, dann kann ein starker Druck vom Gummiblock 2 auf das
Werkstück 28 ausgeübt werden. Oberhalb eines bestimmten Drucks wird das Drucksystem
ein gewisses Fließen in sich zulassen, so daß die Schablone unter dem Druck nach
unten geht und der vorher bestimmte Anfangsdruck das Werkstück 28 um die Matrize
27 herumlegen wird. Beim Weiterabwärtsgehen der Platte ig unter der Wirkung des
Oberteils der Presse, kann das Fließen der Druckflüssigkeit aus den Zylindern i
i durch die drei parallelen Wege des Drucksystems durch die elektrische Steuereinrichtung
so gesteuert werden, daß verschiedene Möglichkeiten der Zunahme oder Abnahme des
Drucks gegeben sind, wenn das Metall weiter nach unten über die Seitenflächen der
Matrize 27 geformt wird.
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Das in Fig.6 dargestellte Drucksystem mit seinen drei parallelen Wegen
62, 63 und 64 enthält Entlastungsventile 70, 7 1 und 72, die so eingestellt
werden können, daß Druckflüssigkeit durch das System unter verschiedenen Druckverhältnissen
fließen kann. Ventile 73 und 74 sind von Magnetspulen betätigte Absperrventile,
die gewöhnlich offen sind, wenn die Magnetspulen ohne Strom sind, während sie geschlossen
werden, wenn die Spulen Strom führen, um den Durchgang von Druckflüssigkeit durch
diesen Teil des Systems abzusperren.
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Die Ventile 70, 71 und 72 haben gleiche Bauart, die in Fig. 7 dargestellt
ist. Jedes Ventil hat einen rohrförmigen Körper 8o mit einem Abschlußstück 8 1 an
einem Ende, in das das Rohr 62 eingeschraubt ist und das innen eine Abflachung 82
und eine Bohrung 83 hat. Ein Kugelventil 84 ist in einer Aussparung am Ende eines
kolbenartigen Teiles 85 gelagert, der im Rohr 8o gleiten kann. Im Teil 85 sind zum
Ausgleich des Drucks auf beiden Seiten öffnungen 86 vorgesehen. Im Rohr 8o kann
weiter ein zur Spannungsveränderung dienender kolbenartiger Teil 87 gleiten.
Zwischen diesem und dem Teil 85 ist eine Feder 88 angeordnet. Eine Kappe 89 ist
auf das Ende des Rohrs 8o aufgeschraubt und mit einer Gewindebohrung go versehen,
durch die eine Gewindestangegi hindurchragt, auf deren Ende ein Zylinder 92 so befestigt
ist, daß er mit der Stange 9z drehbar ist. Der Zylinder 92 erstreckt sich über den
Umfang der Kappe 89, und seine abgeschrägte Kante 93 gleitet bei Drehung
des Zylinders 92 auf einem Kissen 94, das außen auf dem Rohr 8o sitzt. Die Drehung
des Zylinders 92 verschiebt den Teil 87 gegenüber dem Teil 85, wodurch
die Spannung der Feder 88 vergrößert oder verringert wird. Durch diese Regelung
der Feder kann die Kugel 84 auf ihren Sitz gedrückt werden, um das Fließen von Druckflüssigkeit
aus der Leitung 62 in die Leitung 66 über einen weiten Druckbereich zu verhindern.
Das Kissen 94 weist eine Einteilung auf, die zusammen mit Angaben auf der schrägen
Kante 93 die Einstellung des Zylinders 92 derart ermöglichen, daß das Ventil über
einen weiten Bereich bestimmter Drücke einstellbar ist.
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Mit einem solchen Entlastungsventil können die Ventile 70, 71 und
72 auf verschiedene Drücke eingestellt werden.
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Beim Aufbauen des Drucks im Drucksystem als Folge der von der Presse
beim Preßvorgang ausgeübten Kraft öffnen sich die Ventile 70, 71 und 72 in
vorher bestimmter Reihenfolge entsprechend dem Druck, auf den jedes eingestellt
ist, und entsprechend der Stellung der Ventile 73 und 74 je nachdem, ob diese offen
oder geschlossen sind. Beispiele der Betätigung des Systems folgen weiter unten.
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Zu dem in Fig. 8 dargestellten elektrischen Steuerstromkreis gehören
außer den Ventilen 73 und 74 und den Schaltern 46 bis 48 ein Auswählschalter 95
und Relais 96 und 97. Die Ventile 73 und 74 sind gewöhnlich offen und lassen Druckflüssigkeit
durchströmen, wenn ihre Spulen stromlos sind. Die Schalter 46 und 47 sind gewöhnlich
ebenfalls offen, während der Schalter 48- gewöhnlich geschlossen ist. Wird dieser
Schalter betätigt, dann wird der Stromkreis geöffnet, der die Relais stromlos macht,
wodurch die - Ventile in die übliche offene Stellung gebracht werden. Ist der Schalter
95 in der »Aufwärts«-Stellung, dann sind die Ventile 73 und 74 offen und werden
erst geschlossen, wenn die Schalter 46 und 47 betätigt werden. Ist -dagegen der
Schalter 95 in der »Abwärts«-Stellung, dann sind die Ventile 73 und 74 geschlossen-
und werden erst geöffnet, wenn die Schalter 46 und- 47 zwecks Stromzufuhr zu den
Relais 96 und 97 betätigt werden. Das heißt die Schalter 46 und 47 versehen die
Relais 96 und 97 mit Strom, und je nach Stelfwng des Schalteris.95
werden
die Ventile 73 und 74 bei Betätigung der Schalter 46 und 47 geöffnet oder geschlossen.
Ein Handschalter 98 kann den Schalter 48 ein- oder ausschalten. Schalter
9g ist ein Netzschalter.
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Ventile ioo und ioi dienen zum Regeln des Flüssigkeitsstroms durch
das Entlastungsventil. Durch Einstellen der Ventile ioo und ioi kann die Druckanstiegkurve
von einer Stufenform je nach der Einstellung der Entlastungsventile in eine nahezu
glatte, ununterbrochene Kurve geändert werden, wenn der Flüssigkeitsstrom beim Öffnen
der Ventile 71 und 72 gedrosselt wird, statt daß es durch einen plötzlichen Zufluß
beim Öffnen des Entlastungsventils herbeigeführt wird. Mit i02 ist in Fig. 6 eine
Flüssigkeitsdruckquelle, z. B. eine Pumpe oder ein Akkumulator od. dgl., angedeutet
zum Durchdrücken von Druckflüssigkeit über ein Rückschlagventil 103 in die Zylinder
i i zum Anheben der Kolben i4., wenn der Oberteil der Presse nach Beendigung des
Formvorganges aufwärts geht. Der von der Ouelle i02 stammende Flüssigkeitsdruck
bietet somit ein ausgezeichnetes Mittel zum Abstreifen des geformten Werkstücks
von der Matrize.
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Als Beispiel für einen typischen Formvorgang der Vorrichtung sei angenommen,
daß ein Werkstück gepreßt werden soll, das einen gleichmäßigen Widerstand über den
ganzen Preßhub von z. B. 3000 PSI (2i0 kg/CM2) benötigt. Die Einstellbuchsen
der Entlastungsventile 70, 71 und 72 Sollen so eingestellt werden, daß sie bei
3000 PSI (2i0 li:g/cm2) für einen gleichmäßigen Widerstand über den ganzen
Hub öffnen. Eine elektrische Steuerung des Druckmittelkreislaufs wird nicht benötigt.
Da der Stromkreis stromlos ist, ist die Betätigung der Schalter 46 bis 48 ohne Wirkung.
Das zu formende Stück wird über die Matrize in die richtige Stellung gebracht. Der
Preßbär wird herabgelassen, worauf sich sofort Flüssigkeitsdruck im System auf
3000 PSI einstellt. Beim Weiterabwärtsgehen des Preßbärs wird der Druck durch
die Ventile 70, 71 und 72 aufrechterhalten, und der Überschuß der Druckflüssigkeit
wird durch sie abgeleitet. Alle drei Wege 62, 63 und 6.1 im Druckflüssigkeitssystem
sind offen, da die Ventile 73 und 74 gewöhnlich offen sind.
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Wenn der Formvorgang im Anfang einen Widerstand von 2000 PSI (i40
kg/cm2) benötigt und dieser Widerstand am Ende des Hubs oder in dessen Nähe allmählich
bis auf 5ooo PSI (35o kg/cm2) anwachsen soll, dann wird die folgende Einstellung
benötigt. Das Entlastungsventil 70 wird so eingestellt, daß es bei
5000 PSI (35o kg/CM2) öffnet, während die Ventile 71 und 72 zum Öffnen bei
2000 PSI (i40 kg/CM2) eingestellt werden. Die Ventile ioo und ioi werden so eingestellt,
daß der Flüssigkeitszufluß zu den Ventilen 71 und 72 beschränkt wird. Durch richtige
Einstellung der Ventile ioo und ioi, welche den Flüssigkeitsstrom durch diese Wege
bemessen, kann jede Art einer ansteigenden Druckkurve entwickelt werden. Eine Betätigung
-des elektrischen Stromkreises ist nicht erforderlich. Wenn der Formvorgang eine
Zunahme im Anwachsen des Widerstandsdruckes in bestimmten Stufen und an bestimmten
Stellen des Hubes erfordert, wenn z. B. im Anfang 2ooo PSI (1q.0 kg/CM2) und nach
Erreichen einer bestimmten Tiefe der Form ein Druck von 5000 PSI (35o kg/cm2)
benötigt werden, dann muß wie folgt eingestellt werden. Der Schalter 95 wird
in die »Aufwärts«-Stellung gebracht. Das Ventil 70 wird zum Öffnen bei 5ooo
PSI (35o kg/CM2) eingestellt, während das Ventil 71 zum Öffnen bei 2ooo PSI
(iq.o kg/CM2) eingestellt wird und das Ventil 72 zum Öffnen bei 3000 PSI
(2i0 kg/cm2). Der Schalter 46 wird zum Schließen des Ventils 73 eingestellt, wenn
der Formvorgang 1/s Zoll (etwa 3 mm) vorgeschritten ist. Der Schalter 47 wird so
eingestellt, daß er das Ventil 74 schließt, wenn der Formvorgang i Zoll (25,q. mm)
vorgeschritten ist. Auf diese Weise wird ein Druck von 2ooo PSI während des Beginns
des Formvorganges und unmittelbar danach aufrechterhalten, und der Druck erreicht
5ooo PSI, wenn der Formvorgang auf i Zoll Tiefe vorgeschritten ist. Darauf wird
für den Rest des Hubes der Druck von 5000 PSI beibehalten. Natürlich können
die Ventile ioo und ioi dazu verwendet werden, den Übergang von 2ooo auf
3000 und auf 5000 PSI bei diesem Vorgang glatt zu gestalten.
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Wird für den Formvorgang im Anfang 4ooo PSI (28o kg/CM2) benötigt
und soll dann der Druck auf 3000 PSI (2i0 kg/CM2) verringert werden, nachdem
i Zoll Tiefe erreicht ist, und soll dann ferner der Druck nach Erreichen von i1/2
Zoll Tiefe auf 2000 PSI (i40 lcg/cm2) ermäßigt werden, der für den Rest des Hubes
beibehalten werden soll, dann stellt man wie folgt ein. Der Auswählschalter
95
muß in die »Abwärts«-Stellung gebracht werden, wodurch beide Ventile 73
und 74 geschlossen werden. Das Entlastungsventil 70 wird zum Öffnen bei 4000
PSI (28o kg/cm2) eingestellt, während das Ventil 71 bei 3000 PSI und das
Ventil 72 bei 2000 PSI (i40 kg/CM2) öffnen soll. Der Schalter 46 wird auf der Stange
52 so verschoben, daß er durch den Zeiger ,44 betätigt wird, wenn der Formvorgang
die Tiefe von i Zoll erreicht hat. Der Schalter 47 wird so eingestellt, daß er betätigt
wird, wenn der Formvorgang auf i1/2 Zollvorgeschritten ist. Durch die Betätigung
der Schalter 46 und 47 an den vorher festgelegten Stellen werden die Ventile 73
und 74 geöffnet, so daß der im Anfang des Formvorganges gewünschte hohe Druck eintritt,
während die folgenden Vorgänge bei den verringerten Drücken erfolgen.
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Die in Fig. g dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung unterscheidet
sich von der Ausführungsform der Fig. i darin, daß sie größer und so durchgebildet
ist, daß die Füllstücke 29 nicht mehr erfoirderlich sind. Der Unterteil ioq. entsp,ri,dht
dem bisher beschriebenen Unterteil, nur hat er vielmehr Kolben 114. Die bewegliche
Platte i 1g liegt wieder auf den Kolben 114 und wird durch sie bewegt. Ein Stift
141 ist in der Kante des Teiles i ig befestigt und wirkt ebenso in Verb,i,ndu,ng
m,itt dem Zeiger -..l und mit Schaltern 146, 147 und 148, wie es bei der ersten
Ausführungsform beschrieben wurde. Eine
Polsterplatte 121 entspricht
in Gestalt und Wirkung der Platte 21. Eine Schablone 126 unterscheidet sich von
der Schablone der ersten Ausführungsform darin, daß sie die Öffnung 133 im Oberteil
131 ausfüllt. Die Matrize 127 hat bei dieser Ausführungsform eine Gestalt, die nötig
ist, um einen Auspuffstutzen für eine Flugzeugmaschine zu gestalten. Die Schablone
126 umgibt die Matrize 127 und hält ein zu formendes Stück über der Matrize; bis
der durch die Bewegung der Presse erzeugte Druck denj enigen Druck überschreitet,
auf den das Druckmittelsystem als Widerstand eingestellt ist. Die Schablone bewegt
sich dann nach unten, so daß der Rohling über die Matrize geformt werden kann. Die
Außenkanten der Schablone 126 passen in die Öffnung der Platte 132 des Oberteils
131. Die Füllstücke und die Abmessungen der Polsterplatte der ersten Ausführungsform
werden somit nicht benötigt. Die öffnung im Oberteil 132 kann kleiner gemacht werden,
um kleinere Schablonen aufzunehmen, wodurch der zum Formen schwererer Werkstücke
zur Verfügung stehende Druck je Flächeneinheit wesentlich vergrößert wird.
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Fig. io zeigt das mit Hilfe einer solchen Matrize nach Fig. g geformte
Preßstück vor der Endbearbeitung.
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Fig. i i zeigt zwei Unterteile 104 4 nebeneinander, wobei ihre
Druckmittelsysteme 16o und 16o' an ein gemeinsames System angeschlossen sind, wie
es in Fig. 6 bis 8 beschrieben ist. Die Zylinder 114 tragen eine bewegliche Platte
2rg doppelter Größe. Die Polsterplatte 221 und die Schablone 226 entsprechen den
in Verbindung mit Fig. g beschriebenen Teilen. Der Oberteil 231 hat einen Dichtungsring
232 mit einer Öffnung 233, die den Außenabmessungen der Schablone 226 entspricht.
Mit dieser Anordnung kann man entweder ein großes Stück und/oder gleichzeitig mehrere
kleine Stücke formen. Wird ein großes Stück geformt, dann ist empfehlenswert, die
kleineren Stücke über die zur Verfügung stehende Fläche zu verteilen, um während
des Formvorganges einen Ausgleich zu erzielen.
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Fig. 12 zeigt einen Rohling, der über Einstellstifte der Matrize gelegt
werden kann, um das mit Flansch versehene Stück der Fig. 13 zu erzielen. Der Rohling
ist so bemessen, daß er über die Seitenkanten der Matrize ragt und daß der fertige
Flansch am Stück gebildet werden kann, ohne daß eine Nachbearbeitung erforderlich
ist.
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In der schematischen Darstellung der Fig. 15 ist der Oberteil i' mit
dem Gummipolster 2' gezeigt. Der Unterteil 4' enthält die Zylinder i i' mit darin
befindlichen Kolben i4', die wieder oben die bewegliche Platte ig' tragen. Wie bei
den vorher beschriebenen Ausführungsformen trägt die Platte i g' eine Schablone
26' mit Hilfe von Zäpfen 25', die durch Öffnungen im oberen Teil der Grundplatte
q.' gleiten. Die Schablone 26' umgibt dicht die Matrize 27', die starr von der Grundplatte
gehalten wird, wobei die Oberfläche der Matrize und der Schablone in der Ruhelage
in derselben Ebene liegen. Ein Füllstück 2g', das starr auf der Grundplatte ruht,
umgibt die Schablone 26'. Eine Leitung 6o' führt den Zylindern i i Druckflüssigkeit
zu oder aus ihnen heraus unter Steuerung durch das nöckengesteuerte Gegendruckventil
301 und ein Abstreifsteuerventil 3o6. Die Leitung 6o' ist mit dem Gegendruckventil
3oi durch eine Leitung 300 verbunden, während vom Ventil 301 eine Abflußleitung
zu einem Behälter 303 führt. Eine Pumpe 304 kann Druckflüssigkeit aus diesem
Behälter absaugen und sie bei verhältnismäßig niedrigem Druck ineine Niederdruckleitung
305 pumpen, die zum Ventil 3o6 führt. In der Leitung 305 ist ein von
Hand zu betätigendes Absperrventil 305' vorgesehen, um das selbsttätige Abstreifen
nach Wunsch auszuschließen. Ein Druckentlastungsventil307 in einer Nebenleitung
3o8 begrenzt den Druck in der Leitung 305. Das Ventil 3o6 steht unmittelbar
mit der Leitung 6o' in Verbindung, in der ein Druckmesser 61' angebracht ist.
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Das Abstreifsteuerventil (Fig. 15 und 16) besteht aus einem Ventilkörper
Sog; der an der Grundplatte q.' starr gehalten ist und eine senkrechte Bohrung 31o
aufweist, die unten mit der Niederdruckleitung 305 in Verbindung steht. Die
Leitung 6o' endigt in einem Stutzen 316, der seitlich in die Bohrung 31o mündet.
Ein Kolben 311 ist in der Bohrung 310 verschiebbar und durch Lenker 312 an einem
Hebel 313 angelenkt, der bei 314 an der Grundplatte 4' gelenkig befestigt
ist. Der Hebel 313 trägt eine Rolle 314', mit der ein starr am Oberteil i' befestigter
Arm 315 zusammen arbeitet. Der Arm ist gegenüber dem Oberteil und der Rolle
31q.' so eingestellt, daß der Kolben 311 nach unten bewegt wird, um die Bohrung
des Stutzens 316 kurz vorher zu schließen, ehe der Oberteil das zu formende Stück
berührt, und diese Stellung des Kolbens beizubehalten, bis der Oberteil sich von
der Matrize nach Beendigung des Formvorganges ablöst. Somit ist während des Formvorganges
der Flüssigkeitsstrom aus den Zylindern i i nur unter der Kontrolle des nockengesteuerten
Gegendruckventils 301.
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Diese Ventilanordnung besteht im wesentlichen aus einem nockengesteuerten
Luftverstärker (follow-up type of air booster), welcher der Druckfeder eines Kugeldruckentlastungsventils
veränderliche Spannung erteilt.
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Diese Ventilanordnung 301 wird von einer Rolle 325 gesteuert, die
an einem Nocken 317 entlang gleitet, der in einem geschlitzten Halter 3 i 8 gehalten
ist. Der Nocken und sein Halter sind so angeordnet, daß sie sich proportional der
Abwärtsbewegung der Schablone 26' gegenüber der Matrize bewegen können, was in Fig.
17 dargestellt ist.
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Ein Hebelarm 31g hält den Nockenhalter 318 starr an seinem Außenende
und ist bei 32o auf der linken Seite der Grundplatte 4' angelenkt. Das innere Ende
dieses Hebels ist gegabelt und umfaßt das Außenende eines in der beweglichen Platte
ig' befestigten Stiftes 321, der durch einen Schlitz 322 in der Grundplatte 4' nach
außen ragt. Bei Bewegung der Platte und der Schablone ;nach unten während des Formvorganges
bewegt sich also der Nocken nach oben. Sein Profil bestimmt die Lage der Rolle 325
zu einer bestimmten Zeit.
Der Nocken besteht aus einer Anzahl verhältnismäßig
dünner geschlitzter Platten 323, die im Schlitz 3i8' des Halters 3i8 üb ereinanderliiegen
und darin durch einen Flügelmutterbolzen 324 festgehalten werden, der durch die
Schlitze 323' der Platten 323 geht und in ein Gewinde eines Klemmstücks 324' hineinragt.
Die Platten 323 sind mit ihren Kanten so eingestellt, daß sie die Rolle 325 berühren.
Durch Lösen des Bolzens 324 und durch Verschieben der einzelnen Platten 323 gegenüber
der Rolle kann die Gestalt des Nockens leicht verändert werden, um den Gegendruck
für einen bestimmten Formvorgang in gewünschter Weise zu steuern.
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Das Gegendrucksteuerventil selbst hat ein Gehäuse 325', das in das
Ende eines Zylinders 326 eingeschraubt ist. Beide Teile werden von einem Lagerarm
327 starr gehalten, der an der Vorderfläche der Grundplatte q.' durch Schrauben
328 befestigt ist. Das Gehäuse 325' ist an den dem Zylinder 326 abgekehrten Ende
durch eine Kappe 329 geschlossen, die eine Längsbohrung 33o aufweist, mit der die
Leitung 300 verbunden ist. Das innere Ende der Bohrung 33o kann durch eine
Kugel 33 i verschlossen werden, die durch eine Druckfeder 332 auf den Sitz gedrückt
wird, welche zwischen zwei kolbenartigen Einsätzen 333 und 334 gehalten wird, die
im Gehäuse 325' gleiten können. Eine Öffnung 331' ist in der unteren Wand des Gehäuses
und im Lagerarm 327 vorgesehen und verbindet den Raum zwischen dem Einsatz 333 und
der Kappe 329 mit der Auslaßleitung 302.
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Der Zylinder 326 weist einen Kolben 335 auf, der eine hohle Kolbenstange
335' trägt, die sich vom Ventilgehäuse weg durch eine Dichtung in einer Abschlußkappe
336 erstreckt. Der Kolben 335 trägt weiter einen in ihn eingeschraubten Zapfen 337,
der am Einsatz 334 anliegt. Eine Mutter 338 dient zum Festlegen des Bolzens in der
gewünschten Lage gegenüber dem Kolben 335.
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Die Bohrung 34o der Kolbenstange 335' steht mit dem Innern des Zylinders
326 durch Kanäle 340' in der Nähe des Kolbens in Verbindung. Innerhalb des äußeren
größeren Teiles 35o der Kolbenstange ist eine Ventilstange 339 gleitbar angeordnet,
die eine Längsbohrung 341 aufweist, welche mit dem Innern 34o der Kolbenstange in
Verbindung steht und weiter durch Ouerkanäle mit einer am Umfang vorgesehenen Nut
343 verbunden ist. Der Auslaß 345 und der Einlaß 351 sind einander gegenüber so
angeordnet, daß der zwischen ihnen in Längsrichtung der Ventilstange vorhandene
Raum etwas größer ist als die Breite der Aussparung 343. An der Seite der Ventilstange
in der Nähe des Einlasses 351 ist eine Abflachung 344 vorgesehen, um die Breite
der Aussparung 343 auf dieser Seite wirksam zu vergrößern. Eine biegsame Luftleitung
352 fährt dem Einlaß 351 Druckluft zu.
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Das Außenende 346 der Ventilstange ist mit Gewinde versehen und trägt
den Rollenhalter 347 mit der Rolle 325 auf einem Zapfen 348, so daß die Rolle auf
den Enden der Nockenplatten 323 gleiten kann. Der Rollenhalter 347 wird durch eine
Sperrmutter 349 auf der Ventilstange in der richtigen Lage gehalten.
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Wenn der Nocken 317 die Rolle 325 und damit die Ventilstange 339 nach
rechts bewegt, dann wird die Ringnut 343 zum Einlaß 35 i hin verschoben, so daß
Druckluft in den Zylinder 326 eingelassen wird durch die Kanäle 341, 340 und 34o'.
Hierdurch wird der Kolben 335 ebenfalls nach rechts verschoben, so daß die Spannung
der Feder 332 vermehrt wird. Die Druckluft wirkt auch gegen das innere Ende der
Ventilstange und hält die Rolle in ständiger Berührung mit dem Nocken 317. Bei seiner
Bewegung nach rechts verschiebt der Kolben die Kolbenstange ebenfalls nach rechts,
bis der Einlaß 351 und der Auslaß 345 beide wieder geschlossen sind, wenn
die Stange eine neue Lage rechts von der in Fig. 14 dargestellten Lage erreicht,
und zwar um einen Betrag, der der Anfangsbewegung der Ventilstange 346 und der Rolle
325 gleichkommt. Die Spannung der Feder wird um einen Betrag vermehrt, der der ursprünglichen
Bewegung der Nockenrolle proportional ist.
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Wenn andererseits die Gestalt des Nockens an einer bestimmten Stelle
so ist, daß er sich von der Rolle .entfernt, wird die Ventilstange durch die Druckluft
im Zylinder verschoben, so daß die Nut 343 gegenüber dem Auslaß 345 liegt. Dann
wird Luft aus dem Zylinder austreten, und der Kolben bewegt sich unter der Wirkung
der Feder 332 nach links. Bei dieser Bewegung wird der Auslaß 345 wieder verschlossen,
wenn der Kolben über die linke Kante der Nut 343 hinausbewegt wird. Inzwischen hat
sich beim Ausdehnen die Spannung der Feder auf einen Betrag verringert, der proportional
der Bewegung der Nockenrolle nach links ist.
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Man kann also die Spannung der auf das Kugelventil 331 wirkenden Feder
selbsttätig in unmittelbarer Beziehung zur Gestalt des Nockens verändern. Dadurch
kann man auch, da der Kanal 330 in un--mittelbarer Verbindung mit der in
den Grundplattenzylindern i i befindlichen Flüssigkeit steht, den Gegendruck der
Flüssigkeit, der der Abwärtsbewegung der Schablone widersteht, zwangläufig und ununterbrochen
so steuern, daß jede gewünschte Druckkurve beim Fortschreiten des Formvorganges
eingehalten wird. Nachdem die Flüssigkeit durch das Gegendruckventil geströmt ist,
wird sie durch die Öffnung 331' und die Leitung 3o2 dem Behälter zugeführt.
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Wenn das Ende des Formhubes erreicht ist, wird der Pressenoberteil
in der üblichen Weise nach oben bewegt, um einen anderen Formvorgang vorzubereiten.
Bei dieser Ausführungsform jedoch bleiben die Kolben 14 mit der Platte ig und der
Schablone 26 in gesenkter Stellung, da das Abstreifventi13o6 geschlossen bleibt
und keine Druckflüssigkeit in die Zylinder eintreten kann. Kurz nachdem der Oberteil
die Oberfläche der Matrize freigegeben hat, bewegt indessen der Arm 315 sich von
der Rolle 314' fort, wenn Hebel 313 den Kolben 311 in die in Fig. 15 und 16 dargestellte
obere Lage zurückkehren läßt und damit den Durchlaß 316 zur Niederdruckleitung
305 freigibt. Daher wird Druckflüssigkeit
in die Zylinder
strömen, so daß die Schablone nach oben bewegt wird, um das fertiggeformte Werkstück
von der Matrize abzustreifen und den nächsten Preßvorgang vorzubereiten.
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Die Verwendung des Luftdruckverstärkerzylinders zum Steuern des Druckes
der auf das Kugelventil wirkenden Feder ermöglicht eine selbsttätige Steuerung des
sehr hohen Gegendrucks, der zum zufriedenstellenden Formen wesentlich ist, und zwar
durch einen verhältnismäßig einfachen und leichten Nocken, der nur einen verhältnismäßig
geringen Druck auf die an ihm anliegende Rolle ausübt. Und doch kann man eine Steuerung
mit außerordentlich glatten Übergängen über einen ziemlich weiten Druckbereich leicht
erzielen. Außerdem ist bei dieser Anordnung die Frage des Einstellens der Maschine
auf eine besondere Arbeit wesentlich vereinfacht. Die Presse kann an jeder SteDle
des Arbeitsvorganges angehalten und zwecks Untersuchung des zu bildenden Werkstücks
geöffnet werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der auf den Gummi im Oberteil
übertragene Gegendruck durch den Nocken in bestimmter Stellung zur Bewegung der
Schablone gegenüber der Matrize gesteuert wird, nicht aber nur durch den Widerstand
des Rohlings gegenüber dem Formvorgang. Selbst wenn der Arbeitsvorgang unterbrochen
und wieder aufgenommen wird, wird der Druck an einer bestimmten Stelle des Arbeitsvorganges
stets im wesentlichen der gleiche sein. Stellt man das Auftreten von Rissen oder
Falten zu irgendeinem Zeitpunkt des Formvorganges fest, dann kann man die Lage der
Nockenplatten 323', die, dieser Stelle im Arbeitsvorgang entsprechen, in ihrem Halter
durch Hinausschieben oder Einziehen verändern, um den Gegendruck zu vermehren oder
zu vermindern, der nötig ist, um ein richtiges Fließen des Metalls zu erzielen.
Man kann dabei dasselbe schon zum Teil geformte Werkstück (wenn es nicht ernstlich
gesprungen oder mit zu starken Falten versehen ist) oder - falls nötig - einen neuen
Rohling in die Maschine einsetzen und kann dann die Presse entsprechend dem späteren
Zeitpunkt im Formvorgang wieder arbeiten lassen und eine weitere Prüfung vornehmen.
Auf diese Weise kann man die richtige Nockenform für eine bestimmte Arbeit schnell
dadurch festlegen, daß man in kleinen Stufen den gesamten Arbeitsvorgang durchgeht
und den zu formenden Gegenstand prüft sowie am Schluß jeder Stufe die erforderliche
Berichtigung in der Nockenform vornimmt. Wenn die Nockenform für eine bestimmte
Arbeit festgelegt ist, kann sie dafür aufgezeichnet werden, oder man kann eine Schablone
machen, die zum Einstellen des Nockens für dieselbe Arbeit oder für ähnliche in
der Zukunft dient. Ein Bedienungsmann wird durch Beobachten der Wirkung der Änderungen
im Gegendruck auf das Formen von Gegenständen bestimmter Größe und bestimmter Gestalt
bald imstande sein, die Nockenplatten im Anfang für eine bestimmte Arbeit so einzustellen,
daß keine weitere Einstellung des Nockens oder höchstens verhältnismäßig kleine
Nockenverstellungen erforderlich werden, um völlig von Sprüngen, Falten oder anderen
Fehlern freie Gegenstände herzustellen.
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Die Erfindung sieht also eine Vorrichtung vor, durch die Gegenstände
mit Hilfe eines Gummidruckpolsters gebildet werden können und bei der die einzige
Druckquelle von der Bewegung des Pressenoberteils abgeleitet wird und bei der ferner
der Druckverlauf für bestimmte Preßtiefen durch Steuern des Verlaufs des Druckflüssigkeitswiderstandes
in der Grundplatte gegenüber der Kraft des abwärts gehenden Pressemobenteils geändert
werden kann.
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In den beschriebenen und dargestellten Vorrichtungen können gewisse
Änderungen, Abweichungen und Ersatzmaßnahmen vorgenommen werden, ohne den Rahmen
der Erfindung zu überschreiten.