Überlast-Löseeinrichtung in einer Servopresse

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse für Formprozesse von Formteilen, mit einem Ober- und einem Unterwerkzeug, die zwischen sich eine Form für das Formteil ausbilden, sowie einem hydraulisch unterstützten Antrieb für das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsicherung für das Absenken des Hydraulikdrucks zur Aufbringung einer Presskraft auf das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zumindest am unteren Totpunkt vorgesehen ist, und dass eine Lösevorrichtung zum gezielten und vorzugsweise kontinuierlichen Absenken des Hydraulikdrucks über eine vorab festgelegte Zeit und unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwert vorgesehen ist, wobei die Lösevorrichtung so betreibbar ist, dass der Aufbau des Hydraulikdrucks zum Aufbringen der Presskraft von dem Schwellenwert bis zur Nennpresskraft im Durchlauf der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt bewirkbar ist.

Beschreibung

1. Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft ein mechanische Presse für Formprozesse von Formteilen mit einem Ober- und einem Unterwerkzeug, welche zwischen sich eine Form für das Formteil ausbilden, und einem hydraulisch unterstützten Antrieb für das Oberwerkzeug und / oder das Unterwerkzeug und zur Bewegung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt sowie ein Verfahren zum Formpressen von Formteilen in einer derartigen mechanischen Presse.

2. Stand der Technik

[0002] Mechanische Pressen, üblicherweise als Servo-Exzenter mit einem elektrischen Antrieb oder Kniehebelpressen mit hydraulisch unterstützter Kraftübertragung für wenigstens eines der Werkzeuge ausgestattet, sind für verschiedene Formprozesse ausgelegt, wie beispielsweise das Prägen metallischer Körper, das Formhärten oder aber die Herstellung von Verbund- und Hybridwerkstoffen. Insbesondere im Automotive-Bereich ist in den letzten Jahren die Entwicklung neuer Leichtbautechnologien vorangeschritten. Um neue Materialkombinationen wirtschaftlich verbinden zu können, kommen viele unterschiedliche Kombinationen von Formprozessen zum Einsatz. Da auch die entstehenden Materialeigenschaften von den eingesetzten Fügeverfahren abhängig sind, unterscheidet man meist mechanische, thermische und hybride Verbindungstechniken.

[0003] Auch die Anzahl der im Leichtbau eingesetzten Materialien steigt von Jahr zu Jahr an. Beschränkte sich die Bauteilproduktion früher zumeist auf Verbindungen aus Stahl oder Aluminium, so wurde die Materialpalette insbesondere durch Magnesium, Kunststoff und vielfältige Faserverbundwerkstoffe erweitert. Somit wird, neben der Kombination von artfremden metallischen, auch der Verbindung von Kunststoffmaterial mit Metall eine große Rolle zugeschrieben. Diese so genannten Hybrid- oder Multimaterialwerkstoffe benötigen für ihr Einsatzgebiet exakt angepasste Fügetechnologien, um ihre gewünschten Eigenschaften voll ausspielen zu können.

[0004] Mechanische Pressen erzeugen die für den Formprozess erforderlichen Umformkräfte bei entsprechender Auslegung von Gestell und Antrieb, wobei die Presskraft auf das Ober- und / oder Unterwerkzeug periodisch abhängig von der Drehzahl des in der Presse eingesetzten Schwungrades ausgeführt wird. Die Hubeinstellung wiederum erfolgt mittels einer verdrehbaren Exzenterbuchse zwischen Exzenterzapfen und Pleuel, sowie zusätzlich durch eine Stößelverstellung des unteren Totpunkts. Mechanische Pressen der in Rede stehenden Art, eingesetzt beispielsweise in Stanzautomaten, erreichen eine maximale Hubzahl von etwa 1500 Hüben pro Minute.

[0005] Es besteht aber auch der Bedarf in bestimmten Formprozessen, die Presse über einen vorab festgelegten Zeitraum geschlossen zu halten, währenddem das Formteil beispielsweise in der Pressform gekühlt oder ein Hybridteil bzw. Verbundteil geformt wird. Derartige Formprozesse wurden bislang mit hydraulischen Pressen und nicht mit mechanischen Pressen der eingangs genannten Art ausgeführt, da ein derartiger Formprozess die Abkehr vom ununterbrochen periodischen Arbeitsablauf bedingt.

[0006] Mechanische Pressen, beispielsweise ausgeführt als Exzenter- und Kniehebelpressen, werden üblicherweise als Servopressen ausgeführt, bei denen der Antrieb des oder der Werkzeuge elektrisch unterstützt wird. Die Presskraft wird hierbei mittels einer Hydraulik aufgebracht. Das Arbeitsprinzip derartiger mechanischer Pressen stellt üblicherweise einen kontinuierlichen Formprozess ohne Unterbrechung am unteren Totpunkt, bei dem die Umformwerkzeuge geschlossen sind und die Nennpresskraft aufgebracht wird, zur Verfügung. Zumindest aber sehen derartige mechanische Pressen nur eine äußerst geringe Verweildauer im Bereich des unteren Totpunkts vor.

[0007] Insbesondere bei Exzenterpressen führt dies jedoch durch ungünstige Reibverhältnisse in der Totlage des Exzenters zu großen Problemen, da nach längerem Verharren in der unteren Totlage schlechte Reibverhältnisse insbesondere aufgrund eines Ausquetschens des Schmieröls aus der Lagerstelle auftreten. Ein Anfahren aus der Totlage unter Nennpresskraft ist schlussendlich nahezu unmöglich und führt geradezu unvermeidlich zu Schäden in den üblicherweise hydrodynamischen Lagern dieser Pressen.

[0008] Aus dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck bereits hydraulische Überlasteinrichtungen an Pressen bekannt, durch die es möglich ist, den Druck in dem oder den Hydraulikzylindern schlagartig abzubauen. Eine derartige hydraulische Überlastsicherung ist üblicherweise für den unteren Totpunkt mechanischer Servopressen vorgesehen. Hydraulische Überlasteinrichtungen sind beispielsweise in der DE 10015785 A1, der DE 3810490 C2, der DE 4436742 A1, der DE 19643104 A1, der EP 0114170 B1, der DE 4036470 A1, der GB 2235404 A oder der DE 19805519 C1 offenbart.

[0009] Nachteilig an derartigen hydraulischen Überlastsicherungen ist jedoch, dass sie ihrem Zweck entsprechend den Druck im Hydraulikzylinder schlagartig abbauen, wodurch es nicht möglich ist, Formteile unter definierten Presskraftverhältnissen über einen definierten Zeitraum hinweg innerhalb der Form zu halten und ggf. unter genau definierten Bedingungen auszuhärten, zu formen und / oder abzukühlen.

3. Aufgabe der Erfindung

[0010] Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, eine mechanische Presse zur Verfügung zu stellen, die ein gesteuertes Entspannen der Presse, somit den Abbau der Presskraft im unteren Totpunkt, ermöglicht. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einer mechanischen Presse, umfassend die Merkmale des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.

4. Zusammenfassung der Erfindung

[0011] Gemäß der Erfindung ist vorrichtungsseitig eine Überlastsicherung für das Absenken des Hydraulikdrucks zur Aufbringung einer Presskraft auf das Oberwerkzeug und / oder das Unterwerkzeug zumindest am unteren Totpunkt, vorzugsweise jedoch am unteren Totpunkt, vorgesehen. Diese Überlastsicherung steht in Wirkverbindung mit wenigstens einer Lösevorrichtung zum gezielten und vorzugsweise kontinuierlichen Absenken des Hydraulikdrucks über eine vorab festgelegte Zeit und unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts. Als "unterer Totpunkt" im Sinne der Erfindung wird dabei derjenige Totpunkt verstanden, bei dem das Presswerkzeug vollständig geschlossen ist, zumindest aber einen minimalen Abstand zwischen den Werkzeugteilen bereitstellt. Erfindungsgemäß ist die Lösevorrich-tung so ausgelegt und betreibbar, dass der Aufbau des Hydraulikdrucks zum Aufbringen der Presskraft von dem Schwellenwert bis zur Nennkraft im Durchlauf der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt bewirkbar ist.

[0012] Hierdurch wird die erfindungsgemäße Aufgabe, ein gezieltes Entspannen der Presse durch Abbau der Presskraft zumindest am unteren Totpunkt mit Hilfe der hydraulischen Überlastsicherung zu gewährleisten, mit einfachen Mitteln gelöst. Somit wird ermöglicht, dass mechanische Pressen auch in Einsatzgebieten Verwendung finden können, die bisher hydraulischen Pressen vorbehalten waren. Insbesondere die Herstellung von Verbund- und Hybridwerkstoffen, bei denen ein Verharren der Presse am unteren Totpunkt über einen vorab festgelegten Zeitpunkt und ggf. auch unter Aufbringung einer vorab festgelegten Presskraft erforderlich ist, kann mit der Erfindung unter Einsatz einer mechanischen Presse der in Rede stehenden Art verwirklicht werden.

[0013] Es wird bevorzugt, wenn der Antrieb für das Oberwerkzeug und / oder das Unterwerkzeug wenigstens einen Exzenter und / oder einen Kniehebel umfasst. Hierdurch wird mit besonders einfachen und beherrschbaren Mitteln die gewünschte Nennpresskraft gezielt auf das Formteil aufgebracht, wobei insbesondere bevorzugt wird, wenn durch eine Kniehebel-Anordnung oder die Verwendung mehrerer Exzenter die Kraftverteilung auf das Unter- und / oder Oberwerkzeug gezielt symmetrisch oder bei Bedarf asymmetrisch aufgebracht wird.

[0014] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vorgegebene Schwellenwert, unter den der Hydraulikdruck über eine vorab festgelegte Zeit abgesenkt wird, so eingestellt, dass höchstens 10 % der Nennpresskraft erreicht werden, vorzugsweise die Nennpresskraft im unteren Totpunkt und nach Abschluss des Absenkvorgangs zumindest nahezu Null beträgt.

[0015] Es wird ebenfalls bevorzugt, wenn die vorab festgelegte Zeit, über die der Hydraulikdruck mittels der Überlastsicherung und der Lösevorrichtung abgesenkt wird, mindestens eine Sekunde, vorzugsweise mindestens drei Sekunden beträgt. Hierdurch wird das gewünschte langsame und gesteuerte Absenken des Hydraulikdrucks besonders vorteilhaft erreicht.

[0016] In der erfindungsgemäßen mechanischen Presse ist die Lösevorrichtung so betreibbar, dass der Aufbau des Hydraulikdrucks zum Aufbringen der Presskraft von dem Schwellenwert bis zur Nennpresskraft im Durchlauf der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt bewirkbar ist. Somit wird eine mechanische Presse geschaffen, die ohne Verzögerung die Nennpresskraft zumindest ab Erreichen des oberen Totpunkts wieder bereitstellt, wohingegen beim Verfahren der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt, bei dem das Bereitstellen der Nennpresskraft nicht zwingend erforderlich ist, der Aufbau der Nennpresskraft von dem Schwellenwert, vorzugsweise nahezu Null, bewirkt wird. Es wird somit eine mechanische Presse erhalten, bei der die Taktzeiten oder die Hubgeschwindigkeit optimal eingestellt werden können.

[0017] Verfahrensseitig ist die Erfindung betreibbar mittels eines Verfahrens, umfassend die Schritte des Trennens von Ober- und Unterwerkzeug am oberen Totpunkt der Presse, des Einbringens des Formteils oder von dessen Ausgangsstoffen in zumindest einen Teil der Form, des Fahrens der Presse bis zu deren unteren Totpunkt, des Verweilens der Presse im unteren Totpunkt für eine vorab festgelegte Zeit, des gezielten Abbaus der Presskraft durch Absenkung des Hydraulikdrucks und des Fahrens der Presse zu deren oberen Totpunkt, wobei hierbei der Vorspanndruck gezielt erhöht wird.

[0018] Bevorzugt wird insbesondere, wenn am unteren Totpunkt die Nennpresskraft zumindest über einen vorab festgelegten Zeitraum auf das Formteil aufgebracht wird und anschließend gezielt der Hydraulikdruck zum Aufbringen der Presskraft abgebaut wird.

[0019] Es wird insbesondere bevorzugt, wenn der gezielte Abbau der Presskraft am unteren Totpunkt erst nach einem vorab festgelegten Zeitintervall von vorzugsweise mehr als zwei Sekunden, insbesondere mehr als drei Sekunden, erfolgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass unter definierten Bedingungen bezüglich der aufgebrachten Presskräfte und der Zeit, die die definierten Presskräfte auf das Formteil einwirken, ausreichend Zeit zur Abkühlung und / oder Aushärtung und / oder Verbindung der zu formenden Materialien oder Formteile besteht.

[0020] Es wird überdies bevorzugt, wenn das gezielte und vorzugsweise kontinuierliche Absenken des Hydraulikdrucks entlang einer Druckkurve erfolgt, die im Bereich des Absenkens monoton fallend, vorzugsweise streng monoton fallend, ausgestaltet ist. Hierdurch wird das gezielt gesteuerte Absenken des Hydraulikdrucks, von dem die Presskraft direkt abhängig ist, mit besonders einfachen und leicht beherrschbaren Mitteln erreicht. Das Absenken des Hydraulikdrucks erfolgt somit über den gesamten Ablauf bis zum Unterschreiten des vorab definierten Schwellenwerts unter definierten Bedingungen und insbesondere unter Gewährleistung der vorab festgelegten Mindestzeiten sowohl für das Aufrechterhalten der Nennpresskraft oder einer anderen vorab festgelegten Presskraft, über einen vorab festgelegten Zeitraum, als auch für das Absenken bis unter den Schwellenwert.

[0021] Die Erfindung wird in den nachfolgenden Absätzen, in denen bevorzugte Ausführungsformen dargelegt sind, näher definiert.

1. Mechanische Presse für Formprozesse von Formteilen, mit einem Ober- und einem Unterwerkzeug, die zwischen sich eine Form für das Formteil ausbilden, sowie einem hydraulisch unterstützten Antrieb für das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Überlastsicherung für das Absenken des Hydraulikdrucks zur Aufbringung einer Presskraft auf das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zumindest am unteren Totpunkt vorgesehen ist, und dass eine Lösevorrichtung zum gezielten und vorzugsweise kontinuierlichen Absenken des Hydraulikdrucks über eine vorab festgelegte Zeit und unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwert vorgesehen ist.

2. Mechanische Presse gemäß Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formprozesse das Prägen, Formhärten und/oder das Herstellen von Verbund-und Hybridwerkstoffen umfassen.

3. Mechanische Presse gemäß einem der Absätze 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb für das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug einen Exzenter und/oder einen Kniehebel umfasst.

4. Mechanische Presse gemäß einem der voranstehenden Absätze, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert höchstens 10% der Nennpresskraft, vorzugsweise zumindest nahezu Null, beträgt.

5. Mechanische Presse gemäß einem der voranstehenden Absätze, dadurch gekennzeichnet, dass die vorab festgelegte Zeit mindestens 1 Sekunde, vorzugsweise mindestens 3 Sekunden, beträgt.

6. Mechanische Presse gemäß einem der voranstehenden Absätze, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösevorrichtung so betreibbar ist, dass der Aufbau des Hydraulikdrucks zum Aufbringen der Presskraft von dem Schwellenwert bis zur Nennpresskraft im Durchlauf der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt bewirkbar ist.

7. Verfahren zum Formpressen von Formteilen in einer mechanischen Presse gemäß einem der voranstehenden Absätze, gekennzeichnet durch die Schritte des Trennens von Ober- und Unterwerkzeug am oberen Totpunkt der Presse, des Einbringens des Formteils oder von dessen Ausgangsstoffen, des Fahrens der Presse bis zu deren unteren Totpunkt, des Verweilens der Presse im unteren Totpunkt für eine vorab festgelegte Zeit, des gezielten Abbaus der Presskraft durch Absenken des Hydraulikdrucks, und des Fahrens der Presse zu deren oberen Totpunkt, wobei hierbei der Vorspanndruck gezielt erhöht wird.

8. Verfahren gemäß Absatz 7, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Totpunkt die Nennpresskraft auf das Formteil aufgebracht wird.

9. Verfahren gemäß einem der Absätze 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gezielte Abbau der Presskraft am unteren Totpunkt erst nach einem vorab festgelegten Zeitintervall von vorzugsweise mehr als 2 Sekunden, insbesondere mehr als 3 Sekunden, erfolgt.

10. Verfahren gemäß einem der Absätze 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das gezielte und vorzugsweise kontinuierliche Absenken des Hydraulikdrucks entlang einer Druckkurve erfolgt, die im Bereich des Absenkens monoton fallend, vorzugsweise streng monoton fallend, ist.

5. Kurze Beschreibung der Figuren

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend unter Verweis auf 7 Figuren näher erläutert, wobei aus diesen Figuren schematisch der Aufbau oder Wirkprinzipien der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgehen. In den Figuren zeigt

Fig. 1

eine schematische Ansicht auf eine erfindungsgemäße mechanische Presse in der Vorderansicht,

Fig. 2

die erfindungsgemäße mechanische Presse aus Figur 1 an ihrem oberen Totpunkt,

Fig. 3

zeigt die erfindungsgemäße mechanische Presse aus Figur 1 an ihrem unteren Totpunkt,

Fig. 4

die erfindungsgemäße mechanische Presse gemäß Figur 1 an ihrem unteren Totpunkt in einem weiteren Betriebszustand,

Fig. 5

zeigt die erfindungsgemäße mechanische Presse gemäß Figur 1 an ihrem oberen Totpunkt in einem weiteren Betriebszustand,

Fig. 6

zeigt ein Schaltschema einer hydraulischen Überlasteinrichtung gemäß dem Stand der Technik, und

Fig. 7

zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäß verwendeten Überlast-Löseeinrichtung.

6. Detaillierte Beschreibung der Figuren

[0023] 

Figur 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer erfindungsgemäßen mechanischen Presse, umfassend einen Pressenkörper 1, in dem ein Pressenstößel 3 über zwei Pleuel 5.1, 5.2 zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt gegen eine Tischplatte 2 verschiebbar gelagert ist. Am dem Pressenkörper 1 ist ein Hydraulik-Aggregat 12 angeordnet, über das die maximal zulässige Presskraft des Pressenstößels 3 eingestellt werden kann. Die Pleuel 5.1, 5.2 sind über Exzenter 4.1, 4.2 exzentrisch gelagert, wobei in der hier dargestellten Lage der Pressenstößel 3 an seinem oberen Totpunkt steht. Der Hydraulikdruck wird je Pleuel 5.1, 5.2 von dem Hydraulik-Aggregat 12 aufgebracht und in den jeweiligen Druckanzeigen 8.1, 8.2 angezeigt. Jeder Pleuel 5.1, 5.2 weist eine eigene Druckspindel 6.1, 6.2 sowie je ein Druckkissen 7.1, 7.2 auf. Am Pressenstößel 3 sind zudem eine zentrale Druckspeichereinheit 9 sowie jeweils für jeden Pleuel 5.1, 5.2 eine Löseeinheit 10.1, 10.2 sowie eine Überlasteinheit 11.1, 11.2 zugeordnet. Die Lagerbelastung, dargestellt durch die Vielzahl von Pfeilen an den Bezugszeichen 13.1, 13.2 für jeden Pleuel 5.1, 5.2 ist in der dargestellten oberen Totpunkt-Position des Pressenstößels sehr gering.

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße mechanische Presse gemäß Figur 1 in einem Betriebszustand an ihrem oberen Totpunkt. Die Exzenter 4.1, 4.2 befinden sich in ihrer oberen Totlage, folglich liegen die Exzenterbuchsen 37.1, 37.2 in ihrem oberen Bereich an den Exzentern an. In diesem Betriebszustand sind die Überlast-Druckkissen 7.1, 7.2 mit einem Vorspanndruck PV beaufschlagt, wodurch der Start des Presszyklus der erfindungsgemäßen mechanischen Presse festgelegt ist. Der Vorspanndruck PV bezeichnet den Druck im Zylinderraum eines Druckpunktes ohne Beaufschlagung einer Presskraft.

Figur 3 zeigt den Betriebszustand der erfindungsgemäßen mechanischen Presse an ihrem unteren Totpunkt, bei dem die mechanische Presse mit der Presskraft FP belastet ist und die Überlast-Druckkissen 7.1, 7.2 mit einem Belastungsdruck PB beaufschlagt sind. Der Belastungsdruck PB bezeichnet den Druck im Zylinderraum eines Druckpunktes, der sich bei Belastung unter Presskraft einstellt. Die Höhe des Druckkissens beträgt h und die auf den Pressenkörper 1 einwirkende Kraft bewirkt eine Verlängerung der Werkzeugeinbauraum-Höhe um eine Mengenänderung δL. Diese auf die Presse 1 einwirkende Kraft bewirkt zudem eine Verformung des Pressenkörpers 1, welche überzeichnet durch die Abweichung der durchgezogenen Linie von der gestrichelt dargestellten Kontur des Pressenkörpers 1 dargestellt ist. Die Lagerbelastung 13.1, 13.2 je Pleuel 5.1, 5.2 ist wiederum mit Pfeilen dargestellt, jedoch anders als in Figur 1 mit einer nach unten gerichteten Orientierung. Die größere Länge der Pfeile deutet die höhere Lagerbelastung aufgrund der Presskraft Fp an.

Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße mechanische Presse in einem Betriebszustand an ihrem unteren Totpunkt, bei dem die Druckkissen 7.1, 7.2 jedoch druckentlastet sind, was an den Druckanzeigen 8.1, 8.2 mit der Anzeige P0 dargestellt ist. PO bezeichnet somit den Entlastungsdruck, nach dem gezielten Ablassen einer Ölmenge aus dem Zylinderraum eines Druckpunktes bei gleichzeitigem Abbau der Presskraft Fp gegen Null. Die Presskraft ist somit erfindungsgemäß am dargestellten unteren Totpunkt auf Null abgebaut worden. Die Höhe des Druckkissens beträgt h - δL, wobei die Auffederung der Presse und ihres Pressenkörpers 1 durch den Druckabbau in den Druckkissen 7.1, 7.2 bis auf 0 reduziert wird und ein Teil des Ölvolumens in den Druckkissen 7.1, 7.2 verdrängt wird. Die Lagerbelastung 13.1, 13.2 je Pleuel 5.1, 5.2 weist die gleiche Orientierung wie im Betriebszustand gemäß Figur 3 auf, jedoch ein deutlich geringeres Maß als im Betriebszustand gemäß Figur 3.

Figur 5 zeigt die erfindungsgemäße mechanische Presse in einem Betriebszustand an ihrem oberen Totpunkt, wobei während des Aufwärtshub des Pressenstößels 3 der exzentrisch gelagerten Pleuel 5.1, 5.2 die aus dem Überlast-Druckkissen 7.1, 7.2 verdrängte Ölmenge aus der Druckspeichereinheit 9 wieder zugeführt wird, um den Vorspanndruck PV, dargestellt an den Druckanzeigen 8.1, 8.2, wieder bereitzustellen. Hierdurch wird das Ende des Umformzyklus der erfindungsgemäßen mechanischen Presse erreicht.

Figur 6 zeigt eine mechanische Presse mit 2-Punkt-Antrieb über die Exzenter 4.1, 4.2, ausgestattet mit einer Überlastsicherung nach dem Stand der Technik. Im Kraftfluss zwischen den Pleueln 5.1, 5.2 und dem Pressenstößel 3 liegen die Öl-polster bzw. Druckkissen 7.1, 7.2, die mit dem Vorspanndruck Pv vorgespannt sind. Die Presskraft erzeugt bei jedem Arbeitsgang eine Druckerhöhung, die noch unterhalb des eingestellten Abschaltdruckes Pa liegt. Im Überlastfall öffnet bei Erreichen des Abschaltdruckes Pa das Ventil 11.1, 11.2. Der Druck im Druckkissen 7.1, 7.2 bricht schlagartig zusammen und macht den Stößel kraftfrei. Die oben beschriebene Überlastsicherung besteht im Wesentlichen aus den Elementen Hydraulikaggregat 12, bestehend aus den Komponenten 14 - 20, und den Überlasteinheiten 11.1, 11.2, die unmittelbar an den Druckkissen 7.1, 7.2 angeordnet sind. Exzenterpressen verschiedenster Bauart sind in der Regel mit einer hydraulischen Überlastsicherung nach dem oben beschriebenen Stand der Technik ausgerüstet.

Figur 7 zeigt eine mechanische Presse wie in Figur 6 beschrieben, die jedoch um die Komponenten Löseeinheiten 10.1, 10.2 sowie Druckspeichereinheit 9 und die Ölversorgung 36 der Druckspeichereinheit 9 erweitert wurde. Die Funktion der klassischen Überlastsicherung als Pressenschutz ist gleichermaßen gegeben. Eine kontrollierte Druckreduzierung in den Druckkissen 7.1, 7.2 wird durch die Löseeinrichtung 10.1, 10.2 ermöglicht. Über die Drucksensoren 21.1, 21,2 wird der vorherrschende Kissendruck erfasst, und ein Druckabbau kann über die Drosseln 22.1, 22.2 und die Ablassventile 23.1, 23.2 in den Tank erfolgen. Dies kann je nach anstehendem Kissendruck unabhängig voneinander erfolgen. Eine symmetrische Entlastung der vorgespannten Presse ist anzustreben. Beim Entlasten der Druckkissen 7.1, 7.2 wird eine bestimmte Menge Öl in den Tank abgeleitet. Diese Ölmenge muss dem Druckkissen wieder zugeführt werden, um den Vorspanndruck Pv zu erzeugen. Dies geschieht vorteilhafterweise während des Aufwärtshubes des Pressenstößels 3 zum oberen Totpunkt. Um die Druckkissen in einer relativ kurzen Zeit wieder mit dem zur Entspannung angelassenen Ölvolumen aufzufüllen, wird eine Druckspeichereinheit 9 mit den Einzelkomponenten 8, 24 - 32 bereitgestellt. Diese stellt die erforderliche Ölmenge mit Hilfe eines Druckspeichers 25 in ausreichender Menge zur Verfügung. Die erforderliche Ölmenge wird den Druckkissen 7.1, 7.2 über die Hydraulikventile 29 - 31 während des Aufwärtshubes der Presse zugeführt. Versorgt wird die Druckspeichereinheit 9 von einer Ölversorgung 36, bestehend aus den Komponenten Ölpumpe 35, Druckbegrenzungsventil 34 und Druckfilter 33.

[0024] Eine vorteilhafte Anordnung der Druckspeichereinheit 9 wäre möglichst in der Nähe der Druckkissen 7.1, 7.2, um den negativen Einfluss von langen Verbindungsleitungen zu minimieren und die Druckaufbauzeit des Vorspanndrucks Pv zu reduzieren. Dies führt zu einer Steigerung der Taktzeit der Presse und wirkt sich positiv auf die Verfügbarkeit aus.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

Pressenkörper

2

Tischplatte

3

Pressenstößel

4

Exzenter

5

Pleuel

6

Druckspindel

7

Druckkissen

8

Druckanzeige

9

Druckspeichereinheit

10

Löseeinheit

11

Überlasteinheit

12

Hydraulik-Aggregat

13

Lagerbelastung

14

Druck-Entlastungsventil

15

Druckbegrenzungsventil

16

Luft-Hydraulikpumpe

17

Druckregelventil Luft

18

Absperrventil Luft

19

Luftversorgung

20

Druckanzeige

21

Drucksensor

22

Drosselventil

23

Ablassventil

24

Druckschalter

25

Druckspeicher

26

Ablasshahn

27

Druckentlastungsventil

28

Sicherheitsventil

29

Speicher-Absperrventil

30

Speicher-Zuschaltventil

31

Sperrventil

32

Rückschlagventil

33

Druckfilter

34

Druckbegrenzungsventil

35

Ölpumpe

36

Ölversorgung Druckspeichereinheit

37

Exzenterbuchse

Ansprüche

1. Mechanische Presse für Formprozesse von Formteilen, mit einem Ober- und einem Unterwerkzeug, die zwischen sich eine Form für das Formteil ausbilden, sowie einem hydraulisch unterstützten Antrieb für das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt, wobei eine Überlastsicherung für das Absenken des Hydraulikdrucks zur Aufbringung einer Presskraft auf das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug zumindest am unteren Totpunkt vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Lösevorrichtung zum gezielten und vorzugsweise kontinuierlichen Absenken des Hydraulikdrucks über eine vorab festgelegte Zeit und unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwert vorgesehen ist, wobei die Lösevorrichtung so betreibbar ist, dass der Aufbau des Hydraulikdrucks zum Aufbringen der Presskraft von dem Schwellenwert bis zur Nennpresskraft im Durchlauf der Presse vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt bewirkbar ist.

2. Mechanische Presse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formprozesse das Prägen, Formhärten und/oder das Herstellen von Verbund-und Hybridwerkstoffen umfassen.

3. Mechanische Presse gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb für das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug einen Exzenter und/oder einen Kniehebel umfasst.

4. Mechanische Presse gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert höchstens 10% der Nennpresskraft, vorzugsweise zumindest nahezu Null, beträgt.

5. Mechanische Presse gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorab festgelegte Zeit mindestens 1 Sekunde, vorzugsweise mindestens 3 Sekunden, beträgt.

Zeichnung