STELLEINRICHTUNG FÜR EIN BLECHUMFORMWERKZEUG UND BLECHUMFORMWERKZEUG MIT EINER STELLEINRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für ein Blechumformwerkzeug, mit der eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen einem Blechhalter und einem Gegenblechhalter des Blechumformwerkzeugs gewährleistbar ist, sowie ein mit einer solchen Stelleinrichtung versehenes Blechumformwerkzeug

[0002] Aus DE 10 2012 002 213 A1 ist ein Blechumformwerkzeug bekannt mit mindestens einer Stelleinrichtung zum Gewährleisten einer gewünschten Blechhalterdistanz zwischen einem Blechhalter und einem Gegenblechhalter des Blechumformwerkzeugs. Im Detail weist dieses Blechumformwerkzeug zwei zueinander relativbewegliche Werkzeugteile zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials sowie einen Blechhalter und einen Gegenblechhalter auf. Der Blechhalter und der Gegenblechhalter sind parallel zu den Werkzeugteilen zueinander relativbeweglich, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen. Der Blechhalter und der Gegenblechhalter weisen einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte auf, zwischen denen die mindestens eine Stelleinrichtung montiert ist, um durch Erzeugen einer der Blechhaltekraft entgegenwirkenden Stellkraft eine gewünschte Blechhaltekraft zwischen Blechhalter und Gegenblechhalter bzw. Flächenpressung für das Blechmaterial zu einzustellen. Die mindestens eine Stelleinrichtung weist hierzu in einem mehrteiligen Gehäuse ein Stellglied und eine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit auf. Das Stellglied ist höhenverstellbar, um die Stellkraft bereitzustellen. Die Antriebseinheit ist mit dem Stellglied verbunden, um das Stellglied anzutreiben.

[0003] Für die Regelung der Blechhaltekraft bzw. Flächenpressung werden Prozessgrößen z.B. mittels Sensoren erfasst. Die Prozessgrößen werden von einer mit der Antriebseinheit und den Sensoren verbunden Regelvorrichtung (Steuergerät) ausgewertet, um darauf basierend die ggf. benötigte Stellkraft der Stelleinrichtung zu berechnen, auf Basis der berechneten Stellkraft ein Stellsignal zu erzeugen und die Antriebseinheit mit dem Stellsignal zum Erzeugen der Stellkraft anzusteuern.

[0004] Aus DE 103 31 939 A1 ist ein Blechumformwerkzeug bekannt mit einer Stelleinrichtung zum Gewährleisten einer gewünschten Blechhalterdistanz zwischen einem Blechhalter und einem Gegenblechhalter des Blechumformwerkzeugs. Genauer weist dieses Blechumformwerkzeug zwei zueinander relativbewegliche Werkzeugteile zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials sowie einen Blechhalter und einen Gegenblechhalter auf. Der Blechhalter und der Gegenblechhalter sind parallel zu den Werkzeugteilen zueinander relativbeweglich, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen. Der Blechhalter und der Gegenblechhalter weisen einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte auf, zwischen denen mehrere in ihrer jeweiligen Höhenabmessung verstellbare Distanzstücke der Stelleinrichtung montiert sind, um durch auf die Distanzstücke Auffahren bzw. auf diesen Aufsitzen lassen der Stützabschnitte eine gewünschte jeweilige Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter und Gegenblechhalter zu gewährleisten.

[0005] Jedes der Distanzstücke ist mit einer elektrisch ansteuerbaren Antriebseinheit der Stelleinrichtung verbunden, um eine Höhenverstellung des Distanzstücks anzutreiben. Bei jedem Distanzstück ist ein Kraftmesssensor vorgesehen, der in einem Kraftübertragungspfad des jeweiligen Distanzstücks zwischen den Stützabschnitten angeordnet sein kann und der eingerichtet ist, eine physikalische Größe zu erfassen, aus welcher eine beim Aufsitzen auf dem Distanzstück auf dieses wirkende Druckkraft herleitbar ist.

[0006] Die Stelleinrichtung umfasst ferner eine Regelvorrichtung, die mit den Antriebseinheiten und den Sensoren verbunden ist und die eingerichtet ist, für jedes Paar von Antriebseinheit und Sensor aus der erfassten physikalischen Größe die beim Aufsitzen auf dem Distanzstück wirkende Druckkraft zu bestimmen, auf Basis der Druckkraft eine Istdruckkraft zu bestimmen, die Istdruckkraft mit einer für dieses Paar individuellen Solldruckkraft zu vergleichen, um eine Differenz zwischen diesen zu ermitteln, auf Basis der Differenz ein Stellsignal zum Ausgleichen der Differenz zu erzeugen und die jeweilige Antriebseinheit mit dem Stellsignal zum Verstellen des jeweiligen Stellgliedes anzusteuern.

[0007] Die Regelvorrichtung dieser bekannten Stelleinrichtung ist außerhalb der beiden Werkzeugteile des Blechumformwerkzeugs angeordnet und über mehrere Verbindungsleitungen mit den einzelnen Paaren von Antriebseinheit und Sensor verbunden, so dass eine zentrale Regelung der jeweiligen Höhenabmessungen der Distanzstücke und damit der jeweiligen Blechhalterdistanzen gewährleistet ist. Eine solche zentrale Regelung von Blechhalterdistanzen verlangt jedoch eine auf das Blechumformwerkzeug abgestimmte Regelung, die im Vorfeld angelernt bzw. berechnet werden muss. Sollen in ein solch abgestimmtes Regelsystem weitere Blechhalterdistanzen integriert werden, so muss die Regelung aufwendig angepasst werden. Eine solche Anpassung kann jedoch nur durch speziell geschultes Fachpersonal oder Experten durchgeführt werden und geht weit über die Qualifizierung von z.B. einem Anlagenführer einer das Blechumformwerkzeug antreibenden Umformpresse hinaus.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wie eingangsgenannte Stelleinrichtung zur Gewährleistung einer gewünschten Blechhalterdistanz in einem Blechumformwerkzeug so bereitzustellen, dass diese auf einfache Weise in das Blechumformwerkzeug integrierbar ist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein mit einer solchen Stelleinrichtung versehenes Blechumformwerkzeug bereitzustellen.

[0009] Die o.g. Aufgaben werden mit einer Stelleinrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. einem Blechumformwerkzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0010] Gemäß der Erfindung wird eine Stelleinrichtung für ein Blechumformwerkzeug bereitgestellt. Das Blechumformwerkzeug weist zwei zueinander relativbewegliche Werkzeugteile zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials, einen Blechhalter und einen Gegenblechhalter auf, die parallel zu den Werkzeugteilen zueinander relativbeweglich sind, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen. Der Blechhalter und der Gegenblechhalter weisen einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte auf, zwischen denen die Stelleinrichtung montierbar ist, um durch auf der Stelleinrichtung Aufsitzen lassen der Stützabschnitte eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter und Gegenblechhalter zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung weist ein Stellglied, eine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit, einen Sensor und eine Regelvorrichtung auf. Das Stellglied ist verstellbar, um eine Höhenabmessung der Stelleinrichtung zu verändern und dadurch die gewährleistete Blechhalterdistanz zu verstellen. Die Antriebseinheit ist mit dem Stellglied verbunden, um das Stellglied zum Verstellen dessen anzutreiben. Der Sensor ist eingerichtet, eine physikalische Größe zu erfassen, aus welcher eine Druckkraft, die beim auf der Stelleinrichtung Aufsitzen der Stützabschnitte auf die Stelleinrichtung wirkt, herleitbar ist.

[0011] Die Regelvorrichtung ist mit der Antriebseinheit und dem Sensor verbunden und ist eingerichtet, aus der erfassten physikalischen Größe die beim Aufsitzen der Stützabschnitte auf die Stelleinrichtung wirkende Druckkraft zu bestimmen, auf Basis der Druckkraft eine Istdruckkraft zu bestimmen, die Istdruckkraft mit einer Solldruckkraft zu vergleichen, um eine Differenz zwischen diesen zu ermitteln, auf Basis der Differenz ein Stellsignal zum Ausgleichen der Differenz zu erzeugen und die Antriebseinheit mit dem Stellsignal zum Verstellen des Stellgliedes anzusteuern. Die Regelvorrichtung ist eingerichtet, um ausschließlich das Stellsignal für die eine Antriebseinheit zu erzeugen.

[0012] Dadurch, dass die Regelvorrichtung eingerichtet ist, um ausschließlich das Stellsignal für die insbesondere einzige Antriebseinheit der Stelleinrichtung zu erzeugen und damit über die Verstellung des insbesondere einzigen Stellgliedes der Stelleinrichtung nur eine einzige Blechhalterdistanz zu regeln, stellt die erfindungsgemäße Stelleinrichtung eine autonom regelnde Blechhalterdistanz bereit, welche ohne Abstimmung mit in eine zentrale Regelung integrierten anderen Blechhalterdistanzen und damit einfach in ein Blechumformwerkzeug integrierbar ist.

[0013] Gemäß der Erfindung kann die Istdruckkraft gleich der bestimmten Druckkraft sein, so dass die Istdruckkraft einem tatsächlich über die Stelleinrichtung aufgenommenen Kraftanteil eines blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen dem einen Werkzeugteil und dem anderen Werkzeugteil entspricht. In diesem Fall entspricht dann die Solldruckkraft einem gewünschten über die Stelleinrichtung aufzunehmenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen den Werkzeugteilen.

[0014] Alternativ kann gemäß der Erfindung die Istdruckkraft bestimmt werden, indem die bestimmte Druckkraft von einer Gesamtblechhalterkraft abgezogen wird, welche beim Umformprozess zwischen dem Blechhalter und dem Gegenblechhalter wirken würde, wenn keine Blechhalterdistanz zwischen den ersten und zweiten Stützabschnitten wirken würde. Die Bestimmung der Gesamtblechhalterkraft kann z.B. im Voraus wie in DE 10 2011 120 789 A1 beschrieben mittels eines Leerhubes (ohne Blechmaterial) durchgeführt werden.

[0015] In diesem Fall entspricht dann die Istdruckkraft einem tatsächlich als Blechhaltekraft auf den Randabschnitt des Blechmaterials wirkenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen den Werkzeugteilen. Die Solldruckkraft entspricht dann einem gewünschten als Blechhaltekraft auf den Randabschnitt des Blechmaterials wirkenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen den Werkzeugteilen.

[0016] Bevorzugt ist der Sensor als Kraftmesssensor (z.B. auf piezoelektrischer Basis) oder als Dehnungsmesssensor (z.B. als Dehnmessstreifen) ausgebildet. Die vom Sensor erfasste physikalische Größe kann dabei z.B. eine Spannungsänderung oder eine Widerstandsänderung sein.

[0017] Gemäß der Erfindung sind zumindest das Stellglied, die Antriebseinheit und die Regelvorrichtung in ein gemeinsames Gehäuse der Stelleinrichtung integriert. Somit bilden diese Komponenten der Stelleinrichtung eine kompakte Einheit, welche sich einfach im Blechumformwerkzeug platzieren, montieren und bei Bedarf austauschen lässt.

[0018] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist auch der Sensor in das Gehäuse integriert, so dass die Kompaktheit der Stelleinrichtung weiter erhöht wird.

[0019] Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weist die Stelleinrichtung außerdem eine Distanzplatte zur Montage auf einem der Stützabschnitte des Blechumformwerkzeugs auf, so dass sich die Distanzplatte zwischen dem betreffenden Stützabschnitt und dem Gehäuse der Stelleinrichtung befindet. Durch die Distanzplatte kann vorteilhaft ein Höhenausgleich realisiert werden, so dass die Stelleinrichtung in ihrer Höhenabmessung und einem Stellbereich des Stellgliedes nicht unnötig groß gestaltet werden braucht.

[0020] Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor - alternativ zur Integration in das Gehäuse - an der Distanzplatte angeordnet.

[0021] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Regelvorrichtung eine Eingabeeinheit auf, über welche die Solldruckkraft manuell einstellbar ist. Bevorzugt weist die Eingabeeinheit einen Schalter zum stufenweisen manuellen Erhöhen und Vermindern der Solldruckkraft und/oder ein Tastaturfeld zum wertmäßigen Eingeben der Solldruckkraft auf. Mit der Tastatur lässt sich ein gewünschter Wert für die Solldruckkraft einfach und schnell eingeben. Mit dem Schalter lässt sich ein einmal eingegebener Wert für die Solldruckkraft einfach und schnell korrigieren.

[0022] Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weist die Regelvorrichtung einen Anzeigebildschirm auf und ist eingerichtet, die Solldruckkraft und die Istdruckkraft auf dem Anzeigebildschirm jeweils wertmäßig anzuzeigen, so dass ein Bediener des Blechumformwerkzeugs (wie z.B. ein Anlagenführer der das Blechumformwerkzeug antreibenden Umformpresse) insbesondere von außerhalb des Gehäuses aus die Solldruckkraft und die Istdruckkraft auf dem Anzeigebildschirm ablesen kann.

[0023] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an der Stelleinrichtung als externer Anschluss lediglich ein Stromversorgungsanschluss vorgesehen. D.h., im Blechumformwerkzeug muss keine aufwendige Verlegung von Signalleitungen und diversen Stromversorgungsleitungen realisiert werden und die gesamte Stelleinrichtung wird bevorzugt über den einzigen Stromversorgungsanschluss als externen Anschluss mit Strom versorgt. Dies macht die Stelleinrichtung noch kompakter und noch leichter in ein Blechumformwerkzeug integrierbar.

[0024] Gemäß der Erfindung wird auch ein Blechumformwerkzeug bereitgestellt, welches zwei zueinander relativbewegliche Werkzeugteile zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials, einen Blechhalter und einen Gegenblechhalter sowie eine Stelleinrichtung gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination aufweist.

[0025] Der Blechhalter und der Gegenblechhalter sind parallel zu den Werkzeugteilen zueinander relativbeweglich, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen. Zudem weisen der Blechhalter und der Gegenblechhalter einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte auf, zwischen denen die erfindungsgemäße Stelleinrichtung montiert ist, um durch auf der Stelleinrichtung Aufsitzen lassen der Stützabschnitte eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter und Gegenblechhalter zu gewährleisten.

[0026] Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.

Fig. 1

zeigt in schematischer Schnittansicht einen Teil eines Blechumformwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2

zeigt eine schematische Schnittansicht einer Stelleinrichtung des Blechumformwerkzeugs von Fig. 1.

[0027] Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Blechumformwerkzeug 1 und eine darin integrierte Stelleinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

[0028] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das hier eine Tiefziehstufe realisierende Blechumformwerkzeug 1 einen unteren Werkzeugteil 2 und einen oberen Werkzeugteil 5 auf, die in einer Vertikalrichtung in Fig. 1 zueinander relativbeweglich sind und zwischen denen ein Blechmaterial B aufgenommen ist, um dieses durch gegeneinander Verfahren der beiden Werkzeugteile 2, 5 in einem Tiefziehprozess umzuformen.

[0029] Der untere Werkzeugteil 2 umfasst zum Umformen des Blechmaterials B einen Tiefziehstempel 3, welcher ortsfest auf eine Grundplatte (nicht dargestellt) montiert ist, und einen den Tiefziehstempel 3 umgebenden ringförmigen Blechhalter 4. Der obere Werkzeugteil 5 umfasst zum Umformen des Blechmaterials B eine an einem Pressenstößel einer Umformpresse (beide nicht dargestellt) zu befestigende Tiefziehmatrize 6, an welcher ein ringförmiger Gegenblechhalter 6.1 als Teilabschnitt der Tiefziehmatrize 6 ausgebildet ist.

[0030] Im Umformprozess wird durch vertikales Verfahren des Pressenstößels und damit der Tiefziehmatrize 6 eine Relativbewegung von Tiefziehstempel 3 und Tiefziehmatrize 6 bewirkt, wodurch das Blechmaterials B vom Tiefziehstempel 3 in die Tiefziehmatrize 6 gedrückt wird. Der Blechhalter 4 ist auf einem hydraulisch vertikal verfahrbaren Hubtisch (nicht dargestellt) der Umformpresse aufgenommen und wird für den Umformprozess vor dem Verfahren der der Tiefziehmatrize 6 nach vertikal oben verfahren, so dass zwischen dem Blechhalter 4 und dem dazu gegenüberliegenden Gegenblechhalter 6.1 eine parallel zu der Relativbewegung von Tiefziehstempel 3 und Tiefziehmatrize 6 gerichtete Relativbewegung bewirkt wird, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials B zwischen Blechhalter 4 und Gegenblechhalter 6.1 mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen. Beim nach vertikal unten Verfahren der Tiefziehmatrize 6 wird dann der Blechhalter 4 unter definierter Gegenkraft des Hubtisches, welche die Blechhaltekraft erzeugt, vom Gegenblechhalter 6.1 nach vertikal unten gedrückt.

[0031] An dem Blechhalter 4 des unteren Werkzeugteils 2 ist außerdem ein nicht in die Klemmung des Blechmaterials B einbezogener abgestufter ringförmiger Abschnitt vorgesehen, welcher einen ersten Stützabschnitt 4.1 definiert. Außerdem ist an dem Gegenblechhalter 6.1 der Tiefziehmatrize 6 ein nicht in die Klemmung des Blechmaterials B einbezogener ringförmiger Abschnitt vorgesehen, welcher dem ersten Stützabschnitt 4.1 gegenüberliegt und welcher einen zweiten Stützabschnitt 6.2 definiert.

[0032] In einen zwischen den ersten und zweiten Stützabschnitten 4.1, 6.2 gebildeten Ringraum ist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 montiert und kann eine solche Höhenabmessung annehmen, dass beim Umformprozess, wenn Blechhalter 4 und Gegenblechhalter 6.1 zum Klemmen des Randabschnitts des Blechmaterials B zusammengefahren werden, die ersten und zweiten Stützabschnitte 4.1, 6.2 auf die Stelleinrichtung 10 auffahren bzw. auf dieser aufsitzen. Damit wirkt die Stelleinrichtung 10 als Distanzstück um eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter 4 und Gegenblechhalter 6.1 zu gewährleisten. Bevorzugt ist die Stelleinrichtung 10 auf den ersten Stützabschnitt 4.1 montiert.

[0033] In dem zwischen den ersten und zweiten Stützabschnitten 4.1, 6.2 gebildeten Ringraum sind außerdem nicht dargestellte in ihrer jeweiligen Höhenabmessung verstellbare Distanzstücke zur Gewährleistung weiterer jeweiliger Blechhalterdistanzen zwischen Blechhalter 4 und Gegenblechhalter 6.1 vorgesehen, wobei die Distanzstücke z.B. wie in DE 103 31 939 A1 beschrieben angeordnet sind und über eine zentrale Regelung (nicht gezeigt) angesteuert bzw. höhenverstellt werden.

[0034] Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 dient im Ausführungsbeispiel exemplarisch dazu, um in das abgestimmte Regelsystem der höhenverstellbaren Distanzstücke eine weitere Blechhalterdistanz integrieren zu können.

[0035] Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 ein Stellglied 15, eine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit 20, einen Sensor 30, eine Distanzplatte 35 und eine Regelvorrichtung 40 auf. Das Stellglied 15, die Antriebseinheit 20 und die Regelvorrichtung 40 sind in ein gemeinsames Gehäuse 11 der Stelleinrichtung 10 integriert, so dass diese Komponenten der Stelleinrichtung 10 eine kompakte Einheit bilden.

[0036] Das säulenförmige Stellglied 15 ist verstellbar (wie durch den Doppelpfeil in Fig. 2 angedeutet), um eine Höhenabmessung der Stelleinrichtung 10 zwischen einer minimalen Höhenabmessung H1 und einer maximalen Höhenabmessung H2 verändern zu können und dadurch die gewährleistete Blechhalterdistanz verstellen zu können.

[0037] Die Antriebseinheit 20 ist mit dem Stellglied 15 verbunden, um das Stellglied 15 zum Verstellen dessen anzutreiben. Die Antriebseinheit 20 kann z.B. einen elektrischen Antrieb, einen pneumatischen Antrieb oder einen hydraulischen Antrieb (nicht im Detail gezeigt) bereitstellen, um das Stellglied 15 zur Höhenverstellung anzutreiben. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Stellglied 15 beispielhaft als Hubkolben einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und wird von der Antriebseinheit 20 elektrisch und/oder pneumatisch im Zylinder (nicht separat dargestellt) der Kolben-Zylinder-Einheit verfahren. Das Stellglied 15 ist z.B. über den Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit mechanisch mit dem Gehäuse 11 verbunden, so dass eine über den zweiten Stützabschnitt 6.2 auf das Stellglied 15 wirkende Druckkraft an das Gehäuse 11 übertragbar ist.

[0038] Die Distanzplatte 35 ist auf dem ersten Stützabschnitt 4.1 des Blechumformwerkzeugs 1 montiert, so dass sich die Distanzplatte 35 zwischen dem ersten Stützabschnitt 4.1 und dem Gehäuse 11 der Stelleinrichtung 10 befindet.

[0039] Der Sensor 30 ist an der Distanzplatte 35 angeordnet und ist eingerichtet, eine physikalische Größe zu erfassen, aus welcher eine Druckkraft, die beim auf der Stelleinrichtung 10 Aufsitzen der Stützabschnitte 4.1, 6.2 auf die Stelleinrichtung 10 wirkt, herleitbar ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Sensor 30 z.B. als Kraftmesssensor (z.B. auf piezoelektrischer Basis) oder als Dehnungsmesssensor (z.B. als Dehnmessstreifen) ausgebildet sein.

[0040] Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte die Distanzplatte 35 auch weggelassen sein und könnte der Sensor 30 in das Gehäuse 11 integriert sein.

[0041] Die Regelvorrichtung 40 weist eine Rechnereinheit 45, eine Eingabeeinheit 50 und einen Anzeigebildschirm 55 auf. Die Rechnereinheit 45 ist über im Gehäuse 11 verlaufende elektrische Leitungen (nicht separat bezeichnet) mit der Antriebseinheit 20, der Eingabeeinheit 50 und dem Anzeigebildschirm 55 verbunden. Zudem ist die Rechnereinheit 45 über eine aus dem Gehäuse 11 herausgeführte elektrische Leitung (nicht separat bezeichnet) mit dem Sensor 30 verbunden. Schließlich ist die Rechnereinheit 45 über eine weitere im Gehäuse 11 verlaufende elektrische Leitung (nicht separat bezeichnet) mit einem Stromversorgungsanschluss 12 verbunden, über welchen die Stelleinrichtung 10 mit elektrischem Strom versorgbar ist. Die Rechnereinheit 45 versorgt dabei alle anderen mit dieser verbundenen Komponenten der Stelleinrichtung 10 über die jeweiligen elektrischen Leitungen wie erforderlich mit elektrischem Strom. Somit ist an der Stelleinrichtung 10 als externer Anschluss lediglich der Stromversorgungsanschluss 12 vorgesehen.

[0042] In der Rechnereinheit 45 sind diverse Algorithmen zum Realisieren einer Regelung und einer entsprechenden Ansteuerung der Antriebseinheit 20 gespeichert. Genauer sind in der Rechnereinheit 45 zumindest ein Algorithmus zur Feststellung eines Druckkraftniveaus und ein Algorithmus zur Regelung des Druckkraftniveaus gespeichert.

[0043] Die Rechnereinheit 45 der Regelvorrichtung 40 ist mittels der jeweiligen Algorithmen eingerichtet, aus der vom Sensor 30 erfassten physikalischen Größe (z.B. einer Änderung einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Widerstands) die beim Aufsitzen der Stützabschnitte 4.1, 6.2 auf die Stelleinrichtung 10 wirkende Druckkraft zu bestimmen, auf Basis der Druckkraft eine Istdruckkraft zu bestimmen, die Istdruckkraft mit einer Solldruckkraft zu vergleichen, um eine Differenz zwischen diesen zu ermitteln, auf Basis der Differenz ein Stellsignal zum Ausgleichen der Differenz zu erzeugen und die Antriebseinheit 20 mit dem Stellsignal zum Verstellen des Stellgliedes 15 anzusteuern.

[0044] Die Istdruckkraft kann dabei wie bevorzugt gleich der bestimmten Druckkraft sein, so dass die Istdruckkraft einem tatsächlich über die Stelleinrichtung 10 aufgenommenen Kraftanteil eines blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen dem unteren Werkzeugteil 2 und dem oberen Werkzeugteil 5 entspricht. In diesem Fall entspricht dann die Solldruckkraft einem gewünschten über die Stelleinrichtung 10 aufzunehmenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen dem unteren Werkzeugteil 2 und dem oberen Werkzeugteil 5.

[0045] Alternativ kann die Istdruckkraft bestimmt werden, indem die bestimmte Druckkraft von einer Gesamtblechhalterkraft abgezogen wird, welche beim Umformprozess zwischen dem Blechhalter 4 und dem Gegenblechhalter 6.1 wirken würde, wenn keine Blechhalterdistanzen zwischen den ersten und zweiten Stützabschnitten 4.1, 6.2 wirken würden. Die Bestimmung der Gesamtblechhalterkraft kann z.B. im Voraus wie in DE 10 2011 120 789 A1 beschrieben mittels eines Leerhubes (ohne Blechmaterial B) durchgeführt werden.

[0046] In diesem Fall entspricht dann die Istdruckkraft einem tatsächlich als Blechhaltekraft auf den Randabschnitt des Blechmaterials B wirkenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen dem unteren Werkzeugteil 2 und dem oberen Werkzeugteil 5. Die Solldruckkraft entspricht dann einem gewünschten als Blechhaltekraft auf den Randabschnitt des Blechmaterials B wirkenden Kraftanteil des blechhalterseitigen Kraftflusses zwischen dem unteren Werkzeugteil 2 und dem oberen Werkzeugteil 5.

[0047] Die Rechnereinheit 45 der Regelvorrichtung 40 ist eingerichtet, die Solldruckkraft und die Istdruckkraft auf dem Anzeigebildschirm 55 jeweils wertmäßig anzuzeigen, so dass ein Bediener des Blechumformwerkzeugs 1 (wie z.B. ein Anlagenführer der das Blechumformwerkzeug 1 antreibenden Umformpresse) von außerhalb des Gehäuses 11 aus die Solldruckkraft und die Istdruckkraft auf dem Anzeigebildschirm 55 ablesen kann.

[0048] Die Eingabeeinheit 50 der Regelvorrichtung 40 ist außerdem eingerichtet, so dass der Bediener die Solldruckkraft über die Eingabeeinheit 50 manuell einstellen bzw. bei Bedarf verändern kann. Zu diesem Zweck weist die Eingabeeinheit 50 einen Schalter (nicht dargestellt) zum stufenweisen manuellen Erhöhen und Vermindern der Solldruckkraft und ein Tastaturfeld (nicht dargestellt) zum wertmäßigen Eingeben der Solldruckkraft auf. Sowohl der Schalter als auch das Tastaturfeld sind von außerhalb des Gehäuses 11 aus bedienbar.

[0049] Wie aus den obigen Erläuterungen entnehmbar, ist die Regelvorrichtung 40 somit eingerichtet, um ausschließlich ein Stellsignal für die in das Gehäuse 11 integrierte Antriebseinheit 20 der Stelleinrichtung 10 zu erzeugen und damit nur eine einzige Blechhalterdistanz zu regeln. Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 stellt somit eine autonom regelnde Blechhalterdistanz bereit, welche ohne Abstimmung mit den in die zentrale Regelung integrierten Distanzstücken und damit einfach in das Blechumformwerkzeug 1 integrierbar ist.

[0050] Natürlich wäre es bei Bedarf auch möglich, dass die Anzeige/Verstellung der Druckraftniveaus der erfindungsgemäßen Blechhalterdistanz z.B. zentral am einem Pressenbedienpult stattfindet. Dann müssten allerdings z.B. entsprechende Kommunikationsleitungen vom Blechumformwerkzeug 1 zum Pressenbedienpult verlegt werden und die Stelleinrichtung 10 um eine entsprechende Kommunikationskomponente erweitert werden.

[0051] Zusammenfassend wird gemäß der Erfindung im Umformprozess mit dem Sensor 30 die physikalische Größe erfasst, aus welcher die Druckkraft, die beim auf der Stelleinrichtung 10 Aufsitzen der Stützabschnitte 4.1, 6.2 auf die Stelleinrichtung 10 wirkt, herleitbar ist. Die erfasste physikalische Größe wird an die Rechnereinheit 45 als Signal übertragen. Aus diesem Signal wird mittels des in der Rechnereinheit 45 gespeicherten Algorithmus zur Feststellung des Druckkraftniveaus ein jeweiliger Pressenhub erkannt und wird der entsprechende Teil des Signals ausgewertet. Der Anzeigebildschirm 55 zeigt die Istdruckkraft des letzten Pressenhubes und die durch den Bediener eingestellte Solldruckkraft an. Der in der Rechnereinheit 45 gespeicherte Algorithmus zur Regelung des Druckkraftniveaus vergleicht Soll- und Istdruckkraft und steuert dann die Antriebseinheit 20 zur Distanzverstellung (Verstellung des Stellgliedes 15) an. Die Solldruckkraft kann durch den Bediener über die Eingabeeinheit 50 (Kraftniveauverstelleinheit) bei Bedarf angepasst werden.

Bezugszeichenliste

[0052] 

1

Blechumformwerkzeug

2

Werkzeugteil

3

Tiefziehstempel

4

Blechhalter

4.1

Stützabschnitt

5

Werkzeugteil

6

Tiefziehmatrize

6.1

Gegenblechhalter

6.2

Stützabschnitt

10

Stelleinrichtung

11

Gehäuse

12

Stromversorgungsanschluss

15

Stellglied

20

Antriebseinheit

30

Sensor

35

Distanzplatte

40

Regelvorrichtung

45

Rechnereinheit

50

Eingabeeinheit

55

Anzeigebildschirm

B

Blechmaterial

H1

minimale Höhenabmessung

H2

maximale Höhenabmessung

Ansprüche

1. Stelleinrichtung (10) für ein Blechumformwerkzeug (1) mit zwei zueinander relativbeweglichen Werkzeugteilen (2, 5) zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials (B), einem Blechhalter (4) und einem Gegenblechhalter (6.1), die parallel zu den Werkzeugteilen (2, 5) zueinander relativbeweglich sind, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials (B) zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen, und die einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte (4.1, 6.2) aufweisen, zwischen denen die Stelleinrichtung (10) montierbar ist, um durch auf der Stelleinrichtung (10) Aufsitzen lassen der Stützabschnitte (4.1, 6.2) eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter (4) und Gegenblechhalter (6.1) zu gewährleisten, wobei die Stelleinrichtung (10) aufweist:

ein Stellglied (15), das verstellbar ist, um eine Höhenabmessung (H1, H2) der Stelleinrichtung (10) zu verändern und dadurch die gewährleistete Blechhalterdistanz zu verstellen,

eine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit (20), die mit dem Stellglied (15) verbunden ist, um das Stellglied (15) zum Verstellen dessen anzutreiben,

einen Sensor (30), der eingerichtet ist, eine physikalische Größe zu erfassen, aus welcher eine Druckkraft, die beim auf der Stelleinrichtung (10) Aufsitzen der Stützabschnitte (4.1, 6.2) auf die Stelleinrichtung (10) wirkt, herleitbar ist, und eine Regelvorrichtung (40), die mit der Antriebseinheit (20) und dem Sensor (30) verbunden ist und die eingerichtet ist, aus der erfassten physikalischen Größe die auf die Stelleinrichtung (10) wirkende Druckkraft zu bestimmen, auf Basis der Druckkraft eine Istdruckkraft zu bestimmen, die Istdruckkraft mit einer Solldruckkraft zu vergleichen, um eine Differenz zwischen diesen zu ermitteln, auf Basis der Differenz ein Stellsignal zum Ausgleichen der Differenz zu erzeugen und die Antriebseinheit (20) mit dem Stellsignal zum Verstellen des Stellgliedes (15) anzusteuern,

wobei die Regelvorrichtung (40) eingerichtet ist, um ausschließlich das Stellsignal für die eine Antriebseinheit (20) zu erzeugen, und

wobei zumindest das Stellglied (15), die Antriebseinheit (20) und die Regelvorrichtung (40) in ein gemeinsames Gehäuse (11) integriert sind.

2. Stelleinrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor (30) in das Gehäuse (11) integriert ist.

3. Stelleinrichtung (10) gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Distanzplatte (35) zur Montage auf einem der Stützabschnitte (4.1, 6.2) des Blechumformwerkzeugs (1), so dass sich die Distanzplatte (35) zwischen dem betreffenden Stützabschnitt (4.1, 6.2) und dem Gehäuse (11) der Stelleinrichtung (10) befindet, wobei der Sensor (30) an der Distanzplatte (35) angeordnet ist.

4. Stelleinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei die Regelvorrichtung (40) eine Eingabeeinheit (50) aufweist, über welche die Solldruckkraft manuell einstellbar ist.

5. Stelleinrichtung (10) gemäß Anspruch 4, wobei die Eingabeeinheit (50) einen Schalter zum stufenweisen manuellen Erhöhen und Vermindern der Solldruckkraft aufweist.

6. Stelleinrichtung (10) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Eingabeeinheit (50) ein Tastaturfeld zum wertmäßigen Eingeben der Solldruckkraft aufweist.

7. Stelleinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Regelvorrichtung (40) einen Anzeigebildschirm (55) aufweist und eingerichtet ist, die Solldruckkraft und die Istdruckkraft auf dem Anzeigebildschirm (55) jeweils wertmäßig anzuzeigen.

8. Stelleinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei an der Stelleinrichtung (10) als externer Anschluss lediglich ein Stromversorgungsanschluss (12) vorgesehen ist.

9. Blechumformwerkzeug (1) mit zwei zueinander relativbeweglichen Werkzeugteilen (2, 5) zum dazwischen Umformen eines Blechmaterials (B), einem Blechhalter (4) und einem Gegenblechhalter (6.1), die parallel zu den Werkzeugteilen (2, 5) zueinander relativbeweglich sind, um beim Umformen einen Randabschnitt des Blechmaterials (B) zwischen einander mit einer bestimmten Blechhaltekraft zu klemmen, und die einander gegenüberliegende jeweilige Stützabschnitte (4.1, 6.2) aufweisen, zwischen denen eine Stelleinrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8 montiert ist, um durch auf der Stelleinrichtung (10) Aufsitzen lassen der Stützabschnitte (4.1, 6.2) eine gewünschte Blechhalterdistanz zwischen Blechhalter (4) und Gegenblechhalter (6.1) zu gewährleisten.

Claims

1. Adjustment device (10) for a sheet-metal forming tool (1) comprising two tool parts (2, 5), which are relatively movable in relation to one another and are intended for the forming of a sheet-metal material (B) between them, a sheet holder (4) and a counter sheet holder (6.1), which are relatively movable in relation to one another parallel to the tool parts (2, 5), in order during the forming to clamp an edge portion of the sheet-metal material (B) between one another with a certain sheet holding force, and which have respective supporting portions (4.1, 6.2), which lie opposite one another and between which the adjustment device (10) can be mounted, in order to ensure by placement of the supporting portions (4.1, 6.2) on the adjustment device (10) a desired sheet holder spacing between the sheet holder (4) and the counter sheet holder (6.1), the adjustment device (10) having:

an adjustment element (15), which is adjustable to change a height dimension (H1, H2) of the adjustment device (10) and thereby adjust the ensured sheet holder spacing,

an electrically activatable drive unit (20), which is connected to the adjustment element (15) in order to drive the adjustment element (15) for adjusting the same,

a sensor (30), which is designed to sense a physical variable, from which a compressive force that acts on the adjustment device (10) during the placement of the supporting portions (4.1, 6.2) on the adjustment device (10) can be derived, and a control device (40), which is connected to the drive unit (20) and the sensor (30) and is designed to determine from the sensed physical variable the compressive force acting on the adjustment device (10), to determine on the basis of the compressive force an actual compressive force, to compare the actual compressive force with a setpoint compressive force, to ascertain a difference between these, to generate on the basis of the difference an adjustment signal to compensate for the difference and to activate the drive unit (20) with the adjustment signal for adjusting the adjustment element (15),

the control device (40) being designed to generate exclusively the adjustment signal for the one drive unit (20), and

at least the adjustment element (15), the drive unit (20) and the control device (40) being integrated in a common housing (11).

2. Adjustment device (10) according to Claim 1, the sensor (30) being integrated in the housing (11).

3. Adjustment device (10) according to Claim 1, also comprising a spacer plate (35) for mounting on one of the supporting portions (4.1, 6.2) of the sheet-metal forming tool (1), so that the spacer plate (35) is located between the supporting portion (4.1, 6.2) concerned and the housing (11) of the adjustment device (10), the sensor (30) being arranged on the spacer plate (35).

4. Adjustment device (10) according to one of Claims 1-3, the control device (40) having an input unit (50), by way of which the setpoint compressive force can be set manually.

5. Adjustment device (10) according to Claim 4, the input unit (50) having a switch for manually increasing and reducing the setpoint compressive force stage by stage.

6. Adjustment device (10) according to Claim 4 or 5, the input unit (50) having a keypad for entering values for the setpoint compressive force.

7. Adjustment device (10) according to one of Claims 1-6, the control device (40) having a display screen (55) and being designed to display values for the setpoint compressive force and values for the actual compressive force on the display screen (55).

8. Adjustment device (10) according to one of Claims 1-7, only a power supply connection (12) being provided on the adjustment device (10) as an external connection.

9. Sheet-metal forming tool (1) comprising two tool parts (2, 5), which are relatively movable in relation to one another and are intended for the forming of a sheet-metal material (B) between them, a sheet holder (4) and a counter sheet holder (6.1), which are relatively movable in relation to one another parallel to the tool parts (2, 5), in order during the forming to clamp an edge portion of the sheet-metal material (B) between one another with a certain sheet holding force, and which have respective supporting portions (4.1, 6.2), which lie opposite one another and between which an adjustment device (10) according to one of Claims 1-8 is mounted, in order to ensure by placement of the supporting portions (4.1, 6.2) on the adjustment device (10) a desired sheet holder spacing between the sheet holder (4) and the counter sheet holder (6.1).

Revendications

1. Dispositif de réglage (10) pour un outil de déformation de tôle (1) avec deux parties d'outil (2, 5) mobiles l'une par rapport à l'autre pour la déformation d'un matériau de tôle (B) entre celles-ci, un presse-tôle (4) et un serre-flan (6.1), qui sont mobiles l'un par rapport à l'autre parallèlement aux parties d'outil (2, 5), afin de serrer entre eux avec une force de maintien de tôle déterminée une partie de bord du matériau de tôle (B) lors de la déformation, et qui présentent des parties d'appui respectives (4.1, 6.2) opposées l'une à l'autre, entre lesquelles le dispositif de réglage (10) peut être monté, afin de garantir une distance de presse-tôle désirée entre le presse-tôle (4) et le serre-flan (6.1) en faisant reposer les parties d'appui (4.1, 6.2) sur le dispositif de réglage (10), dans lequel le dispositif de réglage (10) présente:

un organe de réglage (15), qui est déplaçable pour changer une dimension de hauteur (H1, H2) du dispositif de réglage (10) et régler ainsi la distance de presse-tôle garantie,

une unité d'entraînement (20) à commande électrique, qui est reliée à l'organe de réglage (15), afin d'entraîner l'organe de réglage (15) pour son réglage,

un capteur (30), qui est conçu pour détecter une grandeur physique, à partir de laquelle on peut déduire une force de pression qui agit sur le dispositif de réglage (10) lors de l'application des parties d'appui (4.1, 6.2), et

un dispositif de régulation (40), qui est relié à l'unité d'entraînement (20) et au capteur (30) et qui est conçu pour déterminer à partir de la grandeur physique détectée la force de pression agissant sur le dispositif de réglage (10), pour déterminer une force de pression réelle sur la base de la force de pression, pour comparer la force de pression réelle avec une force de pression de consigne, afin de déterminer une différence entre celles-ci, pour produire sur la base de la différence un signal de réglage pour compenser la différence et pour commander l'unité d'entraînement (20) avec le signal de réglage afin de déplacer l'organe de réglage (15),

dans lequel le dispositif de régulation (40) est conçu pour produire exclusivement le signal de réglage pour ladite une unité d'entraînement (20), et

dans lequel au moins l'organe de réglage (15), l'unité d'entraînement (20) et le dispositif de régulation (40) sont intégrés dans un boîtier commun (11).

2. Dispositif de réglage (10) selon la revendication 1, dans lequel le capteur (30) est intégré dans le boîtier (11).

3. Dispositif de réglage (10) selon la revendication 1, avec en outre une plaque d'écartement (35) à monter sur une des parties d'appui (4.1, 6.2) de l'outil de déformation de tôle (1), de telle manière que la plaque d'écartement (35) se trouve entre la partie d'appui concernée (4.1, 6.2) et le boîtier (11) du dispositif de réglage (10), dans lequel le capteur (30) est disposé sur la plaque d'écartement (35).

4. Dispositif de réglage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de régulation (40) présente une unité d'entrée (50), par laquelle la force de pression de consigne peut être réglée manuellement.

5. Dispositif de réglage (10) selon la revendication 4, dans lequel l'unité d'entrée (50) présente un commutateur pour augmenter et diminuer manuellement par paliers la force de pression de consigne.

6. Dispositif de réglage (10) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'unité d'entrée (50) présente un clavier pour entrer des valeurs de la force de pression de consigne.

7. Dispositif de réglage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif de régulation (40) présente un écran d'affichage (55) et est conçu pour afficher chaque fois sous forme de valeurs la force de pression de consigne et la force de pression réelle sur l'écran d'affichage.

8. Dispositif de réglage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel il est prévu sur le dispositif de réglage (10), comme raccord externe, uniquement un raccord d'alimentation électrique (12).

9. Outil de déformation de tôle (1) avec deux parties d'outil (2, 5) mobiles l'une par rapport à l'autre pour déformer entre elles un matériau de tôle (B), un presse-tôle (4) et un serre-flan (6.1), qui sont mobiles l'un par rapport à l'autre parallèlement aux parties d'outil (2, 5), afin de serrer entre eux avec une force de maintien de tôle déterminée une partie de bord du matériau de tôle (B) lors de la déformation, et qui présentent des parties d'appui respectives (4.1, 6.2) opposées l'une à l'autre, entre lesquelles un dispositif de réglage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 est monté, afin de garantir une distance de presse-tôle désirée entre le presse-tôle (4) et le serre-flan (6.1) en faisant reposer les parties d'appui (4.1, 6.2) sur le dispositif de réglage (10).

Zeichnung