Verfahren zum lärm- und stossarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen und Stösselantrieb mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 2.1.Es sind bereits Lösungen zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen bekannt, bei denen die durch den Kurbel- oder Exzenterantrieb erzeugte sinusförmige Bewegungscharakteristik kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf die Platine (den Blechhalter) durch eine mittels hydraulischer Arbeitszylinder erzeugte, der Bewegung des Kurbel- bzw. Exzenterantriebes entgegengerichtete Relativbewegung überlagert wird. Diese Lösungen erfordern einen hohen technischen Aufwand. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, nach dem mit einfachen Mitteln und hohem Wirkungsgrad der Angleichvorgang beim Schließen des Werkzeuges sicher beherrscht wird.
2.2.Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß man

a) kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf das Blechteil zur Erzeugung einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Bremskraft aus mindestens einem zwischen Stößel (4) und Pressengestell angeordneten Bremszylinder (3) den Druckmittelabfluß verzögert oder den Bremszylinder (3) mit einem Druckölspeicher (8) verbindet,

b) das in den Druckpunktzylindern (1) befindliche Drucköl durch die weitere Abwärtsbewegung der Pleuelstangen bei abgebremsten Stößel (4) in einen Druckölspeicher (7) oder zumindest teilweise in den unteren Zylinderraum des Bremszylinders (3) verdrängt,

c) nach Beendigung des Angleichvorganges den Bremszylinder (3) durch Umschalten der Ventile druckentlastet und

e) während des Stößelrückhubes durch das Aufbringen einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Kraft mittels der Bremszylinder (3) den Stößel wieder in die Ausgangslage absenkt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Fressen, insbesondere Pressen zum Umformen von Blechteilen bei hohen Hubzahlen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Stößelantrieb für mechanische Pressen mit einer Einrichtung zur Durchführung des o. g. Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
Bei mechanischen Kurbel- bzw. Exzenterpressen entstehen bei hohen Hubzahlen und großen Ziehtiefen durch den Auftreffstoß negative Auswirkungen auf die Teilequalität und eine unzulässige Lärmbelastung für den Werker.
Die kostenaufwendigen Gelenk- bzw. Hebelpressen haben den Auftreffstoß gemindert, dennoch sind insbesondere beim Einsatz von Pneumatikkissen in vielen Fällen zusätzlich noch Einrichtungen zum Vorbeschleunigen der bewegten Massen erforderlich. Bei Schneidarbeiten ohne Kissen im Tisch kann auf diese Einrichtungen nicht zurückgegriffen werden.
Es wurden auch Lösungen für den Stößelantrieb vorgeschlagen, die die werkzeugabhängigen Angleichvorgänge durch eine geeignete Gestaltung der Kinematik im Antriebsmechnismus (DE 41 30 004 A1) realisieren. Die Variabilität des Aufsetzpunktes führt dabei konstruktiv zu außerordentlich hohen Anforderungen.
Bei einem weiteren Vorschlag (DE 41 12 942 A1) ist der Stößelantrieb als Innen- und Außenstößel ausgebildet. Dabei wird der Innenstößel durch steuer- und regelbare Hubzylinder angetrieben, die am Außenstößel befestigt sind.
Aus den DD 279 639 A1 und DD 295 798 A5 sind zwei Lösungen bekannt, bei denen der Angleichvorgang durch gesteuerte Hubzylinder, die zwischen den Druckpunkten und dem Stößel angeordnet sind, realisiert wurde.

[0002] Keine der vorgeschlagenen Lösungen erfüllt die Anforderungen, mit einfachen Mitteln ein leistungsfähiges und robustes Verfahren für den Angleichvorgang zu schaffen unter Beachtung eines hohen Wirkungsgrades der Maschine.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, nach dem mit einfachen Mitteln und hohem Wirkungsgrad der Angleichvorgang beim Schließen des Werkzeuges sicher beherrscht wird.

[0004] Erfindungsgemäß wird das durch die Abarbeitung der Verfahrensschritte gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist eine noch bessere Anpassung der Bewegungscharakteristik möglich. Im Anspruch 3 wird ein Verfahren angegeben, nach dem die optimalen Einstellparameter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 ermittelt werden können.
Ein Stößelantrieb mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 ist im Anspruch 4 beschrieben. Die Ansprüche 5 bis 7 enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung nach Anspruch 4.

[0005] Als Angleichvorgang wird die Bewegung des Stößels in Bezug zur Druckpunktfläche des Pleuels bezeichnet. Dieser Angleichvorgang kann nur über den begrenzten Hub der Druckpunktzylinder erfolgen. Der Angleichvorgang gelingt, wenn folgende Bedingungen erfüllt werden:

1. Der Angleichvorgang muß mit einer ausreichend großen Geschwindigkeit erfolgen. Da die Richtung der Angleichbewegung der Antriebsbewegung des Stößels entgegengesetzt ist, verlangsamt sich die Bewegung des Stößels bezüglich des Pressengestells im gleichen Maße.

2. Die Geschwindigkeit des Stößels muß beim Auftreffen auf das Blechteil ausreichend klein sein, d.h. die Relativgeschwindigkeit gegenüber den Pleuelstangen soll möglichst ihr Maximum erreichen.

3. Nach dem Aufsetzen des Stößels auf das Blechteil soll der Stößel in Richtung des Blechteils wieder ausreichend beschleunigt werden, damit am Ende des Angleichvorgangs der innere Anschlag mit einer reduzierten Geschwindigkeit erreicht wird.

Zur Beeinflussung des Angleichvorgangs stehen mit der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung folgende Variablen zur Verfügung:

• Nocken zum Einschalten und Ausschalten des Bremsvorgangs,
• Nocken zur Einleitung und Beendigung des Beschleunigungsvorgangs,
• Drucksollwert für den Druckölspeicher zur Einstellung der erforderlichen Bremskraft.

Damit soll der Hybridantrieb an unterschiedliche Hubzahlen, verschiedene Ziehtiefen, variable Oberwerkzeugmassen und an verschiedene Ziehkissen- und Verfahrenskräfte anpaßbar sein.

[0006] Die Ermittlung der optimalen Einstellparameter wird in nachfolgend beschriebener Verfahrensweise vorgenommen.
Der Angleichvorgang wird in zwei Bereiche unterteilt - in den Brems- und in den Beschleunigungsvorgang. Sind die Verfahrens- und Ziehkissenkräfte vernachlässigbar klein, so werden für das Bremsen und das Beschleunigen gleichgroße Wege vorgesehen, also jeweils der halbe Relativhub.
Zur gezielten Beeinflussung des Bremsvorgangs können folgende modellhafte Überlegungen zugrunde gelegt werden. Die dominante Größe beim Bremsen ist die kinetische Energie des Stößels, die durch die Stößelmasse und die momentane Stößelgeschwindigkeit gekennzeichnet ist. Dem Stößel wird während des Bremsvorgangs eine definierte Kraft entgegengesetzt (Druck des Hydrauliköls im Druckölspeicher) und über den Bremsweg wird die kinetische Energie größtenteils in potentielle Energie (Federspannarbeit) umgewandelt. Dabei treten strömungsbedingte Verluste auf. Die Stößelbewegung läßt sich vereinfacht mit der Bewegungsgleichung eines schwach gedämpften, schwingungsfähigen Systems 2. Ordnung beschreiben.

[0007] Die Lösung der Differentialgleichung ist der Relativweg, den der Stößel in Richtung des Druckpunktes zurücklegt. Bei Einleitung des Bremsvorgangs wird der Stößel vom Antrieb "abgekoppelt" und verlangsamt seine Geschwindigkeit, bis die gewünschte Auftreffgeschwindigkeit erreicht ist. In Abhängigkeit von der Bremskraft wird dabei ein bestimmter Bremsweg zurückgelegt. Der Bremsweg und die Bremsgeschwindigkeit sind als Funktion von der Zeit und der Bremskraft als Gleichungssytem darstellbar. Die Lösung des Gleichungssystems gibt die erforderliche Bremskraft und die dazugehörige Bremszeit an, die der Stößel benötigt, um die gewünschte Auftreffgeschwindigkeit nach dem halben Relativweg zu erreichen. Damit läßt sich der Kurbelwinkel zum Zeitpunkt des Auftreffens angeben. Unter der Voraussetzung, daß sich die Hubzahl der Presse während der Abwärtsbewegung des Stößels nicht ändert, kann der Startpunkt (z.B. durch Nocken) für die Einleitung des Bremsvorgangs exakt ermittelt werden.
Die Einleitung des Beschleunigungsvorgangs erfolgt unmittelbar nach dem Aufsetzen. Mit dem Beschleunigen stellen sich die schaltungstechnisch bedingten Zwangsverhältnisse ein. Der Stößel nimmt unter der Vorraussetzung der Flächengleichheit von Brems- und Druckpunktzylinder die Hälfte der aktuellen Antriebsgeschwindigkeit an. Damit ist der innere Anschlag erreicht.
Muß während des Angleichvorgangs mit Ziehkissen- und Verfahrenskräften gerechnet werden, so spielt die Federsteifigkeit des eingeschlossenen Hydrauliköls eine Rolle. Der hydraulische Zwanglauf wird erst dann voll wirksam, wenn das Öl in den Rohrleitungen ausreichend vorgespannt ist. Die Folge ist eine Verzögerung des Beschleunigungsvorgangs, so daß u.U. der innere Anschlag mit einer größeren Geschwindigkeit als vorgesehen, erreicht wird. In diesem Fall muß das Verhältnis zwischen Brems- und Beschleunigungsweg derart geändert werden, daß sich der Beschleunigungsweg verlängert und der Bremsweg sich verkürzt.

[0008] Nach der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsordnung läßt sich der Angleichvorgang ebenfalls mit drei veränderbaren Parametern an unterschiedliche Hubzahlen, Ziehtiefen und Kräfte anpassen:

• Nocken zum Ein- und Ausschalten des Bremsvorgangs,
• Drucksollwert für den Druckölspeicher zur Einstellung der Bremskraft,
• Sollwert für das Stetigventil zur Regelung der Angleichgeschwindigkeit.

Im Unterschied zu der in Fig. 2 beschriebenen Schaltung wird der Angleichvorgang nicht durch Einstellung der Bremskraft und durch die darauf abgestimmte Auslösung des Bremsvorgangs vorgenommen, sondern der Angleichvorgang wird durch die Soll-Funktionsvorgabe und Regelung mit dem Stetigventil 10 dem Hybridantrieb "aufgezwungen". Da der Hybridantrieb zwischen zwei entgegengerichteten, hydraulischen Kräften eingespannt ist, läßt sich der Angleichvorgang bei ständig wirkender Bremskraft durch Abflußregelung des Öls aus den Druckpunktzylindern beeinflussen. Die Bremsenergie muß hierbei größer als die durch die Pressenhubzahl bestimmte kinetische Energie des Stößels sein und ergibt sich aus der Bewegungscharakteristik des Angleichvorgangs.Aus energetischen Gründen ist es sinnvoll, die Bremskraft an die sich ändernde Pressenhubzahl anzugleichen. Die Zeitdauer des gesamten Angleichvorgangs ist abhängig von der Pressenhubzahl und zusätzlich von der gewünschten Auftreffgeschwindigkeit.
Prinzipiell lassen sich beliebige Bewegungsfunktionen der Rast-in-Rast-Kinematik dem Hybridantrieb vorgeben. Die beim Beschleunigen gegen das Ziehkissen auftretenden Ziehkissen- und Verfahrenskräfte beeinflussen den Angleichvorgang solange nicht, wie der Druck in den Druckpunktzylindern seinen Grenzwert noch nicht erreicht hat.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1:

den Verfahrensablauf zur Ermittlung der optimalen Einstellparameter als Blockschaltbild,

Fig. 2:

eine Einrichtung zum Bremsen und Beschleunigen durch reversierbare Energiewandlung,

Fig. 3:

eine Einrichtung zum Bremsen und Beschleunigen durch Verdrängersteuerung über ein Stetigventil und die

Fig. 4-6:

weitere Varianten für die Ausgestaltung des Stößelantriebes.

[0010] Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind nach Fig. 2 in den Druckpunkten des Stößels 4 zwischen den Pleuelstangen und dem Stößel 4 zusätzliche hydraulisch betätigbare Druckpunktzylinder 1 mit einfachwirkenden Kurzhubkolben 1a angeordnet. Am Kopfstück 27 sind die Kolbenstangen 2 von Bremszylindern 3 (mit beiderseitigen Kolbenstangen) angelenkt, während das Gehäuse am Stößel 4 befestigt ist. Die oberen und unteren Räume der Bremszylinder 3 können durch das Ventil 5 bei Erfordernis gegeneinander abgesperrt werden. Über ein Rückschlagventil 6 wird bei Bedarf Öl aus dem mit Niederdruck beaufschlagten, als Kolbenspeicher ausgeführten Druckölspeicher 7 gesaugt. Der Druckölspeicher 8 dient als Energiewandler des zu bremsenden und zu beschleunigenden Stößels 4.
Mit den Einschalten der Pressenkupplung wird das Rückschlagventil 11 entsperrt, so daß unter dem Vorspanndruck des Druckölspeichers 8 die Kurzhubkolben 1 gespreizt werden, bevor der Stößel 4 mit dem Oberwerkzeug schließt. Das Sperren des Ventils 5 bewirkt ein zügiges Bremsen des Stößels 4, indem das Öl aus den oberen Räumen der Bremszylinder 3 in den Druckölspeicher 8 verdrängt wird. Gleichzeitig schieben die Kurzhubkolben 1a das Öl in die unteren Räume der Bremszylinder 3. Bei Bedarf wird Öl vom Druckölspeicher 7 über das Rückschlagventil 6 angesaugt.
Mit deutlich reduzierter Geschwindigkeit setzt der Stößel 4 mit Oberwerkzeug auf die Platine 19 auf. Das restliche Öl aus den Druckpunktzylindern 1a wird in die unteren Räume der Bremszylinder 3 gepreßt. Dadurch erfahren der Stößel 4 mit Oberwerkzeug, die Platine 19, der Blechhalter 20, die Druckbolzen 21 sowie die nicht dargestellte Druckbolzenplatte des Ziehkissens eine Beschleunigungskraft gegen das Kopfstück 27, die solange wirkt, bis die Kurzhubkolben 1a ihren unteren mechanischen Anschlag erreichen.

[0011] Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 wird nachstehend an Hand der Funktionen der einzelnen Bauteile näher erläutert.

1. Kurzhubkolben 1a

[0012] Der Hub der Kurzhubkolben 1a repräsentiert den Angleichweg, den der Stößel 4 benötigt, um auf die Auftreffgeschwindigkeit abgebremst und nach dem Aufsetzen auf die Platine 19 wieder beschleunigt zu werden. Diese Angleichung setzt sich also aus dem Bremsweg und dem Beschleunigungsweg zusammen. Das Verhältnis von Bremsweg zu Beschleunigungsweg ist 1:1 wenn keine äußeren Kräfte auf den Stößel 4 wirken, während dieser beschleunigt wird. Das Steuerungsverfahren sieht es vor, die auf den Stößel 4 wirkenden Verfahrens- und Kissenkräfte durch eine Veränderung des Verhältnisses von Brems- und Beschleunigungsweg zu berücksichtigen. Die Fläche der Kurzhubkolben 1a richtet sich nach der maximalen Beschleunigungskraft, die der Stößel 4 bei einem bestimmten Maximaldruck aufbringen kann.

2. Bremszylinder 3

[0013] Die Gehäuse der Bremszylinder 3 sind mit dem Stößel 4 fest verbunden. Damit sind alle Elemente der hydraulichen Schaltung in bzw. am Stößel 4 angeordnet, so daß keine flexiblen Hydraulikleitungen erforderlich sind, die hydrauliche Verbindungen zwischen feststehenden und bewegten Teilen der Presse herstellen. Die Kolbenstangen 2 der Bremszylinder 3 sind mindestens an einem Ende fest mit dem Pressengestell verbunden. Die Bremszylinder 3 müssen als Gleichgangzylinder ausgebildet sein, da jeweils beide Zylinderkammern miteinander kurzgeschlossen sind, wenn der Angleichvorgang nicht stattfindet. Ist die Kolbenfläche der Kolben der Bremszylinder 3 gleich der Fläche der Kurzhubkolben 1a, so ist die Geschwindigkeit des Stößels 4 am Ende des Angleichvorgangs halb so groß wie die momentane Geschwindigkeit der Pleuelstangen. Mit dieser Geschwindigkeit wird der innere Anschlag erreicht. Diese Anschlaggeschwindigkeit läßt sich verringern, indem die Fläche der Kolben der Bremszylinder 3 kleiner bemessen wird als die der Kurzhubkolben 1a der Druckpunkte. Aus energetischen Gründen ist jedoch Flächengleichheit anzustreben.

3. Ventil 5 ("Bremsen")

[0014] Dieses Sitzventil unterbricht den Kurzschluß zwischen Zylinderober- und -unterseite der Bremszylinder 3 während des gesamten Angleichvorgangs. Es leitet mit seiner Betätigung den Bremsvorgang ein und muß am Ende des Beschleunigungsvorgangs, wenn das Ölvolumen aus den Druckpunktzylindern 1 in die Bremszylinder 3 verdrängt wurde, wieder aktiviert werden. Dies geschieht um ein Überfüllen des Druckölspeichers 8 und das Abspritzen des überschüssigen Öles über das Speichersicherungsventil zu vermeiden.

4. Rückschlagventil 6 ("Nachsaugen")

[0015] Während des Bremsvorgangs gelangt das Öl aus den oberen Räumen der Bremszylinder 3 in den Druckölspeicher 8. Gleichzeitig ergibt sich für die unteren Räume der Bremszylinder 3 ein Volumenbedarf, der über das Rückschlagventil 6 durch den Druckölspeicher 7 gedeckt wird. Das Rückschlagventil 6 verhindert jedoch ein Rückfließen der für die Druckpunktzylinder 1 bestimmten Ölmenge in den Druckölspeicher 7, wenn das "Spreizen" des Hydraulikantriebes eingeleitet wird.

5. Druckölspeicher 7

[0016] Der als Kolbenspeicher ausgeführte Druckölspeicher 7 dient als "Ölreservoir" für die gesamte hydrauliche Schaltung des Hydraulikantriebs und deckt den während des Angleichvorgangs auftretenden Volumenbedarf. Der Druckölspeicher 7 ist soweit vorgespannt, daß die kurzzeitig auftretenden großen Volumenströme nicht zu Unterdruck in der Anlage führen.

6. Druckölspeicher 8

[0017] Der als Blasenspeicher ausgeführte Druckölspeicher 8 ist vor dem Angleichvorgang soweit vorgespannt, daß der in ihm herrschende Druck die erforderliche Bremskraft bewirkt. Er nimmt während des Angleichvorgangs die Ölmenge auf die aus den Bremszylindern 3 verdrängt wird und gibt diese Ölmenge beim "Spreizen" des Hydraulikantriebs an die Druckpunktzylinder 1 wieder ab. Sind die Flächen der Kolben der Bremszylinder 3 gleich denen der Kurzhubkolben, muß dem Druckölspeicher 8 über die Pumpe kein zusätzliches Öl zugeführt werden.

7. Druckbegrenzungsventil 9

[0018] Das Druckbegrenzungsventil 9 ist vorzugsweise als Stetigventil ausgeführt und dient innerhalb einer Speicherladeregelung zusätzlich der Einstellung des erforderlichen Bremsdruckes. Ist der Druckölspeicher 8 auf das erforderliche Maß gefüllt, wird die Pumpe auf drucklosen Umlauf gestellt.

8. Entsperrbares Rückschlagventil 11 ("Spreizen")

[0019] Das entsperrbare Rückschlagventil 11 wird aktiviert, wenn der Ziehvorgang abgeschlossen ist und der Stößel 4 wieder in seine Ausgangslage gebracht werden muß. D.h., die Druckpunktzylinder (1) werden wieder gefüllt, indem sie über das entsperrbare Rückschlagventil 11 mit dem Druckölspeicher 8 verbunden werden.

9. Wegeventil 30 ("Beschleunigen")

[0020] Mit Hilfe des Wegeventils 30 wird das "Beschleunigen", also die zweite Phase des Angleichvorgangs eingeleitet. Dabei wird durch Umschalten auf ein höheres Druckniveau dafür gesorgt, daß das aus den Druckpunktzylindern 1 austretende "überschüssige" Öl nicht mehr über ein Druckbegrenzungsventil in den Druckölspeicher 7, sondern zwangsweise in die unteren Räume der Bremszylinder 3 gelangt. Somit wird eine "hydrauliche Übersetzung" aktiviert, die den Stößel 4 mit der halben Geschwindigkeit der Pleuelstangen gegen das Werkzeug bewegt.

[0021] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt der Bremsvorgang des Stößels 4 mit Oberwerkzeug analog der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 bei geöffneten Rückschlagventil 11. Dieses entsperrbare Rückschlagventil 11 ist auch während des Beschleunigungsvorgangs zunächst geöffnet. Es wird geschlossen, bevor die Kurzhubkolben 1a die Endlage erreicht haben. Das Stetigventil 10 wirkt bis zum Anschlag der Kurzhubkolben 1a als Dämpfungsventil.

[0022] Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist die Ausbalancierungseinrichtung steuerbar ausgeführt und bremst den Stößel 4 zum erforderlichen Wegpunkt und mit ausreichender Intensität nach Entkopplung des Kraftflusses in den Druckpunkten vorübergehend ab. Hierzu ist zwischen dem Ausbalancierungszylinder 13 und dem Ausgleichsbehälter 14 mindestens ein Ventil 15 angeordnet. Am Druckraum der Ausbalancierungszylinder 13 sind einerseits zur Vermeidung unzulässiger Drücke Druckbegrenzungsventile 16 und andererseits mindestens ein Rückschlagventil 17 zur Verhinderung eines Unterdrucks eingebaut.
Die Kurzhubkolben 1a können ihren Hub zurücklegen, wenn das in den Druckpunktzylindern 1 eingeschlossene Öl über das Schalt- bzw. Stetigventil 18 in den Druckölspeicher 7 gedrückt wird.
Durch die Hubeinleitung über den nicht dargestellten Antrieb geht der Stößel 4 mit Oberwerkzeug in Schließstellung. Kurbelwinkelabhängig wird das Ventil 15 in Sperrstellung geschaltet, so daß sich ein erhöhter Druckanstieg im Druckraum der Ausbalancierungszylinder 13 einstellt. Dadurch erhöht sich auch der Hydraulikdruck in den Druckpunktzylindern 1, da das Ventil 18 sich ebenfalls in Sperrstellung befindet. Bevor das Oberwerkzeug auf die Platine 19 trifft, wird das Ventil 18 kurbelwinkelabhängig geöffnet. Die erhöhte Ausbalancierkraft ist in der Lage, den Stößel 4 wirksam zu bremsen, wobei der Antrieb über den Kurzhubkolben 1a das Drucköl aus den Druckpunktzylindern 1 über das Ventil 18 in den Druckölspeicher 7 drückt. Die Signalgabe erfolgt so, daß der Hub des Kurzhubkolbens 1a noch nicht zurückgelegt ist, bevor das Oberwerkzeug die Platine 19 erreicht. Infolge der Stößelbremsung bei fortschreitender Stößelbewegung reduziert sich die Auftreffgeschwindigkeit deutlich.
Mit reduzierter Geschwindigkeit werden der Blechhalter 20 mit den Druckbolzen 21 und die massebehafteten Elemente des Ziehkissens beschleunigt und gleichzeitig die Kissenkraft überwunden. Während des Ziehvorganges wird das Ventil 15 geöffnet, so daß sich die Drücke im Ausbalancierzylinder 13 und Ausgleichsbehälter 14 angleichen können. In Tiefstlage wird das Ventil 15 erneut geschlossen. Durch den Druckzusammenbruch in den Ausbalancierungszylindern 13 kann der Stößel 4 nicht mehr der Bewegung des Antriebs der Kurzhubkolben 1a folgen. Dadurch entsteht ein Sog in den Druckpunktzylindern 1 und über das Rückschlagventil 22 bzw. Ventil 18 gelangt das Öl aus dem Druckölspeicher 7 wieder in die Druckpunktzylinder 1 zurück.
Es ist auch denkbar, alternativ die pneumatischen Ausbalancierzylinder 13 und den Ausgleichsbehälter 14 durch hydrauliche Arbeitszylinder und hydrauliche Druckspeicher mit zwischengeschalteten Hydraulikventilen zu ersetzen.

[0023] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wirken hydrauliche Arbeitszylinder 23 kurz vor dem Auftreffen des Oberwerkzeuges auf das Unterwerkzeug auf den Stößel 4. Die Kolbenstangen 24 können mit dem Stößel 4 gekoppelt oder durch hier nicht dargestellte Verstellspindeln beaufschlagt werden. Die Arbeitszylinder 23 können auf dem unteren Werkzeugträger, dem Maschinentisch, im Seitenständer oder am Kopfstück 27 angeordnet sein. Das Stetigventil 25 wird über Steuernocken so aktiviert, daß das Oberwerkzeug auf die Platine 19 trifft, bevor die Kurzhubkolben 1a ihren Hub zurückgelegt haben. Ist der Hub zurückgelegt, kann der Druckraum der Arbeitszylinder 23 drucklos gemacht werden. Über das Rückschlagventil 26 wird der Druckraum während des Hochlaufs des Stößels 4 wieder gefüllt, so daß die Kolbenstangen 24 ihre Ausgangsstellung erreichen.

[0024] Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist das Gehäuse der Bremszylinder 3 am Stößel 4 montiert, dessen Kolbenstange am Kopfstück 27 angelenkt ist. Im Vorhub des Stößels 4 erfolgt ein Volumenaustausch des Öles aus dem stangenseitigen in den anderen Kolbenraum des Bremszylinders 3. Dabei ist das Ventil 5 geöffnet und das Volumendefizit wird mittels Ausgleichsbehälter 28 aufgehoben. Um den erforderlichen Füllgrad des Zylinderraumes zu sichern, wird der Ausgleichsbehälter 28 vorgespannt. Ein Druckbegrenzungsventil 29 sichert den stangenseitigen Druckraum des Bremszylinders 3 gegen unzulässige Betriebsdrücke ab. Zum Abbremsen des Stößels 4 vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf den Blechhalter 20 wird das Ventil 5 geschlossen. Über die eingeschlossene Ölsäule wird eine Bremswirkung auf den Stößel 4 ausgeübt. Die Relativbewegung zwischen dem Kurzhubkolben 1a und dessen Anschlag wird erreicht, indem das Ventil 18 geöffnet wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen, bei dem die durch den Kurbel- oder Exzenterantrieb erzeugte sinusförmige Bewegungscharakteristik während bestimmter Phasen des Stößelhubes - vorzugsweise kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf die Platine (den Blechhalter) - durch eine mittels zusätzlicher, in Abhängigkeit vom Stößelweg oder Kurbelwinkel der Presse steuerbarer hydraulischer Arbeitszylinder erzeugte, der Bewegung des Kurbel- bzw. Exzenterantriebes entgegengerichtete Relativbewegung überlagert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß man

a) kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf das Blechteil zur Erzeugung einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Bremskraft aus mindestens einem zwischen Stößel (4) und Pressengestell (Tisch, Pressenständer, Werkzeugträger oder Kopfstück) angeordneten Bremszylinder (3) den Druckluftablaß bzw. den Druckölabfluß absperrt bzw. verzögert oder den Bremszylinder (3) mit einem Druckölspeicher (8) verbindet,

b) den Druckölabfluß aus den in jedem Druckpunkt zwischen Pleuelstange und Stößel (4) vorgesehenen hydraulischen Druckpunktzylindern (1) - ggf. über Ventile - bewirkt, in dem das in den Druckpunktzylindern (1) befindliche Drucköl durch die weitere Abwärtsbewegung der Pleuelstangen bei abgebremsten Stößel (4) in einen Druckölspeicher (8) oder zumindest teilweise in den unteren Zylinderraum des Bremszylinders bzw. der Bremszylinder (3) verdrängt wird,

c) nach Beendigung des Angleichvorganges den Bremszylinder bzw. die Bremszylinder (3) durch Umschalten der Ventile druckentlastet und

d) während des Stößelrückhubes durch Druckbeaufschlagung der Kurzhubkolben (1a) oder durch das Aufbringen einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Kraft mittels der Bremszylinder (3) den Kurzhubkolben (1a) wieder in die Ausgangslage bringt.

2. Verfahren zum lärm- und stoßarmen Angleichen des Ober- und Unterwerkzeuges von mechanischen Pressen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man

a) den Angleichvorgang in einen Bremsvorgang - bei dem die Stößelgeschwindigkeit relativ zur Pleuelstangengeschwindigkeit vermindert wird - und einen Beschleunigungsvorgang - bei dem die Stößelgeschwindigkeit der Pleuelstangengeschwindigkeit wieder angenähert wird - aufteilt, wobei man

b) das Verhältnis von Bremsweg und Beschleunigungsweg so einstellt, daß der Bremsweg und der Beschleunigungsweg jeweils ca. der Hälfte des Hubweges des Kurzhubkolbens (1a) entspricht und der Bremsvorgang vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf die Platine (19) beendet ist, und

c) nach dem Aufsetzen des Werkzeuges auf die Platine (19) - zur Beschleunigung des Stößels (4) einschließlich des Blechhalters mit den wirkverbundenen Elementen des Ziehkissens auf Angleichgeschwindigkeit und den Druckaufbau im Ziehkissen - mittels schalt- oder steuerbarer Ventile den weiteren Ölablauf aus den Druckpunktzylindern (1) verzögert, wobei der Beschleunigungsvorgang abgeschlossen ist, wenn der Kurzhubkolben (1a) seinen Hubweg vollständig zurückgelegt hat.

3. Verfahren zur Ermittlung der optimalen Einstellparameter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,
gekennzeichnet durch die Abarbeitung der folgenden Verfahrensschritte, wobei einzelne Schritte in der Reihenfolge austauschbar sind:

a) Vorgabe der Bremskraft, der aktuellen Ziehtiefe, des Verhältnisses von Bremsweg zu Beschleunigungsweg und der geforderten Auftreffgeschwindigkeit,

b) Ermittlung der Bremszeit, bis die Auftreffgeschwindigkeit erreicht ist,

c) Ermittlung des Bremsweges, der bis zum Erreichen der Auftreffgeschwindigkeit zurückgelegt wird,

d) Vergleich der Parameter,

e) Ermittlung des Startnockens für die Einleitung des Beschleunigungsvorganges,

f) Ermittlung des Startnockens für die Einleitung des Bremsvorganges und

g) Bestimmung des Abschaltzeitpunktes für den Brems- und den Beschleunigungsvorgang.

4. Stößelantrieb für mechanische Pressen mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere für Pressen zum Umformen von Blechteilen bei hohen Hubzahlen, deren Stößel mittels Pleuelstangen mit dem Kurbel- oder Exzenterantrieb verbunden sind, wobei zur Realisierung einer der Hubbewegung der Pleuelstangen entgegengerichteten Relativbewegung des Stößels in jedem Druckpunkt zwischen den Pleuelstangen und dem Stößel ein zusätzlicher mit Drucköl beaufschlagbarer Kolben in einem Zylinderraum angeordnet ist, der seinerseits über ein Schaltventil mit einem Druckölspeicher wirkverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Druckpunktzylinder (1) angeordneten Kolben als einfachwirkende Kurzhubkolben (1a) ausgeführt sind und daß als temporär wirkende Stößelbremse mindestens ein hydraulisch oder pneumatisch wirkender Bremszylinder (3) zwischen Stößel (4) und Pressengestell (Tisch, Steitenständer, Werkzeugträger oder Kopfstück) angeordnet ist, wobei zum Druckaufbau während des Angleichprozesses mittels Ventilen der Druckluftablaß bzw. der Druckölabfluß aus dem Bremszylinder (3) absperrbar bzw. drosselbar oder der Bremszylinder (3) mit einem Druckölspeicher (8) wirkverbunden ist.

5. Stößelantrieb für mechanische Pressen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Bremszylinder (3) Hydraulikzylinder mit zweiseitig beaufschlagbaren Kolben vorgesehen sind, die vorzugsweise im bzw. am Stößel (4) befestigt und deren Kolbenstangen (2) am Pressengestell gelagert sind, wobei die unteren Zylinderräume der Bremszylinder (3) mit den Druckpunktzylindern (1) unmittelbar verbunden bzw. über ein Stetigventil (10) verbindbar sowie zur Realisierung des Ölumlaufes während der (normalen) Stößelbewegung über ein Schaltventil (5) mit den oberen Zylinderräumen der Bremszylinder (3) kurzgeschlossen sind und die oberen Zylinderräume zum Aufbau einer der Stößelbewegung entgegengerichteten Bremskraft während der Angleichphase nach dem Absperren des Schaltventiles (5) über ein entsperrbares Rückschlagventil (11) mit einem Druckölspeicher (8) wirkverbunden sind.

6. Stößelantieb für mechanische Pressen nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Druckpunktzylindern (1) und den unteren Zylinderräumen der Bremszylinder (3) ein den Ölabfluß an den Druckpunktzylindern (1) während des Beschleunigungsprozesses verzögerndes Ventil (10 oder 30) und ein Druckölspeicher (7) mit niedrigerem Öldruck sowie vor dem Druckölspeicher (7) ein den Druckölabfluß aus dem Druckölspeicher (8) in den Druckölspeicher (7) während des Spreizens sperrendes Rückschlagventil (11) angeordnet ist.

7. Stößelantrieb für mechanische Pressen nach Anspruch 4, deren Stößel- und Werkzeugmasse mittels einer hydraulisch oder pneumatisch wirkenden Ausbalancierungseinrichtung kompensiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausbalancierungszylinder (13) als Bremszylinder mitgenutzt werden, wobei zum Zwecke einer gezielten Druckerhöhung in den Ausbalancierungszylindern (13) während des Angleichvorganges zwischen den Ausbalancierungszylindern (13) und den Ausgleichsbehälter (14) ein das Ausströmen der Druckluft in dieser Phase sperrendes oder das Ausfließen des Drucköles verzögerndes Ventil (15) angeordnet ist.

Zeichnung