Fahrenbach, Jürgen (Vorderbergstrasse 18, Aichelberg, 73101, DE)
Schaller, Hans-jörg (v. Reischachstrasse 1, Vaihingen, D-71665, DE)
Fahrenbach, Jürgen (Vorderbergstrasse 18, Aichelberg, 73101, DE)
Schaller, Hans-jörg (v. Reischachstrasse 1, Vaihingen, D-71665, DE)
| 1. | Verfahren zum Schneiden von hochfesten Werkstücken, insbesondere Blechen (3) aus martensitischem Stahl, wobei das Werkstück (3) bei dem Verfahren vor und wäh¬ rend eines Schervorgangs einer Biegebeanspruchung aus¬ gesetzt wird, die eine wesentliche Zugkraftkomponente quer zu der gewünschten Schnittkontur (8) verursacht. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) an einer Seite der zu erzeugenden Schnittkontur (8) zwischen einer Auflagefläche (16) und einem Werkstückhalter (17) festgeklemmt wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festhaltekraft so groß ist, dass die durch die Bie¬ gung verursachten Zugspannungen unmittelbar an der Schnittkontur (8) von dem Werkstückhalter (17) aufge¬ nommen werden. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in d^s Werkstück (3) eingeleitete Zugspannung nahe anderFließgrenzedesjeweiligenMaterialsfestgelegt ist, aus dem das Werkstück besteht. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Vorbiegung in das Werkstück (3) eingelei¬ tete Zugspannung an der Seite des Werkstücks (3) er¬ zeugt wird, von der her auch das Schneidmesser in das Werkstück (3) eindringt. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Werkstückes (3) mit dem Biegemoment, das an der Schnittlinie (8) eine Zugspannung (23, 24) erzeugt, mittels eines an einem Schneidmesser (11) an¬ gebrachten Vorsprunges (20) erfolgt. |
| 7. | Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) von der Schneidkante (12) des Schneidmessers (11) beabstandet ist und bei Durchfüh¬ rung des Schervorgangs vor der Schneidkante (12) auf dem Werkstück (3) aufsetzt. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a zwischen der Schneidkante (12) und dem Vorsprung (20) in einem Bereich liegt, der in Abhängig¬ keit von der Werkstückdicke d und der Höhe h des Vor¬ sprungs folgendermaßen festgelegt ist :. |
| 9. | wobeik=0,8...5 a/h = k * d, σ=MbΛΛ/b;f=(F*I3)/(3*E*I);Wb=b*h3/6;σ=(FT6)/(b*h2);l=(b*h3)/12; fb=(R0,2*l2)/(E*s)*2/3*k R0,2=Fließgrenze;L=Abstand;E=Elastizitätsmodul;s=Blechdicke. |
| 10. | das Werkstück (3) an der Schnittkontur (8) mittels ei¬ nes Schneidmessers (11) abgeschert wird, das in einer quer zu dem Werkstück (3) gerichteten Bewegung an der Schnittkontur (8) aufsetzt. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aufrechterhaltung einer Druckspannung in dem Werkstück (3) an der dem Schneidmesser (11) und.der Vorbiegeeinrichtung(19)abgewandtenSeiteeinEinreißen den des Werkstücks (3) im Bereich der Schnittkontur (8) verhindert wird. |
| 12. | Vorrichtung zum Biegeschneiden eines Werkstücks gemäß dem Verfahren nach Anspruch l mit einer Auflagefläche (16) zur Auflage des Werkstücks (3) , die eine der gewünschten Schnittkontur (8) ange passte Kante (18) aufweist, mit einem Schneidmesser (11) , das eine der Schnittkon¬ tur (8) angepasste Schneidkante (12) aufweist, und mit einer Vorbiegeeinrichtung (19) , die in einem seit¬ lichen Abstand zu der Schnittkontur (8) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Werkstück mit einem Biegemo¬ ment und dadurch im Bereich der Schnittkontur (8) mit einer Zugspannung zu belasten, bevor das Schneidmesser (11) in das Werkstück (3) eindringt. |
| 13. | Vorrichtung nach Anspruch 11, dar111 ch gekennzeichnet, die Vorbiegeeinrichtung (19) vorzugsweise auf der Äbfallseite der Schnittkontur (8) angeordnet ist. |
| 14. | Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbiegeeinrichtung (19) durch wenigstens ei¬ nen Vorsprung (20) gebildet ist, der in einem festge¬ legten Abstand zu der Schnittkontur (8) angeordnet ist. |
| 15. | Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand in Abhängigkeit von der lokalen Krüm¬ mung der Schnittkontur (8) festgelegt ist. |
| 16. | Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) ein leistenartiger Vorsprung ist. |
| 17. | Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) mit dem Schneidmesser (11) ver¬ bunden ist . |
| 18. | Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) an einem gesonderten Element (27) ausgebildet ist. |
| 19. | Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Element (27) mit einer eigenen An¬ triebseinrichtung verbunden ist . |
| 20. | Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (20) mit einer Kraftbegrenzungsein¬ richtung verbunden ist. |
| 21. | Presse (1) , insbesondere zum Stanzen von Blechen, mit einem Pressengestell, 2u dem ein Pressentisch (4) zur Aufnahme eines Unterwerkzeuges (12) gehört und in dem ein Stößel (9) beweglich gelagert ist, der mit ei¬ ner Antriebseinrichtung (6) in Verbindung steht und ein Oberwerkzeug (11) trägt, mit einer steuerbaren Blechhalteeinrichtung (21) , die zu dem Werkzeug (10) gehört und die das Werkstück (16) während des Umformvorganges gegen das Unterwerkzeug (12) presst und sich dazu mit einem Ende an dem Stößel (9) und mit ihrem anderen Ende auf dem Werkstück (16) abstützt, mit einer Steuereinrichtung (51, 53) , die der Blech¬ halteeinrichtung (21) zugeordnet ist und die die von der Blechhalteeinrichtung (21) ausgeübte, zwischen dem Stößel (9) und dem Werkstück (16) wirkende Kraft beein flusst. |
| 22. | Presse nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalteeinrichtung (21) wenigstens einen Hydrau¬ likzylinder (19) aufweist, der an ein Hydrauliksystem (37) angeschlossen ist, das den Hydraulikzylinder (19) mit einem unter Druck stehenden Hydraulikfluid beauf¬ schlagt. 22. Presse nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (37) wenigstens einen ersten hyd¬ raulischen Druckspeicher (38) aufweist. 23. Presse nach Anspruch 20. dadurch gekennzeichnet, da'ss das Hydrauliksystem (37) wenigstens einen zweiten hyd¬ raulischen Druckspeicher (39) aufweist. |
| 23. | 24 Presse nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) eine Ventileinrichtung (48) zur Steuerung des Hydraulikflusses aus dem Hydraulik¬ zylinder (19, 20) sowie eine Sensoreinrichtung (50) umfasst, die die Ventileinrichtung (48) steuert. |
| 24. | 25 Presse nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (50) dazu eingerichtet ist, das Überschreiten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Relativbewegung zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Werkstück (16) zu erfassen. |
| 25. | 26 Presse nach Anspruch 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (48) und die Sensoreinrichtung (50) durch ein durchflussempfindliches Ventil gebildet sind. |
| 26. | 27 Presse nach Anspruch20» dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) dazu eingerichtet ist, die von der Blechhalteeinrichtung (21) ausgeübte Kraft sprunghaft zu erhöhen, wenn das Überschreiten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Relativbewegung zwi¬ schen dem Oberwerkzeug (11) und dem Werkstück (16) festgestellt wird. |
| 27. | 28 Presse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51, 53) mit einer Gebereinrich¬ tung (54, 55) zur Erfassung der aktuellen Stößelpositi¬ on oder einer anderen Größe verbunden ist, die mit der Stößelposition in einem eindeutigen Zusammenhang steht . Presse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51, 53) eine sprungartige Ände¬ rung der von der Blechhalteeinrichtung () aufgebrachten Kraft nur für einen abgegrenzten Abschnitt des Stößel weges freigibt. Presse (1) , insbesondere zum Stanzen von Blechen, mit meinem Pressengestell, zu dem ein Pressentisch (4) zur Aufnahme eines Unterwerkzeuges (12) gehört und in dem ein Stößel (9) in Stößelbewegungsrichtung beweglich gelagert ist, der mit einer Antriebseinrichtung (6) in Verbindung steht und ein Oberwerkzeug (11) trägt, mit einer steuerbaren Abstützeinrichtung (21) , die we¬ nigstens zeitweilig gegen die Stößelarbeitsrichtung gegen den Stößel (9) drückt, mit einer Steuereinrichtung (51, 53) , die der Abstütz¬ einrichtung (21) zugeordnet ist und die das Überschrei¬ ten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Relativbe¬ wegung zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Werkstück (16) erfasst und anhand dessen die von der Abstützein¬ richtung (21) ausgeübte, zwischen dem Stößel (9) und dem Werkstück (16) wirkende Kraft beeinflusst, wobei die Steuereinrichtung (51, 53) die Beeinflussung der von der Abstützeinrichtung (21) aufgebrachten Kraft nur innerhalb eines FreigabeWegabschnitts der Stößel bewegung freigibt. 31. Presse nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (21) eine Blechhalteeinrichtung (21) ist. |
| 28. | 32 Presse nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung (21) wenigstens einen Hydraulik¬ zylinder (19, 20) aufweist, der an ein Hydrauliksystem (37) angeschlossen ist, das den Hydraulikzylinder (19, 20) mit einem unter Druck stehenden Hydraulikfluid be¬ aufschlagt. |
| 29. | 33 Presse nach Anspruch 32', dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (37) wenigstens einen ersten hyd¬ raulischen Druckspeicher (38) aufweist. |
| 30. | 34 Presse nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (37) wenigstens einen zweiten hyd¬ raulischen Druckspeicher (39) aufweist. |
| 31. | 35 Presse nach Anspruch 32 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51, 53) eine Ventileinrichtung (48) zur Steuerung des Hydraulikflusses aus dem Hydrau¬ likzylinder (19, 20) sowie eine Sensoreinrichtung (50) umfasst, die die Ventileinrichtung (48) steuert. |
| 32. | 36 Presse nach Anspruch 35. dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (50) dazu eingerichtet ist, das Überschreiten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Relativbewegung zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Werkstück (16) zu erfassen. |
| 33. | Presse nach Anspruch 36., dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (48) und die Sensoreinrichtung (50) durch ein durchflussempfindliches Ventil gebildet sind. 3g_ Presse nach Anspruch 30; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51, 53) dazu eingerichtet ist, die von der Abstützeinrichtung (21) ausgeübte Kraft sprunghaft zu erhöhen, wenn das Überschreiten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Relativbewegung zwi¬ schen dem Oberwerkzeug (11) und dem Werkstück (16) festgestellt wird. 2g Presse' nach Anspruch 30ι dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51, 53) mit einer Gebereinrich¬ tung (54, 55) zur Erfassung der aktuellen Stößelpositi¬ on oder einer anderen Größe verbunden ist, die mit der Stößelposition in einem eindeutigen Zusammenhang steht. |
| 34. | 40 Presse nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Wegabschnitt einen einstellbaren Anfang φl, xl aufweist. |
| 35. | 41 Presse nach Anspruch 30 dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Wegabschnitt ein einstellbaren Anfang <p2, x2 aufweist. |
| 36. | 42 Presse nach Anspruch 30. dadurch gekennzeichnet, dass der FreigabeWegabschnitt während des Betriebs der Presse (1) von einem ausgewählten Parameter abhängig eingestellt wird. |
In der Praxis stellt sich zunehmend die Aufgabe, hoch¬ feste wenig oder nicht duktile Bleche, insbesondere marten- sitisch gehärtete Bleche (Stahlbleche) durch Scheren zu trennen. Dies ist beispielsweise im Rahmen der Herstellung von hochfesten Kraftfahrzeug-Karosserieteilen erforderlich,
wie sie zunehmend Anwendung finden. Zum Trennen solcher hochfesten Bleche werden in der Praxis gerne Laserschneid¬ anlagen eingesetzt. Diese haben jedoch eine begrenzte Pro¬ duktivität .
Der Versuch, solche martensitisch gehärteten Bleche mittels Stanzwerkzeugen entlang vorgegebener Schnittkonturen zu trennen, führt zu extremem Verschleiß an den Schneidkan¬ ten des Stanzwerkzeugs. Außerdem sind die so erzeugten Schneidkanten häufig ungenau oder rau. Dieser Nachteil ent¬ fällt beim Schneiden mittels Laserschneidanlage, wobei je¬ doch die Integration von Laserschneidanlagen z.B. in Umform¬ werkzeuge für Karosserieteile zumindest schwierig ist. Au¬ ßerdem geben Umformanlagen, wie beispielsweise Stufenpres¬ sen, dann den Arbeitstakt vor, so dass für die auszuführen¬ den Schneidvorgänge nur sehr kurze Zeitspannen zur Verfügung stehen.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein schnelles und verlässliches Verfahren zum Schneiden von hochfesten Blechen anzugeben, das eine gute Standzeit der verwendeten Schneidwerkzeuge ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 wie mit der Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst:
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einem her¬ kömmlichen Schervorgang, bei dem ein Werkstück durch Ein¬ leiten ausreichend großer Schubspannungen zerteilt wird. Erfindungsgemäß werden diesen Schubspannungen Zugspannungen überlagert, die die Einleitung der Werkstücktrennung begüns¬ tigen. Diese Zugspannung bzw. Zugkraftkomponente wirkt quer zu der gewünschten, zu erzeugenden Biegelinie. Die Zugspan¬
nungen werden vorzugsweise durch eine Biegebeanspruchung des Werkstücks erzeugt . Die Biegebeanspruchung wird dabei vor¬ zugsweise derart gewählt, dass die entstehende Zugspannung an einer dem Schneidwerkzeug zugewandten Seite des Werk¬ stücks liege.
Durch die gleichzeitige Biegebeanspruchung und Scher¬ beanspruchung des zu trennenden Werkstücks wird die Ausbil¬ dung einer Trennebene in dem zu trennenden Werkstück wesent¬ lich begünstigt. Es kommt zu einer drastischen Verminderung der Schnittkräfte und einer ebenso drastischen Verminderung des Werkzeugverschleißes bei gleichzeitiger Verbesserung der Schnittflächengualität.
Vorzugsweise wird das Biegeπioment auf einen so großen Wert festgelegt, dass die Zugspannung die Bruchgrenze des zu trennenden Materials gerade eben noch nicht erreicht. Für ein derart vorgespanntes Material genügt dann eine relativ geringe Schubspannung zur Einleitung und Durchführung des Trennvorgangs. Bei einer bevorzugten Ausführungs- und Durchführungs- form der Erfindung wird ein auf einer Seite der Schnittkon¬ tur liegender Blechabschnitt zwischen einem Niederhalter und einer Auflagefläche fest eingespannt. Der fest eingespannte Teil des Blechs ist vorzugsweise der Nutzteil, während der jenseits der Schnittlinie ausragende nicht eingespannte Teil vorzugsweise das Abfallstück bildet. Der Niederhalter wird dabei vorzugsweise mit einer derart großen Niederhalterkraft beaufschlagt, dass die durch die Vorbiegung in das Blech eingeleiteten Zugspannungen in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Schnittkontur drastisch reduziert wird. Es hat sich herausgestellt, dass es zweckmäßig ist, wenn das Verhältnis zwischenNiederhatterkanteundBlechdickeetwa6beträgt
Die Vorbiegung des Blechs vor Durchführung des eigent¬ lichen Trennvorgangs kann unmittelbar vor Durchführung des Schneidvorgangs erfolgen. Dazu kann an dem eigentlichen Schneidwerkzeug ein Vorsprung vorgesehen sein, der bei Durchführung des Schneidvorgangs, kurz bevor die Schneidkan¬ te des Schneidwerkzeugs auf das Blech trifft, bereits auf dem Blech aufsetzt. In diesem Fall sind der Abstand des Vor¬ sprungs von der Schneidkante und die Voreilung in Bezug auf die Schneidkante so gewählt, dass die Zugspannung in dem zu trennenden Blech an der Schnittkontur die blechtypische Fließspannunggeradenochnichterreichthat,wenndie Schneidkante auf dem Blech auftrifft. Dazu hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Abstand zwischen der
Schneidkante und dem Vorsprung in einem Grδßenbereich liegt, der auf die Blechdicke und die Größe des Vorsprungs abge¬ stimmt ist. Alternativ ist es möglich, die Vorbiegeeinrichtung von dem Schneidmesser getrennt auszubilden. Beispielsweise kann dies mit einem gesonderten Element erfolgen, das unabhängig von dem Schneidmesser bewegbar ist. Dieses Element kann vor Beginn des Schervorgangs dazu genutzt werden, eine geeignete Biegespannung und somit Zugspannung in das Blech einzulei¬ ten. Das betreffende Element kann sowohl positionsgeregelt als auch kraftgeregelt bewegt werden. In ersterem Fall kann es das Blech vorbiegen und dann in dieser Position stehen bleiben, während von dem Schneidmesser getrennt wird. Alter¬ nativ kann der Ort, d.h. die Position des entsprechenden vorspannenden Elements auch kontrolliert während des Schneidvorgangs des Schneidmessers verlagert werden.
Im Falle der kontrollierten Kraftbeaufschlagung ist das Vorbiegeelement beispielsweise durch hydraulische Elemente fallbezogen einstellbar. Es ist dann möglich, die Vorbie- gekraft während des Schneidvorgangs konstant zu halten oder nach einem vorgegebenen Zeitprofil oder einem vorgegebenen, von der Position des Schneidmessers abhängigen Profil zu variieren. Alle genannten Einflussgrόßen können zu einer Optimierung der Werkzeugstandzeit und der Qualität der zu erzeugenden Trennfläche genutzt werden.
Das geeignete Verfahren kann sowohl in einer gesonder¬ ten Schervorrichtung als auch in Stanzvorrichtungen oder als Teil eines sonstigen Umformwerkzeugs Anwendung finden. Ent¬ sprechend kann die Vorrichtung eine Schervorrichtung, eine Stanzvorrichtung oder auch ein Teil eines Umformwerkzeugs, beispielsweise innerhalb einer Blechteilstufenpresse, ausge¬ bildet sein. Beim Stanzen von dicken Blechen treten zwischen Stößel und Stanzwerkzeug zeitlich sehr stark schwankende Kräfte auf. So lange das Material des Werkstücks dem Stempel wider¬ steht, ist eine sehr hohe Kraft vorhanden, wodurch Teile der Presse elastisch verformt werden. Dies betrifft den Pressen¬ tisch, das Stanzwerkzeug, die Pressenständer, das Pressen¬
kopfstück und in gewissem Maße auch den Stößel nebst Pleuel und Exzenterwelle. Wenn das Werkstück unter der Wirkung des Stempels nachgibt, wird die in den genannten Elementen elas¬ tisch gespeicherte Energie relativ unkontrolliert frei . Um diesen Vorgang des plötzlichen Durchbrechens des Stempels durch das Werkstück besser kontrollieren zu können, schlägt die DE 102 52 625 Al ein System zur Schnittschlagreduzierung vor, bei dem in dem Werkzeug eine Anzahl von Hydraulikzylin¬ dern vorgesehen sind. Diese können unterhalb, oberhalb oder seitlich von dem Werkstück angeordnet sein. Sensoren, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, oder auch Sensoren, die die Strömungsgeschwindigkeit der aus den Hydraulikzylindern ausströmenden Hydraulikflüssigkeit messen schließen ein Ven¬ til, durch das bislang Hydraulikflüssigkeit aus den Hydrau¬ likzylindern ausströmen konnte. Die Hydraulikzylinder sind mit Druckspeichern verbunden, die unter relativ hohem Druck stehen- Sie erzeugen deshalb nunmehr eine hohe Gegenkraft. Die bislang von dem Stempel auf das Werkstück ausgeübte Kraft wird somit in dem Moment auf die Hydraulikzylinder übergeleitet, in dem die Stempel beginnen, durch das Werk¬ stück durchzubrechen. Dieser Weg zur Schnittschlagdämpfung hat sich grund¬ sätzlich bewährt. Jedoch ist die Einstellung der Sensoren zur Erfassung des Werkstückdurchbruchs kritisch. Auch ist bei Anordnung der Hydraulikzylinder neben dem Werkzeug noch ein gewisser Schnittschlag vorhanden, der weiter reduziert werden soll.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, den ge¬ nannten Stand der Technik zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit der Presse nach Anspruch20. sowie nach Anspruch 30. gelöst:
Die Presse weist nach Anspruch 1 eine Blechhalteein¬ richtung auf, die das Werkzeug während des Umformvorgangs gegen das Unterwerkzeug presst. Das Unterwerkzeug ist bei¬ spielsweise ein Stanzwerkzeug während das Oberwerkzeug bei¬ spielsweise ein Stempel ist. Die Blechhalteeinrichtung ist in der Lage, unterschiedliche Kräfte auszuüben. Eine der Blechhalteeinrichtung zugeordnete Steuereinrichtung kann die von der Blechhalteeinrichtung ausgeübte Kraft beeinflussen.
Zu der Blechhalteeinrichtung gehört in der Regel eine Niederhalterplatte, die sich unmittelbar an dem Werkstück abstützt. Die Niederhalterplatte erstreckt sich bis in un¬ mittelbare Nachbarschaft zu den Stempeln (Stanzstempeln) und somit dicht bis an den zu erzeugenden Schnitt heran. Damit soll das Blech in unmittelbarer Schnittnähe fest zwischen der Niederhalterplatte und dem Unterwerkzeug (Stanzwerkzeug) eingeklemmt werden, um eine hohe Schnittqualität zu errei¬ chen. Bei der erfindungsgemäßen Presse übernimmt die Blech¬ halteeinrichtung nach dem Durchbruch der Stempel durch das Werkstück die von dem Stößel aufgebrachte Kraft während die¬ ser seinen unteren Totpunkt durchläuft und speichert die von dem Stößel dadurch abgegebene Energie zwischen. Bei dem Rückhub des Stößels wird diese Energie an den Stößel und somit an den Pressenantrieb zurück gegeben. Durch die so erreichte Vermeidung der unkontrollierten Freisetzung der in der Presse elastisch gespeicherten Energie, wird der Pres¬ senantrieb insgesamt entlastet, d.h. es wird Energie einge¬ spart. Außerdem wird die mechanische Belastung der Presse durch Vermeidung zu großer plötzlicher Kraftänderungen ver¬ mindert. Des Weiteren gelingt durch die Überleitung der bis zum Werkstückdurchbruch auf die Stempel ausgeübten Kraft auf die Blechhalteeinrichtung eine besonders feste Klemmung des Werkstücks gerade während des Durchbruchs, so dass sich be¬ sonders hohe Schnittqualitäten ergeben. Außerdem kann die Kraft über die Blechhalteeinrichtung besonders großflächig und somit schonend in das Werkstück eingeleitet werden, so dass unerwünschte Deformationen desselben, wie beispiels¬ weise Quetschungen und dergleichen, vermieden werden können.
Eine weitere Verbesserung bringt Anspruch 30 mit sich. Dieser ermöglicht insbesondere die Erzielung hoher Hubzah¬ len. Wird' der Moment des Durchbruchs des Stößels durch das Werkstück, d.h. der Moment in dem das Werkstück nachgibt, erkannt, indem beispielsweise von Abstützeinrichtungen mit Hydraulikzylindern abgegebenes Hydraulikfluid hinsichtlich seines Volumenstroms überwacht wird, ist im Moment des Durchbruchs ein steiler Anstieg des Volumenflusses zu ver¬ zeichnen. Jedoch kann der dabei auftretende Volumenfluss durchaus unterhalb eines Wertes liegen, der bei schnellen Hubzahlen beim Aufsetzen des Stößels auf die Abstützeinrich¬ tung auftritt, die beispielsweise als Blechhalteeinrichtung ausgebildet sein kann. Erfindungsgemäß gibt die Steuerein¬ richtung deshalb die Beeinflussung der von der Abstützein¬ richtung aufgebrachten Kraft nur innerhalb eines festgeleg¬ ten Wegabschnitts der Stößelbewegung frei. Auf diese Weise werden Fehlerkennungen, die ansonsten zu groben Fehlfunktio¬ nen der Presse führen würden, sicher ausgeschlossen. Der festgelegte Wegabschnitt weist vorzugsweise einen einstell¬ baren Anfang φl oder xl auf. Außerdem kann er vorzugsweise ein variabel einstellbares Ende φ2 oder x2 aufweisen. Außer¬ dem kann seine Länge variabel und einstellbar sein. Damit kann die Presse auf einfache Weise an unter-" schiedliche Gegebenheiten, insbesondere hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Hubzahl und der Blechdicke ein¬ gestellt werden.
Vorzugsweise weisen die Blechhalteeinrichtung bzw. die Abstützeinrichtung einen Hydraulikzylinder auf, der mit ei¬ nem ersten und mit einem zweiten hydraulischen Druckspeicher verbunden ist. Beide Druckspeicher weisen z.B. einen ver¬ schiebbar gelagerten Kolben mit gedämpftem Endanschlag auf. Alternativ können Membranspeichereinrichtungen oder Spei¬ chereinrichtungen vorgesehen werden, bei denen ein Gasdruck¬ polster direkt mit dem Hydraulikfluid in Verbindung steht. Beide Druckspeicher weisen vorzugsweise unterschiedliche Ruhedrücke auf. Der von dem Hydraulikzylinder zu dem Druck¬ speicher mit niedrigerem Druck führende Weg ist vorzugsweise durch ein Ventil reguliert, das den Fluidfluss d.h. den Mas¬ senstrom überwacht und schließt, wenn dieser einen Grenzwert überschreitet. Dieses durchfluεsempfindliche Ventil ist eine vorteilhafte Variante für eine Sensoreinrichtung, die zur Erfassung des Durchbruchs des Werkstücks dient. Es zeigt das Überschreiten eines Geschwindigkeitsschwellwertes der Rela¬ tivbewegung zwischen dem Oberwerkzeug (Stempel) und dem Werkstück an. Alternative Sensorsysteme können Anwendung finden, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren an dem Stößel oder an dem Stempel, Wegsensoren, die die Stößelbewe¬ gung erfassen und ein entsprechendes zeitveränderliches Sig¬ nal abgeben. Es wird dann die Änderungsrate dieses Signals bestimmt und als Indikator für den Stanzdurchbruch genutzt .
Eine entsprechende Wegmesseinrichtung oder sonstige Gebereinrichtung kann außerdem zur Gewinnung eines Signals genutzt werden, anhand dessen das Aktivierungsfenster fest- gelegt wird, innerhalb dessen der Stanzdurchbruch erwartet wird. Die Überwachung auf Stanzdurchbruch erfolgt dann nur in diesem Aktivierungsfenster während außerhalb des Akti¬ vierungsfensters die Abstützeinrichtung passiv ist bzw. die Blechhalteeinrichtung ausschließlich ihre Blechhaltefunktion erfüllt.
In Figur 17 wird ein Werkzeuggestell gezeigt, dass aus Werkzeugzwischenplatte und Werkzeugoberplatte besteht. Der Niederhalter und Presskrafthaltezylinder 30, der ebenfalls in Figur n gezeigt wird, wirkt als Auswerfer, nachdem der Weg delta(Δ) zurückgelegt ist, wobei der Niederhalter hierzu die ölkanäle 300 benötigt.
Bezugszeichenliste Figur 15
1. Presse, Körper 2. Stößel 3. Niederhalter 4. Schneidbacken, Schneidmesser 5. NiederhalteizyMrider 6. Blech, Werkstück 7. Matrize, unterer Schneidbacken 8. Ölversorgung, Pumpe, Motor, Druckbegrenzungsventil 9. Hochdruckkolbenspeicher mit Endlagendämpfung 10. Niederdruckspeicher 11. Tisch 12. Pressenrahmen 13. Pleuel 14. Verbindungsleitungen 15. Endlagendämpfung im Hydrospeicher Hochdruck 16. Strömungsventil, Jetconventil, 17. Druckschalter 18. Schwungrad 19. Hauptmotor 20. Antriebsriemen 21. Öl, Fluid 22. Stickstoff Niederdruck 23. Stickstoff; Hochdruck 24. abgesetzter Stempel 1, 25. abgesetzter Stempel 2, Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschrei¬ bung oder aus Ansprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungs- beispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 eine Blechteilstufenpresse in schematisierter Frontalansicht,
Figur 2 die Draufsicht auf ein schematisch ver¬ anschaulichtes Werkstück,
Figur 3 bis 4 ein Werkzeug zum Trennen von Blechteilen für die Stufenpresse gemäß Figur 1 in schemati¬ sierter vertikal geschnittener, ausschnitts¬
weiser Darstellung in verschiedenen Arbeits¬ stadien beim Trennen des Blechteils,
Figur 5 bis 8 eine abgewandelte Ausführungsform des Werk¬ zeugs für die Stufenpresse nach Figur 1 in schematisierter, vertikal geschnittener, aus¬ schnittsweiser Darstellung in verschiedenen Arbeitsstadien und
Figur 9 das Werkstück während des Trennvorgangs in vergrößerter, ausschnittsweiser, schemati¬ sierter Darstellung. Figur 10 die erfindungsgemäße Presse in schematisierter Übersichtsdarstellung,
Figur 11 das Werkzeug der Presse nach Figur 1 in einer schematisierten Vertikalschnittdarstellung,
Figur 13 ein Ventil zur Überwachung eines von dem Werkzeug nach Figur 2 erzeugten Hydraulikfluidflusses und
Figur 14 jDiagramme zur Veranschaulichung der Abhängigkeit des Stößelhubs vom Pressenwinkel sowie des Massen¬ stroms des aus der Blechhalteeinrichtung verdräng- In Figur 1 ist eine Stufenpresse 1 zum Umformen von Blechteilen mit Blick auf ein dazu vorgesehenes Werkzeug 2 veranschaulicht. Das Werkzeug 2 dient der Durchführung zu¬ mindest einer Trennoperation und gegebenenfalls weiterer Umformoperationen. Außerdem kann die Stufenpresse 1 weitere Werkzeuge aufweisen, wobei das Werkstück 3 (schematisch ver¬ anschaulicht in Figur 2) dann von Werkzeug zu Werkzeug wei¬ ter gegeben wird. Eine dazu vorgesehene Transfereinrichtung ist nicht weiter veranschaulicht.
Das Werkzeug 2 weist ein auf einem Pressentisch 4 orts¬ fest gelagertes Unterwerkzeug 5 und ein an dem Stößel 6 der Presse gelagertes Oberwerkzeug 7 auf. Im Arbeitstakt der Presse öffnet und schließt das Werkzeug 2, wobei dabei je¬ weils ein Werkstück bearbeitet wird. Beim Schließen des Werkzeugs 2 setzt das Oberwerkzeug 7 auf dem Unterwerkzeug 5 auf.
Bei der Bearbeitung des Werkstücks 3 ist an diesem eine Schnittoperation durchzuführen und zwar entlang einer in Figur 2 schematisch veranschaulichten Schnittkontur 8. Diese kann gerade oder krummlinig begrenzt sein. Durch Durchfüh¬ rung des Schnittvorgangs weist das Werkzeug 2, wie aus Figur 3 ersichtlich, eine Schneideinrichtung 9 auf. Zu dieser ge¬ hören eine Werkzeugklemmeinrichtung 10 und ein Schneidmesser 11. Das Schneidmesser 11 kann auch als Schneidstempel be¬ zeichnet werden. Es ist ortsfest an dem Oberwerkzeug 7 gela¬ gert oder Teil desselben. An dem Schneidmesser 11 ist eine Schneidkante 12 ausgebildet, die die Form der Schnittkontur 8 festlegt und dieser entspricht. Die Schneidkante 12 wird von zwei Flächen 13, 14 begrenzt, die vorzugsweise in einem Winkel von etwas kleiner 90°, d.h. einem spitzen Winkel, zueinander orientiert sind. Die Werkstückklemmeinrichtuπg 10 wird durch ein Werk¬ stücklager 15 mit dem Werkstück 3 zugewandter Auflagefläche 16 sowie einem Blechhalter 17 gebildet. Das Werkstücklager 15 ist mit dem Unterwerkzeug 5 verbunden oder Teil dessel¬ ben. Es endet an der Schnittkontur mit einer entsprechenden Kante 18, bei der die angrenzenden Flächen einen rechten oder etwas spitzen Winkel miteinander bilden.
Der Blechhalter 17 ist an dem Oberwerkzeug 7 gelagert und mittels einer z.B. hydraulischen Vorspanneinrichtung gegen das Werkstück 3 vorgespannt. Beim Niedergehen des Oberwerkzeugs 7 setzt der Blechhalter 17 auf dem Werkstück 3 auf bevor das Schneidmesser 11 das Werkstück 3 berührt. So¬ dann presst der Blechhalter 17 das Werkstück 3 fest gegen die Auflagefläche 16.
Zu der Schneideinrichtung 9 gehört weiter eine Vorbie- geeinrichtung 19, die dazu dient und eingerichtet ist, das Werkstück 3 vor und gegebenenfalls während der Durchführung des Schneidvorgangs mit einer Biegebeanspruchung zu beauf¬ schlagen. Die Vorbiegeeinrichtung 19 wird im einfachsten, in Figur 3 bis 6 veranschaulichten, Fall durch einen Vorsprung 20 gebildet, der an dem Schneidmesser 11 oder Schneidstempel in Richtung auf das Werkstück 3 vorspringend ausgebildet ist . Er überragt die Fläche 14 und auch die Schneidkante 12 insoweit in Richtung auf das Werkstück 3, dass er vor der Schneidkante 12 auf dem Werkstück 3 aufsetzt. Der Vorsprung 20 ist vorzugsweise eine Rippe, die in fest gelegtem Abstand a zu der Schneidkante 12 angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Vorsprung 20 entlang seiner Längserstreckung überall die gleiche Höhe h auf, die, wie in Figur 1 angedeutet, in Bezug auf die Schneidkante 12 bzw. eine Ebene gemessen wird, die parallel zu der Auflagefläche 16 angeordnet ist und die von der Oberseite des Werkstücks 3 festgelegt ist, auf der die Schneidkante 12 in Figur 3 ruht.
Λ-> (Sj Das Verhältnis des Abstands a zu der Höhe h ist vor¬ zugsweise das ... . £? -fache der Blechdicke
Der Vorsprung 20 muss nicht zwangsläufig als durchge¬ hende Rippe ausgebildet sein. Es ist auch möglich, eine Rei¬ he von Einzelvorsprüngen vorzusehen. Auch können diese je¬ weils einzeln höhenverstellbar sein, um in Abhängigkeit vom konkreten Verlauf der Schnittkontur 8 geeignete Anpassungen vorzunehmen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, die Höhe h in Bereichen abweichend festzulegen, in denen die Schnittkontur 8 engere Krümmungen durchläuft.
Das insoweit beschriebene Werkzeug arbeitet wie folgt:
Bei Durchführung eines Schneidvorgangs bewegt sich das Oberwerkzeug 7 auf das Unterwerkzeug 5 zu. Es setzt dann der Blechhalter 17 auf dem Werkstück 3 auf und presst diesen mit großer Anpresskraft gegen die Auflagefläche 16. Zwischen dem Blechhalter 17 und der Fläche 13 des Schneidmessers 11 ver¬ bleibt ein geringer Spalt, der vorzugsweise ungefähr dem Schneidspalt entspricht, wie er zwischen der Kante 18 und der Fläche 13 des Schneidmessers 11 festgelegt ist.
Während der Blechhalter 17 auf dem Werkstück 3 aufsitzt bewegt sich das Oberwerkzeug 7 weiter nach unten. Es trifft dann der Vorsprung 20 auf dem Werkstück 3 auf und biegt die¬ ses in seiner weiteren Abwärtsbewegung nach unten. Durch diese Biegebeanspruchung entsteht eine so hohe Biegespannung, insbesondere unmittelbar im Anschluss an den Blechhalter 17, d.h. im Bereich der zu erzeugenden Schnittkontur. Mit weite¬ rer Abwärtsbewegung des Schneidmessers 11 nimmt die Zuqspan- nung zu, wobei sie jedoch die Fließgrenze des Materials nicht erreicht. Es trifft dann, wie Figur 7 veranschaulicht, die Schneidkante 12 auf der Oberseite des Werkstücks 3 auf und beginnt, dieses mit einer Schubspannung zu beaufschla¬ gen. Diese ergibt zusammen mit der bereits eingeleiteten Zugspannung eine Vergleichsspannung, die zur Materialtren¬ nung führt. Dies veranschaulicht Figur Q . Mit beginnendem Trennvorgang entspannt sich der bislang gebogene Blechab¬ schnitt wieder.
Der insoweit beschriebene Schneidvorgang geht mit ge¬ ringen Kräften an der Schneidkante 12 und mit geringem Werk- zeugverschleiß einher. Es werden hohe Trennflächen- oder Schnittflächenqualitäten erreicht. .Die sich ausbildende Trennebene 21 kann, wie in Figur 9 'veranschaulicht ist, einzelne Körner oder Kristallite 22 des Werkstücks 3 durch¬ trennen. Dies wird durch die Beaufschlagung mit den sehr hohen, in Figur 9 durch Pfeile 23, 24 veranschaulichte, Zugspannungen möglich, die vorzugsweise größer sind als die eingeleiteten Schubspannungen (Pfeile 25, 26) . Dies führt zu sehr glatten Schnitt- oder Bruchflächen.
Die Figuren 5 bis : 8 ;veranschaulichen eine verfeinerte Ausführungsform, bei der das Schneidmesser 11 und die Vor- biegeeinrichtung 19 voneinander unabhängig oder getrennt ausgebildet sind. Die Vorbiegeeinrichtung 19 wird jeweils durch ein gesondertes Vorspannelement 27 gebildet, das in Nachbarschaft zu dem Schneidmesser 11 und im Abstand zu des¬ sen Schneidkante 12 angeordnet ist. Das Vorbiegeelement 27 kann beispielsweise mit einer Vorspanneinrichtung mit dem Oberwerkzeug 7 verbunden sein. Die Vorspanneinrichtung kann beispielsweise ein unter einem vorgegebenen Druck stehender Hydraulikzylinder sein, der das Vorbiegeelement 27 mit einer definierten Kraft beaufschlagt, um das Werkstück 3 definiert zu biegen, d.h.. vorzuspannen. Der Arbeitsablauf ist dann folgendermaßen:
Nach Aufsetzen des Blechhalters 17 und Spannen dessel¬ ben gegen das Werkstück 3 setzt das Vorbiegeelement 27 auf dem Werkstück 3 auf, wie in Figur 5 veranschaulicht ist. Während sich das Oberwerkzeug 7 und mit diesem das Schneid¬ messer 11 weiter auf das Werkstück 3 zu bewegt, baut die dem Vorbiegeelement 27 zugeordnete Vorspanneinrichtung eine Kraft auf. Diese Phase ist in Figur 6 veranschaulicht, in der das Werkstück 3 noch nicht wesentlich gebogen ist.
Spätestens wenn die Schneidkante 12, wie in Figur 7 veranschaulicht, auf dem Werkstück 3 aufsetzt, bringt das Vorbiegeelement 27 auch die nötige Vorspannkraft auf, um das Werkstück3biskurzvordieFließgrenzedesMaterialsvor¬ zuliegen bzw. vorzuspannen. Das Abscheren erfolgt dann, ge¬ mäß Figur 8 , πύt lediglich noch geringer Scherkraft, indem das Schneidmesser 11 in das Material des Werkstücks 3 an der Schnittlinie 3 eindringt und Schubspannung einleitet.
Wie bei dem,vorstehend beschriebenen Ausführungsbei¬ spiel wird auch hier der überwiegende Teil der zum Trennen des Materials erforderlichen Spannung durch die Vorbiegeein- richtung 19 aufgebracht, während der eher kleinere Teil der Materialspannung durch das Schneidmesser 11 eingeleitet wird. Somit ist der Beitrag der Vorbiegeeinrichtung 19 zur
Obersteigt die Zugspannung die Fließgrenze, kann es nachteilig zu Mikrorissβn im material kommen. Vorsichtigerweise geht man nicht an die Bruchgrenze, sondern an die Fließgrenze. Vergleichsspanntmg σv größer als der Beitrag des Schneid- messers 11. Es gilt-.
■wobei σv die Vergleichsspannung, σ die Zugspannung, τ die Schubspannung symbolisiert und wobei 3τ2 < o2.
In Abwandlung der im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 8 beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, die von dem Vorbiegeelement 27 aufgebrachte Kraft während des Schneidvorgangs zu modulieren, d.h. nach vorgegebener Zeit¬ abhängigkeit oder vorgegebener Abhängigkeit von der Position des Schneidmessers 11 kontrolliert zu beeinflussen. Dadurch kann die Schnittqualität weiter beeinflusst werden. Bei¬ spielsweise ist es möglich, die Vorbiegekraft nach Einlei¬ tungdesTrennvorgangswesentlichzureduzieren.Auchistes möglich, gezielt an- und abschwellende Kräfte einzusetzen oder die Vorbiegekraft entlang der gewünschten Schnittkontur 8 zu variieren. Beispielsweise kann die Vorbiegekraft in konkaven Schnittlinienbereichen größer als in konvexen Schnittlinienbereichen festgelegt werden oder es können sonstige Verlaufsprofile angewandt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schneiden von hoch¬ festen, insbesondere nicht duktilen Blechen, insbesondere Stahlblechen, stellt eine Kombination aus einem Brech- und einem Schneidverfahren dar. Bei diesem Verfahren wird das zu trennendeMaterial biskurzunterdie Fließgrenzevor¬ gespannt und dann einem Schneidvorgang unterzogen. Es ergibt sich eine wesentlich erhöhte Standzeit des Werkzeugs in Ver¬ bindung mit zugleich wesentlich verbesserter Flächengüte der Trennfläche im Vergleich zu reinen Brech- oder reinen Schneidverfahren.
Beschrieben wind in Figur 12 eine Vorrichtung zum Schneiden von hochfesten Blechen, Biegeschneiden
Stand der Technik Bleche werden in Schneidvorrichmngen und Pressen mit Schneidstempel ins Matrize geschnitten. Bei hochfesten , insbesondere, martensitisch gehärtete Blech bringen bei herkömmlicher Schneidengeometrie extremen Verschleiß an den Schnittkante.
Die Nachteile der vorhandenen Technik werden dadurch gelost dass der Schneidstempel πήt einer Schräge versehen wird, die Aufgabe hat, bevor die Schneidkante zum Scheren aufsetzt, das Blech bis kurz vor der Bruchgrenze auf Zugspannung, das Blech vorzubiegen und dann durch einen kleinen Tipp nur noch zu Scheren. Die Schneidengeometrie durch den Tipp hat die Aufgabe das Blech an der genau vorgesehenen Linie genau zu schneidea Der eigentliche Scherbruch wird Quasi durch einen vorhergehenden Biegevorspannung unterstützt Aus der Gestaltänderuiigshypothese ist die Vergleichsspaππung die Wurzel aus der Biegespannung im Quadrat, addiert mit 3 mal der Schubspaππimgim Quadrat Dies bedeutet, dass die Scherspannung durch das Biegescheren extrem verbessert wird. Versuche haben gezeigt; dass durch dieses System auch komplizierte Schnitte mit haltbaren Messern zu bewältigen sind. Figur 12Zeigt die Schneidengeometrie zum kontrollierten Biegeschneiden
1. Schneidstempel» Schneidmesser, 2. Scih««Mtnftt?S7ff- 3. Niederhalter 4. Blech 5. Biegekante 6. Schnitt 7. Matrize 8. Biegewinkel 9. Biegespannung 10. Formel der GestaUanderungshypomese 11. Tφp-Bruch 12. Restspannung mit Tipp-Rest 13. Schubspannimg, Restbruch Vorrichtung oder Verfahren zum Schneiden von hochfesten fast mchtduktüen Blechen mit kleinerer Schnittkraflerfordernis dadurch gekennzeicheπt dass das Blech vor dem Scheren mit dem Anbringen einer Biegekante eine Voibiegespaimung aufgebracht wird, wobei der Schneidstempel oder das Schneidmesser mit einer Schräge zur Vorbieg¬ ung versehen wird, wobei die Vorbiegung durch eine separate Vorbie- geschiene aufgebracht wird, wobei der Dipp etwas negativ geschliffen wird, wobei die Auftreffkante 6 definiert im Abstand ge-halten wird, wobei die Auf t reff kante zur Schnittkante hohl gehalten wird. In Figur 10 ist in aufs Äußerste schematisierter Dar¬ stellung eine Presse 1 veranschaulicht, die ein Pressenge-- stell mit Pressenständern 2, 3, einem Pressentisch 4 und einem Kopfstück 5 aufweist. An dem Kopfstück 5 ist ein An¬ trieb 6, beispielsweise in Form eines Elektromotors gehal¬ ten, der über einen schematisch veranschaulichten und ge¬ strichelt dargestellten Exzenter 7 und ein ebenfalls gestri¬ chelt dargestelltes Pleuel 8 einen Stößel 9 hin und her ge¬ hend antreibt. Zwischen dem Stößel 9 und dem Pressentisch 4 ist ein Werkzeug 10 mit einem Oberwerkzeug 11 und einem Un¬ terwerkzeug 12 vorgesehen. Das Unterwerkzeug 12 ist als Stanzwerkzeug ausgebildet. An dem Oberwerkzeug 11 sind Stem¬ pel 13, 14, 15 gehalten, die wie die übrigen Details des Werkzeugs 10 insbesondere aus Figur 2 ersichtlich sind. Das Werkzeug 10 dient zum Stanzen eines Werkstücks 16, das in Figur 2 als ebenes Werkstück veranschaulicht ist- Selbstver¬ ständlich können jedoch auch nicht ebene Werkstücke in ent¬ sprechender Weise einem Stanzvorgang unterzogen werden. In diesem Fall weist das Unterwerkzeug 12 dann eine dem nicht ebenen Werkstück entsprechende Kontur auf.
Zu dem Oberwerkzeug 11 gehört eine Blechhalterplatte 17, die über nicht weiter veranschaulichte Mittel an einem Grundkörper 18 des Oberwerkzeugs 11 gehalten ist. Der mit dem Stößel 9 verbundene Grundkörper 18 trägt die Stempel 13 bis 15, die dadurch starr mit dem Stößel 9 verbunden sind. Außerdem enthält der Grundkörper 18 einen oder mehrere Hyd¬ raulikzylinder 19, 20, die zusammen mit der Blechhalterplat¬ te 17 eine Blechhalteeinrichtung 21 bilden. Zu der Blech¬ halteeinrichtung 21 gehören außerdem Druckstifte 22 bis 27, die ungefähr oder genau parallel zu den Stempeln 13 bis 15 angeordnet sind und sich mit ihrem unteren stirnseitigen Ende auf der Blechhalterplatte 17 abstützen. Die im Übrigen im Wesentlichen zylindrischen Stifte stützen sich mit ihrem oberen stirnseitigen Ende an Schwebeplatten 28, 29 ab, die somit oben auf den Druckstiften 22 bis 27 liegen. Zu den Hydraulikzylindern 19, 20 gehören Kolben 30, 31, die in den Hydraulikzylindern 19, 20 entsprechende mit Hydraulikfluid gefüllte Arbeitsräume 32, 33 abgrenzen und abgedichtet sowie verschiebbar in diesen gelagert sind. Kolbenstangen 34> 35 der Kolben 30, 31 drücken von oben her auf die Schwebeplat¬ ten 28, 29 und somit die Blechhalterplatte 17 gegen das Werkstück 16.
Die»Hydraulikzylinder 19, 20 sind über eine in Figur 11 nicht und in Figurl'Oablediglich schematisch dargestellte Fluidleitung 36 an ein Hydrauliksystem 37 angeschlossen, das zur Erzeugung einer Blechhalterkraft und zugleich zur Über¬ nahme der von dem Stößel 9 ausgeübten Kraft bei und nach Durchbruch des Werkstücks 16 dient. Dieser Kraftübergang soll möglichst stufenlos, d.h. ohne sprunghafte Kraftände¬ rung erfolgen.
Zu dem Hydrauliksystem 37 gehören ein erster Druckspei¬ cher 38 und ein zweiter Druckspeicher 39, die im Aus¬ führungsbeispiel beide als Druckspeicherzylinder 40, 41 mit darin abgedichtet, verschiebbar gelagerten Kolben 42, 43 ausgebildet sind. Beide Kolben 42, 43 teilen in den Druck¬ speicherzylindern 40, 41 jeweils zwei Arbeitskaπtmern ab, deren obere, jeweils mit einem Gaspolster gefüllt ist. Der Druckspeicher 38 steht beispielsweise unter einem Druck von ungefähr 200 bar während der Druckspeicher 39 z.B. unter einem Druck von 400 bar steht.
Die Kolben 42, 43' weisen an ihrer unteren, den jeweili¬ gen Abschlussstücken 44, 45 zugewandten Seite vorzugsweise eine Profilierung auf, die komplementär zu einer Profilxe- rung des jeweiligen Abschlussstücks 44, 45 ausgebildet ist. Die Profilierung wird durch gerade oder gebogene, z.B. ring¬ förmig konzentrische Leisten oder Stege gebildet, wobei die Leisten oder Stege jedes Kolbens 42, 43 in entsprechend ge¬ formte Ausnehmungen jedes Abschlussstücks 44, 45 passen. Die Profilierungen dienen als Endlagendätnpfung, so dass die Kol¬ ben 42, 43, wenn sie gegen die Anschlussstücke 44, 45 lau¬ fen, sanft abgebremst werden.
Beide Druckspeicher 38, 39 sind mit der Fluidleitung 36 verbundeir.'-Vorzugsweise ist der Druckspeicher 39 über ein Rückschlagventil 46 und eine Drosseleinrichtung 47 an die Fluidleitung 36 angeschlossen. Das Rückschlagventil 46 ist dabei so orientiert, dass das Hydraulikfluid aus der Hydrau¬ likleitung 36 ungehindert in den Druckspeicher 40 einströmen kann, während es auf seinem Rückweg durch die Drosselein¬ richtung 47 gezwungen wird.
Der Druckspeicher 38 ist über eine Ventileinrichtung 48 mit der Fluidleitung 36 und somit den Hydraulikzylindern 19, 20 verbunden. Die Ventileinrichtung 48 enthält z.B. ein We¬ geventil 49, das zwischen zwei Zuständen umschaltbar ist. In einem ersten Zustand gibt es den Fluidfluss in und aus dem Druckspeicher 38 unbeschränkt oder gedrosselt frei, während es in seinem anderen Zustand diesen Fluidfluss sperrt. Die Ventileinrichtung 48 kann mit einer Sensoreinrichtung 50
verbunden sein, die beispielsweise den Massenstrom jγi in
der Fluidleitung 36 überwacht und schließt, sobald dieser in den Druckspeicher 38 hinein gerichtete Hydraulikfluss einen Schwellwert rnώ übersteigt und dann so lange geschlossen bleibt, bis der Druck in der Fluidleitung 36 unter einen. Schwellwert abfällt.
Die Sensoreinrichtung 50 bildet somit zugleich eine Steuereinrichtung 51 zur Steuerung der Ventileinrichtung 48 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen den Kolben 28, 29 der Hydraulikzylinder 19, 20 und dem Stößel 9.
Zu der Ventileinrichtung 48 kann außerdem bedarfsweise ein Bypassventil 52 gehören, das die Ventileinrichtung 48 überbrückt.und somit einen alternativen Pfad von den Hydrau¬ likzylindern 19, 20 zu dem Druckspeicher 38 schafft. Das Bypassventil 52 ist beispielsweise ein Auf/Zu-Ventil, das elektrisch pneumatisch oder anderweitig gesteuert sein kann. Vorzugsweise ist es dazu an eine Steuereinrichtung 53 an¬ geschlossen, die vorzugsweise als Mikroprozessorsteuerung oder auch als anderweitige geeignete elektronische Steuerung ausgebildet sein kann. Neben anderen EingangsSignalen erhält die Steuereinrichtung 53 mindestens ein Positionssignal. Dieses kann beispielsweise von einem Geber 54 herrühren, der als Weggeber die Position des Stößels 9, insbesondere in der Nähe seines unteren Totpunkts erfasst. Zusätzlich oder al¬ ternativ kann ein Geber 55 vorgesehen sein, der die Winkel- Stellung der Exzenterwelle wenigstens in einem Drehwinkel- bereich erfasst, bei dem der Stößel 9 in der Nähe seines unteren Totpunkts steht .
Figur'13 veranschaulicht eine Ausführungsform der Ventileinrichtung 48, die wegen ihrer schnellen Reaktions¬ zeit bevorzugt wird. Es weist einen Grundkörper 56 auf, der mit zumindest einem Eingang 57 und mit einem Ausgang 58 ver¬ sehen ist. Zwischen beiden ist ein Kanal 59 ausgebildet, der längs durch den Grundkörper 6 durchgeht und zu dem die Kanä¬ le des Eingangs 57 und des Ausgangs 58 quer gerichtet sind. Zwischen dem Eingang 57 und dem Ausgang 58 ist ein Ventil¬ sitz 60 ausgebildet, dem ein Ventilverschlussglied in Form einer Scheibe 61 zugeordnet ist. Letztere sitzt auf einem Stift und ist durch eine Feder in Öffnungsrichtung von dem Ventilsitz 60 weg vorgespannt. Die Vorspannung kann bedarfs¬ weise mittels einer von außen zugänglichen Handhabe, bei¬ spielsweise einer Einstellschraube 62 eingestellt werden.
Die insoweit beschriebene Presse 1 arbeitet in einer ersten einfachen Ausführungsform, die prinzipiell ohne die Steuereinrichtung 53 auskommt, wie folgt:
Zur Funktionsveranschaulichung wird ein einziger Stanz- hub beschrieben. Zur Durchführung desselben wird zunächst das Werkstück 16 auf das Unterwerkzeug 12 gelegt, wonach sich der Stößel 9 senkt. Die Blechhalterplatte 17 ist dabei in ihrer untersten Position, in der sie mit ihrer Unterseite zumindest etwas unterhalb der Stirnflächen der Stempel 13, 14, 15 steht. Bevor die Blechhalterplatte 17 auf dem Werk¬ stück 16 aufsetzt, sind die Kolben 30, 31 in den Hydraulik¬ zylinder 19, 20 in Ruhe. Das Hydraulikfluid steht in dem Hydrauliksystem 37 unter einem Ruhedruck.
Sobald die Blechhalterplatte 17 auf dem Werkstück 16 aufsetzt, drückt sie das Werkstück 16 an das Unterwerkzeug 12 an. Die Blechhalterplatte 17 bleibt somit stehen während sich der Stößel 9 weiter in Richtung auf das Werkstück 16 zu bewegt. Ebenfalls stehen bleiben die Druckstifte 22 bis 27, die Schwebeplatten 28, 29 und die Kolben 30, 31. In Folge der weiteren Abwärtsbewegung des Stößels 9 wird somit das Volumen der Arbeitskammern 32, 33 vermindert und Hydraulik- fluid über die Fluidleitung 36 und das offene Wegeventil 49 der Ventileinrichtung 48 in den Druckspeicher 38 getrieben, der einen niedrigeren Ruhedruck hat als der Druckspeicher 39. Somit wird der Kolben 43 in Figur 1 gegen die Kraft des oberen Gaspolsters nach oben bewegt. Der bei diesem Vorgang auftretende Fluidstrom m liegt unterhalb eines Schwell- werts, so dass die Sensoreinrichtung 50 nicht anspricht.
Sodann setzen die Stirnseiten der Stempel 13, 14, 15 auf dem Werkstück 16 auf. Das Werkstück 16 setzt dem Ein¬ dringen der Stempel 13, 14, 15 einen erheblichen Widerstand entgegenT so dass die Bewegung der Stempel 13, 14, 15 zu¬ nächst stoppt. Die Antriebsleistung der Antriebseinrichtung 6 wird nun kurzzeitig darauf verwendet, den Antriebsstrang und das Pressengestell einschließlich Pressentisch 4 und Unterwerkzeug 12 etwas elastisch zu deformieren, d.h. zu spannen. Damit wird zunehmend eine größer werdende Kraft aufgebaut, bis schließlich die Stempel 13, 14, 15 durch das Werkstück 16 stoßen. In dem Moment des Durchbruchs kommt eine sehr schnelle Relativbewegung zwischen dem Grundkörper 18 und somit den Hydraulikzylindern 19, 20 und der Blechhal¬ terplatte 17 zustande. Dies führt zu einem kurzzeitigen,
sehr starken Anstieg des Massenstroms rn des Hydraulikfluids aus den Hydraulikzylindern 19, 20 in den Druckspeicher 38. Der Anstieg ist so steil, dass die Sensoreinrichtung 50 dies erkennt und das Wegeventil 49 schließt. Bei der Ausführungs¬ form nach Figur 3 bedeutet dies, dass der von dem Eingang 57 zu dem Ausgang 58 fließende Fluidstrom die Scheibe d.h. das Ventilverschlussglied 61 mitnimmt und gegen die Kraft der Feder gegen den Ventilsitz 60 drückt. Das Wegeventil 49 schließt somit schlagartig, wobei der Schließzustand erhal¬ ten bleibt bis ein sinkender Systemdruck dem Ventilver- Schlussglied 61 gestattet, in seine Offenstellung, d.h." Ru¬ heposition zurück zu kehren.
Ist nun das Wegeventil 49 geschlossen, kann kein weite¬ res Hydraulikfluid in den Druckspeicher 38 fließen. Es muss deshalb in den Druckspeicher 39 ausweichen, der unter erheb¬ lich höherem Druck steht. Somit erzeugen die Hydraulikzylin¬ der 19, 20 nunmehr einen erheblichen Gegendruck, der sich einerseits auf der Blechhalterplatte 17 abstützt und ande¬ rerseits dem Stößel 9 entgegen wirkt . Somit kotnmutiert die bislang von den Stempeln 13, 14, 15 aufgenommene Kraft auf die Blechhaltereinrichtung 21, so dass sich die gespannte Presse nicht entspannen kann. Gegen die große Kraft der Blechhaltereinrichtung durchläuft der Stößel nun seinen un¬ teren Totpunkt, wobei die Blechhaltereinrichtung dann auf dem ersten Abschnitt des Aufwärtshubs den Stößel 9 mit gro¬ ßer Kraft nach oben schiebt . In dieser Phase wird die in der Presse 1 gespeicherte elastische Energie an den Stößel 9 und somit an die Antriebseinrichtung 6 zurück gegeben.
Eine verfeinerte Ausführungsform nutzt zur Steuerung der Blechhaltereinrichtung oder einer alternativen Abstütz¬ einrichtung, beispielsweise in Form von Hydraulikzylindern zwischen dem Stößel 9 und dem Pressentisch 4 oder dem Ober¬ werkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 12, die Steuereinrichtung 53. Diese überwacht die Position X des Stößels 9 oder den Drehwinkel φ der Antriebseinrichtung 6, d.h. des Exzenters 7. Die Verhältnisse sind in Figur 4 veranschaulicht. Es wird dabei von einer Presse mit großer Hubzahl ausgegangen. Eine erste Kurve I veranschaulicht den Weg X des Stößels 9 über dem Drehwinkel φ der Exzenterwelle. Es wird von einem ange¬ nähert sinusförmigen Zusammenhang ausgegangen. Bei einem Pressenwinkel φO setzt die Blechhalterplatte 17 auf dem Werkstück auf. Die Kurve II veranschaulicht den Massenstrom des aus den Hydraulikzylindern 19, 20 verdrängten Hydraulik- fluids. Wie ersichtlich, steigt dieser bei dem Aufsetzen der Blechhalterplatte 17 auf das Werkstück 16 sprungartig auf einen relativ hohen Wert an. Bei der Annäherung des Stößels
9 gegen seinen unteren Totpunkt fällt der Massenstrom m
immer weiter ab. Dies schon deshalb weil die Geschwindigkeit des Stößels 9 bei Annäherung an den unteren Totpunkt ab¬ nimmt . In Folge des Widerstands das das Material des Werk¬ stücks 16 dem Stanzvorgang entgegensetzt, wird der Stößel zusätzlich-abgebremst, weshalb der Massenstrom der Kurve II entsprechend schnell stark zurück geht.
Bei einem Pressenwinkel cpl, der mit Sicherheit nach dem Aufsetzen der Blechhalterplatte 17 auf dem Werkstück 16 und mit Sicherheit vor dem Durchbruch der Stempel 13, 14, 15 durch das Werkstück 16 liegt, sperrt die Steuereinrichtung 53 nun das Bypassventil 52, womit die Sensoreinrichtung 50 aktiviert wird. An Stelle des Kurbel- oder Pressenwinkels <pl kann als Kriterium zur Freigabe der Sensoreinrichtung 50 und der Ventileinrichtung 48 auch herangezogen werden, dass der Stößel 9 den Punkt xl durchläuft . Allerdings wird die Über¬ wachung des Pressenwinkels bevorzugt, weil dieser eine bes¬ sere Auflösung bietet .
Tritt nun nach Aktivierung bzw. Freigabe der Sensorein¬ richtung 50, nach Durchlaufen von cpl, der Durchbruch des
Werkstücks 16 auf, steigt der Fluidfluss rn über einen
Schwellwert mth an. Dies ist in Figur 4 durch die Spitze III
in der Kurve II veranschaulicht. Das Überschreiten des Schwellwerts für den Fluidfluss wird erfasst und führt zum Schließen der Ventileinrichtung 48, wie oben beschrieben, und somit zur Abstützung des Stößels 9 auf der Blechhalter¬ einrichtung 21.
Wie aus Figur 14 ersichtlich, kann durch Festlegung des Aktivierungsfensters zwischen den Pressenwinkeln φl und φ2 erreicht werden, dass Flussspitzen detektiert werden, die geringer sind als der Fluss unmittelbar nach Aufsetzen der Blechhalterplatte 17 auf dem Werkstück 16. Dies spielt bei sehr schnellen Pressen (hohen Hubzahlen) , bei großen Stanz¬ hüben und insbesondere auch bei sehr steifen Pressengestel¬ len eine--Rolle, bei denen zwar eine sehr große Spannkraft aber nur ein geringer Spannhub im gesamten Pressengestell auftritt . Durch die Beschränkung der Überwachung des Fluid- flusses auf ein Winkelfenster φl, φ2 des Pressenantriebs innerhalb dessen der Stanzdurchbruch zu erwarten ist, kann • die Ansprechschwelle mth für die Ventileinrichtung 48 sehr
niedrig gelegt werden, so dass der sonst zu beobachtende Stanzschlag auf ein fast nicht mehr wahrnehmbares Minimum zu beschränken ist.
An Stelle der Sensoreinrichtung 50, die den Fluidfluss aus den Hydraulikzylindern 19, 20 überwacht, können auch andere Sensoreinrichtungen Anwendung finden. Ergänzend ist es außerdem möglich, die Pressenwinkel φl, φ2 variabel fest¬ zulegen. Beispielsweise können sie mit einer geeigneten Ein¬ gabeeinrichtung eingegeben werden. Es ist auch möglich, die¬ se Pressenwinkel φl, φ2 dynamisch anzupassen. Dies kann bei¬ spielsweise geschehen, indem φl in einen vorgegebenen oder eingebbaren Winkelabstand vor dem Stanzdurchbruch und cp2 in einem festen oder einstellbaren Winkelabstand nach dem Stanzdurchbruch eingestellt wird. Als Pressenwinkel des Stanzdurchbruchs wird dann jeweils der Pressenwinkel aus dem vorigen Stanzhub oder ein Durchschnittswert aus vorigen Stanzhüben herangezogen. Auch ist es möglich, in dem Pres¬ sengestell, dem Pressentisch oder anderen Teilen der Presse, Kraftsensoren unterzubringen, die auf eine Deformation des betreffenden Pressenelements oder direkt auf die in der Presse wirkende Kraft ansprechen. Solches können beispiels¬ weise Kraftsensoren in dem Werkzeug 10 sein. Die von diesen Sensoren abgegebenen Signale können an die Steuereinrichtung 53 geführt werden und dazu dienen, die Pressenwinkel φl, <p2 festzulegen. Wird beispielsweise die auf die Stempel 13, 14, 15 ausgeübte Kraft erfasst, kann die Sensoreinrichtung 50 zu einem Zeitpunkt, d.h. dann freigegeben werden, wenn an den Stempeln 13, 14, 15 ein erheblicher Kraftanstieg zu ver¬ zeichnen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist keine Fehlauslösung der Ventileinrichtung 48 mehr zu befürchten, weil die Rela¬ tivbewegung zwischen der Blechhalterplatte 17 und den Stem¬ peln 13, 14, 15 nahezu Null beträgt.
Das erfindungsgemäße System gestattet eine wesentliche Erhöhung der Niederhalterkraft, insbesondere während der Durchführung des Stanzvorgangs, d.h. während die Stempel 13, 14, 15 durch das Material des Werkstücks dringen. Die ei¬ gentliche Schnittkraft kann dadurch auf bis ein Sechstel der theoretischen Schubkraft gesenkt werden. Die Blechhalteein¬ richtung 21 bewirkt eine besonders feste Einspannung des Werkstücks 16 und bewirkt somit eine Verbesserung des Schnitts wie auch eine Schnittschlagdämpfung. Die Presse 1 wird so vorgespannt, das Spiele ausgeglichen oder kompen¬ siert werden. Dies führt gegenüber klassischen Schnitt- schlagdämpfungssystemen zur Verminderung der Gesamtpress- kraft des Systems. Dies bedeutet aber auch, dass ältere Pressen auch weiterhin sogar für schwierige Trennoperationen eingesetzt werden können. Die auf die Blechhalterplatte- aus¬ geübte Kraft wird vorzugsweise etwa auf 40 % der Presskraft ausgelegt. Das Trennverfahren kann durch den Einsatz eines schnellen Auswerte- und Steuergeräts, wie beispielsweise der Steuereinrichtung 53, überwacht, ausgewertet und gesteuert werden. Das System kann weitgehend autark, d.h. von der Presse 1 unabhängig ausgebildet und eingesetzt werden. Bei¬ spielsweise kann es Teil des Werkzeugs sein, und somit prin¬ zipiell bei verschiedenen Pressen eingesetzt werden. Bei Änderung der Pressendaten können pressenspezifische Para¬ meter über Programm oder anlagenspezifische Flashkarten ge¬ ändert werden.
Die Drücke in den Hydraulikzylindern 19, 20 können _ encoder- oder wegeabhängig permanent überwacht werden. Die sich ergebenden Hüllkurven gestatten eine permanente Pro¬ zessüberwachung. Die Ansteuerung des Bypassventils 52 er¬ folgt kurbelwinkel- oder wegeabhängig über das gleiche Sys¬ tem. Die Prozessdaten und Störungen können über Datenspei¬ chersysteme gespeichert und bei Schäden rückverfolgt werden. Außerdem können Systeme zur Erfassung von Überlastfällen vorgesehen werden.
Zur Erhöhung der Schnittqualität, insbesondere beim Stanzen hochfester austenitischer Werkstoffe oder auch beim Stanzen dicker Bleche, wird eine Blechhalteeinrichtung 21 vorgesehen, die das betreffende Werkstück 16 während des Stanzvorgangs fest einspannt. Die Spannkraft wird auf bis zu 40 % oder mehr Prozent der Stößelkraft erhöht. Insbesondere kann die von der Blechhalteeinrichtung ausgeübte Kraft wäh¬ rend des Werkstückdurchbruchs nochmals erhöht werden. Einer¬ seits verbessert sich dadurch die Schnittqualität während sich andererseits eine effiziente Schnittschlagdätnpfung an
der Presse ergibt. Die Vorrichtung dient im Besonderen zur Verhinderung des Schnittschlages beim Durchbruch durch den Werkstoff.
Beim Schneiden von Blechen federt die Presse auf. Dies bedeutet, dass bei harten Blechen durch freiwerden der Schnittenergie die gesamte Auffederung in Schwingungsenergie übergeführt wird. Dies führt besonders bei harten Blechen, bzw. bei Blechen höherer Festigkeit, wie sie zukünftig besonders im Fahrzeugbau Verwendung finden, zur frühzeitigen Zerstörung der Bauteile in der Anlage. Der Verspannte Rahmen und die damit verbundenen Bauteile wie: Eszenterwelle, Schwungradlagerung, Pleuel, Stößel, Tisch, Werkzeuge, Führungen, Zuganker, Körper, Schneidbacken, Matrizen werden durch das schnelle entspannen extrem gefährdet
Stand der Technik: Durch Schnittschlagzylinder wird nach dem Aufsetzen , beziehungsweise beim Durchbrechen Öl über Drosseln oder Druckbegrenzungsventile abgespritzt. Die dabei frei werdende Energie wird voll in Wärme umgesetzt. Dies hat den Nachteil der £nergieverschwendung. Zusätzlich wird noch ein Niederhalter benötigt, der das Blech derartig gegen die Matrize spannt, dass es beim Schneiden nicht in Richtung des Schneidbacken abwinkelt. Dies fuhrt zu einer zusätzlichen Presskrafterhδhung.
Vorteil der neuen Erfindung ist, dass der Niederhalter gleichzeitig als Schnittschlagabsorber wirkt Die Auffederungsenergie wird im Hochdruckspeicher nur zwischengespeichert Die Niederhafterzy.inder dienen gleichzeitig zur Presskraftkonstanthattung. Die Auf federungsenergie wird so gesteuert, dass sie nicht zum Ausschwingen der Presse fuhrt Die Auffederungs- und Entiastungsfeennlinie wird von der einer Schnittpresse, zu der einer Prägepresse manipuliert Dies hat den Vorteil, dass die Auffederungsenergie bei mechanischen pressen zurück ins Schwungrad eingespeist werden kann. Bei harten Blechen wird ca. 50 % der Schnittkraft als Niederhaltekraft benötigt Bei diesem Schneidverfahren kann auf ca. 60 % der Nebenkräfte verzichtet werden. Die konventionelle Schnittschlagdämpfung braucht ca. 60 % der Presskraft als Gegenkraft 50 % der Schnittkraft als MiedertiaHekraft tst der Schneidstempel durch das Werkstück durchgebrochen, wirkt der Hochdruckspeicher mit der Stickstoffvorspannung entgegen. Dies bedeutet, dass die Presskraftkonstanthaltung erst der Presskraft entgegen wirkt, wenn das Werkstück bereits durchgebrochen ist. Dies wirkt nicht presskrafterhöhend. Geht man davon aus, dass durch die hochfesten und ultrahochfesten Bleche... Festigkeit ca, 1200-1900 N/mm2, zukünftig die Presskraft um das 4-5-fache ansteigt, wird es notwendig sein» mit der Kraft zu geizen.
Beschreibung der Erfindung: Figur 15
Eine Presse mit Schwungrad (18) wird durch einen oder mehrere Motore (19) angetrieben. Uber Kupplung und Exzentertrieb wird über ein oder mehrere Pleuels (13) der Stößel auf den Tisch (11) nahezu parallal zubewegt Am Stößel (2) befindet sich vorzugsweise das Schneidwerkzeug (4) mit Niederhalter. Der Niederhalter (3) dient dazu, dass beim Schneivorgang das Blech (6) nicht auffedert Der auf den Niederhalter (3) wirkende Zylinderkolben hält das Blech (6) fest Der Niederhalter/Kolben wird durch den Niederdruckspeicher(10) vorgespannt bzw. übt das öl über die Stickstofrkompπmierung über das Öl auf den Niederhalter eine vorab eingestellte Niederhalterkraft aus. Die Einstellung erfolgt durch den Stickstoffladedruck am Speicher (10). Dieser kann auch durch Federkraft /Kolbeneinheit vorgespannt werden. Bricht nun das blech durch, schließt das Strömungsvenril (16). Dieses Veπtü (30) ist vorzugsweise mit einer massearmen. Schlagplatte (31) ausgerüstet Das Durchbrechen wird zur Presskraftkonstanthaltung umgesteuert Der kontrollierte Bruch verhindert das Entspannen des Körpers und der damit verbundenen Elemente, wie Tischdurchfederung (11), Stösseldurchfederung (2) , Pleueleinfederung (13),„ Nach dem durchfahren des unteren Totpunktes wird die komprimierte Energie des Hochdruckspeichers (9) über den NiederhaltezyHnder in das Schwungrad rückgespeist. Das Jetcon-Ventil (16) dient als Schnellschaltventil mit Durchflussbegrenzung.
Vorrichtung zum Schnittschlagarmen Schneiden von Werkstücken, wobei der oder die Niederhalterzylinder gleichzeitig als Gegenhalter wirkt, wobei die Auffederungsenergie aus den Speichern in den Antrieb zurückgespeist wird, wobei das Jetconventil aktiv voraktiviert wird. Die Schlagplatte im Jetconventil besteht aus einem leichten, hochfesten Werkstoff. Die Niederhaltezylinder werden zur Parallelhaltung genutzt. In Figur 17 wirken die Niederhalter 30, die auch in Figur '11 zu sehen sind,auch als Auswerfer mittels der ölüberlaufkanäle 300. Der Niederdruckspeicher wird zur Ausregelung der außermittigen Presskraft verwendet. Die Rückspeisung wird mit Winkelbeschleunigungssensor im Schwungrad überwacht. In Figur 16 wird ein Stempel 11 schematisiert dargestellt, der einen sogenannten variablen Schnittspalt (ul..u2) zwischen Stempel 11 und Matrize" 3 aufweist. Der Schnittspalt variiert zwischen ul und u2 zwischen Werten von 2% bis 10% der Blechdicke, vorzugsweise aber von 2% bis 6%. Bei ul beträgt der Schnittspalt etwa 2% der zu schnei¬ denden Blechdicke, bei u2 - an der breitesten Stelle - beträgt der Schnittspalt etwa 6% der zu schneidenden Blechdicke. Wie bereits im Handbuch der Umformtechnik (H.d.U., Springer Verlag, 1996 auf Seite 281 erwähnt, „verringert ein größerer Schneidspalt im allgemeinen den erforderlichen Kraft- und Arbeitsbedarf". Die Press- bzw. Schnittkraft ist folglich auch vom Schnittspalt abhängig. Auf die in Figur 16 dargestellte Weise, mittels Einsatz des variablen Schnittspaltes, lässt sich die Press- bzw. Schnittkraft in den eingesetzten Schnittwerkzeugen bzw. -pressen in etwa halbieren. Diese variable Schnittspalttechnik lässt sich für beliebige Geometrien verwenden, indem man z.B. wie in der unteren Darstellung ■ in Figur 16 sehen kann, die ul..u2 Abschnitte segmentartig am Umfang des Stempel 11 anordnet. Beim Schneiden mittels des variablen Schnittspaltes wird das zu schneidende Blech zuerst im Bereich der ul - Zonen aufgeschnitten, wobei sich dann ausbildende Risse in Richtung der u2 - Zonen ausbreiten, was zu einem dann - geringfügig zeitverzögert - vollständigen Schnitt führt. Laut H.d.U., Seite 275 ist „eine Verringerung der erforderlichen Schneidkraft möglich, wenn an Stelle eines Stempels mit ebener Arbeitsfläche ein schräggeschliffener, scherend schneidender Stempel verwendet wird". Auf Seite 276 wird von einer Reduzierung der Schneidkraft „um mindestens 30% gegenüber Stempeln(Matrizen) mit planer Fläche" gesprochen. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, den variablen Schnittspalt mit der Technik des schräggeschliffenen Stempels zu vereinen, um so eine sich weiter reduzierende Schnittkraft zu erhalten. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, die Bereiche ausgehend von den ul - Ecken in^Richtung der u2 - Bereiche anzuschrägen, was ebenfalls in Figur 16 in der Seitenansicht des Stempels 11 zu sehen ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, das zu schneidende Blech so fest mittels der in Figur 12 dargestellten Niederhalter 3 oben und unten einzuspannen, dass an der Einspannstelle eine Kerbe entsteht. Auf diese Weise wird die notwendige Schnittkraft etwa um den Faktor 1,2 bis 2,2 reduziert. Das in Figur 3 dargestellte und sogenannte Biege¬ oder Hartschneiden, bei dem der Hebel 1 dem drei- bis achtfachen der zu schneidenden Blechdicke s entspricht, vorzugsweise aber der sechsfachen Blechstärke, ist geeignet, die Schnittkraft auf etwa ein Sechstel der bislang bekannten Werte zu reduzieren. In einer vorzugsweisen Weiterentwicklung ist vorgesehen, das vorher beschriebene Hart- oder Biegeschneiden mit der ebenfalls weiter oben beschriebenen Technik des variablen Schnittspaltes zu kombinieren, um auf diese Weise die Schnittkraft auf etwa ein Neuntel der bekannten Werte zu verringern. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, den variablen Schnittspalt, das Hart¬ bzw. Biegeschneiden und den ziehenden Schnitt(schräger Stempel) zu kombinieren, um so die Schnittkraft auf etwa ein Zwölftel der bisher üblichen Werte zu senken, denn „die Schneidkraft darf die auf dem Leistungsschild der Presse angegebene Nennpresskraft innerhalb des Nennkraftwegs nicht überschreiten, da sonst die Maschine überlastet wird" (H.d.U. , S. 274). Die eingangs gestellte Aufgabe wird mittels der vorstehenden Weiterentwicklungen vollständig gelöst, q.e.d.
Next Patent: IMAGE PROCESSING SYSTEM USED ON NOTCHING PRESSES