[Ol] Die Erfindung betrifft einen Druckstift für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei dem Druckstift ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des Druckstiftes eine Blechhaltekraft von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, ein Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen, ein Verfahren zum Fertigen eines Bauteils und ein Bauteil.

[02] Pressen werden üblicherweise zum Umformen eines Werkstückes für die Fertigung eines Bauteils verwendet, wobei insbesondere dem Werkstück durch eine geradlinige Relativbewegung der Werkzeuge eine Presskraft aufgeprägt wird. Es ist bekannt, eine Presskraft über Presskraftmesseinrichtungen im Pressenantrieb oder im Pressengestell zu erfassen. Hierbei werden jedoch nur Gesamtkräfte oder Kräfte pro Druckpunkt erfasst.

[03] Zudem ist es bekannt, lokal im oder am Werkzeug Zustandsgrößen zu erfassen. Nachteilig ist der hohe Aufwand für die Sensorik, da diese für jedes Werkzeug bereitgestellt werden muss. Zudem sind die lange Einarbeitungs zeit von Werkzeugen sowie Störungen in der Erfassung von Zustandsgrößen insbesondere durch Verschleiß der Werkzeuge nachteilig. Des Weiteren ist bei eingearbeiteten Werkzeugen ohne Messeinrichtung ein Nachrüsten einer Messeinrichtung nicht möglich.

[04] In der DE 41 12 6561 wird eine Zieheinrichtung in einer Presse vorgeschlagen, die zum ziehen von Blechformteilen dient. Um eine optimale Kraftunterstützung des Blechhalters zu erzielen, wird die Druckwange durch eine an sich bekannte Vier-Punkte-Steuerung höhenverstellbar reguliert. Zusätzlich werden höhenverstellbare Bolzen mit Antrieben versehen, um eine gezielte örtliche Krafteinwirkung auf den Blechhalter zu ermöglichen. Dies wird insbesondere durch Wegesensoren und Kraftsensoren gesteuert oder geregelt.

[05] In der DE 10 2007 044 259 AI wird ein Werkzeug offenbart, dessen Blechhalter mit Verriegelungsbolzen gegen den oberen Werkzeugteil geklemmt wird, um eine Blechhaltekraft aufzubauen. Die Blechhaltekraft wird durch Zylinder oder andere Kraftquellen erzeugt, die im oberen Werkzeugteil angeordnet sind. Das andere Ende des entsprechenden Verriegelungs- oder Spannbolzens wird an dem Blechhalter gehalten.

[06] Die DE 10 2011 120 789 AI bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung beziehungsweise Einstellung eines Platinen-Umformwerkzeuges zur Herstellung von

Blechpressteilen, bestehend aus einer ersten

Werkzeugkomponente, einer gegenüberliegenden zweiten Werkzeugkomponente, einem Niederhalter, der gegenüber der zweiten Werkzeugkomponente beweglich ist, und einer Anzahl von Niederhalter zugeordneten Distanzelementen, über die ein vom Niederhalter auf einen Platinenflansch wirkender Kraftanteil einer Niederhaltekraft F _N beeinflussbar ist.

[07] Die DE 100 41 225 C2 offenbart ein Verfahren zur Einstellung der Pressengrundhöhe bis zur gewollten statischen Presskraft durch Einbringen eines externen Kalibriereinsatzes in eine Anschlagspresse, welcher einen Messwertaufnehmer für die Presskraft aufweist. Der Kalibriereinsatz in der Presse ist über Kabel mit einem elektronischen Anzeigegerät außerhalb der Presse verbunden. Nach Verfahren des Pressenstempels in seinen unteren Totpunkt wird über den Kalibriereinsatz die statische Kraft gemessen und über die Länge des Pressenstempels eine Feineinstellung der Pressengrundhöhe vorgenommen.

[08] Die DE 10 2012 013 371 B4 beschreibt eine Messvorrichtung für ein Stößelkissen, welches anstelle eines Werkzeuges in eine Presse eingebracht wird. Die Messvorrichtung weist ein Messmodul zur Bestimmung der Gesamtpresskraft und am Messmodul nach oben abstehende Druckbolzen mit Kraftsensoren zur Bestimmung der Kraftverteilung in der Fläche des Messmoduls auf.

[09] In der DE 694 31 961 T2 wird ein Diagnoseverfahren zur Diagnose einer Presse beschrieben, bei dem die Erfassung des Betrages einer Verschiebung der Kolben der hydraulischen Ausgleichszylinder verwendet wird. Das Verfahren setzt einen Testlauf für jeden spezifischen Matrizeneinsatz voraus. [10] In der DE 10 2006 025 271 B3 wird eine TiefZiehpresse offenbart, bei der ein Drucksensor zur Lastenerfassung im Arbeitsraum eines Hydraulikzylinders installiert ist und zur ÜberlastSicherung verwendet wird.

[11] In der DE 36 40 507 C2 sind Sensoren im Werkzeug oder im Blechhalter angeordnet, welche über ein Steuergerät die gewünschte Druckänderung im Blechhaltezylinder in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ziehfortschritt mittels Proportional- oder Servoventile regeln.

[12] Die DE 10 2013 001 723 AI offenbart ein pressengebundenes Umformwerkzeug, welches einen Sensor zur Erfassung der Blechdicke oder Blechbewegung aufweist.

[13] Nachteilig bei den oben beschriebenen Messsensoren und Verfahren ist, dass diese nicht zum Einstellen und/oder Optimieren von Pressen während des Umformens und/oder während der Einarbeitung von neuen Werkzeugen verwendet werden können. Zudem ist ein Erfassen des Kraftverlaufs und/oder der Kraftverteilung während eines realen Umform- und/oder Ziehvorganges in einer Presse nicht möglich.

[14] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .

[15] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Druckstift für eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei dem Druckstift ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des Druckstiftes eine Kraft, insbesondere Blechhaltekraft, von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, wobei der Druckstift mindestens einen Sensor zum Erfassen von mindestens einer Zustandsgröße aufweist.

[16] Dadurch wird ein Druckstift bereitgestellt, welcher unabhängig vom Werkzeug einsetzbar ist. Somit ist der Druckstift maschinenbezogen, insbesondere zugeordnet zu einem Ziehkissen, einsetzbar, sodass die wirkenden Presskräfte während des Umformens erfassbar sind.

[17] Zudem ist der Druckstift mit dem Sensor in bestehenden Pressen nachrüstbar, in dem dieser gegen konventionelle Druckstifte ausgetauscht wird. Es ist besonders vorteilhaft, dass dies auch bei älteren Pressen mit bereits älteren, eingearbeiteten Werkzeugen möglich ist.

[18] Des Weiteren kann der Druckstift je nach Anwendung genormt und kundenspezifisch ausgeführt werden, wobei eine hohe Stückzahl realisiert werden kann.

[19] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass ein Druckstift mit einem Sensor bereitgestellt wird, sodass dieser in einer herkömmlichen Presse eingesetzt werden kann und vor und/oder während des Umformungsprozesses der Sensor eine Zustandsgröße erfasst und gleichzeitig der Druckstift die Blechhaltekraft von dem Ziehkissen auf das Werkzeug überträgt.

[20] Folgendes Begriffliche sei erläutert:

[21] Ein „Druckstift" (auch Druckbolzen genannt) ist insbesondere ein Metallstift, welcher zur Übertragung von

Kräften in einer Presse dient. Insbesondere überträgt ein Druckstift eine Blechhaltekraft von dem Ziehkissen zu einem Werkzeug. In der angetriebenen Tiefziehtechnik sind Druckstifte insbesondere auch zwischen dem Ziehstempel (Unterwerkzeug) und einem Ziehkissen angeordnet, um die Kräfte durch die Bewegung des Ziehkissens auf den Ziehstempel zu übertragen.

[22] Eine „Presse" ist insbesondere eine Umformmaschine mit geradliniger Relativbewegung der Werkzeuge. In Pressen werden insbesondere eine Reihe von Fertigungsverfahren, wie Urformen, Umformen, Tiefziehen, Fügen, Beschichten, Trennen, Schneiden und Ändern von Stoffeigenschaften durchgeführt. Eine Presse ist insbesondere eine weggebundene, energiegebundene oder kraftgebundene Presse. Zum Tiefziehen kann die Presse insbesondere eine Zieheinrichtung aufweisen.

[23] „Umformen" umfasst insbesondere alle

Fertigungsverfahren, in denen Metalle und/oder thermoplastische Kunststoffe gezielt plastisch in eine andere Form gebracht werden. Beim Umformen wird insbesondere ein Werkstück in ein Bauteil umgeformt. Unter Umformen wird insbesondere das Druckumformen wie Walzen und Eindrücken, das Zug-Druck-Umformen wie Tiefziehen, Drücken und Kragenziehen, das Zugumformen wie Längen und Weiten, das Biegeumformen wie Gesenkbiegen, Knickbiegen und Umlaufbiegen, und das Schubumformen wie Verdrehen und Verschieben verstanden.

[24] Bei einem „Werkstück" handelt es sich insbesondere um einen weitgehend festen Gegenstand, welcher bearbeitet wird. Ein Werkstück ist beispielsweise ein Metallblech oder eine Platine.

[25] Ein „Ziehkissen" (auch Zieheinrichtung genannt) ist insbesondere ein Bauteil einer Presse, welches die Ziehkraft aufbaut und diese mechanisch beeinflusst, sowie den Pressenstößelaufprall auf das Werkstück reduziert. Über das Ziehkissen wird insbesondere eine definierte Ziehkraft eingestellt, um ein kontrolliertes Nachfließen des Werkstoffes in das Ziehwerkzeug sicherzustellen. Neben dem Druckaufbau für die geforderte Ziehkraft ermöglicht ein Ziehkissen insbesondere einen Ziehvorgang mit über die Ziehtiefe programmierbaren Kraftverlauf, den Rückzug im unteren Totpunkt, um die Rückfederung nach oben zu verhindern, sowie das Anfahren einer Position zur Teileentnahme. Zur Positions- und/oder Krafteinstellung weisen Ziehkissen insbesondere doppelt wirkende Hydraulikzylinder auf.

[26] Ein „Werkzeug" prägt insbesondere einem Vormaterial und/oder einem Werkstück eine Kraft auf, welche dazu führt, dass das Vormaterial oder das Werkstück umgeformt wird. Ein Werkzeug besteht insbesondere aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug. Die Verwendung des Begriffes Werkzeug umfasst jeweils das entsprechende Gegenmittel. Bei einem Werkzeug handelt es sich insbesondere um ein Formwerkzeug.

[27] Die „Blechhaltekraft" ist insbesondere eine Kraft, welche auf ein Werkstück, beispielsweise ein Blech oder eine Platine, und/oder ein Werkzeug aufgebracht wird, um insbesondere die Bildung von Falten am Ziehteil zu verhindern .

[28] Ein „Sensor" (auch Detektor, Messaufnehmer oder Messfühler genannt) ist ein technisches Bauteil, welches insbesondere bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder eine stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfasst. Ein Sensor erfasst eine Messgröße insbesondere mittels physikalischer oder chemischer Effekte und formt diese in ein weiterverarbeitbares , elektrisches Signal um. Das Messen durch den Sensor kann insbesondere nach unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Prinzipien erfolgen. Beispielsweise kann der Druck mittels eines Piezo-Aufnehmers , Dehnmessstreifen (auch

Dehnungsmessstreifen genannt) und/oder Druckmessungen in eingeschlossenen Flüssigkeiten erfasst werden. Ebenso kann die Messung nach optischen Prinzipien erfolgen wie beispielsweise mit einem Lasersensor zur

Abstandsbestimmung. Das Messen des Sensors erfolgt insbesondere diskret und/oder kontinuierlich. Insbesondere kann es sich bei dem Sensor um einen Multiparametersensor handeln, welcher unterschiedliche Messgrößen aufnimmt, beispielsweise gleichzeitig einen Abstand und den Druck misst .

[29] Eine „Zustandsgröße" ist insbesondere eine makroskopische physikalische und/oder chemische Größe, welche zusammen mit anderen Zustandsgrößen den Zustand eines physikalischen Systems beschreibt. Insbesondere beschreibt eine Zustandsgröße den Zustand der Presse und/oder seiner Bauteile.

[30] In einer weiteren Ausführungsform misst der mindestens eine Sensor mindestens eine Zustandsgröße, insbesondere einen Abstand und/oder eine Kraft und/oder einen Druck, optisch und/oder mechanisch und/oder elektrisch.

[31] Dadurch wird der Zustand eines Bauteils der Presse und/oder eines Werkstückes in einer Presse erfasst. Somit kann beispielsweise durch eine Abstandsmessung von einem in einer Presse installierten Druckstift zum Blechniederhalter die Position eines Ziehkissens angepasst werden. Neben dem Messen eine Abstandes und/oder einer Kraft und/oder eines Druckes können auch weitere chemische und/oder physikalische Parameter wie die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit erfasst werden.

[32] Um einen unabhängig einsetzbaren und nachrüstbaren Druckstift bereitzustellen, weist der Druckstift eine Energieversorgung zur Versorgung des Sensors auf.

[33] Somit kann der Druckstift energetisch unabhängig von dem Werkzeug und/oder der Maschine ausgestaltet und eingesetzt werden.

[34] Unter „Energieversorgung" wird insbesondere die Versorgung eines Verbrauchers mit einem leitungsgebundenen Energieträger verstanden. Die Energieversorgung ist insbesondere die Versorgung des Sensors im Druckstift mit elektrischer Energie ( Strom/Spannung) . Dazu kann der Druckstift beispielsweise eine Batterie aufweisen. [35] Es ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Versorgungsperipherie für den Sensor in der Laufbuchse eines Druckstiftes integriert ist, in welcher der Druckstifte geführt ist, um seinen Verschleiß zu minimieren. Somit ist bei einem Austausch beispielsweise der versorgenden Batterie nur ein Ersatz der Laufbuchse notwendig, ohne dass der Druckstift mit dem Sensor ausgebaut werden muss.

[36] In einer weiteren Ausführungsform des Druckstiftes weist der Druckstift ein Übertragungselement zum kontaktlosen Übertragen einer vom Sensor gemessenen Zustandsgröße zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Auswertung auf.

[37] Dadurch ist eine Führung eines Datenkabels, welche der Bewegung des Druckstiftes und/oder des Ziehkissens nachfolgen muss, nicht erforderlich.

[38] Zudem kann durch das kontaktlose Übertragen von Daten ein Druckstift mit einem Sensor in einfacher Weise in bestehenden Pressen nachgerüstet werden, ohne dass es eine aufwändige Datenkabelinstallation und -führung erfordert.

[39] Ein „Übertragungselement" ist insbesondere ein Element welches kontaktlos Daten überträgt und/oder Energie. Das Übertragungselement kann insbesondere Daten und/oder Energie empfangen und/oder aussenden. Bei einem Übertragungselement kann es sich beispielsweise um eine Kopplungsspule handeln. [40] Beim „kontaktlosen Übertragen" (auch drahtloses oder kabelloses Übertragen genannt) werden Daten und/oder Energie berührungslos von einem Objekt auf ein anderes Objekt übertragen. Das kontaktlose Übertragen erfolgt insbesondere durch elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Felder. Beispielsweise kann das kontaktlose Übertragen durch Licht eines Laserstrahls erfolgen. Ebenso kann beispielsweise das kontaktlose Übertragen über eine Geberspule und eine Nehmerspule erfolgen .

[41] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Presse zum Umformen eines Werkstückes, wobei die Presse einen Pressenstößel, ein Ziehkissen und ein Werkzeug aufweist, wobei ein Druckstift an dem Ziehkissen angeordnet ist, und der Druckstift ein zuvor beschriebener Druckstift ist.

[42] Durch Einsatz eines erfindungsgemäßen Druckstiftes in einer Presse, ist es möglich, wirkende Presskräfte in der Presse beim Umformen zu erfassen. Insbesondere sind dadurch der Kraftverlauf, die Kraftverteilung und/oder der Verlauf die Kraftverteilung auf ein Werkstück und/oder ein Werkzeug während des Ziehvorgangs messbar.

[43] Somit ist ein Überwachen und Optimieren des Umformens möglich. Dadurch kann das Umformen auch in engen Prozessfenstern erfolgen.

[44] Unter „Verlauf" ist sowohl der zeitliche als auch örtliche (räumliche) Verlauf zu verstehen. [45] Da beispielsweise die Verteilung der Blechhaltekräfte entscheidend für die Bauteilequalität ist, ist mit der erfindungsgemäßen Presse eine bessere Qualität des gefertigten Bauteils möglich.

[46] Dadurch, dass die Kräfte mittels der Druckstifte von Ziehkissen erfassbar sind, ist eine Verkürzung des Einarbeitens neuer Werkzeuge in einer Einarbeitungsund/oder Produktionspresse möglich.

[47] Ein „Pressenstößel" ist insbesondere ein verschiebbares Bauteil der Presse, welches die Bewegungsenergie eines Antriebs als Presskraft auf das Werkstück überträgt. Hierbei sind insbesondere die Beschleunigung des Pressenstößels und der Stößelhub als Strecke einer Auf- und Abbewegung des Pressenstößels entscheidende Prozessparameter beim Umformen. Ein Pressenstößel weist insbesondere ein Oberwerkzeug auf oder steht mit dem Oberwerkzeug im Wirkkontakt.

[48] In einer weiteren Ausführungsform weist die Presse eine Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen von Energie zur Versorgung des Sensors und/oder von Daten zum und/oder vom Sensor des Druckstiftes auf.

[49] Dadurch sind eine Energieversorgung des Sensors des Druckstiftes und/oder ein Datentransfer ohne Leitungs- und Datenkabel möglich. Somit wird vermieden, dass Kabel sich bei Bewegungen von Bauteilen in der Presse lösen, sich verdrehen oder hängen bleiben. [50] Durch die Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen von Energie und/oder Daten ist ein Druckstift mit einem Sensor in einfacher Weise in bestehenden Pressen nachrüstbar.

[51] Eine „Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen" entspricht in ihrer Funktion insbesondere einem oben definierten Übertragungselement. Die Einrichtung zum kontaktlosen Übertragen der Presse überträgt insbesondere Energie von dieser Einrichtung zum Sensor des Druckstiftes und/oder überträgt Steuerungs- und/oder Regelungssignale zum Sensor des Druckstiftes und/oder empfängt Daten vom Sensor des Druckstiftes.

[52] Um eine optimale Messung zu realisieren, ist die Presse derart eingerichtet, dass vor und/oder während eines Bewegens des Ziehkissen und/oder einer wirkenden Kraft auf das Ziehkissen der Sensor des Druckstiftes eine Zustandsgröße misst.

[53] Somit ist eine an den Betrieb der Presse angepasste Messung durch den Sensor des Druckstiftes möglich. Insbesondere misst der Sensor des Druckstiftes vor dem Betrieb und/oder während des Betriebes der Presse.

[54] In einer weiteren Ausführungsform ist die Presse derart eingerichtet, dass mittels des Sensors des Druckstiftes oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte ein Kraftverlauf, eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einer Kraftverteilung während des Umformens erfasst wird oder werden. [55] Somit kann die Änderung der Kraft über der Zeit und/oder über einer Fläche innerhalb der Presse erfasst werden. Dadurch ist ein kontinuierliches Überwachen des Umformvorganges und der auf dem Werkstück und/oder Werkzeug wirkenden Kräfte möglich.

[56] Zudem wird dadurch eine Optimierung der Presskraft und/oder der Presskräfte während des Umformens ermöglicht.

[57] Durch Erfassung der Kraftverteilung und/oder des zugehörigen Kraftverlaufes kann eine optimale

Druckbolzenanordnung und/oder -ausführung bestimmt und eingestellt werden.

[58] Ein „Kraftverlauf" ist insbesondere die Änderung einer Kraft über die Zeit und/oder dem Ort.

[59] Eine „Kraftverteilung" ist insbesondere die Änderung einer Kraft über eine Fläche.

[60] In einer weiteren Ausführungsform weist die Presse eine Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung und/oder eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung einer Presskraft der Presse und/oder eines Bewegens des Ziehkissens und/oder eines Bewegens des Pressenstößels aufgrund der gemessenen Zustandsgroße auf.

[61] Dadurch können die gemessenen Daten zur zeitnahen Steuerung und/oder zur Regelung des Umformprozesses verwendet werden. Somit ist es möglich, die Kräfte von Hub zu Hub gezielt anzupassen und/oder zu verteilen. [62] Durch die gezielte Prozesssteuerung und -regelung kann eine reduzierte Ausschussquote, und ein geringerer Verschleiß und somit Wartungsbedarf erzielt werden. Beispielsweise kann kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeuges auf das Werkstück die Bewegung des Pressenstößels aufgrund eines gemessenen Abstands und/oder eines gemessenen Drucks reduziert werden, sodass der Werkzeug-Werkstück-Kontakt nicht schlagartig erfolgt und somit der Verschleiß sinkt. Ebenso kann die Bewegung des Ziehkissens aufgrund der erfassten Zustandsgröße geregelt werden und beispielsweise das Ziehkissen kurz vor Aufsetzen des Oberwerkzeuges leicht entgegengesetzt bewegt werden.

[63] Somit laufen die Umformprozesse automatisch im optimalen Bereich.

[64] Eine „Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung" ist insbesondere eine Einrichtung, in welcher die erfassten Zustandsgrößen des Sensors weiterverarbeitet und/oder aufbereitet werden, um Informationen zu gewinnen. Beispielsweise ist eine Signalaufbereitung mit nachgeschaltetem Analog-Digital- Konverter mit umfasst.

[65] In einer „Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung" werden insbesondere die erfassten und/oder aufbereiteten und/oder ausgewerteten Daten zur Beeinflussung des Umformvorganges verwendet. Hierbei ist eine „Steuerung" insbesondere eine Vorgabe, nach welcher die in einer Presse vorkommenden veränderlichen, dynamischen Größen beeinflusst werden. Durch eine Steuerung wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße eine Ausgangsgröße eingestellt. Eine „Regelung" ist insbesondere eine gezielte Beeinflussung einer Größe in der Presse, wobei diese Größe entweder konstant zu halten ist (Festwertregelung) oder so zu beeinflussen ist, dass diese insbesondere einer vorgegebenen zeitlichen Änderung folgt (Folgeregelung) . Eine Regelung umfasst insbesondere das Messen der zu beeinflussenden Größen (Regelgröße) und kontinuierliches Vergleichen mit dem Sollwert, sodass eine Rückkopplung der Ausgangsgröße auf den Eingang erfolgt. Die Einrichtung umfasst insbesondere einen Rechner wie ein Steuergerät oder FPGAs (Field Programmable Gate Array) .

[66] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen mittels eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und einer Presse oder einer zuvor beschriebenen Presse mit folgenden Schritten:

- Öffnen der Presse, insbesondere einer Einarbeitungspresse, Einbringen eines neuen Werkzeuges und eines Werkstückes in die Presse und gegebenenfalls Bestimmen eines Abstandes mittels des Sensors des Druckstiftes, insbesondere zwischen dem Sensor und einem Blechniederhalter,

- gegebenenfalls Anpassen des gemessenen Abstandes an einen Sollwert durch eine Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung,

- Betreiben der Presse und Bestimmen eines Kraftverlaufs, einer Kraftverteilung und/oder und/oder eines Verlaufs der Kraftverteilung mittels des Sensors des Druckstiftes oder eines weiteren Sensors eines weiteren Druckstiftes und/oder mehrerer Sensoren mehrerer Druckstifte und/oder Anpassen des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung durch die Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung während des Umformens,

- Öffnen der Presse und Ausbringen des umgeformten Bauteils und/oder Übertragen des eingestellten Abstandes und/oder des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung auf eine weitere Presse, insbesondere eine Produktionspresse .

[67] Somit kann ein Druckstift mit einem Sensor oder können mehrere Druckstifte mit mehreren Sensoren vorteilhaft für das Erproben und/oder Einarbeiten neuer Werkzeuge sowie zur Einstellung der Abstände und/oder der Presskraft in Einarbeitungs- und/oder Produktionspressen genutzt werden.

[68] Des Weiteren ist die optimale Anordnung der Druckstifte im Hinblick auf ein neues Werkzeug bestimmbar und einstellbar.

[69] Insbesondere können dadurch kurze Einarbeitungszeiten in einer Einarbeitungs-/Tryout-Presse realisiert werden. Somit wird ein neues Werkzeug optimal auf die Serienfertigung eingestellt und vorbereitet.

[70] Es ist besonders vorteilhaft, dass die geometrischen Abstände und/oder der Kraftverlauf, die Kraftverteilung und/oder der Verlauf der Kraftverteilung von der Einarbeitungspresse auf ein Duplikat in der Produktionsanlage zur Serienfertigung übertragen werden.

[71] Zudem können verschiedene Automatisierungen und Prozessabläufe an der Einarbeitungspresse „gefahren" und/oder simuliert werden und somit der beste Prozessverlauf bestimmt werden. Neben der Einarbeitungszeit an der Einarbeitungspresse werden auch die Rüst- und Einarbeitungs Zeiten in der Produktion verkürzt.

[72] Unter „Einarbeiten" wird insbesondere die Anpassung eines neuen Werkzeuges und/oder eines neuen Umformvorganges in einer Presse verstanden. Zum Einarbeiten wird insbesondere eine separate Einarbeitungspresse außerhalb der Produktion verwendet. Das Einarbeiten umfasst insbesondere das manuelle Bearbeiten des Werkzeuges, das Einstellen der geometrischen Abstände der Bauteile der Presse und/oder der wirkenden Kräfte sowie das Aufnehmen und Optimieren des Kraftverlaufes, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung während des Umformens .

[73] Unter „Einstellen" wird insbesondere das Anpassen von Zustandsgrößen und/oder abgeleiteten Größen einer Presse verstanden. Das Einstellen erfolgt insbesondere für Abstände zwischen Bauteilen der Presse und/oder des Kraftverlaufs, der Kraftverteilung und/oder des Verlaufs der Kraftverteilung während des Umformens. Das Einstellen kann insbesondere über eine Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Presse erfolgen. [74] Der „Sollwert" ist insbesondere der vorgegebene, angestrebte Wert eines quantitativen Merkmals eines Systems, von dem der tatsächliche Istwert so wenig wie möglich abweichen soll. In einem Regelkreis ist der Sollwert der Regelgröße der momentane Wert der Führungsgröße .

[75] Eine „Produktionspresse" ist insbesondere eine Presse, bei welcher das Werkzeug eingearbeitet ist und/oder die geometrischen Parameter und Prozessparameter während des Umformens bereits optimiert und/oder vorgegeben sind. Eine Produktionspresse dient insbesondere der Serienproduktion eines Bauteils.

[76] Ein „Blechniederhalter" ist insbesondere ein Bauteil einer Presse, welches eine Kraft auf ein Werkstück aufprägt, um die Bildung von Falten am Ziehteil zu verhindern .

[77] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Fertigen eines Bauteils mittels eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und einer Presse oder einer zuvor beschriebenen Presse mit folgenden Schritten:

- Öffnen der Presse, Einbringen eines Werkstückes in die Presse und gegebenenfalls Bestimmen einer Zustandsgröße mittels des Sensors des Druckstiftes und/oder insbesondere Durchführen eines Hubes mit Umformprozess und dabei ein Erfassen des Verlaufes mindestens einer Zustandsgröße, - Übertragen der gemessenen Daten von dem Druckstift zu einer Einrichtung zur Datenaufbereitung und/oder Datenauswertung und/oder einer Einrichtung zur Steuerung und/oder zur Regelung,

- Betreiben der Presse, Verteilen einer Presskraft auf dem Werkstück und/oder Einstellen eines Kraftverlaufs und/oder Einstellen eines Verlaufes einer Kraftverteilung während des Umformens aufgrund der gemessenen Zustandsgröße und/oder der gemessenen ZuStandsgroßen,

- und/oder Zuordnen der gemessenen Daten des Sensors des Druckstiftes zum Bauteil und/oder Speichern der gemessenen und/oder ausgewerteten Daten auf dem Bauteil und/oder derart speichern, dass die Daten zu einem späteren Zeitpunkt aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil für einen Verwender zugeordnet zum Bauteil abrufbar sind und Ausbringen des gefertigten Bauteils aus der Presse.

[78] Durch dieses Fertigungsverfahren erfolgt eine optimale Fertigung eines Bauteils mit hoher Qualität und unter optimierten Umformbedingungen und Prozessparametern. Dadurch wird sowohl der Verschleiß des Werkzeuges als auch des gefertigten Bauteils minimiert. Zudem lassen sich enge Produktionsfenster realisieren.

[79] Es ist besonders vorteilhaft, dass die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten dem Bauteil zugeordnet werden oder auf dem Bauteil gespeichert sind, sodass alle Fertigungsparameter zusammen mit dem Bauteil abrufbar sind. [80] Zudem können neben den gemessenen und/oder aufbereiteten Daten Zusatzangaben über verwendete Schmiermenge, Hubzahl, Temperatur und weitere Angaben dem Bauteil zugeordnet und/oder auf dem Bauteil gespeichert werden .

[81] Dadurch kann bei einer Serie von besonders verschleißanfälligen Bauteilen sehr schnell die Ursache des erhöhten Verschleißes gefunden und im Fertigungsverfahren behoben werden.

[82] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Bauteil, wobei das Bauteil unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Druckstiftes und/oder einer zuvor beschriebenen Presse und/oder eines zuvor beschriebenen Verfahrens zum Einarbeiten und Einstellen einer Presse beim Umformen und/oder nach einem zuvor beschriebenen Verfahren zum Fertigen eins Bauteils gefertigt ist.

[83] Somit wird ein Bauteil mit hoher Qualität bereitgestellt, dessen Fertigung jederzeit reproduzierbar ist. Zudem wird ein verschleißarmes Bauteil bereitgestellt, da dieses mit optimaler Kraftaufprägung während des Umformens gefertigt wurde.

[84] In einer weiteren Ausführungsform des Bauteils sind die bestimmte Zustandsgröße und/oder ein Kraftverlauf, eine Kraftverteilung und/oder ein Verlauf einer Kraftverteilung und/oder gemessene und/oder ausgewertete Daten während/nach eines erfolgten Umformens auf dem Bauteil gespeichert und/oder sind aufgrund einer Angabe auf dem Bauteil für einen Verwender abrufbar .

[85] Dadurch sind die während des Umformens verwendeten Zustandsgrößen und Prozessparameter auf dem Bauteil direkt dokumentiert und/oder können durch einen Verwender des Bauteils sehr leicht und schnell abgerufen werden. Beispielsweise wird ein QR-Code mit den kodierten Daten auf ein Bauteil aufgebracht, welcher später von einem Verwender vom Bauteil eingescannt wird und somit die Daten abrufen werden. Ebenso kann das Bauteil mit einem RFID-System (Radio-frequency Identification) markiert und die Daten ausgelesen werden.

[86] Insbesondere bei kritischen und/oder sicherheitsrelevanten Bauteilen sind somit sämtliche Produktionsparameter gespeichert und/oder dokumentiert.

[87] Ein „Verwender" ist insbesondere eine Person und/oder eine Maschine, welche das Bauteil weiter verwendet oder verarbeitet. Der Verwender kann insbesondere das Bauteil zu einem größeren Komplex zusammensetzen, beispielsweise in einem Auto verwenden, oder direkt verwenden.

[88] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Sensorelement für eine Presse zum Umformen eines Werkstücks, wobei dem Sensorelement mindestens ein Druckstift, ein Ziehkissen und mindestens ein Werkzeug zuordenbar sind und mittels des mindestens einen Druckstifts eine Kraft von dem Ziehkissen zu dem Werkzeug übertragbar ist, wobei mit Hilfe des Sensorelements eine Größe gemessen wird, mit der eine Kraft ermittelbar ist, welche mittels des Druckstifts übertragbar ist.

[89] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine stark schematische

Schnittdarstellung eines Druckbolzen, und

Figur 2 eine stark schematische Darstellung einer

TiefZiehpresse .

[90] Ein Druckbolzen 101 weist eine umgebende Laufbuchse 102 auf. An der Oberseite des Druckbolzens 101 ist mittig ein Lasersensor 105 eingelassen. Neben dem Lasersensor 105 weist der Druckbolzen 101 einen Drucksensor 106 auf. Der Lasersensor 105 und der Drucksensor 106 sind über ein gemeinsames Strom- und Datenkabel 104 mit einer induktiven Spule 103 innerhalb des Druckbolzens 101 verbunden.

[91] Die induktive Spule 103 empfängt kontaktlos Energie und leitet diese als elektrischen Strom über das Strom- und Datenkabel 104 an den Drucksensor 106 und den Lasersensor 105 weiter.

[92] Da der Druckbolzen 101 nicht in einem Wirkkontakt steht, misst der Drucksensor 106 den Umgebungsdruck. Der Lasersensor 105 sendet Laserlicht in die Messrichtung 107 und erfasst einen entfernten Gegenpart, sodass der Abstand zwischen dem Lasersensor 105 und dem Gegenpart bestimmt wird. Das gemessene Signal wird vom Druckbolzen 101 mittels der Spule 103 zu einem extern angeordneten Datenempfänger übertragen .

[93] Eine TiefZiehpresse 201 weist einen Antrieb 202 auf, welcher mit zwei Stößelpleuel 203 wirkverbunden ist. Die beiden Stößelpleuel 203 sind mit einem Pressenstößel 204 verbunden. Am Pressenstößel 204 ist der Stößelstempel 206 angeordnet. Beidseitig des Stößelstempels 206 sitzt jeweils ein Ziehring 205. Die Ziehringe 205 und der Stößelstempel 206 sitzen oberhalb des Bleches 207.

[94] Unterhalb des Bleches 207 sind beidseitig an den Außenseiten Blechniederhalter 208 angeordnet. Die Blechniederhalter 208 sind über jeweils einen Druckbolzen 101 mit einem Ziehkissen 211 wirkverbunden. Die beiden Druckbolzen 101 sind durch einen Pressentisch 210 geführt. Die beiden Druckbolzen 101 weisen jeweils einen Drucksensor 106 und einen Lasersensor 105 auf. Eine induktive Spulen 103 ist jeweils in den Druckbolzen 101 installiert.

[95] Das Ziehkissen 211 weist mittig drei weitere Druckstifte 222 auf, welche an ihrer Oberseite mit dem Ziehstempel 209 verbunden sind. Die drei Druckstifte 222 sind durch den Pressentisch 210 geführt und weisen jeweils einen Drucksensor 216 und eine Stromnehmerspule und Datengeberspule 218 auf.

[96] Das Ziehkissen 211 wird von zwei zweifach wirkenden Hydraulikzylindern 212 getragen, welche am Boden installiert sind. [97] Die Tiefz iehpres se 201 weist eine Stromgeberspule und Datennehmerspule 217, eine Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit 219 und eine Steuerungs- und Regelungseinheit 220 auf.

[98] Bei der TiefZiehpresse 201 handelt es sich um eine Einarbeitungspresse. Der Stößelstempel 206 und der Ziehstempel 209 bilden ein neues Werkzeug.

[99] Folgende Arbeitsvorgänge werden mit der TiefZiehpresse 201 realisiert:

[100] Zunächst wird die TiefZiehpresse 201 geöffnet und der Stößelstempel 206 und der Ziehstempel 209 werden in die TiefZiehpresse 201 neu eingebracht. Anschließend wird das Blech 207 in die TiefZiehpresse 201 eingebracht und der Pressenstößel 204 über den Antrieb 202 abgesenkt, sodass der Stößelstempel 206 und die Ziehringe 205 bündig an das Blech 207 anliegen.

[101] Mittels der Lasersensoren 215 in den Druckbolzen

101, welche zwischen dem Ziehkissen 211 und den Blechniederhaltern 208 angeordnet sind, wird der Abstand zwischen dem jeweiligen Sensor und dem jeweiligen Blechniederhalter gemessen.

[102] Die gemessenen Daten werden mittels der Spulen

103 in den beiden Druckbolzen 201 zur extern angeordneten Stromgeberspule und Datengeberspule 217 der TiefZiehpresse 201 übertragen und weiter in der Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit 219 weiterverarbeitet. [103] Die verarbeiteten Signale werden mittels der

Steuerungs- und Regelungseinheit 220 zur Anpassung der Position des Ziehkissens 211 verwendet, welches um 3mm weiter nach oben bewegt wird. Anschließend wird die Abstandsmessung durch die Abstandssensoren 215 wiederholt und die erfassten Daten erneut übertragen und ausgewertet. Ein Abgleichen mit dem Sollwert zeigt, dass eine weitere Anpassung der Position des Ziehkissens 211 nicht erforderlich ist.

[104] Nachfolgend beginnt der Pressvorgang, wobei die äußeren Druckbolzen 101 und die mittigen Druckstifte 222 kontinuierlich mittels der Drucksensoren 105 und 216 den Druck messen. Für das Umformen des Bleches 207 wird das Ziehkissen 211 kontinuierlich langsam über die doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 212 nach oben geschoben, sodass der Ziehstempel 209 sich langsam dem Blech 207 annähert. Nach dem ersten Kontakt des Ziehstempels 209 mit dem Blech 207 wird kontinuierlich die Kraftverteilung und der Kraftverlauf für jeden mittigen Druckstift 222 aus den erfassten, übertragenen und ausgewerteten Daten bestimmt und zur Regelung des Umformprozesses verwendet.

[105] Nachdem das Blech 207 in der Mitte vollständig durch den Ziehstempel 209 in die Gegenform des Stößelstempels 206 tiefgezogen wurde, fährt das Ziehkissen 211 mittels der zweifach wirkenden Hydraulikzylinder 212 wieder nach unten und das gefertigte Bauteil wird ausgebracht . [106] Anschließend wird das gefertigte Bauteil mit einem Aufkleber versehen, welcher einen QR-Code aufweist, sodass alle Abstandsdaten, der Kraftverlauf und der Kraftfluss jedes Druckbolzens 101 und jedes Druckstiftes 222 mit dem Bauteil abrufbar sind.

[107] Nachdem der oben beschriebene Vorgang an mehreren

Blechen 207 wiederholt und der Ziehstempel 209 manuell nachbearbeitet wurde, sind die optimalen Prozessparameter bezüglich des Kraftverlaufs und der Kraftverteilung und somit die Anordnung der Druckbolzen 101 und der Druckstifte 222 bestimmt. Diese werden zusammen mit den ermittelten geometrischen Abständen von der Einarbeitungspresse 201 auf eine Produktionspresse zur Aufnahme der Serienproduktion übertragen .

Bezugs zeichenliste

101 Druckbolzen

102 Laufbuchse

103 induktive Spule

104 Strom- und Datenkabel

105 Lasersensor

106 Drucksensor

107 Messrichtung des Lasersensors

201 Tief Ziehpresse

202 Antrieb

203 Stößelpleuel

204 Pressenstößel

205 Ziehring

206 Stößelstempel

207 Blech

208 Blechniederhalter

209 Ziehstempel

210 Pressentisch

211 Ziehkissen

212 zweifachwirkender Hydraulikzylinder

216 Drucksensor

217 Stromgeberspule und Datennehmerspule

218 Stromnehmerspule und Datengeberspule

219 Datenaufbereitungs- und -auswertungseinheit

220 Steuerungs- und Regelungseinheit

222 Druckstift