27. JUNI 2016

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Die Zieheinrichtung für mechanische Pressen


Pressentechnik - Teil 1

Die Zieheinrichtung (auch: Tisch- oder Ziehkissen) ist neben dem Pressenantrieb die entscheidende Komponente für den Umformprozeß bei einfachwirkenden Pressen. Sie hat einen erheblichen Einfluß auf die Teilequalität. Ihre wichtigste Funktion ist das Aufbringen und die flexible Steuerung der Niederhalterkraft, mit der das zu bearbeitende Teil zwischen Oberwerkzeug und Blechhalter geklemmt wird. Dabei ist eine exakte Regelung der Kraft erforderlich, damit das Material während des Umformvorgangs optimal fließen kann. Entsprechend kann die Zieheinrichtung die Blechhalterkraft für jedes Teil während des Ziehvorgangs flexibel regeln.

Die Anforderungen an Zieheinrichtungen für mechanische Pressen sind höher als bei hydraulischen Pressen, da die Stößelbewegung sehr schnell und beim Aufsetzen ungebremst abläuft. Schuler, Göppingen, setzt überwiegend vollhydraulische, modular aufgebaute Zieheinrichtungen ein. Insbesondere bei der Herstellung hochwertiger Teile ist der Einsatz einer Zieheinrichtung zum Beispiel in der Kopfpresse einer Pressenlinie empfehlenswert, um eine konstante Teilequalität durch reproduzierbare Produktionsparameter zu erreichen.

Im Gesamtzyklus eines Stößelhubs der Presse führt die Zieheinrichtung eine Reihe von Funktionen aus, wie etwa die Vorbeschleunigung zum Anpassen an die Stößelgeschwindigkeit, den Druckaufbau bis zur geforderten Niederhalterkraft sowie den Ziehvorgang mit Kraftverlauf, der über die Ziehtiefe und für jedes Zylindermodul separat programmiert werden kann. Zudem sorgt die Ziehvorrichtung für den Rückzug in UT, damit das Teil nicht beschädigt wird, das Anfahren der Position zur Teileentnahme (Pick-Up-Position) und den gesteuertern Hochlauf auf die Ausgangsposition.

Die Vorbeschleunigung im Detail
Mit der Vorbeschleunigung wird der Stoß beim Auftreffen zwischen Oberwerkzeug und Blechhalter minimiert. Die Zieheinrichtung wird kurz vor dem Aufsetzen des Oberwerkzeugs hydraulisch nach unten beschleunigt und erreicht etwa 70 bis 90 Prozent der Stößelgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeitsanpassung dient der Verbesserung der Teilequalität, der Erhöhung der Lebensdauer von Presse und Werkzeug sowie der Minderung der Lärmemission. Die Vorbeschleunigung wird von der Zieheinrichtungssteuerung aus Stößelkinematik, Kurbelwinkel, Hubzahl und Ziehtiefe errechnet.

Der DruckaufbauNach dem Aufsetzen des Stößels mit dem Oberwerkzeug auf den Blechhalter wird die Ziehkraft aufgebaut. Die physikalisch bedingte Elastizität des Gesamtsystems, besonders der Ölsäule im unteren Zylinderraum, ergibt einen bestimmten Weg zum Aufbau der Ziehkraft. Diese Druckaufbauweg ist abhängig von Ziehkraft und Ziehweg (Höhe der Ölsäule). Der Druckaufbau ist immer notwendig, unabhängig davon, ob die Presse mit oder ohne Vorbeschleunigung gefahren wird.

Beim eigentlichen Ziehvorgang wird die Platine zwischen Ober- und Unterwerkzeug umgeformt und dabei mit bestimmter Kraft vom Blechhalter gehalten. Die Zieheinrichtung liefert diese Blechhalterkraft durch Verdrängen von Öl aus dem unteren Zylinderraum.

Der Ziehvorgang
Dieser Vorgang erfolgt druckgeregelt über je ein Proportionalventil pro Zylinder. Das heißt, durch einen Drucksensor wird der Öldruck im Zylinder ständig gemessen, mit dem Sollwert verglichen und das Proportionalventil mehr oder weniger weit geöffnet. Die Blechhalterkraft kann dabei entweder konstant gehalten oder in Form von Kraftsprüngen oder Kraftverläufen für jeden Zylinder individuell programmiert werden. Ein solches Druckprofil läßt sich für jedes Zylindermodul unter Beachtung der zulässigen Druckdifferenz individuell programmieren.

Bei Verwendung von Niederhaltern oder Auswerfern im Oberwerkzeug kann es zu einer Deformation des fertig gezogenen Blechteils kommen, wenn die Zieheinrichtung bei Entlastung in UT nach oben zurückfedert. Um diese Rückfederung mit Sicherheit auszuschließen, wird die Zieheinrichtung in ihrem unteren Todpunkt aktiv nach unten gezogen.

Rückzug in UT
Das umgeformte Ziehteil wird durch eine Aufwärtsbewegung der Zieheinrichtung vom Unterwerkzeug abgestreift und in die Position zur Teileentnahme gebracht. Zeitpunkt und Hub dieser Bewegung in die Pick-Up-Position sind programmierbar. Ist das Blechteil aus dem Werkzeug entnommen, fährt die Zieheinrichtung gesteuert und überschwingfrei in den oberen Todpunkt und damit in ihre Ausgangslage für den nächsten Zyklus (Pressenhub). Der Zeitpunkt beziehungsweise. Kurbelwinkel dieser Hochlaufbewegung ist ebenfalls programmierbar.

Pick-Up-Position und Hochlauf
Die von Schuler entwickelte und vielfach gebaute modulare Zieheinrichtung ist ein Baukastensystem, das es ermöglicht, die vollhydraulische Zieheinrichtung an die Anforderungen des Kunden anzupassen. Im Gegensatz zum herkömmlichen System besitzt in der modularen Zieheinrichtung jeder Zylinder die volle Funktionalität. Das heißt, alle aktiven Steuer- und Regelvorgänge zur Erzielung der Zieheinrichtungsfunktionen (Vorbeschleunigung, Ziehkraftregelung, Rückzug in UT, gesteuerter Hochlauf in Pick-Up-Position) finden innerhalb der Zylindermodule statt. Bei der herkömmlichen hydraulischen Zieheinrichtung war für jede Funktion ein separater Aktor notwendig.

Die modulare Zieheinrichtung
Durch dieses neue, extrem steife und kompakte Hydrauliksystem werden Schwingungsprobleme vermieden und die Anzahl der Komponenten verringert. Das System ist damit zuverlässiger und einfacher in Wartung und Instandhaltung. Gleichzeitig wird ein hochdynamisches Regelverhalten erzielt. Dies ermöglicht dem Anwender einen erweiterten Kraftbereich und eine noch präzisere Einstellung der Blechhalterkraft, angepaßt an die Anforderungen des Preßteils. Gleichzeitig werden die Bewegungsabläufe weicher, ohne harte mechanische Anschläge. Dadurch werden Prozeßsicherheit und Produktivität wesentlich erhöht.

Jedes Zylindermodul stellt also eine eigenständig funktionierende Einheit dar. Durch Kombination mehrerer Module wird die benötigte Ziehkraft bereitgestellt. Eine übergeordnete Steuerung regelt die Synchronität der Module untereinander.

Zusammenfassung
Mit Hilfe der Zieheinrichtung läßt sich die Blechhalterkraft gezielt auf die jeweiligen Werkzeug- und Teileerfordernisse anpassen. Von entscheidender Bedeutung ist, daß die Kräfte der einzelnen Zylinder unabhängig voneinander über dem Ziehweg programmiert werden können. Dabei läßt sich die auf das Werkzeug wirkende Kraft in einem weiten Bereich durch Vorgaben von Kraftsprüngen und Kraftverläufen variieren.

Die Vorteile:
Vorteile sind die exakt kontrollierbare Blechhalterkraft ohne hubzahlabhängige Beeinträchtigungen, die geringere Beanspruchung von Werkzeug und Presse, die geringere Störanfälligkeit, eine verlängerte Standzeit der Werkzeuge und Lebensdauer der Presse sowie die gleiche Qualität der Ziehteile auf einfachwirkenden Pressen wie auf doppeltwirkenden Pressen.

Ausgabe:
bbr 09/2003
Unternehmen:
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