19.07.2005

Neues hydraulisches Tischkissen

Perfekt gezogen

Göppingen - Das neue modulare hydraulische Tischkissen von Schuler verbessert die Qualität und verringert gleichzeitig die Komplexität des Ziehvorgangs. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen besitzt jeder Zylinder des modularen Tischkissens die volle Funktionalität und führt alle aktiven Steuer- und Regelvorgänge des Ziehvorgangs aus. Bisher war für jede Funktion ein separater Aktor notwendig. Durch das 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. Weichere Bewegungsabläufe ohne harte mechanische Anschläge erhöhen Prozesssicherheit und Produktivität. Jedes Zylindermodul stellt eine eigenständig funktionierende Einheit dar. Durch Kombination mehrerer Module wird die benötigte Ziehkraft bereitgestellt. In Abhängigkeit der Anforderungen an den Ziehprozess kann das modulare Tischkissen in 1-, 2-, 4- oder 6-Punkt-Bauweise geliefert werden. Eine übergeordnete Steuerung regelt die Synchronität der Module untereinander.

Aufbau und Bauteile

Zu den Hauptkomponenten des Tischkissens gehören:

• Druckkasten
• Zylindermodule mit Hydraulikzylinder, Steuerblock und Blasenspeichern
• 8-Bahn-Führungen
• Hydraulikaggregat
• Rohrleitungen und Steuerschränke

Der Druckkasten überträgt die Kraft der Hydraulikzylinder auf die Druckstifte. Die gewünschte Blechhaltekraft wird durch eine beliebige Anordnung der Druckstifte erreicht. Der Druckkasten ist in einer 8-Bahn-Führung im Pressentisch geführt. Die Zylindermodule werden von stabilen Zylinderbrücken aufgenommen und übertragen die Zylinderkräfte mit geringer, definierter Durchbiegung auf den Tisch.

Funktionen während des Pressenhubs

Das Tischkissen hat einen erheblichen Einfluss auf die Teilequalität. Seine 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 das Tischkissen die Blechhalterkraft für jedes Teil während des Ziehvorgangs flexibel regeln. Insbesondere bei der Herstellung hochwertiger Teile ist der Einsatz eines Tischkissens zum Beispiel in der Kopfpresse einer Pressenlinie empfehlenswert, um eine konstante Teilequalität durch reproduzierbare Produktionsparameter zu erreichen.
Im Gesamtzyklus eines Stößelhubs der Presse führt das Tischkissen eine Reihe von Funktionen aus:

• Vorbeschleunigung zum Anpassen an die Stößelgeschwindigkeit,
• Druckaufbau bis zur geforderten Niederhalterkraft,
• Ziehvorgang mit Kraftverlauf, der über die Ziehtiefe und für jedes Zylindermodul separat programmiert werden kann,
• Rückzug in UT, damit das Teil nicht beschädigt wird,
• Anfahren der Position zur Teileentnahme (Pick-Up-Position) und gesteuerter Hochlauf auf Ausgangsposition.

Vorbeschleunigung

Mit der Vorbeschleunigung wird der Stoß beim Auftreffen zwischen Oberwerkzeug und Blechhalter minimiert. Das Tischkissen 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 Tischkissensteuerung aus Stößelkinematik, Kurbelwinkel, Hubzahl und Ziehtiefe errechnet.

Druckaufbau

Nach 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. Dieser 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.

Ziehvorgang

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

Rückzug in UT (Unterer Todpunkt)

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

Pick-Up-Position und Hochlauf

Das umgeformte Ziehteil wird durch eine Aufwärtsbewegung des Tischkissens 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 das Tischkissen gesteuert und schwingfrei in den oberen Todpunkt und damit in seine Ausgangslage für den nächsten Zyklus (Pressenhub). Der Zeitpunkt bzw. Kurbelwinkel dieser Hochlaufbewegung ist ebenfalls programmierbar.

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

• Exakt kontrollierbare Blechhalterkraft ohne hubzahlabhängige Beeinträchtigungen
• Geringere Beanspruchung von Werkzeug und Presse
• Geringere Störanfälligkeit
• Verlängerte Standzeit der Werkzeuge und Lebensdauer der Presse
• Gleich Qualität der Ziehteile auf einfachwirkenden Pressen wie auf doppeltwirkenden