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Dokumentenidentifikation DE10211397C1 11.12.2003
Titel Verfahren zum Betreiben einer Presse und Presse
Anmelder Schuler Pressen GmbH & Co. KG, 73033 Göppingen, DE
Erfinder Fahrenbach, Jürgen, 73101 Aichelberg, DE
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 15.03.2002
DE-Aktenzeichen 10211397
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.12.2003
IPC-Hauptklasse B30B 15/28
IPC-Nebenklasse B30B 15/14   
Zusammenfassung Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Presse, welche wenigstens einen oszillierenden Stößel, eine Antriebseinrichtung für den Stößel mit einem Schwungrad sowie ein an dem Stößel angebrachtes Werkzeug aufweist, mit welchem Werkstücke bearbeitet werden, wird während der Bewegung des Stößels eine Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades ermittelt. Aus der ermittelten Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades wird ein Istwert des demselben entnommenen Arbeitsvermögens berechnet und mit einem zugehörigen Sollwert verglichen. Bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwertes von dem Istwert werden Korrekturen an wenigstens einem die Bearbeitung der Werkstücke beeinflussenden Prozeßparameter vorgenommen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Presse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Presse zur Durchführung des Verfahrens nach der im Oberbegriff von Anspruch 8 näher definierten Art.

Gattungsgemäße Pressen und zugehörige Verfahren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Lediglich beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die DE 197 01 282 A1 verwiesen, in der eine Sicherheitsabschaltung beschrieben ist, welche mittels eines Sensors die auf das Werkstück oder eine Werkzeugstufe ausgeübte Kraft mißt, mit abgespeicherten Kraftwerten vergleicht, und den Kraftfluß unterbricht, wenn die auftretende Kraft um einen bestimmten Betrag von dem Sollwert abweicht.

Aus der JP 2000312999 A ist eine Spindelpresse mit einem Schwungrad bekannt, das ohne Kupplung direkt mit einem Spindelantrieb für den Stößel verbunden ist. Zum Antrieb des Schwungrads dient ein Schrittmotor. Sowohl der Schrittmotor als auch das Schwungrad sind jeweils mit einem Positionsgeber (Encoder) verbunden, die ihrerseits mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sind. Die Sensoren dienen der Drehzahlerfassung, so dass die Steuerungseinrichtung den Antriebsmotor steuern kann.

Problematisch bei bekannten Verfahren wie dem oben beschriebenen ist jedoch, daß insbesondere beim Einarbeiten solcher Pressen häufiges Probieren erforderlich ist, um die richtigen Prozeßparameter, wie z. B. die Art der Schmierung der Werkstücke, die Temperatur der Werkstücke oder die Auswahl der Werkzeuge zu ermitteln. Dies führt einerseits zu einer verhältnismäßig großen Anzahl an Ausschußteilen, teilweise auch zu Beschädigungen der Werkzeuge oder gar der Presse selbst und andererseits zu einer oftmals sehr langen Einarbeitungszeit, was letztlich eine geringere Produktivität der Presse über ihre Lebensdauer betrachtet nach sich zieht.

Das beschriebene Problem stellt sich jedoch nicht nur während der Einarbeitungszeit der Presse, sondern auch während des ganz normalen Betriebs derselben, da auch hier Änderungen der Prozeßparameter auftreten können, die zu einer schleichenden und häufig unbemerkten Verschlechterung des Prozesses und damit auch der hergestellten Werkstücke führen können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Presse zu schaffen, bei welchem ständig Aussagen über die Qualität des Verfahrens und somit der hierdurch hergestellten Werkstücke gemacht werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Ermittlung der Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades sind in äußerst einfacher Weise Rückschlüsse auf das demselben entnommene Arbeitsvermögen möglich, so daß mittels des erfindungsgemäßen Vergleiches des ermittelten Istwertes mit einem Sollwert Aussagen über die Qualität des Prozesses gemacht und entsprechende Korrekturen an verschiedenen Prozeßparameter vorgenommen werden können.

Im Sinne einer Prozeßregelung wäre es auf diese Weise möglich, nur so viel Arbeitsvermögen auf den Stößel zu übertragen, wie für einen kontinuierlichen Produktionsprozeß benötigt wird.

Wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Sollwerte in Form einer Weg-Zeit-Kurve des Stößels vorliegen, so können die beschriebenen Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten als im wesentlichen mit konstantem Abstand von der Weg-Zeit-Kurve verlaufende Hüllkurven vorliegen, so daß in einfacher Weise exakte Aussagen über den Prozeß möglich sind. Die genannten Weg-Zeit-Kurven mit den entsprechenden Hüllkurven können von an sich bekannten Steuereinrichtungen verarbeitet werden, wodurch die erfindungsgemäßen Eingriffe in den Produktionsprozeß besonders effektiv durchführbar sind.

Eine Presse zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 8 beschrieben.

Der erfindungsgemäße Sensor zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades stellt ein sehr kostengünstiges Bauteil dar, wodurch die Kosten der einzelnen Presse trotz der oben beschriebenen stark erhöhten Funktionalität nur sehr geringfügig erhöht werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Presse kann vorgesehen sein, daß der Sensor über eine Steuereinrichtung mit einer Kupplungs- und Bremseinrichtung für den Stößel in Wirkverbindung steht.

Hierdurch kann die Bewegung des Stößels mit sehr einfachen Mitteln von der Steuereinrichtung gesteuert werden, welche ihre Signale von dem Sensor erhält.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Presse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 2 eine beispielhafte Weg-Zeit-Kurve des Stößels der erfindungsgemäßen Presse mit einer zugehörigen Hüllkurve.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Presse 1 mit einem Stößel 2, welcher von einer Antriebseinrichtung 3 angetrieben wird und somit beispielsweise eine Oszillationsbewegung ausführt. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Exzentertrieb, der in an sich bekannter Weise ein Pleuel 4 zur Verbindung der Antriebseinrichtung 3 mit dem Stößel 2 aufweist. An dem Stößel 2 ist ein Werkzeugoberteil 5a eines Werkzeugs 5 angeordnet, das mit einem Werkzeugunterteil 5b zusammenarbeitet, welches auf einem Ständer 6 der Presse 1 in an sich bekannter Weise angebracht ist.

Mit dieser Anordnung werden Werkstücke 7 hergestellt bzw. bearbeitet, wobei es sich sowohl um großflächige Blechteile als auch um kleinere Tiefziehteile oder um sonstige Umformteile handeln kann.

Die Antriebseinrichtung 3 ist über eine Kupplungs- und Bremseinrichtung 8 in an sich bekannter Weise mit einem Schwungrad 9 verbunden. In ebenfalls an sich bekannter Weise nimmt das Schwungrad 9 die Bewegung der Antriebseinrichtung 3 auf und gibt diese zu bestimmten Zeitpunkten wieder an den Stößel 2 ab, wobei die Kupplungs- und Bremseinrichtung 8 dafür vorgesehen ist, diese Bewegung gegebenenfalls zu trennen.

Die Presse 1 weist einen Sensor 10 auf, welcher sich in unmittelbarer Nähe des Schwungrades 9 befindet und dazu dient, eine Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades 9 zu ermitteln. Bei dem Sensor 10 handelt es sich demnach um einen Beschleunigungssensor. Aus dieser ermittelten Geschwindigkeitsänderung bzw. dem Rückgang der Drehzahl des Schwungrades 9 wird, beispielsweise in einer Steuereinrichtung 11, ein Istwert des dem Schwungrad 9 entnommenen Arbeitsvermögens berechnet und mit einem zugehörigen Sollwert verglichen. Bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwertes von dem Istwert werden dann Korrekturen an wenigstens einem die Bearbeitung der Werkstücke 7 beeinflussenden Prozeßparameter vorgenommen. Bei diesen Prozeßparametern kann es sich beispielsweise um die Schmierung der Werkstücke 7, um die Temperatur der Werkstücke 7, um das Werkzeug 5 mit dem Werkzeugoberteil 5a und dem Werkzeugunterteil 5b betreffende Parameter oder um sonstige das mit der Presse 1 durchgeführte Umformverfahren betreffende Parameter handeln, wie z. B. Umformgrade.

Es ist auf diese Weise möglich, eine Aussage über den Ablauf des mit der Presse 1 durchgeführten Umformverfahrens und über die Qualität der produzierten Werkstücke 7 zu machen. Mit Hilfe des ermittelten Arbeitsvermögens kann außerdem die Kupplungs- und Bremseinrichtung 8 über die Steuereinrichtung 11, die mit dem Sensor 10 in Wirkverbindung steht, so geregelt werden, daß auf den Stößel 2 nur so viel Arbeitsvermögen übertragen wird, wie für einen kontinuierlichen Produktionsprozeß notwendig ist.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Bewegung des Stößels 2 mit einer lediglich als beispielhaft zu betrachtenden Weg-Zeit- Kurve 12, welche die vor dem Beginn des Betriebs der Presse 1 ermittelten Sollwerte darstellt. Die Weg-Zeit-Kurve 12 ist von einer oberen Hüllkurve 13a und einer unteren Hüllkurve 13b umschlossen, welche vorbestimmte, maximale Abweichungen von den Sollwerten gemäß der Weg-Zeit-Kurve 12 darstellen. Die beiden Hüllkurven 13a und 13b verlaufen dabei im wesentlichen mit gleichem Abstand von der Weg-Zeit-Kurve 12, wobei in bestimmten Abschnitten die Abstände der Hüllkurven 13a und 13b von der Weg-Zeit-Kurve 12 auch geringer sein können.

Wird beim Ermitteln einer in Fig. 2 nicht dargestellten Ist- Kurve eine Abweichung von der vorgegebenen Weg-Zeit-Kurve 12 um einen Betrag festgestellt, der größer ist als der Abstand einer der Hüllkurven 13a oder 13b von der Weg-Zeit-Kurve 12, wird also mit anderen Worten das Austreten der Ist-Kurve aus den Hüllkurven 13a bzw. 13b festgestellt, so bildet dies die Grundlage für eine Fehlererkennung an dem momentan ablaufenden Prozeß. Dabei kann je nach Ort und Art des Austritts der Ist-Kurve ein spezieller Fehler festgestellt werden, der beispielsweise schon vorher in der Steuereinrichtung 11 abgespeichert ist.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, die Weg-Zeit-Kurve 12 aufgrund der während der Bearbeitung der Werkstücke 7 ermittelten Istwerte des dem Schwungrad 9 entnommenen Arbeitsvermögens ständig anzupassen, so daß ein optimaler Kurvenverlauf gegeben sein kann. Selbstverständlich kann die Weg- Zeit-Kurve 12 auch durch eine Simulation oder dergleichen erzeugt und anschließend nicht geändert werden.

Wenn die Hüllkurven 13a bzw. 13b nach oben oder unten verlassen werden, wird der Umformgrad erhöht oder verringert, beispielsweise durch eine in Fig. 1 schematisch angedeutete, an sich bekannte Stößelverstelleinrichtung 14, die mit dem Sensor 10 gekoppelt sein kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Betreiben einer Presse, welche wenigstens einen oszillierenden Stößel, eine Antriebseinrichtung für den Stößel mit einem Schwungrad sowie ein an dem Stößel angebrachtes Werkzeug aufweist, mit welchem Werkstücke bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des Stößels (2) eine Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades (9) ermittelt wird, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades (9) ein Istwert des demselben entnommenen Arbeitsvermögens berechnet und mit einem zugehörigen Sollwert verglichen wird, und wobei bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwertes von dem Istwert Korrekturen an wenigstens einem die Bearbeitung der Werkstücke (7) beeinflussenden Prozeßparameter vorgenommen werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwerts von dem Istwert Korrekturen an einer Schmierung der Werkstücke (7) vorgenommen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwerts von dem Istwert Korrekturen an dem Werkzeug (5) vorgenommen werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer vorbestimmten Abweichung des Sollwerts von dem Istwert Korrekturen an der Temperatur der Werkstücke (7) vorgenommen werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte in Form einer Weg-Zeit-Kurve (12) des Stößels (2) vorliegen.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Abweichungen als im wesentlichen mit konstantem Abstand von der Weg-Zeit-Kurve (12) verlaufende Hüllkurven (13a, 13b) vorliegen.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Zeit-Kurve (12) aufgrund der während der Bearbeitung der Werkstücke (7) ermittelten Istwerte stetig angepaßt wird.
  8. 8. Presse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

    mit wenigstens einem oszillierenden Stößel, einer Antriebseinrichtung für den Stößel, welche ein Schwungrad aufweist,

    mit einem an dem Stößel angebrachten Werkzeug und

    mit einem Sensor (10),

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der Sensor (10) zur Ermittlung einer Geschwindigkeitsänderung des Schwungrades (9) dient und

    dass eine Steuereinrichtung (11) vorgesehen ist, die mit dem Sensor (10) verbunden ist und die dazu dient, aus der Geschwindigkeitsänderung des Schwungrads (9) einen Istwert des dem Schwungrad (9) entnommenen Arbeitsvermögens zu berechnen, dieses mit dem zugehörigen Sollwert zu vergleichen und bei einer vorbestimmten Abweichung des Istwerts von dem Sollwert Korrekturen an wenigstens einem die Bearbeitung der Werkstücke (7) beeinflussenden Prozessparameter vorzunehmen.
  9. 9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) über die Steuereinrichtung (11) mit einer Kupplungs- und Bremseinrichtung (8) für den Stößel (2) in Wirkverbindung steht.
  10. 10. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) mit einer Stößelverstelleinrichtung (14) in Wirkverbindung steht.






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