DD297602A5

DD297602A5 - DEVICE FOR CHECKING PRESSES

Info

Publication number: DD297602A5
Application number: DD34396290A
Authority: DD
Inventors: Karsten Krueger; Michael Lechtschewski; Evert Schumacher
Original assignee: Techn. Universitaet Dresden,Direktorat Forschung, Patentabteilung,De
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1992-01-16
Also published as: DE4129256C2; DE4129256A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Pruefen von Pressen hinsichtlich ihres Auffederungsverhaltens und ihrer Betriebsparameter (z. B. oberer und unterer Totpunkt, Druck, Geschwindigkeit), insbesondere bei verfahrensrelevanter Belastung. Die erfindungsgemaesze Aufgabe wird bei einer Einrichtung zum Pruefen von Pressen unter Verwendung eines im Arbeitsraum der Presse zwischen Stoeszel und Tisch angeordneten hydraulischen Kolbens, der ueber ein gesteuertes bzw. geregeltes Druckbegrenzungsventil mit dem das Umformverfahren kennzeichnenden typischen Verfahrenskraftverlauf beaufschlagt wird, dadurch geloest, dasz in dem Arbeitszylinder des hydraulischen Kolbens zwischen Pressentisch und Kolben ein Wegmeszgeber angeordnet und der Ausgang des Wegmeszaufnehmers mit dem Regelungs- bzw. Steuerungseingang des Druckbegrenzungsventils verbunden ist. Mit dem zwischen Kolben und Pressentisch, und zwar etwa in der Kolbenachse, angeordneten Weggeber wird exakt der Hub zwischen Stoeszel und Pressentisch frei von den aus der Auffederung, den Verkippungen und Verwoelbungen resultierenden Fehlern gemessen. In Differenz zu dem an der Presse eingestelltem Hub folgt sofort die Auffederung bei der jeweiligen Belastung. In Vergleichsmessungen wurde nachgewiesen, dasz die so ermittelten Auffederungswege sich um mehrere 10er Prozente von den bisherigen Werten unterscheiden. Die Messung selbst ist einfach und schnell durchfuehrbar. Der Hersteller kann sie ohne wesentliche Kostenbelastungen fuer jede Presse durchfuehren und einen diesbezueglichen Maschinenpasz ausfertigen.{Pruefen; Presse; Auffederung; Stoeszel; Tisch; Kolben, hydraulisch; Druckbegrenzungsventil; Verfahrenskraftverlauf; Wegmeszgeber}The invention relates to a device for testing presses with regard to their suspension behavior and their operating parameters (eg, top and bottom dead center, pressure, speed), in particular in the case of process-relevant loading. The object of the present invention is achieved in a device for testing presses using a hydraulic piston arranged between the pocket and the table in the working space of the press, which is acted upon by a controlled pressure limiting valve with the typical process force characteristic characterizing the forming process Working cylinder of the hydraulic piston between the press table and a piston Wegmezgeber arranged and the output of Wegmezaufnehmers is connected to the control or control input of the pressure relief valve. With the displacement sensor arranged between the piston and the press table, approximately in the piston axis, the stroke between the cylinder and the press table is precisely measured, free from the errors resulting from the springback, the tilting and the warping. In difference to the stroke set on the press, the springing at the respective load follows immediately. In comparative measurements, it was demonstrated that the ascertained deflection paths differed by several tens of percent from the previous values. The measurement itself is easy and quick to carry out. The manufacturer can carry them out for each press without any significant cost burdens and make out a machine paw. Press; spring back; Stoeszel; Table; Piston, hydraulic; Pressure relief valve; Method force curve; Wegmeszgeber}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von Pressen hinsichtlich ihres Auffederungsverhaltens und ihrer Betriebsparameter (z.B. oberer und unterer Totpunkt, Druck, Geschwindigkeit), insbesondere bei verfahronsrelevanter Belastung,The invention relates to a device for testing presses with regard to their suspension behavior and their operating parameters (for example, top and bottom dead center, pressure, speed), in particular in the case of travel-relevant loading,

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Kenntnis des Auffederungsverhaltens der Pressen ist für die Präzision der Umformung von wesentlicher Bedeutung.Knowledge of the suspension behavior of the presses is essential for the precision of the forming process.

Der Pressenhersteller ermittelt das AuffederungsverhaUen der Presse bei stufenweise erhöhter Last, indem er bei jeder Laststufe die Federwege, beginnend beim Stößel über mehrere Gestellpunkte bis hin zum Tisch, mißt und die Meßwerte auf den eigentlichen Federweg zwischen Stößel und Tisch umrechnet. Diese sehr zeitaufwendige Messung ist seit Jahren üblich und auch gegenwärtig erforderlich, da keine Vorrichtung bekannt ist, mit der der Auf federungsweg an der Kraftangriffsstelle bei verschiedenen Laststufen direkt gemessen werden kann.The press manufacturer determines the suspension behavior of the press with incrementally increased load by measuring the spring travel at each load stage, starting at the ram over several frame points to the table, and converting the measured values to the actual spring travel between ram and table. This very time-consuming measurement has been common for years and currently required because no device is known, with the on the spring path can be measured directly at the force application point at different load levels.

Neben dem hohem Aufwand wirken sich bei dieser Methode die möglichen Fehlerquellen als nachteilig aus. Das betrifft die Summation der Einzelmeßfehler und vor allem aber die aus Verkippungen und Verwölbungen resultierenden großen Meßfehler.In addition to the high cost, the possible sources of error have a disadvantageous effect with this method. This concerns the summation of the individual measuring errors and, above all, the large measuring errors resulting from tilting and warping.

In der industriellen Praxis nimmt die beschriebene Verfahrensweise zur Untersuchung des Pressenverhaltens unter Last mehrere Schichten in Anspruch. Der Pressenhersteller kann auf Grund dieses Aufwandes nur eine bzw. wenige Pressen eines Types überprüfen. Bekannt ist aber z. B., daß die Körperfederung von Presse zu Presse verschieden ist. Ähnlich verhält es sich mit anderen Pressenparametern, denen teilweise nur rechnerische Ermittlungen zugrunde liegen. Letzteres trifft z. B. für die Hubzahl in Abhängigkeit von der Hublänge bei maximaler Preßkraft und vorgegebener Preßzeit zu. Die z.Z. bei den Pressenherstellern übliche Prüfmethode läßt eine praktische Untersuchung o.g. Abhängigkeit prinzipiell nicht zu.In industrial practice, the described procedure for examining the press behavior under load takes several layers. Due to this effort, the press manufacturer can only check one or a few presses of one type. But is known z. B., that the body spring is different from press to press. The situation is similar with other press parameters, which are based in part only on computational investigations. The latter meets z. B. for the number of strokes in dependence on the stroke length at maximum pressing force and predetermined pressing time. The z.Z. The usual test method used by the press manufacturers is a practical examination o.g. Dependence in principle not too.

Die von den Herstellern angegebenen Meßwerte sind letztlich in bezug auf die einzelne Maschine so ungenau, daß die Maschinensteuerung genauer mit dem Play-back- (Vormachen) oder dem Teach-in-Verfahren (Stützpunktanfahren) eingestellt wird, obwohl der Aufwand hierfür groß ist. Selbst die Entscheidung, ob sich eine Presse für bestimmte Präzisionsumformungen eignet oder nicht, muß in dieser sehr zeitaufwendigen Weise festgestellt werden.Ultimately, the measured values given by the manufacturers are so inaccurate with respect to the single machine that the machine control is more accurately adjusted with the play-back (teach-in), although the cost is great. Even the decision as to whether a press is suitable for certain precision forming or not must be determined in this very time-consuming manner.

Für das Aufbringen der Last sind verschiedene Möglichkeiten bzw. Einrichtungen bekannt. Im einfachsten Fall werden Druckstücke oder Federpakete oder/und stufenweise Druckerhöhungen zur definierten Einstellung der quasi Verfahrenskraft eingesetzt.For the application of the load different possibilities or facilities are known. In the simplest case, plungers or spring assemblies or / and incremental pressure increases are used for the defined setting of the quasi-process force.

Nach /1/ ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Verfahrenskräfteverlaufs bekannt, mit der die für die verschiedenen Umformvorgänge, z. B. Tiefziehen oder Schneiden, typischen Belastungen simuliert werden können. Hierzu wird anstelle eines Probewerkstückes und der Werkzeuge im Arbeitsraum der Presse ein hydraulischer Kolben stationiert, der über ein Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit vom Stößelhub mit dem typischen Verfahrenskraftverlauf beaufschlagt wird.According to / 1 / a device for generating a process force curve is known with which the for the various forming operations, for. B. thermoforming or cutting, typical loads can be simulated. For this purpose, a hydraulic piston is stationed instead of a sample workpiece and the tools in the working space of the press, which is acted upon via a pressure relief valve in response to the ram stroke with the typical process force profile.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, für das Umformen wichtige Pressenparameter rasch und präzise zu messen.The aim of the invention is to measure important press parameters for forming quickly and precisely.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung anzugeben, mit der der tatsächliche Auffederungsweg einer Presse bei einem für den jeweiligen Umformprozeß typischen Verfahrenskraftverlauf exakt gemessen werden kann.The object of the invention is to provide a device with which the actual Auffederungsweg a press can be accurately measured at a typical for the respective forming process process force profile.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zum Prüfen von Pressen unter Verwendung eines im Arbeitsraum der Presse zwischen Stößel und Tisch angeordneten hydraulischen Kolbens, der über ein gesteuertes bzw. geregeltes Druckbegrenzungsventil mit dem das Umformverfahren kennzeichnenden typischen Verfahrenskraftverlauf beaufschlagt wird, dadurch gelöst, daß in dem Arbeitszylinder des hydraulischen Kolbens zwischen Pressentisch und Kolben ein Wegmeßgeber angeordnet und der Ausgang des Wegmeßaufnehmers mit dem Regelungs- bzw. Steuerungseingang des Druckbegrenzungsventils verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in a device for testing of presses using a arranged in the working space of the press between plunger and table hydraulic piston which is acted upon by a controlled or regulated pressure relief valve with the forming process characteristic typical process force profile, characterized in that in Working cylinder of the hydraulic piston between the press table and a piston Wegmeßgeber arranged and the output of the Wegmeßaufnehmers is connected to the control or control input of the pressure relief valve.

/1/ K.Schmid, Berichte aus dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart, 1970 Nr. 15./ 1 / K. Schmidt, Reports from the Institute for Forming Technology of the University of Stuttgart, 1970 No. 15.

Mit dem zwischen Kolben und Pressentisch, und zwar etwain dür Kolbenachse, angeordneten Weggeber wird exakt der Hub zwischen Stößel und Pressentisch frei von den aus der Auffederung, den Verkippungen und Verwölbungen resultierenden Fehlern gemessen. In Differenz zu dem an der Presse eingestelltem Hub folgt sofort die Ai iffederung bei der jeweiligen Belastung. In Vergleichsmessungen wurde nachgewiesen, daß die so ermittelten Auffederungswege sich um mehrere 10er Prozente von den bisherigen Werten unterscheiden. Die Messung selbst ist einfach und schnell durchführbar. Der Hersteller kann sie ohne wesentliche Kostenbelastungen für jede Presse durchführen und einen diesbezüglichen Maschinenpr.ß ausfertigen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß das so gemessene Wegsignal auf das die Laststufe bzw. den typischen Verfahrenskraftverlauf einstellende Druckbegrenzungsventil rückgekoppelt ist. Die Relation zwischen Kraft und Umformweg wird ja weniger von der von außen im Millimeter- bzw. Zehntelmillimeterbereich scheinbar sehr genau eingestellten Hubänderungen als von dem sich in weit darunterliegenden differentiell kleinen Wegbereichen einstellenden Gleichgewicht zwischen Druck und Gestellverformungsspannung bestimmt. In diesen kleinen Wegbereichen wirken sich als richtig unterstellte, in Wirklichkeit aber stark fehlerhafte Auffederungen in Größenordnung verfälschend aus. Indem dieser große Fehler durch die Rückkopplung des die tatsächliche Hubänderung repräsentierenden Signals auf das Druckbegrenzungsventil eliminiert wird, können alle auf Prozeßsimulation beruhenden Untersuchungen mit wesentlich erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden. Es können ganz spezifische erzeugnis-, werkstoff- und pressegebundene Umformaufgaben im voraus simuliert, die prinzipielle Eignung der gewählten Presse für die gestellte Aufgabe überprüft und die nur für diese Umformung und diese Presse geltenden Parameter exakt ermittelt werden.With the displacer between the piston and the press table, specifically for the piston axis, the displacement sensor between the plunger and the press table is precisely measured, free from the errors resulting from the springing, the tilting and the warping. In difference to the stroke set on the press, the Ai iffederung follows immediately at the respective load. In comparative measurements, it was demonstrated that the so-determined suspension travel differ by several 10 percent from the previous values. The measurement itself is easy and quick to carry out. The manufacturer can carry them out for each press without any significant cost burdens and make a corresponding machine test. It is of particular importance in this case that the path signal measured in this way is fed back to the pressure limiting valve which sets the load stage or the typical process force profile. The relation between the force and the forming path is determined less by the movements in the millimeter or tenth of a millimeter range, which appear to be very precisely adjusted, than by the equilibrium between the pressure and the deformation of the frame, which results in far differentially small paths. In these small areas of the road, the appearance of correctly imputed, but in reality strongly faulty, spring-backs of the order of magnitude has a distorting effect. By eliminating this large error by the feedback of the actual stroke change representative signal to the pressure relief valve, all process simulation based investigations can be performed with significantly increased accuracy. Very specific product, material and press forming tasks can be simulated in advance, the basic suitability of the selected press for the given task can be checked and the parameters applicable only to this forming and this press can be determined exactly.

So ist es möglich, den tatsächlichen Hub über der Zeit und dessen Wiederholgenauigkeit über mehrere Hübe zu ermitteln, was einerseits ausschlaggebend für die mit dieser Presse zu erreichenden Maßgenauigkeit der Werkstücke und andererseits Grundlage für die belastungsabhängige Korrektur des Stößelhubes unter Berücksichtigung der pressenspezifischen Auffederung ist.Thus, it is possible to determine the actual stroke over time and its repeatability over several strokes, which is both crucial for the achievable with this press dimensional accuracy of the workpieces and the other basis for the load-dependent correction of the ram stroke taking into account the press-specific springing.

Das beschriebene System gestattet des weiteren Messungen zum dynamischen Verhalten des Pressenantriebes hinsichtlich Steifigkeit und Dämpfung in Abhängigkeit von Stößelweg und Belastungskraft. Mit einem Rechner wird auch die traditionelle Auswertung abgelöst und werden die damit verbundenen subjektiven Fehlerquellen ausgeschlossen. Im Vergleich mit den real auftretenden Parametern am konkreten Werkstoff und -stück ist dann im übrigen eine Präzisierung des gewählten Simulationsprogramms möglich, so daß sich die Voraussagegenauigkeit Schritt für Schritt erhöht.The system described also allows measurements of the dynamic behavior of the press drive in terms of stiffness and damping as a function of ram travel and loading force. With a computer, the traditional evaluation is replaced and the associated subjective error sources are excluded. In comparison with the real occurring parameters on the concrete material and piece then moreover a specification of the selected simulation program is possible, so that increases the prediction accuracy step by step.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

In der Zeichnung ist die Schaltung eines erfindungsgemäßen Pressenprüf- und Diagnosegerätes dargestellt.In the drawing, the circuit of a Pressenprüf- and diagnostic device according to the invention is shown.

Zwischen dem Stößel 1 und der zu prüfenden Presse und ihrem Pressentisch 2 ist ein Arbeitszylinder 3 angeordnet. Im Arbeitszylinder 3 ist ein Kolben 11 geführt, der fest mit dem Stößel 1 der Presse verbunden ist.Between the plunger 1 and the press to be tested and its press table 2, a working cylinder 3 is arranged. In the working cylinder 3, a piston 11 is guided, which is firmly connected to the plunger 1 of the press.

Der Arbeitszylinder ist an ein Hydrauliksystem angeschlossen. Der mit dem Stößel 1 verbundene Kolben 11 arbeitet bei einer Bewegung des Stößels gegen den Durchströmwiderstand eines Proportionaldruckbegrenzungsventils 4. Dessen Drossel wird von einem Regler 7 mehr oder weniger weit geöffnet.The working cylinder is connected to a hydraulic system. The piston 11 connected to the plunger 1 works with a movement of the plunger against the flow resistance of a proportional pressure limiting valve 4. Its throttle is opened by a controller 7 more or less wide.

Im Arbeitszylinder 3 ist ein Wegmeßgeber 9, der mit einem Wandler 8 verbunden ist, vorgesehen. Wahlweise snd entweder dem Kolben 11 ein Kraftaufnehmer 5 oder dem Proportionaldruckbegrenzungsventil 4 ein Druckaufnehmer 5 zugeordnet. Die Ausgänge des Wegaufnehmers 8 und des Kraftaufnehmers 5 bzw. des Wegaufnehmers 8 und des Druckaufnehmers 6 sind auf den Eingang des Reglers 7 geschaltet. Er ist so eingestellt bzw. programmiert, daß sich die Drossel des Proportionaldruckbegrenzungsventils 4 zur Realisierung eines vorher festgelegten Kraftverlaufs, d. h., einer Funktion der Pressenkraft über dem tatsächlich am Wegaufnehmer gemessenen Pressenhubs öffnet.In the working cylinder 3, a position encoder 9, which is connected to a transducer 8, is provided. Optionally snd either the piston 11, a load cell 5 or the proportional pressure relief valve 4 a pressure sensor 5 assigned. The outputs of the transducer 8 and the force transducer 5 and the transducer 8 and the pressure transducer 6 are connected to the input of the controller 7. It is set or programmed so that the throttle of the proportional pressure limiting valve 4 to realize a predetermined force curve, d. h., a function of the press force above the actually measured on the transducer press stroke opens.

In der Ausführung werden die Geberausgänge zusätzlich einem Rechner 10 zugeführt, der die Meßergebnisse weiter auswertet und speichert. Der Ausgang des Rechners 10 ist mit dem Eingang des Reglers 7 verbunden. Dadurch besteht die Möglichkeit mittels spezieller Programme bzw. Eingaben von Hand die Variationsbreite erheblich zu vergrößern und beispielsweise nicht nur die Presse selbst zu testen bzw. ihre Parameter bei verschiedenen typischen Kraftverläufen zu ermitteln, sondern darüber hinaus ganz spezifische erzeugnis-, werkstoff- und pressegebundene Umformaufgaben im voraus zu simulieren.In the embodiment, the encoder outputs are additionally fed to a computer 10, which further evaluates and stores the measurement results. The output of the computer 10 is connected to the input of the controller 7. This makes it possible to significantly increase the range of variation by means of special programs or manual inputs and, for example, not only to test the press itself or to determine its parameters with different typical force curves, but also very specific product, material and press-related forming tasks to simulate in advance.

Mit Eingabe oder Abrufeines Prüfprogrammes wird ein konkreter Belastungsfall in Form eines Kraft-Weg-Verlaufes vorgegeben,With input or call of a test program, a concrete load case in the form of a force-displacement curve is given,

d. h. jeder Stößelposition ist ein bestimmter Kraftwert zugeordnet, der über die Einstellung von 4 über 7 in Abhängigkeit der Meßdaten von 8 realisiert wird. Das beschriebene System kann in weiten Grenzen verschiedene Belastungsverläufe realisieren und rechnerunterstützte Prozeßsimulationsmodelle für den Belastungsverlauf verwerten.d. H. Each plunger position is assigned a certain force value, which is realized via the setting of 4 to 7 as a function of the measured data of 8. The described system can realize within wide limits different load profiles and utilize computer-aided process simulation models for the load history.

Claims

Device for testing presses using a hydraulic piston arranged in the working space of the press between tappet and table, which is acted upon by a controlled pressure limiting valve with the typical course of process characteristic of the forming process, characterized in that in the working cylinder (3) of the hydraulic Piston between the press table (2) and piston 11, a position sensor (8) and the output of the Wegmeßaufnehmers (9) with control or control input of the pressure relief valve (4) is connected.

For this 1 page drawing