DE10010197A1

DE10010197A1 - Mechanische Presse mit einer Durchbiegungsausgleichseinrichtung

Info

Publication number: DE10010197A1
Application number: DE10010197A
Authority: DE
Inventors: John B Bornhorst
Original assignee: Nidec Minster Corp
Current assignee: Nidec Minster Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2000-09-21
Also published as: GB2348389A; US6250216B1; JP2000312998A; GB0005075D0; CA2299811A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanische Presse. DOLLAR A Eine erfindungsgemäße Presse umfaßt die folgenden Merkmale: DOLLAR A - ein Pressenelement mit einer Arbeitsfläche, die während des Pressenbetriebes einer Durchbiegung unterliegt; DOLLAR A - gekennzeichnet durch einen Durchbiegungsregler zum Regeln und/oder Einstellen der Durchbiegung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln beziehungsweise Steuern der Durchbiegungen von Arbeitsflächen in einer mechanischen Presse. Hiermit lassen sich Durchbiegungen der betreffenden Arbeitsfläche, zum Beispiel des Schlittens oder des Bettes einer mechanischen Presse, verändern. Die Erfindung läßt sich anwenden um Durchbiegungen vor oder nach dem Bearbeiten von Arbeitsflächen eines Preßelementes zu verändern, aber auch während des Pressenbetriebes.

Mechanische Pressen, beispielsweise Stanzpressen oder Ziehpressen, umfassen einen Rahmen mit einem Querhaupt und einem Bett, ferner mit einem Schlitten, der im Rahmen relativ zum Bett hin- und herläuft. Derartige Pressen werden für Stanz- und Zieh-Vorgänge allgemein verwendet. Sie sind bezüglich Größe und einsetzbarer Tonnage sehr unterschiedlich, je nach der vorgesehenen Anwendung.

Herkömmliche Pressen umfassen ein Werkzeug in Gestalt eines Gesenksatzes um ein Werkstück auszuformen. Die Gesenkeinheit umfaßt ein unteres Gesenk, das an der Arbeitsfläche eines stationären Bettes oder einer Unterlage befestigt ist, ferner ein oberes Gesenk oder einen Stempel, befestigt an der Arbeitsfläche des Schlittens. Die beiden Gesenke, die im gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet sind, erfassen während des Betriebes das Werkstück.

Wiederholte Stanzvorgänge einer mechanischen Presse führen zu Durchbiegungen bei gewissen Bauteilen der Presse. So führt der Pressenbetrieb beispielsweise zu Durchbiegungen des Bettes und des Schlittens. Die Durchbiegungen liegen üblicherweise im Bereich von 0,15 bis 0,4 mm/m der Schlittenbreite oder der Bettbreite. Bei gewissen Produktionsbedingungen können die Durchbiegungen zu Ausschuß führen.

Die Arbeitsflächen des Schlittens und des Bettes sind normalerweise derart bearbeitet, daß im wesentlichen einheitliche gleichförmige Arbeitsflächen entstehen. Das Nacharbeiten solcher Flächen ist höchst unerwünscht. Es bedeutet Stillstandszeit der Presse. Ferner führt das Abtragen von Material von den Arbeitsflächen zu Problemen. Ein Austausch verbogener Arbeitsflächen ist wegen der notwendigen Pressen-Stillstandszeiten und der erheblichen Kosten ebenfalls unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchem die mit dem Durchbiegen von Bauteilen mechanischer Pressen verbundenen Probleme vermieden oder verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht einer mechanischen Presse von vorn; die Presse beinhaltet einen Durchbiegungsregler gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A in Fig. 1 und veranschaulicht die Zugstangen-Hülsen-Kombination.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer druck-aktivierten Zugstangen-Mutter-Einheit.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch die Rückführschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der Display-Einrichtung.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen einander entsprechende Teile in allen Figuren.

Die in Fig. 1 gezeigte mechanische Presse 10 umfaßt ein Querhaupt 12, ein Bett 14 mit einer hieran befestigten Unterlage 16 (Bolster) sowie mit Säulen 18, welche Querhaupt 12 und Bett 14 miteinander verbinden. Die Säulen 18 greifen am Querhaupt 12 und am Bett 14 an. Durch Querhaupt 12, die Säulen 18 sowie durch das Bett 14 sind nicht gezeigte Zugstangen hindurchgeführt und jeweils an ihren Enden mit nicht gezeigten Muttern fixiert. Das Bett 14 ruht unter Zwischenfügung von Puffern 26 mit Füßen 22 auf dem Fußboden 24.

Am Querhaupt 12 sitzt ein Antriebsmotor 28. Dieser ist mittels einer hier nicht gezeigten Kupplungs-Brems-Einrichtung an einer ebenfalls nicht gezeigten Kurbelwelle angeschlossen. An der Kurbelwelle greifen Pleuelstangen 32 an. Ein Schlitten 34 steht mit den Pleuelstangen 32 in Triebverbindung. Während des Betriebes versetzt der Motor 28 die Kurbelwelle in Umlauf, die ihrerseits die Pleuelstangen 32 antreibt, so daß der Schlitten 20 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Zugstange 42 und einer ersten Hülse 46. Die Zugstange 42 ist durch druckaktivierte Zugstangenmuttern 40 an das Bett 14 angeschlossen. Die erste Hülse 46 umschließt die erste Zugstange 42. Eine zweite Zugstange 44 ist durch hier nicht gezeigte Zugstangenmuttern mit dem Schlitten 34 verbunden. Die zweite Hülse 48 umschließt die zweite Zugstange 44.

Die Pressen-Durchbiegung wird dadurch kontrolliert, daß zunächst die Durchbiegung eines Pressenelementes wie des Bettes 14 erfaßt wird. Zum Messen der Durchbiegung des Bettes während des Pressenbetriebes benutzt man eine Durchbiegungs-Meßeinrichtung 20, beispielsweise einen berührungslosen optischen oder elektrischen Sensor oder einen Spannungsmesser. Es wird außerdem in gleicher Weise die Durchbiegung des Schlittens 34 gemessen.

Fig. 3 veranschaulicht eine druck-aktivierte Zugstangenmutter 40 gemäß der Erfindung. Die Mutter 40 umfaßt einen Ringzylinder 36, der auf dem Bett 14 angeordnet ist und die erste Zugstange 42 umschließt. Ringzylinder 36 weist eine Bohrung 38 auf, die ebenfalls die erste Zugstange 42 umschließt und in die ein Ringkolben 50 im Gleitsitz eingeführt ist. Ringkolben 50 weist ein Innengewinde 52 auf, das mit einem Außengewinde 54 der ersten Zugstange 42 verschraubt ist. Ringkolben 50 weist Dichtungen 56 zum Abdichten gegen die Ringbohrung 38 auf. Die Dichtungen 56, die eine Dichtung zwischen Ringkolben 50 und Ringzylinder 36 herstellen, begrenzen eine Kammer 58. Die Kammer 58 ist an einen Öleinlaß 60 angeschlossen, der durch den Ringzylinder 36 hindurchgeführt ist. Ringkolben 50 gleitet in Ringzylinder 36 entsprechend dem Druck von Öl, das durch den Öleinlaß 60 eingeführt wird. Auf die erste Zugstange 42 ist eine Zugstangenmutter 62 aufgeschraubt, die sich auf dem Ringkolben 50 befindet. Die Zugstangenmutter 62 weist ein Innengewinde 64 auf, das mit dem Gewinde 54 der ersten Zugstange 42 verschraubt ist. Die untere Stirnfläche 66 der Zugstangenmutter 62 liegt an der oberen Stirnfläche 68 des Ringkolbens 50 an.

Wie in Fig. 4 dargestellt, erfolgt eine automatische Durchbiegungskontrolle mittels einer Rückführeinrichtung 70 (control, feedback, means). Der Betreiber der Presse kann verschiedene Werte für ein Voreinstellen der Durchbiegung 76 wählen, eingeschlossen solche Werte, die einer Verbiegung des Pressenelementes entsprechen. Die vorausgewählte Durchbiegung wird mittels eines Leiters 72 einem Komperator 74 eingegeben. Komperator 74 kann beispielsweise ein Mikroprozessor sein. Alternativ kann Komperator 74 auch einen programmierbaren logischen Regler verwenden, der allgemein bekannt ist. Komperator 74 empfängt Eingangssignale und gibt Ausgangs- oder Regelsignale als Funktion der Eingangssignale ab.

Eine Durchbiegungsmeßeinrichtung 20 (Fig. 1) überträgt den aktuellen Wert der Durchbiegungsmessung 78 (siehe Fig. 5) über einen Leiter 80 während des Pressenbetriebes zum Komperator 74. Der Komperator 74 vergleicht die eingegebene vorausgewählte Durchbiegung 76 mit der aktuellen Durchbiegungsmessung 78 und bildet ein auf diesem Vergleich basierendes Regel- oder Steuersignal. Das Regelsignal wird über einen Leiter 82 einer Pumpe 84 eingegeben. Als Pumpe kann auch eine hydraulische Einheit dienen. Die Pumpe 84 liefert druckbeaufschlagtes Medium über eine Mediumleitung 86 der druck-aktivierten Zugspannungsmutter 40. Das Ergebnis des Vergleiches zwischen der vorausgewählten Durchbiegung 76 und der aktuellen Durchbiegungsmessung 78 veranlaßt den Komperator 74, das Regelsignal über die Kommunikationsleitung 82 der Pumpe 84 zuzuführen, die sodann den Druck zur druck-aktivierten Zugspannungsmutter 40 beziehungsweise zu den Zugspannungsmuttern ändert. Auf diese Weise hat man die Spannung in der ersten Zugspannungsmutter 42 (siehe Fig. 1) im Griff; es wird der Druck in Kammer 48 in einer oder beiden druck-aktivierten Zugspannungsmuttern 40 verändert.

Fig. 5 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird eine Displayeinrichtung 88 verwendet. Die Displayeinrichtung 88 steht in Kommunikationsverbindung mit der Druckmeßeinrichtung 20. Die aktuelle Durchbiegungsmessung 78 wird über die Kommunikationsleitung 90 der Displayeinrichtung 88 zugeführt. Die eingegebene vorausgewählte Durchbiegung 76 wird über die Kommunikationsleitung 92 der Displayeinrichtung 88 zugeführt. Während des Pressenbetriebes kann die Bedienungsperson die Displayeinrichtung 88 überwachen, um sich ein Bild darüber zu machen, ob die tatsächliche Durchbiegungsmessung 80 außerhalb eines zulässigen Bereiches liegt oder von der eingegebenen vorausgewählten Durchbiegung 76 um einen nicht akzeptablen Wert abweicht. Der Bedienungsmann kann sodann entweder von Hand die Zugstangenmuttern betätigen, oder der Druckbeaufschlagungseinrichtung befehlen, die druck-aktivierten Zugstangenmuttern zu betätigen, je nachdem, welche Art von Zugstangenmutter verwendet wird.

Alternativ kann die Zugstange in herkömmlichen (einteiligen) Zugstangenmuttern enden. In diesem Falle kann die Zugstange unter Spannung gesetzt und damit vor dem Pressenbetrieb oder der Schlitten- oder Bett-Oberflächenbearbeitung vorgespannt werden. Die Arbeitsfläche wird dabei durch Vorspannung durchgebogen, und damit im Hinblick auf eine mögliche Durchbiegung während des Pressenbetriebes hergerichtet.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform wird die vorausgewählte Durchbiegung 76 über eine Kommunikationsleitung 72 dem Komperator 74 eingegeben. Während des Pressenbetriebes überwacht die Durchbiegungsmeßeinrichtung 20 kontinuierlich die Durchbiegung in einem Pressenelement, beispielsweise die Durchbiegung (d) des Bettes. Die Durchbiegungsmeßeinrichtung 20 überträgt die aktuelle Durchbiegungsmessung 78 über die Kommunikationsleitung 80 dem Komperator 74. Der Komperator 74 verändert das Regelsignal in der Kommunikationsleitung 82 zur Pumpe 84, die sodann den Druck in der druck-aktivierten Zugstangenmutter 40 beziehungsweise in den Zugstangenmuttern verändert. Nimmt der Druck in den druck-aktivierten Zugstangenmuttern 40 zu, so steigt auch die Spannung in der ersten Zugstange 42 an und justiert die Durchbiegung (d). Auf diese Weise werden während des Pressenbetriebes auftretende Durchbiegungen ständig überwacht, und Justierungen ständig vorgenommen, die zu einer Minimierung der Durchbiegung führen.

Claims

1. Presse, umfassend:

1. 1.1 ein Pressenelement mit einer Arbeitsfläche, die während des Pressenbetriebes einer Durchbiegung unterliegt;
2. 1.2 gekennzeichnet durch einen Durchbiegungsregler zum Regeln und/oder Einstellen der Durchbiegung.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse einen Schlitten umfaßt.

3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse ein Bett umfaßt.

4. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbiegungsregeler eine mit dem betreffenden Pressenelement verbundene Zugstange umfaßt, die unter mechanischer Spannung steht.

5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbiegungsregler eine Zugstange umfaßt, die an die Arbeitsfläche angeschlossen ist, und daß die Zugstange unter mechanischer Spannung steht.

6. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbiegungsregler umfaßt:

1. 6.1 ein paar Zugstangenmuttern, die auf die Zugstange aufgeschraubt sind und die selektiv betätigbar sind;
2. 6.2 das Betätigen der Zugstangenmuttern erhöht die Spannung der Zugstange und ändert demgemäß die Durchbiegung im Pressenelement.

7. Presse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 7.1 eine Durchbiegungsmeßeinrichtung zum Erfassen der Durchbiegung des betreffenden Pressenelementes;
2. 7.2 eine Displayeinrichtung zum Wiedergeben der gemessenen Durchbiegung;
3. 7.3 die Displayeinrichtung ist an die Durchbiegungsmeßeinrichtung angeschlossen;
4. 7.4 es ist ein Komperator vorgesehen, um die von der Durchbiegungsmeßeinrichtung erfaßte Durchbiegung mit einem vorgegebenen, gewünschten Durchbiegungswert zu vergleichen, so daß die Zugspannungsmuttern dann betätigt werden können, wenn die gemessene Durchbiegung vom vorgegebenen Durchbiegungswert abweicht, worauf die Spannung in der Zugstange erhöht und demgemäß die Durchbiegung im Pressenelement verändert wird.

8. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbiegungsregler zwei druck-aktivierte Zugspannungsmutter- Einheiten aufweist, die an der Zugstange befestigt sind, so daß die Mutter-Einheiten bei Aktivierung die Zugspannung in der Zugstange erhöhen und demgemäß die Durchbiegung im Pressenelement ändern.

9. Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangenmuttern-Einheiten umfassen:

1. 9.1 einen Zylinderblock mit einer die Zugstange umschließenden zylindrischen Bohrung;
2. 9.2 einen auf die Zugstange aufgeschraubten Kolben, der in der zylindrischen Bohrung gleitbar ist und damit eine Innenkammer bildet, die über einen Mediumanschluß druckbeaufschlagbar ist;
3. 9.3 eine Zugstangenmutter ist auf die Zugstange aufgeschraubt und erfaßt den Kolben;
4. 9.4 eine Mehrzahl von Dichtungen ist zwischen Kolben und Zylinderblock angeordnet.

10. Presse nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine Hülse, die die Zugstange umschließt und unter Druck steht.

11. Presse nach Anspruch 9, weiterhin umfassend:

1. 11.1 eine Durchbiegungsmeßeinrichtung zum Erfassen einer Durchbiegung des Pressenelementes;
2. 11.2 eine Rückführeinrichtung, die an die Durchbiegungsmeßeinrichtung und die Zugstangenmutter-Einheiten angeschlossen ist, um eine vorgegebene gewünschte Durchbiegung mit der von der Meßeinrichtung gemessenen Durchbiegung daraufhin zu vergleichen, ob die gemessene von der vorgegebenen Durchbiegung abweicht.

12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung die Durchbiegung des Pressenelementes durch Verändern des Druckes in der Innenkammer einstellt beziehungsweise ausgleicht.

13. Presse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung umfaßt:

1. 13.1 eine Druckbeaufschlagungseinrichtung, die an die Zugstangenmutter- Einheiten angeschlossen und von einem Regelsignal beaufschlagt wird, um den Druck der den Zugstangeneinheiten zugeführten Flüssigkeit zu ändern;
2. 13.2 einen Komperator mit einer Eingangsleitung für eine von der Durchbiegungsmeßeinrichtung gemessenen Durchbiegung und mit einer Eingangsleitung für eine vorgegebene, gewünschte Durchbiegung;
3. 13.3 der Komperator umfaßt eine Signalausgangsleitung, die an die Druckbeaufschlagungseinrichtung angeschlossen ist;
4. 13.4 der Komperator bildet ein Regelsignal und gibt dieses über die Ausgangsleitung ab, und zwar auf der Basis des Vergleiches zwischen der gemessenen und der gewünschten Durchbiegung.

14. Presse, umfassend:

1. 14.1 ein Querhaupt;
2. 14.2 einen an das Querhaupt angeschlossenen Rahmen;
3. 14.3 ein Bett, das eine Arbeitsfläche aufweist sowie zwei einander gegenüberliegende Seiten, die im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Arbeitsfläche des Bettes verlaufen;
4. 14.4 einen Schlitten, der relativ zum Bett hin- und herläuft, eine Arbeitsfläche aufweist, sowie einander gegenüberliegende Seiten, die im wesentlichen parallel zueinander sowie senkrecht zur Schlittenarbeitsfläche verlaufen;
5. 14.5 eine erste Zugstange mit einem ersten und einem zweiten Ende, deren jeweils eines Ende an eine der einander gegenüberliegenden Seiten des Bettes oder an eine der einander gegenüberliegenden Seiten des Schlittens angeschlossen sind.

15. Presse nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine zweite Zugstange mit einem ersten und einem zweiten Ende, deren jedes Ende an die andere der einander gegenüberliegenden Seiten des Bettes beziehungsweise des Schlittens angeschlossen ist.

16. Presse nach Anspruch 15, weiterhin umfassend:

1. 16.1 eine erste Hülse, die die erste Zugstange umschließt und die unter Druck steht;
2. 16.2 eine zweite Hülse, die die zweite Zugstange umschließt, und die unter Druck steht.

17. Verfahren zum Regeln der Durchbiegung von Arbeitsflächen einer mechanischen Presse, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zugstange an den Schlitten oder das Bett der Presse angeschlossen ist, und das die erste Zugstange unter mechanische Spannung gestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, mit den folgenden Verfahrensschritten: die erste Zugstange wird von der ersten Hülse umschlossen, und die erste Hülse wird unter Druck gesetzt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. 19.1 die Durchbiegung der Arbeitsfläche des Pressenelementes, an welche die erste Zugstange angeschlossen ist, wird überwacht;
2. 19.2 die Spannung in der ersten Zugstange wird verändert, und damit entsprechend der Druck in der ersten Hülse, basierend auf der überwachten Durchbiegung in der Arbeitsfläche des Pressenelementes, an welche die erste Zugstange angeschlossen ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

1. 20.1 Anschließen einer zweiten Zugstange an die andere Seite des Schlittens beziehungsweise des Bettes der Presse;
2. 20.2 Setzen der zweiten Zugstange unter Zugspannung.

21. Verfahren nach Anspruch 20, weiterhin umfassend: Umschließen der zweiten Zugstange in der zweiten Hülse, und Setzen der zweiten Hülse unter Druckspannung.

22. Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin umfassend:

1. 22.1 Überwachen der Durchbiegung in der Arbeitsfläche des Pressenelementes, an welche die zweite Zugstange angeschlossen ist;
2. 22.2 Ändern der Zugspannung in der zweiten Zugstange und damit dementsprechend Ändern der Druckspannung in der zweiten Hülse, entsprechend der überwachten Durchbiegung in jener Arbeitsfläche des Pressenelementes, an welche die zweite Zugstange angeschlossen ist.

23. Vorrichtung zum Versetzen eines Gegenstandes unter einen Vorspannungszustand, umfassend:

1. 23.1 eine Zugstange;
2. 23.2 eine Hülse, die die Zugstange umschließt;
3. 23.3 Zugstange und Hülse sind mit dem Gegenstand derart verbunden, daß sich die Zugstange unter Zugspannung und die Hülse unter Druckspannung befindet.