DE10034604B4 - Automatische Steuerung des Kupplungsmomentes bei einer mechanischen Presse - Google Patents

Automatische Steuerung des Kupplungsmomentes bei einer mechanischen Presse Download PDF

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Abstract

Mechanische Presse mit einer automatischen Steuerung des Kupplungsmomentes, umfassend die folgende Bauteile: 1.1 ein Schwungrad; 1.2 eine Kupplung, die wahlweise mit dem Schwungrad in Eingriff tritt, mit einstellbarem Kupplungseingriffsdruck zum Erreichen einer erforderlichen Betriebstonnage; 1.3 eine mit der Kupplung in einer Kommunikationsverbindung stehende Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung zum Überwachen des Kupplungsschlupfes; 1.4 eine mit der Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung in einer Kommunikationsverbindung stehende und mit der Kupplung funktional verbundene Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung zum Verändern des Kupplungseingriffsdruckes; 1.5 einen am Schwungrad befestigten ersten Pulsgenerator, der Teil einer ersten Messvorrichtung zum Überwachen der Winkelverschiebung des Schwungrades ist; 1.6 einen an der Kurbelwelle befestigten zweiten Pulsgenerator, der Teil einer zweiten Messvorrichtung zum Überwachen der Winkelverschiebung der Kupplung ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der erforderlichen Energie und/oder der Tonnage für eine bestimmte Nutzung oder einen bestimmten Einsatz einer mechanischen Presse und zur Einstellung des Kupplungsmomentes, um diese erforderliche Energie und/oder Tonnage zu erreichen. Durch die Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung der minimal erforderlichen Betriebstonnage verringert sich die Möglichkeit für eine Beschädigung der Presse infolge einer Gesenkzerstörung.
  • Auf die folgenden Schriften wird verwiesen: DE 195 32 961 A1 ; DE 43 42 163 A1 ; SU 14 11 530 A1 ; DE 15 88 134 A ; US 5 832 816 A ; JP S58-196197 A .
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Mechanische Pressen zum Stanzen oder Pressen und zum Ziehen sind herkömmlicherweise so gestaltet, daß sie eine Rahmenanordnung mit einem Oberteil und einem Unterteil oder Bett umfassen, an der ein Schlitten so angebracht ist, daß er bezüglich des Unterteils hin- und herbewegbar ist. Der Schlitten wird durch eine Kurbelwelle angetrieben. Ein Verbindungsstab ist betriebsmäßig mit der Kurbelwelle und dem Schlitten verbunden. Durch den Verbindungsstab wird die Drehenergie der Kurbelwelle in eine Hin- und Herbewegung des Schlittens überführt. Solche Pressen sind weit verbreitet. Sie werden für eine ganze Reihe von Bearbeitungsvorgängen für Werkstücke verwendet, wobei eine große Auswahl an Gesenksätzen eingesetzt wird. Die Pressen unterscheiden sich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungszweck beträchtlich in ihrer Größe und in der verfügbaren Tonnage.
  • Bei herkömmlichen Pressen wird zum Farmen eines Werkstückes, wie zum Beispiel durch Stanzen oder Ziehen, eine Werkstückbestückung in Form einer Gesenkanordnung verwendet. Die Gesenkanordnung umfaßt insbesondere ein an dem Unterteil oder einer Auflagenanordnung angebrachtes Untergesenk oder Unterwerkzeug und ein an dem Schlitten angebrachtes Obergesenk oder Oberwerkzeug oder einen Preßstempel. Das Obergesenk und das Untergesenk sind mit einem bestimmten Abstand zueinander gegenüberliegend angeordnet und wirken während des Betriebes der Presse so zusammen, daß sie auf entsprechenden Seiten des Werkstückes wechselsseitig in Eingriff mit dem Werkstück treten, um die gewünschte Formgebung zu erreichen.
  • Bei einem Betrieb der Presse treten dann Probleme auf, wenn fremdes Material in den Gesenksatz eingeführt wird. Große Stücke aus Fremdmaterial, die in den Gesenksatz eingeführt werden, können zu einer Gesenkzerstörung führen, bei der der Gesenksatz der mechanischen Presse stark beschädigt wird. Zusätzlich hierzu kann ein Kontakt mit großen Stücken aus einem fremden Material oder Bruchstücken während des Betriebes der Presse zu einer übermäßig starken Vibration über die gesamte Presse führen.
  • Bei vielen mechanischen Pressen wird eine hydraulische Überlast-Schutzvorrichtung verwendet, um die mit der Einführung von fremden Gegenständen in den Gesenksatz verbundene Probleme zu mildern. Solche hydraulischen Überlast-Schutzvorrichtungen sind nur Von begrenztem Nutzen, weil sie üblicherweise lediglich einen Schutz gegen fremde Gegenstände mit nur einer geringen Höhe bieten. Größere fremde Gegenstände überschreiten die Kapazität der Überlast-Schutzvorrichtung und führen zu einer Gesenkschädigung oder zu einer Beschädigung der Presse.
  • Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Verhinderung oder zur Verringerung des Einflusses einer Gesenkzerstörung und damit verbundener Probleme, die dann auftreten, wenn große fremde Gegenstände in den Gesenksatz eingeführt werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der erforderlichen oder der niedrigsten Betriebstonnage für eine mechanische Presse und zur Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung einer solch erforderlichen Betriebstonnage. Auf diese Art und Weise nimmt ein in den Gesenksatz eingebrachter fremder Gegenstand lediglich die minimale Betriebstonnage der mechanischen Presse auf, und wenn der fremde Gegenstand die Presse zwingt, diese erforderliche Tonnage zu überschreiten, tritt an der Kupplung der mechanischen Presse ein Schlupf auf, so daß die auf den fremden Gegenstand übertragene Tonnage begrenzt wird und eine dadurch eventuelle zugeordnete Beschädigung in Grenzen gehalten wird.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung in Form von Meßvorrichtungen bereitgestellt, durch die die Winkelverschiebungen des Schwungrades und der Kupplung gemessen werden. Diese Winkelverschiebungen werden nun verglichen, um festzustellen, ob die Kupplung bezüglich des Schwungrades einen Schlupf aufweist. Diese Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung steht mit einer Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung in Kommunikationsverbindung und signalisiert Veränderungen des anliegenden Kupplungsdruckes in Abhängigkeit von dem gemessenen Kupplungsschlupf. Auf diese Art und Weise wird der Druck bei dem Eingriff zwischen der Kupplung und dem Schwungrad (oder allgemeiner zwischen einem Antrieb und angetriebenen Teilen) so eingestellt oder gesteuert, daß der Kupplungsschlupf beseitigt und die erforderlichen Tonnage für den speziellen Einsatz erreicht wird. Mit einer solchen Vorrichtung wird die anliegende Betriebstonnage bei der mechanischen Presse nicht übermäßig hoch.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform umfaßt gemäß Anspruch 1 eine mechanische Presse mit einer automatischen Steuerung des Kupplungsmomentes. Die Presse umfaßt bei dieser Ausführungsform eine Schwungscheibe oder ein Schwungrad, eine Kupplung, eine Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung und eine Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung. Die Kupplung tritt wahlweise mit dem Schwungrad in Eingriff, wobei der Kupplungseingriffsdruck einstellbar ist. Die Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung dient zur Überwachung des Kupplungsschlupfes. Sie ist betriebsmäßig mit der Kupplung verbunden. Die Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung dient zur Veränderung des Kupplungseingriffsdruckes. Sie steht in einer Kommunikationsverbindung mit der Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung und in einer Kommunikationsverbindung mit der Kupplung.
  • Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung eine erste Meßvorrichtung zur Überwachung der Winkelverschiebung des Schwungrades. Eine zweite Meßvorrichtung dient zur Überwachung der Winkelverschiebung der Kupplung. Ein Hochgeschwindigkeits-Zählmodul steht jeweils in einer Kommunikationsverbindung mit der ersten Meßvorrichtung und der zweiten Meßvorrichtung. Das Hochgeschwindigkeits-Zählmodul dient zur Ermittlung der Winkelverschiebung des Schwungrades und der Winkelverschiebung der Kupplung, um hieraus den Kupplungsschlupf bezüglich des Schwungrades zu bestimmen. Bei der ersten und der zweiten Meßvorrichtung kann es sich um einen ersten Pulsgenerator bzw. einen zweiten Pulsgenerator handeln. Der erste Pulsgenerator ist an dem Schwungrad befestigt, während der zweite Pulsgenerator mit der Kupplung verbunden ist. Der zweite Pulsgenerator kann an einer Kurbelwelle der mechanischen Presse befestigt sein, die betriebsmäßig mit der Kupplung verbunden ist. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind der erste Pulsgenerator und der zweite Pulsgenerator Drehmelder oder Resolver.
  • Ein Ausgabemodul steht in einer Kommunikationsverbindung mit dem Hochgeschwindigkeits-Zählmodul und der Druckeinstelllungsvorrichtung. Die Druckeinstellungsvorrichtung steht in einer Kommunikationsverbindung mit der Kupplung. Die Druckeinstellungsvorrichtung dient zur Steuerung des einstellbaren Kupplungseingriffsdruckes. Das Ausgabemodul steht in einer Kommunikationsverbindung mit der Druckeinstellungsvorrichtung, so daß das Ausgabemodul basierend auf dem durch das Hochgeschwindigkeits-Zählmodul ermittelten Kupplungsschlupf den einstellbaren Kupplungseingriffsdruck steuert. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erzeugt das Ausgabemodul ein 0 bis 10 V Gleichspannungssignal (VDL Signal), das eine Veränderung des durch die Druckeinstellungsvorrichtung bereitgestellten Kupplungseingriffsdruckes bewirkt.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Druckeinstellungsvorrichtung ein Proportional-Druckentlastungsventil, das in einer Kommunikationsverbindung mit dem Ausgabemodul steht. Die Druckeinstellungsvorrichtung umfaßt zudem ein Druckentlastungsventil, das zur Steuerung des einstellbaren Kupplungseingriffsdruckes dient. Das Proportional-Druckentlastungsventil ist betriebsmäßig mit dem Druckentlastungsventil verbunden. Es bewirkt die Übertragung eines Steuerdruckes zu dem Druckentlastungsventil, der den einstellbaren Kupplungseingriffsdruck steuert. Der an dem Druckentlastungsventil anliegende Druck wird mittels einer Druckpumpe erzeugt.
  • Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mechanischen Presse mit der erforderlichen Tonnage für eine bestimmte Nutzung oder einen bestimmten Einsatz der Presse. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt gemäß Anspruch 6 folgende Verfahrensschritte: Überwachung der erforderlichen Betriebstonnage für den Einsatz der Presse und Einstellung der Betriebstonnage der Presse in Echtzeit zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage.
  • Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform umfaßt ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Kupplungsmomentes einer mechanischen Presse zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage für eine bestimmte Nutzung der Presse. Dieses Verfahren umfaßt gemäß Anspruch 7 die folgenden Verfahrensschritte: Überwachung des Kupplungsschlupfes während des Betriebes der Presse und Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage und zur Beseitigung des Kupplungsschlupfes.
  • Bei einer speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Überwachung des Kupplungsschlupfes während des Betriebes der Presse die folgenden Verfahrensschritte: Überwachung der Winkelverschiebung eines Antriebsteils (zum Beispiel ein Schwungrad); Überwachung der Winkelverschiebung eines angetriebenen Teils (zum Beispiel eine Kupplung); und Ermittlung oder Erfassung der Winkelverschiebungen des Antriebsteils und des angetriebenen Teils zur Bestimmung des relativen Schlupfes zwischen diesen Teilen.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Überwachung der Winkelverschiebung des Schwungrades die Befestigung eines Pulsgenerators an dem Schwungrad und die Überwachung der Impulse des Pulsgenerators. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Überwachung der Winkelverschiebung der Kupplung entsprechend die Verbindung eines Pulsgenerators mit der Kupplung und die Überwachung der Impulse des Pulsgenerators. Die Verbindung des Pulsgenerators mit der Kupplung kann durch Befestigung eines Pulsgenerators an einer Kurbelwelle erreicht werden.
  • Bei einer erfindungsgemäße Ausführungsform umfaßt die Ermittlung der Winkelverschiebungen des Schwungrades und der Kupplung zur Bestimmung des Kupplungsschlupfes die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellung eines Hochgeschwindigkeits-Zählmoduls; Übertragung der Impulse des Schwungrad-Pulsgenerators zu dem Hochgeschwindigkeits-Zählmodul; Übertragung der Impulse des Kupplungs-Pulsgenerators zu dem Zählmodul; Hoch- oder Vorwärtszähler in dem Zählmodul für jeden Impuls des Schwungrad-Pulsgenerators; Abwärts- oder Rückwärtszählen in dem Zählmodul für jeden Impuls des Kupplungs-Pulsgenerators; und Bestimmung der Gesamtzählrate für jeden Preßtakt.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt die Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage und zur Beseitigung des Kupplungsschlupfes die folgenden Verfahrensschritte: Ineingriffbringen der Kupplung mit dem Schwungrad mit dem gesamten Druck; Ermitteln, ob sich die Gesamtzählrate innerhalb eines vorbestimmten Akzeptanzbereiches befindet; Absenken des Kupplungseingriffsdruckes mit einer vorbestimmten Schrittweite, während sich die Gesamtzählrate innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereichs befindet; Wiederholung der zwei vorhergehenden Verfahrensschritte bis die Gesamtzählrate nicht mehr länger innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereichs liegt; Erhöhung des Kupplungseingriffsdruckes um einen vorbestimmten Betrag; und Beibehaltung eines konstanten Kupplungseingriffsdruckes. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt dieses Verfahren zudem einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem die Presse angehalten wird, wenn die Gesamtzählrate nicht mehr länger innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereiches liegt. Zusätzlich hierzu kann auch ein Haltezustand für die Presse signalisiert werden, wenn die Gesamtzählrate nicht mehr länger innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereiches liegt.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine mechanische Presse auch ohne übermäßig hohe Tonnage wirkungsvoll betrieben werden kann.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die auf einen in den Gesenksatz der Presse eingeführten fremden Gegenstand einwirkende Kraft verringert wird, so daß die Auswirkungen der einwirkenden Kraft abgeschwächt werden.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, den Schlupf zwischen der Kupplung und dem Schwungrad überwachen zu können, um in einer mechanischen Presse eine stetige Überwachung der Tonnage durchzuführen, die ein wirksamer Hinweis auf eine Werkzeug- oder Kupplungszerstörung ist oder auf ein anderes Wartungsproblem, das das Aufbringen zusätzlicher Kräfte durch die mechanische Presse erforderlich macht.
  • Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in einer Minimierung der erforderlichen Stillstandszeit oder Wartungszeit der Presse infolge einer Werkzeug- oder Gesenkzerstörung.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit einer Verringerung des auf die Kupplungsplatten einwirkenden Druckes bis zu einem absolut minimal erforderlichen Druck, so daß das von dem Schwungrad übertragene Drehmoment auf einen Minimalwert verringert wird und die Wahrscheinlichkeit für eine mögliche Beschädigung der Presse im Falle einer Gesenkzerstörung wirksam verringert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben erwähnten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie andere Merkmale und Vorteile und die Art und Weise wie diese erreicht werden, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, die zudem auch ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung vermittelt.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Vorderansicht einer mechanischen Presse mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer automatischen Kupplungsmoment-Steuerung des Kupplungsmomentes.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die beispielhafte Erläuterung dient zur Veranschaulichung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Sie stellt keinerlei Einschränkung des Schutzbereiches oder des Erfindungsgedankens dar.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die Figuren und insbesondere 1 zeigen eine mechanische Presse 10 mit einem Oberteil 12 und einem Unterteil oder einem Bett 14, das mit einer Grundplatte oder Auflagenanordnung 16 verbunden ist. Das Oberteil 12 ist durch Pfosten 18 mit dem Unterteil 14 verbunden. Die Pfosten 18 sind mit der Unterseite des Oberteils 12 und der Oberseite des Unterteils 14 verbunden oder einstückig ausgebildet. Zwischen den Pfosten ist ein Schlitten 20 für eine Hin- und Herbewegung angeordnet. (Nicht dargestellte) Verbindungsstangen oder Verbindungsbolzen erstrecken sich durch das Oberteil 14, die Pfosten 18 und das Unterteil 14. Sie sind an jedem Ende mit Muttern 22 befestigt. Schenkelteile 24 sind als Verlängerung des Unterteils 14 ausgebildet. Sie sind üblicherweise über Stoßdämpferunterlagen 28 am Boden 26 an der Werkhalle befestigt. Ein Antriebsmotor 30 für die Presse ist mittels eines Riemens 32 an einem Hilfsschwungrad 34 angebracht, das an dem Oberteil 12 angebracht ist. Das Hilfsschwungrad 34 ist durch einen (nicht dargestellten) Riemen mit einem Hauptschwungrad oder einer Hauptschwungscheibe verbunden (die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 38 versehen ist).
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird allgemein der Schlupf einer Kupplung bezüglich des Schwungrades gemessen und der Kupplungseingriffsdruck der Kupplung so eingestellt, daß ein Kupplungsmoment eingestellt wird, durch das die erforderliche und/oder niedrigste Tonnage für einen bestimmten Einsatz oder einer bestimmten Nutzung der Presse erzeugt wird. 2 zeigt anhand einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße automatische Steuerung des Kupplungsmomentes. Wie zu erkennen ist, ist an dem Schwungrad 38 ein erster Pulsgenerator 40 angebracht oder befestigt, der über eine erste Impuls-Übertragungsleitung 44 in einer Kommunikationsverbindung mit einem Zählmodul 48 steht. Ein zweiter Pulsgenerator 42 ist entsprechend an einer Kurbelwelle 41 angebracht oder befestigt. Der zweite Pulsgenerator 42 steht über eine zweite Impuls-Übertragungsleitung 46 in einer Kommunikationsverbindung mit dem Zählmodul 48. Ein analoges Ausgabemodul 50 empfängt Zählinformationen von dem Zählmodul 48 und steht über eine Drucksteuerungs-Kommunikationsleitung oder Drucksteuerungs-Übertragungsleitung 52 in einer Kommunikationsverbindung mit hydraulischen Steuerungskomponenten 62.
  • Das analoge Ausgabemodul 50 ist über die Drucksteuerungs-Übertragungsleitung 52 mit einem Proportionalventil 54 verbunden. Das Proportionalventil 54 ist auch über eine Drucksteuerungsleitung 56 mit einem Druckentlastungsventil 58 verbunden. Eine betriebsmäßig mit dem Druckentlastungsventil 58 verbundene Pumpe 60 dient zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes, um die Kupplung 36 mit dem Schwungrad 38 in Eingriff zu bringen. Das Druckentlastungsventil 58 ist auf bekannte Art und Weise über herkömmliche Kupplungsventile 70 und eine hydraulische Übertragungsleitung 72 mit der Kupplung 36 verbunden. Das analoge Ausgabemodul 50 steht zudem in einer Kommunikationsverbindung mit einer Stoppschaltung 64 für die Presse und einer Alarmeinrichtung 66.
  • Der erste Pulsgenerator 40 wird in der Praxis durch einen Sensor/Zahnrad oder Getriebe oder eine andere bekannte Vorrichtung zur Erzeugung einer die Winkelverschiebung des Schwungrades 38 repräsentierten Impulsfolge gebildet. Der zweite Pulsgenerator 42 wird entsprechend gebildet. Er erzeugt eine die Winkelverschiebung der Kupplung 36 repräsentierende Impulsfolge (die Kupplung 36 ist an der Kurbelwelle 41 befestigt). Die von dem ersten Pulsgenerator 40 und dem zweiten Pulsgenerator 42 erzeugten Impulsfolgen werden zu dem Zählmodul 48 übertragen.
  • Das Zählmodul 48 kann durch ein beliebiges bekanntes Hochgeschwindigkeits-Zählmodus gebildet werden. Das Zählmodul 48 kann so gestaltet sein, daß es in mehreren Zählmoden zählt, wobei bei einer Ausführungsform ein Aufwärts-/Abwärtszählmodus bzw. ein Vorwärts-/Rückwärtszählmodus verwendet wird. In diesem Modus bewirken Impulse des ersten Pulsgenerators 40 in dem Zählmodul 48 ein Vorwärtszählen oder Hochzählen, während Impulse des zweiten Pulsgenerators 42 in dem Zählmodul 48 ein Rückwärtszählen oder Abwärtszählen bewirken. Die elektrischen Steuerkomponenten 68 werden erfindungsgemäß mit einem vorbestimmten Akzeptanzzählbereich vorprogrammiert, der ein Maß ist für den Schlupf. Auf diese Art und Weise lassen sich die elektrischen Steuerkomponenten 68 des aktuellen Systems kalibrieren.
  • Die elektrischen Steuerkomponenten 68 sind so gestaltet, daß das analoge Signal des analogen Ausgabemoduls 50 bei einem anfänglichen Eingriff der Kupplung 36 den hydraulischen Steuerkomponenten 62 signalisiert, daß für einen anfänglichen Eingriff der Kupplung 36 mit dem Schwungrad 38 der gesamte Kupplungseingriffsdruck des Systems an der Kupplung 36 anliegt. Nach dem anfänglichen Kupplungseingriff und wenn die Presse ihre Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat, arbeiten die elektrischen Steuerkomponenten 68, um die optimale Druckeinstellung zu erreichen, die zur Erreichung des erforderlichen Kupplungsmomentes und zur Erzeugung der erforderlichen Betriebstonnage der Presse nötig ist. Bei dieser ”Optimumssuchroutine” meidet oder signalisiert das analoge Ausgabemodul 50 stufen- oder schrittweise Verringerungen des Kupplungseingriffsdruckes der Kupplung 36 unter der Überwachung durch das Zählmodul 48. Der Kupplungseingriffsdruck wird kontinuierlich schrittweise verringert bis das Zählmodul 48 einen Kupplungsschlupfzustand signalisiert. Bei einer Ausführungsform beträgt die schrittweise Abnahme 1% oder Verringerung des vorhandenen Kupplungseingriffsdruckes.
  • Nach dem Erreichen eines Kupplungsschlupfzustandes signalisiert das analoge Ausgabemodul 50 eine vorbestimmte schritt- oder stufenweise Druckzunahme (beispielsweise Kupplungseingriffsdruck +1% Abweichung von dem Kupplungsschlupfzustand) zu den hydraulischen Steuerkomponenten 62 bis durch das Zählmodul 48 nicht mehr länger ein Kupplungsschlupf ermittelt wird. Nach der Bestimmung des erforderlichen Kupplungsmomentes oder Kupplungseingriffsdruckes kann der entsprechende Druckwert mit Werkzeugspeicherinformationen gespeichert werden, so daß es nicht erforderlich ist, die ”Optimumssuchroutine” neu zu durchlaufen. Das Zählmodul 48 bewirkt für jede Rotations- oder Taktperiode den Durchlauf einer Zählsequenz.
  • Die hydraulischen Steuerkomponenten 62 bewirken die Einstellung des Kupplungseingriffsdruckes der Kupplung 36. Die Drucksteuerungs-Übertragungsleitung 52 übernimmt ein 0 bis 10 V Gleichspannungssignal (VDL Signal) von dem analogen Ausgangsmodul 50, das den hydraulischen Steuerkomponenten 62 signalisiert, den Kupplungseingriffsdruck der Kupplung 36 zu verändern. Das Proportional-Druckentlastungsventil 54 empfängt dieses 0 bis 10 V Gleichspannungssignal. Es wird zur Steuerung eines Steuerdruckes für das Druckentlastungsventil 58 verwendet. Das Druckentlastungsventil 54 stellt auf diese Art und Weise einen sich verändernden hydraulischen Druck bereit, der proportional zu dem durch das analoge Ausgangsmodul 50 erzeugten elektrischen Signal ist. Das Druckentlastungsventil 58 empfängt den Steuerdruck von dem Proportional-Druckentlastungsventil 54 und reguliert über diesen Steuerdruck den an der Kupplung 36 anliegenden Druck.
  • Wenn dieses System das geeignete Kupplungsmoment und den geeigneten Kupplungseingriffsdruck erreicht hat, wird der Kupplungsschlupf durch die elektrischen Steuerkomponenten 68 weiterhin überwacht. Wenn die elektrischen Steuerkomponenten 68 einen Kupplungsschlupf ermitteln, kann an die Stoppschaltung 64 für die Presse ein Signal übermittelt werden, so daß die Presse ihren Betrieb einstellt. Zusätzlich hierzu kann ein Signal an die Alarmeinrichtung 66 übermittelt werden, um eine Bedienungsperson der Presse über einen irregulären Kupplungsbetriebszustand zu informieren.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausgestaltung beschrieben wurde, sind im Rahmen des Erfindungsgedankens und des Schutzbereiches auch Änderungen oder Modifikationen möglich. Die vorliegende Anmeldung deckt daher beliebige Veränderungen, Nutzungen oder Anpassungen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des allgemeinen Erfindungsgedankens ab. Die vorliegende Erfindung deckt auch Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung ab, die innerhalb des bekannten und allgemein üblichen Standes der Technik auf diesem Gebiet liegen, und die in dem Schutzbereich der zugehörigen Ansprüche liegen.

Claims (17)

  1. Mechanische Presse mit einer automatischen Steuerung des Kupplungsmomentes, umfassend die folgende Bauteile: 1.1 ein Schwungrad; 1.2 eine Kupplung, die wahlweise mit dem Schwungrad in Eingriff tritt, mit einstellbarem Kupplungseingriffsdruck zum Erreichen einer erforderlichen Betriebstonnage; 1.3 eine mit der Kupplung in einer Kommunikationsverbindung stehende Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung zum Überwachen des Kupplungsschlupfes; 1.4 eine mit der Kupplungsschlupf-Überwachungsvorrichtung in einer Kommunikationsverbindung stehende und mit der Kupplung funktional verbundene Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung zum Verändern des Kupplungseingriffsdruckes; 1.5 einen am Schwungrad befestigten ersten Pulsgenerator, der Teil einer ersten Messvorrichtung zum Überwachen der Winkelverschiebung des Schwungrades ist; 1.6 einen an der Kurbelwelle befestigten zweiten Pulsgenerator, der Teil einer zweiten Messvorrichtung zum Überwachen der Winkelverschiebung der Kupplung ist.
  2. Mechanische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Pulsgeneratoren Drehmelder oder Resolver sind.
  3. Mechanische Presse nach Anspruch 2, umfassend ein Hochgeschwindigkeits-Zählmodul, das mit den beiden Messvorrichtungen in Kommunikationsverbindung steht und der Bestimmung des Kupplungsschlupfes durch Ermittlung der Winkelverschiebungen von Schwungrad und Kupplung dient, sowie ein zusätzliches Ausgabemodul, das in Kommunikationsverbindung mit dem Hochgeschwindigkeits-Zählmodul und mit der Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung steht, wobei das Ausgabemodul zur Steuerung des einstellbaren Kupplungseingriffsdruckes anhand des durch das Hochgeschwindigkeits-Zählmodul bestimmten Kupplungsschlupfes dient.
  4. Mechanische Presse nach Anspruch 3, wobei das Ausgabemodul ein 0 bis 10 V-Gleichspannungssignal an die Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung übermittelt.
  5. Mechanische Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsdruck-Einstellungsvorrichtung folgende Bauteile umfasst: – ein in einer Kommunikationsverbindung mit dem Ausgabemodul stehendes Proportional-Druckentlastungsventil; und – ein Druckentlastungsventil zur Steuerung des einstellbaren Kupplungseingriffsdruckes, wobei das Proportional-Druckentlastungsventil mit dem Druckentlastungsventil betriebsmäßig verbunden ist und wobei das Proportional-Druckentlastungsventil zur Übertragung eines Steuerungsdruckes zu dem Druckentlastungsventil dient, durch den der einstellbare Kupplungseingriffsdruck gesteuert wird.
  6. Verfahren zum Betreiben einer mechanischen Presse mit variabler Betriebstonnage nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: 6.1 Überwachung der erforderlichen Betriebstonnage für die Nutzung der Presse; 6.2 Einstellung der Betriebstonnage der Presse in Echtzeit zum Erreichen der erforderlichen Betriebstonnage.
  7. Verfahren zur automatischen Steuerung des Kupplungsmomentes einer mechanischen Presse nach Anspruch 1 zum Erreichen der erforderlichen Betriebstonnage für eine Nutzung der Presse mit folgenden Verfahrensschritten: 7.1 der Kupplungsschlupf wird während des Betriebes überwacht; 7.2 das erforderliche Kupplungselement wird eingestellt durch Beseitigen des Kupplungsschlupfes.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: 8.1 die aktuelle Betriebstonnage wird laufend überwacht; 8.2 die Betriebstonnage der Presse wird in Echtzeit eingestellt zum Erreichen des erforderlichen Wertes.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: 9.1 Überwachung des Kupplungsschlupfes während des Betriebes der Presse; 9.2 Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage und zur Beseitigung des Kupplungsschlupfes.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 10.1 Überwachung der Winkelverschiebung eines Schwungrades; 10.2 Überwachung der Winkelverschiebung der Kupplung; 10.3 Ermittlung der Winkelverschiebung des Schwungrades und der Winkelverschiebung der Kupplung zur Bestimmung des Kupplungsschlupfes.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Überwachung der Winkelverschiebung des Schwungrades folgende Verfahrensschritte umfasst: – Befestigung eines Pulsgenerators an dem Schwungrad; und – Überwachung der Impulse des Pulsgenerators.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Überwachung der Winkelverschiebung der Kupplung folgende Verfahrensschritte umfasst: – Verbinden eines Pulsgenerators mit der Kupplung; und – Überwachung der Impulse des Pulsgenerators.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verbinden des Pulsgenerators mit der Kupplung das Befestigen des Pulsgenerators an einer Kurbelwelle umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Ermittlung der Winkelverschiebungen des Schwungrades und der Kupplung zur Bestimmung des Kupplungsschlupfes folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bereitstellung eines Hochgeschwindigkeits-Zählmoduls; – Übertragung der Impulse des Schwungrad-Pulsgenerators zu dem Hochgeschwindigkeits-Zählmodul; – Übertragung der Impulse des Kupplungs-Pulsgenerators zu dem Hochgeschwindigkeits-Zählmodul; – Hochzählen in dem Zählmodul für jeden Impuls des Schwungrad-Pulsgenerators; – Herunterzählen in dem Zählmodul für jeden Impuls des Kupplungs-Pulsgenerators; und – Bestimmung der Gesamtzählrate für jeden Presstakt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Einstellung des Kupplungsmomentes zur Erreichung der erforderlichen Betriebstonnage und zur Beseitigung des Kupplungsschlupfes folgende Verfahrensschritte umfasst: – Ineingriffbringen der Kupplung mit dem Schwungrad mit vollem Druck; – Überprüfung, ob sich die Gesamtzählrate innerhalb eines vorbestimmten Akzeptanzbereiches befindet; – Erniedrigung des Kupplungseingriffdruckes um einen vorbestimmten Betrag, wenn sich die Gesamtzählrate innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereiches befindet; – Wiederholung der zwei vorhergehenden Verfahrensschritte, bis sich die Gesamtzählrate nicht mehr länger in dem vorbestimmten Akzeptanzbereich befindet; – Erhöhung des Kupplungseingriffsdruckes um einen vorbestimmten Betrag; und – Beibehaltung eines konstanten Kupplungseingriffdruckes.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Presse in einem zusätzlichen Verfahrensschritt angehalten wird, wenn sich die Gesamtzählrate nicht mehr länger innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereiches befindet.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in einem zusätzlichen Verfahrensschritt ein Haltezustand der Presse angezeigt wird, wenn sich die Gesamtzählrate nicht mehr länger innerhalb des vorbestimmten Akzeptanzbereiches befindet.
DE10034604.9A 1999-07-29 2000-07-20 Automatische Steuerung des Kupplungsmomentes bei einer mechanischen Presse Expired - Fee Related DE10034604B4 (de)

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