DE102007043616A1

DE102007043616A1 - Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Pressenanordnung sowie Überwachungseinrichtung für eine Pressenanordnung

Info

Publication number: DE102007043616A1
Application number: DE102007043616A
Authority: DE
Inventors: Evangelos Royal Oak Liasi; Chandra Sekhar Canton Jalluri; Prashanth Ypsilanti Magadi; Gary Farmington Hills Farquhar
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-07-31
Also published as: GB2446034B; GB2446034A; GB0717665D0; US20080178676A1; US7578192B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Pressenanordnung 10, welches die Etablierung eines Basisschwingungsniveaus für einen ersten Ort auf der Pressenanordnung umfaßt, das eine Grenze für Schwingungen, über die hinaus eine oder mehrere Pressenelemente eine reduzierte Lebenserwartung haben, definiert, wobei die Schwingungen an einem ersten Ort und auch an einem zweiten Ort während des Pressenbetriebs gemessen werden, dabei werden Schwingungen, die an einem ersten Ort gemessen werden, mit Schwingungen, die an einem zweiten Ort gemessen werden, korreliert und ein Verhältnis zwischen den Schwingungen am ersten und zweiten Ort hergestellt. Schwingungen, die am zweiten Ort gemessen werden, können sodann eingestellt und mit dem Basisschwingungsniveau verglichen werden, um festzustellen, ob Einstellungen des Pressenbetriebs durchgeführt werden müssen oder ob bestimmte Pressenelemente vor ihrer normalen Lebenserwartung ausgetauscht werden müssen.

Description

Aufgrund der hohen Aufprallkräfte, die bei einigen Stanzpress-Betriebsschritten auftreten, können verschiedene mechanische Elemente der Presse vorzeitig versagen. Bspw. werden, falls angenommen wird, dass die Lebenserwartung einer Presse 5 Jahre auf Basis bestimmter Produktionszahlen von Stanzteilen beträgt, ein oder mehrere der Pressekomponenten nach nur ein oder zwei Jahren ausfallen, die fallen vorzeitig aus. Dies kann zu beträchtlichen Ausfallzeiten und Gewinnverlust führen. Vorzeitiger Ausfall von Pressenkomponenten kann besonders dann auftreten, wenn eine ältere Presse nachgerüstet wird, um Stanzschritte mit größeren Aufprallkräften, als bei den ursprünglichen Formparametern vorgesehen, durchzuführen.
1 zeigt ein Beispiel einer doppelt wirkenden Presse 10 des Typs, der von der Stanzindustrie lange Jahre eingesetzt wurde. Die Presse 10 umfasst ein Kopfstück 12 und einen Pressentisch 14, die auf einem Fundament 16 abgestützt sind. Die Presse 10 ist als Doppel-Aktions-Presse bekannt, da ein Werkstückhalterschlitten 18 in einem ersten Betriebsschritt nach unten bewegt wird, wobei er den oberen Abschnitt 20 eines Werkstückhalters 22 mitzieht. Der obere Abschnitt 20 des Werkstückhalters 22 hält ein Werkstück 24 zwischen sich und dem unteren Abschnitt 26 des Werkstückhalters 22.
Wie in 1 gezeigt, ist der untere Abschnitt 26 des Werkstückhalters 22 fest mit dem Pressentisch 14 verbunden, so dass wenig Aufprall entsteht, wenn der obere Abschnitt 20 mit dem Werkstück 24 in Eingriff kommt. Nachdem das Werkstück 24 sicher zwischen den oberen und unteren Abschnitten 20, 26 des Werkstückhalters 22 eingeklemmt ist, wird ein Zugschlitten 28 betätigt und nach unten bewegt, wobei er einen Teil der Form oder Obertisch 30 mitnimmt. Der Obertisch 30 kontaktiert das Werkstück 24, zieht es in einen anderen Abschnitt der Form oder den Untertisch 32. Wieder ist der Aufprall dier Aktion nicht sehr hoch, da die Bewegung nur den Obertisch 30, der das bereits befestigte Werkstück 24 in dem Untertisch 32 zieht, ist.
Am Kopfstück 12 ist ein Kniehebelantrieb 34 aus Flugrädern, Zahnrädern und anderen Elementen befestigt, wobei deren Bezugszeichnung in 1 aus Klarheitsgründen entfernt wurden. Eine Schlittenverbindungsstange 36 verbindet den Kniehebelantrieb 34 mit dem Zugschlitten 28. In ähnlicher Weise verbindet eine Werkstückhalterverbindungsstange 38 den Kniehebelantrieb 34 mit dem Werkstückhalterschlitten 18. Ein in Phantomdarstellung in 1 dargestellter Motor 40 kann eingesetzt werden, dem Kniehebelantrieb 34 mechanische Energie zu liefern.
Wenn die Presse 10 in 1 als doppel-wirkende Presse betrieben wird, können die Elemente der Presse 10 jeweils eine echte Lebensdauer haben, die im wesentlichen mit ihrer Lebenserwartung zusammenfällt. Ein Nachteil der Konfigurierung der Presse 10 besteht darin, dass die Orientierung des Werkstücks 24 für zusätzliche Betriebsschritten, die durchgeführt werden müssen, umgekehrt sein kann. So können, wie weiter unten detaillierter beschrieben, doppelt-wirkende Pressen, wie die Presse 10, als einzeln wirkende Presse umgerüstet werden, mit umgekehrter Orientierung des Werkstücks.
Obwohl dies schnellere Übertragung und zusätzliche Betriebsschritte am Werkstück erleichtert, kann dies auch zu größerem Aufprall und vorzeitigem Versagen von Pressenkomponenten führen.
So besteht ein Bedürfnis an einer Überwachungseinrichtung und einem Verfahren zum Überwachen des Pressenbetriebs, um Informationen über die Lebenserwartung der Pressenkomponenten zu liefern. Die Information kann bspw. dazu eingesetzt werden, den Betrieb der Presse so zu ändern, dass die Pressenkomponenten tatsächliche Lebensdauern haben, die allgemein mit ihren Lebenserwartungen zusammenfallen, oder umgekehrt, es einem Produktionsmanager ermöglichen, Komponentenversagen vorherzusagen und präventiv Kundendienste entsprechend einem Zeitplan durchzuführen, anstatt zerstörte Komponenten während eines unerwarteten Ausfalls zu reparieren und zu ersetzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Überwachung des Pressenbetriebs zu ermöglichen, um vorzeitiges Versagen von Pressenkomponenten vorhersagen zu können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ausführungsformen der Erfindung liefern schaffen Vorteile gegenüber bekannten Überwachungseinrichtungen und Verfahren, die Betriebsschritte einer Stanzpresse unter Verwendung von Spannungsmessern überprüfen, um Biegung an verschiedenen Stellen der Presse zu messen. Ausführungsformen der Erfindung verwenden Schwingungssignaturen, um den Zustand verschiedener Pressenkomponenten, wie des Zahnradantriebes, des Flugrades, der Kupplungsmechanismen und des Motors zu analysieren. Die Schwingungssignaturen werden beschafft und sodann Parameter, wie das quadratische Mittel (RMS), Kurtosis oder andere statistische Parameter eingesetzt, um Datentrends mit der Zeit als auch der Frequenzräume zu liefern. Bspw. wird, falls die Roh-Schwingungsdaten in einem Zeitraum gesammelt werden, eine schnelle Fourier-Transformanalyse eingesetzt, die Daten, wie erwünscht, in einen Frequenzraum zu übertragen. Die Trenddaten können automatisch im Speicher der Überwachungseinrichtung archiviert und durch Analysesoftware, eine Betreiberschnittstelle und eine Internet- oder Intranetschnittstelle zugänglich sein.
Ausführungsformen der Überwachungseinrichtung bestehen aus verschiedenen Schwingungssensoren, Bspw. Beschleunigungsmessern, die an verschiedenen Stellen des Pressen Kopfstücks und der Pressensäulen angeordnet sind. Die Schwingungssensoren können mit einer Verarbeitungseinheit verbunden sein, die eine oder mehrere Steuerungen und Speicher umfasst. Die Verarbeitungseinheit kann auch eine Schnittstelle mit einer programmierbaren Logik Steuerung (PLC) haben, die mit der Presse verbunden ist, um zusätzliche Informationen zu liefern, wie Kurbelwellenwinkel, Schlittenposition usw. Die Schwingungssensoren nehmen die Schwingungen individueller Pressenkomponenten auf und übermitteln die Information an die Verarbeitungseinheit.
Die Verarbeitungseinheit kann so vorprogrammiert sein, dass sie verschiedene Parameter in den Zeit- und Frequenzräumen berechnet, wie Minima, Maxima, quadratisches Mittel (RMS) und Kurtosis. Die Verarbeitungseinheit kann auch statistische Algorithmen auf die Daten aus einer nutzerspezifizierten Anzahl von Basiszyklen anwenden, die zum Setzen von Warn- und Alarmgrenzen verwendet werden. So werden Ausführungsformen der Überwachungseinrichtung einen Schutzschirm gegen katastrophales Versagen zusätzlich zum Verfolgen des Trends und Überwachen der Schwingungssignaturen schaffen und effiziente Vorsorgewartungsarbeiten erleichtern. Dies ermöglicht ein zuverlässigeres Verhalten der Presse indem kontinuierliches aktuelles Überwachen der Schwingungssignaturen möglich wird.
Ausführungsform der Erfindung können auch ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Pressenanordnung schaffen, die eine Presse mit einer daran befestigten ersetzbaren Form besitzt. Die Form ist so konfiguriert, dass sie ein Werkstück formt und die Presse umfasst mehrere Pressenelemente, eingeschlossen einen beweglichen Abschnitt, um einen Teil der Form zu bewegen, eine mechanische Energiequelle und mehrere Energieübertragungselemente, um mechanische Energie von der mechanischen Energiequelle auf die beweglichen Teilen der Presse zu übertragenn. Das Verfahren umfasst das Erstellen eines Basis Schwingungsniveaus für einen ersten Ort an der Pressenanordnung. Das Basis Schwingungsniveau definiert eine Grenze für Schwingungen, über die hinaus mindestens eines der Pressenelemente eine reduzierte Lebenserwartung besitzt.
Schwingungen werden am ersten Ort auf der Pressenanordnung gemessen und auch an einem zweiten Ort auf der Pressenanordnung, während des Pressenbetriebs. Die an einem ersten Ort gemessenen Schwingungen werden mit den am zweiten Ort gemessenen Schwingungen korreliert, um ein Verhältnis zwischen den Schwingungen am ersten und zweiten Ort zu erstellen. So kann Bspw. das Basis Schwingungsniveau auf Grundlage der an oder in der Nähe einer der Formen gemessenen Schwingungen bestimmt werden. Ein zweiter Ort für die Schwingungs messung kann auch an oder in der Nähe eines Pressenelements auf dem Pressen Kopfstück ausgewählt werden.
Korrelierung der Meßzeiten zwischen den gemessenen Schwingungen an beiden Stellen ermöglicht es, die Schwingungen so anzupassen, dass ein Verhältnis bestimmt werden kann. Da es ungünstig sein kann, kontinuierlich Schwingungen an oder nahe der Form zu messen, können die Messungen unterbrochen werden, sobald das Verhältnis zwischen den Schwingungen an beiden Orten ermittelt worden ist. So kann sogar dann, wenn das Basis Schwingungsniveau für Schwingungen an oder in der Nähe der Form bestimmt wurde, kontinuierliche Überwachung der Schwingungsniveaus während des Pressenbetriebs auf Schwingungen begründet werden, die an Orten gemessen werden, die fern der Form liegen. Dies kann Vorteile gegenüber kontinuierlichem Messen von Schwingungen an der Form bieten, da Formen häufig während Produktionsläufen getauscht werden und das Anordnen von Schwingungs-Sensoren an oder bei den Formen häufigen Sensoraustausch erfordert.
Ausführungsformen der Erfindung schaffen auch ein Verfahren, das im wesentlichen ähnlich dem oben beschriebenen ist, wobei das Basis Schwingungsniveau durch Messen von Schwingungen an einem vorherbestimmten Ort auf der Form ermittelt wird. Schwingungen werden dann am Ort auf der Form während des Pressenbetriebs gleichzeitig mit der Schwingungsmessung an verschiedenen anderen vorbestimmten Orten auf der Presse durchgeführt. Die am vorherbestimmten Ort auf der Presse gemessenen Schwingungen werden mit den an jedem der entsprechenden vorherbestimmten Orte der Presse gemessenen Schwingungen korreliert, was so Beziehungen zwischen den Schwingungen an vorherbestimmtem Ort auf der Form und an jedem der vorherbestimmten Orte auf der Presse etabliert.
Ausführungsformen der Erfindung umfassen auch eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Pressenanordnung des oben beschriebenen Typs. Die Überwachungseinrichtung umfaßt einen Sensor zur Messung von Schwingungen an einem Ort auf der Presse, und ein Steuersystem, das mit dem Sensor verbunden ist und mindestens eine Steuerung aufweist. Das Steuersystem ist mit Informationen konfiguriert, die ein Verhältnis zwischen den am Sensorort gemessenen Schwingungen und Schwingungsdaten, die an einem vorherbestimmten Ort auf der Form gemessen werden ermitteln. Das Steuersystem ist auch mit einem Basis Schwingungsniveau konfiguriert, das eine Grenze für Schwingungen definiert, über die hinaus mindestens eines der Pressenelemente eine verkürzte Lebenserwartung besitzt.
Das Basis Schwingungsniveau wird auf Grundlage von an einem vorherbestimmten Ort auf der Form gemessenen Schwingungen bestimmt. Das Steuersystem wird ferner so konfiguriert, das es eine Fehlermeldung definiert, wenn eine durch den Sensor gemessene Schwingung einer Schwingung am vorherbestimmten Ort auf der Form entspricht, die das Basis Schwingungsniveau übersteigt. Da die verschiedenen Pressenelemente größeren Kräften bei bestimmten Positionen widerstehen können, kann das Basis Schwingungsniveau so ermittelt werden, dass es ein akzeptables Schwingungsniveau für eine vorgegebene Position der Presse während ihres Hubs liefert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform, auf die sie keinesfalls eingeschränkt ist, näher erläutert.
Darin zeigt:
1 eine doppelt wirkende Presse mit einem zweiteiligen Werkstückhalter, dessen eines Teil an einem Werstückhalterschlitten angebracht ist und dessen anderes Teil am Pressentisch;
2 eine Einzelaktionspresse mit einem einstückigem Werkstückhalter, der auf Stickstofffedern abgestützt ist;
3 die einfach wirkende Presse der 2, wobei der Zugschlitten in einer oberen Position vor dem Stanzen eines Werkstücks ist;
4 eine doppelt wirkende Presse, die als einzeln wirkende Presse umgerüstet wurde, mit einem einstückigen Werkstückhalter, der auf Stickstofffedern gelagert ist;
5 eine Kurve des Verhältnisses zwischen der linearen Verschiebung und der Kurbelwellenposition für die in 4 gezeigte Presse und eine Schwingungslinie für die Pressenbewegung, gemessen am Ort der Form; und
6 eine gemessene Schwingungslinie und ein Basis Schwingungsniveau für die in 4 dargestellte Form.
In 1 diktieren verschiedene aktuelle Produktionsabläufe, dass die Orientierung des Werkstücks in einer Stanzpresse umgekehrt zu dem in 1 dargestellten Werkstück 24 ist. Ferner sind doppel wirkende Pressen auf dem Rückzug gegenüber den üblicheren einzeln wirkenden Pressen, wie der in 2 dargestellte Pressenanordnung 41. Die Pressenanordnung 41 umfaßt eine Presse 42 und eine entfernbare Formanordnung 43. Die Presse 42 beinhaltet einen einzelnen Schlitten oder Zugschlitten 44. Im Gegensatz zur der in 1 gezeigten doppel wirkenden Presse 10 besteht kein Werkstückhalterschlitten, wie der Schlitten 18. Anstelle dessen ist der Zugschlitten 44 mit einem Schlittenzugsystem 46 über zwei Schlittenverbindungsstangen 48, 50 verbunden. Wie bei der Presse 10 ist eine mechanische Energiequelle für die Presse 42 vorgesehen, die in Phantomdarstellung in 2 als Motor 52 gezeigt ist. Ein Pressen Kopfstück 54 ist mit einem Pressentisch 56 über die Pressensäulen 58, 60 verbunden.
Am Zugschlitten 44 ist ein Obertisch 62 der Formanordnung 43 befestigt. Der Obertisch 62 ist so ausgewählt, dass er mit einem weiteren Abschnitt der Formanordnung 43 zusammenpaßt, insbesondere einem Zugstempel 64. Der Obertisch 62 und der Zugstempel 64 wirken zusammen, um ein Werkstück 66 in eine erwünschte Form umzuformen. Wie oben beschrieben, umfaßt die in 1 dargestellte Presse 10 einen Werkstückhalter 22 mit einem oberen Abschnitt 20, der am Werkstückhalterschlitten 18 befestigt ist und einem unteren Abschnitt 26, der am Pressentisch 14 befestigt ist. Demgegenüber umfaßt die Presse 42, in 2 gezeigt, einen einstückigen Werkstückhalter 68, der durch Stickstofffedern 70, 72 gelagert ist. Zusätzlich umfaßt die Presse 42 eine hydraulische Zugkissenanordnung 74, die durch das Pressenfundament 76 abgestützt ist, das die Absorption von Aufprallkräften während des Pressenbetriebs 42 unterstützt.
3 zeigt die Presse 42 mit dem Zugschlitten 44 in angehobener Position mit einem ungeformten Werkstück 78, abgestützt durch den Werkstückhalter 68 oberhalb des Zugstempels 64. In 3 wird gezeigt, dass die Stickstofffedern 70, 72 den Werkstückhalter 68 über die Spitze des Zugstempeles 64 anheben, so dass das ungeformte Werkstück 78 durch den Werkstückhalter 68 abgestützt ist. Obwohl die Konfiguration eine geeignete Orientierung für das Werkstück liefert, wie das in 2 dargestellte Werkstück 66, setzt es die Presse 42 viel höheren Stößen aus, als von der in 1 gezeigten Presse 10 erfahren werden. Dies beruht teilweise auf der Masse, die von Null Geschwindigkeit auf die Geschwindigkeit des Obertisches 62 gebracht werden muß, wenn der Schlitten 44 sich nach unten bewegt. Insbesondere wird der Obertisch 62 einen Aufprall auf das Werkstück 78 ausüben, dies zwischen dem Obertisch 62 und dem Werkstückhalter 68 einklemmen und sodann müssen Werkstück 78 und Werkstückhalter 68 von Null auf die Geschwindigkeit des Obertisches 62 beschleunigt werden, während sich alle drei Komponenten auf die Stickstoffzylinder 70, 72 nach unten bewegen.
Im Gegensatz dazu hat die in 1 gezeigte Presse 10 keinen schwimmenden Werkstückhalter sondern statt dessen einen unteren Abschnitt 26 des Werkstückhalters 22, der fest am Pressentisch 14 verbleibt, sodass er sich nie beschleunigt. So wird dann, wenn der Obertisch 30 mit dem Werkstück 24 in Kontakt kommt, das Werkstück 24 zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 20, 26 des Werkstückhalters 22 eingefangen, was bedeutet, dass es sich nicht nach unten bewegt, außer um gemäß der Form der Ober- und Untertische 30, 32 umgeformt zu werden. So ist die in 3 gezeigte Presse 42 viel höheren Aufprallkräften ausgesetzt und so können ihre Elemente vorzeitig versagen.
Obwohl die in 1 gezeigte doppelt wirkende Presse aufgrund ihrer Konfiguration nicht dien hohen Aufprallkräften ausgesetzt sein sollte, ist es, bei älteren doppel wirkenden Pressen nicht unüblich, sie ähnlich wie einzeln wirkende Pressen umzurüsten, wie in den 2 und 3 gezeigt, um ein Werkstück zur Erhöhung der Transfergeschwindigkeit und der Gesamtproduktionsgeschwindigkeiten zu re-orientieren. 4 zeigt eine Pressenanordnung 80 mit einer Presse 82 mit einer an ihr befestigten abnehmbaren Form 84. Die ursprünglich als doppelt wirkende Presse 82 konfigurierte besitzt einen Werkstückhalterschlitten 86 und einen Zugschlitten 88. Im Gegensatz zum Werkstückhalterschlitten 18, wie in 1 gezeigt, kommt der Werkstückhalterschlitten 86 nicht mit dem Werkstückhalter in Eingriff. So wird es, das, obwohl es immer noch mit einem Schlitten-Antriebssystem 90 verbunden ist, nicht auf den Werkstückhalter einwirken. Tatsächlich umfaßt die Presse 82 einen Werkstückhalter 92, der dem in 2 und 3 gezeigten Werkstückhalter 68 ähnelt.
Der Werkstückhalter 92 ist auf Stickstofffedern 94, 96 abgestützt und die Stickstofffedern 94, 96 drücken, wenn der Zugschlitten 88 angehoben ist, den Werkstückhalter 62 gemeinsam mit dem Werkstück 98 nach oben. Ähnlich dem Betrieb der Presse 42, in 2 und 3 gezeigt, unterliegt die Presse 82 einer großen Aufprallbelastung, wenn ein Obertisch 100 der Formanordnung 84 sich nach unten bewegt und auf das Werkstück 98 und den Werkstückhalter 92 aufprallt. Wiederum müssen sich Werkstück 98 und Werkstückhalter 92 von 0 auf die Geschwindigkeit des Obertisches 100 beschleunigen, die durch die Bewegungen des Zugschlittens 88 diktiert wird. Betrieb des Zugschlittens 88 wird, übwer die Kraftübertragungselemete des Schlittenantriebsystems 90 durch einen in Phantomdarstellung gezeigten Motor 102 bewirkt.
Um Schwingungsdaten zu liefern, die Bspw. zur Änderung der Betriebsweise einer Presse verwendet werden können oder vorhersagen, wann die Pressenelemente ersetzt werden müssen, verwenden die Ausführungsformen der Erfindung mehrere Schwingungssensoren, die in Form von Beschleunigungsmessern ausgebildet sein können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren eingesetzt, um zuerst ein Basis Schwingungsniveau für eine Pressenanordnung zu erstellen, wie die in 4 dargestellte Pressenanordnung 80. Um dies Basisniveau zu erstellen, wird ein Schwingungssensor 104 an einem Ort auf oder nahe der Formanordnung 84 angeordnet, Bspw. auf dem Obertisch 100, wie in 4 gezeigt.
Um Schwingungsspitzen aufzunehmen, ist eine sehr hohe Datensammelrate erwünscht, um die Schwingungsinformationen vom Sensor 104 zu erhalten.
Bspw. können die Rohsignale des Sensors 104 mit einer Geschwindigkeit von 51200 Proben/sec gesammelt werden, wodurch eine Aufnahme von Signalen mit einer Maximalfrequenz von bis zu 10 Kiloherz (KHz) möglich wird. Eine Möglichkeit, das Basis Schwingungsniveau zu ermitteln, besteht darin, die Schwingungen über einen langen Zeitraum während verschiedener Betriebsweisen zu ermitteln, die Schwingungshistorie zu sammeln und die mit mechanischem Versagen von Pressenelementen zu korrelieren. So kann ein Verhältnis zwischen Schwingungen an der Formanordnung 84 und dem Versagen von Pressenkomponenten bestimmt werden.
In 5 ist eine Kurve 106 für die Verschiebung des Zugschlitten 88 mit der Winkelposition einer der Schlittenverbindungsstangen oder Kurbelwelle 108 gezeigt. 5 zeigt auch eine Schwingungskurve 110, die mit der Kurbelwellenposition, die auf der Abszisse in 5 gezeigt ist, korreliert ist. Zwei Punkte 112, 114 auf der Kurve 106 korrelieren mit Spitzen der Schwingungskurve 110. Die Positionen 112, 114 zeigen jeweils die Punkte des Erststoßes und des Rückstoßes zwischen Obertisch und Werkstück 98 an. Insbesondere bezeichnet Punkt 112 die Position, an welcher der Obertisch auf das Werkstück 98 und den Formhalter 92 trifft, wenn sie sich über dem Zugstempel 116, ähnlich wie in 3 dargestellt, befinden. Punkt 114 bezeichnet den Punkt, ani dem der Zugschlitten 88, der sich nun aufwärts bewegt, das Werkstück 98 und den Werkstückhalter 92 freigibt, sodass ihre Geschwindigkeit schnell auf 0 abnimmt.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die Korrelierung von Schwingungsdaten, wie den in der Schwingungskurve 110 gezeigten Daten mit bekanntem Versagen verschiedener Pressenelemente, wie der Presse 82, ein Grundschwingungsniveau zu erstellen. 6 zeigt eine RMS Schwingungskurve 117 in einem Zeitraum und ein Basis Schwingungsniveau, das durch die Linien 118, 119 bei +20 g angegeben ist. Die Linien 118, 119 definieren eine Grenze für am Obertisch 100 gemessene Schwingungen, über die hinaus ein oder mehrere Elemente der Presse 82 eine verringerte Lebenserwartung haben, d. h. eines oder mehrere Elemente wie die Kurbelwelle 108 oder irgendein der anderen Verbindungselemente wird lange vor seiner Lebenserwartung versagen.
Wie in 6 gezeigt, übersteigen die Punkte des Erststoßes und des Rückstoßes das Basis Schwingungsniveau – wie durch die Linien 118, 119 angegeben, während die verbleibenden Abschnitte jedes Pressenzyklus dies nicht tun. Obwohl das Basis Schwingungsniveau in 6 durch zwei horizontale Linien 118, 119 definiert ist, kann ein Basis Schwingungsniveau auch als Kurve definiert werden, wodurch ein variables Schwingungsniveau abhängig davon, wo im Pressenzyklus die Schwingung auftritt, angegeben wird. Bspw. kann bestimmt werden, dass höhere Schwingungen dann akzeptabel sind, wenn die Kurbelwellenposition 180° beträgt, d. h. dass der Zugschlitten 88 sich an seiner niedrigsten Position befindet. Dies gilt, da die Kurbelwelle 108 im wesentlichen vertikal an dem Punkt steht und als solche als Zwei-Kräfte-Teil wirkt. So wird virtuell keine Querbelastung entstehen, wenn die Kurbelwellenposition bei 180° liegt – so kann das akzeptable Schwingungsniveau höher sein.
In 4 wird angenommen, dass während des Betriebs der Pressenanordnung 80 die Formanordnung 84 häufig gewechselt werden wird, um die Produktion verschiedener Produkte zu ermöglichen. So kann es ungünstig sein, Schwingungen auf dem Obertisch 100 zu überwachen oder an irgendeinem Teil der Formanordnung 84. So betrachten Ausführungen der Erfindung die Verwendung eines oder mehrerer zusätzlicher Sensoren, wie einem Sensor 120 neben dem Schlittenantriebssystem 90, wobei der Sensor 122 am Motor 102 befestigt ist. Während des Betriebs der Pressenanordnung 80 können die Schwingungen weiterhin am Sensor 104 und Sensoren 120, 122 gemessen werden. Schwingungskurven für einen vorgegebenen Zeitraum können korreliert werden, um ein Verhältnis zwischen den Schwingungen am ersten Ort – d. h. am Ort des Sensors 104 – mit denjenigen an zweiten und dritten Orten durch die Sensoren 120, 122 gemessenen Schwingungen zu korrelieren.
Typischerweise werden die durch die Sensoren 120, 122 gemessenen Schwingungen niedriger sein als die durch den Sensor 104 gemessenen Schwingungen. So werden die an beiden Sensoren 120, 122 gemessenen Schwingungen wahr scheinlich niemals das in 6 dargestellte Basis Schwingungsniveau übersteigen. Daher wird bei Ausführungsformen der Erfindung das Erstellen eines Verhältnisses zwischen den Schwingungen, Bspw. denen, die durch den Sensor 104 gemessen werden und denen, die durch andere Sensoren gemessen werden, erwogen. So können die durch die Sensoren 120, 122 gemessenen Schwingungen in geeigneter Weise aufgrund dies Verhältnisses eingestellt werden, sodass die eingestellten Schwingungsdaten gemeinsam mit dem Basis Schwingungsniveau, angegeben durch die Linien 118, 119, verwendet werden können.
Sobald das Verhältnis zwischen den gemessenen Schwingungen des Sensors 104 und der Sensoren 120, 122 festgestellt wurde, kann der Sensor 104 entfernt werden, wobei nur die kürzlich montierten Sensoren 120, 122 verbleiben. Die Schwingungsdaten können weiterhin von den Sensoren 120, 122 gesammelt werden und entsprechend typischer Schwingungsanalyse analysiert werden, wie unter Verwendung eines Zeitraumes oder durch Transformation der Rohdaten unter Verwendung einer mathematischen Transformation, wie einer Fourier-Transformanalyse, um Informationen in einem Frequenzraum zu schaffen. Die eingestellten Schwingungsdaten können weiterhin unter Berücksichtigung der Basis Schwingungsniveaus analysiert werden, wie Bspw. durch die in 6 gezeigten Linien 118, 119. Das bestimmte Verhältnis kann Bspw. angeben, dass die am Obertisch 100 durch den Sensor 104 gemessene Schwingung ungefähr das Vierfache der durch den Sensor 120 für jegliche vorgegebenen Pressenlast ist. In einem derartigen Fall können die durch den Sensor gemessenen Schwingungen um den Faktor 4 erhöht werden und direkt mit dem Basischwingungsniveau, angegeben durch die Linien 118, 119 in 6, erglichen werden.
Ausführungsformen der Erfindung erwägen auch den Einsatz des Verhältnisses zwischen den an einer Formanordnung gemessenen Schwingungen, wie den durch den Sensor 104 gemessenen Schwingungen, und den Schwingungen, die an anderen Stellen gemessen werden, wie den durch die Sensoren 120, 122 gemessenen Schwingungen, um das Basis Schwingungsniveau einzustellen. Bspw. können anstelle der Einstellungen der gemessenen Schwingungsdaten, wie oben erläutert, die Linien 118, 119 entsprechend so eingestellt werden, dass sie auf die durch den Sensor 120 oder den Sensor 122 gemessenen Rohdaten anwendbar sind. Unter Verwendung obigen Beispiels kann das Basis Schwingungsniveau um einen Faktor 4 reduziert werden, sodass die Linien 118, 119 nach innen auf etwa +5 g verschoben werden.
Ausführungsformen der Erfindung umfassen eine Überwachungseinrichtung für einen Pressenbetrieb, Bspw. eine bei 124 in 3 gezeigte Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtung 124 umfaßt Schwingungssensoren 126, 128, 130, von denen jeder mit einem Steuersystem 132 verbunden ist. Das Steuersystem 132 umfallt eine Verarbeitungseinheit 134 mit einer elektronischen Steuerung und darin befindlichem Speicher und einem PLC 136, das mit der Verarbeitungseinheit 134 verbunden ist. Wie oben beschrieben, kann ein Basischwingungsniveau, das eine Grenze für Schwingungen definiert, über die hinaus ein oder mehrere der Elemente der Pressen 42 reduzierte Lebenserwartung haben, empirisch durch Beobachtung des Pressenbetriebs, korreliert mit durch einen Sensor gemessenen Informationen, bestimmt werden, wie dem Sensor 126 am Obertisch 62.
Das Basis Schwingungsniveau kann unter Verwendung einer Überwachungseinrichtung, wie der Überwachungseinrichtung 124 festgestellt werden oder unabhängig davon ermittelt. Die Basis Schwingungsniveauinformation, wie in 6 gezeigt, kann in der Verarbeitungseinheit 134 gespeichert werden, Bspw. in Form einer Nachschlagetabelle. Das PLC 136 liefert zusätzliche Informationen an die Verarbeitungseinheit 134 über die spezifische Betriebsweise der Presse 42, wie die Position der Elemente des Antriebssystems 46 und der Position des Zugschlittens 44. Die Verarbeitungseinheit 134 empfängt auch Schwingungsdaten von den Sensoren 128, 130 und kann die Information mit vom Sensor 126 am Obertisch 62 gemessenen Information korrelieren.
Die Verarbeitungseinheit 134 kann ein oder mehrere vorprogrammierte Algorithmen einsetzen, um ein Verhältnis zwischen den durch den Sensor 126 gemessenen Schwingungsdaten und den von anderen Sensoren eingegebenen Schwingungsdaten erstellen, wie den Sensoren 128, 130. Sogar nachdem der Sensor 134 vom Obertisch 62 abgenommen wurde, kann die Verarbeitungseinheit 134 fortfahren, Informationen von den Sensoren 128, 130 zu empfangen und die In formationen mit dem vorbestimmten Basislinienschwingungsniveau zu vergleichen. Falls irgendwann die durch die Sensoren 128, 130 gemessenen Schwingungen das Basis Schwingungsniveau übersteigen, kann die Verarbeitungseinheit 134 ein geeignetes Fehlersignal senden, um einen Betreiber oder Produktionsmanager darauf hinzuweisen, dass eine Einstellung durchgeführt werden muß. Bspw. kann es erwünscht sein, einige Betriebsparameter der Presse einzustellen um sicherzustellen, dass die Schwingungsniveaus unterhalb des Basis Schwingungsniveaus verbleiben, oder es kann festgestellt werden, dass ein Aufrechterhalten eines Schwingungsniveaus über dem Basis Schwingungsniveaus akzeptabel ist, unter Inkaufnahme, dass bestimmte Pressenelemente zu ersetzen sind, bevor sie ihrer Lebenserwartung erreicht haben.
Während die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform detailliert erläutert wurde, ist dem Fachmann, an den sich die Erfindung richtet, offensichtlich, dass verschiedenartigste alternative Ausführungsformen und Abwandlungen zur Durchführung der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche umrissen ist, möglich sind.

10: Presse
12: Kopfstück
14: Pressentisch
16: Fundament
18: Werkstückhalterschlitten
20: oberer Abschnitt
22: Werkstückhalter
24: Werkstück
26: unterer Abschnitt
28: Zugschlitten
30: Obertisch
32: Untertisch
34: Kniehebelantrieb
36: Schlittenverbindungsstange
38: Werkstückhalterverbindungsstange
40: Motor
41: Pressenanordnung
42: Presse
43: Formanordnung
44: Zugschlitten
46: Antriebssystems
48: Schlittenverbindungsstange
50: Schlittenverbindungsstange
52: Motor
54: PressenKopfstück
56: Pressenbett
58: Pressensäule
60: Pressensäule
62: Obertisch
64: Zugstempel
66: Werkstück
68: Werkstückhalter
70: Stickstofffeder
72: Stickstofffeder
74: Zugkissenanordnung
76: Pressenfundament
78: Werkstück
80: Pressenanordnung
82: Presse
84: Formanordnung
86: Werkstückhalter
88: Zugschlitten
90: Schlittenantriebssystem
92: Formhalter
94: Stickstofffeder
96: Stickstofffeder
98: Werkstück
100: Obertisch
102: Motor
104: Sensor
106: Kurve
108: Kurbelwelle
110: Schwingungskurve
112: Punkt
114: Punkt
116: Zugpunkt
117: RMS Schwingungskurve
118: Linie
119: Linie
120: Sensor
122: Sensor
124: Überwachungseinrichtung
126: Schwingungssensor
128: Schwingungssensor
130: Schwingungssensor
132: Steuersystem
134: Verarbeitungseinheit
136: PLC

Claims

Verfahren zum Überwachen des Betriebs einer Pressenanordnung mit einer Presse mit einer austauschbaren Form, wobei die Form zum Formen eines Werkstücks dient, die Presse mehrere Pressenelemente aufweist, eingeschlossen einen bewegbaren Abschnitt zur Bewegung eines Teils der Form, eine mechanische Energiequelle und mehrere Energieübertragungselemente, um mechanische Energie von der mechanischen Energiequelle auf den beweglichen Teil der Presse zu übertragen, umfassend: – Erstellen eines Basisschwingungsniveaus für einen ersten Ort auf der Pressenanordnung, das eine Grenze für Schwingungen definiert, über die hinaus eines oder mehrere Pressenelemente eine reduzierte Lebenserwartung haben; – Messen der Schwingungen am ersten Ort auf der Pressenanordnung während des Betriebs der Presse; – Messen der Schwingungen an einem zweiten Ort auf der Pressenanordnung während des Betriebs der Presse; und – Korrelieren der am ersten Ort gemessenen Schwingungen mit den am zweiten Ort gemessenen Schwingungen, um ein Verhältnis zwischen den Schwingungen zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Unterbrechen des Messens der Schwingungen am ersten Ort, nachdem ein Verhältnis zwischen den Schwingungen am ersten und zweiten Ort erstellt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch Definieren eines fehlerhaften Zustands, wenn die gemessene Schwingung am zweiten Ort mit einer Schwingung am ersten Ort, welche das Basisschwingungsniveau übersteigt, korreliert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Erstellung eines Basisschwingungsniveaus für den ersten Ort das Messen von Schwingungen auf einem Teil der Form während mehreren Betriebsweisen der Presse und Bestimmen eines akzeptablen Schwingungsniveaus für die Form für mehrere Positionen der bewegbaren Abschnitte der Presse umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bestimmung eines akzeptablen Schwingungsniveaus das Bestimmen eines Schwingungsniveaus für die Form umfaßt, unterhalb dessen kein Pressenelement vorzeitig versagen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Ort als Ort mit niedrigeren gemessenen Schwingungen als die am ersten Ort gemessenen Schwingungen ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Ort ein Ort auf der Presse ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ort ein Ort nahe der Energieübertragungselemente ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Definieren eines Basisschwingungsniveaus für einen zweiten Ort auf Basis einer erstellten Beziehung zwischen den gemessenen Schwingungen am ersten Ort und den gemessenen Schwingungen am zweiten Ort.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch Definieren einer Fehlerkondition, wenn eine gemessene Schwingung am zweiten Ort das Basisschwingungsniveau für den zweiten Ort übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwingungen am zweiten Ort unter Verwendung einer Sammelrate von über 5000 Herz gemessen werden.
Überwachungseinrichtung für eine Pressenanordnung mit einer Presse mit einer daran befestigten austauschbaren Form, wobei: die Form so konfiguriert ist, dass sie ein Werkstück formt; die Presse mehrere Pressenelemente umfaßt, eingeschlossen einen bewegbaren Abschnitt, um einen Teil der Form zu bewegen, eine mechanische Energiequelle und mehrere Energieübertragungselemente, um mechanisch Energie von der mechanischen Energiequelle auf den bewegbaren Abschnitt der Presse zu übertragen, mit: einem Sensor zum Messen von Schwingungen an einem Ort der Presse und; einem mit dem Sensor verbundenen Steuersystem, welches mindestens eine Steuerung aufweist, wobei die Steuerung konfiguriert ist mit: Information welche ein Verhältnis zwischen den am Sensor Ort gemessenen Schwingungen und Schwingungsdaten, die an einem vorherbestimmten Ort auf der Form gemessen werden erstellen, und einem Basisschwingungsniveau, das eine Grenze für Schwingungen definiert, über die hinaus ein oder mehrere Pressenelemente eine verringerte Lebenserwartung haben, wobei das Basisschwingungsniveau auf Basis von Schwingungen etabliert ist, die an dem vorherbestimmen Ort auf der Form gemessen werden, wobei das Steuersystem ferner so eingerichtet ist, dass es einen Fehlerzustand definiert, wenn eine durch den Sensor gemessene Schwingung mit einer Schwingung am ausgewählten Ort auf der Form korreliert, die das Basisschwingungsniveau übersteigt.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 17, ferner gekennzeichnet durch Sensoren, die Schwingungen an entsprechenden Orten auf der Presse messen, wobei das Steuersystem ferner mit Information konfiguriert ist, welche ein entsprechendes Verhältnis zwischen den an jedem Sensorort gemessenen Schwingungen und Schwingungsdaten, gemessen an dem vorherbestimmten Ort auf der Form erstellt.