DE102018221788A1 - System zur Erfassung von Verformungen an Bearbeitungsmaschinen, Anlagen oder Komponenten davon - Google Patents

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Abstract

Bei dem System zur Erfassung von Verformungen an Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Umformmaschinen, Anlagen oder Komponenten davon, ist mindestens eine Messanordnung (7), bestehend aus einem Fixier- und Halteelement und mindestens einem Sensor (4, 6), der zur Erfassung von Drücken, Kräften oder Dehnungen ausgebildet ist, vorhanden. Dabei ist der mindestens eine Sensor (4, 6) an dem Fixier- und Halteelement befestigt. Das Fixier- und Halteelement ist so ausgebildet, dass es in einem von außen zugänglichen Hohlraum, der Bearbeitungsmaschine, Anlage oder Komponente kraftschlüssig und so befestigbar ist, dass es nicht über die Oberkante des jeweiligen Hohlraums herausragt. Die mit dem mindestens einen Sensor (4, 6) erfassten Messdaten werden an eine elektronische Auswerteeinheit übertragen. Die elektronische Auswerteauswerteeinheit ist zur Einleitung von Kompensationen, die infolge von Verformungen, die während der Bearbeitung aufgetreten und mit dem mindestens einen Sensor (4, 6) erfasst worden sind, ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung von Verformungen an Bearbeitungsmaschinen, Anlagen oder Komponenten davon. Komponenten können dabei Teile oder Bestandteile einer Bearbeitungsmaschine oder Anlage sein, die für sich gesehen Einfluss auf den jeweiligen Bearbeitungsprozess haben, wenn dort Verformungen auftreten. Nachfolgend soll stellvertretend der Begriff Bearbeitungsmaschine genutzt werden.
  • Die Erfindung kann überall da angewendet werden, wo auf Basis von Verformungen von Schnittstellengeometrien die mechanischen Belastungen der Schnittstellengeometrien (bspw. Prozesslasten insbesondere in Umformmaschinen) identifiziert werden sollen.
  • Zur Messung von Kräften, Verformungen und Verlagerungen an Bearbeitungsmaschinen, insbesondere an Umformmaschinen werden aktuell in der Regel temporär individuelle Sensoren integriert eingesetzt. Somit können Relativverformungen, mechanische Spannungen und Reaktionskräfte gemessen werden. Dabei ist stets ein Anpass-/Integrationsaufwand zu betreiben. Diese Sensoren werden aktuell mit weiteren Messdaten korreliert dazu genutzt, um bspw. aus einem Bearbeitungsprozess resultierende Verformungen an Maschinen, Anlagen oder deren Komponenten (bspw. Durchbiegungen von Werkzeug- oder Werkstückspannflächen) mit dem Ziel zu detektieren, entsprechende Kompensationen (aktiv oder passiv) vor oder während einer Bearbeitung vorzunehmen. Dabei sollen die Eigenschaften der Maschine identifiziert, der Zustand des betrachteten Objektes oder der jeweilige Prozess überwacht werden. Die Datenauswertung, -verarbeitung und -speicherung erfolgt dabei zentral mittels einer Auswerteeinheit (Messverstärker, PC, ...).
  • Zur Erkennung von auftretenden Verformungen ist es bisher üblich, geeignete Sensoren entweder an einer Oberfläche zu befestigen, was nachteilig dazu führt, dass Sensoren leicht beschädigt oder abgelöst werden können. Dies führt zu deren Totalausfall.
  • Andererseits werden Sensoren in Bearbeitungsmaschinen integriert, so dass sie von außen nicht zugänglich sind. Dabei ist es nachteilig, dass ein Austausch nicht oder nur sehr aufwändig möglich ist. Dies trifft natürlich auch bei Reparaturarbeiten zu.
  • In beiden Fällen kann eine einmal gewählte Position an einer Bearbeitungsmaschine nicht mehr verändert und so nicht auf veränderte Bedingungen reagiert werden, wie sie beispielsweise immer dann auftreten, wenn mehrere unterschiedliche Bearbeitungsprozesse an einer Bearbeitungsmaschine oder eine Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke mit der Bearbeitungsmaschine durchgeführt werden sollen.
  • Es ist ebenfalls bekannt, Verformungen mit separat also in einem Abstand zur jeweiligen Bearbeitungsmaschine angeordneter Sensortechnik zu detektieren. Dabei ist es nachteilig, dass die jeweiligen Positionen, an denen eine Messung durchgeführt werden soll, frei zugänglich sind, was insbesondere bei optischen oder anderen berührungslos detektierender Sensortechnik während der Durchführung einer Bearbeitung problematisch sein kann, da Teile der Bearbeitungsmaschine, ein Werkzeug oder eine Montageeinrichtung den Detektionsprozess stören können.
  • Die aktuell genutzten Möglichkeiten zur Detektion der prozessbedingten Verlagerungen und Verformungen an Maschinen, Anlagen oder deren Komponenten weisen ein hohes Maß an Fehleranfälligkeit und notwendigem Aufwand auf. Hinzukommend beeinträchtigen diese bestehenden Systeme die Nutzungsvielfalt der entsprechenden Schnittstellen deutlich. Sie sind nicht flexibel an äußere und sich ggf. verändernde Umstände anpassbar.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine flexible und sichere Erfassung von Verformungen anzugeben, die bevorzugt gleich während der Bearbeitung berücksichtigt und kompensiert werden können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
  • Das System ist mit mindestens einer Messanordnung und einer elektronischen Auswerteeinheit gebildet.
  • Die mindestens eine Messanordnung besteht aus einem Fixier- und Halteelement und mindestens einem Sensor, der zur Erfassung von Drücken, Kräften oder Dehnungen ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Sensor an dem Fixier- und Halteelement befestigt ist.
  • So kann man zur Bestimmung von Verformungen beispielsweise Dehnungsmessstreifen, oder Quarz-Messelemente einsetzen.
  • Sensoren kann man stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen, formschlüssig, kraftschlüssig oder durch eine Kombination mindestens zwei dieser Verbindungsarten an einem Fixier- und Halteelement befestigen.
  • Das Fixier- und Halteelement ist so ausgebildet, dass es in einem von außen zugänglichen Hohlraum, der Bearbeitungsmaschine, Anlage oder Komponente kraftschlüssig und so befestigbar ist, dass es nicht über die Oberkante des jeweiligen Hohlraums herausragt.
  • Die mit dem mindestens einen Sensor erfassten Messdaten sind an eine elektronische Auswerteeinheit übertragbar. Die elektronische Auswerteauswerteeinheit ist zur Einleitung von Kompensationen, die infolge von Verformungen, die während der Bearbeitung aufgetreten und mit dem mindestens einen Sensor erfasst worden sind, ausgebildet. Dazu kann sie die erfassten Messwerte in Kenngrößen umwandeln, die Verformungen entsprechen bzw. charakterisieren, die während der Bearbeitung und mit mindestens einem Sensor erfasst worden sind.
  • Die elektronische Auswerteauswerteeinheit kann zusätzlich auch zur Auswertung und Kompensation von mit an mehreren an verschiedenen Positionen angeordneten Messanordnungen erfassten Verformungen in Form eines Verformungsfeldes ausgebildet sein.
  • Ein Fixier- und Halteelement ist vorteilhaft lösbar befestigbar. Dadurch besteht die Möglichkeit die Position entsprechend sich ändernder Erfordernisse anzupassen, was insbesondere dann der Fall sein kann, wenn ein anderer Bearbeitungsprozess durchgeführt oder andere Werkstücke bearbeitet werden sollen.
  • Ein geeigneter Hohlraum kann beispielsweise an einem Stößel- oder einer Tischspannfläche einer Umformmaschine angeordnet sein. Er sollte eine definierte Mindestgröße aufweisen, so dass der jeweilige mindestens eine Sensor mit seiner Fixier- und Halteeinrichtung darin integriert und ausreichend stabil und sicher fixiert werden kann, so dass Reaktionskräfte oder Deformationen der jeweiligen Grenzflächen zueinander mit dem Ziel detektiert werden können, entsprechende Kompensationen (aktiv oder passiv) durchführen zu können und dabei die Eigenschaften der Maschine zu identifizieren, den Zustand des betrachteten Objektes oder den jeweiligen Prozess zu überwachen.
  • Ein Hohlraum kann beispielsweise eine Nut, insbesondere eine T-Nut, Schwalbenschwanznut, eine Bohrung oder eine Durchführung sein.
  • Ein Fixier- und Halteelement kann mit mindestens zwei Keilelementen, die ein Keilsystem bilden, gebildet sein. Die Keilelemente können relativ zueinander entlang ihrer abgeschrägten und aufeinander zu weisend angeordneten Oberflächen relativ zueinander bewegbar sein, um eine Druckkraftwirkung auf mindestens zwei gegenüberliegend angeordnete Innenwände des jeweiligen Hohlraums zur Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung auszuüben. Die abgeschrägten Flächen können dabei der Kontur der jeweiligen Innenwand des Hohlraums angepasst geformt sein. Sie können beispielweise bei einer Nut eben und planar und bei einer Bohrung zumindest bereichsweise konvex ausgebildet sein, um eine möglichst große Haftreibung zu erreichen. Ein Fixier- und Halteelement kann auch mit mindestens einem Exzenter ausgebildet sein, der durch eine Drehung um eine Rotationsachse innerhalb eines Hohlraums eine kraftschlüssige Verbindung herstellen kann. Die Rotationsachse kann dazu parallel zu Innenwänden eines Hohlraums ausgerichtet sein, an denen sich Oberflächen eines Exzenters bei einer Drehung anlegen und so Haftreibung erreicht werden kann. Ein Exzenter kann aber auch eine Hinterschneidung nach einer entsprechenden Drehung hintergreifen.
  • Die Relativbewegung der Keilelemente des Keilsystems kann mittels Schlagkraftwirkung, bevorzugt aber mittels einer Schraube erreicht werden. Die Schraube kann sich dabei an einem der Keilelemente abstützen und das andere Keilelement translatorisch bewegen.
  • Ein Keilelement des Keilsystems kann sich aber auch an einem Druckstück abstützen, das sich an einer Hinterschneidung im jeweiligen Hohlraum abstützt und in dem ein Innengewinde ausgebildet ist, in das ein Außengewinde der Schraube drehbar eingreift. Mittels des Druckstücks kann die Wirksamkeit der kraftschlüssigen Verbindung erhöht werden, da weitere Oberflächen für eine nutzbare Haftreibung zur Verfügung stehen.
  • Ein Fixier- und Halteelement kann aber auch nur mit einem in eine Nut einsetzbarem und sich an Hinterschneidungen in der jeweiligen Nut mittels einer Schraube, die sich an einer Fläche innerhalb der Nut abstützt, abstützenden Druckstück gebildet sein. Eine kraftschlüssige Verbindung kann dabei innerhalb der Nut zwischen Oberflächen des Druckstücks und Oberflächen der Hinterschneidungen hergestellt werden, wenn die Schraube so gedreht wird, dass das Druckstück gegen Oberflächen der jeweiligen Hinterschneidungen gedrückt wird. Die Nut ist dabei bevorzugt eine T-Nut.
  • Mit einer Relativbewegung, die mittels einer Schraube erreicht wird, kann man eine definierte und dosierte Relativbewegung und dadurch auch eine definierte Druckkraftwirkung für den Erhalt der kraftschlüssigen Verbindung erreichen.
  • Das jeweilige Druckstück kann eine in eine Achsrichtung größere Ausdehnung, als in eine senkrecht dazu ausgerichtete Achsrichtung aufweisen und so beispielsweise eine rechteckige oder ovale Außenkontur aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass man es auch in eine offene T-Nut von der offenen Seite des Steges einführen kann, wenn es in eine geeignete Richtung gedreht worden ist. Nach dem Einführen kann es innerhalb der T-Nut gedreht werden, so dass sich das Druckstück am hinterschnittenen Bereich abstützen kann. Soll die Position der Messanordnung verändert oder sie soll entfernt werden, kann man nach dem Lösen des Kraftschlusses an der Innenwand des Hohlraums das Druckstück wieder so drehen, das man es einfach nach oben aus der T-Nut herausnehmen kann. So kann die Beweg- und Austauschbarkeit von Messanordnungen vereinfacht werden. Mehrere Messanordnungen, die in einer Nut angeordnet sind, können so einzeln bewegt, eingesetzt oder entfernt werden, ohne dass andere Messanordnungen in dieser Nut bewegt oder entfernt werden müssen.
  • Ein oder mehrere Sensoren können an einem Keilelement und/oder einem Druckstück angeordnet, bevorzugt daran befestigt sein.
  • Bevorzugt sollten mehrere Messanordnungen lokal definiert für eine ortsaufgelöste Erfassung von Verformungen an der jeweiligen Bearbeitungsmaschine, Anlage oder Komponente befestigbar und mit der elektronischen Auswerteeinheit verbunden sein. Dadurch kann die Kompensation von aufgetretenen Verformungen noch genauer erfolgen, da auch sich gegenseitig beeinflussende Verformungen berücksichtigt werden können.
  • Die Messdatenerfassung, -verarbeitung und -speicherung kann dabei dezentral direkt an der Position, an der das jeweilige Fixier- und Halteelement kraftschlüssig einer Messanordnung befestigt worden ist, erfolgen. Die Messanordnung kann dabei durch eine einfache kraftschlüssige Verbindung an der jeweiligen Messposition fixiert werden und so ausgeführt sein, dass es den eigentlichen Bearbeitungsablauf des jeweiligen Bearbeitungsprozesses, wie z.B. die Kontaktflächen von Stößel- oder Tischfläche an einer Umformmaschine nicht beeinträchtigt. Durch eine Korrelation mehrerer Messpositionen, an denen Messanordnungen mit dem/den zugehörigen Sensor(en) angeordnet sind, können direkt weitere Kennwerte identifiziert werden, was auch eine kontinuierliche Inline-Überwachung der Messgrößen möglich macht. Dazu sollten Sensoren an den Messpositionen miteinander vernetzt sein, so dass mit dem so erhaltenen Netzwerk mehrere gleichzeitig und ortsaufgelöst erfasste Messwerte für eine Kompensation genutzt werden können. Damit ist die Messanordnung nicht auf einen temporären Einsatz limitiert.
  • Bei der Erfindung können insbesondere die Spannflächen, maßgeblich zwischen Werkzeug und Maschine (etwa Tisch und Stößel von Umformmaschinen) oder zwischen Werkstück und Maschine (etwa Spannflächen an spanenden Werkzeugmaschinen) sowie alle anderen Komponenten oder Schnittstellen zwischen Maschinen und Maschinenkomponenten adressiert werden, die mit einer entsprechenden Schnittstellengeometrie (bspw. T-Nuten, T-Nutsegmente oder Bohrungen) versehen sind.
  • Die mit dem/den Sensor(en) erfassten Messdaten können entweder bereits vor Ort oder nach einer Datenübertragung einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt werden, die auch einen integrierten Datenspeicher oder einen anschließbaren Datenspeicher aufweisen kann. Die mit dem/den Sensor(en) erfassten Messdaten können bei der Auswertung in Kennwerte umwandelt werden. Die Datenübertragung kann sowohl mittels Draht- oder Funkübertragung erfolgen.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, Verformungen bzw. Dehnungen der Schnittstellengeometrie zu detektieren, die bspw. aus Durchbiegungen oder Torsion einer oder mehrerer Maschinenkomponente(n) infolge einer Prozesslast resultieren.
  • Mit dem Einsatz mehrerer an der Maschinenkomponente lokal definiert fixierter Messsanordnungen in definierten Positionen ist es möglich, Verformungsfelder zu detektieren, wodurch mittels erweiterter Auswertung die Verformungen an den einzelnen zur Erfassung genutzten Positionen berücksichtigt werden und auf die momentane Belastung der Maschinenkomponente oder auch mehrerer Maschinenkomponenten bzw. auch der ganzen Bearbeitungsmaschine geschlossen werden kann. Durch das ausgewertete Verformungsverhalten können auch Eigenschaften der Maschine, des Prozesses, des Werkzeuges, der Anlage oder einzelner Komponenten identifiziert und für eine Kompensation durch eine Regelung geeigneter Betriebsparameter der jeweiligen Bearbeitungsmaschine erreicht werden.
  • Hervorzuheben ist es, dass keine Beeinträchtigung der Bearbeitungsmaschine bzw. der Nutzbarkeit der Bearbeitungsmaschine oder Anlage auftritt und somit auch während des realen Prozesses Messdaten erfasst werden können, wodurch sich Rückschlüsse auf Eigenschaften des entsprechenden Produktionsprozesses ziehen lassen.
  • Durch die einfache Integration der Messstellen an den jeweiligen Schnittstellengeometrien ist es möglich, mit wenig Aufwand eine Vielzahl an Messpositionen zu integrieren und zu berücksichtigen (Vorteil: einfache Integration). Durch die Ausführungsform der Messsysteme können diese auch bei der vorgesehenen Nutzung der Schnittstellen mit den dort entsprechend angeordneten Messanordnungen (bspw. montiertem Umformwerkzeug bei Applikation in einer Umformmaschine) in der Schnittstellengeometrie an der jeweiligen Messposition verbleiben (Vorteil: Messungen mit maschineninhärentem System ohne zusätzlichen Rüstaufwand) und mittels der beschriebenen Auswertungsmethode kann die Realbelastung auf Basis resultierender Dehnungen bzw. Verformungen detektiert bzw. bestimmt werden (Vorteil: Messung von Realbelastungen).
  • Das System ist auch für Referenzmessungen nutzbar, deren Ergebnisse bei einem Verbleib der Messanordnungen bei Realbelastungen mit den Messergebnissen bei Realbelastungen vergleichend ausgewertet werden können, ohne die Messanordnungen mit den jeweiligen Sensoren an den jeweiligen Messpositionen selbst neu kalibrieren zu müssen (Vorteil: vergleichende Messungen möglich).
  • Durch ein in dem System integriertes System zur Datenverarbeitung mit der elektronischen Auswerteeinheit kann ein zusätzlicher Aufwand zur Datenerfassung zur Datenaufnahme und Verarbeitung entfallen. Vielmehr ist eine direkte Visualisierung möglich (Vorteil: reduzierter Aufwand bei der Datenverarbeitung). Mittels Vernetzung der Messanordnungen untereinander ist weiterführend eine individuelle Korrelation der Daten möglich. Hierdurch können Verformungsfelder ermittelt werden, was bisher nur mit enormem Installations- und Auswerteaufwand möglich ist. Dieses Verfahren zur Auswertung der Messwerte führt weiter zu einer Steigerung der Transparenz von Prozessen und Kraftreaktionen auch durch die nun mögliche kontinuierliche Datenerfassung bei unterschiedlichen Realprozessen und Analysevorgängen.
  • Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
  • Dabei zeigen:
    • 1a ein Beispiel einer bei einem erfindungsgemäßen System einsetzbaren Messanordnung;
    • 1b ein weiteres Beispiel einer bei einem erfindungsgemäßen System einsetzbaren Messanordnung und
    • 2 eine mögliche Anordnung mehrerer Messanordnungen in Nuten an einer Bearbeitungsmaschine.
  • Die Anordnung von Sensoren 4 und 6 an einer Fixier- und Halteeinheit, ist schematisch für ein Beispiel der Erfindung in 1a am Beispiel der Installation in einer T-Nut 9 dargestellt. Das Fixier- und Halteelement ist dabei kraftschlüssig in der T-Nut 9 befestigt, wobei weder die Fixier- und Halteeinheit noch der mindestens eine daran befestigte Sensor 4 über die Oberkante der T-Nut 9 herausragt, so dass keine Beeinträchtigung des jeweiligen Bearbeitungsprozesses erfolgen kann. Durch die wirkenden Haftreibkräfte zwischen den sich unmittelbar berührenden Flächen von Fixier- und Halteelement sowie der Innenwand der T-Nut 9 kann ein sicherer Halt innerhalb der T-Nut 9 erreicht und die Befestigung mittels der so erreichbaren Vorspannung gesichert werden. Die kraftschlüssige Befestigung kann, wie in 1a gezeigt, passiv mittels eines Keilsystems 2, das mit zwei in die T-Nut 9 eingesetzten Keilelementen und einer Schraube 3 gebildet ist, erreicht werden. Beim Drehen der Schraube 3 gleiten zwei abgeschrägte Flächen der zwei Keilelemente des Keilsystems 2 aneinander entlang. Je nach Drehrichtung der Schraube 3 und der daraus resultierenden Bewegungsrichtung der Keilelemente wirken Druckkräfte zwischen der Innenwand der T-Nut und den dieser Innenwand zugewandten Oberflächen eines der beiden Keilelemente des Keilsystems 2, wenn sich das innere Keilelement in dem auch eine Bohrung für die Schraube 3 ausgebildet ist, in die T-Nut 9 durch entsprechende Drehung hinein bewegt. Bei diesem Beispiel ist ein Gewinde in einem Druckstück 5 ausgebildet, das sich im sich aufweitenden Bereich der T-Nut 9 abstützt. Das Druckstück 5 ist dazu so dimensioniert, dass es in mindestens eine Richtung eine größere Ausdehnung als der Steg der T-Nut 9 aufweist, in dem die keilförmigen Elemente angeordnet sind, wenn die Messanornung fixiert worden ist. Das Druckstück 5 kann also einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen, so dass es auch von oben in die T-Nut 9 einsetzbar ist. Nach einer Drehung um bevorzugt bis zu ca. 90 ° kann es ein Widerlager für das Keilsystem 2 mit der Schraube 3 bilden.
  • Auf eine solche Gestaltung und Dimensionierung eines Druckstücks 5 kann man verzichten, wenn man das Fixier- und Halteelement mit dem Druckstück 5 zumindest von einer Seite in eine T-Nut 9 einführen kann.
  • Die kraftschlüssige Verbindung ist dabei zwischen den sich unmittelbar berührenden Oberflächen eines der Keilelemente und der Innenwand der T-Nut 9 sowie den Flächenbereichen des Druckstücks 5 und der Hinterschneidung innerhalb der T-Nut 9 erreichbar.
  • Die Sensoren 4 und 6 sollten so angeordnet sein, dass sie nicht in einem Bereich angeordnet sind, in dem eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt worden ist.
  • Sensoren 4 und/oder 6 kann man am Druckstück 5 oder an einem keilförmigen Element des Keilsystems 2 anordnen, bevorzugt daran befestigen. Mit den Sensoren 4, 6 kann man insbesondere Kräfte, Drücke und/oder Dehnungen erfassen.
  • Möchte man die Position verändern oder einen Austausch einer Messanordnung vornehmen, kann man die Schraube 3 in die entgegengesetzte Richtung drehen. Dadurch wird die Kraftwirkung des Keilsystems 2 gegen die Innenwand des Steges der T-Nut 9 und die Kraftwirkung des Druckstücks 5 gegen die Oberfläche der Hinterschneidung soweit reduziert, bis die Haftreibung ebenfalls soweit reduziert ist, dass man die Messanordnung 7 innerhalb der T-Nut 9 bewegen oder sie sogar herausnehmen kann.
  • 1b zeigt ein Beispiel, bei dem auf ein Keilsystem 2 verzichtet werden kann. Bei diesem Beispiel wird ein Druckstück 5 mittels einer Schraube 3 gegen die Oberfläche von Hinterschneidungen innerhalb einer T-Nut 9 gedrückt, wenn die Schraube 3 so gedreht wird, dass sich eine Stirnfläche der Schraube 3 am Boden der T-Nut 9 abstützt. Der Boden bildet so ein Widerlager. Die kraftschlüssige Verbindung kann teilweise analog zum Beispiel gemäß 1a zwischen den sich berührenden Oberflächen des Druckstücks 5 und der Hinterschneidungen innerhalb der T-Nut 9 erreicht werden.
  • Die mit dem/den Sensor(en) 4 und/oder 6 erfassten Messdaten können entweder bereits vor Ort oder nach einer Datenübertragung einer elektronischen Auswerteeinheit (nicht gezeigt) zugeführt werden, die auch einen integrierten Datenspeicher oder einen anschließbaren Datenspeicher aufweisen kann. Die mit dem/den Sensor(en) 4 und/oder 6 erfassten Messdaten können bei der Auswertung in Kennwerte umwandelt werden. Die Datenübertragung kann sowohl mittels Draht- oder Funkübertragung erfolgen.
  • Mit dieser Anordnung ist es möglich, Verformungen bzw. Dehnungen der Schnittstellengeometrie zu detektieren, die bspw. aus Durchbiegungen oder einer Torsion einer oder mehrerer Maschinenkomponente(n) infolge einer Prozesslast resultieren.
  • In 2 ist eine mögliche Anordnung einzelner Messanordnungen 7 an einer Schnittstellengeometrie einer Maschinenkomponente 8 dargestellt. Dabei ist eine Mehrzahl von T-Nuten 9 an der Maschinenkomponente 8 vorhanden.
  • Mit dem Einsatz mehrerer an der Maschinenkomponente 8 lokal definiert fixierter Messanordnungen 7 in definierten Positionen ist es möglich, Verformungsfelder zu detektieren, wodurch mittels erweiterter Auswertung die Verformungen an den einzelnen zur Erfassung genutzten Positionen berücksichtigt werden und auf die momentane Belastung der Maschinenkomponente 8 oder auch mehrerer Maschinenkomponenten bzw. auch der ganzen Bearbeitungsmaschine geschlossen werden kann. Durch das ausgewertete Verformungsverhalten können auch Eigenschaften der Maschine, des Prozesses, des Werkzeuges, der Anlage oder einzelner Komponenten identifiziert und für eine Kompensation durch eine Regelung geeigneter Betriebsparameter der jeweiligen Bearbeitungsmaschine erreicht werden.

Claims (11)

  1. System zur Erfassung von Verformungen an Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Umformmaschinen, Anlagen oder Komponenten davon, bei dem mindestens eine Messanordnung (7), bestehend aus einem Fixier- und Halteelement und mindestens einem Sensor (4, 6), der zur Erfassung von Drücken, Kräften oder Dehnungen ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Sensor (4, 6) an dem Fixier- und Halteelement befestigt ist und das Fixier- und Halteelement so ausgebildet ist, dass es in einem von außen zugänglichen Hohlraum, der Bearbeitungsmaschine, Anlage oder Komponente kraftschlüssig und so befestigbar ist, dass es nicht über die Oberkante des jeweiligen Hohlraums herausragt und die mit dem mindestens einen Sensor (4, 6) erfassten Messdaten an eine elektronische Auswerteeinheit übertragbar sind und die elektronische Auswerteauswerteeinheit zur Einleitung von Kompensationen, die infolge von Verformungen, die während der Bearbeitung aufgetreten und mit dem mindestens einen Sensor (4, 6) erfasst worden sind, ausgebildet ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fixier- und Halteelement lösbar befestigbar ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixier- und Halteelement mit mindestens zwei Keilelementen, die ein Keilsystem (2) bilden, gebildet ist, und die Keilelemente relativ zueinander entlang ihrer abgeschrägten und aufeinander zu weisend angeordneten Oberflächen relativ zueinander bewegbar sind, um eine Druckkraftwirkung auf mindestens zwei gegenüberliegend angeordnete Innenwände des jeweiligen Hohlraums zur Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung auszuüben.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung der Keilelemente des Keilsystems (2) mittels einer Schraube (3) erreichbar ist, die sich an einem der Keilelemente abstützt und das andere Keilelement translatorisch bewegt.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Keilelement des Keilsystems (2) an einem Druckstück (5) abstützt, das sich an einer Hinterschneidung im jeweiligen Hohlraum abstützt und in dem ein Innengewinde ausgebildet ist, in das ein Außengewinde der Schraube (3) drehbar eingreift.
  6. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixier- und Halteelement mit einem in eine Nut (9) einsetzbarem und sich an Hinterschneidungen in der jeweiligen Nut (9) mittels einer Schraube (3), die sich an einer Fläche innerhalb der Nut abstützt, abstützenden Druckstück (5) gebildet ist, mit dem eine kraftschlüssige Verbindung innerhalb der Nut zwischen Oberflächen des Druckstücks (5) und Oberflächen der Hinterschneidungen herstellbar ist.
  7. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixier- und Halteelement mit mindestens einem Exzenter gebildet ist, der um eine Rotationsachse zur Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung drehbar ist.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (5) eine in eine Achsrichtung lang gestreckte, insbesondere eine rechteckige oder ovale Außenkontur aufweist.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraum als eine Nut (9), insbesondere eine T-Nut, Schwalbenschwanznut, Bohrung eine Bohrung oder eine Durchführung ausgebildet ist.
  10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messanordnungen (7) lokal definiert für eine ortsaufgelöste Erfassung von Verformungen an der jeweiligen Bearbeitungsmaschine, Anlage oder Komponente befestigbar und mit der elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind.
  11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit zur Auswertung und Kompensation von mit an mehreren an verschiedenen Positionen angeordneten Messanordnungen (7) erfassten Verformungen in Form eines Verformungsfeldes ausgebildet ist.
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