DE10222611A1

DE10222611A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen des Führungsstößel-Spieles bei Verwendung eines thermischen Behandlungsverfahrens

Info

Publication number: DE10222611A1
Application number: DE10222611A
Authority: DE
Inventors: Jim Gusching
Original assignee: Nidec Minster Corp
Current assignee: Nidec Minster Corp
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-02-06
Also published as: US6666134B2; US20030010086A1

Abstract

Ein Feedback-Steuersystem zur Verwendung in einer Presse ist angepasst, um das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel zu überwachen und einzustellen. Ein Verbindungsbolzen stellt eine Verbindung zwischen der Führung und dem Rahmenständer her. Ein thermischer Heizinduktor heizt und/oder kühlt wahlweise den Verbindungsbolzen, um eine kontrollierte Deformation des Bolzens zu induzieren, nämlich jeweils eine Expansion und/oder Kontraktion. In einer Ausführungsform betätigt eine heizinduzierte Verlängerung des Bolzens entlang seiner Längsrichtung einen entsprechenden Versatz der Führung in Richtung des Stößels, um die räumliche Beziehung dort zwischen zu regulieren. Ein Sensor stellt ein Maß für jedes mögliche Spiel zwischen der Führung und dem Stößel zur Verfügung. Das Spielmaß wird mit zulässigen Referenzspieldaten verglichen. Eine Steuereinrichtung steuert die Heiz- und/oder Kühlaktion in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen und bewegt dadurch steuerbar die Führung. Die Führung kann wahlweise versetzt werden, um optional ein teilweises oder vollständiges Schließen des existierenden Spieles zu bewirken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Pressenumgebungen und insbesondere ein System zum Überwachen der Führung-Stößel-Schnittstelle, um das Vorhandensein eines Spieles dort zwischen festzustellen und um ein Verfahren zum Einstellen des Spieles auf eine kontrollierte Art und Weise zu starten, bei Verwendung eines Verfahrens, das die Verbindungselemente, welche die Führung mit den Ständern des Rahmens verbinden, thermisch konditioniert.

2. BESCHREIBUNG DER ZUGEHÖRIGEN TECHNIK

Mechanische Pressen des Types, welche Pressen/Prägen und Zugverarbeitungen ausführen, weisen eine herkömmliche Konstruktion auf, welche ein Querhaupt und einen Bettbereich umfasst, welche innerhalb einer Rahmenstruktur konfiguriert sind. Ein Stößel, der innerhalb des Rahmens getragen wird, ist angepasst für eine wechselseitige Bewegung in Richtung und weg von dem Bett. Der Stößel wird angetrieben durch eine Kurbelwelle, welche einen Verbindungsarm aufweist, der an den Stößel gekoppelt ist. Diese mechanischen Pressen werden weit verbreitet verwendet für eine Vielzahl von Werkstückbearbeitungen, bei Verwendung eines weiten Feldes von Pressformen, wobei die Presse im wesentlichen in der Größe und der verfügbaren Presskraft variiert, in Abhängigkeit ihrer beabsichtigten Verwendung.

Bei einer herkömmlichen Anordnung ist die Rahmenstruktur ausgebildet mit und/oder integriert in einer Führungsvorrichtung, welche bekannte Funktionen und Konfigurationen aufweist. Beispielsweise umfasst der Rahmen in einer typischen Maschinenkonfiguration einen Satz von Ständer-Tragelementen (beispielsweise vier), welche sich zwischen dem Querhaupt und dem Bett an jeweiligen Eckpositionen erstrecken. Schräg verlaufende/quer ausgerichtete Querträger werden verwendet, um eine Verbindung zwischen einem Paar der Ständer auf derselben Seite herzustellen. Am oberen Bereich von jedem Ständer ist ein Führungselement vorgesehen, in einer bekannten Art und Weise, um eine führungsartige Lagerungsstütze für den Stößel herzustellen. Beispielsweise umfasst das Führungselement eine Eingriffsoberfläche, welche angepasst ist für einen vollständigen Oberflächen-zu-Oberflächen anstoßenden Kontakt mit einer entsprechenden Oberfläche des Stößels oder eines Kupplungsstückes, welches an dem Stößel befestigt ist.

Bei einer Konfiguration der Führung sind die individuellen Führungselemente an einem jeweiligen Ständer montiert. Obwohl sie als stationäre Strukturen ausgebildet sind, können die Ständer trotzdem einem unerwünschten Biegen oder einer Krümmung nach außen unter bestimmten Bedingungen unterliegen. Beispielsweise kann dieses Biegen auftreten an den oberen Enden der Ständer, weil das Querhaupt sich als Reaktion auf bestimmte thermische Bedingungen, wie zum Beispiel signifikante Veränderungen oder Vergrößerungen der Temperatur, ausdehnt. Diese Umgebungsfaktoren sind schwierig zu verhindern und/oder zu überwinden, weil der Betrieb von Pressen unabwendbar einen dynamischen Zusammenfluss von extrem hohen Drücken und Temperaturen einschließt, der es schwierig macht, einzelne Maschinenkomponenten von diesen Effekten zu isolieren, insbesondere im Hinblick auf eine Komponente, die so massiv ist, wie das Pressenquerhaupt.

Die Bedeutung dieses Biegungsverhaltens des Ständers wird an dem Fakt gesehen, dass das angeschlossene Führungselement sich zusammen mit dem Ständer bewegt. Insbesondere jede Durchbiegung des Ständers verursacht einen gleichzeitigen Versatz des angeschlossenen Führungselementes, was notwendigerweise die genaue räumliche Beziehung zwischen der Führung und dem Stößel neu anordnet. Unter Bedingungen, bei denen sich der Ständer nach außen biegt (das heißt hinweg von dem Stößel), wird die gleichzeitige Bewegung der Führung verursachen, dass sich eine räumliche Trennung oder ein Spiel an der Schnittstelle zwischen der Führung und dem Stößel entwickelt, wobei vorhergehend diese Komponenten in einem anstoßenden Eingriff miteinander in einer Lagerungsstützenbeziehung standen.

Die Abwesenheit oder Verminderung bei der Lagerungsstützung für den Stößel, welche hergestellt wird durch die Führung, kann verschiedene Probleme herbeiführen. Beispielsweise kann der Stößel, wenn der Stößel nicht geeignet gestützt wird, was auftreten kann, wenn bestimmte Führungselemente einer Bewegung unterliegen, die eine unausgeglichene Stützungskonfiguration erzeugt, abweichen von seinem ebenen Bewegungskurs, wenn er hin und her bewegt wird zwischen dem Querhaupt und dem Bett.

Fehlfunktionen oder Fehlanordnungen, welche den Stößel einschließen, können zu Pressenversagen und Stempelschäden führen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Einstellungsmechanismus zur Verwendung in einer Pressenumgebung wird verwendet, um die räumliche Beziehung zwischen dem Stößel und dem Führungselement, welches an dem Pressenständer montiert ist, zu variieren. Die Einstellung des Führungs-Stößel-Spiels ist Teil eines Kompensationsschemas, das (in einer Ausführung) eine Gegenmaßnahme zu dem gebogenen Zustand der Ständer bezweckt, welcher auftreten kann durch thermische Ausdehnung oder thermisches Zusammenziehen des Querhauptbereiches, was verursacht, dass das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel anwächst oder sich verkleinert.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Verbindungsbolzen, welche die Führung an die Pressenständer anschließen, angepasst für die Verwendung in Kombination mit einer Vorrichtung, um die Bolzen thermisch zu konditionieren. Insbesondere schließt das thermische Verfahren das wahlweise Aufheizen und/oder Abkühlen der Bolzen in einer Art und Weise ein, die ausreichend ist, um eine entsprechende Deformation der Bolzen zu induzieren, nämlich jeweils das Ausdehnen oder das Zusammenziehen der Bolzenausmaße. Diese Modifikation der Bolzengeometrie hat den Effekt, dass das Spiel zwischen der Führung und dem Ständer variiert wird, was wiederum das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel steuert.

Ein Sensor ist vorgesehen, um das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel zu messen. Eine Bestimmung wird ausgeführt, im Hinblick darauf, ob dieses Spielmaß einen zulässigen Grenzwert überschritten hat. Als Reaktion auf eine Bestimmung eines Außergrenzmaßes wird beispielsweise eine Steuereinrichtung programmiert, um eine geeignete Ausdehnung des Bolzens zu induzieren, durch Richten eines Fluidflusses in einen ausreichenden Kontakt mit dem Bolzen. Die Fluidtemperatur und das Ausmaß der Fluidüberflutung, welcher der Bolzen ausgesetzt wird, werden abgestimmt, um eine Ausdehnung oder eine Veränderung des Bolzens zu verursachen.

Diese Ausdehnungsaktivität ist ausreichend, um den gewünschten Versatz der Führung nach innen in Richtung des Stößels (zum Beispiel mittels elastischer Biegung der Führung) zu bewirken. Diese Führungsbewegung wirkt dem vorherigen Versatz der Führung entgegen, welcher aus einem Bogen in dem Ständer hervorging. Das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel wird daher im wesentlichen zurückgeführt in einen normalen Zustand, das heißt vollständig geschlossen. In einer Ausführungsform wird die thermisch induzierte Bolzenausdehnung hergestellt durch eine Veränderung der Längendimension des Bolzens, das heißt der axialen Längenausdehnung.

Der Einstellmechanismus bildet vorzugsweise einen Teil eines automatischen geschlossenen Regelkreises, der dynamisch und kontinuierlich das Führungs- Stößel-Spiel überwacht und geeignet die thermischen Variationen in dem Verbindungsbolzen reguliert, in Übereinstimmung mit einem Vergleich der Spielmessungen mit zulässigen Datenwerten. Die Einstellung des Führungsspieles tritt vorzugsweise während eines laufenden Pressenzyklusses auf.

In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Einstellungsmechanismus in Kombination ein verformbares, thermisch empfindliches Verbindungselement, welches eine Verbindung zwischen einem Pressenständer und einem Führungselement herstellt. Das Verbindungselement ist in Reaktion auf Wechsel in seinem thermischen Zustand einer entsprechenden Deformation ausgesetzt, welche betätigenderweise einen Versatz (zum Beispiel eine elastische Deformation) der Führung induziert, die ausreichend ist, um das Spiel zwischen der Führung und dem Stößel zu schließen oder zu reduzieren.

Der Mechanismus umfasst weiterhin einen Sensor, um das Führungs-Stößel-Spiel zu messen, und eine Steuereinrichtung, um den thermischen Zustand des Verbindungselementes gemäß der Spielmessung des Sensors zu variieren. Das System bildet vorzugsweise eine automatisierte Konfiguration eines geschlossenen Regelkreises, welche eine dynamische und kontinuierliche Überwachung und Einstellung des Führungs-Stößel-Spieles bietet.

Wenn es hierin verwendet wird, sollen thermische Aktivitäten und andere solche Äquivalente, auf welche hier Bezug genommen wird, betrachtet werden als umfassend jede Behandlung, Konditionierung oder andere solche Verfahren, welche vergrößern, modifizieren oder anderweitig ein räumliches Merkmal oder eine Charakteristik des behandelten Elementes verändern. In einer Ausbildungsform wird die thermische Aktivität eine solche räumliche Variation durch Ändern einer thermischen Eigenschaft des Elementes, wie zum Beispiel die Temperatur, induzieren. Diese thermische Aktivität soll verstanden werden als umfassend einen Mechanismus für beides, Kühlen und Aufheizen des Zielmateriales, das heißt des Führungs-Ständer-Verbindungselementes.

In einer Ausführungsform kann die Kühlungs- und Aufheizfunktion ausgeführt werden durch Verwendung einer einzelnen Fluidquelle, welche alternativ arbeitet als ein Kühl- und ein Heizmittel, in Abhängigkeit der Anwendung. Insbesondere wenn ein Verbindungsbolzen bestimmt wird für eine Ausdehnung, wird der Bolzen überflutet oder anderweitig in Kontakt mit dem Fluid gebracht, welches eine Temperatur oberhalb der des Bolzens aufweist. Für diesen Zweck kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, um die Temperatur des Bolzens zu überwachen und ein Temperaturmaß zu erzeugen, welches verwendet wird durch die Steuereinrichtung, um die Temperatur des Fluides zu bestimmen, welche benötigt wird, um die gewünschte thermische Variation zu ermöglichen.

Die Erfindung ist in einer anderen Ausführungsform auf eine Vorrichtung zur Verwendung in einer Presse gerichtet, welche einen Stößel, eine Führung und einen Rahmen aufweist. Die Vorrichtung umfasst in Kombination einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens einen Verbindungsmechanismus, wobei jeder Verbindungsmechanismus eine Verbindung zwischen der Führung und dem Rahmen herstellt; und ein Modul, um wahlweise wenigstens einen Bereich von wenigstens einem Verbindungsmechanismus aufzuheizen und/oder zu kühlen. Der Verbindungsmechanismus umfasst ein Befestigungsmittel, wie zum Beispiel wenigstens eines von einem Bolzen, einer Schraube und einer Zugstangen-Muttern-Kombination.

In einer Ausführungsform weist jeder Verbindungsmechanismus eine thermisch empfindliche Deformationscharakteristik auf, welche ermöglicht, dass der Verbindungsmechanismus wenigstens einem unterliegt von einer Ausdehnung und einer Verkürzung in Reaktion auf das Aussetzen zu jeweils einem Heizeinfluss und einem Kühlungseinfluss.

In einer Ausführungsform umfasst das Modul eine Fluidzufuhreinrichtung, welche in leitender Strömungsverbindung mit wenigstens einem Verbindungsmechanismus angeordnet ist.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin in einer Ausführungsform einen Sensor, um ein Maß der räumlichen Beziehung zwischen der Führung und dem Stößel zur Verfügung zu stellen; und eine Steuereinrichtung, die wirkend an dem Sensor angeschlossen ist und wirkend an das Modul angeschlossen ist. In einer vorzugsweisen Ausführungsform bilden der Verbindungsaufbau, das Modul, der Sensor und die Steuereinrichtung zusammen eine Rückführ-Konfiguration (feedback configuration).

Die Erfindung ist in einer anderen Ausführungsform derselben auf ein System zur Verwendung in einer Presse gerichtet, welche einen Stößel, eine Führung und einen Rahmen aufweist. Das System umfasst in Kombination einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens ein Verbindungselement, wobei jedes Verbindungselement eine Verbindung zwischen der Führung und dem Rahmen herstellt, und ein Steuersystem, welches wirkend zugeordnet ist zu dem Verbindungsaufbau. Das Steuersystem ist angepasst, um wahlweise die Deformation von wenigstens einem Verbindungselement einzuleiten. In einer Ausführungsform ist die gewählte Deformationsaktivität geeignet, um eine wahlweise Veränderung in der räumlichen Beziehung zwischen der Führung und dem Stößel zu bewirken.

In einer Ausführungsform umfasst das Steuersystem weiterhin eine Fluidversorgungseinrichtung, welche in wirkender Strömungsverbindung mit wenigstens einem Verbindungselement angeordnet ist.

In einer Ausführungsform umfasst jedes Verbindungselement wenigstens eines von einem Bolzen, einer Schraube und einer Zugstangen-Mutter-Kombination.

In einer Ausführungsform umfasst das Steuersystem weiterhin eine Vorrichtung, um wahlweise wenigstens einen Bereich von wenigstens einem Verbindungselement zu heizen und/oder zu kühlen.

Das Steuersystem umfasst in einer anderen Ausführungsform weiterhin einen Sensor, um ein Maß der räumlichen Beziehung zwischen der Führung und wenigstens einem von dem Rahmen und dem Stößel zur Verfügung zu stellen; und eine Steuereinrichtung, um den Betrieb der Heiz-/Kühlvorrichtung zu steuern, bei Verwendung der räumlichen Messung, welche durch den Sensor zur Verfügung gestellt wird. Die räumliche Messung, welche durch den Sensor zur Verfügung gestellt wird, definiert vorzugsweise ein positives Spiel zwischen der Führung und dem Stößel.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform tritt die Deformationsaktivität, welche ein Verbindungselement beeinflusst, als Reaktion auf den Einfluss eines thermischen Behandlungsverfahrens auf, welches ausgeführt wird unter der Direktion des Steuersystemes.

Die Erfindung ist in einer anderen ihrer Ausführungsformen auf eine Presse gerichtet, welche in Kombination ein Querhaupt und ein Bett umfasst; weiterhin einen bewegbaren Stößel, welcher angeordnet ist für eine Betriebsbewegung in entgegengesetzter Beziehung zu dem Bett; einen Rahmen, um die Betriebsbewegung des Stößels zu führen; und eine Führung, welche wenigstens ein Führungselement aufweist. Die Presse umfasst weiterhin einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens ein Verbindungselement, wobei jedes Verbindungselement eine Verbindung zwischen dem Rahmen und einem jeweiligen Führungselement herstellt. Die Presse umfasst weiterhin ein Steuersystem, welches derart konfiguriert ist, dass es wahlweise wenigstens einen Teil von wenigstens einem Verbindungselement heizt und/oder kühlt.

In einer Ausführungsform verursacht die wahlweise Heiz- und/oder Kühlaktivität, welche durch das Steuersystem zur Verfügung gestellt wird, jeweils ein Ausdehnverhalten und/oder ein Kontraktionsverhalten in dem beeinflussten Verbindungselement. Zudem ist in einer vorzugsweisen Ausführungsform die wahlweise Heiz- und/oder Kühlaktivität, welche durch das Steuersystem zur Verfügung gestellt wird, wirksam beim Induzieren einer Veränderung in der räumlichen Beziehung zwischen dem Stößel und dem Führungselement, welches zu diesem dem Stößel zugeordnet ist.

In einer Ausführungsform umfasst das Steuersystem weiterhin eine Fluidversorgungsvorrichtung, welche in wirkender Strömungsverbindung mit wenigstens einem Verbindungselement angeordnet ist.

Das Steuersystem umfasst in einer anderen Ausführungsform weiterhin einen Sensor, um ein Maß der räumlichen Beziehung zwischen der Führung und dem Stößel zur Verfügung zu stellen; und eine Steuereinrichtung, um das Heizverfahren und/oder Kühlverfahren zu steuern, welches im Betrieb ausgeführt wird durch das Steuersystem, bei Verwendung der räumlichen Messung, welche durch den Sensor zur Verfügung gestellt wird. Die räumliche Messung, welche durch den Sensor zur Verfügung gestellt wird, definiert vorzugsweise ein positives Spiel zwischen der Führung und dem Stößel.

Die Erfindung ist in noch einer ihrer Ausführungsformen auf ein Verfahren zur Verwendung in einer Presse gerichtet, welche einen Stößel, eine Führung, einen Rahmen und einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens ein Verbindungselement, aufweist. Das Verfahren umfasst in Kombination die Schritte des zur Verfügung Stellens eines Maßes der räumlichen Beziehung zwischen der Führung und dem Stößel; und des Deformierens von wenigstens einem Verbindungselement, bei Verwendung der räumlichen Messung.

In einer Ausführungsform schließt der Deformationsschritt weiterhin das wahlweise Heizen und/oder Kühlen des Verbindungselementes, welches für die Deformation vorgesehen ist, ein. Insbesondere umfasst der Deformationsschritt sogar noch den Schritt des Leitens eines Fluides gegen das Verbindungselement, welches für die Deformation vorgesehen ist.

Die Erfindung ist in noch einer anderen ihrer Ausführungsformen auf ein Verfahren zur Verwendung beim Einstellen eines Spieles zwischen einer Führung und einem Stößel einer Presse, welche einen Rahmen aufweist, gerichtet. Das Verfahren umfasst in Kombination die Schritte des Herstellens einer Verbindung zwischen der Führung und dem Rahmen, bei Verwendung von wenigstens einem Verbindungselement; und des Deformierens von wenigstens einem Verbindungselement.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin die Schritte des Bestimmens des positiven Spieles zwischen der Führung und dem Stößel; und des Steuerns des Deformationsbetriebes, wenigstens teilweise gemäß der Spielbestimmung.

Die Erfindung ist in jetzt noch einer anderen Ausführungsform auf ein Verfahren zur Verwendung beim Einstellen eines Spieles zwischen einer Führung und einem Stößel einer Presse, welche einen Rahmen aufweist, gerichtet. Das Verfahren umfasst in Kombination die Schritte des Herstellens einer Verbindung zwischen der Führung und dem Rahmen, bei Verwendung von wenigstens einem Verbindungselement; und des wahlweisen Heizens und/oder Kühlens von wenigstens einem Verbindungselement.

In einer Ausführungsform umfasst der Schritt des wahlweisen Heizens und/oder Kühlens in Beziehung auf ein bestimmtes Verbindungselement weiterhin die Schritte des Leitens eines Fluides gegen das bestimmte Verbindungselement.

Das Verfahren schließt in einer Ausführungsform weiterhin das Bestimmen des positiven Spieles zwischen der Führung und dem Stößel ein; und das Steuern des wahlweisen Heiz- und/oder Kühlbetriebes, wenigstens teilweise gemäß der Spielbestimmung.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Führungs-Stößel-Spiel automatisch eingestellt werden kann, über einen vollständigen Bereich von Einstellungswerten, nämlich einer teilweisen Reduzierung bis zu einer vollständigen Reduzierung (das heißt einem vollständigen Schließen, welches das Spiel eliminiert).

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Einstellmechanismus dem Maschinenbetreiber die automatisierte Möglichkeit zur Verfügung stellt, dem ungewollten Führungsversatz entgegenzuwirken oder anderweitig zu kompensieren, welcher in Verbindung mit der thermisch induzierten Ausdehnung des Querhauptes auftritt und ein Biegen der Ständer bewirkt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass das verformbare Verbindungselement eine genaue und reproduzierbare Steuerung der Führungs-Stößel-Spiel- Einstellung ermöglicht, aufgrund der wahlweisen Steuerung des Betätigungsprozesses, nämlich der regulierten Deformation (das heißt Expansion oder Kontraktion) des Steuerelementes über die kontrollierte Steuerung der Heiz- und Kühlverfahren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Steuerung des Führungs-Stößel- Spieles unter die Direktion einer vollautomatischen Konfiguration mit geschlossenem Regelkreis gestellt werden kann, welche in einer Ausführungsform einen Sensor verwendet, um die Führungs-Stößel-Schnittstelle zu überwachen und eine Steuereinrichtung, um dass wahlweise Heizen und/oder Kühlen des Verbindungsbolzens derart auszurichten, dass dadurch betätigt eine entsprechende Bewegung der Führung eingeleitet wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass jeder Falschpositionierung oder Fehlanordnung der Führungselemente, welche hervorgeht von jeglicher Ursache oder Quelle, abgeholfen werden kann durch den Einstellmechanismus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden nähergebracht und die Erfindung wird verständlicher durch Bezug auf die nachfolgende Beschreibung einer Ausführung der Erfindung, zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:

Fig. 1 eine vordere Draufsicht einer Presse in einer illustrativen Ausführung derselben ist, wobei der Spieleinstellungsaufbau der vorliegenden Erfindung eingebunden wird;

die Fig. 2A und 2B in einer übertriebenen, vorderen Draufsicht eine teilweise schematische Konfiguration von zwei repräsentativen Maschinen zeigen, welche einem normalen Rahmenzustand (Fig. 2A) und einem gebogenen Rahmenzustand (Fig. 2B) entsprechen;

Fig. 3 eine obere, teilweise beschnittene Ansicht einer Pressenrahmenkonfiguration ist, wobei die Konfiguration einen Aufbau einer Führungs-Ständerverbindung aufweist, welche angepasst ist, um mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung verwendet zu werden, gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein teilweise quergeschnittenes schematisches, teilweises Blockdiagramm ist, zum Darstellen eines automatischen Führungs-Stößel- Spieleinstellungssystems mit geschlossenem Regelkreis ist, gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen sich entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Die hier ausgeführten und dargestellten Beispiele stellen eine vorzugsweise Ausführung der Erfindung in einer Ausführungsform dar, und solche Beispiele sind nicht konstruiert, um den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung auf irgendeine Art und Weise zu begrenzen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Führungseinstellsystem der vorliegende Erfindung kann eingebunden werden in Maschinen des vorhergehend diskutierten mechanischen Pressentypes. Mit Bezug auf die Fig. 1 ist eine solche mechanische Presse 10 einer herkömmlichen Form gezeigt, umfassend ein Querhaupt 12, einen Bettbereich 14, welches einen Pressentischplattenaufbau 16 aufweist, der daran angeschlossen ist, und Ständer 18, welche das Querhaupt 12 mit dem Bettbereich 14 verbinden. Die Ständer 18 sind angeschlossen an oder integral ausgebildet mit der Unterseite des Querhauptes 12 und der Oberseite des Bettes 14. Ein Stößel 20 ist angeordnet zwischen den Ständern 18, für eine gesteuerte wechselseitige Bewegung zwischen dem Querhaupt 12 und dem Bett 14.
Die Presse 10 umfasst weiterhin eine obere Grundplatte (im allgemeinen mit 38 bezeichnet), die in einer herkömmlichen Art und Weise an das untere Ende des Stößels 20 angeschlossen ist. Die obere Grundplatte 38 umfasst vorzugsweise ein Stempelelement (nicht gezeigt), welches an diese angeschlossen ist. Eine untere Grundplatte 40 mit einem Stempelelement 42, welches an diese angeschlossen ist, ist auf eine herkömmliche Art und Weise an das obere Ende der Pressentischplatte 16 angeschlossen.
Die oberen und unteren Stempel arbeiten, wenn sie derart in ihrer entgegengesetzten zueinander beabstandeten Beziehung angeordnet sind, in einer bekannten Art und Weise während des Pressenbetriebes zusammen, um ein Werkstück herzustellen, welches zwischen diesen angeordnet ist, zum Beispiel montiert auf dem unteren Stempelelement 42. Der obere und der untere Stempel bilden zusammen eine Pressform oder Pressaufbau. Eine Vielzahl von Führungspfosten (nicht gezeigt) können zwischen der oberen Grundplatte 38 und der unteren Grundplatte 40 in bekannter Art und Weise angeordnet sein.
Zugstangen (nicht gezeigt), welche sich durch das Querhaupt 12, die Ständer 18 und den Bettbereich 14 erstrecken, sind angeschlossen an jedem Ende mit Zugstangenmuttern 22. Beinelemente 24 sind ausgebildet als eine Verlängerung des Bettes 14 und sind im allgemeinen montiert auf einen Hallenboden 26 mittels stoßabsorbierenden Polstern 28. Ein Antriebsmotor 30, welcher Teil des Pressenantriebsmechanismus ist, ist angeschlossen mittels eines Riemens 32 an ein Hilfsschwungrad (im allgemeinen bezeichnet mit 34), das angeschlossen ist an das Querhaupt 12. Das Hilfsschwungrad 34 ist verbunden mittels eines Riemens (nicht gezeigt) an das Hauptschwungrad der Kupplungs-Bremsen-Kombination (im allgemeinen bezeichnet mit 36).
Obwohl die Presse 10 in einer nach-unten-Press-Konfiguration gezeigt ist, kann sie alternativ in einer nach-oben-Press-Konfiguration ausgeführt sein, durch Anordnung der Presse in einer auf dem Kopf stehenden Manier. In dieser Form würde der Stößel 20 angeschlossen sein an die untere Einheit anstatt an die obere Einheit, das heißt das Querhaupt 12. Wenn der Stößel 20 an die untere Einheit in einer solchen alternativen nach-oben-Press-Konfiguration angeschlossen ist, würde der untere Bereich den Querhauptbereich bilden.
Die Form der Presse, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wird nur für illustrative Zwecke zur Verfügung gestellt und soll daher nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, weil es für den Fachmann naheliegend ist, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden können mit und inkorporiert werden können in verschiedene andere Maschinenkonfigurationen, umfassend andere Maschinenumgebungen als Pressenanwendungen.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 2, um eines der Probleme zu diskutieren, welches angegangen wird und überwunden wird durch die vorliegende Erfindung. Insbesondere ist dort ein Paar von Maschinenkonfigurationen in übertriebener, teilweise schematischer Ansicht bildlich dargestellt, um eine normale Rahmenanordnung (Fig. 2A), verglichen mit einer fehlausgerichteten Rahmenanordnung (Fig. 2B) zu illustrieren.
Diese Fehlanordnung oder Biegung, welche in Fig. 2B gezeigt ist, ist verursacht durch thermische Ausdehnung des Querhauptes 12, welches verursacht, dass die oberen Bereiche 44 der Ständertragelemente 18 in der angezeigten Art und Weise nach außen biegen. Die Wirkung eines solchen Biegens ist, dass das Spiel zwischen dem Stößel und dem Führungsbereich, welcher an dem Ständer 18 montiert ist, vergrößert wird. Das Biegungsmerkmal ist illustrativ dargestellt durch einen Versatz "Δt" des Ständertragelementes 18 in die Richtung nach außen (das heißt lateral oder Seite-zu-Seite) aus ihrer normalen vertikalen Ausrichtung, welche in Fig. 2A dargestellt ist.
Diese Vergrößerung in dem Führungs-Stößel-Spiel ist schädlich, weil die Führung die primäre Lagerungsabstützung beim genauen Positionieren und Führen des Stößels, während seiner operativen wechselseitigen Bewegung, zur Verfügung stellt. Wenn diese Führungseigenschaft gemindert oder anderweitig durch Versatz der Führung beeinträchtigt wird, wird der Stößel die stabile Lagerungsstützung verlieren, welche notwendig ist, um sicherzustellen, dass der Stößel den gewünschten Weg der Hin-und-Her-Bewegung beibehält. Jede Fehlausrichtung in dem Stößel kann Schaden an den Stempeln oder ungeeignetes Verarbeiten des Werkstückes verursachen.
Die vorliegende Erfindung geht dieses Problem an und löst es durch das zur Verfügung Stellen eines Führungssteuersystemes, welches jedes Führungs- Stößel-Spiel durch Versetzen der Führung relativ zu dem Stößel modifiziert, vorzugsweise in der Richtung, welche ermöglicht, dass das Spiel wahlweise eingestellt wird, um ein vollständiges oder teilweises Schließen des Spieles zu bewirken.
Diese Modifikation des Führungs-Stößel-Spieles soll verstanden werden als umfassend den vollständigen Bereich der möglichen Einstellungen, nämlich dass das Spiel eliminiert werden kann (vollständig geschlossen) oder reduziert (teilweise geschlossen) auf eine wahlweise Art und Weise.
Im Falle eines teilweisen Schließens wird das eingestellte Spiel vorzugsweise ausgewählt, um ein zulässiges Spielkriterium zu erfüllen. Ein teilweises Schließen kann vorteilhaft in Situationen sein, in welchen etwas Spiel gewünscht ist, um die Ausbildung eines hydrodynamischen und/oder hydrostatischen Lagers dort drin (das heißt zwischen der Führung und dem Stößel) zu erreichen, insbesondere Lagerungen des Types, welche kontinuierlich das Hydraulikfluid durch die Lagerstätte zirkulieren.
Eine vorteilhafte Implementierung der vorliegenden Erfindung schließt die Integrierung des Führungseinstellmechanismus in ein geschlossenes Regelkreis- Steuersystem ein, in welchem Spielmessungen, welche durch einen Sensor zur Verfügung gestellt werden, verwendet werden als eine Rückmeldung (feedback) für eine Systemsteuereinrichtung, um ein kontinuierliches, dynamisches Überwachen und Steuern des Führungs-Stößel-Spieles zu ermöglichen.
Zurückkehrend nun auf Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird zuerst Bezug genommen auf die Fig. 3, welche eine teilweise geschnittene Ansicht darstellt, gezogen am oberen Ende der Maschine, die die zusammenarbeitende Anordnung zwischen den Rahmenkomponenten und dem Stößel zeigt, und insbesondere die Art und Weise des Anpassens des Rahmen-Führungs- Verbindungsaufbaus, um den gesteuert getätigten Versatz der Führung zu ermöglichen, gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die dargestellte Maschinenanordnung umfasst herkömmlicherweise einen Stößel 20, ein Paar von Ständer-Tragelementen 50 und 52 am hinteren Ende, ein Paar von Führungselementen 54 und 56, wobei jedes an den jeweiligen Ständern 50, 52 an einem oberen Bereich derselben montiert ist und eine Lagerungsstütze für den Stößel 20 in einer konventionellen Art und Weise bietet. Die Ständer 50, 52 sind jeweils mittels geeigneter quer verlaufender Querträger oder Verstärkungselemente 58 mit ähnlichen Ständer-Tragelementen verbunden, die positioniert sind am vorderen Ende der Presse. Diese Anordnung stellt eine herkömmliche Rahmenstruktur mit vier Pfosten zur Verfügung, welche in Kombination mit der Führungsstruktur dazu dient, den Stößel 20 zu tragen und zu führen.
Die Führungselemente 54 und 56 sind typischerweise an den Stößel 20 gekoppelt, durch Verwendung von jeweiligen Kupplungs- oder Verbindungselementen 62 und 64, obwohl jedes Führungselement 54, 56 derart angeordnet sein kann, dass es einen direkt anstoßenden Eingriff mit einer integralen Lagerungsoberfläche des Körpers des Stößels 20 herstellt. Das Führungselement 54 ist illustrativ an dem Ständer 50 montiert, bei Verwendung eines Satzes von Montagebolzen 66, obwohl es klar sein soll, dass diese Montage durch jedes geeignete Mittel ausgeführt werden kann.
Wenn es hier verwendet wird, soll eine Führung verstanden werden als umfassend jegliche Struktur, Formation oder Anordnung, die zur Verfügung gestellt wird (insgesamt oder teilweise) zum Zwecke des Umfassens, aber nicht begrenzt ist auf, Lagerungsstützen, Ausrichtung, Positionierung, Platzierung, Führung, Laststützung und Umrahmung.
Zum Zwecke der Kürze und nicht zur Begrenzung ist die unten stehende Diskussion über das Führungselement 54 gleichsam auf das Führungselement 56 und jedes andere Führungselement, welches in der Pressenumgebung installiert ist, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung einbindet, anzuwenden.
Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Führungs-Ständer- Position, welche illustrativ zugeordnet ist zu der Führung 54 und dem Ständer 50, angepasst, um einen Verbindungsaufbau 150 zu umfassen, der derart konfiguriert ist, dass er eine Verbindung zwischen dem Ständer 50 und der Führung 54 herstellt. Diese Verbindung sichert vorzugsweise die Führung 54 an dem Ständer 50 in einer geeigneten Montagebeziehung, obwohl der Verbindungsaufbau 150 in einer Form vorgesehen werden kann, die einfach eine Verbindung zwischen der Führung 54 und einer stationären Komponente, zum Beispiel Ständer 50, herstellt, ohne jede weitere Funktionalität oder Zweck.
Der dargestellte Verbindungsaufbau 150 umfasst einen Bolzen oder einen anderen geeigneten Verbindungsmechanismus 152 (gezeigt in Phantomdarstellung), welcher einen Hauptbereich 154 und einen integralen Kopfbereich 156 aufweist. Der Bolzen 152 ist vorzugsweise vorgesehen gemäß einer herkömmlichen Ausführung und Konstruktion. Beispielsweise kann der Bolzen 152 eine typische Ausführung aufweisen, welche den Hauptbereich 154 in der Form einer verlängerten, zylindrischen Wellenstruktur implementiert, welche eine geeignete mit Gewinde versehene Oberfläche aufweist. Diese spezielle Ausführung soll jedoch nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da es klar sein sollte, dass jede geeignete Verbindungseinrichtung und -geometrie verwendet werden kann.
Zusätzlich kann die Art und Weise des Montierens der Führung 54 an den Ständer 50, bei Verwendung des Bolzens 152, jedes bekannte Verfahren oder Konfiguration verwenden. Beispielsweise kann ein Gewindeeingriff verwendet werden, um den Bolzen 152 mit dem Ständer 50 zu verbinden, wobei in diesem Fall der Ständer 50 mit einem geeigneten mit Gewinde versehenen Bereich versehen sein würde, um im Gewindeeingriff die komplementär mit Gewinde versehene Oberfläche des Bolzens 152 aufzunehmen. Die Art und Weise der Herstellung der zusammenarbeitenden Montage oder verbindenden Beziehung zwischen der Führung 54 und dem Ständer 50 soll jedoch nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da es naheliegend sein sollte, dass jede geeignete Art und Weise des miteinander Verbindens der Komponenten verwendet werden kann.
Obwohl der Verbindungsaufbau 150 Bolzen 152 verwendet, ist diese Implementierung nur illustrativ und soll nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da es naheliegend sein sollte, dass jede geeignete Verbindungseinrichtung, Komponente, Glied oder Element verwendet werden kann. Beispielsweise kann der Verbindungsaufbau 150 eine Schraube und eine Zugstangen-Mutter-Kombination umfassen, ist aber nicht begrenzt darauf. Der dargestellte Verbindungsaufbau 150 umfasst weiterhin einen Behälter, eine Hülse oder eine andere geeignete Gehäusekomponente 158 zum Aufnehmen und Einfügen des Bolzens 152, gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform bildet das Gehäuse 158 eine längliche, im wesentlichen zylindrische Struktur, welche ein erstes nahegelegenes Ende 160 und ein zweites entferntes Ende 162 aufweist, und einen hohlen zylindrischen Kanal oder Innenraum, der dort zwischen ausgebildet ist (bezeichnet im allgemeinen mit 164), der geeignet ist, den Bolzen 152 aufzunehmen, wenn er darin angeordnet ist.
Das erste Gehäuseende 160 ist geeignet derart angepasst, dass der Bolzen 152 einfügbar dorthindurch aufgenommen werden kann. Der hohle Gehäuseraum 164 ist geeignet dimensioniert, um eine adäquate Platzierung des Bolzens 152 darin zu ermöglichen. Beispielsweise würde der hohle Gehäuseraum 164 ausreichend lang sein, um die Aufnahme des Bolzens 152 anzupassen, wenn er in einer herkömmlichen Montagekonfiguration installiert ist, zum Beispiel, wobei der Bolzenkopfbereich 156 im bündigen Presspassungs-Eingriff mit einer entsprechenden Oberfläche des Ständers 50 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform kann der Bolzen 152 ein vorher existierendes, Standard- Verbindungsstück bilden, welches einen Teil der regelmäßigen Konstruktion und Installation der Presse bildet. In diesem Fall können herkömmliche Mittel verwendet werden, um die notwendigen Pressenkomponenten anzupassen, um zu ermöglichen, dass der Bolzen 152 geeignet in dem Gehäuse 158 integriert werden kann, um den Verbindungsaufbau 150 auszubilden. Beispielsweise kann der installierte Ständer 50 leicht bearbeitet (zum Beispiel gedreht) werden, um einen ausreichenden Raum über den Bolzen 152 zu erzeugen, um das Gehäuse 158 aufzunehmen und zu installieren. Jedes geeignete Mittel kann dann verwendet werden, um das Gehäuse 158 in seiner einfügenden Beziehung zu dem Bolzen 152 zu befestigen.
Alternativ kann der Verbindungsaufbau 150 vorgesehen werden als eine einzige modulare Einheit, welche installiert ist als ein Stück in der Presse. Für diesen Zweck würde der modulare Verbindungsaufbau 150 geeignet angepasst sein, um seine kuppelnde Beziehung, welche vis-à-vis die Führung 54 und den Ständer 50 verbindet, zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die äußere Oberfläche des Gehäuses 158 mit einem Gewinde versehen sein, wie notwendig ist, um einen Gewindeeingriff mit dem relevanten Bereich des Ständers 50 herzustellen.
Der dargestellte hohle axiale Kanal 164 in dem Gehäuse 158 ist vorzugsweise in einer Form vorgesehen, welche die Ausbildung eines Endraumes oder Fluidkammer 166, welche ausgebildet ist zwischen einer Bodenendoberfläche des hohlen Kanals 164 und einem unteren Ende des Bolzens 152, wenn er vollständig innerhalb des Gehäuses 158 installiert ist, zu ermöglichen. Gemäß eines anderen Merkmales der vorliegenden Erfindung ist die Fluidkammer 166 angeordnet für eine Strömungsverbindung mit einer Fluidversorgung 170, bei Verwendung einer geeigneten Strömungskupplung und Fluid-Liefermitteln 168. Beispielsweise kann eine illustrative Fluidströmung 152, welche durch die Fluidversorgung 170 zur Verfügung gestellt wird, gerichtet sein in die Fluidkammer 166 mittels eines Fluidtransportmittels, umfassend eine Fluidleitung oder -kanal, welcher ausgebildet ist in dem Gehäuse 158 an seinem entfernten Ende 162.
Es soll naheliegend sein, dass jedes geeignete Mittel verwendet werden kann, um eine Strömungsverbindung zwischen der Fluidversorgung 170 und dem Bolzen 152 herzustellen. Die Fluidkammer 156 ist nur illustrativ und soll nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da es verständlich sein soll, dass die Fluidströmung 152, welche im allgemeinen durch die Fluidversorgung 170 erzeugt wird, angeordnet sein kann für die wahlweise Verbindung mit dem Bolzen 152 an jeder Position/Positionen oder Bereich des Bolzens 152.
Beispielsweise können der Verbindungsaufbau 150 und die Fluidversorgung 170 geeignet angepasst sein, um zu ermöglichen, dass Fluid in Verbindung steht mit dem Bolzen 152, entlang der Longitudinal-Oberfläche des Wellenbereiches 154. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 158 radiale Fluid-Durchgänge umfassen, welche derart angeordnet sind, dass sie eine Fluid-Verbindung mit dem hohlen axialen Kanal 164 ermöglichen.
Zusätzlich, wie nachfolgend diskutiert wird, ist der Bolzen 152 wirkend einer Fluidströmung ausgesetzt, zum Zwecke des Induzierens einer gewünschten Deformation in dem Bolzen 152, welche zum Beispiel auftritt durch eine thermisch induzierte Ausdehnung und/oder Kontraktion. Der Bolzen 152 unterliegt diesem Deformationsverhalten als Reaktion auf eine Heiz- oder Kühlaktivität, welche angewendet wird auf den Bolzen 152 durch eine geeignete Fluidströmung, welche den Bolzen 152 kontaktiert. Dieser hydraulische Kontakt kann wahlweise eine teilweise oder vollständige Überflutung des Bolzens 152 einschließen. Zu diesem Zweck ist der Verbindungsaufbau 150 und insbesondere das Gehäuse 158 derart angepasst, dass es ein geeignetes mittels Dichtung abgedichtetes oder anderes solches fluideinschließendes Mittel zur Verfügung stellt, um Fluid aufzunehmen, welches in den hohlen axialen Kanal 164 eingespritzt wurde.
In einer Implementierung bildet die Fluidversorgung 170 in einer repräsentativen Art und Weise eine Vorrichtung oder andere geeignete Mittel, die in der Lage sind, wahlweise den Bolzen 152 aufzuheizen und/oder zu kühlen. Diese Funktionalität ist im wesentlichen repräsentativ für jedes andere Verfahren, welches geeignet ist, den Bolzen 152 einem thermischen Einfluss auszusetzen, ausreichend um das räumliche Profil des Bolzens 152 zu vergrößern, zu modifizieren oder anderweitig zu verändern. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese räumliche Variation vorzugsweise ausreichend, um so betätigt einen Versatz der Führung 54 zu induzieren. Vorzugsweise liegt dieser Führungsversatz in der Richtung, welche wenigstens eine Dimension von einem möglichen Spiel zwischen der Führung 54 und dem Stößel 20 umfasst.
Wenn es hierin verwendet wird, soll das räumliche Profil des Bolzens 152 verstanden werden als umfassend, ohne Begrenzung, die Form, Geometrie, Dimension und andere ähnliche Merkmale oder Charakteristiken des Bolzens 152. In einer vorzugsweisen Ausführungsform schließt die Variation des räumlichen Profiles des Bolzens 152 eine Verlängerung des Bolzens 152 ein, nämlich eine Verlängerung in der Längsrichtung der Bolzenwelle 154. Diese Verlängerung, welche sogar auftritt, wenn angenommen wird, dass der Bolzen 152 anderweitig fixiert ist in seiner Montageposition relativ zu dem Ständer 50, arbeitet gleichzeitig, um die Führung 54, an welche er fest angeschlossen ist, zu versetzen. Wie nachfolgend diskutiert wird, stellt das thermische Heizen des Bolzens 152 die gewünschte Verlängerung her.
Wenn es hierin verwendet wird, soll die Deformation des Bolzens 152 verstanden werden als umfassend jede Veränderung oder Variation in dem räumlichen Profil des Bolzens 152. Diese Deformation umfasst, aber ist nicht begrenzt auf eine Ausdehnung oder Kontraktion des Bolzens 152. In einer besonderen Ausführungsform tritt diese Expansionsaktivität als eine Verlängerung des Bolzens 152 auf, entlang seiner Längsachse.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform wird die Art und Weise des Konstruierens und Konfigurierens des Bolzens 152 innerhalb der Pressenumgebung besonders geführt durch das Erfordernis, dass der Bolzen 152 in der Lage ist, wirkend die Bewegung der Führung 54 in einer Richtung zu betätigen, welche die Einstellung des relevanten Führungs-Stößel-Spieles ermöglicht. Insbesondere wird die Position und Ausrichtung des Bolzens 152 vis-à-vis zur Führung 54 vorzugsweise derart ausgewählt, dass die Längsachse im wesentlichen parallel zu der Richtung liegt, in welcher die Spieleinstellung stattfindet. Bei dieser Ausrichtung tätigt die Verlängerung des Bolzens 152 einen entsprechenden Versatz der Führung 54 entlang der Richtung der Spielreduktion. Diese Spieleinstellung wird notwendig durch das Auftreten einer Lücke oder eines Raumes zwischen der Führung 54 und dem Stößel 20, beispielsweise verursacht durch die thermische Ausdehnung des Pressenquerhauptes.
Beispielsweise, wie nachfolgend in Verbindung mit der Fig. 4 diskutiert wird, tritt eine ungewollte Trennung der Führung 54 von dem Stößel 20 typischerweise an der Schnittstelle auf, welche illustrativ mit 80 bezeichnet ist. In Fig. 3 entspricht diese Schnittstelle 80 der Verbindung, wo die Führung 54 im Eingriff steht mit dem Stößel 20 über das Verbindungselement 62. In der Presse tritt diese Trennung typischerweise entlang einer lateralen oder Seiten-zu-Seiten-Dimension auf, welche ein Spiel (nicht gezeigt) zwischen dem Führungselement 54 und dem Stößel 20 (das heißt am Verbindungselement 62) herstellt.
Der Bolzen 152 wird daher geeignet platziert, so dass seine Längsachse im wesentlichen parallel ausgerichtet ist zu dieser Trennungsrichtung. In Fig. 3 würde ein typisches Führungs-Stößel-Spiel erzeugt, weil die Kombination aus Ständer 50 und Führung 54 sich nach außen (das heißt nach links) bewegt, weil der Ständer 50 einer Biegungsaktivität als Reaktion auf die thermischen Variationen, welche das angeschlossene Pressenquerhaupt beeinflussen, unterliegt.
Kurz gesagt wird während eines illustrativen Betriebes der Bolzen 150 geeignet aufgeheizt durch Richten einer geeigneten Fluidströmung 172 aus der Fluidversorgung 170 in die Gehäusekammer 166. Insgesamt ist die Überflutung des Bolzens 152, bei Verwendung der Fluidströmung 172, derart konfiguriert, dass sie wenigstens verursacht, dass der Bolzen 152 einer axial ausgerichteten Verlängerung unterliegt. Insbesondere verlängert sich der Bolzen als Reaktion auf die Fluidüberströmung wenigstens in die Längsrichtung nach rechts (das heißt eine Verlängerung), welche einen getätigten Versatz der Führung 54 relativ zu dem Stößel 20 entwickelt, nämlich dass die Führung 54 sich in Richtung des Stößels 20 bewegt. Diese Bewegung der Führung 54 ermöglicht konsequenterweise eine Einstellung des Führungs-Stößel-Spieles.
Nach der Vervollständigung der Führungs-Stößel-Spiel-Einstellung wird der thermische Zustand des Bolzens 152 beibehalten, um sicherzustellen, dass die so versetzte Führung 54 in ihrer neuen Ausrichtung zu dem Stößel 20 verbleibt. Eine weitere Spieleinstellung kann ausgeführt werden auf dieselbe Art und Weise über kontrollierte Veränderungen des räumlichen Profiles des Bolzens 152, bei Verwendung einer geeigneten thermischen Konditionierung. Eine detailliertere Diskussion wird zur Verfügung gestellt in Verbindung mit Fig. 4.
In verschiedenen optionalen Modi kann das räumliche Profil des Bolzens 152 wahlweise modifiziert werden, um zu ermöglichen, dass die Führung 54 in einer gesteuerten Art und Weise versetzt wird, die ausreichend ist, um das Führungs- Stößel-Spiel auf einen gewünschten Grad einzustellen, das heißt ein vollständiges Schließen (nämlich eine Reduktion, welche das bestehende Spiel eliminiert) oder ein teilweises Schließen (nämlich eine Reduktion, die eine gewählte Menge an Spiel hinterlässt). Beispielsweise kann der Bolzen 152 wahlweise geheizt werden auf eine beliebige Größe eines geeigneten Temperaturniveaus, wobei jedes eine entsprechende Verlängerung des Bolzens 152 herstellt.
Zum Zwecke des Herbeiführens von Variationen in seinem räumlichen Profil als Reaktion auf die Anwendung von thermischer Energie darauf, kann der Bolzen 152 speziell angepasst sein, um eine richtungsartige Deformationscharakteristik zu umfassen, welche eine gewünschte thermische Sensitivität und Wirkrichtung aufweist. Beispielsweise können die Dimensionen, die Materialkonstruktion und/oder Herstellungsverfahren des Bolzens 152 zugeschnitten oder anderweitig ausgewählt sein, mit einem Blick darauf, dass der Bolzen 152 mit Verformungseigenschaften in einer gewünschten Richtung ausgeführt wird. Insbesondere kann der Bolzen 152 einem bekannten oder erwarteten Reaktionsverhalten auf Veränderungen seiner thermischen Zustände unterliegen, wie offenbart durch eine grundsätzliche Deformationsaktivität entlang seiner Längsachse, das heißt einer Verlängerung.
Bezugnehmend auf die Aktivität des Führungsversatzes, kann die Art und Weise, in welcher die Führung 54 einem solchen Versatz unterliegt oder anderweitig ausgesetzt ist, verschiedene optionale Formen einnehmen.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Versatz der Führung 54 relativ zu dem Stößel 20 hergestellt werden durch eine streckbare Aktivität (zum Beispiel elastisches Biegen), welches auftritt innerhalb der Führung 54. Zu diesem Zweck ist es wenigstens notwendig, zu ermöglichen, dass ein Bereich der Führung 54 einem Streckungseffekt ausgesetzt ist. In Fig. 3 sollte beispielsweise wenigstens der Bereich der Führung 54, durch welchen die Betätigungskraft grundsätzlich arbeitet (repräsentativ bezeichnet mit 86) vorgesehen sein, in einer Art und Weise, die ermöglicht, dass die Aktivierung der Bolzen 152 (zum Beispiel Verlängerung) effektiv einen Streckungseffekt in den Führungsbereich 86 induziert, welcher ausreichend ist, um die gewünschte Spieleinstellung zu realisieren. Herkömmliche Herstellungs- und Fabrikationsverfahren können verwendet werden, um die Führung 54 mit solch einer streckungsgeeigneten Konstruktion auszuführen.
Im allgemeinen wird solch ein Führungsbereich 86, welcher die Streckungscharakteristiken aufweist, wenigstens teilweise die dimensionale Achse überlappen, entlang welcher die Spieleinstellung stattfindet. Wie gezeigt, ist der Führungsbereich 86 zwischen dem Bolzen 152 und dem Stößelverbindungselement 62 entlang der Richtung des Weges der Führung- Stößel-Trennung angeordnet. Es sollte naheliegend sein, dass dieser Streckungseffekt insgesamt oder teilweise in der Führung 54 auftreten kann, wie benötigt wird, in Abhängigkeit des Ausmaßes, um welches die Führung 54 versetzt werden muss, um die Spieleinstellung zu bewirken.
Es ist vorzuziehen, dass diese Streckungsaktivität als eine elastische Deformation der Führung 54 auftritt, so dass die Führung 54 im wesentlichen zurückgeführt werden kann in ihre ursprüngliche Form oder in jeden beliebigen von verschiedenen Zwischenzuständen, in dem Fall, dass der thermische Zustand des Bolzens 152 geeignet geändert wird (zum Beispiel durch eine Kontraktion des verlängerten Bolzens 152). Diese Elastizität in der Verformung der Führung 54 kann beispielsweise dann notwendig sein, wenn das Biegungsprofil des Ständers 50 eliminiert oder reduziert wird, zum Beispiel durch Kühlen des Querhauptes.
In einer anderen optionalen Form kann die Führung 54 derart angepasst sein, dass sie sich in Abwesenheit der Streckungsaktivität bewegt, das heißt die Führungsbewegung ist charakterisiert durch einen unbeschädigten, im wesentlichen steifen Versatz, in welchem im wesentlichen keine Führungsdeformation stattfindet. In dieser Anordnung kann die Führung 54 derart angepasst sein, dass ermöglicht wird, dass sie sich insgesamt oder teilweise unter dem Einfluss der Betätigungskraft bewegt, welche entwickelt wird durch die Verwendung der Bolzen 152. Wenn beispielsweise die Führung 54 derart angepasst ist, dass sie sich als ein einheitlicher Körper bewegt, wird die Führung 54 gleitbar auf dem Ständer 50 montiert sein, in einer Art und Weise, die ermöglicht, dass sie gleitend bewegt wird in die gewünschte Richtung (zum Beispiel Seite-zu-Seite in Fig. 3).
Anderenfalls kann ein teilweiser intakter Versatz der Führung 54 ausgeführt werden durch Konstruieren der Führung 54 als ein segmentierter Aufbau, welcher eine integrierte Anordnung von bewegbaren und stationären diskreten Führungselementen umfasst. Als ein Ganzes würde sich der segmentierte Führungsaufbau gemeinsam mit dem Ständer 50 bewegen. Die stationären Führungselemente würden sicher befestigt sein an dem Ständer 50, während die bewegbaren Führungselemente gleitbar montiert wären an dem Ständer 50 oder an einem stationären Führungselement. Ein solches bewegbares Führungselement würde beispielsweise den Führungsbereich 86 in der Fig. 3 umfassen. Der Vorteil dieses segmentierten Ansatzes bietet an, dass die Deformation des Führungselementes verhindert werden kann.
Selbstverständlich soll verständlich sein, dass jede Kombination von streckungsbasiertem und intaktem/unbeschädigtem (das heißt nicht deformierenden) Versatz innerhalb der Führung 54 verwendet werden kann.
Obwohl der Verbindungsaufbau 150 aus Fig. 3 in Beziehung zu Führungsstrukturen gezeigt ist, welche an den oberen Enden eines Paares von Ständer-Tragelementen angeordnet sind, ist diese besondere Konfiguration nur für einen illustrativen Zweck gezeigt und soll nicht betrachtet werden als Begrenzung der vorliegenden Erfindung. Es sollte eher naheliegend sein, dass der Betätigungsmechanismus der vorliegenden Erfindung (zum Beispiel deformierbare Verbindungsbolzen) integriert werden kann mit irgendeiner Führungsstruktur, welche an irgendeiner Position relativ zu dem Stößel angeordnet ist.
Wenn beispielsweise aus irgendeinem Grund die Dimension des Führungs- Stößel-Spieles ungewollten Variationen unterliegt, an Führungspositionen mittig entlang des Stößels oder sogar am unteren Ende des Stößelpfades, können die Führungsstrukturen, welche an diesen Positionen installiert sind, geeignet angepasst werden, um den Einstellungsmechanismus, welcher hierin gezeigt ist, einzubinden, um die Einstellung des entsprechenden Spieles zu ermöglichen.
Obwohl der Verbindungsaufbau 150 illustrativ zugeordnet ist zu den Führungselementen, welche an den hinteren Enden der Ständer angeschlossen sind, sollte es naheliegend sein, dass ein ähnlicher Verbindungsaufbau 150 ähnlich mit den Führungselementen implementiert werden kann, welche an den vorderen Enden der Ständer angebunden sind. Dies resultiert vorzugsweise in einer Gesamtsystemkonfiguration, welche einen jeweiligen Verbindungsaufbau aufweist, der bestimmt ist für das entsprechende obere Führungselement, das zugeordnet ist zu jedem Ständer-Tragelement. In einem Rahmen mit vier Pfosten würde es dann zwei Paare von Verbindungsaufbauten geben. Zusätzlich kann jede Anzahl von individuellen Verbindungsaufbauten 150 zusammen mit einem einzelnen Führungselement verwendet werden. In dieser Konfiguration kann beispielsweise die gleichzeitige Verlängerung von mehreren Verbindungsbolzen eine sogar noch größere Betätigungskraft produzieren, in Betracht auf das Verursachen der Bewegung der relevanten Führung.
Zudem, wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist der Verbindungsaufbau 150 typischerweise implementiert in entsprechenden Paaren, welche an entgegengesetzten Seiten des Stößels angeordnet sind. Der Grund ist, dass die thermisch induzierten, biegungsbezogenen Spielvariationen, welche eine Korrektur benötigen, typischerweise in simultaner Art und Weise an entgegengesetzten Seiten des Stößels auftreten.
Obwohl diese Implementierung an entgegengesetzten Seiten nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden soll, sollte es naheliegend sein, dass jede Anzahl von solchen Verbindungsaufbauten 150 (oder anderen solchen Betätigungsvorrichtungen) vorgesehen werden kann, um eine Konfiguration herzustellen, die geeignet ist für das Einstellen des/der Führungs- Stößel-Spiele(s). Zu diesem Zweck würde ein Steuersystem vorgesehen, um geeignet in einer Multi-Tasking Form den gleichzeitigen Betrieb von allen diesen Verbindungsaufbauten zu koordinieren.
Bezugnehmend nun auf die Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene schematische, teilweise in Diagrammform dargestellte Ansicht gezeigt, welche ein Steuersystem 200 für die Verwendung in Kombination mit dem Verbindungsaufbau 150 (Fig. 3), um ein Einstellverfahren eines Führungs-Stößel-Spieles zu leiten und anderweitig zu managen, zeigt, gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Zum Zwecke der Illustration wird das Steuersystem 200 in Verbindung mit dem Führungs-Stößel-Spiel-Einstellmechanismus, welcher mit Bezug auf die Fig. 3 diskutiert wurde, erklärt, nämlich dem Verbindungsaufbau 150, der zugeordnet ist zu der Führung 54. Es sollte jedoch klar sein, dass das Steuersystem 200 angepasst oder anderweitig verwendet werden kann mit jedem anderen solchen Einstellmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Das dargestellte Steuersystem 200 umfasst einen Sensor 102, eine Datenbank 104, einen Vergleicher 106, eine Steuereinrichtung 108 und eine Fluidversorgung 170. In einer Ausführungsform schließt der Gesamtbetrieb des Steuersystemes 200 das wahlweise Einstellen des Spieles zwischen der Führung 54 und dem Stößel 20 in Reaktion und gemäß eines Maßes des Führungs-Stößel-Spieles ein. Wie gezeigt, tritt dieses Spiel an der Schnittstelle 80 zwischen der Führung 54 und dem Stößel 20 auf und ist repräsentativ bezeichnet durch die räumliche Trennungs-Distanz "Δd".
Der Sensor 102 kann in der Form von jeder Einrichtung oder Vorrichtung vorgesehen sein, die geeignet ist zum Messen oder zum anderweitigen Bestimmen eines Spieles, das auftritt an einer Führungs-Stößel-Schnittstelle von Interesse, zum Beispiel der Schnittstelle 80. In einer Ausführungsform ist der Sensor 102 mit einem geeigneten Messwandler implementiert, welcher jedes Spiel an der Schnittstelle 80 (beispielsweise Δd) feststellt und ein Führungs-Stößel- Spiel-Messungssignal 112 erzeugt, welches repräsentativ für diese Messung ist.
Der Sensor 102 kann als ein Detektor des Kontakt- oder Nicht-Kontakt-Types konfiguriert sein. Beispiele eines solchen Sensors 102 umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, *. Obwohl nur ein Sensor 102 gezeigt ist, soll verständlich sein, dass jede beliebige Anzahl von Sensoren in der Maschinenumgebung positioniert sein kann, um jede beliebige Anzahl von Spielvariationen zu messen, die auftreten an verschiedenen Führungs-Stößel-Schnittstellenpositionen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist es für die Führungs-Stößel- Spieleinstellung möglich, wahlweise eine vollständige Reduktion des Spieles (das heißt ein vollständiges Schließen) und/oder eine teilweise Reduktion des Spieles (das heißt ein teilweises Schließen) einzuschließen. Im Falle eines teilweisen Schließens ist es vorzuziehen, dass das so eingestellte Spiel zulässige Spielkriterien oder -grenzwerterfordernisse, welche den Bereich der zulässigen Spielwerte bestimmen, einhält.
Zu diesem Zweck ist eine Datenbank 104 vorgesehen, um Daten zu umfassen, welche zulässige Werte für die Spielmaße darstellen. Diese Spieldaten können in einer Form vorgesehen sein, welche verschiedene Führungs-Stößel- Schnittstellenpositionen zu entsprechenden zulässigen Spielmaßen zuordnet. In einer Ausführungsform umfasst die Datenbank 104 einen programmierbaren Speicher, zum Speichern von vorbestimmten Spieldaten, welche überschrieben werden können (update), wenn notwendig mit neuen oder angepassten Daten. Zusätzlich können solche Spieldaten ebenso zur Verfügung gestellt werden durch irgendeine von verschiedenen Eingabeeinrichtungen, welche einem Bediener ermöglichen, Spieldaten einzutippen, wenn das Steuersystem 100 in Betrieb ist. Die Datenbank 104 erzeugt ein Spiel-Referenzsignal 114, welches repräsentativ ist für den zulässigen Spielwert für die vorliegende Führungs-Stößel-Schnittstelle 80, welche überwacht wird oder anderweitig unter Überwachung steht.
Der Vergleicher 106 vergleicht die Spielmessungssignale 112 (aufgenommen durch den Sensor 102) mit dem Spiel-Referenzsignal 114 (aufgenommen von der Datenbank 104) und erzeugt ein Vergleichssignal 116, welches repräsentativ ist für diese Vergleichsoperation. Beispielsweise kann das Vergleichssignal 116 repräsentativ für die Differenz zwischen der Sensor-Spielmessung und dem zulässigen Spielwert sein.
Wenn das Spielmaß das zulässige Spiel überschreitet, ist dieser Fall bezeichnend für eine außer Grenzen liegende Bedingung, welche die Einstellung des Führungs-Stößel-Spieles erfordert, um wenigstens das Ausmaß der berechneten Differenz dort zwischen (oder mehr, wenn gewünscht). Wenn das Spielmaß in die zulässigen Spiele fällt, ist dieser Fall bezeichnet für eine Bedingung, die innerhalb der Grenzen liegt, welche keine Einstellung des Führungs-Stößel-Spieles erfordert.
Der Vergleicher 106 kann vorgesehen sein in jeder von verschiedenen Formen, wie zum Beispiel einem Mikroprozessor, einem Computer zum allgemeinen Zweck, welcher programmiert ist, um die bezeichnete Vergleichsoperation auszuführen, und einem bestimmten Prozessor. Es sollte naheliegend sein, dass jede geeignete Kombination von Hardware, Software und Firmware verwendet werden kann, um den Vergleicher 106 zu implementieren. Zusätzlich kann jede andere Auswertungs- oder Analyse-Einrichtung vorgesehen sein, welche derart angepasst ist, dass sie die Führungs-Stößel-Spielmessungen auswertet und/oder analysiert. Im allgemeinen können die dargestellten Komponenten des Steuersystemes 200 implementiert sein mit jeder Kombination von geeigneten analogen und/oder digitalen Einrichtungen.
Die Steuereinrichtung 108 empfängt das Vergleichssignal 116 von dem Vergleicher 106 und erzeugt Steuerinformationen in Übereinstimmung mit diesen. Insbesondere ist die erzeugte Steuerinformation für die Verwendung beim Steuern des wahlweisen Heizens und/oder Kühlens des Verbindungsbolzens 152 geeignet.
Insbesondere schließt die Steuerfunktionalität, welche durch die Steuereinrichtung 108 implementiert ist, eine Bestimmung des Types der Deformation ein, welche durch den Verbindungsbolzen 152 gefordert wird, um die gewünschte Spieleinstellung zu bewirken, wie dargestellt durch ein Vergleichssignal 116. Insbesondere muss die Steuereinrichtung 108 den Modus der Deformation (das heißt Expansion oder Kontraktion) bestimmen, die Größe der Deformation und die entsprechende Änderung in dem thermischen Zustand des Verbindungsbolzens 152, welche notwendig ist, um das geforderte Deformationsverhalten zu bewirken.
Um beispielsweise einen Versatz der Führung 54 einzuleiten/zu induzieren, welcher die illustrative Führung-Stößel-Trennungslücke Δd vollständig schließt, muss die Steuereinrichtung 108 bestimmen, dass ein geeignetes Heizen des Bolzens 152 eine Verlängerung des Bolzens 152 in der Richtung der Spiel- Schließungsdimension produziert, derart, dass eine Bewegung der Führung 54 in derselben Richtung betätigt wird. In diesem Beispiel umfasst die Steuereinrichtung 108 eine Funktionalität, welche das Ausmaß des Heizens bestimmt, welches notwendig ist (und die Bereiche der thermischen Anwendung vis-à-vis zu Bolzen 152), um die bestimmte Expansion im Bolzen 152 (das heißt eine Verlängerung in Längsrichtung) zu induzieren. Das Ausmaß des Heizens kann repräsentiert werden durch eine Temperaturveränderung in dem Bolzen 152. Andere Parameter, die der Steuerung der Steuereinrichtung 108 unterliegen, können umfassen, sind aber nicht begrenzt auf die Dauer des Heizens/Kühlens.
Die Steuereinrichtung 108 ist vorzugsweise mit einer thermischen Reguliereinrichtung 202 ausgebildet, mit einem optionalen Temperatursensor 204 und einer thermischen Datenbank 206. Der Temperatursensor 204 kann in der Form eines Messwandlers oder anderer geeigneter Mittel vorgesehen sein, welche in einer temperaturmessenden Beziehung zu dem Verbindungsbolzen 152 angeordnet sind und in der Lage sind, die Temperatur des Verbindungsbolzens 152 zu bestimmten. Der Temperatursensor 204 stellt ein Bolzentemperatursignal 210 für die Steuereinrichtung 108 zur Verfügung, das repräsentativ ist für die Temperatur des Bolzens 152.
Die dargestellte thermische Datenbank 206 umfasst thermische Reaktions- oder Verhaltensprofile, welche die Expansions- und Kontraktionscharakteristiken von verschiedenen Bolzentypen und Geometrien als eine Funktion der Temperaturveränderung repräsentieren. Beispielsweise in Betracht auf den illustrativen Bolzen 152 würde die Datenbank 206 Informationen umfassen, welche das Ausmaß der Verlängerung in Längsrichtung identifizieren, welches erwartet werden kann in Abhängigkeit der Temperatur des Bolzens 152 relativ zu einer Basis oder einem Referenztemperaturniveau (das heißt der Umgebungstemperatur).
Diese Zuordnung von räumlichen Informationen (zum Beispiel der Längsdimension) zu der Bolzentemperatur kann übersetzt (compiled) oder anderweitig erzielt werden durch Verwendung irgendeines geeigneten Mittels, wie zum Beispiel thermischer Analysesoftware, welche die kalkulierten Voraussagen und/oder Projektionen in Betracht auf das thermische Reaktionsverhalten und empirische Daten, zum Beispiel basierend auf Experimenten, ausführt. Ähnliche thermische Profilinformationen können zur Verfügung gestellt werden für andere Verbindungsmechanismen als Bolzen.
Die dargestellte thermische Reguliereinrichtung 202 ist im allgemeinen repräsentativ für jede Vorrichtung oder andere geeignete Einrichtungen, welche das gesteuerte Aufheizen und/oder Kühlen eines Zielfluides, wie es zum Beispiel erzeugt werden kann durch die Fluidversorgung 170, ermöglichen. Beispielsweise kann die thermische Reguliereinrichtung 202 in der Form eines herkömmlichen Energie-Heizinduktors (Heizspirale, -schleife, -elektrode) vorgesehen sein, welcher angepasst ist für die Verwendung mit der Fluidversorgung 170, um die Fluidströmung aufzuheizen. Zusätzlich kann die thermische Reguliereinrichtung 202 einen Kühlungsmechanismus, wie zum Beispiel einen Kältemittel- Kondensator, umfassen, der angepasst ist für die Verwendung mit der Fluidversorgung 170, um die Fluidströmung zu kühlen. Die thermische Reguliereinrichtung 202 ist vorzugsweise angepasst, um wahlweise beides auszuführen, die Heiz- und Kühlfunktionen.
Die dargestellte Fluidversorgung 170 ist im allgemeinen repräsentativ für jede Vorrichtung, die in der Lage ist, wahlweise eine hydraulische Fluidströmung zu erzeugen. Beispielsweise kann die Fluidversorgung 170 eine herkömmliche Anordnung umfassen, welche eine Quelle von hydraulischem Fluid aufweist, eine variable Hydraulikpumpe und einen regelbaren Ventilaufbau, der mit der Pumpe zusammenarbeitet, um die druckbeaufschlagende Strömung des hydraulischen Fluids zu regulieren.
Die Fluidversorgung 170 ist besonders angepasst für die Verwendung beim Ermöglichen des wahlweisen Heizens und/oder Kühlens des Bolzens 152. Insbesondere ist die Fluidversorgung 170 auf irgendeine herkömmliche Art und Weise für eine Fluidverbindung mit dem Verbindungsbolzen 152 angepasst mittels der Fluidleitung 168 und der Fluidkammer 166, bei Verwendung irgendeines geeigneten Kupplungsmechanismus 120. Die Fluidversorgung 170 wird natürlich für beides angepasst sein, das Einspritzen von Fluid in das und das Entfernen von Fluid aus dem Gehäuse 158.
Die Steuereinrichtung 108 richtet den Betrieb der thermischen Reguliereinrichtung 202 und der Fluidversorgung 170 in Betracht darauf aus, dass die geeignete Heiz- und/oder Kühlaktivität, welche auf den Bolzen 152 wirkt, zur Verfügung gestellt wird, basierend auf dem Vergleichssignal 116. Insbesondere ermöglicht die Steuereinrichtung 108 die Ausführung einer Spiel-Einstelloperation, welche wenigstens die Führungs-Stößel-Trennung derart modifiziert, dass das resultierende Spiel einen zulässigen Wert trifft. Wenn das gemessene Spielmaß akzeptierbar ist, ist keine Spieleinstellung notwendig. Die Spieleinstellungsoperation findet wie nachfolgend beschrieben statt.
Nach dem Empfangen des Vergleichssignales 116, welches beispielsweise anzeigt, dass das augenblickliche Spielmaß einen zulässigen Spielwert überschreitet, bestimmt die Steuereinrichtung 108 den Typ der Bolzendeformation, der benötigt wird. In diesem Beispiel wird die Verlängerung des Bolzens 152 mittels thermischer Ausdehnung geeignet sein, um die gewünschte Spieleinstellung auszuführen.
Die Steuereinrichtung 108 erhält ein Maß der augenblicklichen Temperatur des Bolzens 152 aus dem Bolzentemperatursignal 210, welches durch den Temperatursensor 204 zur Verfügung gestellt wird. Die Steuereinrichtung 108 greift zu und wiederbeschafft aus der thermischen Datenbank 206 thermische Informationen 212, welche das Temperaturniveau und/oder die Temperaturveränderung anzeigen, welche benötigt wird, um die Bolzenverlängerung zu implementieren, welche die gewünschte Spieleinstellung mittels des betätigten Versatzes der Führung 54 produzieren.
Die Steuereinrichtung 108 verarbeitet auf geeignete Art und Weise das Vergleichssignal 116, das Bolzentemperatursignal 210 und thermische Daten 212 und erzeugt ein geeignetes thermisches Steuersignal 214, welches der thermischen Reguliereinrichtung 212 zugeführt wird, und ein Strömungssteuersignal 216, welches der Fluidversorgung 170 zugeführt wird. Das thermische Steuersignal 214 steuert die thermische Reguliereinrichtung 202 derart, dass sie das Fluid, welches durch die Fluidversorgung 170 zur Verfügung gestellt wird, thermisch auf eine Art und Weise bearbeitet, welche durch das Steuersignal 214 bezeichnet wird.
Beispielsweise kann das thermische Steuersignal 214 die thermische Reguliereinrichtung 202 derart steuern/anleiten, dass sie die Temperatur des Fluides auf eine bestimmte Temperatur aufheizt, welche einem thermischen Niveau entspricht, für das die Steuereinrichtung 108 vorhergehend bestimmt hat, dass es die gewünschte Bolzenverlängerung und die nachfolgende Spieleinstellung produziert. Das Strömungssteuersignal 216 steuert die Fluidversorgung 170 derart an, dass sie eine hydraulische Strömung erzeugt, welche eine ausgewählte Strömungsrate aufweist.
Ein ähnliches Verfahren wird durch das Steuersystem 200 ausgeführt, um andere Deformationsverhalten in dem Bolzen 152 zu erzeugen. Beispielsweise wenn die bestimmte Spieleinstellung ausgeführt werden kann bei Verwendung einer Kontraktion des Bolzens 152 (das heißt Kompression oder Reduktion in der Längsdimension), kann das Steuersystem 200 diese Operation durch Kühlen des Bolzens 152 implementieren. Für diesen Zweck würde die Steuereinrichtung 108 geeignet die Operation der thermischen Reguliereinrichtung 202 und der Strömungsversorgung 170 steuern, um eine Fluidströmung 172 zu entwickeln, welche ausreichend ist, um die gewünschte Kühloperation auf dem Bolzen 152 auszuführen. Solch eine Kühloperation würde Informationen aus der thermischen Datenbank 206 und von dem Temperatursensor 204 in einer ähnlichen Weise zu der verwenden, welche verwendet wird, um die Heizoperation auszuführen, welche vorhergehend diskutiert wurde.
In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung kann ein vollständiges Schließen des Spieles für die meist akzeptierbare Option erachtet werden, zum Herstellen der räumlichen Beziehung des Beharrungszustandes zwischen dem Stößel 20 und der Führung 54. In diesem Fall werden die zulässigen Grenzwerte, welche in der Datenbank 104 gespeichert sind, auf Null (0) gesetzt, so dass das Vergleichssignal 116 eine Repräsentation der festgestellten räumlichen Trennung Δd verkörpert. Alternativ kann das Steuersystem 200 in einer Form vorgesehen sein, welche die Vergleichsoperation eliminiert oder verhindert, und stattdessen derart angepasst ist, dass es einfach das Spielmessungssignal 112 an die Steuereinrichtung 108 übermittelt.
In einer Ausführungsform des Steuersystemes 200 können die Funktionalitäten der Steuereinrichtung 108 und der Vergleichseinrichtung 106 zusammen integriert sein in einer programmierbaren logischen Steuereinrichtung (programmable logic controller PLC). Der PLC würde geeignet programmiert sein auf eine herkömmliche Art und Weise, um die Steuersequenz zu beinhalten, welche geeignet ist zum Herstellen des geeigneten Steuersignales als Reaktion auf die Auswertung der Spielmessungen.
Das dargestellte Steuersystem 200 ist vorzugsweise implementiert in der Form einer dynamischen Konfiguration mit geschlossenem Regelkreis, um das Führungs-Stößel-Spiel kontinuierlich zu überwachen, auszuwerten und einzustellen. Die festgestellten Spielmaße würden als Rückführsignale (das heißt Eingaben in das System 200) dienen, welche verarbeitet und verwendet werden, um die bezeichnete hydraulische Strömung und die Steuersignale für die thermische Reguliereinrichtung (das heißt Ausgaben aus dem System 200) zu erzeugen. Diese Rückführ-Konfiguration arbeitet vorzugsweise auf eine vollautomatische Art und Weise, was ermöglicht, dass die Führungs-Stößel-Spiele automatisch eingestellt werden, nach dem Auftreten und nachfolgendem Feststellen und Analysen von solchen Spielen.
Das Steuersystem 200 kann zu jederzeit und für jede Zeitdauer arbeiten, findet aber insbesonders Anwendung während des Pressmaschinen-/Pressenbetriebes, zum Beispiel, wenn ein Werkstück während eines Pressenbetriebszyklus bearbeitet wird. Das Steuersystem 200 kann angepasst werden, um wahlweise das Spiel zu überwachen (das heißt Spielmessungen zu erzeugen) an bestimmten Intervallen, obwohl der Überwachungsbetrieb vorzugsweise kontinuierlich abläuft.
Das Steuersystem 200 kann optional eine Anzeige oder andere Darstellungsvorrichtungen (nicht gezeigt) umfassen, welche die Spielmessungs- und Vergleichsergebnisse dem Betreiber mitteilen. Zusätzlich kann ein Unterbrechungs-/Eingriffsmechanismus (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welcher den Maschinenbetrieb in dem Fall deaktiviert, abschaltet oder einstellt, dass das Spielmaß einen Warngrenzwert überschreitet, welcher das Auftreten oder Erscheinen eines Fehlzustandes anzeigt, der eine sofortige Beendung des Pressenzyklus notwendig macht.
Während des Betriebes, mit Bezug auf die Führungs-Stößel-Trennungsbedingung, welche in Fig. 4 gezeigt ist, stellt der Sensor 102 das Auftreten des Führungs- Stößel-Spieles "Δd" fest und erzeugt ein Signal 112, welches repräsentativ dafür ist. Dieses Spielmaß (wie es repräsentiert wird durch das Signal 112) wird dann ausgewertet, das heißt es wird verglichen durch den Vergleicher 106 mit einem zulässigen Spielwert (aus der Datenbank 104), welche zugehörig ist zu der Führungs-Stößel-Schnittstelle 80. Zum Zwecke der Darstellung und nicht für die Begrenzung wird angenommen, dass ein vollständiges Schließen des Spieles gewünscht ist, das heißt das zulässige Spiel ist Null (0), wie zugeführt wird durch die Datenbank 104.
Die Steuereinrichtung 108 erzeugt die Steuersignale 214 und 216, basierend auf einer Auswertung des Vergleichssignales 116 und den anderen Steuereinrichtungseingaben, nämlich die thermischen Daten 212 und Temperatursignal 210. Die Steuersignale 214 und 216 stellen einen Befehlsinstruktionssatz dar, welcher wirksam ist beim Ermöglichen eines vollständigen Schließens des existierenden Führungs-Stößel-Spieles.
Insbesondere steuert das thermische Steuersignal 214 die thermische Reguliereinrichtung 202 derart, dass sie das Fluid in der Fluidversorgung 170 aufheizt, um eine hydraulische Strömung 172 zu produzieren, welche die Temperatur des Bolzens 152 auf ein Niveau anhebt, das ausreichend ist, um die gewünschte Spieleinstellung herbeizuführen. Wie vorhergehend bemerkt wurde, verursacht diese Heizaktivität, dass sich der Bolzen 152 in seiner Längsrichtung ausdehnt (das heißt eine Verlängerung) und dabei die Bewegung der angeschlossenen Führung 54 betätigt.
Insbesondere, wenn sich der Bolzen 152 in der axialen Richtung (das heißt nach rechts in Fig. 4) verlängert, dauert der begleitende betätigte Versatz der Führung 54 an, bis der Bereich 122 der Führungsoberfläche anstoßend eingreift mit dem Bereich 124 der Stößeloberfläche, welcher in gegenüberliegender Anordnung über der Lücke oder dem Spiel Δd dazu angeordnet ist. Der thermische Zustand des Bolzens 152 wird danach beibehalten, um die Führung 54 in ihrer neuen geschlossenen Orientierung relativ zu dem Stößel 20 zu halten.
Bei Führungskonfigurationen, in welchen die Führungselemente fest an den Ständern 50 montiert sind, ist eine Konsequenz des Versetzens der Führung 54 in der angezeigten Art und Weise, dass eine Lücke, ein Spiel oder anderer solcher Zwischenraum typischerweise entlang wenigstens eines Teiles der Schnittstelle 126 zwischen der Führung 54 und dem Ständer 50 auftritt. In der Abwesenheit von jeglicher solcher Führungsversetzung, welche die Einstellung des Führungs- Stößel-Spieles begleitet, wird diese Führungs-Ständer-Schnittstelle 126 anderweitig definiert durch einen festen Oberfläche-zu-Oberfläche anstoßenden Kontakt zwischen jeweiligen Bereichen der Führung 54 und dem Ständer 50.
Obwohl die vorliegende Erfindung gezeigt wurde und beschrieben wurde in Zusammenhang mit einer mechanischen Presse, soll diese Implementierung nicht betrachtet werden als eine Begrenzung der vorliegenden Erfindung, und es soll verständlich sein, dass das Führungseinstellsystem eine allgemeine Anwendbarkeit auf andere Maschinenumgebungen und industrielle Einstellungen aufweist.
Zudem, obwohl die vorliegende Erfindung das besondere Problem betrifft, welches zugehörig ist zu der Biegungsaktivität, welchen die Ständer ausgesetzt sind, kann die vorliegende Erfindung natürlich verwendet werden, um Modifikationen des Führungs-Stößel-Spieles zu ermöglichen, ungeachtet der Ursache oder der Art und Weise, durch welche solche Spiele aufgetreten sind.
Zusätzlich, obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde in einer Konfiguration, bei der die Führung relativ zu dem Stößel versetzt wird, um eine Einstellung des Spieles dort zwischen zu bewirken, soll verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung auf andere Verwendungen ausgedehnt werden kann, welche die Einstellung des Spieles und irgendeiner anderen Maschinenkomponente einschließen, egal ob stationär oder bewegbar.
Zusätzlich, obwohl die Deformation des dargestellten Verbindungsmechanismus (zum Beispiel Bolzen) verwendet wird, um eine Spieleinstellung in der lateralen Richtung auszuführen, soll dies nicht betrachtet werden als ein begrenzendes Merkmal der vorliegenden Erfindung. Es sollte eher verständlich sein, dass der Verbindungsbolzen (und jeder andere geeignete Betätigungsmechanismus) geeignet konfiguriert sein kann, um die Führungs-Stößel-Spieleinstellung zu ermöglichen, die in jeder Richtung ausgeführt werden kann, zum Beispiel längs (nach oben und unten), lateral (Seite zu Seite), quer (von vorne nach hinten), über kreuz und diagonal. Im allgemeinen kann eine Führungs-Stößel-Spieleinstellung ausgeführt werden überall dort, wo ein Führungselement verwendet wird.
Zudem, obwohl die vorliegende Erfindung gerichtet wurde auf einen Mechanismus zum wahlweisen Versetzen einer Führung, ist dieses Merkmal nur illustrativ und soll nicht als Begrenzung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da es naheliegend sein sollte, dass der Einstellmechanismus leicht angepasst werden kann für die Verwendung bei der Betätigung der Bewegung von anderen Teilen und Komponenten als eine Führung. Beispielsweise können andere Strukturen, welche angepasst sein können für die Bewegung, umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Tragstrukturen, Lagerungselemente, Rahmenelemente und andere ähnliche Anordnungen, welche dazu dienen, zu positionieren, zu platzieren, zu führen, zu tragen, einzurahmen und auszurichten.
Zusätzlich, obwohl die Ausführungen der vorliegenden Erfindung einen Verbindungsbolzen als den vorzugsweisen Betätigungsmechanismus verwendet haben, um den Versatz der Führung zu bewirken, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt, sondern soll betrachtet werden als weit umfassend jede geeignete Betätigungsvorrichtung, welche deformierbare Eigenschaften aufweist, die angepasst werden können, für die Verwendung beim wahlweisen Versetzen eines bestimmten Maschinenelementes.
Während die Erfindung mit einer vorzugsweisen Ausführung beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung weiterhin modifiziert werden innerhalb des Gedankens und des Schutzumfanges dieser Offenbarung. Die Erfindung beabsichtigt, jegliche Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung abzudecken, welche ihre allgemeinen Prinzipien benutzen.
Weiterhin ist beabsichtigt, dass diese Anmeldung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdeckt, welche innerhalb der bekannten oder gewöhnlichen Praxis in der Technik zustande kommen, zu welcher diese Erfindung gehört, und welche in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche fallen.

Claims

1. Vorrichtung zur Verwendung in einer Presse, wobei die gesagte Presse einen Stößel, eine Führung und einen Rahmen umfasst, und wobei die gesagte Vorrichtung umfasst:
einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens einen Verbindungsmechanismus, wobei jeder Verbindungsmechanismus eine Verbindung zwischen der gesagten Führung und dem gesagten Rahmen herstellt; und
ein Modul, um wahlweise wenigstens einen Bereich von wenigstens einem Verbindungsmechanismus zu heizen und/oder zu kühlen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens ein Verbindungsmechanismus wenigstens eines von einem Bolzen, einer Schraube und einer Zugstangen-Muttern-Kombination umfasst.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens ein Verbindungsmechanismus eine thermisch sensitive Deformationscharakteristik aufweist, welche ermöglicht, dass der jeweilige Verbindungsmechanismus wenigstens eines ausführt, von einer Expansion und Kontraktion als Reaktion auf das jeweilige Aussetzen zu einem Heizeinfluss und einem Kühlungseinfluss.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das gesagte Modul weiterhin umfasst:
eine Fluidversorgungsvorrichtung, welche in wirkender Strömungsverbindung mit wenigstens einem Verbindungsmechanismus angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend:
einen Sensor, um ein Maß für die räumliche Beziehung zwischen der gesagten Führung und dem gesagten Stößel zur Verfügung zu stellen; und
eine Steuereinrichtung, welche wirkend mit dem gesagten Sensor verbunden ist und welche wirkend mit dem gesagten Modul verbunden ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der gesagte Verbindungsaufbau, das gesagte Modul, der gesagte Sensor und die gesagte Steuereinrichtung zusammenarbeitend eine Feedback-Konfiguration bilden.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der gesagte Rahmen wenigstens ein Ständerstützelement umfasst.

8. Ein System zur Verwendung in einer Presse, wobei die gesagte Presse einen Stößel, eine Führung und einen Rahmen umfasst, und wobei das gesagte System umfasst:
einen Verbindungsaufbau, umfassend wenigstens ein Verbindungselement, wobei jedes Verbindungselement eine Verbindung zwischen der gesagten Führung und dem gesagten Rahmen herstellt; und
ein Steuersystem, das wirkend zugeordnet ist zu dem gesagten Verbindungsaufbau, wobei das gesagte Steuersystem derart angepasst ist, dass es wahlweise die Deformation von wenigstens einem Verbindungselement induziert.

9. System gemäß Anspruch 8, wobei die wahlweise Deformationsaktivität einschließt, dass der gesagte Verbindungsaufbau geeignet ist, um eine wahlweise Veränderung der räumlichen Beziehung zwischen der gesagten Führung und dem gesagten Stößel zu bewirken.