DE19919693C2 - Verfahren zur Positionsbestimmung eines Preßstempels einer Pulverpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Preß­ stempels einer Pulverpresse, vorzugsweise einer Metallpulverpresse nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Für die Herstellung maßgenauer Preßlinge ist die Positioniergenauigkeit von Ober- und Unterstempel einer Pulverpresse, beispielsweise einer Metallpulverpresse, von Bedeutung. Es ist eine Genauigkeit von < 0,01 mm einzuhalten.

Es ist bekannt, eine Wegmessung dadurch zu erhalten, daß der Weg des Kolbens eines Hydraulikstempels erfaßt wird, der den Preßstempel betätigt. Aufgrund der beim Pressen auftretenden Kräfte kommt es zu einer Auffederung des Maschinengestells. Die gemessenen Werte entsprechen daher nicht mehr den tatsächlichen. Hat die Matrize eine kegelige Form, kommt es auch zu einer Durchbiegung des Matrizentisches.

Aus DE 34 25 221 C2 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Preßstempels einer Pulverpresse bekannt geworden, bei dem bei Erreichen eines gespeicherten Abstandes von der Endposition des Stempels bezogen auf die Matrize die störungsfreie Umschaltung von einer sich mittels inkrementaler Positionsgeber ergebenden lageabhängigen Regelung auf eine kraftabhängige Regelung der Stempelposition erfolgt. Der Hauptteil des Preßvorgangs verläuft positionsabhängig gesteuert. In der Schlußphase wird eine wirksame Kraftüber­ setzung erreicht, ohne daß die Preßzeit verlängert wird. Eine Positionsbestimmung der Preßstempels weitgehend unabhängig von den Verformungen der Presse erfolgt nicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Preßstempels einer Pulverpresse anzugeben, das genau arbeitet und weitgehend unabhängig ist von Verformungen der Presse aufgrund von Preßkräften.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden zwei Wegaufnehmer verwendet. Ober- und Unterstempel weisen ein sog. absolutes Wegaufnehmersystem auf, das in herkömmlicher Weise arbeiten kann. Es arbeitet mit relativ geringer Genauigkeit für den groben Verfahrbereich, wobei eine Meßgenauigkeit von 0,01 mm ausrei­ chend ist.

Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein inkrementaler Wegauf­ nehmer verwendet, der z. B. eine Meßgenauigkeit von 0,25 µm aufweist. Dieser wird unmittelbar vom Preßstempel betätigt, beispielsweise über einen Ausleger am Preßstempel. Der Meßbereich eines solchen inkrementalen Meßgebers ist relativ kurz. Es reicht aus, wenn die Positionsbestimmung mit Hilfe des inkrementalen Meßgebers kurz vor dem Eintauchen des Preßstempels in die Matrize erfolgt.

Wesentlich ist ferner, daß die Umschaltung von dem einen auf den anderen Wegauf­ nehmer bei höchster Verfahrgeschwindigkeit, von z. B. 500 mm/sec., ruckfrei, ohne Positionsverluste und ohne Genauigkeitsverluste durchgeführt wird. Zu diesem Zweck wird im Rechner, in dem die Meßwerte verarbeitet werden, ein Referenzmaß ge­ speichert. Dieses Referenzmaß gibt einen vorgegebenen Abstand des Preßstempels zur Matrizenoberkante bzw. Matrizenunterkante wieder. Das Maß kann dadurch erhalten werden, daß eine entsprechende Lehre zwischen Stempel und Matrizentisch angeord­ net wird und der Stempel mit sehr geringer Geschwindigkeit gegen die Lehre gefahren wird. Da das Abstandsmaß bekannt ist, kann es im Rechner als Referenzmaß ge­ speichert werden. Im Rechner wird ferner ein sog. Referenzoffset gespeichert. Er wird dadurch erhalten, daß der Preßstempel vom Referenzmaß von der Matrize fort gefah­ ren wird und die Anzahl der Impulse gezählt wird, die bis zum Erreichen eines sog. Indeximpulses erzeugt werden. Die Indexierung erfolgt mit Hilfe des inkrementalen Wegaufnehmers. Wird daher während des Preßvorgangs vom inkrementalen Wegauf­ nehmer, der erst nahe dem Erreichen des Referenzoffsets betätigt wird, der Index­ impuls ausgelöst, ist damit der Abstand zwischen dem Stempel und der Matrize be­ kannt, und der inkrementale Wegaufnehmer kann dann bei Fortsetzung des Preßvor­ gangs die Position des Preßstempels angeben. Ist die Zahl der Impulse zurückgelegt, welche sich aus der Summe von Referenzmaß und Referenzoffset ergibt, entspricht die Anzahl der Impulse im Anschluß daran der jeweiligen Position des Preßstempels in der Matrizenbohrung. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Zäh­ ler die Anzahl der Impulse abgelegt, die beim Verfahren des Preßstempels vom Referenzmaß zum Referenzoffset hin erzeugt werden. In einem zweiten Zähler wird die jeweilige Istposition durch den inkrementalen Wegaufnehmer erfaßt. Die Summe aus Referenzmaß und Referenzoffset wird in einem Puffer vor dem zweiten Zähler ab­ gelegt. Bei Erreichen des Indeximpulses wird der Pufferinhalt auf den zweiten Zähler übertragen zwecks alleiniger Positionsbestimmung durch den inkrementalen Wegauf­ nehmer.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zum einen die Umschaltung vom absolu­ ten auf den inkrementalen Wegaufnehmer kontrolliert durch die Rechnung im Rah­ men seiner Prozeßzykluszeit ohne Positionsverlust. Vor jedem Umschaltvorgang wird der Bezugswert (Referenzmaß + Referenzoffset) für den zweiten Zähler durch den In­ deximpuls ständig aufgefrischt. Positionsverluste oder Verfälschung durch elektrische Störeinflüsse können insbesondere beim Dauerbetrieb der Presse verhindert werden und damit auch entsprechende Meßfehler.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Pulverpresse mit Wegaufnehmern.

Fig. 2 zeigt in zwei Darstellungen die Einstellung der Referenzpositionen der Presse nach Fig. 1

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Rechnerfunktionseinheiten für die Positionsbe­ stimmung der Presse nach Fig. 1.

In einem allgemein mit 10 bezeichneten und nicht weiter beschriebenen Maschinen­ gestell sind ein oberer Pressenzylinder 12 und ein unterer Pressenzylinder 14 ange­ bracht. Jeder Pressenzylinder 12, 14 weist einen Kolben 16 bzw. 18 auf zur Betäti­ gung eines Preßstempels 20 bzw. 22. Dem Pressenzylinder 12 bzw. 14 ist ein abso­ luter Wegaufnehmer 24 bzw. 26 zugeordnet. Der Preßstempel 20 weist einen Ausleger 28 und der Preßstempel 22 einen Ausleger 30 auf. Die Ausleger 28, 30 wirken mit einem inkrementalen Wegaufnehmer 32 zusammen.

Oberer Preßstempel 20 und unterer Preßstempel 22 wirken zusammen mit einer Matrize 34, die in einem Matrizentisch 36 angeordnet ist. Bei 38a ist ein Preßling angedeutet, der durch das Zusammenwirken der Preßstempel 20, 22 entsteht und bei­ spielsweise aus Metallpulver besteht.

In Fig. 2 ist der obere absolute Wegaufnehmer 24 angedeutet sowie seine Position oberhalb der Matrizenoberkante 38. Man erkennt außerdem den inkrementalen Wegaufnehmer 32 mit einem Taster 40, der vom Ausleger 28 betätigt wird. Mit 42 ist eine Strichreihe angedeutet, wodurch dargestellt werden soll, daß bei einer Verstel­ lung des Tasters 40 entlang des Doppelpfeils 44 pro Strich ein Impuls erzeugt wird. Mit 46 ist in der Strichreihe 42 ein sog. Indeximpuls angedeutet, dessen Bedeutung nachfolgend noch beschrieben werden soll.

In Fig. 3 ist ein Rechner bei 50 zu erkennen, der einen ersten Zähler 52 oder Z1 und einen zweiten Zähler 54 oder Z2 aufweist. Dem Zähler Z2 ist ein Puffer 54a vorgeord­ net. In einem Block 56 ist eine Addier- und Vergleichseinheit vorgesehen, in der auch ein Referenzmaß gespeichert ist.

Bevor der Rechner 50 eine Positionsermittlung des Preßstempels 20, 22 vornehmen kann, beispielsweise des Preßstempels 20 nach Fig. 1, wird ihm ein Referenzmaß für den Preßstempel 20 übergeben. Zur Einstellung der Referenzposition wird der Preßstem­ pel 20 vom Pressenzylinder 12 auf ein sog. Referenzmaß 58 (Fig. 2) gefahren. Dies geschieht mit Hilfe z. B. seiner besonderen Lehre, deren Abmessung mit hoher Genauigkeit erzeugt ist. Mit einem Eichmaß kann im übrigen die Position des Preß­ stempels relativ zur Matrizenoberkante 38 überprüft werden. Im Rechner 50 wird das Referenzmaß 58 für lange Zeit langzeitgespeichert. Für den absoluten Wegaufnehmer 24 steht nach diesem Kommando jederzeit die absolute Position fest.

Der Pressenzylinder 12 verfährt mit langsamer Geschwindigkeit den Preßstempel 20 nach oben, bis der inkrementale Wegaufnehmer 32 den Indeximpuls 46 erreicht. Der Zähler Z1 erfaßt die Zählimpulse vom Referenzmaß 58 bis zum Indeximpuls 46. Die Anzahl dieser Impulse oder die Entfernung ist in Fig. 2 mit 60 bezeichnet und wird nach­ folgend auch als Referenzoffset angegeben. Die Summe aus Referenzmaß 58 und Referenzoffset 60 wird im Rechner 50 gebildet und im Puffer 54a abgelegt.

Zu Beginn des Preßvorgangs befinden sich die Preßstempel 20, 22 in relativ weiter Entfernung zur Matrize 34. In dieser Phase liefert der absolute Wegaufnehmer 24 bzw. 26 die Istposition an den Rechner 50. Gleichzeitig findet jede Millisekunde ein Vergleich des Rechners 50 zwischen dem Stand des Zählers Z2 des inkrementalen Wegaufnehmers 32 und dem Summenmaß (Referenzmaß 58 + Referenzoffset 60) statt. Ist der Wert des Zählers Z2 kleiner als das Summenmaß, entnimmt der Rechner 50 die Istposition aus dem Zähler Z2 und arbeitet mithin ausschließlich mit dem hoch­ genauen inkrementalen Wegaufnehmer 32.

Kurz vor Erreichen des Summenmaßes durch den Preßstempel 20 kommt der Aus­ leger 28 bzw. 30 mit dem inkrementalen Wegaufnehmer 32 in Berührung. Über den dann erzeugten Indeximpuls 46 aktiviert dieser den Zähler Z2 zur Übernahme des Inhalts des Puffers 54a (Referenzmaß 58 + Referenzoffset 60).

Wird der Preßstempel 20 weiter in Richtung Matrizenoberkante 38 bewegt, reduziert sich der Zählerwert vom Zähler Z2, und nach dem oben beschriebenen Vergleich wird der inkrementale Wegaufnehmer zur Positionierung aktiv.

Claims (2)

1. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Preßstempels bezüglich einer Matrize in einer Pulverpresse mit folgenden Schritten:

• - in einem Rechner (50) wird ein Referenzmaß gespeichert, das einem vorgege­ benen relativ geringen Abstand des Preßstempels (20, 22) zur Oberkante (38) oder Unterkante der Matrize (34) entspricht,
• - im Rechner (50) wird ein Referenzoffset gespeichert, der dadurch ermittelt wird, daß die Impulse eines vom Preßstempel (20, 22) betätigten inkremen­ talen Wegaufnehmers (32) beim Hochfahren des Preßstempels (20, 22) vom Referenzmaß bis zu einem Indeximpuls gezählt werden,
• - oberhalb des Referenzoffset wird die Position des Preßstempels (20, 22) mit Hilfe eines absoluten Wegaufnehmers (24, 26) gemessen, der den Weg des Kolbens (16, 18) für den Freßstempel (20, 22) ermittelt und dessen Meßwerte in den Rechner (50) gegeben werden und
• - sobald die Istposition des Preßstempels (20, 22) gleich oder kleiner ist als das Summenmaß von Referenzoffset und Referenzmaß, werden die Impulse des inkrementalen Wegaufnehmers (32) zur Positionierung in den Rechner (50) gegeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zähler (Z1) die Anzahl der Impulse erfaßt, die beim Verfahren des Preßstempels (20, 22) vom Referenzmaß bis zum Referenzoffset erzeugt werden und ein zweiter Zähler (Z2) die Istposition des inkrementalen Wegaufnehmers (32) erfaßt, die Summe aus Referenzmaß und Referenzoffset in einen Puffer (54a) vor dem zweiten Zähler (Z2) abgelegt wird und bei Erreichen des Indeximpulses der Pufferinhalt auf den zweiten Zähler (Z2) übertragen wird zwecks alleiniger Positionsbestimmung durch den inkrementalen Wegaufnehmer (32).