DE2223464C3 - Verfahren zur Dickenkontrolle bei hydraulisch betriebenen Schmiedepressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dickenkontrolle bei hydraulisch betriebenen Schmiedepressen, bei welchem der für die Dicke des zu bearbeitenden Schmiedestückes vorgegebene Sollwert mit dem durch Messung des Abstandes zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Pressenteil ermittelten Istwert verglichen wird, wobei ein dem Preßdruck beim Justieren entsprechender Korrekturwert ermittelt und bei der Istwert-Darstellung eine Pressenkennlinie mittels elektronischer Steuerung berücksichtigt wird.

Es ist bisher nicht möglich, die Dicke des Schmiedestücks, nämlich den Istwert, durch Messung des Abstandes zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug im praktischen Schmiedebetrieb direkt zu messen. Deshalb wird üblicherweise der Abstand zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug indirekt zwischen einem beweglichen und einem feststehenden Pressenteil gemessen.

Der Nachteil dieser indirekten Messung besteht darin, daß von der Messung zwischen beweglichem und feststehendem Pressenteil nicht fehlerfrei auf die Dicke des Schmiedestückes geschlossen werden kann, sondern sich eine Differenz zwischen Messung und latsächlicher Dicke ergibt, die sich in Abhängigkeit von der Belastung der Presse beim Schmieden verändert. 4j Die Veränderung der Differenz beruht im wesentlichen darauf, daß sich mit der Zunahme der angewendeten Preßkraft die Säulen der Presse dehnen, sich der Schmiedetisch, auf dem das Unterwerkzeug befestigt ist, durchbiegt und daß Durchbiegungen der Querholme erfolgen.

Da beim Schmieden Werkzeuge unterschiedlicher Höhe verwendet werden, ist es erforderlich, daß eine »Nullung« durchgeführt wird, damit nach einem Werkzeugwechsel von dem zwischen dem beweglichen und dem feststehenden Pressenteil gemessenen Abstand auf den Astatid zwischen den Werkzeugen geschlossen werden kann. Dazu werden die Werkzeuge mit einer bestimmten (meist geringen) Preßkraft aufeircandergefahren und der dabei zwischen beweglichem und feststehendem Pressenteil gemessene Wert als Bezugsgrö-I3e für die automatische Dickenkontrolle beim Schmieden mit dem Werkzeugpaar verwendet, für das die Nullung durchgeführt wurde.

Wird die Nullung bei geringer Preßkraft vorgenommen, so ist wegen Säulendehnung und Durchbiegung von Tisch und Holmen der beim Schmieden tatsächlich vorhandene, zwischen den Werkzeugen bestehende Abstand größer als er sich bei der Messung zwischen dem beweglichen und feststehenden Pressenteil ergibt. Die Folge davon ist, daß das Schmiedestück zu dick wird.

Wird dagegen die Nuüung bei voller Preßkraft durchgeführt, so sind die Verhältnisse umgekehrt, wenn mit geringerer als voller P'reßkraft geschmiedet wird.

Die Korrekturwerte können zwar wahlweise auch über den gesamten Preßkraft bereich ermittelt werden,

jedoch wird die Justierung tatsächlich nur bei einer bestimmten Preßkraft vorgenommen und der Wert dieser Preßkraft bei Festsetzung des Korrekturwertes diesem zugrunde gelegt.
Andererseits hat man versucht, die Schmiedegenauigkeit dadurch zu verbessern, daß man durch Messung des im Preßzylinder herrschenden Druckes einen Korrekturwert ermiuelte, der der Istwertmeldung überlagert wurde. Da die Preßkraft dem im Preßzylinder herrschenden Druck proportional ist, besteht die Mög-

K) lichkeit, durch Druckmessung den Einfluß der Preßkraft auf die Veränderung der Differenz zwischen dem gemessenen und dem hieraus geschlossenen Meßwert in gewissen Grenzen zu berücksichtigen. Dabei werden dem Istwert einmal festgelegte, vom Druck im Preßzylinder abhängige Korrekturwerte überlagert. Wird hierbei der Korrekturweri der Höhe des Druckes proportional gewählt, so läßt sich der Einfluß der Säulendehnung verhältnismäßig gut ausschalten, da diese dem Hook'schen Gesetz entsprechend etwa proportional

jo zur Preßkraft erfolgt. Dagegen kann der Einfluß der Tischdurchbiegung und der Holmdurchbiegung auf diese Weise nicht ausgeschaltet werden, weil die Abhängigkeit dieser Einflüsse von der Preßkraft nur ungenau berechnet werden kann und weil diese Abhängigkeit im Laufe der Zeit durch Verschleiß, durch Wärmeeinflüsse u. dgl. einer Veränderung unterliegt.

Allgemein ergibt der bekannte Stand der Technik (die Zeitschrift »Brown Boveri Mitteilungen«, August 1967, Band 54, Nr. 8, S. 50; die Zeitschrift »American Machinist«, November 1969, S. 97 bis 99; die Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 16. Juli 1964, S. 916), daß überall dort, wo unter Nullung das Pressenverhalten gemessen wird, tatsächlich nur ein Gemisch an Daten ermittelt werden kann. Das Pressenverhalten wird nach einer geschätzten Charakteristik eingeschleust oder in der elektronischen Steuerung überlagert. Es wird dabei angenommen, daß das Presseriverhalten sich linear darstellen läßt und dementsprechend werden auch die Druckübersetzungsverhältnisse ausgelegt. In Wirklichkeit entspricht das Pressenverhalten aber keinesfalls einer linearen Funktion (z. El. können allein durch die Tischlängs- oder -querverschiebeeinrichtungen Einflüsse auftauchen, die sich erst von einem gewissen Druckverhalten an mil überlagern).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Dickenkontrolle bei hydraulisch betriebenen Schmiedepressen zu schaffen, durch das die Schmiedegenauigkeit wesentlich verbessert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die tatsächliche Pressenkennlinie über den gesamten Preßkraftbereich ermittelt und berücksichtigt wird. Die auf diese Weise erhaltene Pressenkennlinie lieferl für die Pressensteuerung preßkraftabhängige Korrekturwerte, die alle die Dickengenauigkeit des Werkstückes sons! beeinträchtigenden Einflüsse ausschalten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist keine gesonderte Festlegung von elektronischen Geräten notwendig; es können die üblichen Ge-

rate zur analogen oder digitalen Erfassung angewandt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von schematischen Darstellungen näher erlä Jtert. Es zeigt

A b b. 1 eine Unterflurschmiedepresse,

Abb.2 das Schema einer üblichen Steuerung für eine Schmiedepresse,

A b b. 3 eine andere bekannte, schematisch dargestellte Steuerung für eine Schmiedepresse,

A b b. 4a die zur Verwirklichung des erfindungsge- to maß vorgeschlagenen Verfahrens vorgeschlagene Steuerung für eine Schmiedepresse und

A b b. 4b ein Beispiel für eine bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Pressenkennlinie. '5

Die in A b b. 1 schematisch dargestellte Unterflurschmiedepresse besteht aus einem Fundamentholm 1, auf dem sich ein Schmiedetisch 2 befirJet. Ein Unterwerkzeug 3 ist auf dem Schmiedetisch befestigt. Dem Unterwerkzeug 3 gegenüber ist ein Oberwerkzeug 4 an einem Oberholm 5 angeordnet. Der Oberholm 5 steht über Säulen 6 mit einem Unterholm 7 in Verbindung. Zum Antrieb der Presse dient ein zwischen Fundamentholm 1 und Unterholm 7 angeordneter Preßzylinder 8. »5

Die Dicke eines Schmiedestückes wird durch den Abstand zwischen Oberwerkzeug 4 und Unterwerkzeug 5 im unteren Umkehrpunkt des Oberwerkzeuges bestimmt. Dieser Abstand ist in A b b. 1 mit α ungegeben.

Da, wie erwähnt, der Abstand zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug im Schmiedebetrieb nicht direkt gemessen werden kann, wird der Abstand zwischen einem beweglichen und einem feststehenden Pressenteil gemessen und von diesem Absi.ind auf den Abstand zwischen den Werkzeugen geschlossen. Bei dem in A b b. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient zur indirekten Ermittlung des Abstandes χ die Messung des Abstandes y zwischen Fundamentholm 1 und Unterholm 7. Um den jeweiligen Ausgangswert für die verschiedenen Werkzeuge festzulegen, wird, wie zuvor erwähnt, eine Nullung vorgenommen. Diese Nullung erfolgt im allgemeinen bei aneinanderliegenden Werkzeugen, also beim Abstand χ = 0.

Bei den bisher üblichen Pressensteuerungen geht der bei der Nullung ermittelte Wert von y als Bezugsgrößc in den Istwertgeber ein (A b b. 2). Da bei dieser in ,"»b b. 2 dargestellten .Art von Pressensteuerung die Einflüsse von Säulendehnung sowie Tisch- und Holmdurchbiegung nicht berücksichtigt werden, weisen die Schmiedestücke hinsichtlich ihrer Dicke große Ungenauigkeiten auf.

Auch die in A b b. 3 schematisch dargestellte Steuerung führt nicht zu optimalen Ergebnissen hinsichtlich der Dickengenauigkeit der Schmiedestücke, weil die Messung des Druckes im Preßzylinder den Einfluß der Preßkraft auf die Veränderung der Differenz y - χ nur in gewissen Grenzen berücksichtigt. Insbesondere werden bei diesem Verfahren der Istwertmeldung einmal festgelegte, vom Druck abhängige Korrekturwerte überlagert. Wird die Korrektur in ihrer Größe proporiional zum Druck gewählt, wird lediglich der Einfluß der Säulendehnung ausgeschaltet, nicht dagegen derjenige der Tisch- und Holmdurchbiegung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, das bei Verwendung der in A b b. 4 schematisch angegebenen Steuerung verwendet wird, erfolgt die Nullung dadurch, daß die Werkzeuge 3 und 4 (A b b. 1) in einen genau definierten Abstand voneinander gebracht werden, z. B. A- = 0. und daß die Preßkraft bei aneinanderliegenden Werkzeugen von Null bis zum Maximalwert gesteigert wird. Bei konstantem Abstand χ erhöht sich der Wert von y mit zunehmender Preßkraft auf Grund der Einflüsse von Säulendehnung sowie Tisch- und Holmdurchbiegung. Die Veränderung von ι über den Preßkraftbereich, d. h. das Verhalten der Presse unter Last, wird kontinuierlich oder in Einzelwerten gespeichert.

Die Nullung bei von Null bis zum Maximalwert gesteigerter Preßkraft wird nach jedem Werkzeugwechsel durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, während des Schmiedens mit einem bestimmten Werkzeugpaar die Nullung vorzunehmen, um z. B. die Veränderung des Pressenvcrhaltens durch Temperatureinflüsse beim Schmieden zu berücksichiigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Dickenkontrolle bei hydraulischen Schmiedepressen, bei welchem der für die Dicke dcb im bearbeitenden Schmiedestückes vorgegebene Sollwert mit dem durch Messung des Abstandes zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Pressentei! ermittelten Istwert verglichen wird, wobei ein dem Preßdruck beim Justieren entsprechender Korrekturwert ermittelt und bei der Istwert-Darstellung eine Pressenkennimie mitiels elektronischer Steuerung berücksichtigt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Pressenkennlinie über den gesamten Preßkraftbereich ermittelt und berücksichtigt wird.