DE3244171A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren maschinenteilen auftretenden kraft - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren maschinenteilen auftretenden kraftInfo
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Description
-- ■ PAT E N TANWALT^ ^
" - : · ■' DIPL.-ING. ALEX ST E NG ER
Kaiser-Friedrich-Ring 70 " DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE
D-4000 DÜSSELDORF 11 £/ DIPL.-ING. H E I N Z J. RING
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
Unser Zeichen:
23 552 Datum: 25.11.1982
Professor Dr.-Ing.Klaus Brankamp, Sperber weg_, f.0 ,,
4006 Erkrath 1
Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden Kraft
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden
Kraft für die überwachung insbesondere zyklisch wiederkehrender Produktionsprozesse, beispielsweise durch Umformung
oder Zerspanung, wobei in einem Vorlauf ermittelte und gespeicherte Sollwerte während der Produktion ständig mit den aktuellen
Werten verglichen werden, weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und schließlich eine Kaltmassivumformpresse
mit mindestens^.^inem aus Matrize und Stempel bestehenden
Werkzeug, das zjugittzlich^iöit einer von einem Auswerferhebel
betätigbaren, durch einp-^St eil schraube einstellbaren Auswerfernadel
versehen ist.und dessen Kraftaufnahme gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren überwacht wird.
Bei der Herstellung von Teilen ist es in der Mehrzahl der Fälle
erforderlich, die endgültige Form der Teile dadurch zu erzeugen3
daß Rohlingen oder Zwischenprodukten eine entsprechende Form gegeben wird. Bei einer derartigen Formgebung zur Herstellung
von Teilen finden überwiegend solche Prozesse Anwendung, bei denen die Formgebung durch eine Krafteinwirkung zwischen einem
Werkzeug und dem Werkstück abläuft,, Die Formgebung kann hierbei
entweder durch eine Umformung oder Abfarmung des
BAD ORIGINAL
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der Werkzeugkontur erfolgen oder durch spanabhebende Prozesse,
bei denen ausgehend von einem Rohteil das überflüssige Werkstoffvolumen mittels geeigneter Werkzeuge bis zur Fertigkontur
abgetragen wird. In beiden Fällen treten zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück Prozesskräfte auf, welche die Formgebung bewirken.
Für derartige Formgebungsprozesse ist es kennzeichnend, daß zwischen
den bei der Formgebung wirkenden Kräften und der erzeugten
Formgestalt des Werkstückes Korrelationen bestehen, die es ermöglichen, aus dem Verhalten der Prozesskräfte Rückschlüsse
zu ziehen, insbesondere darauf, ob der Formgebungsvorgang ordnungsgemäß,
d.h. in seiner Gesamtheit in der vorgesehenenArf und Weise abläuft. ·
Aus der deutschen Patentschrift 2 643 759 ist ein Verfahren zur
überwachung zyklisch wiederkehrender Produktionsprozesse bekannt, das mit Hilfe der Prozeßkräfte als Überwachungsgrößen gestattet,
Produktionsmaschinen automatisch zu überwachen. Dieses Verfahren hat sich zwischenzeitlich in der Praxis bewährt und breiten Eingang
in der Industrie gefunden.
Für die Anwendung dieses Verfahrens ist es Voraussetzung, daß aus dem jeweiligen Produktionsprozeß für das Prozessverhalten
signifikante Informationen gewonnen werden. Die Qualität der
Produktionsüberwachung ist hierbei umso besser, je signifikanter die Informationen sind. Durch eine Reihe von Untersuchungen konnte
zwischenzeitlich bestätigt werden, daß die signifikantesten Informationen, für die Produktionsüberwachung aus den voranstehend
genannten Prozesskräften gewonnen werden können, weil hier die eindeutigsten Korrelationen zwischen dem Verhalten der Kräfte
und dem Ablauf des Formgebungsvorganges vorliegen.
Um die beim Produktionsprozess zwischen Werkzeug und Werkstück
auftretenden Kräfte erfassen zu können, ist es bekannt, die zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftre-
tenden Kräfte zu erfassen, indem die Auswirkung der jeweiligen
Kraft auf ein zwischen den beiden Maschinenteilen befindliches Zwischenteil ermittelt wird,, Die Kr aft einwirkungen auf dieses
Zwischenteil werden in elektrische Signale umgesetzt, so daß ausschließlich derartige elektrische Signale ausgewertet werden
müssen,,. Die Umsetzung der Kraft einwirkungen in elektrische Signale
ist entweder nach dem piezo-elektrischen Meßverfahren oder
uryter Anwendung von Dehnungsmeßstreifen möglich. Beim piezoelektrischen
Meßverfahren werden Quarzscheiben mit Druck belastet, wobei die bei der Druckbelastung der Quarzscheiben entstehenden
Ladungen auf der Quarzoberfläche direkt proportional
dem Kraftverlauf sind. Bei dem Umsetzungsverfahren unter Verwendung
von Dehnungsmeßstreifen werden diese Dehnungsmeßstreifen auf einem kraftbeaufschlagten Teil derart angebracht, daß sie
die Dehnung oder Stauchung dieses Teils mitmachen. Die Dehnungen oder Stauchungen führen zu einer Widerstandsänderung der im Dehnungsmeßstreifen
vorhandenen Drahtschleifen, wodurch kraftproportionale
elektrische Signale gewonnen werden.
Zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen
auftretenden Kraft für die Überwachung von Produktionsprozessen war es bisher üblich, ein spezielles Zwischenteil
zu schaffen, welches in den Kraftfluß zwischen den zwei
gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen eingeschaltet wurde und die gesamten Kräfte zwischen den beiden Maschinenteilen übertrug«
Aus der deutschen Patentschrift 2 8l4 988 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander
bewegbaren Maschinenteilen auftretenden Kraft bekannt, bei der das Zwischenteil mit den in einem Maschinenteil auftretenden Gesamtkräften
belastet wird und zur Vermeidung einer überbelastung in einer für das Zwischenteil geschaffenen Trennebene des Maschinenteils
unter Bildung eines Spaltes derart angeordnet wird, daß der Spalt bei Erreichen einer vorgegebenen Kraft geschlossen
wird. Das mit Kraftmeßelementen, beispielsweise Dehnmeßstreifen, versehene Zwischenteil wird auf diese Weise gegen Überlastung
geschützt.
-r-
Zur Durchführung des bekannten "Verfahrens zur Erfassung einer
zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden Kraft war es deshalb erforderlich, die Konzeption der jeweils
zu überwachenden Maschine in soweit zu ändern, als mit Meßelementen versehene Zwischenteile in den Kraftfluß der Maschine
eingeschaltet werden mußten. Durch diese Zwischenteile mußten die vollen Prozeßkräfte für den Formgebungsvorgang übertragen werden,
sq lange sie den vorgegebenen Wert einer überlast nicht üb!er:stiegen,
Diese bekannten Maßnahmen zur Durchführung des bekannten Überwachungsverfahrens
sind jedoch nicht nur umständlich und aufwendig, sondern haben auch eine Verbreitung der Prozeßüberwachung dadurch
behindert, · . ■ ■ ' '"■ '
daß in vielen Maschinen kein Platz zur nachträglichen Unterbringung von Kraftmeßelementen zur Verfügung steht,
daß die Änderung der Maschinenkonstruktion im Hinblick auf die
Einbringung von Kraftelementen zu aufwendig ist, so daß eine Prozeßüberwachung nicht mehr wirtschaftlich angewendet werden
kann,
daß der Arbeitsbereich der Maschine eingeschränkt wird, beispielsweise
durch eine Verkürzung der Hubhöhe bei Pressen, und ■ .
daß die Kraftmeßelemente nur so weit vom zentralen Prozeßgeschehen
angeordnet werden können, daß nicht mehr allein reine Prozeßkräfte gemessen werden, sondern Überlagerungen mit dynamischen'
Kräften im Maschinengestell und mit sonstigen Kräften aus Antriebselementen der übrigen Maschinenmechanik stattfinden·,,
Ausgehend von dem voranstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden Kraft für die überwachung von
Produktionsprozessen zu schaffen, die es ermöglichen, nicht nur bei neu herzustellenden Maschinen, sondern auch bei in der Industrie
-f-
bereits eingesetzten Produktionsmaschinen signifikante Kraftäußerungen
der Produktionsprozesse j beispielsweise durch Umformung oder Zerspanung, zu erfassen, damit zur Produktionsüberwachung
in einem Vorlauf ermittelte und gespeicherte Sollwerte während der Produktion ständig mit den aktuellen Werten verglichen
werden können« Der Ausrüst- bzw. Nachrüstaufwand für das
erfindungsgemäße Verfahren bzw. die zugehörige Vorrichtung soll auf ein Minimum reduziert werden, wobei die zu erfassenden Kräfte
außerdem dort erfaßt werden sollen, wo sie im höchsten Maße prozeßsignifikant
sind, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zum Formgebungsbereich der Maschine. Das erfindungsgemäße Verfahren und
die zugehörige Vorrichtung sollen sich schließlich auf die verschiedensten Formgebungsprozesse übertragen lassen, um-maschinenindividuelle
und damit unwirtschaftliche Lösungen zu vermeiden.
Die Lösung der voranstehenden Aufgabenstellung durch das erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als SoIl- und Istwerte der zu überwachenden Kraft mindestens eine signifikante
Teilkraft in Form von Materialspannungen in mindestens einem der Maschinenteile erfaßt wird.
Mit.diesem Vorschlag der Erfindung wird auf die Erfassung der beim
Produktionsprozeß zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden Gesamtkraft verzichtet und stattdessen
nur mindestens eine signifikante Teilkraft in Form von Materialspannungen erfaßt, die in mindestens einem der Maschinenteile auftreten.
Auf diese Weise ist es möglich, zur überwachung des Produktionsprozesses prozeßnahe Kräfte in.Form von Materialspannungen
zu erfassen, deren absolute Größe nur einen Bruchteil der bisher zur Produktionsüberwachung erfaßten Gesamtkräfte beträgt. Dies
ermöglicht nicht nur die Verwendung kleinerer und damit einfacherer Kraftmeßelemente, sondern schafft auch die Voraussetzung,
diese Kraftmeßelemente in Maschinenelemente einzubauen, die in der Nähe des eigentlichen Formgebungsprozesses angeordnet sind. Durch
die Verwendung derartiger Maschinenelemente zur Erfassung einer
-st-
3
für die Produktionsüberwachung signifikanten Teilkraft entfallen bisher notwendige Änderungen an der Maschinenkonstruktion
insbesondere die Einfügung von Zwischenteilen mit im Hinbliäc
auf die zu übertragende Gesamtkraft großem Raumbedarf,
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Materialr
spannungen innerhalb von Maschinenelementen ermittelt, die wesentlich an der Kraftübertragung beteiligt sind. j
Wird als Beispiel der Kraftfluß bei der Auflage eines beliebigen Werkzeuges auf der Maschine betrachtet, wird über diese Auflagefläche
die Gesamtheit der bei der Formgebung auf das Werkzeug einwirkenden Kräfte auf die Maschine übertragen. Diese Kräfte
verteilen sich mehr oder weniger gleichmäßig auf die gesamte Auf~ lageflache, so daß an jedem Punkt dieser Auflagefläche eine gewisse
Flächenpressung herrscht» Dieser Flächenpressung entsprechend ergibt sich unterhalb der Auflagefläche eine Materialspannungsverteilung,
wobei in unmittelbarer Nähe der Auflagefläche die Spannungen am höchsten sind und weiter weg die Spannungen allmählich
in dem Maße abnehmen, wie.sie entsprechend dem Kraftfluß in der Maschine über breitere Querschnitte geleitet werden. Entsprechend
den jeweils örtlich wirkenden Materialspannungen treten aufgrund der jeweils herrschenden mechanischen Gesetze entsprechende
Materialstauchungen ein.
Ebenso wie die Gesamtkraft des Prozesses ist die Materialspannung bzw. MaterialStauchung 'an irgend einer Stelle unterhalb der
Spannfläche signifikant für da.s Prozeßverhalten. Ändert sich
dieses Prozeßverhalten der Maschine und damit die Formgebungskraft, so ändert sich zwangsläufig auch die Spannung bzw.Stauchung
an der bezeichneten Stelle. Dieser Zusammenhang gilt auch dann noch, wenn beispielsweise durch Änderung der Verformungskräfte nicht nur der Höhe und des Laufes nach, sondern auch des
Angriffspunktes oder der Richtung nach sich die gesamte Flächen-
Pressungsverteilung in der Auflagefläche ändert, wodurch gleichzeitig eine Änderung der Verteilung in der Materialspannung
verbunden ist. Auch in diesem Fall zeigt die an einem beliebigen Punkt eintretende Spannungsänderung an, daß und wie
sich das Prozeßverhalten geändert hat»
Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag kann das kraftbeaufschlagte Maschinenelement in seiner Gesamtheit erhalten bleiben^ wenn es
gelingt, für die Erfassung einer signifikanten Teilkraft des Prozesses in einem Teilbereich, des Maschinenelements die dort
wirkenden Materialspannungen bzw.Materialstauchungen zu erfassen.
Da bei ausgeführten Maschinen der Konstruktionsspielraum für den Formgebungsprozeß voll ausgenutzt ist, bleibt üblicherweise
kein Raum, zusätzliche Maschinenelemente anzubringen» Für die Krafterfassung gemäß dem Verfahren der Erfindung sollen deshalb
vorhandene Maschinenelemente benutzt werden, die zur Ermittlung der Materialspannungen abgeändert werden, wobei aus Gründen der
Wirtschaftlichkeit nur solche Maschinenelemente verändert werden sollen, bei denen der Änderungsaufwand möglichst gering ist. Dies
ist insbesondere bei Stellschrauben, Befestigungsschrauben und sonstigen Stell- und Befestigungselementen sowie bei Unterlegteilen
im Werkzeugbereich der Maschinen der Fall. Um auch bei einer Umrüstung der Maschine den zur Produktionsüberwachung notwendigen
Aufwand auf einem Minimum zu halten, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die Materialspannungen innerhalb von Maschinenelementen
zu ermitteln, die bei einem Auswechseln der unmittelbar formgebenden Werkzeugteile in der Maschine bzw. dem Werk-.
zeug verbleiben. In diesem Fall müssen die zur Erfassung der Teilkräfte ausgerüsteten Maschinenelemente nicht mit umgerüstet werden,
wenn ein anderes Werkzeug bzw. ein anderes unmittelbar formgebendes Teil eines Werkzeuges verwendet wird=
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen,
mehrere Teilkräfte in Form von Materialspannungen zu
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erfassen, von denen jede für eine typische Eigenschaft des :
Produktionsprozesses signifikant ist. Hierdurch wird der große Vorteil erzielt, daß anstelle der beim bisher bekannten Verfahren
erfaßten Gesamtkraft ausschließlich geringere Teilkräft<£
geringerer Größe erfaßt werden, die nicht nur einfacher, sondern auch näher am eigentlichen Formgebüngsprozeß zu ermitteln sind,
darüber hinaus differenziertere Auskünfte über den zu überwachenden Produktionsprozeß geben, so daß insbesondere bei Abweichungen
der während der Produktion ermittelten Istwerte von den Sollwerten präzisere Auskünfte über die Ursachen von Störungen
gegeben werden können.
Sofern eine Produktionsmaschine mehrere Umformstationen beinhaltet,
wie dies beispielsweise bei Mehrstufenpressen der Fall ist, werden die signifikanten Teilkräfte in Form von Materialspannungen
in mindestens einem der Maschinenteile je Umformstufe erfaßt. Die.
Produktionsüberwachung gemäß der Erfindung läßt sich somit nach den einzelnen Umformstufen differenzieren, wobei es selbstverständlich möglich ist, je Umformstufe auch mehrere Teilkräfte
in Form von Materialspannungen zu erfassen, um die Aussagekraft
der Überwachung zu erhöhen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftmeßelement in eine Aussparung eines mindestens eine Teilkraft übertragenden Maschinenelements
eingesetzt und mittels mindestens eines Spannelements spielfrei festgelegt ist. Mit Hilfe dieses Kraftmeßelements wird
in Form von Materialspannungen im Maschinenelement eine signifikante
Teilkraft als Soll- und Istwert der zu überwehenden Kraft
erfaßt. Da nicht die vom Maschinenelement insgesamt zu übertragende Kraft erfaßt werden muß, kann die Aussparung im Maschinenelement
klein sein, so daß weder die Spannungsverteilung innerhalb des Maschinenelements wesentlich beeinflußt wird, noch das Maschinenelement
in seiner prozeßnotwendigen Festigkeit beeinträchtigt
wird. Das in die Aussparung einzusetzende Kraftmeßelement
dient lediglich zur Erfassung von Materialspannungen, so daß
es in seinen Abmessungen klein gehalten werden kann, zumal keine Gefahr einer überbeanspruchung besteht» Wichtig ist
lediglich, daß die Aussparung in einem Bereich des Maschinenelementes angebracht ist, in dem prozeßrelevante Spannungen
wirkenβ
Die im Maschinenelement auszubildende Aussparung kann eine Durchgangsbohrung sein, in der das Kraftmeßelement durch zwei
Spannelemente derart festgehalten wird,daß es die im benachbarten Material des Maschinenelements auftretenden Materialspannungen
aufzunehmen in der Lage ist« Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Aussparung als Anbohrung ausgeführt, in der das Kraftmeßelement mittels eines Spannelements
spielfrei zwischen dem Grund der Anbohrung und dem Spannelement festgelegt ist.
Obwohl die Möglichkeit besteht, als Spannelemente Keile oder Spreizdübel zu verwenden, wird zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorgeschlagen, das Spannelement als Madenschraube auszubilden und in einen mit Innengewinde versehenen
Abschnitt der Bohrung einzuschrauben. Hierdurch lassen sich der konstruktive Aufwand und der Raumbedarf des im Maschinenelement
unterzubringenden Kraftmeßelementes weiter verringern»
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Kraftmeßelement rohrförmig ausgebildet und auf seiner Mantelfläche mit mindestens einem Dehnmeßstreifen versehen. In diesem
Fall wird die Madenschraube erfindungsgemäß mit einem Zentrierfortsatz für das rohrförmige Kraftmeßelement versehen« Bei
dieser Konstruktion wird über die Madenschraube auf das Kraftmeßelement eine dosierte Vorspannung aufgebracht, so daß nicht
nur jegliches Spiel vermieden wird, sondern nach einem Abgleich der Vorspannung im nachgeschalteten Meßverstärker mit
dem Kraftmeßelement auch im Bereich kleiner Kräfte einwandfrei
und mit durchgehend gerader Kennlinie gemessen werden kann. Die Madenschraube übernimmt gleichzeitig die zentrische Ausrichtung
und seitliche Fixierung des Kraftmeßelements.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Kraftmeßelement
als Meßzelle nach dem piezo-elektrischen Meßverfahren ausgebildet.
Auch bei dieser Ausführungsform läßt sich eine; Miniaturisierung
der Kraftmeßzelle erreichen, die derart in ein Maschinenelement . ;;
eingebaut werden kann, daß Streckungen oder Stauchungen des das
Kraftmeßelement umgebenden Materials diesem zwangsläufig mitgeteilt werden, so daß Materialspannungen in massiven Maschinenelementen
erfaßt werden können. An der Wandung des Kraftmeße'lemente
treten nämlich bei gleichem Elastizitätsmodul dieselben Materialspannungen auf, wie im benachbarten Material des Maschinenelements,
und zwar unabhängig von dessen Querschnitt. Die erfindungsgemäße Konstruktion beinhaltet weiterhin einen wirksamen
überlastungsschutz.
Prozeßbedingt ist es bei Störungen des Produktionsprozesses
leicht möglich, daß im Störungsfall außerordentlich hohe Prozeßkräfte
auftreten; dies ist beispielsweise bei umformenden Prozessen der Fall, wenn unbeabsichtigt mehr Material, beispielsweise
mehrere Teile gleichzeitig, zwischen die Werkzeuge gerät. Bei spanabhebenden Prozessen sind abnorme Kraftspitzen nach einem
Werkzeugbruch möglich. Die Maschinenkonstruktionen werden daher üblicherweise mit entsprechenden Sicherheiten ausgelegt. Bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Krafterfassung wird dem Kraftmeßelement
niemals mehr Spannung beaufschlagt als dem umliegenden Material des Maschinenelements. Das Kraftmeßelement unterliegt
somit demselben Schutz gegenüber Belastung.wie das Maschinenelement,
in das es eingebaut ist. Ein solcher überlastschutz ist
bei den bekannten Kraftmeßverfahren, bei denen der gesamte
Kraftfluß des Prozesses- über das Kraftmeßelement geht, nicht
möglich, es sei denn, daß das Kraftmeßelement erheblich überdimensioniert
wird, worunter jedoch nicht nur die Empfindlichkeit leidet, sondern auch die Möglichkeit zu seiner Verwendung.
Ebenso wie die Einbringung des Kraftmeßelements können auch
die entsprechenden Kabelkanäle zu seinem elektrischen Anschluß durch Bohrungen innerhalb des Maschinenelements geschaffen
werden« Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung vorgeschlagen,das Spannelement mit einer zentralen Bohrung für die Meßdrähte des
Kraftmeßelements zu versehen.
Besonders geeignet für die Erfassung von Prozeßkräften sind Stell- und Befestigungsschrauben im Werkzeugbereich der Maschinen,
und zwar deswegen, weil konstruktionsbedingt die Schraubenköpfe stets in einem Maschinenbereich liegen, der frei zugänglich
ist, um dem Maschinenbediener die notwendigen Stell- und Befestigungsoperationen
zu ermöglichen» Hierdurch bietet sich gleichzeitig ein Weg für die Kabelableitung, um aus dem konstruktionsbedingt
meist unzugänglichen Zentralbereich des Prozesses nach außen zu gelangen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bevorzugt für Kaltmassivumformpressen
verwenden, die mindestens ein aus Matrize und Stempel bestehendes Werkzeug besitzen, das zusätzlich mit einer
von einem Auswerferhebel betätigbaren, durch eine Stellschraube einstellbaren Auswerfernadel versehen ist„ Um bei einer derartigen
Kaltmassivumformpresse den zyklisch wiederkehrenden Produktionsprozeß
dadurch zu überwachen, daß in einem Vorlauf ermittelte und gespeicherte Sollwerte während der Produktion ständig mit den
aktuellen Werten verglichen werden, wird zur Erfassung signifikanter Teilkräfte der als Soll- und Istwerte zu überwachenden
Kraft mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, ein Kraftmeßelement in der Stellschraube für die Auswerfernadel und mindestens
ein Kraftmeßelement in einem die Matrize und/oder den Stempel
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gegenüber dem Maschinengestell bzw. dem Schlitten abstützenden
Maschinenelement anzuordnen» Diese erfindungsgemäße Ausbildung
hat den Vorteil, daß in Form von Materialspannungen Teilkräfte
der für den Umformvorgang notwendigen Kraft erfaßt werden, die für den Umformvorgang eine hohe Aussagefähigkeit besitzen, so
daß nicht nur Fehler schnell erkannt,sondern auch genaue Rückschlüsse
auf deren Ursache gezogen werden können.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie der Verfahrensablauf eines Produktionsprozesses
anhand mehrerer Verfahrensschritte nebst einem Diagramm dargestellt, anhand denen sowohl das erfindungsgemäße
Verfahren als auch Beispiele für die zugehörige Vorrichtung erläutert werden sollen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer liegenden Kurbelpresse zur Herstellung von Schraubenrohlingen
durch Kaltmassivumforung,
Fig. 2 eine Einzelheit der Kurbelpresse gemäß dem in Fig.l
strichpunktiert eingekreisten Bereich, und zwar in einem Teilschnitt,
Fig. 3 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Darstellung
der in der Kurbelpresse gemäß den Fig.l und 2 verwendeten Stellschraube für die Auswerfernadel,
Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt der Amboßplatte sowie
der angrenzenden Bauteile gemäß dem rechten Teil der Darstellung in Fig*2,
Fig. 5 einen schematischen Ablauf der Umformung eines Werkstückrohlings
zu einem Schraubenrohling anhand von vier Ausschnitten des Verfahrensablaufs,
Fig. 6 ein Kraft-Zeit-Diagramm der an der Kurbelpresse gemäß
den Fig.l bis 4 gemessenen Teilkräfte,
Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäs-
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sen Vorrichtung anhand eines senkrechten Schnittes durch das Werkzeug einer GewindeWalzmaschine und
Fig. 8 eine Draufsicht auf das Werkzeug nach Fig.7.
Die zum besseren Verständnis in Fig.l dargestellte liegende Kurbelpresse
wird beim Ausführungsbeispiel zur Herstellung von Schraubenrohlingen
aus zylindrischen Werkstückrohlingen verwendet. Die Kurbelpresse besitzt ein Maschinengestell l,auf dem ein durch
einen Kurbelantrieb 2 verschiebbarer Schlitten 3 längsbeweglich geführt ist ο Am Schlitten 3 ist ein Stempel 4 befestigt, der bei
jedem der zyklisch wiederkehrenden Produktionsprozesse ein Werkstück W in eine Matrize 5 einschiebt und hierbei verformt, wie
dies später anhand der Fig.5 erläutert werden wird«, Die Matrize
ist über eine Amboßplatte 6 wiederum am Maschinengestell 1 abgestützt, wie insbesondere die allgemeine Darstellung in Fig.l
zeigt»
Wie aus Sg. 2 hervorgeht, ist die Matrize 5 auf ihrer dem Stempel 4 zugewandten Seite mit einer abgestuften, den späteren Schaft
der Schraube bildenden Anbohrung versehen, die zur Amboßplatte β hin in eine Bohrung kleineren Durchmessers übergeht. In dieser
Bohrung befindet sich eine Auswerfernadel 7, die unter der Kraft einer Rückstellfeder 8 steht und deren verdicktes Endstück 7a,
das zugleich als Anschlag an der Matrize 5 dient, an einem Druckbolzen
9 anliegt.
Dieser Druckbolzen 9 ist im Maschinengestell 1 axial verschiebbar
geführt und wird durch einen Auswerferhebel 10 betätigt, der in geeigneter Weise angetrieben wird, um nach jedem Umformvorgang
und nach Zurückfahren des Stempels 4 den hergestellten Schraubenrohling
durch Betätigen der Auswerfernadel 7 aus der Matrize 5 auszuwerfen. Die vordere Stirnfläche der Auswerfernadel 7 bildet
zugleich die Begrenzung der formgebenden Anbohrung innerhalb der Matrize 5. Um die exakte Länge des Schaftes der herzustellenden
Αϊ
Schraube einstellen zu können, wird die hintere Endstellung des
Auswerferhebels 10 und damit auch der Auswerfernadel 7 durch eine Stellschraube 11 begrenzt, die in axialer Verlängerung des Druckbolzens
9 in das Maschinengestell 1 eingeschraubt ist, wie dies ebenfalls die Fige2 erkennen läßt. Die Einführungstiefe des Werkstückrohlings
W in de Matrize 5 wird somit letztlieh durch die Stellschraube 11 festgelegt.
Wie aus dem Ablauf des Umformvorganges gemäß Fig.5 hervorgeht,wird
der Werkstückrohling W derart zwischen; Stempel 4 und Matrize 5
gehalten, daß er bei der anschließenden Bewegung des Schlittens
3 in Richtung auf die Matrize 5 in die formgebende Anbohrung der
Matrize 5 eingeschoben wird. Hierbei'wird gemäß dem zweitefti ,Aus- schnitt
aus dem Umformvorgang gemäß Fig.5 zuerst das vordere Ende
des Werkstückrohlings so lange reduziert, bis der Werkstückrohling W an der Stirnfläche der Auswerfernadel 7 zur Anlage kommt. Sobald
diese Anlage erreicht ist, bewirkt eine weitere Bewegung des Stempels 4 ein Anstauchen des späteren Schraubenkopfes, wie dies der
dritte Verfahrensausschnitt zeigt. In der Endstellung gemäß dem
unteren Verfahrensausschnitt in Fig.5 hat auch der spätere Kopf
der Schraube seine gewünschte Form erhalten, so daß der mit dem Schlitten 3 verbundene Stempel 4 zurückgezogen und der Schraubenrohling
durch die Auswerfernadel 7 aus der Matrize 5 ausgeworfen werden kann.
Um den voranstehend geschilderten, zyklisch wiederkehrenden Produktionsprozeß
zu überwachen, wird die zwischen den beiden gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen, nämlich dem Schlitten 3 einerseits
und dem Maschinengestell 1 andererseits auftretende Kraft, die für den Umformvorgang verantwortlich ist, hinsichtlich ihrer
Größe und ihres Verlaufes über den Zeitabschnitt eines vollen Zyklus, d.h. eine volle Umdrehung des Kurbelantriebes 2 üteewacht.
Diese Überwachung erfolgt durch einen ständigen Vergleich der während der Produktion ermittelten aktuellen Werte mit Sollwerten,
die in einem Vorlauf ermittelt und gespeichert wurden. Anstelle
Aß
der Gesamtkraft zwischen den beiden gegeneinander bewegten Maschinenteilen 3 und 1 werden als Soll- und Istwerte lediglich
signifikante Teilkräfte in Form von Materialspannungen erfaßt, die beim Ausführungsbeispiel innerhalb von drei Maschinenelementen
ermittelt werden.
Als eine Teilkraft wird ein Teil der Druckspannungen ermittelt, die beim Umformvorgang in der Stellschraube 11 auftreten und
die die Druckbeanspruchung der Auswerfernadel 7 repräsentieren.,
Der Verlauf dieser Teilkraft ist bei normalem Ablauf des Umformvorganges mit strichpunktierten Linien im Diagramm nach Pig,6
dargestellt» Um diese Teilkraft zu ermitteln, ist die Stellschraube 11 ausgehend von ihrer vorderen Stirnfläche mit einer
Anbohrung 11a versehen, die auf ihrem äußeren Abschnitt 11b mit Innengewinde versehen ist. Am Grund lic der Anbohrung 11a ist
beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ein rohrformig.es Kraftmeß-·
element 12 abgestützt, das auf seiner Mantelfläche mit mehreren Dehnmeßstreifen 13 versehen ist. Dieses rohrförmige Kraftmeßelement
12 wird zwischen dem Grund lic der Anbohrung 11a und einem Spannelement spielfrei und gegebenenfalls unter Vorspannung
gehalten, wobei beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 das Spannelement
als Madensttraube 14 ausgebildet ist. Diese Madenschraube
14 besitzt einen Zentrierfortsatz 14a, der in das rohrförmige . Kraftmeßelement 12 eingreift. Die Madenschraube 14 ist in den
mit Innengewinde versehenen Abschnitt lib der Anbohrung 11a eingeschraubt. Der nicht von der Madenschraube 14 ausgefüllte
Teil des Abschnittes 11b wird durch den Schaft einer Abdeckschraube
15 ausgefüllt, deren mit Schlüsselflächen 15a versehener Kopf eine Anlagefläche für den Auswerferhebel 10 bildet»
Aus der Darstellung in Fig.3 ist klar ersichtlich, daß bei einer
von der Auswerfernadel 7 herrührenden Belastung der Stellschraube 11 in axialer Richtung innerhalb der Stellschraube 11 Materialspannungen
in Form von Stauchungen auftreten, die zu einem Teil
auch auf die Dehnmeßstreifen 13 des Kraftmeßelements 12
übertragen werden. In den Dehnmeßstreifen 13 haben diese Druckspannungen eine Veränderung des elektrischen Widerstandes $ur
Folge, so daß mit dem Kraftmeßelement 12 kraftproportionale elektrische
Signale erzeugt werden. Diese Signale werden durch Meßdrähte 16a eines Kabels 16 aus der Stellschraube 11 herausgeführt.
Wie Fig.3 erkennen läßt, ist das KatfeL 16 in einer zentralen Bohrung
der Stellschraube 11 verlegt. Es führt zu einer Kabelab'führung l6b, die mit einem geeigneten Meßverstärker in Verbindung
steht.
Als zweite signifikante Teilkraft, der insgesamt zwischen Schlitten
3 und Maschinengestell 1 auftretenden Umformkraft wird'beim
Ausführungsbeispiel ein Teil der Materialspannung gemessen, die in der Amboßplatte 6 auftritt und von der Belastung der Matrize
herrührt. Diese Teilkraft ist im Diagramm gemäß Fig.6 mit gestrichelten
Linien dargestellt.
Wie die vergrößerte Darstellung in Fig.4 erkennen läßt, stützt
sich die Matrize 5 bei einer Belastung in Preßrichtung auf der Amboßplatte 6 ab, die wiederum an einem Teil des Maschinengestells
1 anliegt. Diese Amboßplatte 6 ist im Bereich der Anlagefläche
der Matrize 5 mit einer Anbohrung 6a versehen, die von der Seite des Maschinengestells 1 ausgeht und im vorderen Teil einen mit
Innengewinde versehenen Abschnitt 6b aufweist. Am Grund 6c dieser
Anbohrung 6a stützt sich wiederum ein rohrförmiges Kraftmeßelement
12 ab, das auf seiner Mantelfläche mit mehreren Dehnmeßstreifen 13 versehen ist. Die elektrischen Meßdrähte dieser Dehnmeßstreifen
13 sind der besseren Übersicht wegen in Fig.4 nicht dargestellt. . ■
Auch das in der Anbohrung 6a der Amboßplatte 6 befindliche Kraftmeßelement
12 wird durch ein als Madenschraube 14 ausgebildetes Spannelement spielfrei in der Anbohrung 6a eingespannt, wobei
.10
ein Zentrierfortsatz l4a der Madenschraube ll\ zugleich die notwendige
Zentrierung des Kraftmeßelements 12 bewirkt. Das Kraftmeßelement 12 erfaßt somit über seine Dehnmeßstreifen 13 diejenigen
Materialspannungen, die im Bereich der Anbohrung 6a in der Amboßplatte 6 auftreten und die von einer Teilkraft der auf die Matrize
5 ausgeübten Kraft erzeugt werden.
Während das Kraftmeßelement 12 in der Stellschraube 11 über die Messung einer Teilkraft eine signifikante Aussage darüber liefert,
wie beim Ablauf des Umformvorganges die Kraft-beaufschlagung der Auswerfernadel 7 abläuft, gibt das in der Amboßplatte 6 eingebaute
Kraftmeßelement 12 die Materialspannungen wieder, die durch eine
Belastung der Matrize 5 entstehen. Ein Vergleich der mit strichpunktierten und gestrichelten Linien gezeichneten beiden Kurven
in Fig. 6 zeigt, daß bei einem ordnungsgemäßen Ablauf des Umformvorganges
zuerst die Matrize 5 mit einer Kraft/beaufschlagt wird,
die zur Reduzierung des vorderen Endes des Werkstückrohlings W gemäß dem Verformungsabschnitt zwischen den Zeiten t. und tp
erforderlich ist« Bei gleichzeitigem Abfall dieser Kraft beginnt nunmehr zwischen den Zeitpunkten t„ und t, eine Kraftauswirkung
auf die Auswerfernadel 7S weil sich jetzt der Werkstückrohling W
auf dieser Auswerfernadel 7 abstützt. Im Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t., und tu erreicht diese Teilkraft ihren Höhepunkt,
geht jedoch zurück, weil durch die Anstauchung des späteren Schraubenkopfes
ein erheblicher Teil der Veformungskraft vom Stempel 4
durch den sich vergrößerten Endabschnitt des Werkstückrohlings W unmittelbar auf die Matrize 5 übertragen wird. Die in der Amboßplatte 6 gemessene Teilkraft erreicht zum Zeitpunkt t^ ihr Maximum
und fällt anschließend gemeinsam mit der in der Stellschraube 11 gemessenen Teilkraft auf Null ab, wenn im Zeitpunkt t,- der Stempel
4 seine endgültige Position erreicht hat.
Im Diagramm der Hg.6 ist mit ausgezogenen Linien der Kraftverlauf
derjenigen Teilkraft dargestellt,die durch eine entsprechende Anordnung
eines Kraftmeßelements im Stempel 4 gemessen wird. Bei
richtiger Anordnung des Kraftmeßelements innerhalb des Stempels
4 bzw. eines den Stempel 4 am Schlitten 3 abstützenden Maschinenelements
stellt die mit ausgezogenen Linien in Fig.6 eingezeichnete
Kurve eine Addition der in der Stellschraube 11 und in der Amboßplatte 6 gemessenen Teilkräfte dar.
Bei einer Abweichung der für jeden Produktionszyklus erfaßten
Teilkräfte von dem in Fig.6 dargestellten Sollverlauf läßt sich
nicht nur eine Aussage darüber machen, ob die Abweichung innerhalb
eines zulässigen Spielraumes liegt, sondern auch darüber, bezüglich welches Maschinenelements und zu welchem Zeitpunkt Abweichungen
auftreten. Die Verwendung signifikanter Teilkräfte zur überwachung des Produktionsprozesses gestattet somit nicht nur
eine äußerst exakte überwachung, sondern liefert bei auftretenden Abweichungen auch eindeutige Hinweise darauf, wo der jeweilige
Fehler zu suchen ist. Durch den Einbau der Kraftmeßelemente
in Maschinenelemente 6 und 11, die signifikante Teilkräfte des Produktionsprozesses übertragen, werden überbelastungen der Dehnmeßstreifen
13 wirkungsvoll verhindert. Die Erfassung von Teilkräften ermöglicht es schließlich, die Kraftmeßelemente derart
klein zu bauen, daß sie prozeßsignifikanten Stellen ohne Schwierigkeiten
eingesetzt werden können.
In den Fig.7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel anhand
einer Gewindewalzmaschine dargestellt, mit der beispielsweise der auf der Kaltumformpresse nach Fig.l hergestellte Schraubenrohling
mit Gewinde versehen wirde
Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Werkzeug einer solchen Gewindewalzmaschine
besitzt eine feste Walzbacke 17, die mittels einer Lasche 18 an einem Walzbackenkorb 19 festgespannt ist, und zwar
mit Hilfe mehrerer Schrauben 20. Der Walzbackenkorb 19 wird seinerseits mittels Spannschrauben 21 an einem Korbhalter 22 festgelegt,
der beim Ausführungsbeispiel einen winkelförmigen Querschnitt besitzt, so daß zwei im Winkel zueinander stehende Spann-
schrauben 21 zur Lagebestimmung des Walzbackenkorbes 19 verwendet werden können. Die exakte Ausrichtung des Walzbackenkorbes
19 im Verhältnis zum Korbhalter 22 erfolgt durch zwei Reihen von Stellschrauben 23, die in Gewindebohrungen des Korbhalters 22
eingeschraubt sind und auf Zwischenstücke 24 wirken, welche in
den Walzbackenkorb 19 eingesetzt sind»
Der Umformvorgang zur Herstellung des Gewindes am Werkstück W erfolgt mit Hilfe einer zweiten, gegenüber der feststehenden Walzbacke
17 beweglichen Walzbacke 25, die ebenfalls mittels einer Lasche 26 an einem Walzschlitten 27 befestigt ist/ Dieser Walzschlitten
27 führt eine hin- und hergehende Bewegung aus, wie sie in Pig»8 mit dem auf dem Walzschlitten 27 eingetragenen Doppelpfeil
angedeutet ist. Durch die Relativbewegung der Walzbacke 25 gegenüber der feststehenden Walzbacke 17 wird das Werkstück W
in Richtung der beiden in Fig.8 eingetragenen Pfeile bewegt, wobei
es sich an den formgebenden Flächen der beiden Walzbacken 17 und 25 abrollt.
Bei den voranstehend beschriebenen kraftumformenden Gewindewalzen werden über die Spannschrauben 21 und Stellschrauben 23 Teilkräfte
der Prozeßkraft übertragen. Zur überwachung des Umformvorganges ist in den beiden oberen Stellschrauben 23 jeweils ein Kraftmeßelement
28 angeordnet, das beispielsweise in der bezüglich der Fig.3 beschriebenen Art ausgebildet ist. Mit Hilfe dieser Kraftmeßelemente
28 ist es möglich, sowohl als Sollwerte als auch als Istwerte jeweils eine signifikante Teilkraft in Form von Materialspannungen
in den Stellschrauben 23 zu erfassen, um den zyklisch wiederkehrenden Produktionsprozeß des Gewindewalzens zu überwachen.
Selbstverständlich ist es möglich, auch in den Zwischenstücken 24 sowie im Walzbackenkorb 19 Kraftmeßelemente 'anzuordnen, wenn
die in diesen Teilen herrschenden Materialspannungen als signifikante
Teilkräfte zur Prozeßüberwachung herangezogen werden sollen.
Anhand der voranstehenden Ausführungsbeispiele wurde dargelegt, wie signifikante Teilkräfte in Form von Materialspannungen
nicht nur innerhalb zylindrischer Maschinenelemente, wie / beispielsweise Stellschrauben, erfaßt werden können, sondern
auch innerhalb ebener, flächiger und massiver Maschinenelemente, wie beispielsweise Amboßplatten. Diese Erfassung der Soll- und
Istwerte signifikanter Teilkräfte zur überwachung von Produktionsprozessen
ist nicht nur bei Umformvorgängen möglich,sondern auch bei der Zerspanung, In diesem Fall, in dem beispielsweise
ein Drehmeißel durch verschiedene Klemmschrauben in den verschiedenen
Richtungen an einem Werkzeugträger gehalten wird, können einzelne, an maßgebender Stelle angeordnete Schrauben mit einem
Kraftmeße lerne nt versehen werden. Außerdem ist es möglich, .,die
Auflagefläche des Drehmeißels im Meißelhalter entsprechend der voranstehend bezüglich der Amboßplatte beschriebenen Art mit
KraftmeßelementenYversehen, welche die Spannungen im Meißelhalter
als signifikante Teilkraft erfassen. Wenn die Zerspanung.durch
mehrere Drehmeißel erfolgt, kann die über jeden Meißel eingeleitete
Zerspankraft jeweils getrennt über signifikante Teilkräfte
überwacht werden. Eine.Situation, wie sie voranstehend bezüglich der Auswerfernadel 7 beschrieben wurde, ist hinsichtlich eines
Zerspanungsprozesses bei Revolverdrehbänken gegeben. Hier trägt der Revolver mehrere Werkzeuge, die nacheinander in Eingriff
kommen. Der Revolver ist auf einem Schlitten angeordnet, der beispielsweise über einen Kürvenantrieb seine Vorschubbewegung
ausführt. Es ist meistens ein Anschlagstück oder eine Stellschraube
vorhanden, durch welche die Vorschubkräfte vom Kurvenantrieb über Zwischenhebel auf den Revolverschlitten übertragen werden» .«
Mit dem Anschlagstück oder der Stellschraube ist ein Maschinenelement
vorhanden, über das bei sämtlichen Werkstückeingriffen des Revolvers die gesamten Vor Schubkräfte geleitet werden.' Es
ist somit "in der voranstehend beschriebenen Weise möglich,signifikante
Teilkräfte in Form von Materialspannungen innerhalb dieser Maschinenelemente zu erfassen, um unabhängig vom jeweils
eingesetzten Werkzeug die Prozeßkraft zu erfassen.
Maschinengestell | Bezugszeichenliste: | Stellschraube | |
1 | Kurbelantrieb | 23 | Zwischenstück |
2 | Schlitten | 24 | Walzbacke |
3 | Stempel | 25 | Lasche |
4 | Matrize | 26 | Walzschlitten |
5 | Amboßplatte | 27 | Kraftme ßelement |
6 | Anbohrung | 28 | |
6a | Abschnitt | Werkstück | |
6b | Grund | W | Zeitpunkt |
6c- | Auswerfernadel | t1 | Zeitpunkt |
7 | Endstück | t2 | Zeitpunkt |
7a | Rückstellfeder | t3 | Zeitpunkt |
8 | Druckbolzen | ||
9 | w r* | Ze'itpunkt | |
Auswerferhebel | 5 | ||
10 | Stellschraube | ||
11 | Anbohrung | ||
11a | Abschnitt | ||
lib | Grund | ||
lic | Kraftmeßelement | ||
12 | Dehnmeßstreifen | ||
13 | Madenschraube | ||
14 | Zentrierfortsatz | ||
14a | Abdeckschraube | ||
15 | Schlüsselfläche | ||
15a | Kabel | ||
16 | Meßdraht | ||
16a | Walzbacke | ||
17 | Lasche | ||
18 | Waizbackenkorb | ||
19 | Schraube | ||
20 | Spannschraube | ||
21 | Korbhalter | ||
22 | |||
Leerseite
Claims (12)
1. )Verfahren zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren
Maschinenteilen auftretenden Krafjb für die Überwachung
insbesondere zyklisch wiederkehrender Produktionsprozesse,beispielsweise
durch Umformung oder Zerspanung, wobei in einem Vorlauf ermittelte und gespeicherte Sollwerte während der Produktion
ständig mit den aktuellen Werten verglichen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß als Soll- und Istwerte der zu überwachenden Kraft mindestens eine signifikante Teilkraft in Form von Materialspannungen' in
mindestens einem der Maschinenteile erfaßt wird,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die
Materialspannungen innerhalb von Maschinenelementen ermittelt werden, die wesentlich an der Kraftübertragung beteiligt sind,
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Materialspannungen innerhalb von Maschinenelementen ermittelt
werden, die bei einem Auswechseln der unmittelbar formgebenden Werkzeugteile in der Maschine bzw. dem Werkzeug verbleiben.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Teilkräfte in Form von Materialspannungen erfaßt werden, von denen jede für eine typische Eigenschaft des Produktionsprozesses
signifikant ist. ", '
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Kraftmeß-
■ element (12,28) in eine Aussparung (6a, Ha) eines mindestens
eine Teilkraft übertragenden Maschinenelements (6,11,23) einge- ,
setzt und mittels mindestens eines Spannelements (14) spielfrei festgelegt ist.
6„ Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die
Aussparung als Anbohrung (6a, Ha) ausgeführt ist und daß das Kraftmeßelement (12) mittels eines Spannelements (I1O
spielfrei zwischen dem Grund (6c, lic) der Anbohrung (6a,Ha)
und dem Spannelement (14) festgelegt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das" Spannelement als Madenschraube (14) ausgebildet und in
einem mit Innengewinde versehenen Abschnitt (6b, Hb) der Anbohrung
(6a, Ha) eingeschraubt ist.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement (12) rohrförmig ausgebildet
und auf seiner Mantelfläche mit mindestens einem Dehnmeßstreifen (13) versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Madenschraube (14) mit einem Zentrierfortsatz (l4a) für das
rohrförmige Kraftmeßelement (12) versehen ist»
10.Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis T9 dadurch
gekennzeichnet·, daß das Kraftmeßelement (12)' als Meßzelle nach dem piezo-elektrischen Meßverfahren ausgebildet ist.
11.Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spannelement (l4) mit einer zentralen
Bohrung für die Meßdrähte (l6a) de.s Kraftmeßelements (12) versehen ist.
12.Kaltmassivumformpresse mit mindestens einem aus Matrize und
Stempel bestehenden Werkzeug, das zusätzlich mit einer von einem Auswerferhebel betätigbaren, durch eine Stellschraube einstellbaren
Auswerferhebel versehen ist und dessen Kraftaufnahme gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 überwacht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kraftmeßelement (12) in der Stellschraube (11) für
die Auswerfernadel (T) und mindestens ein Kraftmeßelement (12) in einem die Matrize (5) und/oder den Stempel (4) gegenüber
dem Maschinengestell (1) bzw. dem Schlitten (3) ab*· ■
stützenden Maschinenelement angeordnet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823244171 DE3244171A1 (de) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren maschinenteilen auftretenden kraft |
US06/493,371 US4523483A (en) | 1982-11-29 | 1983-05-10 | Press apparatus for detecting a force occurring between two oppositely movable machine parts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823244171 DE3244171A1 (de) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren maschinenteilen auftretenden kraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3244171A1 true DE3244171A1 (de) | 1984-05-30 |
DE3244171C2 DE3244171C2 (de) | 1992-04-09 |
Family
ID=6179371
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823244171 Granted DE3244171A1 (de) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren maschinenteilen auftretenden kraft |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4523483A (de) |
DE (1) | DE3244171A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3440670A1 (de) * | 1984-11-07 | 1986-05-07 | Prometec GmbH, 5100 Aachen | Einrichtung zum messen der auf maschinenbauteile wirkenden kraefte |
EP0504676A1 (de) * | 1991-03-15 | 1992-09-23 | Straintec AG | Sensor zur Dehnungsmessung |
DE102007060973A1 (de) | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur duktilen Schleifbearbeitung sprödharter Werkstoffe |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4987528A (en) * | 1988-03-14 | 1991-01-22 | Johnson Service Company | Signature analysis control system for a stamping press |
DE4117542A1 (de) * | 1991-05-29 | 1992-12-03 | Haensel Otto Gmbh | Arbeitsstation an einer verpackungsmaschine |
DE10150101B4 (de) * | 2000-09-23 | 2008-09-11 | Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg | Presse und Verfahren zum Umformen von Werkstücken |
CN109098729A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-28 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种中心双刃盘形滚刀测力结构 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3447367A (en) * | 1967-04-19 | 1969-06-03 | Gen Electric | Load cell with removable,low hysteresis load sensors |
DE2409246A1 (de) * | 1973-02-26 | 1974-09-05 | Aluminum Co Of America | Verfahren und einrichtung zum ueberwachen der belastung einer presse |
US4116050A (en) * | 1976-09-30 | 1978-09-26 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Press load meter |
US4289022A (en) * | 1979-07-20 | 1981-09-15 | Dybel Frank Richard | Load monitoring system with means for generating timing signals |
DE2643759C3 (de) * | 1976-09-29 | 1981-10-29 | Brankamp, Klaus, Prof. Dr.-Ing., 4006 Erkrath | Verfahren zur Überwachung zyklisch wiederkehrender Produktionsprozesse |
DE2814988C3 (de) * | 1978-04-07 | 1982-04-15 | Dr.-Ing. Klaus Brankamp System Prozessautomation GmbH, 4006 Erkrath | "Vorrichtung zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden,im wesentlichen axialen Kraft" |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2925576A (en) * | 1955-12-19 | 1960-02-16 | Sperry Rand Corp | Strain-sensitive electrical pick-up device |
US3091961A (en) * | 1960-05-11 | 1963-06-04 | Piell Reinhart | Load-cell mounting for mill-roll chock |
US4175430A (en) * | 1977-04-04 | 1979-11-27 | Utah Development Company | Load measuring apparatus |
DE3029048C2 (de) * | 1980-07-31 | 1982-08-26 | M.A.N.- Roland Druckmaschinen AG, 6050 Offenbach | Vorrichtung zum Messen der Vorspannung zweier gegeneinander angestellter Zylinder |
US4342233A (en) * | 1980-08-18 | 1982-08-03 | The National Machinery Company | Load detecting probe |
US4429579A (en) * | 1981-10-26 | 1984-02-07 | Helm Instrument Co., Inc. | Tie rod tension sensor |
-
1982
- 1982-11-29 DE DE19823244171 patent/DE3244171A1/de active Granted
-
1983
- 1983-05-10 US US06/493,371 patent/US4523483A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3447367A (en) * | 1967-04-19 | 1969-06-03 | Gen Electric | Load cell with removable,low hysteresis load sensors |
DE2409246A1 (de) * | 1973-02-26 | 1974-09-05 | Aluminum Co Of America | Verfahren und einrichtung zum ueberwachen der belastung einer presse |
DE2643759C3 (de) * | 1976-09-29 | 1981-10-29 | Brankamp, Klaus, Prof. Dr.-Ing., 4006 Erkrath | Verfahren zur Überwachung zyklisch wiederkehrender Produktionsprozesse |
US4116050A (en) * | 1976-09-30 | 1978-09-26 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Press load meter |
DE2814988C3 (de) * | 1978-04-07 | 1982-04-15 | Dr.-Ing. Klaus Brankamp System Prozessautomation GmbH, 4006 Erkrath | "Vorrichtung zur Erfassung einer zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Maschinenteilen auftretenden,im wesentlichen axialen Kraft" |
US4289022A (en) * | 1979-07-20 | 1981-09-15 | Dybel Frank Richard | Load monitoring system with means for generating timing signals |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3440670A1 (de) * | 1984-11-07 | 1986-05-07 | Prometec GmbH, 5100 Aachen | Einrichtung zum messen der auf maschinenbauteile wirkenden kraefte |
EP0504676A1 (de) * | 1991-03-15 | 1992-09-23 | Straintec AG | Sensor zur Dehnungsmessung |
US5284062A (en) * | 1991-03-15 | 1994-02-08 | Straintec Ag | Sensor for measuring elongations |
DE102007060973A1 (de) | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zur duktilen Schleifbearbeitung sprödharter Werkstoffe |
DE102007060973B4 (de) * | 2007-12-14 | 2009-11-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur duktilen Schleifbearbeitung sprödharter Werkstoffe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4523483A (en) | 1985-06-18 |
DE3244171C2 (de) | 1992-04-09 |
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DE10017378B4 (de) | Qualitätssicherungssystem |
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