DE3245995T1

DE3245995T1 - Verfahren und Einrichtung zum Überwachen einer Presse

Info

Publication number: DE3245995T1
Application number: DE19823245995
Authority: DE
Inventors: Lennart Lund Edsö
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1984-12-13
Also published as: WO1982004010A1; EP0079359A1; SE426372B; SE8103121L; JPS58500796A; US4429627A

Description

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VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUM UEBERWACHEN EINER PRESSE

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Pressen und insbesondere auf eine Werkzeugsicherung für Pressen. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ueberwachung des Presshubes in einer Presse, um eine Beschädigung der Presse, des Presswerkzeugs oder des Pressguts zu verhindern»

Mit hohen oder sehr hohen Kräften arbeitende Pressen sind insofern empfindlich, als schon verhältnismässig einfache Bedienungsfehler eine Zerstörung des Presswerk-IQ zeugs und in gewissen Fällen auch der Presse selbst herbeiführen können. Da die Kosten eines einzigen Presswerkzeugs für diese Pressen Hunderttausende von DM betragen können, will man derartige Bedienungsfehler selbstverständlich verhindern oder zumindest die Presse stillsetzen können, ehe ein solcher Fehler das Werkzeug, die Presse und/oder das Pressgut beschädigt hat.

Es liegt somit ein ausgesprochener Bedarf an einer Schutzeinrichtung für solche Pressen vor und tut es schon seit langer Zeit. Trotzdem ist bis jetzt keine befriedigende Lösung dieses Problems gefunden worden. Es ist zwar bereits bekannt, die von einer Presse während des Presshubes ausgeübte Kraft abzufühlen und mit der höchstzulässigen Presskraft zu vergleichen, um die Pressbewegung zu unterbrechen, sobald die abgefühlte Kraft die zulässige Kraft überschreitet. Leider lässt sich eine Zerstörung des Presswerkzeugs hierdurch nicht vermeiden, da eine bedeutend niedrigere Kraft als die höchstzulässige Kraft die unerwünschten Schäden während eines wesentlichen Teils des Presshubes ver-Ursachen kann. Das bekannte Verfahren bietet möglicherweise einen Schutz für die Presse selbst, aber nicht für das Presswerkzeug oder das Pressgut.

Der Erfindung liegt deshalb u.a. die Aufgabe zu Grunde,

ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, durch die es möglich ist, eine Beschädigung des Werkzeugs, der Presse und des Pressguts zu verhindern.

Gemäss der Erfindung wird die von der Presse ausgeübte Kraft kontinuierlich während jedes Presshubes abgefühlt. Ferner wird der Momentanwert der Kraft mit einem im voraus ermittelten Referenzkraftwert bei jeder von aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zu deren anderem Presstisch während des gesamten Presshubes verglichen. Schliesslich wird die Pressbewegung sogleich unterbrochen, falls beim Vergleich der abgefühlte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Referenzkraftwert der Stellung um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst zumindest einen ersten Messwandler, der die von der Presse während eines Presshubes ausgeübte Kraft kontinuierlich misst, zumindest einen Stellungsgeber, der die Stellung des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zu deren anderem Presstisch kontinuierlich abfühlt, und eine einen Speicher enthaltende und an die Geber und den Messwandler angeschlossene üeberwachungseinheit, die während der Pressbewegung den Momentanwert der Kraft mit einem im voraus ermittelten, im Speicher gelagerten Referenzwert bei jeder von aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches im Verhältnis zum anderen Presstisch der Presse während des Presshubes vergleicht und die Pressbewegung sogleich unterbricht, falls beim Vergleich der abgefühlte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Keferenzwert um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 2a und 2b Diagramme, welche die Drucksteigerung

während eines Presshubes und die Bewegungsunterschiede des oberen Presstisches veranschaulichen, und

Fig. 3a und 3b Arbeitsablaufdiagramme über die Arbeitsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte, als nicht beschränkendes Beispiel gewählte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist für eine Ziehpresse oder andere Presse ähnlicher Arbeitsweise bestimmt. Eine solche Presse 1 ist in Fig. 1 gezeigt. An der Presse 1 sind zwei Stellungsgeber 2, 3 montiert, die kontinuierlich über die Stellung des oberen Presstisches oder der oberen Werkzeughälfte im Verhältnis zum unteren Presstisch bzw. zur unteren Werkzeughälfte informieren. Die beiden Geber 2, 3 arbeiten unabhängig voneinander und zeigen die genannte Relativstellung zweier gegenüberstehender Teile des oberen Presstisches oder der oberen Werkzeughälfte an. Die Geber 2, 3 sind vom Digitaltyp und an je einen Stellungszähler 4, 5 angeschlossen, in welchem die Momentanwerte der von den Gebern 2, 3 ausgesandten Signale zu beliebigen Zeitpunkten gespeichert werden können.

An der Presse 1 ist ferner ein Messwandler 6 des analogen Typs montiert, der die in jeder Phase des Presshubes von der Presse entwickelte Kraft kontinuierlich misst. Ist die Presse des hydraulischen Typs, kann der Messwandler 6 ein im Hydraulikzylinder oder in jedem Hydraulikzylinder angebrachter Druckwandler sein. Der Messwandler 6 ist an einen Analog-Digital-Umwandler 7 angeschlossen, der somit das analoge Kraft- oder Drucksignal des Messwandlers 6 empfängt.

Der Analog-Digital-Umwandler 7 ist zusammen mit einem Umcodierer 8 mit parallelem Ein-Ausgang und einem Mikroprozessor 9 in einer Ueberwachungseinheit 10 enthalten. Der Mikroprozessor 9 ist über eine Schnittstelle mit einer Schalttafel 11 verbunden, die eine Tastatur und einen Indikator zum Anzeigen von Daten

besitzt, welche in den Mikroprozessor 9 eingegeben oder von ihm ausgegeben werden. Die Komponenten 7, 8 und 9 sind miteinander verbunden, und der Umcodierer 8 ist ausserdem mit den Stellungszählern 4, 5 verbunden, um die Stellungsdaten von diesen zu empfangen. Vom Umcodierer 8 erstrecken sich Steuerleitungen zu Pufferspeichern in den Stellungszählern 4, 5, Und über diese Steuerleitungen können die Zeitpunkte der Speicherung der von den Stellungsgebern 2_t 3 ausgesandten Signale bestimmt werden. Der umcodierer 8 ist"an die Presse 1 über eine Steuerleitung angeschlossen, durch die ein Stoppbefehl an die Presse übertragen werden kann.

An Blechpressen ausgeführte Messungen haben gezeigt, dass die von der Presse entwickelte Kraft als Funktion der Stellung des oberen Presstisches im Verhältnis zum unteren Presstisch einer Kurve folgt, die sich unbedeutend vom einen Presshub zum anderen ändert, vorausgesetzt, dass kein Bedienungsfehler gemacht wird und dass eine und dieselbe Blechgüte und -abmessung benutzt wird. Das Diagramm in Fig. 2a ist ein Beispiel der Änderung der von einer Presse entwickelten Kraft (des Druckes) als Funktion der Relativstellung der Werkzeughälften. Fig. 2b zeigt eine Kurve über den Unterschied zwischen den Stellungsangaben zweier auf dem oberen Presstisch entgegengesetzt angeordneter Stellungsgeber als Funktion der Relativstellung der Werkzeughälften. Es hat sich gezeigt, dass auch diese Kurve mit äusserst geringen Schwankungen vom einen Presshub zum anderen wiederholt wird, vorausgesetzt, dass die Pressverhältnisse unverändert sind.

Gemäss der Erfindung wird das im vorhergehenden Absatz beschriebene Verhältnis dadurch ausgenutzt, dass die beiden Kurven während eines ersten Presshubes registriert werden, wonach für jeden danach folgenden Presshub Vergleiche momentan mit den früher registrierten Kurven gemacht werden, und die Presse stillgesitzt wird, falls Abweichungen über die vorbestimmten Werte_;

hinaus festgestellt werden;

Im folgenden ist die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einrichtung unter Hinweis auf Fig. 3a und 3b näher beschrieben. Mit Hilfe des Mikroprozessors 9 werden die Werte der von den Gebern 2, 3 und dem Wandler 6 ausgesandten Signale mit einer solchen Frequenz im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Pressbewegung eingelesen, dass die von der Presse ausgeübte Kraft zumindest für jedes hundertstel Millimeter der Bewegung des oberen Presstisches registriert wird. Wie in Fig. 3a gezeigt, erfolgt also in einer ersten Stufe eine Eingabe der Signalwerte der beiden Stellungsgeber 2, 3 an den Mikroprozessor über die Stellungszähler 4, 5 und den Umcodierer 8. In der nächsten Stufe wird der Mittelwert der Werte der beiden Geber 2, 3 berechnet, und auf Grundlage dieses Mittelswerts wird eine Speicheradresses zur Speicherung von Werten betr. teils die von der Presse entwickelte Kraft oder Druck und teils die Schrägstellung des oberen Presstisches, d.h. der Unterschied zwischen den Werten der Stellungsgeber 2, 3, ermittelt. Wenn also der gleichzeitig mit der Stellung abgelesene Druckwert PN in der Speicheradresse S registriert worden ist und der derselben Stellung entsprechende Schrägstellungswert DN berechnet und in der Speicheradresse S+l registriert worden ist, wird kontrolliert, ob die vorgenommene Eingabe eine Referenzeingabe ist, d.h. die allererste Eingabe, oder nicht. Ist es keine Referenzeingabe, so erfolgt in der nächsten Stufe ein Vergleich von PN mit während einer vorhergehenden Referenzeingabe berechneten, oberen und unteren Alarmgrenzwerten ^p und P _in des Druckes (der Kraft). In derselben Weise wird der neuermittelte Schrägstellungswert DN mit während einer früheren Referenzeingabe ermittelten, oberen und unteren Alarmgrenzwerten D_m und D . der Schrägstellung verglichen. Liegt einer der zuletzt ermittelten Werte PN und DN ausserhalb eines der Alarmgrenzwerte, wird der Presse

sofort ein Stoppbefehi erteilt.

Falls die zuletzt ermittelten Werte des Druckes und der Schrägstellung innerhalb der A^armgrenzwerte liegen, so wird kontrolliert, ob der Presshub beendet ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt eine Rückkehr zu der Eingabe der Stellungswerte der Stellungsgeber 2, 3, wonach der oben beschriebene Zyklus wiederholt wird.

Im Falle einer Referenzeingabe wird die oben beschriebene Vergleichsstufe übersprungen, da in diesem Falle noch keine Alarmgrenzwerte ermittelt worden sind.

Bei Beendigung des Presshubes wird kontrolliert (Fig. 3b), ob der Presshub zur Berechnung der Alarmgrenzwerte zugelassen ist. Ist dies nicht der Fall, wird

^■5 auch kontrolliert, ob es sich um einen Referenzpresshub handelt. Ist dies nicht der Fall, so wird der nächste Presshub eingeleitet. Im Falle eines Referenzpresshubes wird jedoch zunächst notiert, dass ein nicht zugelassener, erster Presshub ausgeführt worden ist.

Ist der Presshub dagegen zur Berechnung der Alarmgrenzwerte zugelassen, wird kontrolliert, ob der Presshub ein Referenzpresshub ist. Ist dies der Fall, wird ein in den folgenden Berechnungen benutzter Faktor n=l gesetzt. Gleichviel, ob es sich um einen Referenzpresshub

.25 handelt oder nicht, wird dann kontrolliert, ob die Werte von PN und DN für jedes hundertstel Millimeter des Presshubes ermittelt worden sind. Sollten für irgendeine Stellung die Werte fehlen, werden die fehlenden Werte durch Interpolation ermittelt. Dann wird eine Druckdurchschnittskurve PM(S) gemäss der in Fig. 3b gezeigten Formel berechnet. In dieser Formel wird ,also n=l im Falle eines Referenzpresshubes ausgenutzt, während für nach dem Referenzpresshub ausgeführte Presshübe η um 1 für jeden zugelassenen Presshub erhöht wird, bis η den Wert 8 erreicht.

In derselben Weise wird dann eine Durchschnittskurve DM(S) für die Schrägstellung der Presse berechnet.

Schliesslich werden Grenzwertkurven bzw. neue Grenzwertkurven für Druck und Schrägstellung in bezug auf die Presshubstrecke berechnet.

Damit ist ein vollständiger Zyklus durchlaufen worden, und der Verlauf wird für jeden neuen Presshub gemäss der obigen Beschreibung wiederholt.

Der Mikroprozessor 9 in der Ueberwachungseinheit 10 registriert also die Erkennungszeichen der Geber 2, 3 und des Wandlers 6 und setzt diese in Beziehung zu einander, wobei der Mittelwert der Stellungsgeber der Basiswert wird. Für jeden solchen Basiswert wird der dazugehörige Schrägstellungswert und Druckwert registriert. Das Ergebnis ist also eine Anzahl registrierter Kurven, wo die Stellung des oberen Presswerkzeugs im Verhältnis zur Stellung des unteren Werkzeugs sowie Kraftwerte und Schrägstellungswerte als Funktion der Stellung des oberen Werkzeugs registriert werden.

Während eines ersten, zugelassenen Einstellpresshubes werden sämtliche Werte im Mikroprozessor 9 registriert, und während der darauffolgenden Presshübe erfolgt ein momentaner Vergleich mit den früher registrierten Werten. Das in Fig. 3b dargestellte Verfahren zur Berechnung von Toleranzgrenzen im Verhältnis zu einer Referenzkurve ist selbstverständlich nur ein Beispiel, und es leuchtet ein, dass es viele andere Möglichkeiten zur Berechnung oberer und unterer Alarmgrenzen gibt. Das in Fig. 3b genannte Verfahren bietet den Vorteil, dass ein Langzeitbetrieb in irgendeinem Parameter, z.B. der Temperatur, nicht dazu führen kann, dass ein Alarm ausgelöst und die Presse stillgesetzt wird. Solche verhältnismässig geringfügigen und langsamen Änderungen führen stattdessen zu einer Nachstellung der Referenzwerte.

Mit der erfindungsmässigen Einrichtung kann man also in jeder Stellung und zu jedem Zeitpunkt eines Presshubes kontrollieren, dass er einem vorhergehenden Presshub in bezug auf die auftretenden Kräfte und die

Schrägstellung als Funktion der Stellung des oberen Presstisches oder der oberen Werkzeughälfte im Verhältnis zum unteren Presstisch bzw. zur unteren Werkzeughälfte ähnlich ist.

Die erfindungsmässige Einrichtung ermöglicht es, die Presse stillzusetzen, bevor diese, das Presswerkzeug oder das Pressgut zerstört wird, falls in die Presse kein Blech eingelegt ist, falls zwei oder mehrere Bleche eingelegt sind, falls das Blech falsch im Werkzeug liegt, falls die falsche Blechgüte oder -abmessung benutzt worden ist oder falls das Werkzeug Fremdteile enthält, bzw. die Greifer eines Roboters od. dgl.

Es leuchtet ein, dass die oben beschriebene Einrichtung im Rahmen der Erfindung abgeändert werden kann. Somit können mehr als zwei Stellungsgeber benutzt werdenu beispielsweise geben drei Stellungsgeber genügend Information für eine vollständige Angabe der Ebene des oberen Presstisches.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Sicherung einer Presse durch Ueberwachung der Pressbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Presse ausgeübte Kraft kontinuierlich während jedes Presshubes abgefühlt wird, dass durch Registrierung während eines ersten Presshubes, oder durch Berechnung während mehrerer Presshübe, des Mittels der Momentanwerte der abgefühlten Presskraft in jeder von aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zu deren anderem Presstisch Referenzkraftwerte erzeugt werden, dass für nach der Erzeugung der Referenzkraftwerte ausgeführte Presshübe die Momentanwerte der Kraft mit den erzeugten Referenzkraftwerten in jeder der aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches im Verhältnis zum anderen Presstisch während des gesamten Presshubes verglichen werden, und dass die Pressbewegung sogleich unterbrochen wird, falls beim Vergleich der abgefühlte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Referenzkraftwert der Stellung um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, dass ausser der Presskraft auch die Schrägstellung des genannten einen Presstisches während jedes Presshubes abgefühlt und mit Referenzwerten verglichen wird, derart, dass die Pressbewegung auch dann sogleich unterbrochen wird, wenn eine unzulässige Abweichung der Schrägstellung erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte auf Basis von während mehrerer Presshübe abgefühlten Werten nachgestellt werden.
4. Einrichtung zur Sicherung einer Presse durch Ueberwachung der Pressbewegung, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten Messwandler (6),

lader die von der Presse (1) während eines Presshubes ausgeübte Kraft kontinuierlich misst, zumindest einen Stellungsgeber (2, 3), der die Stellung des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zu deren anderem Presstisch kontinuierlich abfühlt, und eine einen Speicher enthaltende und an die Geber (2, 3) und den Messwandler (6) angeschlossene Ueberwachungseinheit (10), welche durch Registrierung während eines ersten Presshubes oder durch Berechnung als Mittel mehrerer Presshübe der Momentanwerte der abgefühlten Presskraft in jeder '■' von aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zu deren anderem Presstisch Referenzkraftwerte erzeugt, welche für nach der Erzeugung der Referenzkraftwerte ausgeführte Presshübe die Momentanwerte der Kraft mit den erzeugten Referenzkraftwerten in jeder der aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches im Verhältnis zum anderen Presstisch vergleicht, und welche die Pressbewegung sogleich unterbricht, falls beim Vergleich der abgefühlte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Referenzkraftwert um mehr als einen vorbestimmten Betrag_| abweicht.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Stellungsgeber die Stellung des genannten einen Presstisches der Presse kontinuierlich abfühlen, und dass die Ueberwachungeinheit auf Basis der Ausgangssignale der Stellungsgeber (2, 3) auch die Schrägstellung des genannten einen Presstisches während jedes Presshubes bestimmt und mit Referenzwerten vergleicht, derart, dass die Pressbewegung auch dann sogleich unterbrochen wird, wenn eine unzulässige Abweichung der Schrägstellung erkannt wird.

PATKNTANSPHUCHK

Il

1. Verfahren zur Sicherung einer Prosse durch Überwachung der Pressbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Presse ausgeübte Kraft kontinuierlich während jedes Presshubes abgofühlt wird, dass der Momentanwert der Kraft mit einem vorher erzeugten Referenzkraftwert in jeder von aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches im Verhältnis zum anderen Presstisch während des gesamten Presshubes verglichen wird, und dass die Pressbewegung sogleich unterbrochen wird, falls beim Vergleich der abgeführte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Roferenzkraftwert der Stellung um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass ausser der Presskraft auch die Schrägstellung des genannten ei non Presstisches während jedes Presshubes abgefühlt und mit Rcf'Tc'iyworten vorglichen wird, derart, dass die Pressbewegung auch dann sogleich unterbrochen wird, wonn eine unzulässige Abweichung der Schrägstellung erkannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte auf Basis von während mehrerer Presshübe abgefühlten Werten nachgestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Referenzwerte während eines ersten Prosshubes registriert oder als Mittel mehrerer Presshübe berechnet werden.

5. Einrichtung zur Sicherung einer Presse durch

Überwachung der Pressbewegung, gekennzeichnet durch zumindest einen ersten Messwandler (6), der die von der Presse (1) während eines Prosshubes ausgeübte Kraft kontinuierlich misst, zumindest oinen Stellungsgeber (2, 3), der die Stellung des einen Pro.sst isches der Presse im Verhältnis zum anderen Presst isch kontinuior J ich abfühlt, und eine einen Speicher enthaltende- und an

11

die Geber (2, 3) angeschlossene Uborwachungseinheit (10),.welche während der Pressbewegung die Momentanwerte der Kraft mit einem vorher erzeugten, im Speicher gelagerten Referenzwert in jeder der aufeinander folgenden Stellungen des einen Presstisches der Presse im Verhältnis zum anderen Presstisch während des Presshubes vergleicht und die Pressbewegung sogleich unterbricht, falls bei einem solchen Vergleich der abgefühlte Kraftwert in irgendeiner Stellung vom Referenzwert um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweicht.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Stellungsgeber die Stellung des genannten einen Presstisches der Presse kontinuerlich abfühlen, und dass die genannte Uberwachungeinheit auf Basis der Ausganssignäle der Stellungsgeber (2, 3) auch die Schrägstellung des genannten einen Press* tisches während jedes Presshubes bestimmt und mit Referenzwerten vergleicht, derart, dass die Pressbewegung auch dann sogleich unterbrochen wird, wenn eine unzulässige Abweichung der Schrägstellung erkannt wird.