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Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Formwerkzeuges
einer Drückmaschine
Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des
Formwerkzeuges einer Drückmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine
Vorrichitung zur Einstellung des Formwerkzeuges einer Drückmaschine , insbesondere
zur Kompensation einer verschleißbedingten Änderung des Schwenkradius eines um einen
Mittelpunkt schwenkbaren Einziehklotzes oder einer Einziehrolle beim Anformen eines
halbkugelförmigen Bodens an einem hohlzylindrisch Vorformkörper bei der Herstellung
einer Stahlflasche durch Nac stellen des Schwenkradius auf eine SOLL-Position Es
ist bekannt , zur Herstellung von Gasflaschen aus Stahl als Vorform ein zylindrisches
Rohr zu verwenden , an dem auf einer Drückmaschine durch Schwenkbewegung eines Formwerkzeuges
ein halbkugelförmiger Boden im warmen Zustand angeformt wird Zum Einziehen der Gasflaschenböden
werden als Formwerkzeuge sowohl Klötze als auch Rollen verwendet . Aus Gründen
der
Fertigungstechnik wird vielfach der Einsatz eines Einziehklotzes vorgezogen , weil
durch dessen Verwendung eine bessere Preßverschweißung bei der Warmverformung der
Polzone erreicht wird . Obwohl ein solcher Einziehklotz mit einer Hartmetallaufpanzerung
versehen ist , kommt es bei der Serienfertigung bei aufeinanderfolgenden Arbeitstakten
schnell zu einem Verschleiß der Arbeitsfläche des 'Einziehklotzes . Hieraus entstehen
im Wesentlichen folgende Nachteile - Verschleißbedingt wird der Schwenkradius vergrößert
sodaß bei unverändertem Schwenkmittelpunkt der Einziehklotz nicht mehr tangential
am Ausgangsdurchmesser des als Vorform verwendeten cylindrischen Rohres ausläuft
Die führt einerseits zu einer Qualität und Festigkeits minderung der Flasche und
andererseits zu einer optischen Beeintrbchtigung der Flaschenfótmv; - mit zunehmenden
Verschleiß steht bei gleicher Einspannposition des Werkstücks weniger Materialvolumen
für die Umformung des Kugelbodens zur Verfügung , wodurch eine qualitativ hAR$hwertige
Preßverschweißung der Polzone nicht mehr siche gestellt ist , und damit die Qualität
der flochdruckflasche vermindert ist
- mit zunehmendem Verschleiß
erfolgt eine axiale Verlagerung der Endkontur des Bodens , was eine Vergrößerung
des Flaschenvolumens zur Folge hat Insgesamt ergibt ein unkontrolliert er Verschleiß
des Einziehklotzes eine gravierende Verschlechterung der Fertigungsbedingungen und
-ergebnisse Zur Abhilfe ist es bekannt , den Einziehklotz von Zeit zu Zeit von Hand
nachzustellen Diese manuelle Nachstellung ist deswegen sehr unbefriedigend , weil
hierfür der automatische Fertigungsablauf unterbrochen werden muß und die Nachstellung
selbst einen relativ hohen Zeitaufwand erfordert und damit entsprechende Produktionaverluste
ergibt Zudem ist die Häufigkeit der Nachstellung und damit die Qualität der hergestellten
Böden von der Aufmerksamkeit und dem Verantwortungsbewutsein des Bedienungspersonals
abhängig ,womit die Möglichkeit für die Garantie einer absolut gleichmäßigen Fertigung
nicht mehr gewährleistet ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde
, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben , mit denen der Klotzverschleiß in
unkomplizierter Weise kompensiert und die nachteiligen Folgen eines unkompensierten
Klotzverschleißes überwunden werden . Es ist weiter Aufgabe der ErfiMng , durch
das Verfahren das Bedienungspersonal von der unmittelbaren Verantwortung für die
Fertigungsqualität zu entlasten und dadurch ein Produkt mit gleichmäßig garantierbarem
Qualitätsstandard ohne wesentlichen Mehrafwand herstellen zu können . Das Verfahren
und die Vorrichtung sollen ohne größeren Aufwand machbar sein , sie sollen sich
auch für eine nachträgliche Ausrüstung vorhandener Drückmaschinen ohne in's Gewicht
fallende konstruktive Änderungen eignen und zuverlässig arbeiten Die Lösung der
gestellten Aufgabe gelingt bei einem Verf ahren zur Einstellung des Formwerkzeuges
einer Drückmaschine, insbesondere zur Kompensation einer verschleißbedingten Änderung
des Schwenkradius eines um einen Mittelpunkt schwenkbaren Einziehklotzes beim Anformen
eines halbkugelförmigen Bodens an einen hohlzylindrischen Vorformkörper bei der
Herstellung einer Stahlflasche mit der Erfindung dadurch , daß die Nachstellung
auf die SOLL-Position automatisch , integriert in den automatischen Fertigungsablauf,
vorgenommen wird Mit Vorteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine
Kompensation
der verschleißbedingten Anderung im Schwenkradius des Einziehklotzes problemlos
und ohne Beanspruchung personellen Einsatzes erreicht Hierdurch wird einerseits
die Produktivität einer entsprechenden Drückmaschine wesentlich verbessert , und
andererseits eine gleichbleibende Qualität der hergestellten Flaschenböden zuverlässig
gesichert Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor , daß die Nachstellung durch
Verfahren des Einziehklotzes auf dem Schwenkarm in Richtung des Schwenkmittelpunktes
vorgenommen wird Mit Vorteil ist hierfür weiter vorgesehen , daß die Nachstellung
unter Verwendung eines motorisch angetriebenen Verstellorgans vorgenommen wird Durch
diese Art der erfindungsgemäßen Nachstellung wird ein tangentialer Ubergang des
Bodens in den zylindrischen Teil der Stahlflasche sichergestellt , ebenso wie eine
konstante Länge der Flasche . Dadurch wird mit Vorteil vermieden daß mit größer
werdendem Verschleiß und dadurch größer werdendem Schwenkradius sich bei der Herstellung
eine Abwei -chung der Bodenkontur von dem SOll-Radius ergibt Für die praktische
Durchführung ist in diesem Falle vorgesehen , daß der Einziehklotz beispielsweise
auf einem Schlitten befestigt bzw. mit einem solchen Schlitten ausgebildet und gleitbar
in einer Führung mit einem Antrieb versehen ist , wobei Führung und Antrieb
Bestandteil
des schwenkbaren Supportes bzw.
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Schwenkarmes sind Eine andere Art der Nachstellung auf die SOll-Position
kann durch Verstellung des Schwenkmittelpunktes in zur Achse des Werkstücks Längs-
und/oder Querrichtung (x-x bzw, y-y - Achse) vorgenommen werden Durch Verstellung
des Schwenkmittelpunktes auf der y-y-Achse wird der.verschlissene Einziehklotz wieder
an das unverformte Werkstück herangebracht. Hierbei wird mit Vorteil der Verstellweg
registriert und der Mittelpunkt im gleichen Betrag in der x-x-Achse verfahren oder
bei einer CNC-gesteuerten Maschine um diesen Betrag eine Nullpunktverschiebung im
CNC-Programm auf der Y-Achse vorgenommen, um sicherzustellen, daß die Länge der
Stahlflasche unverändert gleich bleibt.
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Durch diese Art der Nachstellung wird ein tangentialer Übergang des
Bodens in den zylindrischen Bereich sichergestelit, ebenso eine unveränderte Länge
der hergestellten Flasche Diese Verstellbarkeit ist å jedoch limitiert in ihrem
Verstellweg , da mit größer werdendem Verschleiß auch der Schwenkradius entsprechend
größer wird und sich somit schließlich eine Abweichung der Bodenkontur vom SOll-Radius
ergeben würde Mit großem Vorteil wird in erfindungswesentlicher Ausge -staltung
die Ermittlung der SOll-Position durch unmittelbare
Abtastung eines
unverformten Bereichs des Werkstücks mit dem zu diesem Zweck motorisch zum Werkstück
hin bewegten Einziehklotz vorgenommen und bei Erreichen der SOll-Position der motorische
Antrieb abgeschaltet und die erreichte Position für den folgenden Arbeitsgang fixiert
Erfindungswesentlich wird bei diesem Verfahrens schritt der Einziehklotz mit einer
speziellen Halterung bei der Kompensation des Verschleißes auf dem Schwenksupport
in Richtung des Werkstücks mit Hilfe einer motorisch betätigbaren Verstellspindel
verfahren , bis die SOLL-Position erreicht ist , das heißt , bis der Einziehklotz
das invers formte Werkstück berührt In dieser Position wird die SOll-Position registriert
beispielsweise über einen Endschalter , der z. B. an dem Verstellmechanismus eine
beginnende Relativbewegung registriert , die dann eintritt , wenn der Ein#iehklotz
das Werkstück erreicht bzw. berührt Durch die Kompensation des Einzieklotzverschleißes
in der .genannten Art bleibt der Schwenkradius über die gesamte Einsatzdauer des
Einziehklotzes bis zu dessen Verschleißgrenze konstant Von besonderem Vorteil ist
weiterhin, daß diese Verstellart an vorhandenen Maschinenkonzeptionen integrierbar
ist , so
daß eine Nachrüstung bereits ausgelieferter Maschinen
möglich ist Die Feststellung der SOll-Position durch direkte Abtastung des verschlissenen
Einzieklotzes an das unverformte Werkstück ist darüber hinaus unkompliziert und
führt zu einem optimalen Resultat mit dem Einsatz geringstmöglichen Aufwandes Ein
Ausgestaltung sieht vor , daß die Nachstellung auf die SOLL-Position nach Jeweils
einer Anzahl von n Arbeits -takten erfolgt , wobei die Anzahl n zwischen der Zahl
1 und einer beliebegen Zahl vorgegeben wird Dabei kann die SOIL-Position auch auf
mechanischem Wege unter Verwendung von Fühlern und dergleichen vorgenommen werden.
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Vorteilhafter ist Jedoch , daß die SOll-Position unter Verwendung
von berührungslosen Detektoren wie Lichtschranken und dergleichen kontrolliert wird
Dies kann beispielsweise in der Art erfolgen , daß die erforderliche Nachstellung
des Einziehklotzes über eine stationäre Lichtschranke festgestellt wird , welche
z. B. die Länge des fertiggestellten Werkstücks vor dem Lösen der Spannbacken überprüft
und bei Abweichung eine Korrektur der Position des Einziehklotzes auslöst Ein Vorrichtung
zur Einstellung des Formwerkzeuges einer Drückmaschine , insbesondere zur Kompensation
einer ver -schleißbedingten
Änderung des Schwenkradius eines um
einen Mittelpunkt schwenkbaren Einziehklotzes beim Anformen eines halbkugelförmigen
Boden einer Stahlflasche , insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist da -durch gekennzeichnet , daß diese Mittel zur Kontrolle bzw.
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zur Feststellung der SOll-Position des Formwerkzeuges so -wie motorische
Antriebsmittel zur automatischen Einstellung der SOLL-Position des Einziehklotzes
aufweist Und schließlich ist vorgesehen , daß diese Vorrichtung Mittel zum Verfahren
des Einziehklotzes auf dem Schwenkarm und/oder Mittel zur Verstellung des Schwenkmittelpunktes
aufweist Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform
gezeigt , wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
entnehmbar sind Es zeigen Figur 1 und Figur 2 rein schematische Darstellungen welche
die Folgen eines nicht kompensierten Klotzverschleißes bei der Herstellung eines
Flaschenbodens veranschaulichen
Figur 3 eine rein schematische
Darstellung der Erfindung mit einem Fließbild eines elektronischen Regelkreises
, aus dem sowohl das Verfahren als auch eine beliebige Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens ersichtlich ist Aus der rein schematischen Darstellung in Figur
1 ist ev; kennbar , daß bei einem unkompensierten Klotzverschleiß bei unveränderter
axialer Position des Schwenkmittelpunktesten Bezug auf das Rohrende 11 ein durch
Schraffierung einer Fläche 12 kenntlich gemachtes Materialvolumen fehlt um die sichere
Preßverschweißung in der Polzone des Flaschenbodens 13 zu gewährleisten Ein weiterer
Nachteil ergibt sich bei dieser Situation gemäß Darstellung in Figur 2 dadurch ,
daß zuzüglich an Stelle eines tangentialen fließenden t)berganges gemäß der die
Halbkugelform einhülendenjFCurve 14 bei vergrößertem Schwenkradius Rsowohl ein kantiger
Übergang 15 entsteht , als auch eine Verflachung der Kugelform entsprechend der
gestrichelten Kurvenlinie 16 Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung
sind gemäß Figur 3 in rein schematischer Darstellung gezeigt
Hierbei
wurde auf die Ausführung technischer Lösungen für die Vorrichtung verzichtet , weil
hierfür unter Verwendung größtenteils handelsüblicher Funktionselemente in das Belieben
des Fachmannes gestellte Ausführungsformen denkbar sind Das zylinderförmige Rohr
17 ist in ein nicht dargestelltes Werkstückfutter einer Drückmaschine eingespannt
und rotiert um seine Längsachse X-X . Dabei soll ein halbkugelförmiger Flaschenboden
13 im warmen Zustand angeformt werden Zum Einziehen dieses Bodens 13 ist als Formwerkzeug
der Einziehklotz 1 vorgesehen , der mit Hilfe eines Schwenksupportes 10 um den Schwenkmittelpunkt
S schwenkbar angeordnet ist . Die Position des Schwenkmittelpunktes S wird von einer
die Längsachse X-X des zylinderförmigen Rohres 17 querenden Achse bestimmt , die
zur Betrachtungsebene der Figur 3 senkrecht steht . Zwischen der Arbeitsfläche 18
des Einziehklotzes 1 und dem Schwenkmittelpunkt S ergibt sich der für das Anformen
des Flaschenbodens 13 maßgebende Schwenkradius R . Als SOLL-Wert für diesen Schwenkradius
R wird im wesentlichen ein nach Maßgabe des zwischen Längsachse X-X und Mantelfläche
19 am zylinderförmigen Vorkörper 17 sich ergebender Radius RSOLL vorgegeben . Somit
entspricht der Schwenkradius-SOLL-Wert dem Radius RV der
Mantelfläche
19 des zylinderförmigen Rohres 17.
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Mit R wird ein durch Verschleiß entsprechend der ge-IST strichelten
Kurve, 20 nachteilig vergrößerten Schwenkradius bezeichnet , bei dem es sich um
den IST-Wert des tatsächlich vorhandenen Schwenkradius der Arbeitsfläche 18' handelt.
Die in Folge genannte Lösung ist lediglich eine einer Anzahl von möglichen. Im Gegensatz
dazu wird bei direkter Abtastung gemäß Seite 7 und 8 eine Nachstellung durch eine
Zähleinrichtung ausgelöst.
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Zur Ermittlung dieses IST-Wertes sind am Schwenksupport 10 oder am
nicht dargestellten Gestell der Drückmaschine Berührungsfühler 2 oder berührungslose
Detektoren 3 entsprechend der rein schematischen Andeutung in der Figur vorgesehen
. In der einfachst-möglichen Ausführungsform kann es sich hierbei um Ja/Nein Detektoren
handeln , die beispielsweise in der gestrichelt angedeuteten Verschleißsituation
20 der Arbeitsfläche 18' ein Nein-Signal abgeben , und damit eine unzulässige Abweichung
des IST-Wertes des tatsächlich vorhandenen Schwenkradius der Arbeitsfläche 18' signalisieren
. Mit Hilfe der Signalleitungen 21 und/oder 22 gelangt das Signal über die Signalumformer
5 bzw. 5' in die Vergleichereinheit 6 Dieser ist aus dem SOll-Wertgeber 23 ein beispielsweise
digital einstellbarer SOll-Wert aufgeschaltet , der nunmehr in der Vergleichereinheit
6 mit den vom Fühler 2 bzw.
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vom Detektor 3 ermittelten , eine unzulässige Vergrößerung des Schwenkradius
anzeigenden Signal verglichen wird
Infolge der ermittelten SOLL/IST-Differenz
aR ergeht ein Regelimpuls an den Rechner 7 , der den Regler 8 aktiviert . Dieser
sendet einen Stellimpuls über die Steuerleitung 24 an die rein schematisch dargestellte
Stelleinrichtung 9 . Diese Stelleinrichtung 9 ist mit dem Schwenksupport 10 verbunden
und nimmt das Formwerkzeug , den Einziehklotz 1,stellbeweglich auf Nunmehr verstellt
die Stelleinrichtung 9 aufgrund des Stellimpulses des Reglers 8 den Schwenkradius
im Sinne Sobald . Sobaldder Einziehklotz 1 die vorgesehene Stellung erreicht hat
, bei der die Arbeitsfläche 18 im Abstand von der Mittellinie X-X dem Radius R entspricht
, melden die Fühler 2 bzw. Detektoren 3 die Übereinstimmung zwischen SOLL- und IST-Wert
entsprechend (nR . Infolgedessen signalisiert die Vergleichereinheit 6 das Ende
des Stellvorganges über den Rechner 7 an den Regler 8 welcher den Stellimpuls löscht
. Damit ist das Ende des Einstellvorganges erreicht , und das Formwerkzeug , der
Einziehklotz 1,hat die für den vorgesehenen Arbeitstakt erforderliche Schwenkradius-Stellung
eingenommen Das gezeigte Arbeitsschema des Reglerkreises 4 sowie die übrigen Funktionselemente
2,3 und 9 der Vorrichtung sind lediglich beispielhaft aufzufassen , deren tatsächliche
Ausführung
im Belieben des mit regeltechnischen Aufgaben vertrauten Konstrukteurs liegt Weil
das Verfahren und die Vorrichtung bei einer vorhandenen Drückmaschine ohne konstruktive
Änderung nachgerüstet werden können und mit geringem Aufwand zu einer wesentlichen
Verbesserung der Produktionsqualität und Quantität einer Drückmaschine führen ,
kann von einer optimalen Lösung der eingangs gestellten Aufgabe gesprochen werden
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