DE3844334C1

DE3844334C1 -

Info

Publication number: DE3844334C1
Application number: DE3844334A
Authority: DE
Inventors: Lutz 4358 Haltern De Beyer; Peter 4690 Herne De Kluge
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1990-06-28
Anticipated expiration: 2008-12-31
Also published as: JPH04502428A; EP0451172A1; ES2020059A6; US5164202A; KR910700130A; DE58902725D1; EP0451172B1; WO1990007406A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur zeitli chen Steuerung des Fülldruckes beim Füllen eines Preßwerk zeugs mit einer pastösen oder schlickartigen Masse, insbesondere zur Herstellung von Oxidmagneten, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei derartigen Herstellungsvorgängen ist es ein wichtiges Ziel, zur fehlerfreien Fertigung die Preßdicke und Preß dichte der Magnetrohlinge in engen Toleranzgrenzen zu halten, wobei ein möglichst schneller Fertigungstakt ange strebt werden sollte. Hierzu ist es erforderlich, nach Erreichen des maximalen Fülldrucks diesen für eine feste, vorgebbare Zeit aufrechtzuerhalten. Ist diese Zeit zu kurz, so besteht die Gefahr einer Verminderung der Her stellungsqualität, und ist sie zu lang, so ergibt sich eine unnötige Verlängerung des Füllvorgangs.

Aus der DE-OS 33 47 035 ist eine Steuervorrichtung der vorstehend genannten Gattug bekannt. Hierbei wird ange strebt, bei Erreichen des maximalen Fülldruckes ein Zeit glied anzuschalten, das während seiner Haltezeit den Fülldruck aufrechterhält. Dies erfolgt dadurch, daß bei Erreichen eines Drucksollwerts während dieser Haltezeit der Fülldruck auf den Sollwert eingeregelt wird. Hierzu ist jedoch eine aufwendige hydraulische Regelvorrichtung erforderlich. Würde man dagegen auf eine Regelvorrichtung verzichten und den Pumpendruck als maximalen Fülldruck vorgeben, so ist die Auslösung der Haltezeit durch Sollwert vergleich zu unsicher, da infolge Druckschwankungen mög licherweise der Sollwert für den maximalen Fülldruck nicht erreicht wird. Um dennoch einen Füllvorgang ohne Druckregel kreis durchzuführen, gibt man daher in ebenfalls bekannter Weise für den gesamten Fülldruck eine Haltezeit über ein Zeitglied vor. Dies hat jedoch den Nachteil, daß sich Fließzeit und Fülldruckhaltezeit zur Gesamthaltezeit addie ren, so daß sich die Fülldruckhaltezeit bei einer Verlänge rung der Fließdruckzeit infolge von Schwankungen der Strö mungsverhältnisse und der Konsistenz der Fließmasse in unzulässiger Weise verkürzen könnte. Der umgekehrte Fall, eine Verlängerung der Fülldruckhaltezeit infolge einer Verkürzung der Fließzeit, führt wiederum zu einer unnötigen Verlängerung des Fertigungstaktes. Auf Grund dieser Schwan kungen ist es auch erforderlich, die Gesamthaltezeit mit einer Sicherheitsreserve auszustatten, was wiederum zu einer unnötigen Verlängerung des Fertigungstaktes führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zeitliche Steuerung des Fülldruckes beim Füllen eines Preßwerkzeuges mit einer pastösen oder schlickartigen Masse zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung hat den Vorteil, daß die Fülldruckhaltezeit sehr exakt eingehalten werden kann, wobei der Fülldruck selbst durch den maximalen Pumpendruck vorgebbar ist, so daß auf eine aufwendige hydraulische Regelung verzichtet werden kann. Infolge der exakten Einstellbarkeit der Fülldruckhaltezeit kann dies minimiert werden, so daß auch die Preßtaktzeit ver kürzt werden kann. Änderungen der Masseviskosität der Fließmasse, von Fließwiderständen und Pumpenverschleiß haben keinen Einfluß auf die Haltezeit des maximalen Füll druckes. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine Senkung der einzustellenden Fülldruckhaltezeit, sondern auch eine Ausschlußsenkung durch Vermeidung von Füllfehlern.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegeben Steuervorrichtung möglich.

Zur Messung des Drucks beim Preßvorgang wird vorzugsweise eine Piezo- oder DMS-Sonde verwendet, vorzugsweise am Matrizeneingang. Diese Sonden ergeben zusammen mit einem nachgeschalteten Spannungsverstärker einen elektrischen Signalverlauf, der streng proportional zum Druckverlauf ist. Im Falle einer Piezo-Sonde ist der Spannungsverstärker als integrierendes Verstärkerglied ausgebildet, während im anderen Falle integrierende Eigenschaften nicht erforder lich sind.

Da der erste Schwellwert zwischen dem Fließdruck und dem Fülldruck gewählt werden kann, ist es möglich, daß er auch relativ weit unterhalb des Fülldrucks festgelegt werden kann, so daß in jedem Falle eine sichere Auslösung des Zeitglieds möglich ist. Dennoch erfolgt diese Auslösung dann exakt bei Erreichen des Fülldrucks. Auch der zweite Schwellwert braucht nicht exakt festgelegt werden und wird lediglich kleiner als der zeitliche Differential quotient des Druckanstiegs zwischen Fließdruck und Fülldruck gewählt. Auf diese Weise erhält man eine sehr exakte Er kennung des Erreichens des maximalen Fülldrucks, ohne daß die beiden beteiligten Schwellwerte selbst exakt sein müssen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild als Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung und

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungs weise.

Zur Herstellung eines Oxidmagneten od. dgl. wird eine ent sprechend zusammengesetzte pastöse oder schlickartige Masse von einer nicht dargestellten Massepumpe aus über eine Fülleitung 10 einem Preßwerkzeug 11 zugeführt. Dies erfolgt über ein Massesperrventil 12 in der Fülleitung 10, von dem aus ein mit einem Druckmeßfühler 14 versehener Massefüllkanal 13 zum Preßwerkzeug 11 verläuft. Dieses besteht aus einer im wesentlichen zylinderförmigen Matrize 15, die am einen Ende von einem kolbenartig bewegbaren Unterstempel 16 und am anderen Ende von einem Oberstempel 17 verschlossen ist. Dazwischen wird der die Form des herzustellenden Produkts bestimmende Preßraum gebildet. Der Massefüllkanal 13 verläuft radial durch die Matrize 15, kann jedoch selbstverständlich auch durch eine andere Wandbegrenzung des Preßraums geführt sein.

Das Signal des Druckmeßfühlers 14 wird einem Verstärker glied 18 zugeführt, das im Falle der Ausbildung des Druckmeß fühlers 14 als Piezo-Sonde als integrierendes Verstärker glied und beispielsweise im Falle einer DMS-Sonde als einfacher Spannungsverstärker ausgebildet sein kann, wobei in jedem Falle ein Signalverlauf erreicht wird, der streng proportional zum Druckverlauf in der Preßmasse ist. Der Ausgang des Verstärkungsglied 18 ist sowohl mit dem Eingang einer ersten Schwellwertstufe 19 als auch mit dem Eingang eines Differenzierglieds 20 verbunden, dessen Ausgang an den Eingang einer zweite Schwellwertstufe 21 angeschlossen ist. Ein nicht invertierender Ausgang der ersten Schwellwert stufe 9 sowie ein invertierender Ausgang der zweiten Schwellwertstufe 21 sind über ein UND-Gatter 22 mitein ander verknüpft, dessen Ausgang mit einem Zeitglied 23 verbunden ist. Dies bedeutet, daß das UND-Gatter 22 ein 1-Signal an seinem Ausgang erzeugt, wenn ein Schwellwert S ₁ der ersten Schwellwertstufe 19 überschritten und ein zweiter Schwellwert S ₂ der zweiten Schwellwertstufe 21 unterschritten wird. Selbstverständlich kann das UND-Gatter 22 in Abhängigkeit der Invertierung oder Nichtinvertierung der Ausgänge der beiden Schwellwertstufen 19, 21 und des erforderlichen Triggersignals für das Zeitglied 23 auch durch ein anderes logisches Gatter ersetzt werden, das in Abhängigkeit der erforderlichen Ein- und Ausgangssignale die gleiche logische Verknüpfung bewirkt.

Über den Ausgang des Zeitglieds 23 wird über einen Ver stärker 24 der Hydraulikkreis der Massepumpe gesteuert, das heißt, der Fülldruck wird nach dieser Zeit durch ein Ventil od. dgl. abgeschaltet. Dies könnte beispielsweise auch durch das Masseperrventil 12 erfolgen. Das gepreßte Teil kann nun herausgenommen werden, oder es folgt eine zusätzliche Verdichtung mittels des Unterstempels 16, wie dies im eingangs angegebenen Stand der Technik näher beschrieben ist.

Zum Füllen des Preßwerkzeugs 11 wird zu einem Zeitpunkt T ₀ gemäß Fig. 2 die Massepumpe eingeschaltet bzw. das Massesperrventil 12 geöffnet. Hierdurch beginnt die Masse in den Preßraum über den Massefüllkanal 13 einzuströmen. Es erfolgt zunächst ein Druckanstieg, bis eine stationäre Strömung bei einem Fließdruck P ₁ erreicht ist. Am Ausgang des Verstärkungsglied 18 wird eine entsprechende Spannung U ₁ erzeugt. Der Fließvorgang findet während der Zeit t _f statt und ist abgeschlossen, wenn der Preßraum vollständig mit der zu befüllenden Masse gefüllt ist.

Nun erfolgt während einer Fülldruckanstiegszeit t _s ein steiler Druckanstieg unter Verdichtung der Masse im Preß raum, bis der durch den Pumpendruck bestimmte maximale Fülldruck P ₂ erreicht ist. Ein weiterer Druckanstieg kann nicht mehr erfolgen.

Im unteren Diagramm von Fig. 2 ist der zeitliche Differential quotient der dem Druck entsprechenden Spannung gemäß dem oberen Diagramm von Fig. 2 dargestellt. Die beiden Druck erhöhungsphasen zu Beginn der Fließzeit und am Ende einer Fließzeit erzeugen somit im unteren Diagramm hohe Spitzen. Am Ende der Fülldruckanstiegszeit t _s wird der Differential quotient sehr klein und unterschreitet den Schwellwert S ₂. Wenn man daher das Überschreiten des zwischen den Spannungspegeln U ₁ und U ₂ liegenden ersten Schwellwert S ₁ durch den oberen Spannungsverlauf und die Unterschreitung des Schwellwerts S ₂ durch den Differentialquotienten logisch durch eine UND-Verknüpfung mittels des UND-Gatters 22 verknüpft, so erhält man ein Triggersignal für das Zeit glied 23 zum Zeitpunkt T ₁, der exakt mit dem Erreichen des Fülldrucks P ₂ zusammenfällt. Das Zeitglied 23 weist eine Haltezeit t _h, auf, die der optimierten Fülldruckhalte zeit entspricht und bis zu 1 sec betragen kann. Während dieser Zeit erfolgt die erforderliche Verdichtung der Masse im Preßwerkzeug 11. Nach Ablauf dieser Haltezeit wird entweder das erzeugte Produkt, z. B. ein Oxidmagnet, aus dem Preßwerkzeug herausgenommen oder zuvor nochmals zusätzlich mittels des Unterstempels 16 verdichtet.

Selbstverständlich kann der Massefüllkanal 13 zu mehreren Preßwerkzeugen führen, die gemeinsam in einem Arbeitstakt gefüllt werden.

Als Schwellwertstufen können Schmitt-Trigger oder Kompara toren eingesetzt werden, von denen ein Eingang mit dem jeweiligen Schwellwert beaufschlagt ist.

Claims

1. Steuervorrichtung zur zeitlichen Steuerung des Fülldruckes beim Füllen eines Preßwerkzeugs mit einer pastösen oder schlickartigen Masse, insbesondere zur Herstellung von Oxidmagneten, mit einem den Druck im Preßwerkzeug erfassenden und ein entsprechendes Drucksignal einer ersten Schwellwertstufe zuführenden Druckmeßfühler sowie mit einem Zeitglied, welches den Fülldruck nach einer festlegbaren Halte zeit abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksignal über ein Differenzierglied (20) einer zweiten Schwellwertstufe (21) zuführbar ist und daß die Ausgänge der beiden Schwellwertstufen (19, 21) mit einem logischen Gatter (22) verbunden sind, das bei gleichzeitigem Überschreiten eines ersten Schwellwertes (S ₁) der ersten Schwell wertstufe (19) und Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes (S ₂) der zweiten Schwellwertstufe (21) ein Triggersignal zum Starten des Zeitgliedes (23) erzeugt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß dem Druckmeßfühler (14) ein Verstärkerglied (18) nachgeschaltet ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Druckmeßfühler (14) als Piezo- oder DMS-Sonde ausgebildet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das mit dem als Piezo-Sonde ausgebildeten Druckmeß fühler (14) verbundene Verstärkerglied (18) ein integrieren des Verstärkerglied ist.

5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert (S ₁) zwischen einem Fließdruck (P ₁) und einem Fülldruck (P ₂) des Druckverlaufs im Preßwerkzeug liegt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwellwert (S ₂) kleiner als der zeitliche Differential quotient des Druckanstiegs zwischen dem Fließdruck (P ₁) und dem Fülldruck (P ₂) ist.

7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (23) über ein Verstärkerglied (24) auf den Hydraulikkreis einer Massepumpe und/oder auf die Massepumpe selbst einwirkt.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied gleichzeitig auf ein Ventil (12) in einer Fülleitung (10) zum Preßwerkzeug (11) einwirkt.