DE4132011A1 - Vorrichtung zur steuerung einer schlagenden umformmaschine bezueglich werkstueck-dicke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer schlagenden Gesenk-Umformmaschine bezüglich der Enddicke von fertiggestellten Werkstücken, bei der ein Bär mit einem Obergesenk relativ zu einem Untergesenk an einem Gestell bezüglich eines unteren Umkehrpunktes hin- und herbewegbar ist, bei der dem Bär und dem Gestell eine Wegmeßeinrichtung zugeordnet ist, die als Istwertgeber ebenso wie ein Sollwertgeber an einen Vergleich angeschlossen ist, und bei der eine verstellbare Schlagkraft-Dosiereinrichtung der Umformmaschine vorgesehen ist.

Unter schlagender Umformmaschine wird hier der Schmiedehammer als Fallhammer und Oberdruckhammer und die Spindelschlagpresse verstanden. Wenn man das Werkstück auf ein genaues Endmaß schmieden will, ist es nötig, den unteren Umkehrpunkt des Bären bzw. Stößels genau zu erfassen. Dabei ist zu beachten, daß der aufschlagende Bär sehr rasch zurückprellt; die Zeit, in der der Bär im oder beim unteren Umkehrpunkt verharrt, ist sehr kurz. Die gesamte Umformmaschine ist heftigen Erschütterungen ausgesetzt, welche die Meßergebnisse verfälschen können. Die Temperaturen im Arbeitsraum sind sehr hoch, zumal das Obergesenk und das Untergesenk mittels Gasflamme auf 200-300°C geheizt werden. Wenn die Werkzeuge, d. h. das Obergesenk und das Untergesenk nachgeschliffen werden, dann wandert der untere Umkehrpunkt des Bären entsprechend nach unten. Die Einhaltung und Überwachung von engen Dickentoleranzen beim Gesenkschmieden von Werkstücken auf schlagenden Umformmaschinen ist ein Problem. Es ist dabei auch eine sogenannte kontrollierte und dokumentierte Fertigung erwünscht, bei der für jedes Werkstück beim letzten Umformschlag die Werkstückdicke gemessen und gespeichert wird. Es ist also eine automatische Dickenmessung während des Schmiedens erwünscht. Dies sind Schwierigkeiten, die zu beachten sind, wenn man mit einer schlagenden Umformmaschine Werkstücke mit erhöhter Genauigkeit schmieden will.

Bei einer bekannten (DE-AS 12 99 205) Vorrichtung zur Steuerung einer schlagenden Umformmaschine bezüglich Werkstück-Dicke arbeitet die Wegmeßeinrichtung kapazitiv mit einer Kapazität zwischen Gestell und Bär. Im Hinblick auf die erwünschte Enddicke des Werkstückes wird an einem Kondensator ein Dicke-Sollwert eingestellt. Wenn die Wegmeßeinrichtung einen gleichen Istwert angibt, wird der Bär stillgesetzt. Es handelt sich hier um einen kontaktlosen, verstellbaren "Endschalter". Die Vielzahl der für ein Werkstück nötigen Schläge wird mit einer zusätzlichen Einrichtung gesteuert. Der Bedienungsmann betätigt die Dosiereinrichtung aufgrund seiner Erfahrung von hand, wenn er die jeweilige Schlagenergie von Schlag zu Schlag an den jeweiligen Zustand des Werkstückes anpassen will. Dies bedeutet z. B., daß am Schluß einer Werkstückbearbeitung zwei oder mehr energiearme Schläge durchgeführt werden statt eines energiereicheren Schlages.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in vollautomatisierter Weise die Enddicke der Werkstücke genauer und mit verbesserter Dosierung der Schlagenergie erzeugt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung vorgesehen ist, indem der Bär an einer Seite mit einer Schräge versehen ist, auf welche ein ortsfest angebrachter Abstandssensor ausgerichtet ist, wobei der vom Abstandssensor ermittelte Abstand Sensor-Schräge beim unteren Umkehrpunkt der jeweiligen Werkstück-Dicke entspricht, daß der Abstandssensor an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen ist, die bei einem Wechsel des Vorzeichens der Änderung des Abstands Sensor-Schräge den zugeordneten unteren Umkehrpunkt und die zugeordnete Werkstück-Dicke ermittelt, und daß die den unteren Umkehrpunkt und die zugeordnete Werkstück-Dicke ermittelnde Steuereinrichtung ebenso wie der Sollwertgeber an eine elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, die ein differenzbildendes Glied und einen Programmspeicher enthält und auf die Schlagkraft-Dosiereinrichtung arbeitet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jeder untere Umkehrpunkt unter Berücksichtigung der Betriebsverhältnisse einer schlagenden Umformmaschine meßtechnisch mit erhöhter Genauigkeit erfaßt und wird daraus auf die Ist-Dicke des Werkstückes geschlossen. Die von der Schräge und dem Abstandssensor gebildete Wegmeßeinrichtung gewährleistet die erforderliche Genauigkeit der Dickenmessung. Bei jedem Schlag wird die jeweilige Dicke des Werkstückes gemessen sowie der Steuereinrichtung und ggf. einer Speichereinrichtung zugeführt und von dieser aufgenommen. In dem Programmspeicher ist angegeben, mit welcher Schlagenergie bei der gemessenen Dicke der nächste Schlag durchzuführen ist, um mit möglichst wenig weiteren Schlägen am schnellsten und am genauesten an die gewünschte Enddicke heranzukommen. Mit Hilfe der sehr genauen Dickenmessung pro Schlag wird jeweils selbsttätig über die Steuereinrichtung und die Steuereinheit der nachfolgende Schlag in der Kraft bzw. der Energie so eingestellt, wie es im Hinblick auf die wachsende Annäherung an die Enddicke bzw. den Sollwert im Programmspeicher vorgesehen ist. Diese Gestaltung ist möglich, weil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei jedem Umformschlag die jeweilige Dicke des Werkstückes gemessen wird und in der Steuereinrichtung sowie in der Speichereinrichtung aufgenommen wird.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Schräge im Bär untergebracht und dem Gestell zugewendet ist und dieses den Abstandssensor trägt. Es liegt eine in verbesserter Weise geschützte Anordnung der vom Abstandssensor und der Schräge gebildeten Wegmeßeinrichtung vor. Die Schwierigkeit, eine Schräge dauerhaft am Bär zu befestigen, ist entfallen.

Der Abstandssensor arbeitet z. B. kapazitiv oder mit Ultraschall. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Abstandssensor ein Wirbelstrom-Wegeaufnehmer ist. Dieser ist besonders störsicher und besonders genau. Es wird ein Magnetfeld von z. B. 1 MHz ausgesendet, das in der Schräge einen Wirbelstrom induziert.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Bär an zwei einander gegenüberliegenden Seiten am Gestell geführt ist und wenn die Wegmeßeinrichtung an den beiden geführten Seiten je einen Abstandssensor und eine Schräge bildet und wenn der Anschluß der beiden Abstandssensoren an die Steuereinrichtung über ein Additionsglied vorgesehen ist. Durch den Einsatz und die Anordnung der beiden Abstandssensor-Wegmeßeinrichtungen wird das Spiel des Bären relativ zum Gestell ausgeglichen. Wenn durch Spiel auf einer Seite ein größerer Abstand gegeben ist, dann ist der Abstand auf der anderen Seite des Bären im gleichen Ausmaß kleiner.

Die Umformmaschine weist die Schlagkraft-Dosiereinrichtung auf. Das ist bei einem Fallhammer die Einrichtung, die einstellt, wie hoch der Bär für einen Schlag gehoben wird. Bei einem Oberdruckhammer ist es die Einrichtung, die einstellt, wie lange der Oberdruck für einen Schlag wirkt. Und bei einer Spindelschlagpresse koppelt die Schlagkraft-Dosiereinrichtung z. B. das dauernd umlaufende Schwungrad von der Spindel ab. Bei einer solchen Umformmaschine läßt sich die Schlagkraft für jeden Schlag in Anpassung an die jeweilige Dicke des Werkstückes einstellen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn der Abstandssensor und die Steuereinrichtung an eine elektronische Bemusterungseinrichtung angeschlossen sind, welche eine Speichereinheit zur Speicherung der Dicke-Werte bei jedem Schlag der Umformung eines Muster-Werkstückes und eine Wahleinheit zur Auswahl und zum Festhalten eines dieser gespeicherten Dicke-Werte als Sollwert-Enddicke aufweist. Das Muster-Werkstück wird geschmiedet, wobei es irgendwann die gewünschte Sollwert-Enddicke hat. Dieser ausgewählte Sollwert wird von der Elektronik gelernt. Durch die elektronische Speicherung des unteren Umkehrpunktes bzw. der zugehörigen Werkstück-Dicke läßt sich sehr einfach der erwünschte Sollwert festlegen. Dieses Vorgehen berücksichtigt, daß die Umformmaschine sich beim Schlagen staucht und dieses Stauchen das Meßergebnis nicht beeinflussen darf. Der Sollwert der Werkstück- Dicke wird festgelegt durch den Bärstand, bei dem die erwünschte Dicke des Muster-Werkstückes angefallen ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn der Abstandssensor und die elektronische Steuereinrichtung an eine elektronische Speichereinrichtung angeschlossen sind, welche die dem Sollwert entsprechende Enddicke aufgrund des zugeordneten unteren Umkehrpunktes des Bären festhält. Der untere Umkehrpunkt wird als Minimalwert der kontinuierlichen Wegmessung ermittelt. Die unmittelbar auf das Gesenk bezogene Dickenmessung erhöhter Genauigkeit macht es sinnvoll, das Meßergebnis der Enddicke selbsttätig, d. h. elektronisch zu speichern, und zwar festzuhalten bzw. zu notieren. Für jedes fertiggestellte Werkstück ist zum Zeitpunkt des Entfernens aus dem Gesenk die Enddicke bereits genau gemessen und selbsttätig gespeichert bzw. festgehalten.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Steuerung einer schlagenden Umformmaschine bezüglich Werkstück-Dicke und

Fig. 2 schematisch eine Vervollständigung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Die Vorrichtung gemäß Zeichnung ist an einer als Fallhammer ausgebildeten Umformmaschine 1 vorgesehen, die ein mit zwei Ständern versehenes Gestell 2 umfaßt, das oben ein Querhaupt aufweist und unten einen Amboß 3 aufnimmt. An dem Gestell 2 ist ein Bär 4 auf- und abbewegbar geführt, der über eine Stange mittels einer Kolben- Zylinder-Einrichtung 5 betätigbar ist, die auf dem Querhaupt des Gestelles 2 steht. Der Kolben-Zylinder-Einrichtung 5 wird Druckflüssigkeit über eine Leitung zugeführt, in der eine Schlagkraft- Dosiereinrichtung 6 angeordnet ist, die als Magnetventil ausgebildet ist. Der Bär 4 trägt ein Obergesenk 7 und der Amboß trägt ein Untergesenk 8.

Am Bär 4 und am Gestell 2 ist eine Wegmeßeinrichtung 9 vorgesehen, indem der Bär 4 selbst mit einer Schräge 10 versehen ist, die am Bär nach oben hin und dem einen Ständer zugewendet angeordnet ist. Auf die Schräge 10 ist ein am Gestell 2 bzw. dessen einen Ständer angebrachter Abstandssensor 11 gerichtet, der als Wirbelstrom-Wegaufnehmer ausgebildet ist, dessen Energieverbrauch ein Maß für den Abstand zur Schräge 10 ist. Die Wegmeßeinrichtung 9 arbeitet auf eine Steuerelektronik 12, die ein Wechselglied 13 umfaßt, das feststellt, wenn der Bär 4 den unteren Totpunkt durchfährt, und daraufhin einen Istwertgeber 14 veranlaßt, die der Lage des ermittelten Totpunktes entsprechende Werkstück- Dicke abzugeben. Diese wird einem differenzbildenden Glied bzw. Vergleich 15 zugeführt, das bzw. der an einen Sollwertgeber 16 angeschlossen ist. Die jeweils ermittelte Dickedifferenz wird einem Kontrollglied 17 zugeführt, das aus einem Programmspeicher 18 einen Schlagbefehl abruft und diesen an die Schlagkraft-Dosiereinrichtung 6 abgibt.

Die vollständigere Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 2 deutet ein Spiel 19 an, das der Bär 4 auf beiden Seiten gegenüber dem führenden Gestell 2 hat. Das Spiel 19 ist berücksichtigt, indem die Wegmeßeinrichtung 9 auf beiden Ständerseiten des Bären 4 jeweils mit einem Abstandssensor 11 und einer Bär-Schräge 10 versehen ist und die beiden Abstandssensoren auf ein Addierglied 20 arbeiten. Das die unteren Totpunkte feststellende Wechselglied 13 und der Istwertgeber 14 arbeiten auch auf eine elektronische Speichereinrichtung 21, welche die Enddicken sämtlicher gefertigter Werkstücke festhält und den jeweiligen Werkstücken zugeordnet abgeben kann. Das die unteren Totpunkte bzw. Umkehrpunkte feststellende Wechselglied 13 und der Istwertgeber 14 arbeiten weiterhin auf eine Speichereinheit 22, welche auf Wunsch eine Vielzahl von Dickewerten speichert und mittels einer Wahleinheit 23 einen bestimmten Dickewert als Sollwert an den Sollwertgeber 16 abgibt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Steuerung einer schlagenden Gesenk-Umformmaschine bezüglich der Enddicke von fertiggestellten Werkstücken,
bei der ein Bär mit einem Obergesenk relativ zu einem Untergesenk an einem Gestell bezüglich eines unteren Umkehrpunktes hin- und herbewegbar ist,
bei der dem Bär und dem Gestell eine Wegmeßeinrichtung zugeordnet ist, die als Istwertgeber ebenso wie ein Sollwertgeber an einen Vergleich angeschlossen ist, und
bei der eine verstellbare Schlagkraft-Dosiereinrichtung der Umformmaschine vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wegmeßeinrichtung (9) vorgesehen ist, indem der Bär (4) an einer Seite mit einer Schräge (10) versehen ist, auf welche ein ortsfest angebrachter Abstandssensor (11) ausgerichtet ist,
wobei der vom Abstandssensor (11) ermittelte Abstand Sensor- Schräge beim unteren Umkehrpunkt der jeweiligen Werkstück-Dicke entspricht,
daß der Abstandssensor (11) an eine elektronische Steuereinrichtung (13, 14) angeschlossen ist, die bei einem Wechsel des Vorzeichens der Änderung des Abstandes Sensor-Schräge den zugeordneten unteren Umkehrpunkt und die zugeordnete Werkstück- Dicke ermittelt, und
daß die den unteren Umkehrpunkt und die zugeordnete Werkstück- Dicke ermittelnde Steuereinrichtung (13, 14) ebenso wie der Sollwertgeber (16) an eine elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, die ein differenzbildendes Glied (15) und einen Programmspeicher (18) enthält und auf die Schlagkraft-Dosiereinrichtung arbeitet (17).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge (10) im Bär (4) untergebracht und dem Gestell (2) zugewendet ist und dieses den Abstandssensor (11) trägt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (11) ein Wirbelstrom-Wegaufnehmer ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bär an zwei einander gegenüberliegenden Seiten am Gestell geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegmeßeinrichtung (9) an den beiden geführten Seiten je einen Abstandssensor (11) und eine Schräge (10) bildet und der Anschluß der beiden Abstandssensoren (11) an die Steuereinrichtung (13, 14) über ein Additionsglied (20) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (11) und die Steuereinrichtung (13, 14) an eine elektronische Bemusterungseinrichtung angeschlossen sind, welche eine Speichereinheit (22) zur Speicherung der Dicke-Werte bei jedem Schlag der Umformung eines Muster-Werkstückes und eine Wahleinheit (23) zur Auswahl und zum Festhalten eines dieser gespeicherten Dicke-Werte als Sollwert-Enddicke aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (11) und die Steuereinrichtung (13, 14) an eine elektronische Speichereinrichtung (21) angeschlossen sind, welche die dem Sollwert entsprechende Enddicke aufgrund des zugeordneten unteren Umkehrpunktes des Bären (4) festhält.