DE4242442C2

DE4242442C2 - Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft des Niederhalters von Ziehpressen

Info

Publication number: DE4242442C2
Application number: DE4242442A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Thoms; Mathias Dr Liewald; Stephanus Dipl Ing Faller; Wilfried Dr Ing Reimche; Dieter Prof Stegemann
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: ES2092950A2; DE4242442A1; ITRM930805A1; ITRM930805A0; ES2092950R; JPH0768327A; IT1266445B1; FR2699097A1; JP2699052B2; US5448902A; ES2092950B1; FR2699097B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft des Niederhalters von Zieh pressen; sie geht dabei von einem Stand der Technik gemäß ei nem Beitrag von F.-J. Neff, "CNC- und DNC-Betrieb bei hydrau lischen Pressen" in der Zeitschrift Werkstatt und Betrieb, 119 (1986) 11, Seiten 947 bis 949 aus.

Bei handbeschickten Ziehpressen wird der taktweise ablaufende Ziehprozeß aufgrund einer laufenden Sichtprüfung der Ziehteile durch das Bedienungspersonal und eines fallweisen manuellen Eingreifens in die Einstellung der Niederhalterkraft korri giert. Es handelt sich hier also um einen Justiervorgang, bei dem der Mensch als wesentliches, prozeßbestimmendes Glied mit eingeschaltet ist. Abgesehen von der damit verbundenen Monoto nie und der geforderten ständigen Aufmerksamkeit und Verant wortung des Bedienungspersonals werden durch eine ungenaue oder falsche Einstellung der Niederhalterkraft bedingte Zieh teilfehler häufig nicht rechtzeitig erkannt, so daß trotz ei ner ständigen Überwachung der Ziehvorgänge fehlerhafte Zieh teile die Ziehpresse verlassen, die die Produktivität der Ziehpresse beeinträchtigen. Bei automatisch beschickten Pres sen oder bei Pressenstraßen wird nur noch eine stichprobenar tige Sichtkontrolle durchgeführt, so daß gerade bei modernen Preßwerken die Gefahr von Ausschußteilen größer ist als bei solchen, die noch voll mit Handbetrieb gefahren werden.

In dem eingangs zitierten Beitrag berichtet der Autor über ein System zur selbsttätigen Qualitätskontrolle in Pressereien mit entsprechend entwickelter Hard- und Software für einen weitge hend optimierten Pressenbetrieb. In die Pressen sind Weggeber und Druckgeber für Stößel und Ziehkissen integriert. Dadurch kann für jedes einzelne Werkstück die Hub/Stößelkraft-Kurve gemessen und auch an einem Monitor angezeigt werden. Diese Ist-Kurve kann werkstückindividuell mit einer werkstück-spezi fischen Referenzkurve verglichen werden. Die Referenzkurve wird bei Produktionsbeginn für ein bestimmtes zu fertigendes Werkstück angefertigt bzw. empirisch ermittelt und datenmäßig abgespeichert; und zwar kann beispielsweise die Hub-/Stößelkraft-Kurve des ersten einwandfreien Ziehteiles als Referenzkurve verwendet werden. Durch die geschilderte Vorge hensweise und andere hier nicht wiedergegebene Maßnahmen soll ein rasches Umrüsten einer Presse auf andere Werkstücke und ein überwachter, d. h. störungsfreier bzw. bei Störung selbst tätig Alarm gebender Pressenbetrieb sichergestellt werden. Es wird erwähnt, daß Ausschußteile beim Pressenbetrieb durch Werkzeugverschleiß, durch Qualitätsveränderungen am Werkstück hinsichtlich Abmessungen oder Werkstoff oder durch Qualität der Schmierung entstehen können. Durch taktweise wiederholten Vergleich des Verlaufes der werkstück-individuellen Hub-/Stö ßelkraft-Kurve mit der Referenzkurve können Ausschußteile selbsttätig und frühzeitig erkannt werden. Bei Über- oder Un terschreiten eines die Referenzkurve "begleitenden" Toleranz bereiches wird ein Fehler gemeldet und die Maschine stillge setzt, so daß ggf. vom Personal eingegriffen werden kann. Die solcherart überwachte Presse selber arbeitet zumindest bis zur nächsten Störung offenbar mit einer konstanten Einstellung al ler Prozeßparameter.

In einem anderen Artikel von D.Bauer, G.Gücker und R.Thor, "Rechnerunterstützter Niederhalterdruck optimiert das Tiefzie hen" in der Zeitschrift Bleche-Bänder-Rohre 5-1990, Seiten 50 bis 54 weisen die Verfasser zunächst darauf hin, daß es für das Tiefziehen einwandfreier Teile notwendig ist, daß die Nie derhalterkraft einen bestimmten, hubabhängig sich verändernden Mindestwert nicht unterschreiten und einen bestimmten, hubab hängig sich ebenfalls verändernden Höchstwert nicht über schreiten darf, wobei die Kurven für die Mindest- und Höchst werte werkstückabhängig verlaufen. Zu hohe Niederhalterkräfte führen zu Reißern am Ziehteil, wogegen ein zu schwach ange drückter Niederhalter Falten entstehen läßt. Der Beitrag emp fiehlt, von dem bisher verbreiteten, mehr oder weniger gut konstanten Verlauf der Niederhalterkraft abzuweichen und einen in Abhängigkeit vom Werkstücktyp optimierten Verlauf der Nie derhalterkraft über dem Pressenhub zu verwenden, wobei ein solcher nicht-konstanter Niederhalterkraft-Verlauf aus ver schiedenen Abschnitten eines konstanten und/oder eines linear ansteigenden bzw. abfallenden Verlaufes zusammengesetzt sein oder aus einem funktionsvorgegebenen Verlauf bestehen kann. Der Soll-Verlauf für die Niederhalterkraft kann nach der zi tierten Literaturstelle in unterschiedlicher Hinsicht opti miert werden und hat je nach Optimierungsziel u. U. auch ein unterschiedliches Aussehen. Beispielsweise kann der Niederhal terkraft-Verlauf im Hinblick auf höchste Ziehteilqualität opti miert werden, wobei auch hier wieder unterschiedliche Ge sichtspunkte - je nach Art des Werkstückes - im Vordergrund stehen können, z. B. Reißer- und Faltenfreiheit oder Vermeidung von Einfallstellen. Es kann bei der Optimierung des Niederhal terkraft-Verlaufes statt dessen auch die Gestaltung des Zieh prozesses wesentlicher sein, z. B. die Erhöhung der zulässigen Ziehtiefe mit dem Ziel, eventuell eine Ziehstufe entfallen lassen oder Blech einsparen oder eine höhere Steifigkeit des Ziehteiles erreichen zu können. Auch tribologische Gesichts punkte können bei der Optimierung des Niederhalterkraft-Ver laufes eine Rolle spielen. Der für ein bestimmtes Werkstück einmal gefundene, optimierte Niederhalterkraft-Verlauf wird dann während eines jeden Preßzyklus′ geregelt nachgefahren, wobei jedoch die gefundene Soll-Kurve - von gelegentlichen nachträglichen, manuellen Nachbesserungen abgesehen - gleich bleibend beibehalten wird. Auf eine selbsttätige Erkennung von Fehlern am Ziehteil trotz Verwendung eines in soweit optimier ten Verlaufes der Niederhalterkraft und einer entsprechenden Regelung nach diesem Verlauf geht der genannte Artikel nicht ein.

Es ist bereits bekannt, Stanzvorgänge bzw. -werkzeuge aku stisch zu überwachen (vgl. z. B. DE 39 38 854 A1) der DE-Z In dustrie-Anzeiger 17/1991, Seiten 40 bis 44). Dabei werden mit tels am Werkzeug applizierter Sensoren Signalparameter, insbe sondere die Schallamplitude und ihre Schwankungsbreite in zeitlicher Korrelation mit dem Stanzvorgang erfaßt und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Bei Stanzvorgängen ist beispielsweise der Bruch eines Stempels deutlich akustisch wahrnehmbar; auch Schneidenausbrüche oder stumpf gewordene Schneiden sind bei Vergleich mit dem üblichen Geräusch bei einwandfreiem Werkzeug an einem veränderten Stanzgeräusch nachweisbar. Bei der akustischen Überwachung von Stanzvorgän gen handelt es sich danach im wesentlichen lediglich um eine Überwachung des Stanzwerkzeuges, wobei die Prozeßführung des Stanzvorganges durch die Werkzeugkonstruktion im wesentlichen vollständig und abschließend vorgegeben und praktisch nicht durch hubweise veränderbare Maschineneinstellung beeinflußbar ist. In soweit sind die z. T. bei Taktfolgen bis zu 700 Hüben je Minute ablaufenden Stanzvorgänge nicht mit vergleichsweise langsamen Tiefziehvorgängen vergleichbar, bei denen die Nie derhalterkraft während eines jeden Tiefziehvorganges einem u. U. taktweise zu verändernden bzw. zu optimierenden Sollver lauf nachgeregelt wird. Deshalb vermittelt das akustische Überwachen von Stanzwerkzeugen keine Anregung im Hinblick auf eine selbsttätige Prozeßoptimierung von Tiefziehvorgängen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Tiefziehverfahren da hingehend zu verbessern, daß bei nicht-optimaler Einstellung der Prozeßparameter oder bei einer beispielsweise durch werk stückseitige Qualitäts- oder Schmierungsänderungen bedingten Störung diese selbsttätig und frühzeitig, d. h. solange das Ziehteil sich noch in der Presse befindet, erkannt und eine geeignete Korrektur des Einstellwertes der Klemmkraft des Nie derhalters sofort, d. h. für das nächstfolgende Werkstück wirksam, und ebenfalls selbsttätig vorgenommen werden kann.

Ausgehend von dem gewürdigten Stand der Technik wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vor Aufnahme der Produktion für jeden Typ eines zu ziehenden Ziehteiles wird das mittels am Ziehwerkzeug applizierbarer Körperschallaufnehmer aufnehmbare Ziehgeräusch von eindeutig "guten" Ziehteilen analysiert und ein charakte ristischer Verlauf der Amplitudenhüllkurve und der Pegelver läufe von periodischen Schallanteilen und von stochastischen Schallanteilen dafür ermittelt. Aus diesen Daten können Grenz daten für Extrema bzw. Toleranzbereiche für Kurvenverläufe als ziehteilabhängige Soll-Daten festgelegt und datenmäßig abge speichert werden. Durch Vergleich der entsprechenden Ist-Daten während der Produktion mit den Soll-Daten ist die Möglichkeit einer selbsttätigen Fehlererkennung an dem Ziehteil hinsicht lich der Schadensfälle "Reißer" bzw. "Falten" noch während des Ziehvorganges geschaffen. Demgemäß kann entsprechend rechtzei tig korrigierend eingegriffen werden, so daß im Falle von Stö rungen allenfalls ein Fehlteil oder - bei groben Störungen - u. U. zwei Fehlteile abgepreßt wird bzw. werden und anschlie ßend wieder Gutteile produziert werden. Durch die selbsttätige Fehlererkennung wird also das bisher manuell und von Menschen auf Sicht gefahrene, also gesteuerte Verfahren der Prozeßopti mierung zu einem automatisch und in einem in sich geschlosse nen Kreis ablaufenden selbsttätigen Regelverfahren.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann auch der Zeit punkt und/oder das Ausmaß des Schadenssignales innerhalb des je weiligen Arbeitstaktes ermittelt werden, wobei bei einem frühen Auftreten eines Schadenssignales bzw. bei einem stärkeren Scha denssignal die Klemmkraft des Niederhalters stärker verändert wird als bei einem späten Auftreten bzw. bei einem schwächeren Schadenssignal.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung liegen in der selbsttätigen Erfassung von Schwankungen von Prozeßparametern und/oder von Qualitätsschwankungen des Halbzeuges, die zur opti malen Prozeßführung jeweils eine entsprechende Anpassung der Nie derhalterkraft erfordern. Derartige Schwankungen werden insbeson dere bedingt durch Änderungen in

- der Werkstoff-Festigkeit der Platinen,
- der Blechdicke,
- der Oberflächenrauheit der Platinen,
- der Schmierfilmdicke und
- der Schmiermittelviskosität.

Die entsprechenden Ausgestaltungen des Regelungsverfahrens können den Unteransprüchen 2 bis 8 entnommen werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 ein Verfahrensschema zur selbsttätigen iterativen Pro zeßoptimierung von Ziehvorgängen in Pressen,

Fig. 2 in Diagrammform den idealen Verlauf der Niederhalter kraft am Beispiel einer über dem Pressenhub konstant gehaltenen Niederhalterkraft sowie den oberhalb und un terhalb davon liegenden Soll-Bereich der Niederhalter kraft,

Fig. 3a bis 3d die zeitlichen Verläufe der Schall-Amplituden beim Zie hen eines bestimmten Ziehteiles bei unterschiedlichen Qualitäten, nämlich "gut" beim Diagramm nach Fig. 3a und zunehmende Reißerlängen bei den Diagrammen nach den Fig. 3b bis 3d und

Fig. 4a und 4b die zeitlichen Verläufe der Schall-Leistungen stocha stischer (Fig. 4a) bzw. periodischer (Fig. 4b) Schall anteile aus dem Ziehgeräusch eines weiteren Ziehteiles bei unterschiedlichen Qualitäten, wobei die voll ausge zogenen Diagrammlinien Gutteilen und die beiden anderen Diagrammlinien mehr oder weniger stark faltigen Zieh teilen entsprechen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens schemas ist die Ziehpresse 1 als doppeltwirkende Presse ausgebil det, bei der der untere auf dem Pressentisch angeordnete Teil des Ziehwerkzeuges 3, die Matrize, im wesentlichen einteilig ist und bei der der obere Teil des Werkzeuges 3 unterteilt ist in einen Ziehstempel 5 und in einen an der Matrize zur Anlage gelangenden Niederhalter 4, die beide mit separaten Stößeln 2 bzw. 2′ verbun den und gesondert hubangetrieben sind. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf einfachwirkende Pressen oder auf Pressen mit einem hydraulischen Stößelantrieb anwendbar. Es sei von der in Fig. 1 dargestellten Ziehpresse 1 ferner angenommen, daß deren Ziehstempel über einen nicht näher dargestellten Kur beltrieb hubbeweglich angetrieben ist, wobei über einen Winkelge ber 10 der Kurbelwinkel der Presse und somit eine eindeutige Aus sage über die Stellung des Ziehstempels in Relation zum unteren Totpunkt UT meßtechnisch abrufbar ist. Am Niederhalter 4 ist we nigstens ein Kraftgeber 31 zur laufenden Ermittlung der Nieder halterkraft bzw. Klemmkraft angebracht. Dieses Kraftsignal wird ebenso wie auch das Winkelsignal des Winkelgebers 10 in die nach folgend noch näher zu erläuternde Einrichtung zur selbsttätigen iterativen Prozeßoptimierung des Ziehvorganges eingespeist. Der Niederhalter 4 ist über hydraulische Kolben, sog. Druckpunkte 6 mit den entsprechenden Pleuel des zu ihm gehörenden Kurbeltriebes verbunden, die es erlauben, den Niederhalter mit einer hydrau lisch vorgebbaren Kraft an die Anlagefläche der Matrize anzupres sen. Die Druckpunkte des Niederhalters sind über ein elektrisch ansteuerbares Proportionalventil 8 aus einer Druckquelle 7 ge speist. Es sei hier gleich erwähnt, daß die Druckpunkte 6 und das zugehörige Proportionalventil 8 mehrfach an dem Niederhalter, bspw. an jeder Ecke, also insgesamt vierfach vorgesehen sein kön nen. Demgemäß ist auch die zugehörige Steuerung bzw. Regelung für die Regelung der Klemmkraft ggf. mehrkanalig aufgebaut, wobei jedoch beim dargestellten Verfahrensschema lediglich ein einziger Kanal gezeigt und nachfolgend erläutert ist.

Die Ziehpresse 1 arbeitet taktweise, wobei bei jedem Arbeitstakt jeweils ein Rohteil, beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine ebene Platine 11 eines ziehfähigen Bleches, in das geöffnete Werk zeug 3 eingelegt, dieses mit bestimmter Klemmkraft F_n durch den Niederhalter 4 am Rand eingeklemmt und anschließend das Ziehteil zwischen Matrize und Ziehstempel 5 gezogen wird. Nach dem Wieder öffnen des Werkzeuges wird das fertige Ziehteil 12 entnommen und eine neue Platine 11 eingelegt. Wichtig für das Produzieren gu ter, also falten- und reißerfreier Ziehteile ist, daß die Nieder halterkraft F_n innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, was nachfolgend im Zusammenhang mit dem Diagramm nach Fig. 2 erläu tert werden soll.

In Fig. 2 ist für einen bestimmten Typ eines Ziehteiles 12 der Idealverlauf der Niederhalterkraft F_n über dem Preßhub darge stellt - Diagrammlinie 35. Diese Kurve hat in der Regel einen geradlinigen, also konstanten Verlauf; sie kann jedoch u. U. auch - je nach Aussehen des zu fertigenden Ziehteiles - einen recht unterschiedlichen Verlauf haben. Ausgehend von dem Idealverlauf der Niederhalterkraft können auch Verläufe oberhalb und unterhalb davon zugelassen werden. Liegt jedoch bei einem bestimmten Ein zelstück eines Ziehteiles der Verlauf der Niederhalterkraft zu weit oberhalb der Ideallinie 35, so muß damit gerechnet werden, daß in dem Ziehteil Reißer entstehen. Umgekehrt können auch bis zu einem gewissen Ausmaß Abweichungen der Niederhalterkraft nach unten von der Ideallinie zugelassen werden, die jedoch nicht zu groß sein dürfen, weil sonst die Wahrscheinlichkeit einer Falten bildung am Ziehteil zu groß wird. In dem Diagramm nach Fig. 2 ist ein gewisser schraffierter Bereich 36 angedeutet, innerhalb dem bei konkreten einzelnen Ziehvorgängen des betreffenden Typs von Ziehteilen die Niederhalterkraft verlaufen muß und der nicht über schritten werden darf. Dieser Bereich wird nachfolgend als Soll- Klemmkraftbereich 36 bezeichnet. Oberhalb davon liegt der Bereich R, in dem mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit mit Reißern zu rech nen ist; der unterhalb des Soll-Ziehkraftbereiches 36 liegende Bereich F läßt das Entstehen von Falten vermuten. Es kann also in dem Diagramm nach Fig. 2 für die Niederhalterkraft F_n ein tole rierbarer Bereich vorgegeben werden, der beiderseits des Ideal verlaufes 35 der Klemmkraft liegt und der gegen den Reißer-Be reich R bzw. den Falten-Bereich F abgrenzbar ist. Das Diagramm nach Fig. 2 zeigt einen konstantbleibenden Idealverlauf 35 der Klemmkraft und somit auch einen auf gleichbleibendem Niveau ver laufenden Soll-Klemmkraftbereich 36. Dies hängt jedoch - wie ge sagt - lediglich vom betreffenden Werkstücktyp ab, für den es zu fälligerweise optimal ist, daß die Klemmkraft über den gesamten Pressenhub hinweg konstant ist. Sollte bei einem anderen Zieh teiltyp die Klemmkraft optimalerweise einen anderen Verlauf ha ben, so gilt die Beobachtung auch für ein solches Teil entspre chend.

Es wurde nun beobachtet, daß die Ziehgeräusche beim Ziehen von fehlerhaften Teilen sich von den Ziehgeräuschen beim Ziehen von einwandfreien Teilen unterscheiden. Eine systematische Untersu chung dieser Beobachtung erbrachte, daß Reißer sich beim Ziehge räusch im wesentlichen durch spektral verbreitete Amplitudensprün ge bemerkbar machen und daß Falten durch eine signifikante Verän derung der zeitlichen oder hubabhängigen Verläufe der stochasti schen und/oder der periodischen Schallanteile im Vergleich zu den entsprechenden Verläufen beim Ziehen einwandfreier Teile detek tierbar sind. Diese Aussagen gelten zumindest unter der Voraus setzung, daß die zum Vergleich benutzten Referenzverläufe an der gleichen Ziehpresse und mit dem gleichen Ziehwerkzeug gewonnen wurden, mit der bzw. mit dem dann auch später die Ziehteile im Produtionsablauf überwacht gefertigt werden.

Demgemäß wird vor Aufnahme der Produktion von Ziehteilen 12 eines bestimmten Typs auf einer bestimmten Ziehpresse 1 und mit einem bestimmten Ziehwerkzeug 3 der während des Ziehvorganges im Zieh werkzeug hervorgerufenen Körperschall einer Schallemissionsanaly se unterworfen. Hierbei wird zum einen der normale Körperschall ermittelt, d. h. der Schallverlauf, der ohne die Gefahr der Entste hung von "Reißern" und ohne die Gefahr der Entstehung von "Fal ten" beim Ziehen hervorgerufen wird. Dieser zeitliche oder pres senhubabhängige Verlauf des Ziehgeräusches wird hinsichtlich sei nes idealen Verlaufes und hinsichtlich der tolerierbaren Abwei chungen davon ermittelt und als Referenzgeräusch datenmäßig ge speichert. In Fig. 3a ist ein solcher Referenzverlauf 37 für die Körperschallamplitude wiedergegeben, die - für das gewählte Werk stück-Beispiel - über weite Bereiche des Ziehweges kaum ein Ab weichung von der Null-Linie zeigt, was im konkreten Beispiel auf ein sehr geringes Ziehgeräusch hinweist. Gegen Hubende, kurz vor dem mit A bezeichneten Aufsetzen des Ziehstempels auf die Matri ze, zeigt der Referenzverlauf 37 für die Amplitude einen Amplitu den-Peak, der jedoch für das gewählte Beispiel als "normal" zu bezeichnen ist. Der Vergleich dieses Referenzverlaufes mit den Diagrammlinien nach den Fig. 3b bis 3d, die beim Ziehen mit zu hoher Niederhalterkraft gewonnen wurden, läßt erkennen, daß die an den Ziehteilen entstandenen Reißer sich durch mindestens einen zusätzlichen mit r bezeichneten Amplituden-Peak auszeichnen. Die drei Schallaufschriebe nach den Fig. 3b bis 3d wurden beim Ziehen mit jeweils erhöhter Niederhalterkraft gewonnen, so daß die provozierten Reißer jedesmal länger als beim vorherigen Ver such ausfielen. Die Reißer indizierenden Peaks r liegt in den je weiligen Schallaufschrieben zeitlich um so früher, je höher die Niederhalterkraft eingestellt war und je länger demgemäß auch der Reißer ausgefallen war. Zwar fällt ein Reißer indizierendes Schallsignal nicht in allen Fällen so deutlich wie in dem ausge wählten Beispiel aus, jedoch kann es auch in weniger günstigen Fällen meßtechnisch eindeutig detektiert werden.

Zum anderen wird aus einem solchen, für ein bestimmtes Ziehteil gewonnenen normalen Ziehgeräusch ebenfalls vor Aufnahme der Pro duktion jeweils ein Referenzverlauf der Schallanteile von peri odischen und von stochastischen Schallanteilen ermittelt und eben falls datenmäßig gespeichert. In den Fig. 4a und 4b sind in vollen Linien die Referenzverläufe 38 bzw. 39 der stochastischen Schallanteile als Schall-Leistung N_s (Fig. 4a, Diagrammlinie 38) und der periodischen Schallanteile (Fig. 4b, Diagrammlinie 39) über der Zeit für ein bestimmtes Ziehteil gezeigt. Wegen der Deut lichkeit, mit der im Vergleich zu den jeweiligen Referenzverläu fen sich zum einen Reißer und zum anderen Falten zeigen, wurden für die hier gezeigten Diagrammlinien für Schallamplitude einer seits (Fig. 3a bis 3d) bzw. für die stochastischen und perio dischen Schallanteile andererseits (Fig. 4a und 4b) unter schiedliche Ziehteile ausgewählt. Im konkreten Beispiel der Dia grammlinien nach den Fig. 4a und 4b zeigt sich, daß die beiden angesprochenen Schallanteile über weite Strecken des Ziehweges annähernd konstant bleiben und auf einem geringen Niveau liegen.

Lediglich in einem mittleren Bereich des Ziehweges, wo das Zieh geräusch lauter ist, nehmen die Referenzverläufe 38 bzw. 39 einen signifikant anderen Verlauf. In die Diagramme der Fig. 4a und 4b sind zum Vergleich strichpunktiert auch entsprechenden Verläu fe eingetragen, die mit zu geringer Niederhalterkraft gewonnen wurden, so daß Faltenbildung an den entsprechenden Ziehteilen provoziert wurde. Die Diagrammlinien 38′ und 39′ mit jeweils nur einem Punkt zwischen zwei benachbarte Strichen wurden mit mäßig reduzierter Niederhalterkraft gewonnen und demgemäß zeigten die Ziehteile geringe Faltenbildung; die Diagrammlinien 38′′ und 39′′ (zwei Punkte zwischen den Strichen) entsprechen einer stark redu zierten Niederhalterkraft und starker Faltenbildung. Es wird er kennbar, daß beim Ziehen faltiger Teile sowohl die stochastischen als auch die periodischen Schallanteile einen signifikant anderen Verlauf zeitigen als beim Ziehen einwandfreier Teile, und zwar insbesondere in dem Zeitraum, in dem das Ziehgeräusch lauter ist. Bei einer Quotientenbildung würde der Unterschied des Refe renzverlaufes zum Ist-Verlauf eines etwaigen Fehlteiles noch deut licher werden.

Während der Produktion von Ziehteilen eines bestimmten Typs, zu dem Referenzverläufe auf den gleichen Ziehpresse und mit dem glei chen Ziehwerkzeug wie für die Produktion benutzt, ermittelt wur den, wird eine Schallemissionsanalyse des vom Ziehteil während des Ziehvorganges im Ziehwerkzeug hervorgerufenen Körperschalles und ein Vergleich mit den Referenzverläufen durchgeführt. Dadurch wird laufend, d. h. bei jedem Arbeitstakt die Qualität des Zieh teiles hinsichtlich der Kriterien "Reißer", "gut" bzw. "Falten" selbsttätig ermittelt. Und zwar wird das aufgenommene Körper schallsignal 38′, 38′′, 38′′′ jedesmal hinsichtlich des gleichzei tigen Auftretens von gegenüber dem Referenzgeräusch abnormalen Amplitudensprünge r in einem breiten Frequenzspektrum untersucht. Für den Fall des Auftretens solcher spektral verbreiteter Ampli tudensprünge kann auf "Reißer" geschlossen werden; ansonsten kann angenommen werden, daß das Ziehteil reißerfrei ist. Das Körper schallsignal wird ferner jedesmal hinsichtlich des zeitlichen Verlaufes der periodischen und der stochastischen Schallanteile untersucht. Bei einer charakteristischen Abweichung der Ist-Ver läufe aus dem aktuellen Arbeitstakt von den entsprechenden Refe renzverläufen wird auf "Falten" geschlossen und bei Übereinstim mung der Ist-Verläufe mit den Referenzverläufen kann mit hinrei chender Sicherheit gesagt werden, daß das hergestellte Ziehteil faltenfrei ist.

Nachdem also anhand des jeweils tatsächlichen Verlaufes des Zieh geräusches bzw. des Pegelverlaufes der stochastischen und der periodischen Schallanteile über dem Pressenhub durch Vergleich mit den entsprechenden, für das betreffende Ziehteil ermittelten Soll-Verläufen festgestellt werden kann, ob das hergestellte Zieh teil gut oder aber reißer- bzw. faltenbehaftet ist, kann danach entschieden werden, ob für den nächsten Pressentakt die Klemm kraft in der gleichen Höhe wie zuvor beibehalten, abgesenkt oder erhöht werden soll. Diese Erkenntnis macht sich die vorliegende Erfindung zunutze.

Zur Optimierung der am Niederhalter 4 einstellbaren Klemmkraft F_n wird in Abhängigkeit von der ermittelten Ziehteilqualität des im vorausgegangenen Arbeitstakt gezogenen Ziehteiles die Klemmkraft für den nächstfolgenden Arbeitstakt verändert oder gleichbleibend beibehalten, und zwar wird im Falle eines Anrisses an einem zuvor gezogenen Ziehteil - Ziehteilqualität "Reißer" - die Klemmkraft gegenüber dem dabei eingestellten Wert für den neuen Arbeitstakt gesenkt, im Falle eines einwandfreien Ziehteiles - Ziehteilqua lität "gut" - die Klemmkraft gleichbleibend beibehalten und im Falle von Falten an einem zuvor gezogenen Ziehteil - Ziehteil qualität "Falten" - die Klemmkraft gegenüber dem dabei eingestell ten Wert für den neuen Arbeitstakt erhöht.

Zu diesem Zweck ist ein Funktionsspeicher 32 für das Referenz- Ziehgeräusch 37 und für die Referenzverläufe 38 und 39 der sto chastischen bzw. periodischen Schallanteile vorgesehen. Außerdem ist ein Funktionsspeicher 33 für das jeweilige Ist-Ziehkraftge räusch 37′ oder 37′′ oder 37′′′ sowie für die Ist-Verläufe 38′ und 39′ oder 38′′ und 39′′ der stochastischen bzw. periodischen Schall anteile installiert. Diese Ist-Verläufe werden in einem dem Funk tionsspeicher 33 vorgeschalteten Schallanalysator 21 selbsttätig ermittelt, in den außer dem Signal des an der Matrize applizier ten Körperschallgebers 30 für das Ziehgeräusch auch noch das Sig nal des Winkelgebers 10 für den Kurbelwellenwinkel eingespeist ist. In einem Vergleicher 34 kann ein Vergleich zwischen den verschiedenen Referenzverläufen einerseits und den jeweils ent sprechenden Ist-Verläufen andererseits durchgeführt werden. Fällt dieser Vergleich positiv aus, d. h., stimmen die Ist-Verläufe innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches mit den Referenzver läufen überein, so wird der nächste Pressenhub mit der gleichen Klemmkraft bzw. mit dem Klemmkraftverlauf durchgeführt, mit dem auch das letzte Ziehteil gezogen wurde. Ergibt sich hingegen bei dem Soll/Ist-Vergleich der Ziehgeräusche, daß ein reißerindizie render Peak r an irgendeiner Stelle des Pressenhubes detektierbar ist, so wird nicht nur das betreffende Teil aus dem weiteren Pro duktionsprozeß ausgeschleust, sondern es wird außerdem selbsttä tig für den nächsten Pressenhub die Niederhalterkraft abgesenkt. Für den Fall, daß bei dem Vergleich der Pegelverläufe der stocha stischen bzw. der periodischen Schallanteile eine falten-indizie rende Abweichung im Ist-Verlauf gegenüber dem Referenzverlauf des Soll-Ziehkraftbereiches an irgendeiner Stelle des Pressenhubes feststellbar sein sollte, so wird beim nächsten Pressenhub selbst tätig eine höhere Niederhalterkraft eingestellt. Der diskontinuier lich oder iterativ ablaufende Produktionsvorgang des Tiefziehens wird also einer selbsttätigen Qualitätsmessung der Ziehteile un terworfen; vor allem aber werden die qualitätsbestimmenden Ein stell-Parameter der Ziehpresse, d. h. vor allem die Niederhalter kraft F_n an den unterschiedlichen Punkten des Niederhalters 4 gegebenenfalls selbsttätig in Richtung auf eine Qualitätsverbes serung korrigiert, was einem selbsttätig ablaufenden Regelungs vorgang in einem geschlossenen Kreis entspricht.

Als wesentlicher Bestandteil einer solchen Regelungseinrichtung ist ein Rechner 29 vorgesehen, der in den Funktionsspeicher 32 für das Referenz-Ziehgeräusch und die Referenz-Pegelverläufe ent sprechende Daten aus einer größeren, vorzugsweise gesonderten Speicherdatei einspeist. Solange die Qualität der Platinen 11 und die Qualität der Platinenschmierung unverändert bleibt, sind auch die in den Funktionsspeicher 32 eingestellten Daten für das Refe renz-Ziehgeräusch und für die Referenz-Pegelverläufe unverändert. Der Rechner 29 liefert außerdem an die Stelle 9 des Soll/Ist-Ver gleiches für die Niederhalterkraft F_n den jeweiligen Sollwert für die Niederhalterkraft, die bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel über den Pressenhub konstant ist. Bei anderen Ziehteilen mit op timalerweise nicht-konstantem Verlauf der Niederhalterkraft wurde in Abhängigkeit vom Pressenhub ein entsprechend variabler Soll wert in die Vergleichsstelle 9 eingespeist werden. Je nach Aus fall des Soll/Ist-Vergleiches zwischen gewünschter und tatsächli cher Klemmkraft wird über das Proportionalventil 8 die Klemmkraft erhöht bzw. abgesenkt, so daß der gewünschte Verlauf der Klemm kraft geregelt nachgefahren werden kann.

Dem Rechner 29 wird auch das Ergebnis des Soll/Ist-Vergleiches zwischen dem Ist-Ziehgeräusch und den Ist-Pegelverläufen einer seits und dem Soll-Ziehgeräusch bzw. den Soll-Pegelverläufen an dererseits mitgeteilt. Je nach Ausfall dieses Vergleiches wird - wie gesagt - in die Vergleichsstelle 9 der gleiche Wert wie bis her als neuer Sollwert für die Niederhalterkraft oder ggf. auch ein geänderter Sollwert für den nächst folgenden Pressenhub vom Rechner 29 aus eingespeist. Dieser Rechner gibt also für jeden einzelnen Pressentakt jeweils den Sollwert bzw. den Sollverlauf für die Niederhalterkraft, nach der diese nachgeregelt wird, vor; außerdem liefert der Rechner 29 die Daten für das Soll-Ziehge räusch und die Soll-Pegelverläufe, die er in den Funktionsspei cher 32 einspeist und nötigenfalls auch von einem Pressentakt zum nächsten ändert.

Bei dem Soll/Ist-Vergleich zwischen den Referenzkurven einerseits und den entsprechenden Ist-Verläufen andererseits wird ggf. nicht nur das Faktum einer Abweichung und der Richtung der Abweichung, sondern es wird auch der Zeitpunkt der Abweichung innerhalb des Pressenhubes und das betragsmäßige Ausmaß der Abweichung ermit telt. Diese Informationen ermöglichen es dem Rechner 29, im Falle eines negativen Soll/Ist-Vergleiches gezielt in Abhängigkeit vom Zeitpunkt und/oder vom Ausmaß der Abweichung zwischen beiden - Schadenssignal - zu reagieren. Bei einem frühen Auftreten eines Schadenssignales wird die Niederhalterkraft für den nächsten Pres senhub stärker verändert als bei einem späteren Schadenssignal. In gleicher Weise führt ein sehr starkes Schadenssignal auch zu einer stärkeren Veränderung der Niederhalterkraft und umgekehrt. Dadurch kann bei stark fehlerhaft eingestellter Niederhalterkraft eine optimale Einstellung in wenigen Iterationsschritten, ideal erweise mit nur einem Schritt, erreicht werden.

Bisher wurde unterstellt, daß die Platinenqualität und die Qua lität der Schmierung unverändert bleiben. Entsprechende Störungen würden unter dieser Annahme allenfalls noch von der Presse selber herkommen können. Derartige Störungen würden durch das bisher beschriebene System aufgefangen bzw. kompensiert werden können. Werkstückseitige Störungen, die auf Qualitätsänderungen der Pla tine oder ihrer Schmierung zurückzuführen sind, müßten jedoch rechtzeitig an der Platine erfaßt und in das Steuerungs- bzw. Regelungssystem eingespeist werden. Aus diesem Grunde sind im Bereich der Platine mehrere Sensoren vorgesehen, mit denen die für ein gleichbleibendes Ziehergebnis relevanten Eigenschaften der Platine bzw. ihrer Schmierung meßtechnisch erfaßt werden kön nen. Zunächst ist eine Eingabestelle 13 für den betreffenden Werk stücktyp vorgesehen; sie ist mit einer entsprechenden Datenaufbe reitung 23 gekoppelt, die eine Basisfunktion für den optimalen Pegelverlauf der stochastischen und der periodischen Schallantei le und das Soll-Ziehgeräusch sowie auch eine Basisfunktion für den Idealverlauf 35 der Niederhalterkraft und den Soll-Klemmkraft bereich 36 dem Rechner 29 zur Verfügung stellt. Diese Daten sind in dem Funktionsteil 23 der Datenaufbereitung für den Werkstück typ abgespeichert und werden entsprechend aufgerufen. Des weite ren ist ein Sensor 14 für die Ermittlung der Blechdicke der Pla tine 11 vorgesehen, mit dem Dickenschwankungen der Platine erfaßt werden können. Die entsprechenden Signale werden an einen weite ren Funktionsteil 24 für die Datenaufbereitung hinsichtlich der Blechdicke geleitet; dieser enthält Korrekturfaktoren bzw. Kor rektur-Algorithmen, die bei Maßabweichungen gegenüber einem Nenn wert der Platinendicke berücksichtigt werden müssen; diese Kor rekturfaktoren bzw. -algorithmen werden ebenfalls an den Rechner 29 weitergeleitet. Mittels eines weiteren Sensors 15 kann die Werkstoffbeschaffenheit der Platine ermittelt werden. Es kann sich hierbei bspw. um einen induktiv arbeitenden Sensor handeln, der sehr feinfühlig die magnetische Permeabilität des Bleches mißt und aus Veränderungen dieses Wertes auf eine unterschiedlich hohe Werkstoffestigkeit schließt. Die entsprechenden Signale wer den ebenfalls an einen Funktionsblock 25 für die Datenaufberei tung hinsichtlich der Werkstoffbeschaffenheit weitergeleitet, der ebenfalls nach Maßgabe der Abweichung gegenüber einem Normwert entsprechende Korrekturwerte bzw. Korrektur-Algorithmen an den Rechner 29 weitergibt. Weiterhin ist die Oberflächenbeschaffen heit, insbesondere die Rauheit der Platine von Bedeutung, die mittels eines bspw. optisch arbeitenden Sensors 16 erfaßt werden kann. Entsprechende Meßwerte werden ebenfalls an den zugehörigen Funktionsblock 26 für die Datenaufbereitung für die Rauheit wei tergeleitet, der seinerseits Korrekturwerte bzw. -algorithmen an den Rechner 29 weiterleitet, wenn die gemessene Rauheit gegenüber einem Standardwert in der einen oder anderen Richtung abweicht. Schließlich ist auch noch die Art der Schmierung der Platine von Wichtigkeit für ein gleichbleibendes Ziehergebnis. In diesem Zu sammenhang interessiert zum einen die Schmierfilmdicke, die mit tels eines bspw. kapazitiv arbeitenden Sensors 17 gemessen werden kann. Der angeschlossene Funktionsblock 27 für die Datenaufberei tung der Schmierfilmdicke gibt ebenfalls im Falle einer Abwei chung der Schmierfilmdicke gegenüber einem Standardwert entspre chende Korrekturwerte bzw. -algorithmen an den Rechner 29 weiter. Die Viskosität des verwendeten Schmiermittels wird mit dem Sensor 18 laufend erfaßt; auch der entsprechend angeschlossene Funktions block 28 für die Datenaufbereitung im Hinblick auf die Schmier mittelviskosität ist mit dem Rechner 29 gekoppelt.

Aufgrund der laufenden Qualitätsüberwachung der Platine und der Schmierung hinsichtlich der erwähnten Eigenschaften und der ent sprechenden Datenaufbereitung ist der Rechner 29 in der Lage, eine jeweilige, den geänderten platinenseitigen Bedingungen an gepaßten Datensatz für die Lage und/oder den Verlauf des Soll- Ziehkraftbereiches 36 und den Sollverlauf 35 der Niederhalter kraft für den nächstfolgenden Pressentakt vorauszuberechnen. Und zwar wird für den Fall, daß die Werkstoffestigkeit gegenüber einem Standardwert erhöht ist, die Niederhalterkraft höher als normal ausfallen müssen. Ähnlich ist es bei der Blechdicke; bei einem stärkeren Blech muß der Niederhalter ebenfalls stärker an gepreßt werden als bei einem weniger dicken Blech. Bei der Ober flächenrauheit der Platine verhält es sich umgekehrt; je rauher die Oberfläche ist, umso niedriger muß die Niederhalterkraft sein, um tendenziell zu gleichen Ziehqualitäten zu kommen. Ten denziell entgegengesetzt wirkend verhält es sich hinsichtlich der Schmierfilmdicke; je dicker der Schmierfilm, eine umso größere Niederhalterkraft ist erforderlich, um zu gleichartigen Zieher gebnissen zu gelangen. Ähnlich verhält es sich auch mit der Schmiermittelviskosität; bei zähem Schmiermittel muß der Plati nenrand in der Tendenz stärker geklemmt werden, als bei einem niederviskosen Schmiermittel.

Abgesehen von der jeweiligen Vorausermittlung des Soll-Ziehkraft bereiches 36 und des Sollverlaufes 35 der Niederhalterkraft für den nächstfolgenden Pressentakt durch den Rechner 29 ermittelt dieser ggf. auch noch, ob ein gegenüber dem bisherigen Pressen takt modifiziertes Referenz-Ziehgeräusch und/oder ein geänderter Referenzverlauf des stochastischen und oder des periodischen Schallanteiles dem diesbezüglichen Soll/Ist-Vergleich zugrundege legt und demgemäß in den Funktionsspeicher 32 eingestellt werden soll.

Bei Verwendung eines lernfähigen Rechners können die recht un terschiedlichen Einflüsse und das Ausmaß ihrer Berücksichtigung durch die Praxis selbsttätig optimiert werden.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen der Klemmkraft des Niederhalters von Ziehpressen (1), die bei jedem Arbeitstakt jeweils ein Ziehteil (12) fertigen, wobei bei jedem Arbeitstakt jeweils ein Rohteil (Platine 11) in das aus Matri ze, Stempel (5) und Niederhalter (4) bestehende Ziehwerkzeug (3) eingelegt, dieses (11) mit bestimmter Klemmkraft durch den Niederhalter (4) am Rand eingeklemmt und anschließend das Zieh teil (12) zwischen Matrize und Stempel (5) gezogen wird, wobei

- vor Aufnahme der Produktion von Ziehteilen (12) ei nes bestimmten Typs auf einer bestimmten Ziehpresse (l) und mit einem bestimmten Ziehwerkzeug (3) durch eine Schalle missionsanalyse des vom Ziehteil (12) während des Ziehvor ganges im Ziehwerkzeug (3) hervorgerufenen Körperschalles der normale, d. h. ohne die Gefahr der Falten- und Reißerbil dung hervorgerufene Verlauf des Ziehgeräusches als Referenz geräusch (37) und aus diesem Referenzgeräusch der normale Verlauf (38, 39) der stochastischen (38) und der der peri odischen Schallanteilen (39) als weitere Referenzverläufe ermittelt und datenmäßig gespeichert wird,
- ferner dabei vor Produktionsbeginn auch reißerverur sachende Verläufe des Ziehgeräusches, nämlich das gleich zeitige Auftreten abnormaler Amplitudensprünge in einem breiten Frequenzspektrum als Charakteristikum für "Reißer" ermittelt werden,
- und faltenverursachende Verläufe der stochastischen und der periodischen Schallanteile sowie cha rakteristische Abweichungen gegenüber den entsprechenden Re ferenzverläufen als Charakteristikum für "Falten" ermittelt werden,
- sowie während der Produktion von Ziehteilen (12) dieses Typs auf der bestimmten Ziehpresse (1) und mit dem bestimmten Zieh werkzeug (3) für jedes Ziehteil eine Schallemissions analyse durchgeführt und die Ziehteilqualität hinsichtlich der Kriterien "Reißer", "Falten" bzw. "gut" sowie der quali tätsmäßig dazwischen liegenden Bereichen anhand des Ist- Ziehgeräusches selbsttätig bei jedem Arbeitstakt ermittelt wird,
- und schließlich zur Optimierung der am Niederhalter (4) einstellbaren Klemmkraft (F_n) in Abhängigkeit von der ermittelten Ziehteilqualität eines in einem vorausgegangenen Arbeitstakt gezogenen Ziehteiles (12) die Klemmkraft (F_n) für den nächstfolgenden Arbeitstakt bei "Reißer" erniedrigt, bei "Falten" erhöht oder sonst gleichbleibend beibehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Zeitpunkt und/oder das Ausmaß des Über- bzw. Unter schreitens des Soll-Ziehkraftbereiches (36) durch den jeweiligen Ist-Ziehkraftverlauf - im folgenden kurz "Schadenssignal" genannt - innerhalb des jeweiligen Arbeitstaktes ermittelt wird, wobei bei einem frühen Auftreten eines Schadenssignales bzw. bei einem stärkeren Schadenssignal die Klemmkraft des Niederhalters (4) stärker verändert wird als bei einem späten Auftreten bzw. bei einem schwächeren Schadenssignal.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Werkstoffestigkeit einer jeden Platine (11) ermit telt wird (Sensor 15), wobei bei einer hohen Festigkeit die Klemm kraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringeren Festigkeit.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Blechdicke der Platine (11) ermittelt wird (Sensor 14), wobei bei einer stärkeren Blechdicke die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringeren Blechdicke.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Oberflächenrauheit der Platine (11) ermittelt wird (Sensor 16), wobei bei einer größeren Rauheit die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) niedriger eingestellt wird als bei einer geringeren Rauheit.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platine (11) vor dem Einlegen in das Ziehwerkzeug (3) mit einem Schmierfilm versehen und daß danach auch die Schmier filmdicke ermittelt wird (Sensor 17), wobei bei einer großen Schmierfilmdicke die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringen Schmierfilmdicke.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platine (11) vor dem Einlegen in das Ziehwerkzeug (3) mit einem Film eines Schmiermittels versehen und daß laufend auch die Viskosität des Schmiermittels ermittelt wird (Sensor 18), wo bei bei einem höherviskosen Schmiermittel die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einem geringer viskosen Schmiermittel.

8. Verfahren nach Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage zurückliegender Preßzyklen und aus den an einer neu in die Ziehpresse (1) einzulegenden Platine (11) erfaß ten Meßgrößen bezüglich Werkstoff-Festigkeit, Blechdicke, Rau heit, Schmierfilmdicke und/oder Viskosität die optimale Nieder halterkraft (F_n) für die neu in die Ziehpresse (1) einzulegende Platine (11) vorausberechnet wird.