DE4339153A1

DE4339153A1 - Method of regulating the force applied to sheet during deep drawing

Info

Publication number: DE4339153A1
Application number: DE19934339153
Authority: DE
Inventors: Helmut Kirmse; Detlef Krause; Jens Glathe
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2013-11-19
Also published as: DE4339153C2

Abstract

To regulate the force applied during deep drawing a ultrasonic emitter (4) sends a signal through the sheet (3) between the tool (1) and support stamp (7) to a receiver (5). The emitter and receiver are located respectively near the work surfaces of the tool and stamp. The signal received by the receiver (5) is passed through a frequency filter, a rectifier and amplifier to a regulating unit which controls the force applied to at least the area around the ultrasonic units.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung durch Kraft- oder Druckeinwirkung beeinflußter Umformprozesse bei der Herstellung von Formteilen, insbesondere von Tiefziehblechen für Karosserieteile von Kraftfahrzeugen, bei dem die Kraft- oder Druckeinwirkung an einem bzw. auf ein Umformwerkzeug während der Umformzeit beeinflußt wird.The invention relates to a method for regulation by Force or pressure influence of the forming processes affected in the manufacture of molded parts, in particular Thermoformed sheets for body parts of motor vehicles, in which the force or pressure on or on affects a forming tool during the forming time becomes.

Es ist eine Einrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Blechhalterkraft während des Ziehvorgangs mit einem hy draulischen Behälter-Kolben-Zylinderbetrieb bekannt (DE- PS 3 64 05 071), bei der zur Steuerung und Regelung der Drücke in den Blechhaltergarnituren und damit zur Regelung der Blechhalterkraft Proportional- oder Servorventile vor gesehen sind. Hierbei ist dem Blechhalterzylinder ein Sen sor zugeordnet, der mit einem Steuergerät in Verbindung steht, welches die gewünschte Druckänderung im Blechhalter zylinder in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ziehfortschritt über das Proportional- oder Servoventil vornimmt.It is a device for controlling or regulating the Sheet metal holder force during the drawing process with a hy drastic container-piston-cylinder operation known (DE- PS 3 64 05 071), for the control and regulation of the Press in the sheet metal holder sets and thus for regulation the sheet metal holder force proportional or servo valves are seen. Here, the sheet metal holder cylinder is a Sen sor associated with a control unit in connection stands, which is the desired pressure change in the sheet metal holder cylinders depending on the drawing progress via the proportional or servo valve.

Das Toleranzfeld des Blechhalterkraftverlaufs liegt zwi schen den Fällen, in den eine Faltenbildung und eine Ein schnürung bzw. Risse auftreten.The tolerance field of the sheet holder force curve is between cases where wrinkling and an on lacing or tears occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art sowie ein Gerät zu dessen Durchfüh rung zur Verfügung zu stellen, mit dem eine verhältnismäßig einfache Regelung des Umformprozesses zur fehlerfreien Herstellung von Formteilen möglich wird.The invention has for its object a method of type mentioned above and a device for its implementation to provide with which one is proportionate simple control of the forming process for error-free Production of molded parts becomes possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über die Umformzeit ein Ultraschallsignal von mindestens einer derart gewählten Stelle der Oberseite des Formwerkzeugs zu einem Halter des Formteils gesendet wird, daß nur der Schallverlauf durch das einlaufende Formteil über die Form zeit an einer der genannten Stelle der Oberseite des Form werkzeugs zugeordneten Stelle des Halters sensorisch erfaßt wird, daß das sensorisch erfaßte Ultraschallsignal aus der Senderfrequenz gefiltert, gleichgerichtet und verstärkt wird, und daß der so erzeugte Gleichspannungsanteil als Führungsgröße für einen die Regelung vornehmenden Regler verwendet wird.This object is achieved in that about the forming time is an ultrasonic signal of at least one so selected location of the top of the mold a holder of the molding is sent that only the Sound path through the incoming molding over the mold time at one of the above positions on the top of the mold tool associated point of the holder sensed is that the sensed ultrasonic signal from the Filtered frequency, rectified and amplified and that the DC voltage component thus generated as Reference variable for a controller performing the regulation is used.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah rens ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 9. Advantageous further developments of the method according to the invention rens result from claims 2 to 9.

Das erfindungsgemäße Regelgerät zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich durch die aus dem Pa tentanspruch 10 hervorgehenden Merkmale aus.The control device according to the invention for performing the inventions The inventive method is characterized by the Pa claim 10 emerging features.

Mit dem erfindungsgemäßen Regelgerät kann die Niederhalter kraft an einem Pressenwerkzeug während der Ziehzeit beein flußt werden. Der Umformprozeß wird sensorisch durch den Ultraschallsender und -empfänger erfaßt, die an der Werk zeugoberseite und dem Blechhalter (Niederhalter) so ange bracht sind, daß nur der Schallverlauf durch das einlaufen de Blech gemessen werden kann. Die Sender- und Empfängerpaa re können, insbesondere für Pressenwerkzeuge mit mehreren Krafteinleitungspunkten, an mehreren Stellen um das Werkzeug herum verteilt angebracht und mit verschiedenen Ultraschall frequenzen beaufschlagt werden. Damit kann ein Stellsignal für die verschiedenen Krafteinleitungspunkte getrennt be stimmt werden.The hold-down device can be used with the control device according to the invention force on a press tool during the drawing time to be flowed. The forming process is sensory by the Ultrasound transmitters and receivers detected at the factory the top of the tool and the sheet metal holder (hold-down) are brought in that only the sound course through the run de sheet can be measured. The transmitter and receiver pair re can, especially for press tools with several Force application points in several places around the tool distributed around and with different ultrasound frequencies are applied. This can be a control signal be separate for the different force application points be true.

Das sensorisch erfaßte Ultraschallsignal wird auf der Sen derfrequenz des zugehörigen Senders gefiltert, gleichgerich tet und verstärkt. Der so erzeugte Gleichspannungsanteil wird dem Regelgerät als Meßgröße zugeführt. Als Führungsgrö ße (Sollgröße) für einen Regler (P, PI, PID, Fuzzy-Regler oder Regler nach dem deutschen Patent Nr. 39 36 329 z. B.) wird über die Umformzeit entweder die Meßgröße selbst oder die relative Änderung der Meßgröße oder die Änderung der Meßgröße oder die Änderung der Meßgröße bezogen auf den An fangswert (Blech gerade zwischen Niederhalter und Werkzeug oberseite eingeklemmt, aber noch nicht über den Stempel ge zogen) oder die relative Änderung der Meßgröße bezogen auf den Anfangswert oder eine Kombination der zuvor genannten Größen verwendet.The sensed ultrasound signal is on the Sen filtered the frequency of the associated transmitter, rectified tet and reinforced. The direct voltage component generated in this way is fed to the control device as a measured variable. As a leader size (setpoint) for a controller (P, PI, PID, fuzzy controller) or regulator according to German Patent No. 39 36 329 z. B.) is either the measured variable itself or the relative change in the measured variable or the change in Measured variable or the change in the measured variable based on the An initial value (sheet metal straight between hold-down device and tool pinched on top but not yet over the stamp moved) or the relative change in the measured variable based on the initial value or a combination of the above Sizes used.

Mit dem Regelgerät werden Verläufe der Meßgröße für Ziehpro prozesse aufgezeichnet, die zu Gutteilen, Riß- und Falten teilen geführt haben. Der Regler regelt den Istwert der Führungsgröße so, daß er dem Sollwert für gute Ziehteile entspricht. Hierzu muß die Niederhalterkraft angehoben wer den, wenn der Istwert der Führungsgröße in Richtung der Faltenteile läuft, und abgesenkt werden, wenn die Führungs größe in Richtung der Rißteile läuft.With the control device, courses of the measurand for drawing pro Processes recorded, the good parts, tears and folds shared. The controller regulates the actual value of the Reference variable so that it is the setpoint for good drawn parts corresponds. For this, the hold-down force must be increased if the actual value of the reference variable in the direction of Wrinkle parts runs, and are lowered when the guide Size runs in the direction of the crack parts.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ultraschall signal vom Oberwerkzeug auf den Blechhalter über die Kon taktflächen des Bleches übertragen. Je größer die Kontakt flächen sind, desto größer ist die Amplitude bzw. der Ef fektivwert des übertragenen Ultraschallsignals. Die Kon taktfläche ist einerseits vom Ziehzeitpunkt und anderer seits von der Welligkeit des einlaufenden Bleches abhängig. Je weiter das Blech eingelaufen ist oder je welliger (Fal tenbildung) das Blech ist, desto geringer ist die Kontakt fläche.In the method according to the invention, the ultrasound signal from the upper tool to the sheet metal holder via the con transfer the contact areas of the sheet. The bigger the contact are areas, the greater the amplitude or the Ef rms value of the transmitted ultrasound signal. The con tact area is on the one hand from the time of drawing and others depending on the ripple of the incoming sheet. The further the sheet has run in or the more wavy (Fal ten sheet formation), the less contact there is surface.

Aus dem Ultraschallsignal wird durch den Gleichrichter, den Verstärker und Filter die Hüllkurve (der Amplitudenverlauf) herausgefiltert. Das Signal der Hüllkurve besitzt dann für die verschiedenen Prozeßergebnisse verschiedene Verläufe.The rectifier, the Amplifier and filter the envelope (the amplitude curve) filtered out. The signal of the envelope then has for the different process results different courses.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine ein fache und effektive Regelung des Umformprozesses.The method according to the invention thus enables a simple and effective regulation of the forming process.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:The invention will now be explained with reference to the drawings. In these are:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch Ma trize und Blechhalter bei eingelaufenem Blech vor dessen Bearbeitung, wobei im unteren Teil der Fig. ein Stempel mit dem Blech nach der Bearbeitung dar gestellt ist, Fig. 1 is a schematic view of a section through trize Ma and blank holder plate a warmed up before its machining, being provided in the lower part of the Fig., A stamp with the sheet after the processing represents

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit zwischen dem Oberwerkzeug und dem Blechhalter einlaufendem Blech, Fig. 2 shows one of Fig. 1 view similar with run-in between the upper tool and the blank holder plate,

Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf des Ultraschallsig nals über die Ziehzeit und die aus dem Ultraschall signal herausgefilterte Hüllkurve zeigt, und Fig. 3 is a diagram showing the course of the ultrasound signal over the drawing time and the envelope filtered from the ultrasound signal, and

Fig. 4 ein Diagramm entsprechend dem der Fig. 3, aus dem verschiedene Verläufe des Signals der Hüllkurve für verschiedene Prozeßergebnisse hervorgehen. Fig. 4 is a diagram corresponding to that of Fig. 3, from which different courses of the signal of the envelope for different process results.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist an dem oberen Werkzeugteil (Matrize) eines Formwerkzeugs (Pressenwerk zeugs) 1 ein Ultraschallsender 4 und an einem zugeordneten Niederhalter (Blechhalter) 2 ein Ultraschallempfänger 5 an geordnet, und zwar derart, daß bei Sendung eines Ultra schallsignals nur der Schallverlauf durch das einlaufende Blech (3) erfaßbar ist. Das Ultraschallsignal wird vom obe ren Werkzeugteil des Formwerkzeugs 1 über die Kontaktflä chen 6 des Bleches 3 übertragen (Fig. 2). Im unteren Teil der Fig. 1 ist auf einem Stempel 7 das Blech 3 nach der Be arbeitung zu sehen.As is apparent from FIGS. 1 and 2, is arranged on the upper tool part (die) of a molding tool (press tools and equipment) 1, an ultrasonic transmitter 4 and an associated holding-down device (blank holder) 2, an ultrasonic receiver 5, and in such a manner that in transmission an ultra sound signal, only the sound curve through the incoming sheet ( 3 ) can be detected. The ultrasonic signal is transmitted from the upper part of the mold tool 1 via the contact surfaces 6 of the sheet 3 ( FIG. 2). In the lower part of FIG. 1, the sheet 3 can be seen on a stamp 7 after processing.

Aus dem Ultraschallsignal wird durch eine dem Ultraschall empfänger 5 nachgeschaltete, nicht dargestellte Schaltan ordnung eines Frequenzfilters, eines Gleichrichters und ei nes Verstärkers die Hüllkurve (der Amplitudenverlauf) her aus gefiltert, wie Fig. 3 zeigt. Fig. 4 zeigt dann ein Bei spiel verschiedener Verläufe des Signals der Hüllkurve für die Prozeßergebnisse "Rißteile" (Niederhalterkraft absen ken), "Gutteile" und "Faltenteile" (Niederhalterteile an heben).From the ultrasound signal, the envelope (the amplitude profile) is filtered out by a switching arrangement of a frequency filter, a rectifier and an amplifier connected downstream of the ultrasound receiver 5 , as shown in FIG. 3. Fig. 4 then shows an example of various courses of the signal of the envelope for the process results "crack parts" (hold down force ken), "good parts" and "fold parts" (hold down parts to lift).

Claims

1. A method for controlling by force or Druckein effect influenced forming processes in the manufacture of molded parts, in particular thermoformed sheets for body parts of motor vehicles, in which the force or pressure on or to a mold is influenced during the forming time, thereby featured,
that an ultrasonic signal is sent from the forming time to the holder of the molded part via at least one such selected location of the upper part of the molding tool, that only the sound flow through the incoming molded part over the molding time at one of the above-mentioned positions on the upper side of the molding tool to the ordered position of the holder is sensed,
that the sensor-detected ultrasonic signal is filtered, rectified and amplified at the sensor frequency, and that the DC voltage component thus generated is used as a guide variable for a controller making the control.

2. The method according to claim 1, characterized in that the controller from the actual value of the reference variable during the Drawing process judges whether and in what size and rich the sheet metal holder force during the forming time change, and then feeds this value to the forming process.

3. The method according to claim 1, characterized in that the controller controls the actual value of the reference variable so that he the setpoint for a good part forming process ent speaks.

4. The method according to claim 1, characterized in that the relative change in the measured variable (the generated equal stress component) over the forming time (drawing time) as Füh size for the controller is used.

5. The method according to claim 1, characterized in that the change in the measured quantity over the forming time (drawing time) is used as a reference variable for the controller.

6. The method according to claim 1, characterized in that the change in the measured variable over the brewing time based on the initial value determined by the initial inclusion sheet between the hold-down device and the upper part of the tool side before pulling the sheet over the stamp defined is used as the reference variable for the controller.

7. The method according to claim 1 and 6, characterized in that that the relative change in the measured quantity over the drawing time is used as a reference variable for the controller.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that that as a reference for the controller a combination that named in the preceding claims Sizes is used.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that for a separate determination of a control signal for different force application points of a forming unit tool (press tool) from several locations in the factory Ultrasound signals with different ul transmitted ultrasonic frequencies and for measuring only the respective sound course through the incoming sheet assigned positions of the Sheet holder (Nider holder) can be sensed.

10. Control device for carrying out the method according to claims 1 to 9, characterized by at least one pair of an ultrasound transmitter and a receiver ( 4, 5 ) on the top of the mold ( 1 ) and the sheet metal holder (hold-down device) ( 2 ) are attached so that only the sound curve through the incoming sheet ( 3 ) can be detected, by a switching arrangement of a frequency filter, a rectifier and an amplifier connected downstream of the ultrasound receiver ( 5 ), and by a controller connected to the latter, which has at least one actuator for at least one force introduction point of the molding tool ( 1 ) is connected in terms of circuitry.

11. Control device according to claim 10, characterized in that a variety of pairs of an ultrasound generator and a receiver is provided in several places the mold distributed around and attached with ver different ultrasonic frequencies are applied.

12. Control device according to claim 10 and 11, characterized net that the controller is a P, PI, PID, fuzzy controller or is a regulator according to German Patent No. 39 36 329.