EP1439055A2 - Verfahren zur Endpositionsregelung einer Presse für massgenaue Formkörper - Google Patents

Verfahren zur Endpositionsregelung einer Presse für massgenaue Formkörper Download PDF

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EP1439055A2
EP1439055A2 EP03028403A EP03028403A EP1439055A2 EP 1439055 A2 EP1439055 A2 EP 1439055A2 EP 03028403 A EP03028403 A EP 03028403A EP 03028403 A EP03028403 A EP 03028403A EP 1439055 A2 EP1439055 A2 EP 1439055A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressing
stamp
press
end position
punch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03028403A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1439055A3 (de
Inventor
Albert Rundel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Original Assignee
Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Lauffer GmbH and Co KG
Publication of EP1439055A2 publication Critical patent/EP1439055A2/de
Publication of EP1439055A3 publication Critical patent/EP1439055A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the end position of a press for dimensionally accurate moldings according to the preamble of claim 1.
  • the invention requires a press with a path and a pressing force of the or Stamp can be influenced during pressing.
  • the invention is therefore especially for hydraulic presses or hybrid presses mechanical / hydraulic presses, provided where an interference of the press values mentioned is readily possible during pressing.
  • Powder pressing becomes a powder Material pressed into a shaped body.
  • sintering or Metal powder presses are powder pressing processes.
  • calibrating presses a Shaped body pressed to a nominal size or post-compressed. Specifying two exemplary pressing process serves to explain the invention in an understandable manner and should not limit this to the two methods mentioned.
  • a tolerance of the pressed material influences a dimensional accuracy of the pressed molded body.
  • the amount of powder filled influences the dimensional accuracy of the pressed Shaped body
  • the amount of powder is larger or smaller than a target amount pressed molded body thicker or thinner than it should be.
  • calibrating influences a thickness tolerance of the molded body to the thickness of the pressed molded body
  • a molded body too thick before pressing also has after pressing a thickness above the setpoint.
  • Further Influencing factors are an elastic expansion of the powder or the molded body and the press stamp. Depending on the attachment of a Measuring system also influences an elastic deformation of a press stand the press result.
  • Presses are made as rigid as possible to improve dimensional accuracy educated.
  • the path of the Stamp measured, the measurement to increase the accuracy as close as possible to an end face of the stamp and to a counter surface a counter stamp or a die.
  • a measurement immediately the end face is not possible, since it dips into the die during pressing and is not accessible and since the pressure applied is a measurement on the Excludes face of the stamp.
  • a measurement near the face of the Stamp largely eliminates the elasticity of the press.
  • the elasticity of the press which cannot be eliminated when measuring the distance leave, as the distance measurement is not directly on the face of the stamp can be done to compensate, it has been proposed to cancel the stamp Increase elasticity.
  • the elasticity can be experimentally tested Determine the pressing of a molding. Examples of such corrections describe DE 39 30 475 A1 and DE 198 46 210 A1. With the well-known A final position of the stamp of a press can be corrected achieve comparatively accurately. Take the known corrections into account however not the tolerances described at the beginning, d. H. different Powder filling quantities during powder pressing or shaped bodies of different thickness during calibration pressing. Even if the stamp of a press is always exactly that The molded body has reached the intended end position due to the Tolerances before pressing also a tolerance after pressing.
  • the invention is therefore based on the object of a method for Propose end position control of a press that has a tolerance of Corrected the amount of powder or a shaped body.
  • the method according to the invention provides that during the pressing process at least one characteristic press value depending on another characteristic press value is measured and a correction of a End position of a stamp of the press depending on the measurement.
  • Characteristic press values are such values that the dimensional accuracy of the influence or determine the pressed molded body.
  • the Force measurement is, for example, with strain gauges or piezo sensors possible, whereby the measurement with piezo sensors is very precise and very fast.
  • a stamping device Measure hydraulic pressure instead of force.
  • the pressing force measured, which is in front of the Presses has a setpoint.
  • the stamp is in a target end position moved on. If the molded body has a larger one before pressing than the target thickness so the pressing force is at the specified position of the Press stamp larger than in the case of a shaped body with a nominal thickness. In this case the end position of the stamp is corrected, the stamp continues proceed as in the case of a shaped body of nominal thickness, d. H. the stamp is over the Move to the target end position. With a thinner before pressing Shaped body, the pressing force is smaller at the predetermined position of the punch and the stamp is moved less far, i. H.
  • the above also applies accordingly to different sizes Amounts of powder in powder pressing.
  • the correction of the end position of the stamp takes place in such a way that the pressed molded body has the desired size after pressing exhibit.
  • a shaped body that was originally too thick is pressed further together, an originally too thin molded body is pressed less far, so that they have the desired thickness as precisely as possible after pressing. How large the correction can be determined by tests.
  • During one Series production can be done by measuring the thickness of the pressed molded body Check their dimensional accuracy and correct the end position of the stamp readjust the press. In this way there is a permanently high dimensional accuracy the pressed molded body possible. Of course, this can also be done by The inventive method no absolute dimensional accuracy of the pressed Reach shaped body.
  • the invention takes into account a tolerance of filled powder or a thickness of the molded body before pressing and has the advantage that it can produce moldings with higher Dimensional accuracy and lower tolerance enables.
  • the measurement is preferably carried out shortly before the end position of the Stamp, because then the characteristic press values close to those on the End position are, which increases accuracy compared to early Measurement increased.
  • the measurement must be carried out in good time so that the Stamp the end position even if the stroke of the stamp is shortened has not yet reached due to the correction and at the corrected end position can be brought to a standstill.
  • One embodiment of the invention provides for the press to be stopped for measurement in front. After calculating the end position, the stamp is calculated up to the End position moved on.
  • This embodiment of the invention is special provided when a stamp position (or a stamp path) is dependent is measured by a predetermined stamp force, because with this method the time to correct the end position during pressing is often not sufficient.
  • the method can be carried out on several stamps of a press perform, preferably the inventive method on all or carried out several adjustable stamps of a press. It can be thereby pressing different dimensions of the molded body with dimensional accuracy.
  • One embodiment of the invention provides that the stamp position is dependent to be measured by a pressing force, d. H. the stamp position at a to measure the specified pressing force.
  • Another embodiment of the invention provides the reverse, the pressing force in To measure dependence on a stamp position, d. H. the press force at one to measure the predetermined stamp position.
  • the characteristic press values in both cases are the stamp position or the stamp path and the Press force or a hydraulic pressure acting on the punch or at several regulated punches the hydraulic pressurizing the punches Pressures. A conversion into the press force is necessary to carry out the The method according to the invention is not necessary.
  • Figure 1 shows a stamp 10 and a die 12 not otherwise shown, hydraulic calibration press.
  • a hydraulic piston-cylinder unit 14 for driving the stamp 10 is shown symbolically. Instead of one Stamp or pressing force is a hydraulic pressure in a cylinder of the piston-cylinder unit 14 remains measurable with a pressure sensor 16. It is not necessary, the hydraulic pressure proportional to the punch or pressing force in the Convert force. Furthermore, a position of the stamp 10 with respect to FIG the die 12 can be measured with a distance measuring device 18.
  • a molded part 20 to be calibrated is inserted into the die 12 and the punch 10 is first moved according to the method according to the invention into a predetermined pressing position s 1 , which is indicated in FIG. 1 with a broken line.
  • the position s 1 is close to a target end position s 0 of the stamp 10.
  • the target end position s 0 is that position of the stamp 10 in which a molded part 20, which has a target thickness before the pressing, after the pressing / calibration also has a nominal thickness, the nominal thickness after pressing / calibrating being smaller than before pressing / calibrating.
  • the punch 10 is stopped at position s 1 and the hydraulic pressure in the piston-cylinder unit 14 is measured as a function of the punch position s 1 .
  • measurements are taken during the compression / pressing process in order not to waste time.
  • a correction value (abbreviated: corr.) Is calculated for the end position s 0 of the stamp 10 and the stamp 10 is then moved into the calculated end position s 0 + corr.
  • the correction value is determined in such a way that the molded part 20 has the desired target thickness after the pressing / calibration.
  • the punch 10 must be moved beyond the target end position s 0 , that is to say the molded part 20 is pressed more strongly in order to achieve the target thickness after pressing / calibration exhibit.
  • the stamping force and the hydraulic pressure in the piston-cylinder unit 14 at the stamp position s 1 are greater than in the case of a molded part 20 which has the desired thickness before pressing.
  • the punch 10 is not moved to the target end position s 0 , but less far, so that the molded part 20 also in this case after pressing / calibrating Has target thickness.
  • the hydraulic pressure in the piston-cylinder unit 14 at the punch position s 1 is smaller than in the case of a molded part 20 which has the target thickness before the pressing. In this case the correction value is negative.
  • the stamp position s 1 at which the hydraulic pressure in the piston-cylinder unit 14 is measured, is selected such that the stamp 10 has in no way passed its corrected end position.
  • the stamp path s over time t is shown in FIG. 2.
  • the correction value is determined on a trial basis by pressing tolerance-affected molded parts 20 in such a way that they have the desired thickness after the pressing.
  • the punch 10 is stopped in position s 1 and the hydraulic pressure at this punch position and the end position of the punch 10 required to achieve the desired thickness are measured.
  • the thickness of the pressed / calibrated molded parts 20 can be measured at random and, if necessary, the correction value can be changed in order to permanently ensure the desired thickness of the molded part 20 after the pressing / calibration with a small tolerance.
  • the stamp 10 After pressing / calibrating, the stamp 10 is moved back and that calibrated molding 20 is with ejection pins 21 or with a lower stamp 23, as indicated by dashed lines in Figure 1, ejected.
  • Figures 3 and 4 show stamps 22, 24, 26, 28, 30 and a die 32 one in the Other, not shown, hydraulic powder press in the open ( Figure 3) and closed ( Figure 4) position.
  • the powder press has three tubular, nested upper punches 22, 24, 26 and two tubular, nested lower punches 28, 30 which lie in the die 32. In an inner, lower punch 30, a central pin 34 is received.
  • a powder press With the A powder press becomes a metal powder 36 which is filled into the die 32, pressed into a molded part or compact 38, as shown in FIG or sintered.
  • metal powder 36 ceramic powder, ferrite powder, Tungsten carbide powder or another powder are pressed or sintered. The The list is not exhaustive.
  • the molded part 38 is a wheel with a hub 40, a wheel disc 42 and a rim 44 on the circumference.
  • the hub 40 and the wheel rim 44 protrude axially on both sides over the wheel disc 42, which is the wheel symmetrical to a radial median plane.
  • the punches 22, 24, 26, 28, 30 are moved according to the invention in such a way that each punch 22, 24, 26, 28, 30 reaches a target end position with respect to the die 32 approximately simultaneously.
  • the stamp or pressing force or instead of the force of the hydraulic pressure exerted on the respective stamp 22, 24, 26, 28, 30 is measured when a predetermined stamp position is reached, and a correction value is determined which corresponds to a target final force F 0 or a target final pressure is added.
  • the correction value is determined for those punches 22, 26, 30 of the powder press which press the wheel hub 40 and the wheel rim 44 and whose dimensional accuracy is high.
  • the correction value can be calculated for all stamps 22, 26, 30 when one of the stamps 22, 26, 30 reaches the predetermined position s 1 or the correction value can be determined for each stamp 22, 26, 30 when the respective stamp 22, 26 , 30 reaches a predetermined stamp position.
  • the correction value is determined in such a way that the wheel hub 40 and the wheel rim 44 have a desired thickness after the pressing.
  • a negative correction value is determined and the stamp 22 pressing the wheel rim 44 is subjected to a pressure which is lower than the target final pressure.
  • the correction values are determined experimentally and checked in series production by measuring the dimensional accuracy of the molded part 38 and changed if necessary.
  • the stamp position of the stamps 26, 30 pressing the wheel hub 40 can additionally be corrected.
  • the pressing force distribution of a stamp, for example stamp 26, is shown in FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endpositionsreglung einer Presse für maßgenaue Formkörper. Das Verfahren ist insbesondere für hydraulische Kalibrier- oder Pulverpressen vorgesehen. Während eines Pressvorgangs wird ein charakteristischer Presswert in Abhängigkeit von einem anderen charakteristischen Presswert gemessen und die Endposition des Stempels in Abhängigkeit von der Messung korrigiert. Als charakteristischer Presswert wird beispielsweise eine Presskraft an einer vorgegebenen Stempelposition s1 gemessen. Ist ein zu pressender Formkörper (20) zu dick, so ist die Presskraft an der Stempelposition s1 erhöht und der Stempel (10) wird um den Korrekturwert über eine Soll-Endposition s0 hinweg verfahren, so dass der Formkörper (20) nach dem Pressen/Kalibrieren eine Soll-Dicke aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil einer höheren Maßgenauigkeit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endpositionsregelung einer Presse für maßgenaue Formkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung setzt eine Presse voraus, bei der ein Weg und eine Presskraft des oder der Stempel während des Pressens beeinflussbar sind. Die Erfindung ist daher insbesondere für hydraulische Pressen oder Hybridpressen, also mechanisch/hydraulische Pressen, vorgesehen, bei denen eine Beeinflussung der genannten Presswerte während des Pressens ohne Weiteres möglich ist.
Zum Pressen von Formkörpern sind insbesondere das sog. Pulverpressen und das Kalibrierpressen bekannt. Beim Pulverpressen wird ein pulverförmiges Material zu einem Formkörper gepresst. Beispielsweise das Sintern oder Metallpulverpressen sind Pulverpressverfahren. Beim Kalibrierpressen wird ein Formkörper auf ein Sollmaß gepresst bzw. nachverdichtet. Die Angabe zweier beispielhafter Pressverfahren dient zur verständlichen Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht auf die beiden genannten Verfahren beschränken.
Bei beiden genannten Pressverfahren beeinflusst eine Toleranz des Pressguts eine Maßgenauigkeit des gepressten Formkörpers. Beim Pulverpressen beeinflusst die eingefüllte Pulvermenge die Maßgenauigkeit des gepressten Formkörpers, ist die Pulvermenge größer oder kleiner als eine Sollmenge ist der gepresste Formkörper dicker oder dünner als er sein soll. Beim Kalibrierpressen beeinflusst eine Dickentoleranz des zu pressenden Formkörpers die Dicke des gepressten Formkörpers, ein vor dem Pressen zu dicker Formkörper weist auch nach dem Pressen eine über dem Sollwert liegende Dicke auf. Weitere Einflussfaktoren sind eine elastische Dehnung des Pulvers oder des Formkörpers und der Pressenstempel. In Abhängigkeit von einer Anbringung eines Meßsystems beeinflusst auch eine elastische Verformung eines Pressenständers das Pressergebnis.
Zur Verbesserung der Maßgenauigkeit werden Pressen möglichst steif ausgebildet. Zur weiteren Erhöhung der Maßgenauigkeit wird der Weg des Stempels gemessen, wobei die Messung zur Steigerung der Messgenauigkeit möglichst nahe an einer Stirnfläche des Stempels und an einer Gegenfläche eines Gegenstempels oder einer Matrize erfolgt. Eine Messung unmittelbar an der Stirnfläche ist nicht möglich, da diese beim Pressen in die Matrize eintaucht und nicht zugänglich ist und da der ausgeübte Pressdruck eine Messung an der Stirnfläche des Stempels ausschließt. Eine Messung nahe der Stirnfläche des Stempels eliminiert Elastizitäten der Presse weitgehend.
Um Elastizitäten der Presse, die sich bei der Wegmessung nicht eliminieren lassen, da die Wegmessung nicht unmittelbar an der Stirnfläche des Stempels erfolgen kann, auszugleichen, ist vorgeschlagen worden, den Stempelweg um die Elastizität zu vergrößern. Dabei lässt sich die Elastizität versuchsweise durch Pressen eines Formkörpers ermitteln. Beispiele derartiger Korrekturen beschreiben die DE 39 30 475 A1 und die DE 198 46 210 A1. Mit den bekannten Korrekturen lässt sich eine Endposition des Stempels einer Presse vergleichsweise genau erreichen. Die bekannten Korrekturen berücksichtigen allerdings nicht die eingangs geschilderten Toleranzen, d. h. unterschiedliche Pulverfüllmengen beim Pulverpressen oder unterschiedlich dicke Formkörper beim Kalibrierpressen. Auch wenn der Stempel einer Presse stets exakt die vorgesehene Endposition erreicht weisen die Formkörper aufgrund der Toleranzen vor dem Pressen auch nach dem Pressen eine Toleranz auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Endpositionsregelung einer Presse vorzuschlagen, das eine Toleranz der Pulvermenge oder eines Formkörpers korrigiert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass während des Pressvorgangs mindestens ein charakteristischer Presswert in Abhängigkeit von einem anderen charakteristischen Presswert gemessen wird und eine Korrektur einer Endposition eines Stempels der Presse in Abhängigkeit von der Messung erfolgt. Charakteristische Presswerte sind solche Werte, die die Maßgenauigkeit des gepressten Formkörpers beeinflussen oder bestimmen. Es sind insbesondere ein Weg, den ein Pressstempel beim Pressen zurücklegt bzw. die Position des Pressstempels, und die Presskraft, mit der der Stempel beaufschlagt wird. Die Kraftmessung ist beispielsweise mit Dehnmessstreifen oder Piezo-Sensoren möglich, wobei die Messung mit Piezo-Sensoren sehr genau und sehr schnell ist. Des weiteren besteht die Möglichkeit einen den Stempel beaufschlagenden Hydraulikdruck anstelle der Kraft zu messen. Erfindungsgemäß wird beispielsweise an einer bestimmten, vorgegebenen Position des Pressstempels die Presskraft gemessen, die bei einem Formkörper mit Sollmaß vor dem Pressen einen Sollwert aufweist. In diesem Fall wird der Stempel bis in eine Soll-Endposition weiter bewegt. Weist der Formkörper vor dem Pressen eine größere als die Solldicke auf so ist die Presskraft an der vorgegebenen Position des Pressstempels größer als bei einem Formkörper mit Solldicke. In diesem Fall erfolgt eine Korrektur der Endposition des Stempels, der Stempel wird weiter verfahren als bei einem Formkörper mit Solldicke, d. h. der Stempel wird über die Soll-Endposition hinaus verfahren. Bei einem vor dem Pressen dünneren Formkörper ist die Presskraft an der vorgegebenen Position des Stempels kleiner und der Stempel wird weniger weit verfahren, d. h. er erreicht die Soll-Endposition nicht. Vorstehendes gilt entsprechend auch für unterschiedlich große Pulvermengen beim Pulverpressen. Die Korrektur der Endposition des Stempels erfolgt so, dass die gepressten Formkörper nach dem Pressen das Sollmaß aufweisen. Ein ursprünglich zu dicker Formkörper wird weiter zusammengepresst, ein ursprünglich zu dünner Formkörper wird weniger weit zusammengepresst, so dass sie nach dem Pressen die Solldicke möglichst genau aufweisen. Wie groß die Korrektur ist lässt sich durch Versuche ermitteln. Während einer Serienfertigung lässt sich durch Messen der Dicken der gepressten Formkörper deren Maßgenauigkeit prüfen und die Korrektur der Endposition des Stempels der Presse nachstellen. Auf diese Weise ist eine dauerhaft hohe Maßgenauigkeit der gepressten Formkörper möglich. Selbstverständlich lässt sich auch durch das erfindungsgemäße Verfahren keine absolute Maßgenauigkeit der gepressten Formkörper erreichen. Allerdings berücksichtigt die Erfindung eine Toleranz der eingefüllten Pulvermenge oder eine Dicke des Formkörpers vor dem Pressen und hat den Vorteil, dass sie die Herstellung von Formkörpern mit höherer Maßgenauigkeit und geringerer Toleranz ermöglicht.
Vorzugsweise erfolgt die Messung kurz vor Erreichen der Endposition des Stempels, da dann die charakteristischen Presswerte nahe denen an der Endposition sind, wodurch sich die Genauigkeit gegenüber einer frühzeitigen Messung erhöht. Die Messung muss allerdings so rechtzeitig erfolgen, dass der Stempel die Endposition auch bei einer Verkürzung des Wegs des Stempels infolge der Korrektur noch nicht erreicht hat und an der korrigierten Endposition zum Stillstand gebracht werden kann.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Stillsetzen der Presse zur Messung vor. Nach Errechnung der Endposition wird der Stempel bis zur errechneten Endposition weiterbewegt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, wenn eine Stempelposition (oder ein Stempelweg) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Stempelkraft gemessen wird, da bei diesem Verfahren die Zeit zur Korrektur der Endposition während des Pressens vielfach nicht ausreicht.
Erfindungsgemäß lässt sich das Verfahren an mehreren Stempeln einer Presse durchführen, vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren an allen oder mehreren regelbaren Stempeln einer Presse durchgeführt. Es lassen sich dadurch unterschiedliche Maße des Formkörpers maßgenau pressen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Stempelposition in Abhängigkeit von einer Presskraft zu messen, d. h. die Stempelposition bei einer vorgegebenen Presskraft zu messen.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht umgekehrt vor, die Presskraft in Abhängigkeit von einer Stempelposition zu messen, d. h. die Presskraft bei einer vorgegebenen Stempelposition zu messen. Die charakteristischen Presswerte sind in beiden Fällen die Stempelposition bzw. der Stempelweg und die Presskraft oder ein den Stempel beaufschlagender hydraulischer Druck bzw. bei mehreren geregelten Stempeln die die Stempel beaufschlagenden hydraulischen Drücke. Eine Umrechnung in die Presskraft ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine vereinfachte und schematisierte Darstellung der Stempel einer Presse zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2
ein Weg-Zeit-Diagramm zu Figur 1;
Figur 3
die Stempel einer zweiten Presse in einer geöffneten Stellung in einer vereinfachten, schematisierten Darstellung;
Figur 4
die Stempel aus Figur 3 in geschlossener Stellung; und
Figur 5
ein Kraft-Zeit-Diagramm zu Figuren 3 und 4.
Figur 1 zeigt einen Stempel 10 und eine Matrize 12 einer im Übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Kalibrierpresse. Eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 14 zum Antrieb des Stempels 10 ist symbolisch dargestellt. Anstelle einer Stempel- oder Presskraft ist ein Hydraulikdruck in einem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 14 mit einem Drucksensor 16 messbar bleibt. Es ist nicht notwendig, den zur Stempel- oder Presskraft proportionalen Hydraulikdruck in die Kraft umzurechnen. Des Weiteren ist eine Position des Stempels 10 in Bezug auf die Matrize 12 mit einer Abstandmesseinrichtung 18 messbar.
Zum Kalibrieren wird ein zu kalibrierendes Formteil 20 in die Matrize 12 eingelegt und der Stempel 10 wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in eine vorgegebene Pressposition s1 bewegt, die in Figur 1 mit einer Strichlinie angedeutet ist. Die Position s1 ist nahe einer Soll-Endposition s0 des Stempels 10. Die Soll-Endposition s0 ist diejenige Position des Stempels 10, bei der ein Formteil 20, welches vor dem Pressen eine Soll-Dicke aufweist, nach dem Pressen/Kalibrieren ebenfalls eine Soll-Dicke aufweist, wobei die Soll-Dicke nach dem Pressen/Kalibrieren kleiner als vor dem Pressen/Kalibrieren ist.
An der Position s1 wird der Stempel 10 stillgesetzt und es wird der Hydraulikdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit 14 in Abhängigkeit von der Stempel position s1 gemessen. Idealerweise wird ohne die Presse stillzusetzen während des Verdichtungs-/Pressvorgangs gemessen um keine Zeit zu verlieren. Es wird ein Korrekturwert (abgekürzt: Korr.) für die Endposition s0 des Stempels 10 berechnet und der Stempel 10 anschließend in die berechnete Endposition s0 + Korr. bewegt. Der Korrekturwert wird so ermittelt, dass das Formteil 20 nach dem Pressen/Kalibrieren die gewünschte Soll-Dicke aufweist. Ist die Dicke des Formteils 10 aufgrund Toleranz vor dem Pressen größer als die Soll-Dicke, muss der Stempel 10 über die Soll-Endposition s0 hinwegverfahren werden, das Formteil 20 wird also stärker gepresst, um nach dem Pressen/Kalibrieren die Soll-Dicke aufzuweisen. Bei einem solchen Formteil sind die Stempelkraft und der Hydraulikdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit 14 an der Stempelposition s1 größer als bei einem Formteil 20 das vor dem Pressen die Soll-Dicke aufweist.
Ist umgekehrt das Formteil 20 aufgrund Toleranz vor dem Pressen dünner als die Soll-Dicke, wird der Stempel 10 nicht bis zur Soll-Endposition s0 verfahren, sondern weniger weit, so dass auch in diesem Fall das Formteil 20 nach dem Pressen/Kalibrieren die Soll-Dicke aufweist. Bei einem Formteil 20, dessen Dicke vor dem Pressen geringer als die Soll-Dicke ist ist der Hydraulikdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit 14 an der Stempelposition s1 kleiner als bei einem Formteil 20, das vor dem Pressen die Soll-Dicke aufweist. Der Korrekturwert ist in diesem Fall negativ. Die Stempel position s1, an der der Hydraulikdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit 14 gemessen wird, wird so gewählt, dass der Stempel 10 seine korrigierte Endposition keinesfalls überfahren hat. Der Stempelweg s über der Zeit t ist in Figur 2 dargestellt.
Der Korrekturwert wird versuchsweise ermittelt, indem toleranzbehaftete Formteile 20 so gepresst werden, dass sie nach dem Pressen die Soll-Dicke aufweisen. Beim Pressen wird der Stempel 10 in der Position s1 angehalten und es werden der Hydraulikdruck an dieser Stempelposition sowie die zur Erzielung der Soll-Dicke erforderliche Endposition des Stempels 10 gemessen. Während einer Serienfertigung kann stichprobenartig die Dicke der gepressten/kalibrierten Formteile 20 gemessen und erforderlichenfalls der Korrekturwert geändert werden, um die Soll-Dicke des Formteils 20 nach dem Pressen/Kalibrieren dauerhaft mit einer kleinen Toleranz zu gewährleisten.
Nach dem Pressen/Kalibrieren wird der Stempel 10 zurückgefahren und das kalibrierte Formteil 20 wird mit Auswerfstiften 21 oder mit einem Unterstempel 23, wie er in Figur 1 mit Strichlinien angedeutet ist, ausgeworfen.
Figuren 3 und 4 zeigen Stempel 22, 24, 26, 28, 30 und eine Matrize 32 einer im Übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Pulverpresse in offener (Figur 3) und geschlossener (Figur 4) Stellung. Die Pulverpresse weist drei rohrförmige, ineinanderliegende obere Stempel 22, 24, 26 und zwei rohrförmige, ineinanderliegende untere Stempel 28, 30 auf, die in der Matrize 32 einliegen. In einem inneren, unteren Stempel 30 ist ein Mittelstift 34 aufgenommen. Mit der Pulverpresse wird ein Metallpulver 36, welches in die Matrize 32 eingefüllt wird, zu einem Formteil oder Pressling 38, wie es in Figur 4 dargestellt ist, gepresst bzw. gesintert. Anstelle von Metallpulver 36 kann Keramikpulver, Ferritpulver, Hartmetallpulver oder ein anderes Pulver gepresst bzw. gesintert werden. Die Aufzählung ist nicht abschließend. Es wird nachfolgend der Einfachheit halber von Metallpulver 36 gesprochen werden, ohne dass dadurch andere Pulver ausgeschlossen werden sollen. Dem Pulver können Schmier- oder Gleitmittel und/oder weitere Zusätze wie beispielsweise Legierungselemente zugesetzt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Formteil 38 ein Rad mit einer Nabe 40, einer Radscheibe 42 und einem Radkranz 44 am Umfang. Die Nabe 40 und der Radkranz 44 stehen beidseitig axial über die Radscheibe 42 über, das Rad ist symmetrisch zu einer radialen Mittelebene. Es sollen die Dicken des Radkranzes 44 und der Nabe 40 in axialer Richtung sowie deren symmetrische Ausrichtung zueinander in axialer Richtung mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden.
Zum Pressen werden erfindungsgemäß die Stempel 22, 24, 26, 28, 30 so verfahren, dass jeder Stempel 22, 24, 26, 28, 30 eine Soll-Endposition in Bezug auf die Matrize 32 etwa gleichzeitig erreicht. Vor Erreichen der Endpositionen wird bei Erreichen einer vorgegebenen Stempelposition die Stempel- oder Presskraft oder statt der Kraft der auf den jeweiligen Stempel 22, 24, 26, 28, 30 ausgeübte Hydraulikdruck gemessen und es wird ein Korrekturwert ermittelt, der zu einer Soll-Endkraft F0 bzw. einem Soll-Enddruck addiert wird. Die Ermittlung des Korrekturwerts erfolgt für diejenigen Stempel 22, 26, 30 der Pulverpresse, die die Radnabe 40 und den Radkranz 44 pressen, deren Maßgenauigkeit hoch ist. Für die Stempel 24, 28, die die Radscheibe 42 pressen, bei der die Anforderung an die Maßgenauigkeit geringer ist, braucht kein Korrekturwert berechnet zu werden, diese Stempel 24, 28 können stets mit demselben Enddruck beaufschlagt werden. Der Korrekturwert kann für alle Stempel 22, 26, 30 berechnet werden, wenn einer der Stempel 22, 26, 30 die vorgegebene Position s1 erreicht oder der Korrekturwert kann für jeden Stempel 22, 26, 30 ermittelt werden wenn der jeweilige Stempel 22, 26, 30 eine vorgegebene Stempelposition erreicht. Der Korrekturwert wird so ermittelt, dass nach dem Pressen die Radnabe 40 und der Radkranz 44 eine Soll-Dicke aufweisen. Ist also beispielsweise im Bereich des Radkranzes 44 zu viel Metallpulver 36 eingefüllt, wird ein negativer Korrekturwert ermittelt und der den Radkranz 44 pressende Stempel 22 wird mit einem niedrigeren als dem Soll-Enddruck beaufschlagt. Die Korrekturwerte werden experimentell ermittelt und bei einer Serienfertigung durch Messung der Maßhaltigkeit des Formteils 38 kontrolliert und erforderlichenfalls geändert. Zur Erzielung der erforderlichen Lagegenauigkeit der Radnabe 40 und des Radkranzes 44 in axialer Richtung kann zusätzlich die Stempelposition der die Radnabe 40 pressenden Stempel 26, 30 korrigiert werden. Der Presskraftveriauf eines Stempels, beispielsweise des Stempels 26, ist in Figur 5 dargestellt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich das Formteil 38 mit hoher Maßgenauigkeit pressen/kalibrieren, so dass eine Nachbearbeitung entbehrlich ist. Toleranzbedingte Füllmengenunterschiede beim Einfüllen des Metallpulvers 36 in die Matrize 32 werden durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeglichen.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Endpositionsregelung einer Presse für maßgenaue Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressvorgangs mindestens ein charakteristischer Presswert in Abhängigkeit von einem anderen Presswert gemessen und eine Korrektur einer Endposition eines Stempels (10; 22, 26, 30) der Presse in Abhängigkeit vom gemessenen Presswert erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung kurz vor Erreichen der Endposition des Stempels (10; 22, 26, 30) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse zur Messung stillgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren an mehreren Stempeln (22, 26, 30) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stempelposition in Abhängigkeit von einer Presskraft gemessen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Presskraft in Abhängigkeit von einer Stempelposition gemessen wird.
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