EP1964664A1 - Pulverpresse zur Herstellung von Formlingen und Verfahren zur Pressensteuerung - Google Patents

Pulverpresse zur Herstellung von Formlingen und Verfahren zur Pressensteuerung Download PDF

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EP1964664A1
EP1964664A1 EP07003955A EP07003955A EP1964664A1 EP 1964664 A1 EP1964664 A1 EP 1964664A1 EP 07003955 A EP07003955 A EP 07003955A EP 07003955 A EP07003955 A EP 07003955A EP 1964664 A1 EP1964664 A1 EP 1964664A1
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EP
European Patent Office
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dimensions
press
test station
moldings
tolerance
Prior art date
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EP07003955A
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English (en)
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EP1964664B1 (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
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Publication date
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    • 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
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G07C3/14—Quality control systems
    • G07C3/146—Quality control systems during manufacturing process

Definitions

  • the invention relates to a press for producing pressed moldings from powdered or granular materials, comprising a pressing tool having a mold for filling the material, and at least one punch which is movable relative to the mold, wherein the press an electronic control and means for determining and automatically correcting the punch stroke.
  • the invention also relates to a method for controlling such a press.
  • a dedicated pressing tool consists in the simplest case of an upper and a lower punch and a forming die made of hardened steel or carbide. After filling the mold with, for example, powdered material, the powder is compacted by the punches of the pressing tool.
  • the at least one moving punch is driven by a suitable power drive, either mechanically or hydraulically.
  • An upper and a lower press cylinder is connected to the upper and the lower punch, which are associated with a die bore.
  • the powder is filled with retracted into the die bore lower punch with the help of a filling shoe.
  • An accurate dosage is achieved by then raising the lower punch by a predetermined amount and removing excess powder from the die plate surface by stripping. Thereafter, with the upper punch, which enters the die from above, the powder is compressed, whereby the lower punch can be adjusted accordingly.
  • the individual moldings of a series have an approximately equal density at substantially constant dimensions.
  • the maximum pressing force in the production of the shaped articles results in a variation, depending on the stamp stroke, which is determined by the filling quantity and the distribution of the powder in the mold. Due to changes in the powder due to environmental influences, a small difference in filling quantity or an inhomogeneous distribution of the powder in the mold, molded articles produced in succession can have a different weight or dimension after pressing. Even minor deviations from one another or given reference values can result in an increased scrap content after sintering.
  • This type of statistical process control serves to continuously monitor and, if necessary, correct the pressing process.
  • the production monitoring with the help of Statistical Process Control (SPC) is based on a random check of pressed moldings after the production of a part lot of a production lot.
  • a process control coupled to such a check of the moldings essentially serves to eliminate systematic influences and has a delayed effect on the pressing process.
  • This frequently practiced method has the particular disadvantage that any critical deviations that may occur are recognized too late and the correction of the punch stroke and / or the pressing pressure is initiated too late.
  • the object of the invention is to propose a powder press for producing pressed moldings and a method for controlling the press, with which moldings with constant dimensions within a predetermined tolerance can be generated, with systematic and random influences on the pressing process of pressed in succession moldings is counteracted early , So that the convincedslos has a reduced dispersion of the dimensions of the moldings.
  • a test station for automatic detection is following the pressing tool provided by dimensions of the molding, which is vibration-decoupled from the press.
  • the press also has an electronic control and means for determining and automatically correcting the punch stroke.
  • the control and / or the test station are equipped with a memory in which measures determined by the test station can be stored together with set dimensions and tolerances assigned to the setpoint dimensions. For the control of the press, the controller automatically compares the respectively measured (actual) dimensions with the target dimensions and with the tolerances determined by permitted tolerances and automatically influences the parameters of the pressing process, depending on the result.
  • Validity is divided, in particular, the initiation of an automatic correction of the punch stroke by the electronic control in dependence on the valency of the respective tolerance range, which is associated with the actual measurement.
  • the detection of the dimensions of the molding can be made without contact or with contact to the molding. It is important, however, that the detection of one or more tolerance-critical dimensions of the molding in the test station is not affected by vibrations from the press. This is ensured by the vibration isolation of the test station from the press.
  • a central control which is equipped with a memory for storing press operating parameters, pressing tool parameters and set and actual state variables of the blanks.
  • the central control and the memory may be part of the press, the pressing tool, the test station or one of the coupled control device.
  • a test station which is arranged externally of the press and has a weighing device and one or more measuring devices for tolerance-critical dimensions.
  • the press external testing station is not mechanically connected to the press and thus protected against interference by the press.
  • the pressed moldings are automatically fed directly after pressing. This can be done for example with a conveyor belt or preferably with a pick-place handling system or the like.
  • the handling system is particularly suitable for positioning accurate positioning for the measurement of tolerance-critical dimensions.
  • With the weighing device the weight of the molding to determine its density can be determined. It is expedient to equip the inspection station for the acquisition of several dimensions with more than one measuring device. Thus, several dimensions can be determined simultaneously, which has a positive effect on the cycle time of the test station.
  • the testing station has an automatic cleaning device for the weighing device and / or the measuring device.
  • the cleaning device can remove particles lost from moldings in the measuring station by blowing off, sucking off or mechanically wiping them off.
  • an accurate determination of its tolerance-critical dimensions is thus also possible, since an inclined position of the molded article is excluded in determining the dimensions.
  • the inspection station has a sorting device for the blanks.
  • the sorting device With the sorting device, the moldings, after determining weight and / or tolerance critical dimension and assignment to one of the tolerance ranges, depending on the valency of the tolerance range in which they fall, be sorted out automatically. For example, moldings which can not be assigned any of the specified tolerance ranges can be sorted out of the production lot simply and reliably.
  • the punch stroke is changed such that the dimensions of the next but one molding are closer to the nominal value for the molding, preferably a tolerance range can be assigned, which has a lower valency compared to the currently measured molding.
  • the scheme does not start only when a number of moldings is not in order.
  • the control is used even in the case of deviations which are still within the limits, in particular in a tolerance range with noncritical significance.
  • the dimensions of the molding are permanently changed step by step by changing the Stempelhubes from a tolerance range with critical valence to a tolerance range with less critical valence, in particular with the desired uncritical significance, so that the dispersion of the established dimensions of the moldings in the production lot is significantly reduced.
  • the method no correction of the punch stroke in the assignment of the respective instruments to a first tolerance range, a correction of the punch stroke in the assignment of the respective dimensions to a second, adjacent to the first tolerance range tolerance range, and stopping the Stempelhubes at any assignment of respective dimensions introduced to the first or second tolerance range.
  • the first tolerance range is the narrower tolerance range around the nominal value for the molding.
  • the first tolerance range is understood as a target tolerance range when pressing the blank, with the aim being that the random scattering comes to lie one to two times the standard deviation of the Gauskurve within this tolerance range. A correction of the punch stroke is not necessary for this case and therefore not provided.
  • the first tolerance range is followed by a second tolerance range with a higher priority, which reaches up to the specified permissible limit value. Dimensions which can not be assigned to the first or second tolerance range are not permitted, so that the punch stroke is stopped in this case, since a number of process parameters usually have to be changed to correct them.
  • the dimensional change can be effected by adapting a single process parameter, namely by correcting the punch stroke.
  • the second tolerance range is subdivided into a first action area adjoining the first tolerance area and an adjoining second action area.
  • the second action area is assigned a higher priority than the first action area, wherein each measure assigned to the second action area effects an immediate correction and a plurality, preferably three, measures associated with the first action area result in a correction of the punch stroke. If the correction of the punch stroke does not improve the dimensional accuracy of the blanks, further measures are required.
  • first several, preferably three, subsequent moldings are measured to determine whether it is a systematic or random effect. If this is a systematic influence that causes the first action area to be assigned to several pieces in succession, then the punch stroke is corrected to affect the dimensions of subsequent moldings in the direction of the first tolerance range.
  • warning can be signaled optically and / or acoustically.
  • further measures to improve the dimensional stability can be initiated to reduce the dispersion of the dimensions of the moldings in the production lot.
  • molded articles with dimensions which extend beyond the second action range are automatically sorted out after the test procedure.
  • critical moldings are removed from the manufacturing process in order to save unnecessary costs for a subsequent sintering process with or without subsequent sizing presses.
  • the proposed procedure will perform an automatic 100% automatic correction check on the lot, eliminating the need for sampling and eliminating rejects.
  • a powder press 1 according to the invention shown symbolically, with a pressing tool 2, has an upper punch 3 and a lower punch 4, which can be moved into a die 5.
  • the die 5 contains a mold 6 for a molding 7, which is already pressed and demolded in the figure.
  • An immediately before pressed molding 7 is inserted in a decoupled from the press 1 test station 8.
  • a symbolically illustrated measuring device 9 in particular for the height, the molding 7 is measured in the axial direction.
  • an automatic weighing process can be carried out there.
  • the detected tolerance-critical measured values 22 are stored in a memory 10 of a controller 11 of an operating device 12 of the press 1. With the controller 11, the punch stroke of the upper punch 3 and the lower punch 4 can be influenced.
  • a gripper 13 is provided for automatic displacement of the molding 7 from the press tool 2 arranged in the press 1 to the test station 8.
  • the test station 8 is still equipped with a cleaning device 14 in the form of a blowing device, which cleans a measuring receptacle 15 for the molding to be measured 7 before supplying a molding 7 of powder residues.
  • the same or a further cleaning device 14 can also clean the weighing device.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of the method according to the invention for controlling a powder press 1.
  • predetermined nominal dimensions 20 and predetermined Eckstructureen 23 limit dimensions 21 are determined for the molding 7, which are limited to the Eckhenen 23.
  • first and second tolerance ranges 16, 17 and action areas 18, 19 set for the second tolerance range 17, and the punch stroke of the punch 3, 4 of the pressing tool 2 determined.
  • the dimensions are assigned to the first tolerance range 16 or the second tolerance range 17, in particular a first action range 18 or a second action range 19 of the second tolerance range 17, depending on their deviation from the desired value 20.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse (1) zum Herstellen von gepressten Formlingen (7) aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, sowie ein Verfahren zum Steuern der Presse (1), bei dem eine Korrektur des Stempelhubes der Presse (1) in Abhängigkeit von der Zuordnung von Ist-Maßen des Formlings (7) zu bestimmten Toleranzbereichen (16, 17, 18, 19) eingeleitet wird, für die unterschiedliche Wertigkeiten festgelegt sind, wobei abhängig von der jeweiligen Wertigkeit keine Korrektur, eine sofortige oder verzögerte Korrektur des Stempelhubs erfolgt. ( Figur 2 )

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Presse zum Herstellen von gepressten Formlingen aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, mit einem Presswerkzeug, das eine Form zum Einfüllen des Werkstoffs aufweist, und mit mindestens einem Stempel, der relativ zu der Form bewegbar ist, wobei die Presse eine elektronische Steuerung und eine Einrichtung zur Bestimmung und zur automatischen Korrektur des Stempelhubs aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Presse.
  • Es ist bekannt, Formteile aus Hartmetall, Keramik, Sintermetallen oder dgl. mit Hilfe von Pressen herzustellen. Das pulverförmige bzw. granulatförmige Material wird mittels einem Presswerkzeug von den Pressen zu einem Formling geformt, der anschließend einem Sinterprozess unterworfen wird. Eines der bedeutensten Formgebungsverfahren ist das Axialpressen. Ein dafür vorgesehenes Presswerkzeug besteht im einfachsten Fall aus einem Ober- und einem Unterstempel und einer Formmatrize aus gehärtetem Stahl bzw. Hartmetall. Nach dem Füllen der Form mit beispielweise pulverförmigem Material wird das Pulver durch die Stempel des Presswerkzeuges verdichtet. Man unterscheidet hierbei zwischen einseitigem und beidseitigem Pressen, das heißt es wird entweder nur der Ober- oder der Unterstempel oder beide zugleich bewegt. Der mindestens eine bewegte Stempel wird dabei von einem geeigneten Kraftantrieb angetrieben, entweder mechanisch oder hydraulisch.
  • Bei einer hydraulischen Presse, etwa nach DE 197 17 217 C2 , ist jeweils ein oberer und ein unterer Pressenzylinder mit dem Ober- und dem Unterstempel verbunden, die einer Matrizenbohrung zugeordnet sind. Das Pulver wird bei in die Matrizenbohrung eingefahrenem Unterstempel mit Hilfe eines Füllschuhes eingefüllt. Eine genaue Dosierung erfolgt dadurch, dass der Unterstempel anschließend um einen vorgegebenen Betrag hochgefahren und über die Matrizenplattenoberfläche überstehendes Pulver mittels Abstreifen entfernt wird. Danach wird mit dem Oberstempel, der in die Matrize von oben her einfährt, das Pulver zusammengepresst, wobei der Unterstempel entsprechend verstellt werden kann.
  • Bei der Herstellung von gepressten Formlingen ist es entscheidend, dass die einzelnen Formlinge einer Serie eine annähernd gleiche Dichte bei im Wesentliche konstanten Abmessungen aufweisen. Hierzu ist es erforderlich, den maximalen Pressdruck, der in der Endposition zum Beispiel des Oberstempels erzielt wird, bei jedem Pressvorgang möglichst gleich zu halten. Naturgemäß ergibt sich für die maximale Presskraft bei der Produktion der Formlinge eine Streuung, abhängig vom Stempelhub, der durch die Füllmenge und die Verteilung des Pulvers in der Form bestimmt wird. Bedingt durch Veränderungen des Pulvers aufgrund von Umgebungseinflüssen, eine geringe unterschiedliche Füllmenge oder eine inhomogene Verteilung des Pulvers in der Form können in Folge gefertigte Formlinge nach dem Pressen ein unterschiedliches Gewicht bzw. Maße aufweisen. Bereits geringfügige Abweichungen zueinander oder zu vorgegebenen Sollwerten können einen erhöhten Ausschussanteil nach dem Sintern zur Folge haben.
  • Es ist beispielsweise aus DE 101 42 623 C2 bekannt, von Zeit zu Zeit die Häufigkeitsverteilung des mittels einer Druckmessdose bei jedem Pressvorgang erfassten Pressdruckes zu ermitteln und daraus die Standardabweichung zu bestimmen. Die Standardabweichung liegt bekanntlich zwischen den Wendepunkten der Gauß'schen Verteilungskurve und ist ein Maß für die Streuung des Pressdruckes und damit ein Indikator für die Streuung von Gewicht und Maßen des Formlings. Weicht die ermittelte Standardabweichung des Pressdruckes von einer vorgegebenen minimalen Abweichung ab, so wird nach dem beschriebenen Verfahren von Zeit zu Zeit mindestens ein Parameter des Pressvorganges geändert.
  • Diese Art der statistischen Prozessregelung dient dazu, den Pressprozess kontinuierlich zu beobachten und gegebenenfalls zu korrigieren. Die Produktionsüberwachung mit Hilfe der statistischen Prozessregelung (SPC) basiert dabei auf einer stichprobenförmigen Prüfung gepresster Formlinge nach der Fertigung eines Teilloses eines Fertigungsloses. Eine an eine solche Nachprüfung der Formlinge gekoppelte Prozessregelung dient im wesentlichen der Eliminierung systematischer Einflüsse und wirkt verzögert auf den Pressprozess ein. Dieses häufig praktizierte Verfahren hat insbesondere den Nachteil, dass eventuell auftretende kritische Abweichungen zu spät erkannt werden und die Korrektur des Stempelhubes und/oder des Pressdruckes zu spät eingeleitet wird. Es besteht die Gefahr, dass das Fertigungslos eine entsprechend große Anzahl von Formlingen mit kritischen Abmessungen aufweist, die bei einer anschließenden Stichprobenprüfung, beispielsweise bei einer Warenausgangs- oder Wareneingangskontrolle mit statistischer Auswertung eine Rückweisung des Fertigungsloses begründen könnten. Formlinge mit Toleranzen im Bereich von wenigen Hundertstel können dadurch bei den üblichen Auswertemethoden nicht bestehen. Das würde bedeuten, dass sie, obwohl grundsätzlich herstellbar, bei statistischer Losprüfung die Bedingungen nicht erfüllen und damit als nicht herstellbar zu gelten hätten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pulverpresse zur Herstellung gepresster Formlinge und ein Verfahren zur Steuern der Presse vorzuschlagen, mit denen Formlinge mit konstanten Abmessungen innerhalb eines vorgegebenen Toleranz erzeugbar sind, wobei systematischen und zufälligen Einflüssen auf den Pressvorgang von in Folge gepressten Formlingen frühzeitig entgegengewirkt wird, so dass das Fertigungslos eine reduzierte Streuung der Abmessungen der Formlinge aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Presse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Presse zum Herstellen von gepressten Formlingen aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, mit einem Presswerkzeug, das eine Form zum Einfüllen des Werkstoffs aufweist, und mit mindestens einem relativ zu der Form bewegbaren Stempel, ist auf das Presswerkzeug folgend eine Prüfstation zur automatischen Erfassung von Maßen des Formlings vorgesehen, die von der Presse schwingungsentkoppelt ist. Die Presse weist außerdem eine elektronische Steuerung und eine Einrichtung zur Bestimmung und automatischen Korrektur des Stempelhubes auf. Die Steuerung und/oder die Prüfstation sind mit einem Speicher ausgestattet, in dem von der Prüfstation ermittelte Maße zusammen mit Soll-Maßen und den Soll-Maßen zugeordneten Toleranzen speicherbar sind. Für die Steuerung der Presse vergleicht die Steuerung die jeweils erfassten (Ist-)Maße fortlaufend mit den Soll-Maßen und mit den von erlaubten Toleranzen bestimmten Grenz-Maßen automatisch und wirkt in Abhängigkeit von dem Ergebnis auf Parameter des Pressvorgangs ein.
  • In Abhängigkeit von der Lage eines jeweiligen ermittelten Maßes in einem von den Grenzwerten bestimmten Gesamt-Toleranzbereich, der zweckmäßigerweise in mehrere aneinander anschließende Toleranzbereiche unterschiedlicher Wertigkeit aufgeteilt ist, erfolgt insbesondere die Einleitung einer automatischen Korrektur des Stempelhubes durch die elektronische Steuerung in Abhängigkeit der Wertigkeit des jeweiligen Toleranzbereiches, dem das Ist-Maß zugeordnet ist. Dabei kann die Erfassung der Maße des Formlings berührungslos oder mit Kontakt zu dem Formling vorgenommen werden. Wichtig ist dabei jedoch, dass die Erfassung eines oder mehrerer toleranzkritischer Maße des Formlings in der Prüfstation nicht durch von der Presse ausgehende Erschütterungen beeinflusst wird. Dies wird durch die Schwingungsentkopplung der Prüfstation von der Presse sicher gestellt.
  • Zum Steuern des Stempelhubes dient eine zentrale Steuerung, die mit einem Speicher zum Abspeichern von Pressenbetriebsparametern, Presswerkzeugparametern und Soll- und Ist-Zustandsgrößen der Formlinge ausgestattet ist. Die zentrale Steuerung und der Speicher können Bestandteil der Presse, des Presswerkzeuges, der Prüfstation oder einer der mitgekoppelten Bedieneinrichtung sein.
  • Bevorzugt wird eine Prüfstation, die extern der Presse angeordnet ist und eine Wägeeinrichtung sowie eine oder mehrere Messeinrichtungen für toleranzkritische Maße aufweist. Die pressenexterne Prüfstation ist mechanisch nicht mit der Presse verbunden und damit vor Störeinflüssen durch die Presse geschützt. Ihr werden die gepressten Formlinge jeweils direkt nach dem Pressvorgang automatisch zugeführt. Dies kann beispielsweise mit einem Transportband oder bevorzugt mit einem Pick-Place-Handlingssystem oder dergleichen erfolgen. Das Handlingssystem ist besonders geeignet, um eine lagegenaue Positionierung für die Messung von toleranzkritischen Maße vorzunehmen. Mit der Wägeeinrichtung kann das Gewicht des Formlings zur Feststellung seiner Dichte ermittelt werden. Es ist zweckmäßig, die Prüfstation für die Erfassung mehrerer Maße mit mehr als einer Messeinrichtung auszustatten. So können mehrere Maße gleichzeitig bestimmt werden, was sich positiv auf die Taktzeit der Prüfstation auswirkt.
  • Vorteilshafterweise weist die Prüfstation eine automatische Reinigungsvorrichtung für die Wägeeinrichtung und/oder die Messeinrichtung auf. Die Reinigungsvorrichtung kann von Formlingen in der Messstation verlorene Partikel durch Abblasen, Absaugen oder mechanisches Abwischen entfernen. Neben einer exakten Wägung des Formlings ist so auch eine genaue Bestimmung seiner toleranzkritischen Maße möglich, da eine Schräglage des Formlings bei der Maßbestimmung ausgeschlossen ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Prüfstation eine Sortiereinrichtung für die Formlinge auf. Mit der Sortiereinrichtung können die Formlinge, nach dem Bestimmen von Gewicht und/oder toleranzkritischem Maß und Zuordnung zu einem der Toleranzbereiche, in Abhängigkeit von der Wertigkeit des Toleranzbereichs in den sie fallen, automatisch aussortiert werden. So können unter anderem Formlinge die keinen der vorgegebenen Toleranzbereiche zuzuordnen sind, aus dem Fertigungslos einfach und zuverlässig aussortiert werden.
  • Gepresste Formlinge aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen werden mit einer Pulverpresse hergestellt, indem der Werkstoff in eine Form eines Presswerkzeuges eingefüllt und durch Bewegen mindestens eines Stempels, der relativ zur Form bewegbar ist, zusammengepresst wird. Die Dichte des Formlings und seiner Abmessungen in Bewegungsrichtung des Stempels können dabei durch eine elektronische Steuerung und eine automatische Einrichtung zur Bestimmung des Stempelhubes beeinflusst werden. Bei Abweichung von gewünschten Werten kann somit der Stempelhub verändert und automatisch neu eingestellt werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zum Steuern einer derartigen Pulverpresse die folgenden Schritte vorgesehen:
    • Festlegen und Speichern von unterschiedlichen Toleranzbereichen mit unterschiedlicher Wertigkeit zu einem Sollwert für ein oder mehrere Maße des Formlings;
    • Erfassen eines oder mehrerer Maße des Formlings unmittelbar im Anschluss an den jeweiligen Pressvorgang in einer automatischen Prüfstation;
    • Speichern von den jeweiligen erfassten Maßen in einem Speicher;
    • Zuordnen der jeweiligen zuletzt erfassten Maße zu einem der Toleranzbereiche unterschiedlicher Wertigkeit;
    • Einleiten einer automatischen Korrektur des Stempelhubes in Abhängigkeit von der Wertigkeit des jeweiligen Toleranzbereiches, dem das jeweilige Maß zugeordnet ist; und
    • Aussortieren von Formlingen außerhalb der geforderten und eingestellten Toleranz
  • Bei diesem Verfahren erfolgt also eine Steuerung bzw. Regelung des Herstellungsprozesses derart, dass sowohl die Überwachung als auch die Regelung vollautomatisch ablaufen, wobei die Maße jedes gepressten Formlings geprüft und zur Regelung verwendet werden. Die Prüfung der Maßhaltigkeit der Prüflinge erfolgt zu hundert Prozent sofort nach dem Entformen des Formlings aus der Form des Presswerkzeugs, während bereits der nächste Formling gepresst wird. Somit kann bei Maßabweichungen des vermessenen Formlings, abhängig von der Wertigkeit des entsprechenden Toleranzbereiches, bereits bei dem Pressen des übernächsten Formlings Einfluss genommen werden. Demzufolge werden frühzeitig systematische Einflüsse erkannt und es wird ihnen gegengesteuert, beispielsweise durch Ausdehnung des Pressstempels durch Temperaturänderung, so dass nur wenige Formlinge erzeugt, die nicht in Ordnung sind. Für Änderung des axialen Maßes des übernächsten Formlings wird der Stempelhub derart verändert, dass die Maße des übernächsten Formlings näher an dem Sollwert für den Formling liegen, vorzugsweise einem Toleranzbereich zuordenbar sind, der gegenüber dem aktuell gemessenen Formling eine geringere Wertigkeit aufweist.
  • Damit setzt die Regelung nicht erst ein, wenn eine Anzahl von Formlingen nicht in Ordnung ist. Man benutzt die Regelung schon bei Abweichungen, die noch innerhalb der Grenzwerte, insbesondere in einem Toleranzbereiches mit unkritischer Wertigkeit liegen. Die Maße des Formlings werden dabei permanent schrittweise durch Verändern des Stempelhubes von einem Toleranzbereich mit kritischer Wertigkeit zu einem Toleranzbereich mit weniger kritischer Wertigkeit, insbesondere mit gewünschter unkritischer Wertigkeit hin verändert, so dass die Streuung der festgestellten Maße der Formlinge im Fertigungslos deutlich reduziert ist.
  • Es ist vorteilhaft, für die Bestimmung der Toleranzbereiche für die Maße des Formlings maximale und minimale Grenzmaße zu verwenden, die gegenüber vorgegebenen maximalen und minimalen, absoluten Eckmaßen eingeschränkt sind. Formlinge mit Maßen, die zwischen den Grenz- und den Eckmaßen liegen, werden als Ausschuss bewertet und nicht zugelassen. Sie werden bei der 100 % Kontrolle erkannt und aus dem Fertigungslos ausgeschieden.
  • Vorzugsweise wird bei dem Verfahren keine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maßes zu einem ersten Toleranzbereich, eine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maße zu einem zweiten, an den ersten Toleranzbereich angrenzenden Toleranzbereich, und ein Anhalten des Stempelhubes bei keiner Zuordnung der jeweiligen Maße zu dem ersten oder zweiten Toleranzbereich eingeleitet. Dabei ist der erste Toleranzbereich der engere Toleranzbereich um den Sollwert für den Formling.
  • Der erste Toleranzbereich wird als Zieltoleranzbereich beim Pressen des Formlings verstanden, wobei angestrebt wird, dass die zufällige Streuung das ein- bis zweifache der Standardabweichung der Gauskurve innerhalb dieses Toleranzbereiches zu liegen kommt. Eine Korrektur des Stempelhubs ist für diesen Fall nicht notwendig und daher nicht vorgesehen.
  • An den ersten Toleranzbereich schließt sich ein zweiter Toleranzbereich mit höherer Wertigkeit an, der bis zu dem bestimmten zulässigen Grenzwert heranreicht. Maße die nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich zuordenbar sind, sind nicht zulässig, so dass der Stempelhub in diesem Fall angehalten wird, da zur Korrektur in der Regel mehrere Prozessparameter verändert werden müssen. In dem zweiten Toleranzbereich kann die Maßänderung durch Anpassung eines einzigen Prozessparameters, nämlich durch die Korrektur des Stempelhubes, bewirkt werden.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, dass der zweite Toleranzbereich in einen an den ersten Toleranzbereich angrenzenden ersten Aktionsbereich und einem daran anschließenden zweiten Aktionsbereich unterteilt wird. Dem zweiten Aktionsbereich ist gegenüber dem ersten Aktionsbereich eine höhere Wertigkeit zugeordnet, wobei jedes dem zweiten Aktionsbereich zugeordnete Maß eine sofortige Korrektur und mehrere, vorzugsweise drei, in Folge dem ersten Aktionsbereich zugeordnete Maße eine Korrektur des Stempelhubes bewirken. Bewirkt die Korrektur des Stempel hubes keine Verbesserung der Maßhaltigkeit der Formlinge, sind weitergehende Maßnahmen erforderlich.
  • Fällt ein Maß in den ersten unkritischeren Aktionsbereich, so werden zuerst mehrere, vorzugsweise drei nachfolgende Formlinge vermessen, um festzustellen, ob es sich um einen systematischen oder zufälligen Effekt handelt. Wenn es sich dabei um einen systematischen Einfluss handelt, der bei mehreren Formlingen in Folge eine Zuordnung zum ersten Aktionsbereich verursacht, wird der Stempelhub korrigiert, um die Maße darauf folgender Formlinge in Richtung des ersten Toleranzbereiches zu beeinflussen.
  • Es ist zweckmäßig, beim Auftreten mehrerer, vorzugsweise zwei nacheinander dem zweiten Aktionsbereich zugeordneten Maßen eine Warnmeldung auszugeben und/oder den Stempelhub anzuhalten. Die Warnung kann optisch und/oder akkustisch signalisiert werden. Damit können weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Maßhaltigkeit eingeleitet werden, um die Streuung der Maße der Formlinge in dem Fertigungslos zu reduzieren.
  • Vorzugsweise werden Formlinge mit Maßen, die über den zweiten Aktionsbereich hinausgehen, also nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich zuordenbar sind, automatisch nach dem Prüfvorgang aussortiert. Damit werden kritische Formlinge dem Fertigungsprozess entzogen, um unnötige Kosten für einen nachfolgenden Sintervorgang mit oder ohne anschließendem Kalibrierpressen zu sparen.
  • Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine automatische 100 % Kontrolle mit automatischer Korrektur für das Fertigungslos durchgeführt, das Stichproben unnötig macht und Ausschussteile unterbinden sollte.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der Zeichnung und in deren detaillierter Beschreibung offenbart. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erfindungsgemäße Pulverpresse in einer prinzipiellen schematischen Darstellung;
    Figur 2
    ein Ablaufdiagramm zum Überwachen der Maßhaltigkeit von Formlingen und zur Steuerung des Stempelhubs einer entsprechenden Presse; und
    Figur 3
    die Darstellung von einem Sollwert zugeordneter Toleranzbereichen unterschiedlicher Wertigkeit.
  • Die in Figur 1 symbolisch dargestellte erfindungsgemäße Pulverpresse 1, mit einem Presswerkzeug 2, weist einen Oberstempel 3 und einen Unterstempel 4 auf, die in eine Matrize 5 einfahrbar sind. Die Matrize 5 enthält eine Form 6 für einen Formling 7, der in der Figur bereits gepresst und entformt ist. Ein unmittelbar zuvor gepresster Formling 7 ist in einer von der Presse 1 entkoppelten Prüfstation 8 eingelegt. Mit einer symbolisch dargestellten Messeinrichtung 9, insbesondere für die Höhe, wird der Formling 7 in axialer Richtung vermessen. Zuvor oder danach kann dort noch ein automatischer Wägevorgang durchgeführt werden. Die erfassten toleranzkritischen Messwerte 22 werden in einem Speicher 10 einer Steuerung 11 einer Bedieneinrichtung 12 der Presse 1 gespeichert. Mit der Steuerung 11 kann auf den Stempelhub des Oberstempels 3 und des Unterstempels 4 Einfluss genommen werden. Zum automatischen Versetzen des Formlings 7 von dem in der Presse 1 angeordneten Presswerkzeug 2 zu der Prüfstation 8 ist ein Greifer 13 vorgesehen. Der Transport zu einer vorgesehenen elektronischen Wägevorrichtung, für die Bestimmung des Gewichts des Formlings 7, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, erfolgt ebenfalls durch den Greifer 13, der auch außerhalb der Toleranzbereiche 16, 17 liegende Formlinge 7 aussortieren kann. Außerdem ist die Prüfstation 8 noch mit einer Reinigungseinrichtung 14 in Form einer Blaseinrichtung ausgestattet, die eine Messaufnahme 15 für den zu vermessenden Formling 7 vor dem Zuführen eines Formlings 7 von Pulverrückständen reinigt. Die gleiche oder eine weitere Reinigungseinrichtung 14 kann auch die Wägevorrichtung reinigen.
  • Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Pulverpresse 1. Ausgehend von vorgegebenen Sollmaßen 20 und vorgegebenen Eckmaßen 23 werden Grenzmaße 21 für den Formling 7 bestimmt, die gegenüber den Eckmaßen 23 eingeschränkt sind. Zwischen dem Sollmaß 20 und dem Grenzmaß 21 werden außerdem in der Figur 3 gezeigte, erste und zweite Toleranzbereiche 16, 17 sowie Aktionsbereiche 18, 19 für den zweiten Toleranzbereich 17 festgelegt, und der Stempelhub der Stempel 3, 4 des Presswerkzeugs 2 bestimmt. Nach dem Pressen eines Formlings 7 wird dieser zur Prüfstation 8 versetzt und ein weiterer Formling 7 gepresst, während die Maße des zuvor gepressten Formlings 7, parallel zum Pressvorgang des nächsten Formlings 7, in der Prüfstation 8 erfasst werden. Die Maße werden abhängig von Ihrer Abweichung vom Sollwert 20 dem ersten Toleranzbereich 16 oder dem zweiten Toleranzbereich 17, insbesondere einem ersten Aktionsbereich 18 oder einem zweiten Aktionsbereich 19 des zweiten Toleranzbereiches 17 zugeordnet.
  • In Abhängigkeit von der Wertigkeit des jeweiligen Toleranzbereiches 16, 17, beziehungsweise des jeweiligen Aktionsbereiches 18, 19, erfolgt keine, eine sofortige oder eine verzögerte Korrektur des Stempelhubes. Bei der Zuordnung der jeweiligen Maße zu dem ersten Toleranzbereich 16 erfolgt keine Korrektur des Stempelhubes vor dem Pressen eines weiteren (übernächsten) Formlings 7. Bei der Zuordnung des jeweiligen erfassten Maßes zu dem zweiten Toleranzbereich 17 erfolgt eine Korrektur des Stempelhubes sofort oder verzögert, abhängig davon, ob der Messwert den von dem ersten Toleranzbereich 16 entfernten zweiten Aktionsbereich 19 oder dem ersten, dem ersten Toleranzbereich 16 nahen ersten Aktionsbereich 18 zuordenbar ist. Jedes dem zweiten Aktionsbereich 19 zugeordnete Maß 22 bewirkt eine sofortige Korrektur des Stempelhubes, während mehrere, vorzugsweise drei nacheinander dem ersten Aktionsbereich 18 zugeordnete Maße 22 eine Korrektur des Stempelhubes bewirken.
  • Zwei aufeinander folgende, dem zweiten Aktionsbereich 19 zugeordnete Maße bewirken eine Warnmeldung, da offensichtlich nach einer Verstellung keine Verbesserung erfolgte. Bei allem ist zu beachten, wie in der Figur 2 angedeutet, dass die Korrektur des Stempelhubs sich immer erst auf den übernächsten Formling auswirkt. Ein die Grenzmaße 21 überschreitender Formling 7 bewirkt ein sofortiges Abschalten der Presse. Dieser "Notstopp" ist allgemein üblich.

Claims (12)

  1. Presse (1) zum Herstellen von gepressten Formlingen (7) aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, mit einem Presswerkzeug (2), das eine Form (6) zum Einfüllen des Werkstoffs aufweist, und mit mindestens einem Stempel (3, 4), der relativ zu der Form (6) bewegbar ist, wobei die Presse (1) eine elektronische Steuerung (11) und eine Einrichtung zur Bestimmung und zur automatischen Korrektur des Stempelhubs aufweist, gekennzeichnet durch eine auf das Presswerkzeug (2) folgende Prüfstation (8) zur automatischen Erfassung von Maßen (22) des Formlings (7), die von der Presse (1) schwingungsentkoppelt ist.
  2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfstation (8), die vorzugsweise extern der Presse (1) angeordnet ist, eine Wägeeinrichtung und eine oder mehrere Höhenmesseinrichtungen (9) aufweist.
  3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfstation (8) eine automatische Reinigungsvorrichtung (14) für die Wägeeinrichtung und/oder die Höhenmesseinrichtung (9) aufweist.
  4. Presse nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfstation (8) eine Sortiereinrichtung für die Formlinge (7) aufweist.
  5. Verfahren zum Steuern einer Presse (1) zum Herstellen von gepressten Formlingen (7) aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, indem der Werkstoff in eine Form (6) eines Presswerkzeuges (2) eingefüllt und durch Bewegen mindesten eines Stempels (3, 4), der relativ zu der Form (6) bewegbar ist, zusammengepresst wird, wobei die Presse (1) eine elektronische Steuerung (11) zur Bestimmung und automatischen Korrektur des Stempelhubs aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    • Festlegen und Speichern von unterschiedlichen Toleranzbereichen (16, 17, 18, 19) mit unterschiedlicher Wertigkeit zu einem Sollwert (20) für ein oder mehrere Maße (22) des Formlings (7),
    • Erfassen eines oder mehrerer Maße (22) des Formlings (7) unmittelbar im Anschluss an den jeweiligen Pressvorgang in einer automatischen Prüfstation (8);
    • Speichern von den jeweiligen erfassten Maßen (22) in einem Speicher (10);
    • Zuordnen der jeweiligen zuletzt erfassten Maße (22) zu einem der Toleranzbereiche (16, 17, 18, 19) unterschiedlicher Wertigkeit;
    • Einleiten einer automatischen Korrektur des Stempelhubes in Abhängigkeit von der Wertigkeit des jeweiligen Toleranzbereiches (16, 17, 18, 19), dem das jeweilige Maß (22) zugeordnet ist; und
    • Aussortieren von Formlingen außerhalb der geforderten und eingestellten Toleranz.
  6. Verfahren nach Ansprüche 5, dadurch gekennzeichnet, für die Bestimmung der Toleranzbereiche (16, 17) für die Maße (22) Grenzmaße (21) für den Formling (7) verwendet werden, die gegenüber vorgegebenen maximalen und minimalen Eckmaßen (23) des Formlings (7) eingeschränkt sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    • keine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu einem ersten Toleranzbereich (16),
    • eine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu einem zweiten, an den ersten Toleranzbereich (16) angrenzenden Toleranzbereich (17); und
    • ein Anhalten des Stempelhubes bei keiner Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu dem ersten oder zweiten Toleranzbereich (16, 17),eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüch 5 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Toleranzbereich (17) in einen, an den ersten Toleranzbereich (16) angrenzenden ersten Aktionsbereich (18) und einen daran anschließenden zweiten Aktionsbereich (19) unterteilt wird, denen eine unterschiedliche Wertigkeit zugeordnet ist, wobei dem zweiten Aktionsbereich (19) zugeordnete Maße (22) oder mehrere, vorzugsweise drei, in Folge dem ersten Aktionsbereich (18) zugeordnete Maße (22) eine sofortige Korrektur des Stempelhubes bewirken.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere, vorzugsweise zwei in Folge dem zweiten Aktionsbereich (19) zugeordnete Maße (22) die Ausgabe einer Warnmeldung und/oder ein Anhalten des Stempelhubs eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Formlinge (7) mit nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich (16, 17) zuordenbaren Maßen (22) automatisch nach der Prüfstation (8) aussortiert werden.
  11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Maße (22) der Formlinge (7) in einer Presswerkzeug (2) fernen, vorzugsweise Pressen (1) externen Prüfstation (8) erfasst werden.
  12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gepressten Formlinge (7) automatisch der Prüfstation (8) zugeführt und die Maße (22) von einer Messeinrichtung (9) der Prüfstation (8) automatisch ermittelt werden.
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