EP2078604A1 - Bedienelement für eine Presse und Presse mit einem Bedienelement - Google Patents

Bedienelement für eine Presse und Presse mit einem Bedienelement Download PDF

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EP2078604A1
EP2078604A1 EP08000387A EP08000387A EP2078604A1 EP 2078604 A1 EP2078604 A1 EP 2078604A1 EP 08000387 A EP08000387 A EP 08000387A EP 08000387 A EP08000387 A EP 08000387A EP 2078604 A1 EP2078604 A1 EP 2078604A1
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EP
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force
counter
operating element
press
workpiece
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Withdrawn
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EP08000387A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Büssert
Thilo Sporbert
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/14—Particular arrangements for handling and holding in place complete dies
    • B21D37/142—Spotting presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/148—Electrical 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
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses

Definitions

  • the invention relates to an operating element for a press and a press with such a control element.
  • a handwheel is used as a control element. With such a hand wheel, the operator can position the plunger of the press very accurately on the workpiece, for example on a metal sheet.
  • the handwheel allows the operator to move the ram in minimal steps while adjusting the tool and positioning it very precisely. Furthermore, he can also undo or correct the plunger movement to ensure optimum setup of the particular new tool. This makes it possible for the operator to incorporate new tools in a simple manner.
  • the invention has for its object to provide an improved control element for a press, in particular, the precision and the speed of setting up new press tools to be increased.
  • the object is achieved by an operating element for a press, by means of which an upper tool of the press can be positioned on or in a workpiece to be machined, wherein the operating element has at least one actuator, by means of which a counter-torque or opposing force can be generated on an operating hand of an operator is, wherein the counter-torque or the counter force is related to a current force by means of which the upper tool acts on the workpiece.
  • control element is given the ability to provide sensory feedback to the operator's hand by mapping the said force of the upper tool to a counter-moment or to a counter-force of the operating element.
  • the setup process of the new tool has become "tangible”. This error is reduced in particular by misinterpretation, since, for example, the reading of forces from the machine panel omitted.
  • the operator can react immediately to the counter-torque or the counter-force and observe the work result.
  • the actuator comprises a stepper motor.
  • Stepper motors for generating the counter-torque or the opposing force are now available in small versions, so that they can be conveniently accommodated in a compact hand control for a press.
  • the actuator may further comprise a so-called rumble motor, by means of which at least one vibration pattern can be generated.
  • Such rumble motors are known, for example, in mobile phones, wherein instead of a ringing tone or in addition to this, the mobile phone is vibrated to indicate to the operator an incoming call or other data.
  • Different vibration patterns can here indicate different events to the user of the mobile phone.
  • the vibration pattern (s) may be tuned to the current ram force so that the vibration pattern is a measure of said upper tool force.
  • the vibration pattern is therefore related to the actual ram force.
  • the actuator may comprise a spring whose tension is related to the force of the upper tool.
  • the spring force acts as a counter-torque or counterforce on the operator's hand.
  • control element is designed as a handwheel.
  • the invention further leads to a press, comprising at least one operating element as mentioned above and a control unit connected to the control element for determining the current force with which the upper tool acts on the workpiece, and for controlling the operating element with a control command based on the determined current Force of the upper tool, so that the driven with the control command Actuator generates the counter-torque or the counterforce on the operator's hand.
  • FIG. 1 shows a press 1 according to the invention, comprising an upper tool 3, driven by a press ram, not shown in detail, and a lower tool. 5
  • a sheet workpiece 7 is introduced, which is to be pressed by means of the upper tool 3 in a desired shape.
  • a handwheel 11 As a control available.
  • This handwheel 11 may comprise, for example, a rotary knob 15 by means of which the press ram is movable in very small steps.
  • a pressing force is exerted on this sheet-metal workpiece 7.
  • This pressing force is determined by means of a control unit 9.
  • the control unit 9 forms from this determined current pressing force a control command for controlling the handwheel 11.
  • the handwheel 11 comprises an actuator 13, for example a stepper motor, by means of which a counter-torque or a counterforce can be generated on an operating hand of the press operator.
  • This counter-moment or this counterforce on the operator's hand of the press operator is related to the current press force of the upper tool. The operator thus receives an immediate sensory feedback about this currently occurring force.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through a press with a control element according to the invention.
  • the press 1 comprises a plunger cylinder 15 for driving a press ram 17.
  • An upper tool 3 for forming a sheet-metal workpiece 7 is connected to the press ram 17.
  • the sheet metal workpiece 7 is mounted on a sheet metal retainer 19 which is movable relative to a lower tool 5.
  • the lower tool 5 is connected to a press table.
  • control unit 9 and the hand wheel 11 with the actuator 13 correspond to the corresponding elements in the FIG. 1 ,

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (2) für eine Presse (1) sowie eine Presse (1) mit einem derartigen Bedienelement (2). Erfindungsgemäßes Bedienelement (2) dient dazu, ein Oberwerkzeug (3) der Presse (1) an, auf oder in einem zu bearbeitendem Werkstück (7) zu positionieren, wobei das Bedienelement (2) mindestens einen Aktuator (13) aufweist, mittels welchem ein Gegenmoment oder eine Gegenkraft auf eine Bedienhand eines Bedieners erzeugbar ist, wobei das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft in Beziehung steht zu einer aktuellen Stößelkraft, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt. Eine erfindungsgemäße Presse (1) umfasst weiterhin eine Steuerungseinheit (9) zur Ermittlung der aktuellen Stößelkraft, so dass die Steuerungseinheit (9) basierend auf der ermittelten aktuellen Stößelkraft einen Steuerbefehl an das Bedienelement (2) ausgibt, mittels welchem der Aktuator (13) des Bedienelements (2) angesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für eine Presse sowie eine Presse mit einem derartigen Bedienelement.
  • Bei bekannten Pressen, insbesondere Servopressen, wird beim Einfahren neuer Werkzeuge und beim Einrichten neuer Produkte in einer Presse meist ein Handrad als Bedienelement verwendet. Mit einem derartigen Handrad kann der Bediener den Stößel der Presse sehr genau am Werkstück, beispielsweise an einem Blech, positionieren.
  • Mit dem Handrad kann der Bediener den Stößel bei der Werkzeuganpassung in minimalen Schritten bewegen und dabei sehr genau positionieren. Des Weiteren kann er die Stößelbewegung auch rückgängig machen bzw. korrigieren, um ein optimales Einrichten des insbesondere neuen Werkzeugs zu gewährleisten. Dadurch ist für den Bediener ein Einarbeiten neuer Werkzeuge auf einfache Weise ermöglicht.
  • Beim Einwirken der Presse auf das Werkstück findet ein Umformprozess statt. Der Bediener muss das Ergebnis des Umformprozesses beurteilen können und hierfür braucht er eine Rückmeldung über aktuell auftretende Presskräfte. Insbesondere ist es für den Bediener wichtig, die durch den Stößel auf das Werkstück einwirkenden Momente bzw. Kräfte zu kennen.
  • So kann der Bediener insbesondere das Einarbeiten von neuen Werkzeugen präzisieren und beschleunigen.
  • Bisher konnte der Bediener die aktuell auftretenden Presskräfte und -momente von der Maschinenbedientafel der Presse ablesen. Diese visuell aufgenommene Information lässt der Bediener dann einfließen in seine Betätigung des Handrads zur Bedienung der Presse.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bedienelement für eine Presse anzugeben, wobei insbesondere die Präzision und die Geschwindigkeit des Einrichtens neuer Pressenwerkzeuge erhöht werden soll.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch ein Bedienelement für eine Presse, mittels welchem ein Oberwerkzeug der Presse an, auf oder in einem zu bearbeitendem Werkstück positionierbar ist, wobei das Bedienelement mindestens einen Aktuator aufweist, mittels welchem ein Gegenmoment oder Gegenkraft auf eine Bedienhand eines Bedieners erzeugbar ist, wobei das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft in Beziehung steht zu einer aktuellen Kraft, mittels welcher das Oberwerkzeug auf das Werkstück einwirkt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung erhält das Bedienelement die Fähigkeit zur sensorischen Rückmeldung auf die Bedienhand des Bedieners, indem die genannte Kraft des Oberwerkzeugs auf ein Gegenmoment oder auf eine Gegenkraft des Bedienelements abgebildet wird. So erhält der Maschinenbediener eine sensorische Rückmeldung auf seine Bedienhand, mittels welcher er intuitiv und erheblich schneller als bisher ein neues Werkzeug einfahren kann. Der Einrichtungsprozess des neuen Werkzeugs ist dadurch "fühlbar" geworden. Hierbei sind insbesondere durch Missinterpretation entstehende Fehler reduziert, da beispielsweise das Ablesen von Kräften von der Maschinenbedientafel entfällt. Der Bediener kann unmittelbar auf das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft reagieren und das Arbeitsergebnis beobachten.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Aktuator einen Schrittmotor.
  • Schrittmotoren zum Erzeugen des Gegenmoments bzw. der Gegenkraft sind heutzutage auch in kleinen Ausführungen erhältlich, so dass diese bequem in einem kompakten Handbedienelement für eine Presse untergebracht werden können.
  • Alternativ oder in Ergänzung kann der Aktuator weiterhin einen sogenannten Rumble-Motor umfassen, mittels welchem mindestens ein Vibrationsmuster erzeugbar ist.
  • Derartige Rumble-Motoren sind beispielsweise bei Mobiltelefonen bekannt, wobei anstelle eines Klingeltons oder zusätzlich zu diesem das Mobiltelefon zu Schwingungen angeregt wird, um den Bediener einen eingehenden Anruf oder sonstige Daten anzuzeigen. Unterschiedliche Vibrationsmuster können hier dem Benutzer des Mobiltelefons unterschiedliche Ereignisse anzeigen. Übertragen auf den Anwendungsfall bei der Presse kann das oder die Vibrationsmuster abgestimmt sein auf die aktuelle Stößelkraft, so dass das Vibrationsmuster ein Maß für die genannte Kraft des Oberwerkzeugs ist.
  • Das Vibrationsmuster steht folglich hierbei in Beziehung zu der aktuellen Stößelkraft.
  • Weiterhin kann der Aktuator eine Feder umfassen, deren Spannung in Beziehung steht zu der Kraft des Oberwerkzeugs.
  • Hier wirkt also die Federkraft als Gegenmoment bzw. Gegenkraft auf die Bedienhand des Bedieners.
  • Besonders vorteilhaft ist das Bedienelement ausgebildet als ein Handrad.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in weiteren Unteransprüchen.
  • Die Erfindung führt weiterhin auf eine Presse, umfassend mindestens ein Bedienelement wie vorgenannt sowie eine mit dem Bedienelement verbundene Steuerungseinheit zur Ermittlung der aktuellen Kraft, mit welcher das Oberwerkzeug auf das Werkstück einwirkt, und zur Ansteuerung des Bedienelements mit einem Steuerbefehl, basierend auf der ermittelten aktuellen Kraft des Oberwerkzeugs, so dass der mit dem Steuerbefehl angesteuerte Aktuator das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft auf die Bedienhand erzeugt.
  • Im Folgenden wird anhand zweier Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt.
    • Es zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer Presse mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement, und
    FIG 2
    eine schematische Schnittzeichnung durch eine Presse mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Presse 1, umfassend ein Oberwerkzeug 3, angetrieben durch einen nicht näher dargestellten Pressestößel, sowie ein Unterwerkzeug 5.
  • Zwischen das Oberwerkzeug 3 und das Unterwerkzeug 5 wird beispielsweise ein Blech-Werkstück 7 eingeführt, welches mittels des Oberwerkzeugs 3 in eine gewünschte Form gepresst werden soll.
  • Ein Bediener der Presse 1 hat zum Einrichten der Presse 1 beispielsweise ein Handrad 11 als Bedienelement zur Verfügung. Dieses Handrad 11 kann zum Beispiel einen Drehknopf 15 umfassen, mittels welchem der Pressenstößel in sehr kleinen Schritten bewegbar ist. Sobald das Oberwerkzeug 3 auf das auf einem Blechniederhalter gelagerte Blech-Werkstück 7 trifft, wird auf dieses Blech-Werkstück 7 eine Presskraft ausgeübt. Diese Presskraft wird mittels einer Steuerungseinheit 9 ermittelt. Die Steuerungseinheit 9 bildet aus dieser ermittelten aktuellen Presskraft einen Steuerbefehl zur Ansteuerung des Handrads 11. Das Handrad 11 umfasst einen Aktuator 13, beispielsweise einen Schrittmotor, mittels welchem ein Gegenmoment bzw. eine Gegenkraft auf eine Bedienhand des Pressenbedieners erzeugbar ist.
  • Dieses Gegenmoment bzw. diese Gegenkraft auf die Bedienhand des Pressenbedieners steht in Beziehung zur aktuellen Pressenkraft des Oberwerkzeugs. Der Bediener erhält also eine unmittelbare sensorische Rückmeldung über diese aktuell auftretende Kraft.
  • Hierdurch kann der Pressenbediener das Einrichten der Presse 1 intuitiv und sehr genau sowie sehr schnell vornehmen, da er "im Gefühl hat", wie er das Werkzeug bewegen muss.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Schnittzeichnung durch eine Presse mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement.
  • Die Presse 1 umfasst einen Stößelzylinder 15 zum Antrieb eines Pressenstößels 17.
  • Mit dem Pressenstößel 17 ist ein Oberwerkzeug 3 zur Formung eines Blech-Werkstücks 7 verbunden. Das Blech-Werkstück 7 wird auf einem Blechniederhalter 19 gelagert, welcher gegenüber einem Unterwerkzeug 5 beweglich ist. Das Unterwerkzeug 5 ist mit einem Pressentisch verbunden.
  • Eine oder mehrere Schubstangen 21, angetrieben von einem Kissenzylinder 25 über eine Ziehkissenplatte 23, drücken den Blechniederhalter 19 nach oben gegen die nach unten gerichtete Kraft des Oberwerkzeugs 3.
  • Die Steuereinheit 9 und das Handrad 11 mit dem Aktuator 13 entsprechen den korrespondierenden Elementen in der Figur 1.

Claims (9)

  1. Bedienelement (2) für eine Presse (1), mittels welchem ein Oberwerkzeug (3) der Presse an, auf oder in einem zu bearbeitendem Werkstück (7) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (2) mindestens einen Aktuator (13) aufweist, mittels welchem ein Gegenmoment oder Gegenkraft auf eine Bedienhand eines Bedieners erzeugbar ist, wobei das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft in Beziehung steht zu einer aktuellen Kraft, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt.
  2. Bedienelement (2) nach Anspruch 1, wobei der Aktuator (13) einen Schrittmotor umfasst.
  3. Bedienelement (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aktuator (13) einen Rumble-Motor umfasst, mittels welchem mindestens ein Vibrationsmuster erzeugbar ist.
  4. Bedienelement (2) nach Anspruch 3, wobei das Vibrationsmuster in Beziehung steht zu der aktuellen Kraft, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt.
  5. Bedienelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator (13) eine Feder umfasst, deren Spannung in Beziehung steht zu der aktuellen Kraft, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt.
  6. Bedienelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bedienelement (2) als Handrad (11) ausgebildet ist.
  7. Bedienelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft direkt proportional zur aktuellen Kraft ist, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt.
  8. Bedienelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft anhand einer vorgegebenen Kennlinie ermittelt ist, in welcher das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft als Funktion der aktuellen Kraft dargestellt ist, wobei die aktuelle Kraft diejenige Kraft ist, mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt.
  9. Presse (1), umfassend:
    mindestens ein Bedienelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und
    eine mit dem Bedienelement (2) verbundene Steuerungseinheit (9) zur Ermittlung der aktuellen Kraft (c), mittels welcher das Oberwerkzeug (3) auf das Werkstück (7) einwirkt, und zur Ansteuerung des Bedienelements (2) mit einem Steuerbefehl basierend auf dieser ermittelten aktuellen Kraft, so dass der mit dem Steuerbefehl angesteuerte Aktuator (13) das Gegenmoment bzw. die Gegenkraft auf die Bedienhand erzeugt.
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