EP2608952A2 - Verfahren zum betreiben einer presse mit unterantrieb und danach betriebene presse - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer presse mit unterantrieb und danach betriebene presse

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EP2608952A2
EP2608952A2 EP11785300.2A EP11785300A EP2608952A2 EP 2608952 A2 EP2608952 A2 EP 2608952A2 EP 11785300 A EP11785300 A EP 11785300A EP 2608952 A2 EP2608952 A2 EP 2608952A2
Authority
EP
European Patent Office
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press
plunger
drive
data
force
Prior art date
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Application number
EP11785300.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2608952B1 (de
Inventor
Thomas Spiesshofer
Christian Kapler
Gebhard Engler
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L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Publication of EP2608952A2 publication Critical patent/EP2608952A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2608952B1 publication Critical patent/EP2608952B1/de
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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
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/28—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks the cam, crank, or eccentric being disposed below the lower platen or table and operating to pull down the upper platen or slide
    • 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
    • B30B15/26—Programme control arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a press with sub-drive. Furthermore, the invention relates to a subsequently operated press, the at least one arranged in a substructure and connected to drive elements, at least one motor or
  • Servomotor having drive means, a hub exporting, at least one tool shell receiving plunger, a plurality engaging the plunger tie rods or Buchpleuel for transmitting the drive for the stroke of the plunger, at least one of the plunger and the corresponding upper tool part arranged in the base lower tool part and a control and regulating device, wherein the stroke of the plunger is operated above or before a top dead center to or above a bottom dead center.
  • the press should be used for forming, compacting and packaging as well as for cutting materials of any kind and also be used as a transfer press or in press lines.
  • the tie rods / Ceipleuel are performed in stands - at least above the substructure - which are connected to a located above the stand, the ram forming cross-beam, so that so quasi a Pres sengestell is formed for the occurring and male forces.
  • the press applies to the forces occurring after the actions for machining the workpieces and also the reactions to press beats or
  • DD 119 014 The height and elaborate guides do not allow a classification in streets of said transfer presses. Finally, the off-center forces described above are poorly transferable.
  • a punch press according to EP 2 008 799 A1 has been known with a sub-drive, in which the ram is driven by tension columns with a drive mechanism with crankshaft and connecting rod arranged below the working plane. This will be through a special transmission mechanism and a division of the
  • Sub-drive is disadvantageous here that work-process-related settings can only be changed by adjusting the vertical position of the articulation point on the structure of the press. This solution is unable to detect and control the complex acting forces according to the processing requirements for the respective workpiece from the plunger over a larger effective range. In addition, the local servomotor-driven division of the ram forces would be limited to pure stamping presses realize.
  • EP 1 880 837 A2 discloses a press system with energy management of a servo drive, which on the one hand has sufficient capacity for receiving additional energy and, on the other hand, sufficient energy at any given time to satisfy the particular press cycle.
  • the task is known from DE 10 2008 040 263 AI, by means of a simple structure a reproducible sequence of
  • Presses with sub drive are to be executed as so - called large presses, the line of action outside of the pestle of attacking forces always between the
  • Press beats or deflections are selected regularly a stator structure in said press frame
  • servo-electric drives are to be realized in the lower drive
  • the invention has as its object to conceive as summarized at the outset press with sub-drive, according to the method ensures an optimized force and path of the tappet and its stroke by means of a control and regulating device and in particular the operating method is developed so that the forces acting accordingly
  • the processing requirements for the respective workpiece from the ram differentiated act on the one hand, but on the other hand also capture a larger effective range.
  • This task aims in a constructive sense to optimize the press
  • the object is achieved with the method according to the features of claims 1 to 37 and with a press with control and regulating device according to the features of claims 38 to 51.
  • the method is based on a press with sub-drive, which
  • a tappet carrying a stroke above or before a top dead center to or above a bottom dead center, at least one tappet engaging on the tappet, also with or as a tension connecting rod, for transmitting the drive for the stroke of the tappet, at least one of the ram and the corresponding tool top associated with the base arranged lower tool part, wherein
  • the operation of the plunger can thus - as is familiar to the expert - done alternately as reversing from top dead center to bottom dead center and back or cyclically from and above the top dead center to and above the bottom dead center.
  • a control and regulating device which receives values from states in the system of the press during the machining of the workpiece and according to the function
  • Force system is operated with each active in their position and their dimension (amount) influenced or changed force.
  • At least values are taken and processed as data of a force and travel course and of at least one element of the drive device, a change in a Beriebshongs in the system of the press or the workpiece to be machined, which influence the stroke of the plunger.
  • f (x) a (0) / 2 + a ( l) * cos (l * x) + a (2) * cos (2 * x) + ... + b (l) * sin (l * x) + b (2) * sin (2 * x) +
  • the total acting forces according to the processing requirements for the respective workpiece from the plunger act differentiated on the one hand , but also on the other hand to cover a larger effective range than before.
  • said data are used for the procedure as follows:
  • At least one second means comprise at least one actual value of the force in at least one of the tie rods or at least in a Werpleuel or in at least one of the tie rods and at least in a Werpleuel, wherein at the points to be detected a
  • control and regulating device is therefore designed in the inventive sense with the first to fifth means for the exercise of the method.
  • At least one date in the sense of a file
  • this data is processed by the fifth means and added to the workpiece
  • the processed fifth data for the triggering of at least one of the actions such as for changing the values to be regulated or controlled for the operation of the press
  • Overload protection, emergency or shutdown and / or synchronous or Asynchronlauf of drive elements of the drive device (2) evaluated in at least one target / actual comparison of at least one of the first to fourth detected data and as setpoints by the use of the fifth means in the Operation of the press to be controlled or regulated and controlled.
  • At least one of the first through fourth acquired data and evaluated fifth data may also be used to influence press force responses in the press system
  • Impact damping or deflections of the ram are used to change the distribution of force.
  • the force in its position, position and its amount can be actively changed as a function of the "deformation profile", for example, so that even partial functions of a so-called die cushion device can be taken over or actively supported as the effect merging with the main function inventive principle also suitable for presses with sub-drive using elements of a die cushion device, to which purpose further functions according to the invention are specified, but structural details of a die cushion device are to be assumed to be known.
  • the data for the overload protection, emergency operation or the shutdown of the press should advantageously be triggered before reaching a set value of at least one of the first to fourth recorded data and evaluated fifth data of an action or reaction force.
  • the data from at least one of the first to fourth detected and evaluated fifth values are particularly useful as a gradient of increasing dimension or position of at least one of the drive elements measured, evaluated and at Deviation from the target specifications to the changed distribution for an action or reaction force newly specified.
  • the invention enables the data from at least one of the first through the fourth detected and evaluated fifth values as a gradient of an increasing dimension or a position of at least one of the drive elements not only as before
  • the method is further expandable with the following - also optionally combinable - process features:
  • the press can be operated in such a relationship of the stroke of the plunger to a length of Switzerlandpleuels following a calculation according to a Fourier series.
  • the press is expediently operated by the drive device to the plunger via at least two drive trains.
  • Each drive train is powered by its own motor or servomotor.
  • Each drive train with motor or servomotor and pull rod is operated via the connecting control and regulating device.
  • the die cushion device is provided in compliance with a substructure
  • At least one drive train can be operated mechanically or electrically or coupled or decoupled by means of a detachable rotary or translational operative connection between at least one of the drive elements of the drive train in the change of the respective stroke of the plunger.
  • the mechanical coupling / decoupling takes place positively or frictionally or non-positively.
  • the operation of the press according to the calculation according to a Fourier series can be done as electrical coupling / decoupling with the servo motor, the
  • the plunger in a torque-free operating mode of the servomotor, the plunger can be moved and this mode of operation can be used for a reliable press availability.
  • Partial path of the downward stroke at least one drive train operated in principle coupled.
  • the drive train can be operated decoupled.
  • the operative connection is closed or released or influenced by force or position.
  • the method is further to be completed by a) a speed of the moving from or before or after a top dead center plunger is delayed immediately before the impact of the upper die with the tappet on the lower tool part to reduce a shock-like load, and
  • Die cushion device and a forming speed can be set, and
  • the plunger After reshaping of the workpiece, the plunger can be moved to top dead center or to the upper end position with supportive introduction of force.
  • the method is particularly formed by the fact that asymmetric forces occurring in the die cushion device via the separately operated drive strands independent force discharges into the plunger, which ensure the original movement of the plunger and parallel movement of the upper tool to the tool base guiding effect, which force inputs both a Avoid oblique position of the plunger as well as different impacts of the plunger. It has been found that asymmetrically acting forces of the plunger can also be advantageously applied and thereby generated by the plunger impinges parallel to the example die cushion device, or in the absence of a die cushion device, the plunger is moved with the upper die parallel to the tool base. Accordingly, the two drive trains are moved to different degrees in the direction of bottom dead center, but without reaching this. Thereafter, a Reversierang (direction of rotation reversal of the drive) and the raising of the plunger.
  • the control and regulating device used for the operation of the press the
  • Workpiece required force system can be operated regulated and controlled according to the conditions of the workpiece to be machined, b) processing the first to fifth data according to a force and
  • interfaces for at least one of these program functions are provided for the respective classification in the program operation of a transfer press or press line as well as in its peripheral functions, preferably the program operation for the functions of a die cushion device and / or a transfer device.
  • the press with sub drive for carrying out the method has gone beyond conventional designs • at least one arranged in a substructure
  • Drive device whose drive elements with at least one motor or servomotor and at least one pull rod form a drive train to at least one hub executing, a tool lower part receiving ram,
  • Tool upper part associated, arranged on the base tool base and
  • This control includes at least
  • tie rod or one tie rod or tie rod and one
  • the press is by the combination of at least one of the first to fourth means for receiving at least one date (in the sense of a file) of the first to fourth data with the fifth means for evaluating fifth data for influencing
  • Press force reactions in the system of the press for impact damping or power distribution at deflections of the plunger can be efficiently operated according to requirements that largely correspond to practical requirements.
  • the press is designed such that the plunger is acted upon by means of at least one attacking pull rod or a Werneruel or a pull rod and a Werneruel due to the action of the fifth means of the control and regulating device with differentiated acting forces.
  • the press can be formed with the following combinable features:
  • Each drivetrain is connected to at least one of its own motors or servomotors.
  • Each drive train with motor or servomotor and pull rod is connected to the control and regulating device.
  • a space usable as a scrap chute or for a die cushion device is provided.
  • At least one drive train has an electrically acting detachable rotary or translational operative connection, which can be designed to be coupled or decoupled in the change of the respective stroke of the plunger.
  • the mechanical operative connection is designed in a form-locking or frictional or force-locking manner.
  • the electrical connection comprises the servomotor, which can be operated according to a Fourier series as electrical coupling / decoupling, wherein this operative connection at least one of the Antriebscharakerizingen
  • the plunger in a torque-free operating mode of the servomotor, can be moved and this operating mode for a reliable
  • At least one drivetrain can be to achieve a synchronous or of
  • Compensating movements of the plunger during at least a partial path of the stroke be coupled or decoupled configured.
  • Fig. 2 a is a graphic representation of the invention
  • Fig. 3 is a graphical representation of the curve of the plunger in the variant of his
  • FIG. 1 shows, by way of example, a press 1 with a drive device 2 arranged in a substructure 3 and connected to drive elements 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3.
  • a press 1 with a drive device 2 arranged in a substructure 3 and connected to drive elements 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3.
  • Two pairs of tie rods 2.1.2 and Buchpleuel 2.1.3 attack in this example on the plunger 1.1 to transfer the drive for the stroke h of the plunger 1.1.
  • the plunger 1.1 with the upper tool part 1.2 corresponds to a arranged on the base 3 lower tool part 3.2, wherein the upper tool part 1.2 acts on a lying on the lower tool part 3.2 workpiece 5 for shaping.
  • Said drive elements 2.1 have two motors or servomotors 2.1.1 and the tie rods 2.1.2, each with a Switzerlandpleuel 2.1.3, each forming a drive train 2.1.4.
  • the lower tool part 3.2 is arranged on a belonging to the base 3 table 3.1.
  • a responsible for the operation of the press 1 control and regulating device 4 comprises
  • first means 4.1 for acquiring first data 4.1.1 of a course of travel and a position from the stroke h of
  • the press 1 acts on the plunger 1.1, mediates on the attacking tie rods 2.1.2 and Werpleuel 2.1.3 and as a result of the action of the fifth means 4.5 of the control and regulating device 4, the differentiated between the upper die 1.2 and 3.2 tool base workpiece 5 with acting forces, as shown schematically in Fig. 2, Figure a) and Figure b).
  • processed data on the drive device 2 is controlled for the movement of the plunger, so that the press 1 is operated permanently after a required for the workpiece 5 force system.
  • FIG. 2 b) thus illustrates in total the inventive effect of the forces Fi and F 2 achieved over the previously acting forces F 1Lo and F 2L0 in a range L E > Lo.
  • the method allows the values as data
  • Fig. 1 the method can be followed schematically or constructively.
  • first data 4.1.1 are recorded from values of the course of travel or a position from the stroke h of the tappet 1.1 by the first means 4.1.
  • second data 4.2.1 from the detection of actual values of a force or a force equivalent value in the drive elements 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 of
  • the second data 4.2.1 are advantageously obtained from the detection of actual values of forces in the tie rods 2.1.2 and conventional strain gauges or piezo elements are attached to the points to be detected a force.
  • third data 4.3.1 of actual values of the current of the motors or servomotors 2.1.1 of the drive device 2 are detected by the third means 4.3.
  • fourth data from the detection of actual values of power increases in the system of the press 1 are recorded by the fourth means 4.4.
  • the evaluated fifth data are also used for influencing compressive force reactions in the system of the press 1 for impact damping or deflections of the plunger 1.1 to the changed force distribution.
  • the force in its position, position and their amount can be actively changed, so that as part of the main function merging effect even partial functions of a die cushion, not shown, can be taken or actively supported.
  • the data for the overload protection, emergency operation or shutdown of the press 1 are before reaching a set value of the first to fourth recorded data 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1 and evaluated fifth data 4.5.1 the required action or reaction force triggered and measured as a gradient of an increasing force in one of the drive elements 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3, evaluated and in deviation from the target specifications for
  • the press 1 is operated in such a relationship of the stroke h of the plunger 1.1 to a length of Switzerlandpleuels 2.1.3, which corresponds to a calculation of the Fourier series.
  • the press 1 is from the drive device 2 to the plunger 1.1 via two drive trains 2.1.4,
  • each drive train 2.1.4 electrically or mechanically coupled or decoupled by means of a respective detachable rotary or translational active connection 2.2 between the drive train 2.1.4 in the change of the respective stroke h of the plunger 1.1
  • the drive train 2.1.4 can be electrically coupled or decoupled with the servomotor 2.1.1, in which case the active connection 2.2
  • the plunger 1.1 can be moved and this operating mode can be used for a reliable operation of the press 1.
  • the drive trains 2.1.4 are deliberately driven by servomotors 2.1.1 and operated in the operating modes torque or position control.
  • the press 1 can be influenced or controlled in the course of force and speed.
  • a servo drive can also be switched without force and torque.
  • the press 1 is virtually “left to itself”.
  • supplementary components such.
  • As an external "balancing" or gravitational influences will then take place in the torque-free mode of operation of the servomotors, nevertheless, a plunger movement, and that as it will illustrate the still to be explained figures 3 and 4.
  • this mode of operation is also advantageous when unforeseen events occur, eg. B. power failure, since then as an emergency strategy, the drives are switched to the torque-free state and thus the press 1 is brought into a safe operating condition.
  • the operative connection 2.2 of the drive train 2.1.4 as a mechanical coupling form-fitting or frictionally engaged or non-positively or in
  • the drive trains 2.1.4 are coupled during at least one partial path of the downward stroke h and the drive trains 2.1.4 are operated decoupled during at least one partial path of the upward stroke.
  • the drive elements 2.1 or the positions of the plunger 1.1, the active compounds 2.2 are closed or released or influenced by force or position.
  • a speed of the tappet 1.1 moving downwards from or before or after a top dead center TDC is delayed immediately before the impact of the tappet 1.1 connected to the tool upper part 1.2 on the tool bottom part 3.2, in order to reduce an impact load, and after striking the tool top part 1.2 the plunger 1.1 controlled or regulated to the bottom dead center UT down and then moved upwards.
  • Fig. 3 is shown graphically, as in a variant of the plunger 1.1 before or from its top dead center OT until just before hitting on e.g. an element of
  • Fig. 4 is graphically illustrated how the plunger 1.1 is moved from its top dead center in the controlled drive OT down, with all required values or
  • Gradients of a speed when hitting the (as explained above) element of the die cushion device and a forming speed can be set, and is moved to the forming of the workpiece 5 of the plunger 1.1 to top dead center or top dead center OT.
  • the plunger 1.1 is moved to top dead center OT or to the upper end position with supporting force introduction.
  • the embodiment also allows asymmetrically acting forces of the plunger 1.1 to be advantageously applied and thereby selectively generated by the plunger 1.1 impinges parallel to the die cushion device, or in the absence of a
  • cushioning device the plunger parallel to the lower tool to ride on the lower tool to ride.
  • the two drive trains 2.1.4 are moved to different degrees in the direction of bottom dead center UT, but without reaching them. Thereafter, a reversal (reversal of the direction of rotation of the drive) and the raising of the plunger 1.1.
  • the generation of the actually effective force is determined from the respective position of the respective drive train 2.1.4 or e.g. an eccentric element of
  • press 1 can be executed as follows:
  • the tappet 1.1 is initially movable parallel to the bottom dead center UT from the top dead center TDC and after the tool top part 1.2 has hit the tool bottom part 3.2, a resulting unequal movement of the two drive trains 2.1.4 can be continued.
  • the upper tool part 1.2 and the lower tool part 3.2 are now closed in parallel.
  • asymmetrical as well as unequal forces can be selectively generated via the spring stiffness of the press.
  • the plunger 1.1 and the drive trains are 2.1.4 before reaching the bottom dead center UT and upon reaching the asymmetric as unequal acting forces in the reversing (direction of rotation of the drive device) in the direction of top dead center (TDC) movable, the upper tool 1.2 from the lower tool part (3.2) is movable away.
  • the press 1 can also be operated so that each acting in a drive train 2.1.4 greater force is considered the leading value and said Drive train 2.1.4 without reverse ier surveillance by the bottom dead center UT and then to the top dead center OT is mobile.
  • the other drive train 2.1.4 with the lower-acting force is coming to a stop before the bottom dead center UT and reversible configured and reversible.
  • the plunger 1.1 with the upper tool part 1.2 in a parallel movement to
  • Energy-saving operation at the user and at the same time creates the prerequisite to be able to build the press with optimized performance data more compact compared to conventional presses with sub-drive.
  • 4.1.1 first data of a route and a position from the stroke h of the
  • 4.2.1 second data of a force in at least one drawbar 2.1.2 or
  • Torque a speed, a current or a
  • 4.4.1 fourth data of at least one actual value of a service or one
  • Performance increase in the press system 1 4.5 fifth means for the evaluation, regulation and control of fifth data
  • 4.5.1 fifth data to trigger at least one of the actions
  • L E variable range of acting forces according to the invention (L E > L 0 )

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Bei einer Presse (1) mit Unterantrieb, einem einen Hub (h) ausführenden, mindestens ein Werkzeugoberteil (1.2) aufnehmenden Stößel (1.1), an dem Stößel (1.1) angreifenden Zugstangen (2.1.2), die zu einer Antriebseinrichtung (2) mit Motor oder Servomotor (2.1.1) je einen Antriebsstrang (2.1.4) bilden, und einem auf einem Unterbau (3) angeordneten Werkzeugunterteil (3.2), auf das der Stößel (1.1) mit dem Werkzeugoberteil (1.2) auf ein zu bearbeitendes Werkstück (5) einwirkt, agieren die wirkenden Kräfte differenziert und in einem größeren Wirkbereich, wenn mittels einer Steuer- und Regeleinrichtung (4) Werte aus Betriebszuständen im System der Presse (1) bei der Bearbeitung des Werkstücks (5) aufgenommen und entsprechend der Funktion (Formel (I)) zu Daten ausgewertet und für x die Bewegung des Stößels verwendet werden, so daß die Presse (1) nach einem für das Werkstück (5) erforderlichen Kräftesystem gesteuert oder geregelt betrieben wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Presse mit Unterantrieb und danach betriebene Presse
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Presse mit Unterantrieb. Ferner betrifft die Erfindung eine danach betriebene Presse, die mindestens eine in einem Unterbau angeordnete und mit Antriebselementen verbundene, mindestens einen Motor oder
Servomotor aufweisende Antriebseinrichtung, einen einen Hub ausführenden, mindestens ein Werkzeugoberteil aufnehmenden Stößel, mehrere an dem Stößel angreifende Zugstangen oder Zugpleuel zur Übertragung des Antriebs für den Hub des Stößels, mindestens ein dem Stößel und dem korrespondierenden Werkzeugoberteil zugeordnetes in dem Unterbau angeordnetes Werkzeugunterteil und eine Steuer-und Regeleinrichtung umfasst, wobei der Hub des Stößels über einen oder vor einem oberen Totpunkt zu einem oder über einen unteren Totpunkt betrieben wird.
Im Sinne der Erfindung soll die Presse zum Umformen, Verdichten wie Paketieren und auch zum Schneiden von Materialien jeglicher Art verwendbar und auch als Transferpresse oder in Pressenstraßen anwendbar sein.
Stand der Technik Eine derartig konzipierte Presse mit Unterantrieb kann sich der Fachmann aus der
Zusammenschau des Standes der Technik ohne weiteres zusammenstellen, obwohl sie als Gattung in dieser Komplexität einzeln in einem veröffentlichten Dokument für sich nicht offenbart ist. Der Stand der Technik lehrt allgemein, daß regelmäßig der Stößel über eine Kombination von Zugstangen/Zugpleuel von einer kompakten Antriebseinheit in einem Unterbau der Presse angetrieben wird. Aus der lehrmäßigen Fachliteratur ist bekannt, daß Pressen mit Unterantrieb überwiegend als Pressen mit kleiner Nennkraft und hoher Hubzahl und weniger für so genannte Großpressen ausgeführt werden.
Weiter wird aufgezeigt, daß die seitlich am Stößel angreifenden Zugstangen/Zugpleuel zu einer größeren Biegebeanspruchung und einer entsprechend großen Durchbiegung des Stößels führen, dafür aber die Wirklinie auch außermittig am Stößel angreifender Kräfte stets zwischen den Anlenkpunkten der Zugstangen/Zugpleuel liegt.
Regelmäßig werden auch die Zugstangen/Zugpleuel in Ständern geführt - zumindest oberhalb des Unterbaus -, die mit einer oberhalb der Ständer befindlichen, den Stößel bildenden Quertraverse verbunden sind, so daß damit quasi ein Pres sengestell für die auftretenden und aufzunehmenden Kräfte gebildet ist.
Für den Fachmann gilt, die Presse hinsichtlich der auftretenden Kräfte nach den Aktionen zur Bearbeitung der Werkstücke und auch den Reaktionen auf Pressenschläge oder
Durchbiegungen auszulegen, so daß regelmäßig ein Ständeraufbau im besagten Pressengestell gewählt wird.
Im Ergebnis dieser fachmännischen Zusammenschau wird nach wirtschaftlichen Lösungen gesucht, gattungsgemäße Pressen mit Unterantrieb - auch als Großpressen - ohne die nachstehend an Einzelbeispielen erkennbaren Nachteile - wie z.B. als Ständeraufbau - auszubilden und zu betreiben.
Die Analyse der als Einzellösungen bekannten beispielsweisen Ausführungen von Pressen mit Unterantrieb zeigt auf:
AT 215 257: Das herausragende Schwungrad erfordert einen großen umbauten Raum. Die aufwendige Hebelkinematik macht eine eventuell erforderliche Schlagdämpfung wirkungslos, die erforderlichenfalls nur mit hohem Materialeinsatz zu kompensieren wäre. Die
zwangsläufige Übertragung, oben erwähnter außermittiger Kräfte ist auf Grund der weich reagierenden Hebelkinematik ineffizient. Die relativ vielen beweglichen Maschinenelemente schaffen nur kleine Relativbewegungen wie für den Stößelhub, wenn hohe Preßkräfte zu übertragen sind. Die Möglichkeiten für situations- oder prozeßbedingte Zwangsauslösungen sind beschränkt, und es fehlt ein Betriebssystem für einen Überlastschutz.
DE 25 07 098: Auch diese Presse erfordert wegen großer Bauelemente einen großen umbauten Raum. Die Hebelkinematik ist nachteilig teilweise im Unterbau und teilweise im oberen Ständerbau angeordnet, so dass der obere Ständerbau wesentlicher,
kräfteaufnehmender Bestandteil der Presse wird. Eine Einordnung dieser Presse in die Konfiguration modemer Transferpressen oder Pressenstraßen ist ohne zusätzliche
Umfahrwege wie so genannte Blockumfahrung im T- Track nicht möglich.
DD 119 014: Die Bauhöhe und aufwendigen Führungen lassen eine Einordnung in Straßen von besagten Transferpressen nicht zu. Schließlich sind die eingangs beschriebenen außermittigen Kräfte schlecht übertragbar. Darüber hinaus wurde eine Stanzpresse gemäß EP 2 008 799 AI mit einem Unteranrieb bekannt, bei der der Stößel über Zugsäulen mit einem unterhalb der Bearbeitungsebene angeordneten Antriebsmechanismus mit Kurbelwelle und Pleuel angetrieben wird. Hierbei sollen durch einen speziellen Übertragungsmechanismus und einer Aufteilung der
Stößelkräfte Lagerbelastungen reduziert und eine hohe Präzision bei hohen Stanzfrequenzen erreicht werden. Im Hinblick auf die Anforderungen zu entwickelnder Pressen mit
Unterantrieb ist hier nachteilig, dass sich arbeitsprozessbedingte Einstellungen nur durch Verstellung der vertikalen Position des Anlenkungspunktes an der Struktur der Presse verändern lassen. Diese Lösung vermag nicht, die komplex wirkenden Kräfte entsprechend den Bearbeitungserfordernissen für das jeweilige Werkstück vom Stößel über einen größeren Wirkbereich zu erfassen und zu steuern. Außerdem würde sich die dortige servomotorisch beeinflusste Aufteilung der Stößelkräfte nur begrenzt auf reine Stanzpressen realisieren lassen.
Ursprünglich wurden die Pressen über Elektromotor und energiespeicherndem Schwungrad angetrieben. Inzwischen hat sich zunehmend ein energieeffizienter Antrieb unter
Zuhilfenahme servoelektrischer Antriebe durchgesetzt. So ist z.B. in EP 1 880 837 A2 eine Pressenanlage mit Energiemanagement eines Servoantriebs offenbart, wodurch einerseits ausreichend Kapazität zur Aufnahme von zusätzlicher Energie und andererseits zu jedem Zeitpunkt ausreichend Energie vorhanden ist, um dem jeweiligen Pressenzyklus zu genügen. Im Zusammenhang mit einer vorteilhaften Steuerung und Regelung der Stößelbewegung für servoelektrisch betriebene Pressen ist schließlich aus der DE 10 2008 040 263 AI die Aufgabe bekannt, mittels einer einfachen Struktur einen reproduzierbaren Ablauf der
Stößelbewegung lagegeregelt und kraftgeregelt zu ermöglichen, wobei auch außermittige
Kräfte geregelt werden sollen. Im Prinzip wird dies dadurch gelöst, dass Solldrehmomente für die Servomotoren zum Antrieb des Stößels in Abhängigkeit von Einflussgrößen mittels durch eine virtuelle Leitwelle gesteuerter Positions-Kurvenscheibe und betriebsartenabhängig gesteuerten Kraft- oder Momentengrenzwert geregelt werden. Das diesbezügliche Verfahren und die Vorrichtung sollen für Pressen mit Oberantrieb und Unterantrieb anwendbar sein, jedoch erfordert diese Lösung für Pressen mit Unterantrieb besondere aufwendige
Anordnungen im Unterantrieb mit Bauraum im dafür begrenzten Unterbau.
Eingedenk der obigen Feststellungen, dass
- Pressen mit Unterantrieb als so genannte Großpressen ausgeführt werden sollen, die Wirklinie außermittis am Stößel angreifender Kräfte stets zwischen den
Anlenkpunkten der Zugstangen/Zugpleuel liegt,
bei Pressen mit Unterantrieb regelmäßig auch die Zugstangen/Zugpleuel in Ständern geführt werden, so dass damit quasi ein Pressengestell für die auftretenden und aufzunehmenden Kräfte zu bilden, weil hinsichtlich der auftretenden Kräfte nach den
Aktionen zur Bearbeitung der Werkstücke und auch den Reaktionen auf
Pressenschläge oder Durchbiegungen regelmäßig ein Ständeraufbau im besagten Pressengestell gewählt wird,
servoelekrische Antriebe im Unterantrieb zu realisieren sind und
- komplex wirkende Einflüsse den Stößelberieb weitgehend nicht stören sollen, muss im Ergebnis dieser fachmännischen Zusammenschau - auch gegenüber der DE 10 2008 040 263 AI - nach wirtschaftlichen Lösungen gesucht werden, gattungsgemäße Pressen mit Unterantrieb - auch als Großpressen - ohne die vorstehend an Einzelbeispielen erkennbaren Nachteile - wie z.B. als Ständeraufbau - auszubilden und zu betreiben.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine wie eingangs zusammengestellte Presse mit Unterantrieb zu konzipieren, die verfahrensgemäß einen optimierten Kraft- und Wegeverlauf des Stößels und dessen Hub mittels einer Steuer-und Regeleinrichtung gewährleistet und insbesondere das Betriebsverfahren so weiterentwickelt wird, daß die wirkenden Kräfte entsprechend den Bearbeitungserfordernissen für das jeweilige Werkstück vom Stößel einerseits differenziert agieren, aber andererseits auch einen größeren Wirkbereich erfassen.
Dafür reicht es nicht aus, die Kräfte allein - wie z.B. nach der DE 10 2008 040 263 AI - lagegeregelt und kraftgeregelt zu beeinflussen und auch außermittige Kräfte zu regeln, sondern die Bereiche wirkender Kräfte zu vergrößern und ein Verfahren funktionsgerecht oder eine Funktion vorzugeben, wodurch komplex im System wirkende Zustände und Kräfte weitgehend erfasst und besser als bisher geregelt werden können.
Dabei soll die verfahrensgemäß betriebene Presse auch als Großpresse in Pressenstraßen wirtschaftlich einsetzbar sein und ein Kräftepotential für einen Verzicht auf übliche
Ständerausbildungen mit verbindender Traverse begründen.
Diese Aufgabe zielt im konstruktiven Sinne darauf ab, die Presse bei optimierten
Leistungsdaten kompakter gegenüber konventionellen Pressen mit Unterantrieb bauen zu können.
Lösung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem Verfahren nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 37 und mit einer Presse mit Steuer-und Regeleinrichtung nach den Merkmalen der Ansprüche 38 bis 51 gelöst.
Das Verfahren geht von einer Presse mit Unterantrieb aus, welche
mindestens eine in einem Unterbau angeordnete und mit Antriebselementen verbundene, einen Antriebsstrang bildende und mindestens einen Motor oder
Servomotor umfassende Antrieb seinrichtung,
einen einen Hub über oder vor einem oberen Totpunkt zu oder über einem unteren Totpunkt ausführenden, mindestens ein Werkzeugoberteil aufnehmenden Stößel, mindestens eine an dem Stößel angreifende Zugstange, auch mit oder als Zugpleuel ausgebildet, zur Übertragung des Antriebs für den Hub des Stößels, mindestens ein dem Stößel und dem korrespondierenden Werkzeugoberteil zugeordnetes auf dem Unterbau angeordnetes Werkzeugunterteil, wobei
das Werkzeugoberteil auf ein auf dem Werkzeugunterteil liegendes und zu
bearbeitendes Werkstück einwirkt,
aufweist.
Der Betrieb des Stößels kann also - wie dem Fachmann geläufig - alternierend wie reversierend vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt und zurück oder zyklisch vom und über den oberen Totpunkt zum und über den unteren Totpunkt erfolgen.
Erfindungsgemäß wird nach dem Verfahren eine Steuer-und Regeleinrichtung verwendet, die Werte aus Zuständen im System der Presse bei der Bearbeitung des Werkstücks aufnimmt und entsprechend der Funktion
F (x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>—
x 2
über die Antriebseinrichtung zu Daten für die Bewegung des Stößels verarbeitet und so die
Presse permanent gesteuert oder geregelt nach einem für das Werkstück erforderlichen
Kräftesystem mit jeweils aktiv in ihrer Position und ihrer Dimension (Betrag) beeinflusster oder veränderter Kraft betrieben wird. Dabei bedeuten
o F(x) eine funktionsgemäß gesteuerte Kraft,
o F2 eine örtlich wirkende Kraft,
o x einen Bereich einer variierbar wirkenden Kraft und
o L einen variierbaren Bereich wirkender Kräfte.
Dazu werden mindestens Werte als Daten eines Kraft- und Wegeverlaufs und von mindestens einem Element der Antrieb seinrichtung, einer Veränderung eines Beriebswertes im System der Presse oder des zu bearbeitenden Werkstücks aufgenommen und verarbeitet, die den Hub des Stößels beeinflussen.
Diese Funktion und die definierten Parameter ermöglichen es, den variierbaren Bereich der wirkenden Kräfte im erfinderisch überraschenden Sinn zu vergrößern, wie es in der Fig. 2a) und 2b) in Gegenüberstellung zu den gemäß dem Stand der Technik wirkenden Kräfte und weiter unten erläutert und verdeutlicht ist. Bisher wurde weder der herkömmlich Bereich der wirkenden Kräfte näher analysiert, noch konnten Anregungen oder Ansätze aus dem Stand der Technik entnommen werden, überhaupt den variierbaren Bereich der gewollt wirkenden Kräfte zu vergrößern. Nach weiterer Ausbildung dieses Lösungsprinzips werden die Werte als Daten a) eines Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels entsprechend der
Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und
b) auf Grund von mindestens einem Element der Antriebseinrichtung, einer Veränderung eines Beriebswertes im System der Presse oder eines Prozesses des zu bearbeitenden Werkstücks als beeinflussbare Bedingungen des Hubs des Stößels entsprechend der Formel f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) +
aufgenommen und verarbeitet.
Mit diesen Funktionen sowohl für die Daten des Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels als auch die weiteren auf den Hub des Stößels einwirkenden Bedingungen erfolgt der erfinderische Schluss zur Aufgabenstellung, die insgesamt wirkenden Kräfte entsprechend den Bearbeitungserfordernissen für das jeweilige Werkstück vom Stößel einerseits differenziert agieren zu lassen, aber auch andererseits einen größeren Wirkbereich als bisher zu erfassen. Erfindungsgemäß werden besagte Daten wie folgt für den Verfahrensablauf verwendet:
• Erfassung von ersten Daten aus Werten eines Wegeverlaufs oder einer Position aus dem Hub des Stößels durch die Verwendung mindestens eines ersten Mittels. · Erfassung von zweiten Daten mindestens eines Ist-Wertes einer Kraft oder eines kraftäquivalenten Wertes in mindestens einem der Antriebselemente der
Antrieb seinrichtung durch die Verwendung mindestens eines zweiten Mittels, wobei diese mindestens einen Ist-Wert der Kraft in mindestens einer der Zugstangen oder mindestens in einem Zugpleuel oder in mindestens einer der Zugstangen und mindestens in einem Zugpleuel umfassen, wobei an den zu erfassenden Stellen einer
Kraft Dehnmessstreifen oder Piezoelemente verwendet werden können.
• Erfassung von dritten Daten mindestens eines Ist-Wertes mindestens eines Motors der Antrieb seinrichtung durch die Verwendung mindestens eines dritten Mittels, wobei diese Daten aus Werten einer Leistungsaufnahme, eines Drehmoments, eines Stromes, einer Drehzahl oder eines Drehwinkels mindestens eines Antriebselements wie Motors oder Servomotors herrühren können.
• Erfassung von vierten Daten mindestens eines Ist-Wertes einer Leistung oder eines Leistungsanstiegs im System der Presse durch die Verwendung mindestens eines vierten Mittels.
• Auswertung und/oder Regelung von mindestens einem der Werte von mindestens den ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Daten zu fünften Daten durch die
Verwendung mindestens eines fünften Mittels.
Die Steuer-und Regeleinrichtung ist demnach im erfinderischeren Sinne mit den ersten bis fünften Mitteln für die Ausübung des Verfahrens ausgebildet.
Somit können mit dem Verfahren a) mindestens ein Datum (im Sinne einer Datei) von den ersten bis vierten Daten aufgenommen und zu fünften Daten verarbeitet, ausgewertet oder geregelt werden, b) durch die fünften Mittel diese Daten verarbeitet und zu für das Werkstück
geltenden Werten von Daten verglichen oder geregelt und über die
Antrieb seinrichtung und den Stößel auf das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil als quasi Steuersignale übertragen werden, wonach c) die auf das Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil wirkenden Kräfte
entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstücks auf dieses örtlich differenziert oder variierbar eingesteuert oder geregelt und die Kräfte für einen größeren Wirkbereich gesteuert werden.
Mit dem Verfahren können die verarbeiteten fünften Daten für die Auslösung von mindestens einer der Aktionen, wie zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse,
Uberlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung und/oder zum Synchron- oder Asynchronlauf von Antriebselementen der Antriebseinrichtung (2) in mindestens einem Soll/Ist- Vergleich von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten Daten ausgewertet und als Sollwerte durch die Verwendung der fünften Mittel in den Betrieb der Presse eingesteuert oder geregelt und eingesteuert werden.
Mindestens ein Wert der ersten bis vierten erfassten Daten und ausgewerteten fünften Daten kann auch für eine Beeinflussung von Preßkraftreaktionen im System der Presse zur
Schlagdämpfung oder bei Durchbiegungen des Stößels zur veränderten Kraftverteilung verwendet werden.
Damit kann in Abhängigkeit des z.B.„Umform Verlaufes" die Kraft in ihrer Lage, Position und ihrem Betrag aktiv verändert werden, so dass als mit der Hauptfunktion verschmelzender Effekt sogar Teilfunktionen einer so genannten Ziehkisseneinrichtung übernommen oder aktiv unterstützt werden können. In dieser Hinsicht ist das erfinderische Prinzip auch für Pressen mit Unterantrieb unter Verwendung von Elementen einer Ziehkisseneinrichtung geeignet, wozu im Weiteren erfindungsgemäße Funktionen angegeben werden, jedoch konstruktive Einzelheiten einer Ziehkisseneinrichtung als bekannt vorauszusetzen sind.
Die Daten für den Überlastschutz, Notbetrieb oder die Stillsetzung der Presse sollen vorteilhaft vor Erreichung eines eingestellten Wertes von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten Daten und ausgewerteten fünften Daten einer Aktions- oder Reaktionskraft ausgelöst werden.
Die Daten von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten und ausgewerteten fünften Werte werden besonders zweckmäßig als Gradient einer ansteigenden Dimension oder einer Position von mindestens einem der Antriebselemente gemessen, ausgewertet und bei Abweichung von den Sollvorgaben zur veränderten Verteilung für eine Aktions- oder Reaktionskraft neu vorgegeben.
Somit ermöglicht die Erfindung, die Daten von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten und ausgewerteten fünften Werte als Gradient einer ansteigenden Dimension oder einer Position von mindestens einem der Antriebselemente nicht nur wie zuvor
zweckbestimmt messen und auswerten, sondern sogar für einen vorausschauenden Lernhub des Stößels vorgeben zu können. Das Verfahren ist mit den im Folgenden angegebenen - auch wahlweise kombinierbaren - Verfahrensmerkmalen weiter ausbaufähig:
Vorteilhaft kann die Presse in einer derartigen Beziehung des Hubes des Stößels zu einer Länge des Zugpleuels betrieben werden, die einer Berechnung gemäß einer Fourier-Reihe folgt.
Die Presse soll zweckmäßig von der Antriebseinrichtung zu dem Stößel über mindestens zwei Antriebsstränge betrieben werden. Jeder Antriebsstrang wird von einem eigenen Motor oder Servomotor betrieben.
Jeder Antriebsstrang mit Motor oder Servomotor und Zugstange wird über die verbindende Steuer-und Regeleinrichtung betrieben. Die Ziehkisseneinrichtung wird unter Einhaltung eines im Unterbau vorgesehenen
Freiraumes betrieben. Vorteilhaft kann ein derartiger Freiraum auch für die Logistik einer Abfuhr von Abfällen des Bearbeitungsprozesses des jeweiligen Werkstückes genutzt und ausgestaltet werden. Mindestens ein Antriebsstrang kann mittels einer lösbaren rotatorischen oder translatorischen Wirkverbindung zwischen mindestens einem der Antriebselemente des Antriebsstrangs im Wechsel des jeweiligen Hubes des Stößels mechanisch oder elektrisch oder gekoppelt oder entkoppelt betrieben werden. Die mechanische Koppelung/ Entkoppelung erfolgt formschlüssig oder reibschlüssig oder kraftschlüssig. Der Betrieb der Presse entsprechend der Berechnung nach einer Fourier-Reihe kann als elektrische Koppelung/ Entkoppelung mit dem Servomotor erfolgen, wobei die
Wirkverbindung mindestens eine der Antriebscharakeristiken
a) einer Momenten- oder Lageregelung,
b) einer Steuerung/Regelung im Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf,
c) einer kraft- und momentenfreien Schaltung,
d) eines Selbstlaufs der Presse,
e) einer externen Ausbalancierung oder
f) eines Schwerkrafteinflusses
umfasst, und wobei in einem momentenfreien Betriebsmodus des Servomotors der Stößel bewegt werden kann und dieser Betriebsmodus für eine betriebssichere Verfügbarkeit der Presse verwendet werden kann.
Den Anforderungen eines praktischen Betriebes gerecht werdend wird zur Erzielung eines Gleichlaufes oder von Ausgleichbewegungen des Stößels während mindestens eines
Teilweges des Abwärtshubes mindestens ein Antriebsstrang grundsätzlich gekoppelt betrieben. Während mindestens eines Teilweges des Aufwärtshubes kann der Antriebsstrang entkoppelt betrieben werden.
In Abhängigkeit von mindestens einem von Werten oder Gradienten der zu übertragenden Umformkräfte, Geschwindigkeit oder Wege oder einer der Positionen der Arbeitsstufen der Umformung, der Antriebselemente oder der Stellungen des Stößels wird die Wirkverbindung geschlossen oder gelöst oder kraft- oder lageabhängig beeinflusst.
Das Verfahren soll weiterhin dadurch komplettiert werden, dass a) eine Geschwindigkeit des sich von oder vor oder nach einem oberen Totpunkt abwärts bewegenden Stößels unmittelbar vor dem Auftreffen des mit dem Werkzeugoberteil verbundenen Stößels auf das Werkzeugunterteil verzögert wird, um eine stoßartige Belastung zu reduzieren, und
b) nach Auftreffen des Werkzeugoberteils der Stößel gesteuert oder geregelt bis zum unteren Totpunkt abwärts und danach aufwärts bewegt wird. Des Weiteren kann das Verfahren realisieren, dass
a) der Stößel vor oder aus seinem oberen Totpunkt bis kurz vor dem Auftreffen auf ein Element der Ziehkisseneinrichtung mittels eigener Schwerkraft nach unten bewegt wird,
b) dabei zur Verringerung des Auftreffschlags des Stößels auf das Element der Ziehkisseneinrichtung mittels eines generatorischen Betriebs des Motors der Stößel abgebremst wird,
c) sodann mit kontrollierter Geschwindigkeit ein Element der oder die Ziehkisseneinrichtung nach unten bewegt und das Werkstück umgeformt wird und
d) danach der Stößel zum oberen Totpunkt oder zur oberen Endlage gefahren wird.
Darüber hinaus wird nach dem Verfahren
a) der Stößel aus seinem oberen Totpunkt im geregelten Antrieb nach unten bewegt,
b) wobei alle erforderlichen Werte oder Gradienten einer
Geschwindigkeit beim Auftreffen auf ein Element der
Ziehkisseneinrichtung und einer Umformgeschwindigkeit festgelegt werden können, und
c) nach dem Umformen des Werkstücks der Stößel zum oberen
Totpunkt oder zur oberen Endlage gefahren.
Nach dem Umformen des Werkstücks kann der Stößel zum oberen Totpunkt oder zur oberen Endlage mit unterstützender Krafteinleitung gefahren werden.
Das Verfahren ist besonders dadurch ausgebildet, dass bei auftretenden asymmetrischen Kräften in der Ziehkisseneinrichtung über die getrennt betriebenen Antriebs stränge unabhängige Krafteinleitungen in den Stößel erfolgen, die eine die originäre Bewegung des Stößels sowie parallele Bewegung des Werkzeugoberteils zum Werkzeugunterteil bewirkende Führung sichern, welche Krafteinleitungen sowohl eine Schräg Stellung des Stößels als auch unterschiedliche Auftreffschläge des Stößels vermeiden. Es wurde herausgefunden, dass asymmetrisch wirkende Kräfte des Stößels aber auch vorteilhaft angewendet und dadurch erzeugt werden können, indem der Stößel parallel auf die z.B. Ziehkisseneinrichtung auftrifft, bzw. bei Nichtvorhandensein einer Ziehkisseneinrichtung der Stößel mit dem Werkzeugoberteil parallel auf das Werkzeugunterteil aufsetzend gefahren wird. Demnach werden die zwei Antriebsstränge unterschiedlich weit in Richtung unterer Totpunkt bewegt, ohne diesen jedoch zu erreichen. Danach erfolgt eine Reversierang (Drehrichtungsumkehr des Antriebes) und das Hochfahren des Stößels.
Alternativ dazu kann sogar ein Antriebsstrang durch den unteren Totpunkt durchfahren und ohne Reversierang wieder zum oberen Totpunkt gefahren werden, wohingegen der andere Antriebsstrang vor Erreichen des unteren Totpunkts mit Reversierang wieder zum oberen Totpunkt fährt. Für die Erzeugung der tatsächlich wirksam werdenden Kraft ist dann die jeweilige Stellung des jeweiligen Antriebs Stranges oder z.B. eines exzentrischen Elements der Antrieb seinrichtung unter Berücksichtigung der Steifigkeit der Maschine (Hookesches Gesetz) entscheidend. Durch die ungleiche Weiterbewegung (Drehwinkel) wird über die
Federsteifigkeit der Maschine eine unterschiedlich, d.h. asymmetrisch wirkende Press kraft erzeugt.
Die verwendete Steuer- und Regeleinrichtung gestattet für den Betrieb der Presse die
Aufnahme, Auswertung und Einsteuerung/Einregelung von mindestens einem der Werte oder Parameter für mindestens eine der Dimensionen oder Gradienten
von zu übertragenden Umformkräften, Gegenkräften oder einer Geschwindigkeit oder
einer der Positionen der Arbeitsstufen der Umformung, der Antriebselemente oder der Stellungen des Stößels.
Das Verfahren zum Betreiben der Presse wird durch die Verwendung eines Programms mit mindestens einer der folgenden Programmfunktionen vervollkommnet: a) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend der Funktion F (x) =— · F2 x unter der Bedingung L>x>^, so dass die Presse permanent nach einem für das
Werkstück erforderlichen Kräftesystem entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstücks geregelt und gesteuert betrieben werden kann, b) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend eines Kraft- und
Wegeverlaufs des Stößels gemäß der Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und unter den eingangs definierten Bedingungen des Hubs (h) des Stößels (1.1) entsprechend der Formel a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) + ,
c) Bearbeitung der aufgenommenen ersten bis vierten und ausgewerteten fünften Daten als Steuer- und regelbare Soll- Vorgaben für die Antrieb seinrichtung und Bewegung des Stößels, so dass die vom Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil zu übertragenden Kräfte örtlich differenziert, aber in einer größeren Breite auf das Werkstück wirken können,
d) Aktivierung von Befehlen zur Auslösung von Aktionen
o zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder
Werte zum Betreiben der Presse,
o zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse oder
o zum Synchron- oder Asynchronlauf von
Antriebselementen der Antrieb seinrichtung und
Aktivierung von Befehlen für eine Beeinflussung von Preßkraftreaktionen im System der Presse für eine Schlagdämpfung oder zur Kraftverteilung bei Durchbiegungen des Stößels,
e) Vorgabe eines Bedienungsalgorithmus' für eine Pressenführung nach den
obligatorisch erforderlichen und optional möglichen Arbeitsabläufen der Presse gemäß den erfindungsrelevanten Merkmalen,
f) visuelle Bereitstellung pressenrelevanter Informationen auf einem Display aus dem Bedienungsalgorithmus, insbesondere über Arbeitsfolgen, Betriebssituationen und erforderliche Eingriffe.
Dafür sind Schnittstellen für mindestens eine dieser Programmfunktionen zur jeweiligen Einordnung in den Pro grammbetrieb sowohl einer Transferpresse oder Pressenstraße als auch in deren periphere Funktionen, vorzugsweise dem Programmbetrieb für die Funktionen einer Ziehkisseneinrichtung und/oder einer Transfereinrichtung vorgesehen.
Die Presse mit Unterantrieb zur Durchführung des Verfahrens weist über herkömmliche Ausführungen hinausgehend • mindestens eine in einem Unterbau angeordnete
Antriebseinrichtung , deren Antriebselemente mit mindestens einem Motor oder Servomotor und mindestens einer Zugstange einen Antriebsstrang zu mindestens einen Hub ausführenden , ein Werkzeugunterteil aufnehmenden Stößel bilden,
• mindestens einen einen Hub ausführenden, mindestens ein
Werkzeugoberteil aufnehmenden Stößel,
• mehrere an dem Stößel angreifende Zugstangen oder Zugpleuel oder Zugstangen und Zugpleuel zur Übertragung des Antriebs für den Hub des Stößels und
• mindestens ein dem Stößel und dem korrespondierenden
Werkzeug oberteil zugeordnetes, an dem Unterbau angeordnetes Werkzeugunterteil sowie
• die erfindungsgemäß Daten aus Zuständen des Betriebsverhaltens der Presse aufnehmende oder regelnde sowie die
Antriebseinrichtung und Bewegung des Stößels steuernde oder regelnde oder regelnde und steuernde Steuer-und Regeleinrichtung auf. Diese Steuer-und Regeleinrichtung umfasst mindestens
a) ein erstes Mittel für die Erfassung der ersten Daten eines Wegeverlaufs sowie einer Position aus dem Hub des Stößels,
b) ein zweites Mittel für die Erfassung der zweiten Daten einer Kraft in
mindestens einer Zugstange oder einem Zugpleuel oder einer Zugstange und einem,
c) ein drittes Mittel für die Erfassung der dritten Daten von Werten einer Leistungsaufnahme, eines Drehmoments, eines Stromes, einer Drehzahl oder eines Drehwinkels mindestens eines Antriebselements (2.1), vorzugsweise eines Motors,
d) ein viertes Mittel für die Erfassung der vierten Daten mindestens eines Ist-
Wertes einer Leistung oder Leistungsanstiegs im System der Presse oder die Kombination mehrerer dieser Mittel und
e) ein fünftes Mittel für die Auswertung von fünften Daten zur Auslösung von mindestens eine der Aktionen o zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder
Werte zum Betreiben der Presse,
o zum Überlas tschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der
Presse oder
o zum Synchron- oder Asynchronlauf von
Antriebselementen der Antriebseinrichtung.
Die Presse ist durch die Kombination mindestens eines der ersten bis vierten Mittel zur Aufnahme von mindestens eines Datums (im Sinne einer Datei) der ersten bis vierten Daten mit den fünften Mitteln zur Auswertung von fünften Daten für eine Beeinflussung von
Preßkraftreaktionen im System der Presse für eine Schlagdämpfung oder zur Kraftverteilung bei Durchbiegungen des Stößels nach weitgehend der Praxis entsprechenden Anforderungen effizient betreibbar. Insgesamt ist somit die Presse derart ausgeführt, daß der Stößel mittels mindestens einer angreifenden Zugstange oder einem Zugpleuel oder einer Zugstange und einem Zugpleuel infolge der Wirkung der fünften Mittel der Steuer- und Regeleinrichtung mit differenziert wirkenden Kräften beaufschlagt wird. Weiterhin kann die Presse mit folgenden kombinierbaren Merkmalen ausgebildet werden:
Von der Antriebseinrichtung zu dem Stößel werden mindestens zwei Antriebsstränge angeordnet. Jeder Antriebsstrang ist mit mindestens einem eigenen Motor oder Servomotor verbunden.
Jeder Antriebsstrang mit Motor oder Servomotor und Zugstange ist mit der Steuer-und Regeleinrichtung verbunden. Im Unterbau ist ein als Schrottschacht oder für eine Ziehkisseneinrichtung nutzbarer Freiraum vorgesehen.
Mindestens ein Antriebsstrang weist eine elektrisch wirkende lösbare rotatorische oder translatorische Wirkverbindung auf, die im Wechsel des jeweiligen Hubes des Stößels koppelbar oder entkoppelbar ausgestaltet sein kann. Die mechanische Wirkverbindung ist foimschlüssig oder reibschlüssig oder kraftschlüssig ausgestaltet.
Die elektrische Wirkverbindung umfasst den Servomotor, der nach einer Fourier-Reihe als elektrische Koppelung/ Entkoppelung betrieben werden kann, wobei diese Wirkverbindung mindestens eine der Antriebscharakeristiken
a) einer Momenten- oder Lageregelung,
b) einer Steuerung/Regelung im Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf,
c) einer kraft- und momentenfreien Schaltung,
d) eines Selbstlaufs der Presse,
e) einer externen Ausbalancierung oder
f) eines Schwerkrafteinflusses
umfasst. Wie verfahrensgemäß offenbart, kann in einem momentenfreien Betriebsmodus des Servomotors der Stößel bewegt und dieser Betriebsmodus für eine betriebssichere
Verfügbarkeit der Presse verwendet werden.
Mindestens ein Antriebsstrang kann zur Erzielung eines Gleichlaufes oder von
Ausgleichbewegungen des Stößels während mindestens eines Teilweges des Hubes koppelbar oder entkoppelbar ausgestaltet sein.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die vereinfachte Darstellung der Presse 1 mit Unterantrieb und das schematische Prinzip des erfindungsgemäßen Betriebs mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 4,
Fig. 2 a) eine grafische Darstellung des erfindungsgemäßen
Funktionsprinzips und b) eine schematische Grafik der Bereiche wirkender Kräfte gemäß der Erfindung in Gegenüberstellung zum bisherigen Stand der Technik,
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Kurve des Stößels in der Variante seiner
Bewegung nach OT mittels eigener Schwerkraft bei Verwendung einer nicht näher dargestellten Ziehkisseneinrichtung und
Fig.4 eine grafische Darstellung der Kurve des Stößels in der Variante
geregelten Antriebs nach OT bei Verwendung einer nicht näher dargestellten Ziehkisseneinrichtung .
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Presse 1 mit einer in einem Unterbau 3 angeordneten und mit Antriebselementen 2.1 , 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 verbundenen Antriebseinrichtung 2. Ein einen Hub h zwischen einem oberen Totpunkt OT und unterem Totpunkt UT ausführender Stößel 1.1 weist ein Werkzeug oberteil 1.2 auf. Zwei Paare von Zugstangen 2.1.2 und Zugpleuel 2.1.3 greifen in diesem Beispiel an dem Stößel 1.1 zur Übertragung des Antriebs für den Hub h des Stößels 1.1 an. Der Stößel 1.1 mit dem Werkzeugoberteil 1.2 korrespondiert mit einem auf dem Unterbau 3 angeordneten Werkzeugunterteil 3.2, wobei das Werkzeugoberteil 1.2 auf ein auf dem Werkzeugunterteil 3.2 liegendes Werkstück 5 zur Formgebung einwirkt. Besagte Antriebselemente 2.1 weisen zwei Motoren oder Servomotoren 2.1.1 und die Zugstangen 2.1.2 mit je einem Zugpleuel 2.1.3 auf, die je einen Antriebsstrang 2.1.4 bilden. In diesem Beispiel ist das Werkzeugunterteil 3.2 auf einem zum Unterbau 3 gehörenden Tisch 3.1 angeordnet.
Eine für den Betrieb der Presse 1 zuständige Steuer-und Regeleinrichtung 4 umfasst
1. erste Mittel 4.1 für die Erfassung von ersten Daten 4.1.1 eines Wegeverlaufs sowie einer Position aus dem Hub h des
Stößels 1.1,
2. zweite Mittel 4.2 für die Erfassung von zweiten Daten 4.2.1 von Kräften in den Zugstangen 2.1.2 oder den Zugpleueln
2.1.3, 3. dritte Mittel 4.3 für die Erfassung von dritten Daten 4.3.1 von Werten einer Leistungsaufnahme, eines Drehmoments, eines Stromes, einer Drehzahl oder eines Drehwinkels mindestens in einem der Antriebselemente 2.1, in diesem Fall ein Motorstrom,
4. vierte Mittel 4.4 für die Erfassung von vierten Daten 4.4.1 eines Ist-Wertes einer Leistung oder Leistungsanstiegs im System der Presse 1 und
5. ein fünftes Mittel 4.5 für die Auswertung von fünften Daten 4.5.1 zur Auslösung von Aktionen
• zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse 1,
• zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse 1 und
· zum Synchron- oder Asynchronlauf der Antriebselemente 2.1,
2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 der Antriebseinrichtung 2.
Die Presse 1 beaufschlagt mit dem Stößel 1.1, vermittelt über die angreifenden Zugstangen 2.1.2 und Zugpleuel 2.1.3 und infolge der Wirkung der fünften Mittel 4.5 der Steuer- und Regeleinrichtung 4, das zwischen Werkzeugoberteil 1.2 und Werkzeugunterteil 3.2 zu formende Werkstück 5 mit differenziert wirkenden Kräften, wie es schematisch in Fig. 2, Bild a) und Bild b) dargestellt ist.
Dafür werden Werte aus Zuständen im System der Presse 1 bei der Bearbeitung des
Werkstücks 5 aufgenommen und gemäß Fig. 2a) entsprechend der Funktion
F (x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>—
x 2
verarbeiteten Daten auf die Antrieb seinrichtung 2 für die Bewegung des Stößels eingesteuert, so dass die Presse 1 permanent nach einem für das Werkstück 5 erforderlichen Kräftesystem betrieben wird.
In der Kurve nach Fig. 2a) sind mit Fi und F2 die über den Bereich L örtlich gesteuert wirkenden Kräfte als F (x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>— dargestellt, wobei Fmax die x " 2 maximal wirkende Kraft kennzeichnet und mit x der Bereich einer erfindungsgemäß differenziert oder variiert wirkenden Kraft angedeutet ist.
Diese erfindungsgemäße Wirkung ist in Fig. 2 b) an Hand der im erweiterten Bereich wirkenden Kräfte LE am Werkzeugoberteil 1.2 einem bisher abgedeckten Bereich L0, d.h. ohne die erfindungs gemäße Funktion, nach dem Stand der Technik schematisch
gegenübergestellt.
Fig. 2 b) veranschaulicht damit insgesamt den gegenüber den bisher wirkenden Kräften F1Lo und F2L0 erzielten erfinderischen Effekt der Kräfte Fi und F2 in einem Bereich LE > Lo.
Das Verfahren ermöglicht es, die Werte als Daten
a) eines Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels 1.1 entsprechend der Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und
b) unter den Bedingungen des Hubs h des Stößels 1.1 entsprechend der
Formel a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) +
aufzunehmen und zu verarbeiten. In der Fig. 1 kann das Verfahren schematisch oder konstruktiv verfolgt werden.
Es werden zunächst erste Daten 4.1.1 aus Werten des Wegeverlaufs oder einer Position aus dem Hub h des Stößels 1.1 durch die ersten Mittel 4.1 erfasst. Sodann werden zweite Daten 4.2.1 aus der Erfassung von Ist-Werten je einer Kraft oder eines kraftäquivalenten Wertes in den Antriebselementen 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 der
Antrieb seinrichtung 2 durch die zweiten Mittels 4.2 erfasst, wobei die zweiten Daten 4.2.1 vorteilhaft aus der Erfassung von Ist-Werten von Kräften in den Zugstangen 2.1.2 gewonnen werden und an den zu erfassenden Stellen einer Kraft herkömmliche Dehnmessstreifen oder Piezoelemente angebracht werden.
Im weiteren Ablauf werden dritte Daten 4.3.1 von Ist-Werten des Stromes der Motoren oder Servomotoren 2.1.1 der Antriebseinrichtung 2 durch die dritten Mittel 4.3 erfasst. Schließlich werden vierte Daten aus der Erfassung von Ist-Werten von Leistungsanstiegen im System der Presse 1 durch die vierten Mittel 4.4 aufgenommen.
Diese Daten werden zu fünften Daten 4.5.1 durch das fünfte Mittel 4.5 verarbeitet und nun - eingeregelt auf die für das Werkstück 5 geltenden Werte von Daten als quasi Steuersignale - über die Antriebseinrichtung 2 und den Stößel 1.1 auf das Werkzeugoberteil 1.2 und das Werkzeugunterteil 3.2 zur Formung des Werkstücks 5 übertragen.
Damit werden die auf das Werkzeugoberteil 1.2 und Werkzeugunterteil 3.2 wirkenden Kräfte entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstücks 5 auf dieses örtlich differenziert oder variierbar und in einem optimal erweiterten Bereich Lg - wie in Fig. 2 b) dargestellt - eingesteuert.
Insgesamt werden die verarbeiteten fünften Daten 4.5.1 für die Auslösung der Aktionen
· zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse 1,
• zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse,
• zum Synchron- oder Asynchronlauf von Antriebselementen 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 der Antriebseinrichtung 2
in einem Soll/Ist- Vergleich der ersten bis vierten erfassten Daten 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1 ausgewertet und als Sollwerte durch die Verwendung der fünften Mittel (4.5) eingesteuert oder geregelt und eingesteuert.
Die ausgewerteten fünften Daten werden auch für eine Beeinflussung von Preßkraftreaktionen im System der Presse 1 zur Schlagdämpfung oder bei Durchbiegungen des Stößels 1.1 zur veränderten Kraftverteilung verwendet.
In Abhängigkeit des„Umformverlaufes" kann die Kraft in ihrer Lage, Position und ihrem Betrag aktiv verändert werden, so dass als mit der Hauptfunktion verschmelzender Effekt sogar Teilfunktionen eines nicht dargestellten Ziehkissens übernommen oder aktiv unterstützt werden können.
Die Daten für den Überlastschutz, Notbetrieb oder Stillsetzung der Presse 1 werden vor Erreichung eines eingestellten Wertes der ersten bis vierten erfassten Daten 4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1 und ausgewerteten fünften Daten 4.5.1 der erforderlichen Aktions- oder Reaktionskraft ausgelöst und als Gradient einer ansteigenden Kraft in einem der Antriebselemente 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 gemessen, ausgewertet und bei Abweichung von den Sollvorgaben zur
veränderten Verteilung für eine Aktions- oder Reaktionskraft, insbesondere für einen vorausschauenden Lernhub h des Stößels 1.1 vorgegeben.
Verfahrensgemäß wird die Presse 1 in einer derartigen Beziehung des Hubes h des Stößels 1.1 zu einer Länge des Zugpleuels 2.1.3 betrieben, die einer Berechnung der Fourier- Reihe entspricht.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Presse 1 von der Antrieb seinrichtung 2 zu dem Stößel 1.1 über zwei Antriebsstränge 2.1.4,
jeder Antriebsstrang 2.1.4 von einem eigenen Motor oder Servomotor 2.1,
jeder Antriebsstrang mit Motor oder Servomotor 1.1 und Zugstangen 2.1.2 über die verbindende Steuer-und Regeleinrichtung 4,
die nicht dargestellte Ziehkisseneinrichtung unter Einhaltung eines im Unterbau 3 vorgesehenen
Freiraumes 3.3,
jeder Antriebsstrang 2.1.4 mittels je einer lösbaren rotatorischen oder translatorischen Wirkverbindung 2.2 zwischen dem Antriebsstrang 2.1.4 im Wechsel des jeweiligen Hubes h des Stößels 1.1 elektrisch oder mechanisch gekoppelt oder entkoppelt
betrieben.
In einer Variante kann der Antriebsstrang 2.1.4 mit dem Servomotor 2.1.1 elektrisch gekoppelt oder entkoppelt betrieben werden, wobei dann die Wirkverbindung 2.2
mindestens eine der Antriebscharakeristiken
d) einer Momenten- oder Lageregelung,
e) einer Steuerung/Regelung im Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf, f) einer kraft- und momentenfreien Schaltung, g) eines Selbstlaufs der Presse 1,
h) einer externen Ausbalancierung oder
i) eines Schwerkrafteinflusses
umfasst. In einem momentenfreien Betriebsmodus des Servomotors 2.1.1 kann der Stößel 1.1 bewegt und dieser Betriebsmodus für eine betriebssichere Verfügbarkeit der Presse 1 verwendet werden.
Somit heißt das, dass die Antriebsstränge 2.1.4 bewusst mit Servomotoren 2.1.1 angetrieben und in den Betriebsmodi Momenten- oder Lageregelung betrieben werden. Damit kann die Presse 1 im Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf beeinflusst bzw. gesteuert und geregelt werden. Als weiterer (mehr unüblicher) Modus kann ein derartiger Servoantrieb auch kraft- und momentenfrei geschaltet werden. Damit wird die Presse 1 quasi "sich selbst überlassen". Je nach Einsatz von ergänzenden Komponenten, wie z. B. einer externen "Ausbalancierung" oder auch Schwerkrafteinflüssen wird dann in dem momentenfreien Betriebsmodus der Servomotoren trotzdem eine Stößelbewegung stattfinden, und zwar so wie es die noch zu erläuternden Figuren 3 und 4 veranschaulichen. Insgesamt ist dieser Betriebsmodus auch dann vorteilhaft, wenn unvorhergesehene Ereignisse eintreten, z. B. Stromausfall, da dann als Notfallstrategie die Antriebe in den momentenfreien Zustand geschaltet werden und somit die Presse 1 in einen betriebssicheren Zustand gebracht wird.
In einer anderen Variante kann die Wirkverbindung 2.2 des Antriebs Strangs 2.1.4 als mechanische Koppelung formschlüssig oder reibschlüssig oder kraftschlüssig oder im
Wechsel geschlossen und gelöst werden. Zur Erzielung eines Gleichlaufes oder von Ausgleichbewegungen des Stößels 1.1 werden während mindestens eines Teilweges des Abwärtshubes h die Antriebsstränge 2.1.4 gekoppelt und während mindestens eines Teilweges des Aufwärtshubes h die Antriebs stränge 2.1.4 entkoppelt betrieben. In Abhängigkeit von mindestens einem von Werten oder Gradienten der zu übertragenden Umformkräfte, Geschwindigkeit oder Wege oder einer der Positionen der Arbeitsstufen der Umformung, der Antriebselemente 2.1 oder der Stellungen des Stößels 1.1 werden die Wirkverbindungen 2.2 geschlossen oder gelöst oder kraft- oder lageabhängig beeinflusst. Eine Geschwindigkeit des sich von oder vor oder nach einem oberen Totpunkt OT abwärts bewegenden Stößels 1.1 wird unmittelbar vor dem Auftreffen des mit dem Werkzeugoberteil 1.2 verbundenen Stößels 1.1 auf das Werkzeugunterteil 3.2 verzögert, um eine stoßartige Belastung zu reduzieren, und nach Auftreffen des Werkzeugoberteils 1.2 wird der Stößel 1.1 gesteuert oder geregelt bis zum unteren Totpunkt UT abwärts und danach aufwärts bewegt.
In der Fig. 3 ist grafisch dargestellt, wie in einer Variante der Stößel 1.1 vor oder aus seinem oberen Totpunkt OT bis kurz vor dem Auftreffen auf z.B. ein Element der
Ziehkisseneinrichtung mittels eigener Schwerkraft nach unten bewegt wird, wobei er dabei zur Verringerung des Auftreff Schlags des Stößels 1.1 auf das nicht dargestellte Element der Ziehkisseneinrichtung, wie z.B. einer üblichen Halterung oder einer üblichen Druckwange, mittels eines generatorischen Betriebs des Motors 2.1 (Fig. 1) abgebremst wird, sodann mit kontrollierter Geschwindigkeit das Element der Ziehkisseneinrichtung nach unten bewegt und das Werkstück 5 (Fig. 1) umgeformt und danach der Stößel 1.1 zum oberen Totpunkt oder zur oberen Endlage OT gefahren wird.
In der Fig. 4 ist grafisch veranschaulicht, wie der Stößel 1.1 aus seinem oberen Totpunkt OT im geregelten Antrieb nach unten bewegt wird, wobei alle erforderlichen Werte oder
Gradienten einer Geschwindigkeit beim Auftreffen auf das (wie oben erläutert) Element der Ziehkisseneinrichtung und einer Umformgeschwindigkeit festgelegt werden können, und nach dem Umformen des Werkstücks 5 der Stößel 1.1 zum oberen Totpunkt oder zur oberen Endlage OT gefahren wird.
Nach dem Umformen des Werkstücks 5 wird der Stößel 1.1 zum oberen Totpunkt OT oder zur oberen Endlage mit unterstützender Krafteinleitung gefahren.
Bei auftretenden asymmetrisch wirkenden Kräften z.B. in der Ziehkisseneinrichtung erfolgen über die getrennt betriebenen Antriebsstränge 2.1.4 unabhängige Krafteinleitungen in den Stößel 1.1, die eine die originäre, d.h. die beabsichtigte Bewegung des Stößels 1.1 sowie parallele Bewegung des Werkzeugoberteils 1.2 zum Werkzeugunterteil 3.2 bewirkende Führung sichern, welche Krafteinleitungen sowohl eine Schrägstellung des Stößels 1.1 als auch unterschiedliche Auftreffschläge des Stößels 1.1 vermeiden.
Andererseits gestattet das Ausführungsbeispiel auch, asymmetrisch wirkende Kräfte des Stößels 1.1 vorteilhaft anzuwenden und dadurch gezielt zu erzeugen, indem der Stößel 1.1 parallel auf die Ziehkisseneinrichtung auftrifft, bzw. bei Nichtvorhandensein einer
Ziehkissen einrichtung den Stößel parallel zum Unterwerkzeug auf das Unterwerkzeug aufsetzend zu fahren. Dazu werden die zwei Antriebsstränge 2.1.4 unterschiedlich weit in Richtung unterer Totpunkt UT bewegt, ohne diesen jedoch zu erreichen. Danach erfolgt eine Reversierung (Drehrichtungsumkehr des Antriebes) und das Hochfahren des Stößels 1.1.
Alternativ dazu kann sogar ein Antriebsstrang 2.1.4 durch den unteren Totpunkt UT und ohne Reversierung wieder zum oberen Totpunkt OT gefahren werden, wohingegen der andere Antriebsstrang 2.1.4 vor Erreichen des unteren Totpunkts UT mit Reversierung wieder zum oberen Totpunkt fährt.
Die Erzeugung der tatsächlich wirksam werdenden Kraft wird aus der jeweiligen Stellung des jeweiligen Antriebsstranges 2.1.4 oder z.B. eines exzentrischen Elements der
Antrieb seinrichtung 2 unter Berücksichtigung der Steifigkeit der Presse (Hookesches Gesetz) abgeleitet.
Aus dieser Lehre schöpfend ist die Presse 1 wie folgt ausführbar:
Grundsätzlich ist bei asymmetrisch wirkenden Kräften der Stößel 1.1 zunächst parallel vom oberen Totpunkt OT in Richtung zum unteren Totpunkt UT bewegbar und nach Auftreffen des Werkzeugoberteils 1.2 auf das Werkzeugunterteil 3.2 eine resultierende ungleiche Bewegung der zwei Antriebsstränge 2.1.4 fortführbar. Das Werkzeugoberteil 1.2 und das Werkzeugunterteil 3.2 sind nun parallel schließbar. Durch die ungleiche Weiterbewegung werden über die Federsteifigkeit der Presse 1 asymmetrisch wie ungleich wirkende Kräfte gezielt erzeugbar.
Nach einer Variante sind der Stößel 1.1 und die Antriebsstränge 2.1.4 vor Erreichen des unteren Totpunktes UT und bei Erreichen der asymmetrisch wie ungleich wirkenden Kräfte in dem Reversierbetrieb (Drehrichtungsumkehr der Antrieb seinrichtung) in Richtung oberer Totpunkt (OT) bewegbar, wobei das Werkzeugoberteil 1.2 vom Werkzeugunterteil (3.2) weg bewegbar ist.
Nach einer anderen Variante kann die Presse 1 auch so betrieben werden, dass die jeweils in einem Antriebsstrang 2.1.4 wirkende größere Kraft als führender Wert gilt und besagter Antriebsstrang 2.1.4 ohne Revers ierbetrieb durch den unteren Totpunkt UT und dann zum oberen Totpunkt OT fahrbar wird. Der andere Antriebsstrang 2.1.4 mit der geringer wirkenden Kraft ist vor dem unteren Totpunkt UT zum Stillstand kommend und umsteuerbar und reversierbar ausgestaltet. Gemeinsam mit dem erstgenannten Antriebsstrang 2.1.4 wird der Stößel 1.1 mit dem Werkzeugoberteil 1.2 in einer Parallelbewegung zum
Werkzeugunterteil 3.2 dann wieder zum oberen Totpunkt OT fahrbar.
Für das im Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren zum Betreiben der Presse wird ein in die Steuer-und Regeleinrichtung 4 integrierbares Programm verwendet, in welchem die Programmfunktionen
a) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend der Funktion F
(x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>— , so dass die Presse (1) x 2
permanent nach dem für das Werkstück 5 erforderlichen Kräftesystem entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstücks 5 geregelt und gesteuert betrieben werden kann,
b) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend eines Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels (1.1) gemäß der Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und unter den Bedingungen des Hubs (h) des Stößels (1.1) entsprechend der Formel a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) + ,
c) Bearbeitung der aufgenommenen ersten bis vierten und ausgewerteten fünften Daten als Steuer- und regelbare Soll- Vorgaben für die
Antrieb seinrichtung 2 und Bewegung des Stößels 1.1, so dass die vom Werkzeugoberteil 1.2 und Werkzeugunterteil 3.2 zu übertragenden Kräfte örtlich differenziert auf das Werkstück 5 wirken können, d) Aktivierung von Befehlen zur Auslösung von Aktionen
o zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse 1,
o zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse 1 und
o zum wahlweisen Synchron- oder Asynchronlauf von Antriebselementen 2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3 der
Antriebseinrichtung 2 und Aktivierung von Befehlen für eine Beeinflussung von
Preßkraftreaktionen im System der Presse 1 für eine Schlagdämpfung oder zur Kraftverteilung bei Durchbiegungen des Stößels 1.1, eines Bedienungsalgorithmus' für die Pressenführung nach den erforderlichen und möglichen Arbeitsabläufen der Presse 1 und
Anzeige pressenrelevanter Informationen auf einem Display aus dem Bedienungsalgorithmus, inbesondere über Arbeitsfolgen,
Betriebssituationen angezeigt werden und erforderliche Eingriffe mit Schnittstellen für besagte Programmfunktionen zur jeweiligen
Einordnung in den Programmbetrieb sowohl in eine Transferpresse oder Pressenstraße als auch in periphere Funktionen, wie dem
Programmbetrieb eines Ziehkissens oder einer Transfereinrichtung,
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die verfahrensgemäß mittels einer Steuer-und Regeleinrichtung mit einem optimierten Kraft- und Wegeverlauf des Stößels und dessen Hub betriebene Presse mit Unterantrieb
gewährleistet durch die effizienter ausgenutzten und wirkenden Kräfte einen
energiesparenden Betrieb beim Anwender und schafft zugleich die Voraussetzung, die Presse bei optimierten Leistungsdaten kompakter gegenüber konventionellen Pressen mit Unterantrieb bauen zu können.
Bezugszeichenliste
1 = Presse
1.1 = Stößel
1.2 = Werkzeugoberteil
2 = Antriebseinrichtung
2.1 = Antriebselement
2.1.1 = Motor oder Servomotor
2.1.2 = Zugstange
2.1.3 = Zugpleuel
2.1.4 = Antriebs sträng
2.2 = translatorische oder rotatorische Wirkverbindung
Unterbau
Tisch
Werkzeugunterteil
Freiraum
4 = Steuer- und Regeleinrichtung
4.1 = erste Mittel für die Erfassung von ersten Daten
4.1.1 = erste Daten eines Wegeverlaufs sowie einer Position aus dem Hub h des
Stößels (1.1)
4.2 = zweite Mittel für die Erfassung von zweiten Daten
4.2.1 = zweite Daten einer Kraft in mindestens einer Zugstange 2.1.2 oder
einem Zugpleuel 2.1.3
4.3 = dritte Mittel für die Erfassung von dritten Daten
4.3.1 = dritte Daten von Werten einer Leistungsaufnahme, eines
Drehmoments, einer Drehzahl, eines Stroms oder eines
Drehwinkels mindestens eines Antriebselements 2.1 wie
Motors 2.1.1
4.4 = vierte Mittel für die Erfassung von vierten Daten
4.4.1 = vierte Daten mindestens eines Ist-Wertes einer Leistung oder eines
Leistungsanstiegs im System der Presse 1 4.5 = fünfte Mittel für die Auswertung, Regelung und Steuerung von fünften Daten
4.5.1 = fünfte Daten zur Auslösung von mindestens eine der Aktionen und
Reaktionen
J
5 = Werkstück h = Hub, Lern-Hub 0 F(x) = Kraft funktionsgemäß gesteuert nach der Erfindung
Fi = Kraft örtlich wirkend nach der Erfindung
FlLo = Kraft nach dem Stand der Technik wirkend
F2 = Kraft örtlich wirkend nach der Erfindung
F2Lo = Kraft nach dem Stand der Technik wirkend
5 1 max = Kraft maximal nach der Erfindung
X = Bereich einer variierbar wirkenden Kraft nach der Erfindung
LE = variierbarer Bereich wirkender Kräfte nach der Erfindung (LE > L0)
Lo = starrer Bereich wirkender Kräfte nach dem Stand der Technik 0 OT = oberer Totpunkt
UT = unterer Totpunkt

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Presse (1) mit Unterantrieb unter Verwendung
mindestens einer in einem Unterbau (3) angeordneten Antrieb seinrichtung (2), deren Antriebselemente (2.1) mit mindestens einem Motor oder Servomotor (2.1.1) und mindestens einer Zugstange (2.1.2) mindestens einen Antriebsstrang (2.1.4) zu mindestens einem einen Hub (h) ausführenden, mindestens ein
Werkzeugoberteil (1.2) aufnehmenden Stößel (1.1) bilden, und
mindestens eines auf dem Unterbau (3) angeordneten Werkzeugunterteils (3.2), wobei der Stößel ( 1.1) mit dem Werkzeugoberteil (1.2) auf ein auf dem
Werkzeugunterteil (3.2) liegendes und zu bearbeitendes Werkstück (5) einwirkt und der Hub des Stößels (1.1) über einen oder vor einem oberen Totpunkt (OT) zu einem oder über einen unteren Totpunkt (UT) betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuer-und Regeleinrichtung (4) Werte aus Betriebszuständen im System der Presse (1) bei der Bearbeitung des Werkstücks (5) aufgenommen und entsprechend der Funktion
F (x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>—
x 2
zu Daten ausgewertet und über die Antriebseinrichtung (2) für die Bewegung des
Stößels (1.1) verwendet werden und so die Presse (1) permanent nach einem für das
Werkstück (5) erforderlichen Kräftesystem mit jeweils aktiv in ihrer Position und ihrer
Dimension (Betrag) beeinflusster oder veränderter Kraft gesteuert oder geregelt betrieben wird, wobei
o F(x) eine funktionsgemäß gesteuerte Kraft,
o F2 eine örtlich wirkende Kraft,
o x einen Bereich einer variierbar wirkenden Kraft und
o L einen variierbaren Bereich wirkender Kräfte
darstellen, und Werte als Daten von mindestens
eines Kraft- und Wegeverlaufs und
einem Element der Antriebseinrichtung (2), einer Veränderung eines
Beriebswertes im System der Presse (1) oder dem Prozeß des zu bearbeitenden Werkstücks (5),
1 die den Hub (h) des Stößels (1.1) beeinflussen, aufgenommen und verarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte als Daten a) des Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels (1.1) entsprechend der Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und b) unter den von mindestens einem Element der Antriebseinrichtung (2), einer Veränderung eines Beriebswertes im System der Presse (1) oder des zu bearbeitenden Werkstücks (5) beeinflußten
Bedingungen des Hubs (h) des Stößels (1.1) entsprechend der Formel a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) +
aufgenommen und verarbeitet werden.
Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erste (4.1.1) Daten aus der Erfassung von Werten eines Wegeverlaufs oder einer Position aus dem Hub (h) des Stößels (1.1) durch die Verwendung eines ersten Mittels (4.1) erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Daten (4.2.1) aus der Erfassung mindestens eines Ist-Wertes einer Kraft oder eines kraftäquivalenten Wertes in mindestens einem der Antriebselemente (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) der Antriebseinrichtung (2) durch die Verwendung eines zweiten Mittels (4.2) erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Daten (4.2.1) aus der Erfassung mindestens eines Ist-Wertes einer Kraft in mindestens einer der Zugstangen (2.1.2) oder mindestens in einem Zugpleuel (2.1.3) oder in mindestens einer der Zugstangen (2.1.2) und mindestens in einem Zugpleuel (2.1.3) durch die Verwendung des zweiten Mittels (4.2) erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Werte von Kräften für die zweiten Daten (4.2.1) mittels an den Zugstangen (2.1.2) oder Zugpleueln (2.1.3) angebrachten Dehnmessstreifen oder Piezoelementen erfasst werden.
2
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dritte Daten(4.3.1) mindestens eines Ist-Wertes mindestens eines Motors oder Servomotors (2.1.1) der Antrieb seinrichtung (2) durch die Verwendung eines dritten Mittels (4.3) erfasst werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Daten (4.3.1) aus Werten einer Leistungsaufnahme, eines Drehmoments, eines Motorstromes, einer Drehzahl oder eines Drehwinkels mindestens eines
Antriebselements (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) wie Motors oder Servomotors (2.1.1) durch die Verwendung eines dritten Mittels (4.3) erfasst werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vierte Daten (4.4.1) aus der Erfassung mindestens einer Veränderung eines erfassten Ist- Wertes oder einer Veränderung eines Beriebswertes im System der Presse (1) durch die Verwendung eines vierten Mittels (4.4) aufgenommen werden.
10. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens einer der Werte von ersten (4.1.1), zweiten (4.2.1), dritten (4.3.1) und vierten Daten (4.4.1) zu fünften Daten (4.5.1) durch die Verwendung fünfter Mittel
(4.5) ausgewertet oder geregelt werden.
11. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte, dass
a) mindestens ein Datum (eine Datei) von den ersten bis vierten Daten
(4.1.1, 4.2.1, 4.3.1 und 4.4.1) aufgenommen und zu fünften Daten (4.5.1) ausgewertet, verarbeitet oder geregelt wird,
b) durch die fünften Mittel (4.5) die aufgenommenen zu für das
Werkstück (5) geltenden Werten von Daten verglichen oder geregelt und über die Antriebseinrichtung (2) und den Stößel (1.1) auf das Werkzeugoberteil (1.2) und das Werkzeugunterteil (3.2) als quasi Steuersignale übertragen werden, wonach
c) die auf das Werkzeugoberteil ( 1.2) und Werkzeugunterteil (3.2) wirkenden Kräfte entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstücks (5) auf dieses örtlich differenziert oder
3 variiert in ihren Dimensionen, d.h. in ihren quantitativen Beträgen eingesteuert oder geregelt und eingesteuert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verarbeiteten fünften Daten (4.5.1) für die Auslösung von mindestens eine der Aktionen
• zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse (1) ausgewertet werden,
• zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse (1) ausgewertet werden oder
• zum Synchron- oder Asynchronlauf von Antriebselementen (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) der Antriebseinrichtung (2)
in mindestens einem Soll/Ist- Vergleich von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten Daten (4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1) ausgewertet und als Sollwerte durch die Verwendung der fünften Mittel (4.5) eingesteuert oder geregelt und eingesteuert werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Wert der ersten bis vierten erfassten Daten (4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1) und ausgewerteten fünften Daten (4.5.1) für eine Beeinflussung von
Preßkraftreaktionen im System der Presse (1) zur Schlagdämpfung oder bei
Durchbiegungen des Stößels (1.1) zur veränderten Kraftverteilung verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der
Auslösung der Aktionen oder Reaktionen mindestens Teilfunktionen einer
Ziehkisseneinrichtung übernommen oder aktiv unterstützt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Daten für den Überlastschutz, Notbetrieb oder Stillsetzung der Presse (1) vor
Erreichung eines eingestellten Wertes von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten Daten (4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1) und ausgewerteten fünften Daten (4.5.1) einer Aktions- oder Reaktionskraft ausgelöst werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten und ausgewerteten fünften Werte als Gradient einer Dimension oder einer Position von mindestens einem der Antriebselemente (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) gemessen, ausgewertet und bei Abweichung von den Sollvorgaben zur veränderten Verteilung für eine Aktions- oder
Reaktionskraft neu vorgegeben werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von mindestens einem der ersten bis vierten erfassten und ausgewerteten fünften Werte als Gradient einer Dimension oder einer Position von mindestens einem der Antriebselemente (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) gemessen, ausgewertet und für einen vorausschauenden Lernhub (h) des Stößels (1.1) vorgegeben werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Presse (1) in einer derartigen Beziehung des Hubes (h) des Stößels (1.1) zu einer Länge des Zugpleuels (2.1.3) betrieben wird, die einer Berechnung gemäß einer Fourier-Reihe entspricht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Presse (1) von der Antrieb seinrichtung (2) zu dem Stößel (1.1) über mindestens zwei Antriebsstränge (2.1.4) betrieben wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebsstrang (2.1.4) von einem eigenen Motor oder Servomotor (2.1.1) betrieben wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebsstrang (2.1.4) mit Motor oder Servomotor (2.1.1) und Zugstange (2.1.2) über die verbindende Steuer-und Regeleinrichtung (4) betrieben wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ziehkissen einrichtung unter Einhaltung eines im Unterbau (3) vorgesehenen
Freiraumes (3.3) betrieben wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Antriebsstrang (2.1.4) mittels einer lösbaren rotatorischen oder translatorischen Wirkverbindung (2.2) zwischen mindestens einem der
Antriebselemente (2.1) des Antriebsstrangs (2.1.4) im Wechsel des jeweiligen Hubes
5 (h) des Stößels (1.1) elektrisch oder mechanisch gekoppelt oder entkoppelt betrieben wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der
Antriebsstrang (2.1.4) mit dem Servomotor (2.1.1) elektrisch gekoppelt oder entkoppelt betrieben wird, wobei die Wirkverbindung (2.2) mindestens eine der Antriebscharakeristiken
d) einer Momenten- oder Lageregelung,
e) einer Steuerung/Regelung im Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf, f) einer kraft- und momentenfreien Schaltung,
g) eines Selbstlaufs der Presse (1),
h) einer externen Ausbalancierung,
i) eines Schwerkrafteinflusses
umfasst, wobei in einem momentenfreien Betriebsmodus des Servomotors (2.1.1) der Stößel (1.1) bewegt und dieser Betriebsmodus für eine betriebssichere Verfügbarkeit der Presse (1) verwendet werden kann.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wirkverbindung (2.2) des Antriebs Strangs (2.1.4) als mechanische Koppelung formschlüssig oder reibschlüssig oder kraftschlüssig oder im Wechsel geschlossen und gelöst wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Erzielung eines Gleichlaufes oder von Ausgleichbewegungen des Stößels (1.1) während mindestens eines Teilweges des Abwärtshubes (h) mindestens ein
Antriebsstrang (2.1.4) gekoppelt und während mindestens eines Teilweges des Aufwärtshubes (h) der Antriebsstrang (2.1.4) entkoppelt betrieben wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei asymmetrisch wirkenden Kräften des Stößels (1.1) dieser zunächst parallel vom oberen Totpunkt (OT) in Richtung zum unteren Totpunkt (UT) bewegt und nach Auftreffen des Werkzeugoberteils (1.2) auf das Werkzeugunterteil (3.2) eine resultierende ungleiche Bewegung der zwei Antriebs stränge (2.1.4) fortgeführt wird, wobei das Werkzeugoberteil (1.2) und das Werkzeugunterteil (3.2) nun parallel
6 geschlossen und dabei durch die ungleiche Weiterbewegung über die Federsteifigkeit der Presse (1) asymmetrisch wie ungleich wirkende Kräfte gezielt erzeugt werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (1.1) und die Antriebsstränge (2.1.4) vor Erreichen des unteren Totpunktes
(UT) und bei Erreichen der asymmetrisch wie ungleich wirkenden Kräfte in einem Reversierbetrieb in Richtung oberer Totpunkt (OT) bewegt werden, wobei das Werkzeugoberteil (1.2) vom Werkzeugunterteil (3.2) weg bewegt wird. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in einem Antriebsstrang (2.1.4) wirkende größere Kraft als führender Wert für den Betrieb der Presse (1) verwendet wird und besagter Antriebsstrang (2.1.4) ohne Reversierbetrieb durch den unteren Totpunkt UT und dann zum oberen Totpunkt (OT) gefahren wird, wobei der andere Antriebsstrang (2.1.4) mit der geringer wirkenden Kraft vor dem unteren Totpunkt (UT) zum Stillstand kommend und umgesteuert und reversiert und dann gemeinsam mit dem erstgenannten
Antriebsstrang (2.1.4) der Stößel (1.1) mit dem Werkzeugoberteil (1.2) in einer Parallelbewegung zum Werkzeugunterteil (3.2) wieder zum oberen Totpunkt (OT) gefahren wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in
Abhängigkeit von mindestens einem von Werten oder Gradienten der zu
übertragenden Umformkräfte, Geschwindigkeit oder Wege oder einer der Positionen der Arbeitsstufen der Umformung, der Antriebselemente (2.1) oder der Stellungen des Stößels (1.1) die Wirkverbindung (2.2) geschlossen oder gelöst oder kraft- oder lageabhängig beeinflusst wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit des sich von oder vor oder nach einem oberen Totpunkt (OT) abwärts bewegenden Stößels (1.1) unmittelbar vor dem Auftreffen des mit dem Werkzeugoberteil (1.2) verbundenen Stößels (1.1) auf das Werkzeugunterteil (3.2) verzögert wird, um eine stoßartige Belastung zu reduzieren und
7 nach Auftreffen des Werkzeugoberteils (1.2) der Stößel (1.1) gesteuert oder geregelt bis zum unteren Totpunkt (UT) abwärts und danach aufwärts bewegt wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Stößel (1.1) vor oder aus seinem oberen Totpunkt (OT) bis kurz vor dem Auftreffen auf ein Element der Ziehkisseneinrichtung mittels eigener Schwerkraft nach unten bewegt wird,
b) dabei zur Verringerung des Auftreffschlags des Stößels (1.1) auf das Element der Ziehkisseneinrichtung mittels eines
generatorischen Betriebs des Motors (2.1.1) der Stößel (1.1) abgebremst wird,
c) sodann mit kontrollierter Geschwindigkeit das Element der
Ziehkisseneinrichtung nach unten bewegt und das Werkstück (5) umgeformt wird und
d) danach der Stößel (1.1) zum oberen Totpunkt oder zur oberen
Endlage (OT) gefahren wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass
a) der Stößel (1.1) aus seinem oberen Totpunkt (OT) im geregelten Antrieb nach unten bewegt wird,
b) wobei alle erforderlichen Werte oder Gradienten einer
Geschwindigkeit beim Auftreffen auf ein Element (3.3) der Ziehkisseneinrichtung und einer Umformgeschwindigkeit festgelegt werden können, und
c) nach dem Umformen des Werkstücks (5) der Stößel (1.1) zum
oberen Totpunkt oder zur oberen Endlage (OT) gefahren wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformen des Werkstücks (5) der Stößel (1.1) zum oberen Totpunkt (OT) oder zur oberen Endlage mit unterstützender Krafteinleitung gefahren wird.
8
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei auftretenden asymmetrischen Kräften in der Ziehkisseneinrichtung über die getrennt betriebenen Antriebs stränge (2.1.4) unabhängige Krafteinleitungen in den Stößel (1.1) erfolgen, die eine die originäre Bewegung des Stößels (1.1) sowie parallele Bewegung des Werkzeugoberteils (1.2) zum Werkzeugunterteil (3.2 bewirkende Führung sichern, welche Krafteinleitungen sowohl eine Schrägstellung des Stößels (1.1) als auch unterschiedliche Auftreff Schläge des Stößels (1.1) vermeiden.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, gekennzeichnet durch die
Verwendung der Steuer- und Regeleinrichtung (4) zur Aufnahme, Auswertung und
Einsteuerung/Einregelung von mindestens einem der Werte oder Parameter für mindestens eine der Dimensionen oder Gradienten
von zu übertragenden Umformkräften, Gegenkräften oder einer Geschwindigkeit oder
- einer der Positionen der Arbeitsstufen der Umformung, der Antriebselemente (2.1) oder der Stellungen des Stößels (1.1),
für den Betrieb der Presse (1).
37. Verfahren zum Betreiben der Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36,
gekennzeichnet durch die Verwendung eines Programms mit mindestens eine der Programmfunktionen
a) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend der Funktion
F (x) =— · F2 unter der Bedingung L>x>— , so dass die Presse (1) x 2
permanent nach einem für das Werkstück (5) erforderlichen
Kräftesystem entsprechend den Bedingungen des zu bearbeitenden
Werkstücks (5) geregelt und gesteuert betrieben werden kann, b) Bearbeitung der ersten bis fünften Daten entsprechend eines Kraft- und Wegeverlaufs des Stößels (1.1) gemäß der Funktion f(x) = a(0)/2 + a(l)*cos(l*x) + ... + und unter den Bedingungen des Hubs (h) des Stößels (1.1) entsprechend der Formel a(0)/2 +
a(l)*cos(l*x) + a(2)*cos(2*x) + ... + b(l)*sin(l*x) + b(2)*sin(2*x) +
9 c) Bearbeitung der aufgenommenen ersten bis vierten und
ausgewerteten fünften Daten als Steuer- und regelbare Soll- Vorgaben für die Antrieb seinrichtung (2) und Bewegung des Stößels (1.1), so dass die vom Werkzeugoberteil (1.2) und
Werkzeugunterteil (3.2) zu übertragenden Kräfte örtlich
differenziert auf das Werkstück (5) wirken können,
d) Aktivierung von Befehlen zur Auslösung von Aktionen
o zur Veränderung einzuregelnder oder einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse (1),
o zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der
Presse (1) oder
o zum Synchron- oder Asynchronlauf von
Antriebselementen (2.1, 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3) der
Antriebseinrichtung (2) und
Aktivierung von Befehlen für eine Beeinflussung von
Preßkraftreaktionen im System der Presse (1) für eine
Schlagdämpfung oder zur Kraftverteilung bei Durchbiegungen des Stößels (1.1),
e) Vorgabe eines Bedienungsalgorithmus' für eine Pressenführung nach den obligatorisch erforderlichen und möglichen
Arbeitsabläufen der Presse (1) und
f) visuelle Bereitstellung pressenrelevanter Informationen auf einem Display aus dem Bedienungsalgorithmus, inbesondere über Arbeitsfolgen, Betriebssituationen und erforderliche Eingriffe, wobei
Schnittstellen für mindestens eine dieser Programmfunktionen zur jeweiligen
Einordnung in einen Programmbetrieb sowohl einer Transferpresse oder Pressenstraße als auch in deren periphere Funktionen, vorzugsweise dem Programmbetrieb für die Funktionen eines Ziehkissens und einer Transfereinrichtung vorgesehen sind.
38. Presse (1) mit Unterantrieb zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 37, aufweisend
• mindestens eine in einem Unterbau (3) angeordnete
Antriebseinrichtung (2), deren Antriebselemente (2.1) mit
10 mindestens einem Motor oder Servomotor (2.1.1) und mindestens einer Zugstange (2.1.2) mindestens einen Antriebsstrang (2.1.4) zu mindestens einem einen Hub (h) ausführenden, ein Werkzeugoberteil (1.2) aufnehmenden Stößel (1.1) bilden, · mindestens ein auf dem Unterbau (3) angeordnetes
Werkzeugunterteil (3.2), wobei der Stößel (1.1) mit dem
Werkzeugoberteil (1.2 auf ein auf dem Werkzeugunterteil (3.2) liegendes und zu bearbeitendes Werkstück (5) einwirkt, und • eine Daten aus Zuständen des Betriebsverhaltens der Presse (1) aufnehmende oder regelnde sowie die Antriebseinrichtung (2) und
Bewegung des Stößels (1.1) steuernde oder regelnde oder regelnde und steuernde Steuer-und Regeleinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-und Regeleinrichtung (4) mindestens
a) ein erstes Mittel (4.1) für die Erfassung von ersten Daten (4.1.1) eines Wegeverlaufs sowie einer Position aus dem Hub (h) des
Stößels (1.1),
b) ein zweites Mittel (4.2) für die Erfassung von zweiten Daten (4.2.1) einer Kraft in mindestens einer Zugstange (2.1.2) oder einem Zugpleuel (2.1.3) oder einer Zugstange (2.1.2) und einem Zugpleuel (2.1.3),
c) ein drittes Mittel (4.3) für die Erfassung von dritten Daten (4.3.1) von Werten einer Leistungsaufnahme, eines Drehmoments, eines Motorstromes, einer Drehzahl oder eines Drehwinkels mindestens eines Antriebselements (2.1), vorzugsweise eines Motors (2.1.1), d) ein viertes Mittel (4.4) für die Erfassung von vierten Daten (4.4.1) mindestens eines Ist-Wertes einer Leistung oder Leistungsanstiegs im System der Presse (1) oder
e) fünfte Mittel (4.5) für die Auswertung von fünften Daten (4.5. l)zur Auslösung von mindestens eine der Aktionen
o zur Veränderung einzuregelnder oder
einzusteuernder Werte zum Betreiben der Presse (1),
o zum Überlastschutz, Notbetrieb oder zur Stillsetzung der Presse (1) oder
11 o zum Synchron- oder Asynchronlauf von
Antriebselementen (2.1) der
Antrieb seinrichtung (2)
aufweist.
39. Presse (1) nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch die Kombination mindestens eines der ersten bis vierten Mittel (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) zur Aufnahme von mindestens eines Datums der ersten bis vierten Daten (4.1.1, 4.2.1, 4.3.1, 4.4.1) mit den fünften Mitteln (4.5) zur Auswertung von fünften Daten (4.5.1) für eine Beeinflussung von Preßkraftreaktionen im System der Presse (1) für eine Schlagdämpfung oder zur
Kraftverteilung bei Durchbiegungen des Stößels (1.1).
40. Presse (1) nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (1.1) mittels mindestens einer Zugstange (2.1.2) oder einem Zugpleuel (2.1.3) oder Zugstange (2.1.2) und Zugpleuel (2.1.3) infolge der Wirkung der fünften Mittel (4.5) der Steuer- und Regeleinrichtung (4) mit differenziert wirkenden Kräften
beaufschlagbar ist.
41. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 40 dadurch gekennzeichnet, dass von der Antriebseinrichtung (2) zu dem Stößel (1.1) mindestens zwei Antriebsstränge
(2.1.4) angeordnet sind.
42. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebsstrang (2.1.4) mit mindestens einem eigenen Motor (2.1.1) verbunden ist.
43. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antriebsstrang (2.1.4) mit Motor (2.1.1) (2.1.1.1) und Zugstange (2.1.2) mit der Steuer-und Regeleinrichtung (4) verbunden ist. 44. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass im
Unterbau (3) ein als Schrottschacht oder für eine Ziehkisseneinrichtung nutzbarer Freiraum (3.3) vorgesehen ist.
45. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Antriebs sträng (2.1.4) eine elektrisch oder mechanisch wirkende lösbare rotatorische oder translatorische Wirkverbindung (2.2) aufweist, die im
12 Wechsel des jeweiligen Hubes (h) des Stößels (1.1) koppelbar oder entkoppelbar ausgestaltet ist.
46. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wirkverbindung den Servomotor (2.1.1) umfasst.
47. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Wirkverbindung (2.2) formschlüssig oder reibschlüssig oder
kraftschlüssig ausgestaltet ist.
48. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Antriebsstrang (2.1.4) zur Erzielung eines Gleichlaufes oder von Ausgleichbewegungen des Stößels (1.1) während mindestens eines Teilweges des Hubes (h) koppelbar oder entkoppelbar ausgestaltet ist.
49. Presse (1) nach einem der Ansprüche 38 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass bei asymmetrisch wirkenden Kräften des Stößels (1.1) dieser parallel vom oberen Totpunkt (OT) in Richtung zum unteren Totpunkt (UT) bewegbar und nach Auftreffen des Werkzeugoberteils (1.2) auf das Werkzeugunterteil (3.2) eine resultierende ungleiche Bewegung der zwei Antriebsstränge (2.1.4) fortführend ausgebildet ist, wobei das Werkzeugoberteil (1.2) und das Werkzeugunterteil (3.2) parallel zueinander stehen und dabei asymmetrisch wie ungleich wirkende Kräfte gezielt erzeugbar sind.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (1.1) und die Antriebsstränge (2.1.4) vor Erreichen des unteren Totpunktes (UT) und bei Erreichen der asymmetrisch wie ungleich wirkenden Kräfte in einem Reversierbetrieb (Drehrichtungsumkehr der Antriebseinrichtung) in Richtung oberer Totpunkt (OT) bewegbar sind, wobei das Werkzeugoberteil (1.2) vom
Werkzeugunterteil (3.2) weg bewegbar ist.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in einem Antriebsstrang (2.1.4) wirkende größere Kraft als führender Wert für den Betrieb der Presse (1) verwendbar ist und besagter Antriebsstrang (2.1.4) ohne
Reversierbetrieb (Drehrichtungsumkehr der Antriebseinrichtung) durch den unteren
13 Totpunkt UT und dann zum oberen Totpunkt OT fahrbar ist, wobei der andere Antriebsstrang (2.1.4) mit der geringer wirkenden Kraft vor dem unteren Totpunkt UT zum Stillstand kommend und umsteuerbar und reversierbar ausgebildet und gemeinsam mit dem erstgenannten Antriebs sträng (2.1.4) der Stößel (1.1) mit dem Werkzeugoberteil (1.2) in einer Parallelbewegung zum Werkzeugunterteil (3.2) wieder zum oberen Totpunkt (OT) fahrbar ausgebildet ist.
14
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