EP2613930B1 - Metall- oder keramikpulver-elektropresse und steuerverfahren dafür - Google Patents

Metall- oder keramikpulver-elektropresse und steuerverfahren dafür Download PDF

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EP2613930B1
EP2613930B1 EP11804926.1A EP11804926A EP2613930B1 EP 2613930 B1 EP2613930 B1 EP 2613930B1 EP 11804926 A EP11804926 A EP 11804926A EP 2613930 B1 EP2613930 B1 EP 2613930B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spindle
stroke
press
control
punch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11804926.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2613930A2 (de
Inventor
Roland Menzel
Herbert Ludwig GRÖBL
Axel Heinemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DORST Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
DORST Technologies GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by DORST Technologies GmbH and Co KG filed Critical DORST Technologies GmbH and Co KG
Publication of EP2613930A2 publication Critical patent/EP2613930A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2613930B1 publication Critical patent/EP2613930B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • 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
    • B30B1/18—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 screw means
    • B30B1/186—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a metal or ceramic powder electric press with the preamble features of claim 1 and to a control method therefor.
  • presses for pressing a metallic and / or ceramic powdery material is well known, such as from DE 101 35 523 C2 .
  • a press drive By means of a press drive, an upper-side and a lower-side punch device is displaced relative to a die opening of a die in order to press powder or granules introduced into the die opening into a pressed part by means of the punch device.
  • hydraulic or mechanical drives are used to drive such presses.
  • Genus unknown is known DE 36 25 420 A1 a device for producing ceramic molded parts, in which molding blocks are pressed in a molding box using an electric motor-driven screw press, which serve for example for the lining of furnaces.
  • an electric motor-driven screw press which serve for example for the lining of furnaces.
  • ceramic materials and to be achieved pressing parts make completely different demands on structure and forces acting and power requirements on the presses as in the case of presses with which highly compressed and hard pressed parts, in particular Tool components to be pressed from metallic or ceramic material.
  • assemblies having two or more punches which are retracted into the die opening from above and / or below the die opening can be realized, wherein the individual punches are moved relative to one another at different speeds and / or stroke distances.
  • the movement distances of the individual punches and these adjusting tool components are referred to as axes.
  • a number of graphic drawings corresponding to the number of axes is made in a first step in order to clarify the required sequence of movement of the individual punches relative to a base plane of the press or of the tool.
  • the movement sequences are nominal paths of the punches or other components of individual axles over time.
  • a so-called probe stroke is performed as a first stroke or as a later pressing trial to determine if programming in the machine readable program code has been done correctly.
  • JP 2000051953 A describes a non-generic bending press and a bending method, which serve to bend a portion of a workpiece relative to the rest of the workpiece at a predefined angle.
  • the workpiece is placed on a motorized driven table and pressed with the table up around a cutting edge of a punch.
  • an audible signal is sounded to alert an operator to the final phase to allow the operator to monitor a bending progress on a display.
  • a final stretch of bending can be controlled by means of a manual pacer.
  • DE 197 21 272 A1 relates to an electric pressing apparatus having a pressing member which is axially movable for applying a pressure to a workpiece to be pressed.
  • the apparatus further includes an electric drive motor, a motor driver for driving the electric drive motor, a drive mechanism having a threaded drive shaft operatively connected thereto for rotation by the drive motor, transmission means for converting the rotational movement of the drive shaft into an axial movement of the pressing member are operatively connected to the threaded drive shaft and the pressing member, and a plurality of control means for setting, storing and fixing predetermined positions of the pressing member.
  • control means operable switch can be preset by means of two hands to move to the pressing element certain positions or stop a sequence of movement down. In addition serve by means of hands operable switches for programming the to be controlled by a central control component motor driver or motor.
  • EP 1 439 949 B1 In the field of hydraulic and mechanical presses, a method for adjusting a ceramic or metal powder press tool, in which a machine tool control method of a machine tool programming for parallel control of a plurality of controllable tool devices is established, is described in a flow chart for a press stroke based on a press cycle. Target or target values for tooling parameters are determined. Subsequently, the tool starts a probe hub to check the created control procedure.
  • EP 1 439 949 B1 indicates, in order to solve the problem, that the trial stroke with respect to expected movements with the thus completed control method in the form of a machine control program for the press and the tool are not performed in the tool, but simulated in advance in a computer device on the basis of the coded for the machine control program as a simulated probe stroke. Only when this step is satisfactory, the sample stroke is carried out with the tool in the press.
  • the object of the invention is to provide a metal or ceramic powder electric press with at least one spindle and a control method therefor, which enable the setting or checking of adjusted control parameters in a secure manner.
  • a first stroke or sample stroke should be able to be carried out as well as possible in a controllable manner.
  • a metal or ceramic powder electric press or a press tool of such a press is accordingly preferred with a stamping device, which is designed to be pressed into a pressing part for pressing a powder and / or granulate in a die of at least one stamp - in particular by means of a plurality in the axial direction relative to each other stamps, with at least one spindle device which a spindle and a spindle wheel wherein the at least one spindle device, the stamp device or relative to each other adjustable components of the stamping device is adjustable depending on the drive direction in or against a pressing direction, with at least one spindle drive, which is arranged to drive the spindle or the spindle wheel, and with a control device configured or programmed, after the programming of control parameters as a hub, to perform a first stroke or trial stroke with a movement sequence of the spindle device and the stamp device which can be interrupted before the end of the first stroke or sample stroke, and with a manually operable control component, which is designed or programmed in conjunction with
  • the motion sequence is dependent on the operation of the manually actuated control component continuously runs or stopped.
  • the motion sequence is not just a start or a predefined stop point to a next predefined stop point.
  • the hub is steplessly controlled, at least in sections, means that it is not absolutely necessary to control the entire mobile movement path by means of manual operation. It is also possible to have an automatic experience one or more preprogrammed points by means of the control device, in order then to control a section of the subsequent movable movement path or all of these by means of the manual actuation starting from such a point.
  • Such a manually operable control component can be designed in a simple manner for transmitting a pulse or other control signal to the control device.
  • the powder and / or granules consists at least predominantly of metal or ceramic material for pressing in particular tool components, such as gears, linkage components and the like.
  • Household goods are also pressable, e.g. Cups and plates.
  • the stamping device can consist in the simplest way of a single stamp, which in the pressing operation, e.g. a flat plate or a cutting blade presses.
  • the stamp device can also have a multiplicity of punches, which are arranged so as to be differently adjustable relative to one another in their own framework, in order to produce, for example, during the pressing process. to press a gearwheel with several height steps in the pressing direction.
  • a motor shaft of the spindle drive itself or a portion of the motor shaft forms the spindle.
  • the motor shaft e.g. is coupled by means of a front-side screw or by means of a gear with a spindle or a spindle wheel to enable the spindle or the spindle wheel in a rotation.
  • control component and the control device are designed or programmed, with manual actuation of the Control component the stroke gradually to each continue at least one step.
  • the control device is accordingly configured and / or programmed in a simple manner, not to control the sequence of movements continuously after the program input, but in defined or definable steps.
  • a stepless or quasi-continuous sequence is ultimately understandable as a stepwise sequence, since all controls are clocked at least in parts of the control device and thus performed in at least minimal processing steps. Resuming means a new initiation of movement regardless of the direction of movement.
  • the stroke can be continued at each step a predetermined or predetermined spatial offset amount of a spatial distance of one of the tool components.
  • the stroke can be advantageously continued at each step a predetermined or predetermined time offset amount of a time expiration period.
  • the stroke is thus defined depending on the embodiment of a spatial or particularly preferably a temporal measure.
  • a step size of the offset amount can be adjustable by means of a step size input device.
  • a step size input device for example, a mechanical actuator or an electronic Keyboard, such as numeric keypad, serve the controller.
  • step size is adjustable between individual steps.
  • the manually operable control component is an electrical or electronic control element, in particular an electric pushbutton emitting an adjustment or control signal per pressure.
  • a signal of the control device can be applied, which then a targeted control of the spindle drive by e.g. makes such a predefined step.
  • the control device initiates a movement of the tool components, in particular a single such step.
  • the tool components can be traversed step by step in temporal or spatial steps, depending on the specification of the offset manipulated variable.
  • the manually operable control component is a mechanical adjusting element, in particular a handwheel.
  • a pulse or a plurality of pulses or corresponding control signals can be output to the control device by means of a handwheel, the control device then advancing the adjustable components of the tool by a corresponding number of steps triggers or controls by means of the electric drive components.
  • a reversal of the adjustment movement of the tool components for at least the.
  • a direction signal input via eg a direction switch next step is triggered.
  • valves are different, can in an electric drive by switching a drive direction of the electric drive motors or drive actuators, the adjustment of the tool components comparatively easy to a backward movement and then be converted to a new forward movement.
  • the changeover to the renewed forward movement can, depending on the embodiment, be carried out automatically when the direction signal is not repeated repeatedly or preferably only after the direction signal has been entered again.
  • a step movement distance can in particular be predeterminable within the entire movement distance of the tool components, within which the movement takes place continuously, in particular stepwise.
  • a control method which is carried out in a particularly metal or ceramic powder electric press or in a press tool of such a press with a stamping device, wherein the metal or ceramic powder electric press or the press tool is adjustably designed for pressing a powder and / or or granules in a die of at least one stamp - in particular by means of a plurality in the axial direction relative to each other adjustable punch - to a pressing member having at least one spindle device having a spindle and a spindle wheel, wherein the at least one spindle device, the punch device or relatively adjustable components of Stamping device is designed to be adjustable depending on the drive direction in or against a pressing direction, with at least one spindle drive, which is arranged to drive the spindle or the spindle wheel, and with a control device which is designed or programmed, after programming control parameters as a hub stroke or a first stroke with a before the end of the first stroke. or sample hubs interruptible movement of the spindle device and the punch device to
  • pressing of metallic and / or ceramic pressed parts, in particular tool components, out of the field of tool construction by means of a press, whose main press drive is electrically operated is made possible, wherein pressing forces not only in force ranges of 50-1500 kN, but in particular also of 10,000 kN, 15,000 kN, 20,000 kN or more can be achieved with high stroke rates at the same time.
  • Such an arrangement can be used in conjunction with a single main press drive in order to carry out the pressing by means of the spindle drive as a single press drive associated with the respective punches.
  • Such an arrangement can also be used within a press arrangement driven by an upper or lower side main press drive for adjusting the individual punches relative to one another.
  • a combination of these two concepts can be implemented.
  • an exemplary press 1 which is constructed as a metal or ceramic powder electric press, consists essentially of components known per se.
  • a press base 10 supports via guide rods 11 from an upper press structure.
  • a die 13 is either fixedly mounted on the guide rods 11 or displaceably mounted along the guide rods 11.
  • the die 13 has a central die opening 14 into which powder or granules to be pressed are pressed into the pressed part.
  • the powder supplied from a powder container 17 can be pressed in the die opening 14 by punches 15, 15 *, which project from above or below into the die opening 14.
  • the punch 15, 15 * projecting from above into the die opening 14 are fastened to an upper punch device 16 or are part of an upper punch device 16.
  • the upper punch device 16 is adjustable downwards or upwards in and against a pressing direction by means of an upper-side press drive ,
  • the upper-side press drive is designed as a spindle device 20.
  • the one or more lower punch 15 * are attached to a lower punch means or part of a lower punch means, which is arranged below the die opening 14.
  • the upper punch device 16 and the lower punch device can be arranged directly in the press frame or press structure or arranged in an adapter which can be used in the press frame, as is known per se.
  • the spindle drive 22 is part of a spindle device and is designed via at least one spindle 21 and at least one spindle wheel 23 of the spindle device 20, the components of the upper punch device 16 in or against the direction of the die opening 14 to drive and adjust.
  • the spindle drive 22 is fixed in position with a trained as a carrier 12 upper press frame, the guide rods 11 or any other positionally fixed relative to the environment of the press 1 component.
  • the spindle drive 22 can thus enable the spindle wheel 23 to rotate ⁇ and, via this, set the spindle 21 sitting in or on the spindle wheel 23 into a rotationally fixed, lateral, axial movement.
  • the components of the upper punch device 16 are adjusted by means of the seated spindle 21 in or counter to the direction of the die opening 14.
  • such a spindle drive 22 can also set a spindle in rotation, in which case the spindle axially offset the spindle wheel rotationally fixed and then wherein the spindle wheel is attached to the stamping device.
  • the press base 10 itself or arranged in this frame members are firmly connected to the guide rods 11 to form a closed frame with these and the carrier 12 fixed thereto.
  • a control device C serves to control the press drive 20 such that the adjustable components of the press 1 are controlled and adjusted by suitable amounts and at suitable times.
  • the control device C is programmed for this purpose by means of a machine-readable program which controls individual drives.
  • the controller C applies a spindle drive control signal sp to drive it to rotate in one of its two directions of rotation.
  • a start time t 0 corresponds to a base state in which the punches 15, 15 * are pulled out of the die opening 14 in order to fill the die opening 14 with the powder from the powder container 17.
  • the punches 15, 15 * along associated movement paths x15, x15 * of the punches 15, 15 * are adjusted by means of the spindle drive 22. Specifically, an upper one of the punches 15 is moved downwardly and finally back up during a first stage of the pressing operation, while a lower one of the punches 15 * is moved back up to the initial position later during the pressing operation and later back down to its original position.
  • a further movement path which represents, for example, a movement of a center pin, the die 13 in the case of an adjustable die or other components.
  • the individual components which can be adjusted relative to one another, are changed with regard to their state of motion, in particular at certain predefined times.
  • the upper of the punch 15 is stationary for a relatively long time before being moved downwards at a relatively high speed of movement.
  • the punch 15 comes into contact with the powder located in the die opening 14 and begins to press it. From this point in time t n , the movement speed of the upper punch 15 is reduced, until finally an end pressing force is reached and no further adjustment of the upper punch 15 takes place.
  • the control device C is able to control, for example, a sample stroke or first stroke after programming not only fixed predefined points for a stop of the movement sequence.
  • the spindle drive control signal sp is applied to the spindle drive 22 by the control device C until the first time t n after the start time t 0 .
  • the subsequent sequence of movements is only conditionally driven by the control device C. Instead of up to a previously preprogrammed further intermediate point or an end time t end of the further movement of the relatively adjustable components by means of the spindle drive 22 is continuously or stepwise carried out due to a manual operation by an operator.
  • the press 1 has, in addition to the control device C and usually for their operation existing display and input elements additional input elements or control components.
  • control components can in many ways in the form of mechanically actuated buttons, inductive input components or
  • a push-button 24 is shown, which serves to input a control signal ss, which causes the control device C, the spindle drive control signal sp only for one only move the spindle drive 22 to the spindle drive 22 to create.
  • a spindle drive 22 designed, for example, as a stepping motor, the particular upper punch 15 would thus only be displaced by one movement step or a corresponding offset amount ⁇ .
  • the offset amount ⁇ can be defined as a spatial offset amount ⁇ h or preferably as a temporal offset amount ⁇ t.
  • the stepless progression of the movement is preferably continued only up to a time window end point t i , at which time a particularly critical phase of the sample stroke is completed.
  • the control device C takes over the further control of the movement sequence and moves the relatively adjustable components either continuously up to the press end position or an end point of the movement, where appropriate, also provided further interruptions of the movement at predefined points or for more manually moving paths could be.
  • a direction key 25 as a control component for inputting a direction signal, which adjusts the direction of movement of the spindle drive 22 and the components driven therefrom. This makes it possible to manually also control a backward movement within the movement sequence, so that, for example, upon reaching a critical state, a return adjustment of the individual components can be made. This is advantageously possible in particular when using an electromotive spindle drive 22, since, in contrast to an adjustment with, for example, hydraulic cylinders, an always defined physical state of the press and of all components is maintained even in backward steps.
  • a handwheel 26 as a rotatable switch as a control component.
  • a rotation ⁇ of the spindle wheel 23 or, in the case of another embodiment of the spindle, by a predefined amount can be performed in one direction by a rotation angle ⁇ of the handwheel 26 in one direction.
  • a backward movement can be controlled at the same time, so that the handwheel not only a continuous or stepwise movement of the pressing process during the sample stroke, but also a provision or backward movement of the components along allows the predetermined pressing process.
  • the step size (t n -t n + 1 ) is preferably the distance between two smallest possible triggerable times t n , t n + 1 , but can preferably be set to a larger time period, which can also be adjusted again during manual operation. It is advantageous for a step size button 27 than a further control component with which an amount of the offset amount ⁇ , that is, for example, an amount of the stroke distance or the temporal step size is adjustable.
  • Fig. 2 shows by means of exemplary steps S1 - S12 a control method for such a drive.
  • a control program for adjusting the individual components of the press 1 which can be adjusted relative to one another, is created in a customary manner.
  • a hub is started.
  • a fourth step S4 an input of data is made which may be necessary for the execution of the manual sample stroke.
  • the start time t 0 , the offset amount, in particular, the time offset amount ⁇ t, the first time t n are inputted after the manual control start timing start point t 0 and the end time t end .
  • other times in particular a time window end time t i or a pause duration t p can be entered. Then the sample hub starts until reaching the time window in which the manual Operation is carried out.
  • the movement sequence is stopped until, in a fifth step S 5 of the method, a next step of the movement sequence or the activation of the next time offset amount after receipt of a first or further control signal ss from one of the control components 24, 26 by the Control device C is obtained.
  • the control device C automatically moves to the next step after the predetermined pause duration t p has elapsed, with clearly time-delayed movement steps.
  • step S6 it is checked whether an emergency stop is required. If not, in an eighth step S8, the movement sequence is continued until either an end time t end or the next time offset amount ⁇ t to be controlled. If an emergency stop is to be performed, the movement is interrupted in a ninth step S9. In both cases, it is preferably checked in a tenth step S10 whether a correction input of control parameters for the control program is required. If so, for example, the first step S1 is advanced to correct the control program. Optionally, all relatively adjustable components are moved back to their original position. If a correction input is not required, it is checked in an eleventh step S11 whether the final point in time t end of the press end position or of a press sequence has been reached. If not, the next step is started in step S5, and thus controlled from manual input to manual input by the procedure. When the end is reached, the pressing operation is stopped in the twelfth step S12.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf ein Steuerverfahren dafür.
  • Zum Herstellen von komplex strukturierten metallischen oder keramischen Teilen, beispielsweise Zahnrädern, ist der Einsatz von Pressen zum Verpressen eines metallischen und/oder keramischen pulverförmigen Materials allgemein bekannt, wie beispielsweise aus DE 101 35 523 C2 . Mittels eines Pressantriebes wird eine oberseitige und eine unterseitige Stempeleinrichtung relativ zu einer Matrizenöffnung einer Matrize verstellt, um in die Matrizenöffnung eingebrachtes Pulver bzw. Granulat mittels der Stempeleinrichtung zu einem Pressteil zu pressen. Mit Blick auf die sehr hohen Presskräfte und die hohe Energiemenge, welche dafür erforderlich sind, werden zum Antreiben solcher Pressen hydraulische oder mechanische Antriebe verwendet.
  • Gattungsfremd bekannt ist aus DE 36 25 420 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung keramischer Formteile, bei welcher in einem Formkasten unter Einsatz einer elektromotorisch angetriebenen Spindelpresse Formsteine gepresst werden, welche beispielsweise zur Verkleidung von Öfen dienen. Derartige keramische Materialien und zu erzielende Pressteile stellen jedoch gänzlich andersartige Anforderungen an Aufbau und wirkende Kräfte sowie Leistungsbedarf an die Pressen als im Fall von Pressen, mit welchen hoch komprimierte und harte Pressteile, insbesondere Werkzeugkomponenten, aus metallischem oder keramischem Material zu pressen sind.
  • Allgemein bekannt ist außerdem durch Präsentation anlässlich der Messe "CERAMITEC 2009" in München, Oktober 2009, ein Konzept einer derartigen Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit einem Elektroantrieb, wobei zur Übertragung einer Presskraft als Hauptpresskraft ein Spindelantrieb mit Spindelrad und Spindel zwischen einen Elektromotor und eine Stempeleinrichtung geschaltet ist. Damit wird in einer Abfolge von Presszyklen in jedem Zyklus ein Pressteil mit immer gleicher Teilehöhe gepresst. Dazu bewegt die Spindel eine Traverse bzw. obere Stempeleinrichtung mit einem Werkzeug- bzw. Pressstempel, welcher zum Pressen als Stempel in eine mit Pulver gefüllte Matrizenöffnung eintaucht. Die Traverse folgt entsprechend einer vorgegebenen Sollbahn. Realisierbar sind darauf aufbauend auch Anordnungen mit zwei oder mehr Stempeln, die von oberhalb und/oder unterhalb der Matrizenöffnung in diese eingefahren werden, wobei die einzelnen Stempel relativ zueinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder Hubstrecken bewegt werden. Die Bewegungsstrecken der einzelnen Stempel und der diese verstellenden Werkzeugkomponenten werden dabei als Achsen bezeichnet.
  • Zur Vorbereitung eines Maschinen-Steuerprogramms für die Presse und das Werkzeug wird insbesondere bei hydraulischen und mechanischen Pressen in einem ersten Arbeitsschritt eine der Achsenzahl entsprechende Anzahl graphischer Zeichnungen zum Verdeutlichen des erforderlichen Bewegungsablaufs der einzelnen Stempel gegenüber einer Grundebene der Presse oder des Werkzeugs angefertigt. Insbesondere handelt es sich bei den Bewegungsabläufen um Sollbahnen der Stempel oder sonstigen Komponenten einzelner Achsen über der Zeit. Anhand dieser Diagramme bzw. Zeichnungen wird in einem nachfolgenden Schritt eine Programmierung ähnlich einer CNC-Programmierung, wie sie von Werkzeugmaschinen-Programmierungen allgemein bekannt ist, durchgeführt. Nach der Programmierung wird als ein erster Hub oder als ein späterer Pressversuch ein sogenannter Probe-Hub durchgeführt, um festzustellen, ob die Programmierung im Maschinenlesbaren Programmcode korrekt erfolgt ist. Insbesondere aufgrund von Effekten wie einer Stauchung beim Pressen, aber auch aufgrund der komplexen Bewegungsverläufe der einzelnen Achsen bzw. Stempel relativ zueinander, zeigen sich bei diesem ersten Hub oftmals Fehler oder Ungenauigkeiten bei der Programmierung und/oder Justierung. Entsprechend sind Nachkorrekturen bei insbesondere der Programmierung und weitere Probe-Hübe erforderlich. In nachteilhafter Weise macht diese Vorgehensweise manchmal einen Nothalt bei den ersten Probe-Hüben erforderlich. Insbesondere kann es vor allem dann auch zu Werkzeugbrüchen kommen, wenn bei Probe-Hüben mit eingesetzten Stempeln und in die Matrizenöffnung eines solchen Werkzeugs eingefülltem Pulver nicht rechtzeitig ein Nothalt erfolgt.
  • JP 2000051953 A beschreibt gattungsfremd eine Biegepresse und ein Biegeverfahren, welche dazu dienen, einen Abschnitt eines Werkstücks relativ zum restlichen Werkstück unter einem vordefinierten Winkel zu biegen. Dabei wird das Werkstück auf einen motorisiert antreibbaren Tisch gelegt und mit dem Tisch nach oben um eine Schneidkante eines Stempels gedrückt. Während der Endphase des Biegens ertönt ein akustisches Signal, welches eine Bedienungsperson auf die Endphase aufmerksam machen soll, damit die Bedienungsperson einen Biegefortschritt auf einer Anzeigeeinrichtung überwacht. Optional kann eine Endstrecke des Biegens mittels eines manuellen Schrittgebers angesteuert werden.
  • DE 197 21 272 A1 betrifft eine elektrische Pressvorrichtung mit einem Presselement, das zum Aufbringen eines Drucks auf ein zu pressendes Werkstück axial beweglich ist. Die Vorrichtung umfasst ferner einen elektrischen Antriebsmotor, einen Motortreiber zum Treiben des elektrischen Antriebsmotors, einen Antriebsmechanismus mit einer ein Gewinde aufweisenden Antriebswelle, die zur Drehung durch den Antriebsmotor mit diesem operativ verbunden ist, Transmissionseinrichtungen, die zum Umwandeln der Drehbewegung der Antriebswelle in eine axiale Bewegung des Presselementes operativ mit der ein Gewinde aufweisenden Antriebswelle und dem Presselement verbunden sind, und mehrere Kontrolleinrichtungen zum Einstellen, Speichern und Feststellen von vorbestimmten Lagen des Presselementes. Als Kontrolleinrichtungen sind mittels zweier Hände betätigbare Schalter voreinstellbar, um mit dem Presselement bestimmte Positionen anzufahren oder einen Bewegungsablauf nach unten anzuhalten. Außerdem dienen mittels Händen bedienbare Schalter zur Programmierung des durch eine zentrale Steuerkomponente anzusteuernden Motortreibers bzw. Motors.
  • DE 197 05 462 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse, wobei während der Bearbeitung von Muster-Werkstücken die aufgebrachte Presskraft über ein elektronisches Handrad verändert wird. EP 1 439 949 B1 geht gattungsfremd im Bereich hydraulischer und mechanischer Pressen von einem Verfahren zum Einstellen eines Keramik- oder Metallpulver-Pressen-Werkzeugs aus, bei dem ein Werkzeugmaschinen-Steuerverfahren einer Werkzeugmaschinen-Programmierung zum parallelen Steuern einer Vielzahl von steuerbaren Werkzeugeinrichtungen erstellt wird, das auf einem Ablaufplan für einen Pressenhub für einen Pressenzyklus basiert. Dabei werden Ziel- oder Soll-Werte für Werkzeugeinrichtungsparameter bestimmt. Nachfolgend wird mit dem Werkzeug ein Probe-Hub zum Prüfen des erstellten Steuerverfahrens gestartet. EP 1 439 949 B1 gibt zur Lösung des Problems an, dass der Probe-Hub hinsichtlich zu erwartender Bewegungsabläufe mit dem derart fertig erstellten Steuerverfahren in Form eines Maschinen-Steuerprogramms für die Presse und das Werkzeug nicht in dem Werkzeug durchgeführt, sondern auf Grundlage des für das Werkzeug codierten Maschinen-Steuerprogramms als simulierter Probe-Hub vorab in einer Rechnereinrichtung simuliert wird. Erst wenn dieser Schritt befriedigend verläuft, wird der Probe-Hub mit dem Werkzeug in der Presse durchgeführt.
  • Allgemein bekannt ist auch, ein Steuerprogramm bei einer hydraulischen Presse so zu ablaufen zu lassen, dass bei dem Probe-Hub fest definierte Punkte in Form von für einen Stopp des Bewegungsablaufs vorbestimmter Positionen für einzelne Achsen angefahren werden, um den Probe-Hub über nur einzelne Abschnitte des Bewegungsablaufs durchzuführen.
  • Auch bei derart hoch automatisierten Steuerprogrammen für das Werkzeug verbleibt während des Probe-Hubs jedoch immer noch ein restliches Risiko einer Kollision.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit zumindest einer Spindel und ein Steuerverfahren dafür bereitzustellen, welche das Einstellen oder Überprüfen eingestellter Steuerungsparameter auf eine sichere Art und Weise ermöglichen. Insbesondere soll ein erster Hub oder Probe-Hub möglichst gut kontrollierbar durchgeführt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder durch ein Pressenwerkzeug einer solchen Presse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Steuerverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
  • Bevorzugt wird demgemäß eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder ein Pressenwerkzeug einer solchen Presse mit einer Stempeleinrichtung, die zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize zumindest eines Stempels - insbesondere mittels einer Vielzahl in axialer Richtung relativ zueinander verstellbarer Stempel - zu einem Pressteil verstellbar ausgestaltet ist, mit zumindest einer Spindeleinrichtung, welche eine Spindel und ein Spindelrad aufweist, wobei die zumindest eine Spindeleinrichtung die Stempeleinrichtung oder relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Stempeleinrichtung je nach Antriebsrichtung in oder entgegen einer Pressrichtung verstellbar ausgebildet ist, mit zumindest einem Spindelantrieb, welcher die Spindel oder das Spindelrad antreibbar angeordnet ist, und mit einer Steuereinrichtung, die ausgestaltet oder programmiert ist, nach Einprogrammierung von Steuerparametern als Hub einen ersten Hub oder Probe-Hub mit einem vor Ende des ersten Hubs oder Probe-Hubs unterbrechbaren Bewegungsablauf der Spindeleinrichtung und der Stempeleinrichtung durchzuführen, und mit einer manuell betätigbaren Steuerkomponente, welche in Verbindung mit der Steuereinrichtung ausgelegt oder programmiert ist, bei manueller Betätigung der Steuerkomponente den Hub zumindest abschnittsweise stufenlos anzusteuern.
  • Unter einer stufenlosen Ansteuerung wird insbesondere verstanden, dass der Bewegungsablauf abhängig von der Betätigung der manuell betätigbaren Steuerkomponente kontinuierlich abläuft bzw. gestoppt wird. Insbesondere erfolgt der Bewegungsablauf nicht nur einem Start- oder von einem vordefinierten Stopppunkt zu einem nächsten vordefinierten Stopppunkt.
  • Dass der Hub zumindest abschnittsweise stufenlos anzusteuern ist bedeutet, dass nicht zwingend die gesamte fahrbare Bewegungsstrecke mittels der Handbetätigung angesteuert werden muss. Möglich ist auch, eine automatische Anfahrung eines oder mehrerer vorprogrammierter Punkte mittels der Steuereinrichtung, um dann ab einem solchen Punkt einen Abschnitt der nachfolgenden fahrbaren Bewegungsstrecke oder diese gesamt mittels der Handbetätigung anzusteuern.
  • Eine solche manuell betätigbare Steuerkomponente kann dazu auf einfache Art und Weise zum Übertragen eines Impulses oder sonstigen Steuersignals an die Steuereinrichtung ausgestaltet sein.
  • Das Pulver und/oder Granulat besteht dabei zumindest überwiegend aus Metall oder keramischem Material zum Pressen von insbesondere Wergzeugkomponenten, beispielsweise Zahnrädern, Gestängekomponenten und dergleichen. Auch Haushaltswaren sind damit pressbar, z.B. Tassen und Teller.
  • Die Stempeleinrichtung kann in einfachster Art aus einem einzigen Stempel bestehen, welcher beim Pressvorgang z.B. eine flache Platte oder eine Schneidklinge presst. Die Stempeleinrichtung kann gemäß bevorzugter Ausgestaltungen aber auch eine Vielzahl von Stempeln aufweisen, welche in einem eigenen Rahmenwerk relativ zueinander unterschiedlich verstellbar angeordnet sind, um beim Pressvorgang z.B. ein Zahnrad mit in Pressrichtung mehreren Höhenstufen zu pressen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung bildet eine Motorwelle des Spindelantriebs selber bzw. ein Abschnitt der Motorwelle die Spindel aus. Alternativ sind jedoch auch Ausgestaltungen möglich, bei welchen die Motorwelle z.B. mittels einer stirnseitigen Schraubverbindung oder mittels eines Getriebes mit einer Spindel oder einem Spindelrad gekoppelt ist, um die Spindel oder das Spindelrad in eine Rotation zu versetzen.
  • Bevorzugt sind die Steuerkomponente und die Steuereinrichtung ausgelegt oder programmiert, bei manueller Betätigung der Steuerkomponente den Hub schrittweise um jeweils zumindest einen Schritt fortzusetzen. Die Steuereinrichtung ist entsprechend auf einfache Art und weise ausgestaltet und/oder programmiert, den Bewegungsablauf nicht nach der Programmvorgabe ununterbrochen, sondern in definierten oder definierbaren Schritten anzusteuern. Im Fall insbesondere einer digitalisierten Ansteuerung ist letztendlich auch ein stufenloser oder quasi-stufenloser Ablauf als eine schrittweiser Ablauf verstehbar, da alle Ansteuerungen zumindest in Teilen der Steuereinrichtung getaktet und somit in zumindest minimalen Abarbeitungsschritten durchgeführt werden. Unter dem Fortsetzen wird dabei eine erneute Bewegungseinleitung unabhängig von der Bewegungsrichtung verstanden.
  • Vorteilhaft kann der Hub bei jedem Schritt einen vorgebbaren oder vorgegebenen räumlichen Versatzbetrag einer räumlichen Strecke einer der Werkzeugkomponenten fortsetzt werden. Alternativ oder kombiniert kann der Hub vorteilhaft bei jedem Schritt einen vorgebbaren oder vorgegebenen zeitlichen Versatzbetrag einer zeitlichen Ablaufdauer fortsetzt werden. Der Hub ist somit je nach Ausgestaltung über ein räumliches oder besonders bevorzugt ein zeitliches Maß definiert.
  • Insbesondere kann eine Schrittgröße des Versatzbetrags mittels einer Schrittgröße-Eingabeeinrichtung verstellbar sein. Dies ermöglicht je nach Bedarf mittels einer entsprechenden der Schrittgröße-Eingabeeinrichtung anstelle einer äquidistanten Schrittgröße eine größere oder kleinere Schrittgröße des Versatzbetrags vorzugeben, so dass für kritische Bewegungsstrecken der Werkzeugkomponenten kleine und für unkritische Bewegungsstrecken große Schrittgrößen einstellbar sind. Als Eingabeeinrichtung kann beispielsweise ein mechanisches Stellelement oder eine elektronische Tastatur, z.B. Ziffernblocktastatur, der Steuereinrichtung dienen.
  • Vorteilhaft ist, wenn die Schrittgröße auch zwischen einzelnen der Schritte verstellbar ist.
  • Gemäß einer einfachen Ausgestaltung ist die manuell betätigbare Steuerkomponente ein elektrisches oder elektronisches Stellelement, insbesondere ein pro Druck ein Verstell- oder Steuersignal ausgebender elektrischer Taster. Damit kann ein Signal der Steuereinrichtung angelegt werden, welche dann eine gezielte Ansteuerung des Spindelantriebs um z.B. einen derart vordefinierten Schritt veranlasst. Bei jeder Betätigung wird von der Steuereinrichtung eine Bewegung der Werkzeugkomponenten um insbesondere einen einzelnen solchen Schritt veranlasst. Dadurch können die Werkzeugkomponenten je nach Vorgabe der Versatzstellgröße in zeitlichen oder räumlichen Schritten Schritt für Schritt durchfahren werden.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist die manuell betätigbare Steuerkomponente ein mechanisches Stellelement, insbesondere ein Handrad. Alternativ oder in Kombination zu einem derartigen elektrischen oder elektronischen Stellelement können mittels eines Handrads abhängig von dessen Drehbetrag ein Impuls oder mehrere Impulse oder entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtung ausgegeben werden, wobei die Steuereinrichtung dann eine Fortbewegung der verstellbaren Komponenten des Werkzeugs um eine entsprechende Anzahl von Schritten mittels der elektrischen Antriebskomponenten auslöst bzw. ansteuert.
  • Besonders bevorzugt ist, wenn mittels eines über z.B. einen Richtungstaster eingebbaren Richtungssignals eine Umkehr der Verstellbewegung der Werkzeugkomponenten für zumindest den nächsten Schritt auslösbar ist. Im Vergleich zu gattungsfremden hydraulischen Pressen, bei welchen für einen Rückwärtsgang aufwändig Flächen von hydraulischen Zylinder/Kolbenanordnungen umzustellen sind, wobei u.a. Ventile anders zu schalten sind, kann bei einem elektrischen Antrieb durch Umschaltung einer Antriebsrichtung des oder der elektrischen Antriebsmotoren oder Antriebsstellglieder die Verstellrichtung der Werkzeugkomponenten vergleichsweise einfach zu einer Rückwärtsbewegung und anschließend zu einer erneuten Vorwärtsbewegung umgestellt werden. Die Umstellung auf die erneute Vorwärtsbewegung kann je nach Ausgestaltung automatisch bei nicht erfolgender wiederholter Eingabe des Richtungssignals oder bevorzugt erst nach erneuter Eingabe des Richtungssignals erfolgen.
  • Eine Schrittbewegungsstrecke kann insbesondere innerhalb der gesamten Bewegungsstrecke der Werkzeugkomponenten vorgebbar sein, innerhalb welcher die Bewegung stufenlos, insbesondere schrittweise erfolgt.
  • Eigenständig bevorzugt wird ein Steuerverfahren, das in einer insbesondere derartigen Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder in einem Pressenwerkzeug einer solchen Presse mit einer Stempeleinrichtung ausgeführt wird, wobei die Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder das Pressenwerkzeug verstellbar ausgelegt ist zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize zumindest eines Stempels - insbesondere mittels einer Vielzahl in axialer Richtung relativ zueinander verstellbarer Stempel - zu einem Pressteil mit zumindest einer Spindeleinrichtung, welche eine Spindel und ein Spindelrad aufweist, wobei die zumindest eine Spindeleinrichtung die Stempeleinrichtung oder relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Stempeleinrichtung je nach Antriebsrichtung in oder entgegen einer Pressrichtung verstellbar ausgebildet ist, mit
    zumindest einem Spindelantrieb, welcher die Spindel oder das Spindelrad antreibbar angeordnet ist, und mit einer Steuereinrichtung, die ausgestaltet oder programmiert ist, nach Einprogrammierung von Steuerparametern als Hub einen ersten Hub oder Probe-Hub mit einem vor Ende des ersten Hubs. oder Probe-Hubs unterbrechbaren Bewegungsablauf der Spindeleinrichtung und der Stempeleinrichtung durchzuführen, wobei mittels einer manuell betätigbaren Steuerkomponente in Verbindung mit der Steuereinrichtung durch eine manuelle Betätigung der Steuerkomponente der Hub zumindest abschnittsweise stufenlos, insbesondere schrittweise angesteuert und verstellt wird.
  • Ermöglicht wird somit vorteilhaft insbesondere das Pressen metallischer und/oder keramischer Pressteile, insbesondere Werkzeugkomponenten, aus dem Bereich des Werkzeugbaus mittels einer Presse, deren Haupt-Pressantrieb elektrisch betrieben wird, wobei Presskräfte nicht nur in Kraftbereichen von 50 - 1500 kN, sondern insbesondere auch von 10.000 kN, 15.000 kN, 20.000 kN oder mehr bei zugleich hohen Hubzahlen erzielbar sind.
  • Einsetzbar ist eine derartige Anordnung in Verbindung mit einem einzigen Hauptpressantrieb, um mittels des Spindelantriebs als den jeweiligen Stempeln zugeordneten einzigen Pressantrieb das Pressen durchzuführen. Einsetzbar ist eine derartige Anordnung aber auch innerhalb einer von einem ober- oder unterseitigen Hauptpressantrieb angetriebenen Pressenanordnung zur Verstellung der einzelnen Stempel relativ zueinander. Letztendlich ist auch eine Kombination dieser beiden Konzepte umsetzbar.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch verschiedene Komponenten einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit einer zum Pressen antreibbaren Spindel und mit einer Steuereinrichtung und verschiedenen manuell betätigbaren Steuerkomponenten sowie eine Ablaufskizze und
    Fig. 2
    Schritte eines bevorzugten Streuerverfahrens für eine solche Presse oder ein solches Werkzeug.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine beispielhafte Presse 1, welche als eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse aufgebaut ist, im Wesentlichen aus für sich genommen bekannten Komponenten. Ein Pressensockel 10 stützt über Führungsstangen 11 einen oberen Pressenaufbau ab. An den Führungsstangen 11 ist je nach Ausgestaltung eine Matrize 13 entweder fest befestigt oder längs der Führungsstangen 11 verschiebbar gelagert. Die Matrize 13 weist eine zentrale Matrizenöffnung 14 auf, in welche zu dem Pressteil zu pressendes Pulver oder Granulat eingefüllt wird. Das aus einem Pulverbehälter 17 zugeführte Pulver ist in der Matrizenöffnung 14 durch Stempel 15, 15* verpressbar, welche von oben bzw. unten in die Matrizenöffnung 14 hineinragen. Der oder die von oben in die Matrizenöffnung 14 ragenden Stempel 15, 15* sind an einer oberen Stempeleinrichtung 16 befestigt oder Bestandteil einer oberen Stempeleinrichtung 16. Die obere Stempeleinrichtung 16 ist mittels eines oberseitigen Pressantriebs in und entgegen einer Pressrichtung nach unten bzw. oben verstellbar ist. Der oberseitige Pressantrieb ist als eine Spindeleinrichtung 20 ausgebildet. Der oder die unterseitigen Stempel 15* sind an einer unteren Stempeleinrichtung befestigt oder Bestandteil einer unteren Stempeleinrichtung, welche unterhalb der Matrizenöffnung 14 angeordnet ist.
  • Je nach Ausgestaltung können die obere Stempeleinrichtung 16 und die untere Stempeleinrichtung direkt in dem Pressengestell bzw. Pressenaufbau angeordnet sein oder in einem im Pressenrahmen einsetzbaren Adapter angeordnet sein, wie dies für sich genommen bekannt ist.
  • Zum Verstellen der oberen Stempeleinrichtung 16 und zum Aufbringen der Presskraft dient der elektromotorisch angetriebene Spindelantrieb 22. Der Spindelantrieb 22 ist Bestandteil einer Spindeleinrichtung und ist ausgelegt über zumindest eine Spindel 21 und zumindest ein Spindelrad 23 der Spindeleinrichtung 20 die Komponenten der oberen Stempeleinrichtung 16 in oder entgegen der Richtung der Matrizenöffnung 14 anzutreiben und zu verstellen.
  • Der Spindelantrieb 22 ist lagefest mit einem als Träger 12 ausgebildeten oberen Pressenrahmen, den Führungsstangen 11 oder einer sonstigen gegenüber dem Umfeld der Presse 1 lagefesten Komponente ortsfest angeordnet. Der Spindelantrieb 22 kann somit das Spindelrad 23 in eine Rotation ω versetzen und darüber die in oder an dem Spindelrad 23 sitzende Spindel 21 in eine rotationsfeste, laterale, axiale Bewegung versetzen. Die Komponenten der oberen Stempeleinrichtung 16 werden mittels der sitzenden Spindel 21 in oder entgegen der Richtung der Matrizenöffnung 14 verstellt. Alternativ kann ein solcher Spindelantrieb 22 auch eine Spindel in Drehung versetzen, wobei dann die Spindel das Spindelrad rotationsfest axial versetzt und wobei dann das Spindelrad an der Stempeleinrichtung befestigt ist.
  • Der Pressensockel 10 selber oder in diesem angeordnete Rahmenelemente sind mit den Führungsstangen 11 fest verbunden, um mit diesen und den daran fest verbundenen Träger 12 einen geschlossenen Rahmen auszubilden.
  • Eine Steuereinrichtung C dient dazu, den Pressantrieb 20 so zu steuern, dass die verstellbaren Komponenten der Presse 1 um geeignete Beträge und zu geeigneten Zeiten angesteuert und verstellt werden. Die Steuereinrichtung C ist dazu mittels eines maschinenlesbaren Programms programmiert, welches einzelne Antriebe ansteuert. An den beispielhaften Spindelantrieb 20 legt die Steuereinrichtung C ein Spindelantrieb-Steuersignal sp an, um diesen zu einer Drehung in einer seiner beiden Drehrichtungen anzusteuern.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ablaufskizze sind Bewegungsstrecken x über der Zeit t aufgetragen. Ein Startzeitpunkt t0 entspricht dabei einem Grundzustand, bei welchem die Stempel 15, 15* aus der Matrizenöffnung 14 herausgezogen sind, um die Matrizenöffnung 14 mit dem Pulver aus dem Pulverbehälter 17 zu befüllen. Nach der Befüllung der Matrizenöffnung 14 werden die Stempel 15, 15* längs zugeordneter Bewegungsbahnen x15, x15* der Stempel 15, 15* mit Hilfe des Spindelantriebs 22 verstellt. Insbesondere wird ein oberer der Stempel 15 während einer ersten Phase des Pressvorgangs nach unten und abschließend wieder zurück nach oben verstellt, während ein unterer der Stempel 15* während des Pressvorgangs zuerst nach oben und später nach unten in seine Ausgangsposition zurück verstellt wird. Dargestellt ist beispielhaft auch eine weitere Bewegungsstrecke, welche beispielsweise eine Bewegung eines Mittenstifts, der Matrize 13 im Fall einer verstellbaren Matrize oder sonstiger Komponenten darstellt.
  • Erkennbar ist, dass die einzelnen, relativ zueinander verstellbaren Komponenten insbesondere zu bestimmten vorgegebenen Zeitpunkten hinsichtlich ihres Bewegungszustands geändert werden. Beispielsweise ist der obere der Stempel 15 relativ lange feststehend, bevor er mit einer relativ großen Bewegungsgeschwindigkeit abwärts bewegt wird. Zu einem ersten beispielhaften Zeitpunkt tn nach dem Startzeitpunkt t0 tritt der Stempel 15 mit dem in der Matrizenöffnung 14 befindlichen Pulver in Kontakt und beginnt dieses zu verpressen. Ab diesem Zeitpunkt tn wird die Bewegungsgeschwindigkeit des oberen Stempels 15 reduziert, bis schließlich eine Endpresskraft erreicht ist und keine weitere Verstellung des oberen Stempels 15 erfolgt.
  • Insbesondere während dieser Phase des Pressvorgangs ist vorteilhaft, dass die Steuereinrichtung C in der Lage ist, bei beispielsweise einem Probe-Hub oder ersten Hub nach einer Programmierung nicht nur fest vordefinierte Punkte für einen Zwischenstopp des Bewegungsablaufs ansteuern zu können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird von der Steuereinrichtung C das Spindelantrieb-Steuersignal sp bis zu dem ersten Zeitpunkt tn nach dem Startzeitpunkt t0 an den Spindelantrieb 22 angelegt. Bei Erreichen dieses ersten Zeitpunkts tn wird somit die weitere Bewegung des Spindelantriebs 22 und damit die weitere Verstellung des oberen der Stempel 15 oder insbesondere sämtlicher verstellbarer Komponenten gestoppt. Der nachfolgende Bewegungsablauf wird nur noch bedingt durch die Steuereinrichtung C gefahren. Anstelle bis zu einem zuvor fest vorprogrammierten weiteren Zwischenpunkt oder einem End-Zeitpunkt tend wird der weitere Bewegungsablauf der relativ zueinander verstellbaren Komponenten mittels des Spindelantriebs 22 stufenlos bzw. schrittweise aufgrund einer manuellen Betätigung durch eine Betriebsperson durchgeführt.
  • Die Presse 1 weist dazu neben der Steuereinrichtung C und üblicherweise zu deren Bedienung vorhandenen Anzeige- und Eingabeelementen zusätzliche Eingabeelemente bzw. Steuerkomponenten auf. Derartige Steuerkomponenten können in vielfältiger Art und Weise in Form von mechanisch betätigbaren Tastern, induktiven Eingabekomponenten oder beispielsweise derzeit aufkommenden berührungssensitiven Anzeigeeinrichtungen ausgestaltet sein und geben Steuersignale ss an die Steuereinrichtung C. Als eine solche Steuerkomponente ist beispielsweise ein Taster 24 dargestellt, welcher dazu dient, ein Steuersignal ss einzugeben, welches die Steuereinrichtung C veranlasst, das Spindelantrieb-Steuersignal sp nur für eine einzige Fortbewegung des Spindelantriebs 22 an den Spindelantrieb 22 anzulegen. Im Fall eines beispielsweise als Schrittmotor ausgelegten Spindelantriebs 22 würde der insbesondere obere Stempel 15 somit nur um einen Bewegungsschritt bzw. einen dementsprechenden Versatzbetrag Δ verstellt. Durch eine weitere Betätigung des Tasters 24 würde der Stempel 15 um einen weiteren Versatzbetrag Δ verstellt. Je nach Ausgestaltung kann dabei der Versatzbetrag Δ als ein räumlicher Versatzbetrag Δh oder bevorzugt als ein zeitlicher Versatzbetrag Δt definiert sein.
  • Das stufenlose bzw. schrittweise Fortschreiten der Bewegung wird vorzugsweise nur bis zu einem Zeitfenster-Endpunkt ti fortgesetzt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine besonders kritische Phase des Probe-Hubs abgeschlossen ist. Danach übernimmt die Steuereinrichtung C wieder die weitere Steuerung des Bewegungsablaufs und fährt die relativ zueinander verstellbaren Komponenten entweder kontinuierlich bis zu der Press-Endstellung oder einem Endpunkt des Bewegungsablaufs, wobei gegebenenfalls auch weitere Unterbrechungen des Bewegungsablaufs an vordefinierten Punkten oder für weitere manuell zu fahrende Bewegungsstrecken vorgesehen sein können.
  • Neben dem Taster 24 oder anstelle des Tasters 24 zum manuellen Ansteuern des Spindelantriebs 22 können auch weitere Steuerkomponenten für eine schrittweise Bewegung von einem Zeitpunkt tn zu einem jeweils nachfolgenden Zeitpunkt tn+1 vorteilhaft vorgesehen sein. Dargestellt ist beispielsweise ein Richtungstaster 25 als eine Steuerkomponente zum Eingeben eines Richtungssignals, welches die Richtung der Bewegung des Spindelantriebs 22 bzw. der davon angetriebenen Komponenten verstellt. Ermöglicht wird dadurch, manuell auch eine rückwärts gerichtete Bewegung innerhalb des Bewegungsablaufs anzusteuern, so dass beispielsweise bei Erreichen eines kritischen Zustands eine Rückverstellung der einzelnen Komponenten vorgenommen werden kann. Vorteilhaft ist dies insbesondere beim Einsatz eines elektromotorischen Spindelantriebs 22 möglich, da im Gegensatz zu einer Verstellung mit beispielsweise hydraulischen Zylindern ein stets definierter physikalischer Zustand der Presse und aller Komponenten auch bei Rückwärtsschritten erhalten bleibt.
  • Vorteilhaft ist auch der Einsatz eines Handrades 26 als einem drehbaren Schalter als Steuerkomponente. Mit einem solchen Handrad 26 kann bei einer Drehung um einen Drehwinkel Ω des Handrads 26 in einer Richtung beispielsweise eine Rotation ω des Spindelrads 23 oder bei anderer Ausgestaltung der Spindel um einen vordefinierten Betrag vorgenommen werden. Bei einer Drehung des Handrads 26 in der entgegengesetzten Richtung kann beispielsweise zugleich eine rückwärts gerichtete Bewegung angesteuert werden, so dass das Handrad nicht nur eine stufenlose oder schrittweise Fortbewegung des Pressablaufs während des Probe-Hubs, sondern zugleich auch eine Rückstellung bzw. Rückwärtsbewegung der Komponenten entlang des vorgegebenen Pressablaufs ermöglicht.
  • Die Schrittgröße (tn-tn+1) ist bevorzugt der Abstand zwischen zwei kleinst möglich ansteuerbaren Zeitpunkten tn, tn+1, kann aber vorzugsweise auf eine auch während des manuellen Betriebs wieder verstellbare größere Zeitdauer eingestellt werden. Vorteilhaft ist dafür ein Schrittgrößetaster 27 als eine weitere Steuerkomponente, mit welcher ein Betrag des Versatzbetrags Δ, also beispielsweise ein Betrag der Hubstrecke oder der zeitlichen Schrittgröße einstellbar ist.
  • Fig. 2 zeigt anhand beispielhafter Schritte S1 - S12 ein Steuerverfahren für eine derartige Ansteuerung. In einem ersten Schritt S1 wird in üblicher Art und Weise ein Steuerprogramm zur Verstellung der einzelnen relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Presse 1 erstellt. Nach Fertigstellung des Steuerprogramms S2 in Form eines durch die Steuereinrichtung C der Presse 1 lesbaren und umsetzbaren Maschinen-Codes wird ein Hub gestartet. Dabei wird in einem dritten Schritt S3 zuerst geprüft, ob es sich um einen ersten Hub nach der Programmierung bzw. einen gegebenenfalls auch später durchzuführenden Probe-Hub handelt, bei welchem eine manuelle Steuerung gewünscht ist. Falls nein, wird zu einem abschließenden zwölften Schritt S12 fortgeschritten, und entweder ein Stopp oder ein regulärer Pressbetrieb durchgeführt.
  • Falls ein Probe-Hub manuell durchzuführen ist, wird in einem vierten Schritt S4 eine Eingabe von Daten vorgenommen, welche für die Durchführung des manuellen Probe-Hubs gegebenenfalls erforderlich sind. Neben der Möglichkeit, prinzipiell die gesamte Hubstrecke bzw. den gesamten Pressablauf manuell anzusteuern, wird dabei bevorzugt, wenn nur besonders kritische Bewegungsphasen manuell angesteuert werden. Entsprechend werden der Startzeitpunkt t0, der Versatzbetrag, insbesondere zeitliche Versatzbetrag Δt, der erste Zeitpunkt tn nach dem Startzeitpunkt t0 für den Beginn der manuellen Steuerung und der End-Zeitpunkt tend eingegeben. Gegebenenfalls können auch weitere Zeitpunkte, insbesondere ein Zeitfenster-Endzeitpunkt ti oder eine Pausendauer tp eingegeben werden. Dann startet der Probe-Hub bis zum Erreichen des Zeitfensters, in welchem die manuelle Betätigung durchzuführen ist. Ab dem ersten dieser Zeitpunkte tn wird der Bewegungsablauf gestoppt, bis in einem fünften Schritt S5 des Verfahrens ein nächster Schritt des Bewegungsablaufs bzw. das Ansteuern des nächsten zeitlichen Versatzbetrages nach Empfang eines ersten oder weiteren Steuersignals ss von einer der Steuerkomponenten 24, 26 durch die Steuereinrichtung C erhalten wird. Optional kann auch vorgesehen werden, dass die Steuereinrichtung C mit deutlich zeitverzögerten Bewegungsschritten automatisch den nächsten Schritt nach Verstreichen der vorgegebenen Pausendauer tp anfährt.
  • In einem bevorzugten weiteren sechsten Schritt S6 wird überprüft, ob ein Not-Stopp erforderlich ist. Falls nein, wird in einem achten Schritt S8 der Bewegungsablauf bis entweder zu einem End-Zeitpunkt tend oder dem nächsten anzusteuernden zeitlichen Versatzbetrag Δt fortgeführt. Falls ein Not-Stopp durchzuführen ist, wird in einem neunten Schritt S9 der Bewegungsablauf unterbrochen. In beiden Fällen wird in einem zehnten Schritt S10 vorzugsweise überprüft, ob eine Korrektureingabe von Steuerparametern für das Steuerprogramm erforderlich ist. Falls ja, wird beispielsweise zu dem ersten Schritt S1 zurückgeschritten, um das Steuerprogramm zu korrigieren. Gegebenenfalls werden alle relativ zueinander verstellbaren Komponenten wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurück verfahren. Falls eine Korrektureingabe nicht erforderlich ist, wird in einem elften Schritt S11 überprüft, ob der End-Zeitpunkt tend der Press-Endstellung oder eines Pressablaufs erreicht ist. Falls nein, wird der nächste Schritt gemäß Schritt S5 angefahren, und so von manueller Eingabe zu manueller Eingabe durch den Verfahrensablauf gesteuert. Wenn das Ende erreicht ist, wird der Pressbetrieb in dem zwölften Schritt S12 gestoppt.
  • Umsetzbar sind auch Verfahrensabläufe mit weniger oder mehr als den vorstehend genannten Schritten.
  • Prinzipiell umsetzbar sind auch beliebige Kombinationen der verschiedenen Ausgestaltungen, welche anhand der Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Presse als Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse
    10
    Pressensockel
    11
    Führungsstangen
    12
    oberer Pressenrahmen
    13, 14
    Matrize bzw. Matrizenöffnung
    15,15*
    Stempel
    16
    obere Stempeleinrichtung
    17
    Pulverbehälter
    20
    Spindeleinrichtung
    21
    Spindel
    22
    Spindelantrieb
    23
    Spindelrad
    24
    Taster für Steuersignal
    25
    Richtungstaster als Taster für Richtungssignal
    26
    Handrad als Steuerkomponente
    27
    Schrittgrößetaster als Taster für Schrittgröße
    C
    Steuereinrichtung
    r
    Richtung der Bewegung
    sp
    Spindelantrieb-Steuersignal
    ss
    Steuersignal von Steuerkomponenten
    S1-S12
    Schritte des Steuerverfahrens
    t, t0
    Zeit bzw. Startzeitpunkt
    ti
    Zeitfensterendpunkt
    tn, tn+1
    Zeitpunkte nach t0
    (tn-tn+1)
    Schrittgröße
    tend
    End-Zeitpunkt der Pressendstellung oder eines Pressablaufs
    tp
    Pausendauer
    x15,x15*
    Bewegungsbahnen der Stempel
    Δ
    Versatzbetrag
    Δh, Δt
    räumlicher bzw. zeitlicher Versatzbetrag
    ω
    Rotation des Spindelrads
    Ω
    Drehwinkel des Handrads

Claims (13)

  1. Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder Pressenwerkzeug einer solchen Presse mit
    - einer Stempeleinrichtung (16), die zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize (13) mittels zumindest eines Stempels, insbesondere mittels einer Vielzahl in axialer Richtung relativ zueinander verstellbarer Stempel, zu einem Pressteil verstellbar ausgestaltet ist,
    - zumindest einer Spindeleinrichtung (20), welche eine Spindel (21) und ein Spindelrad (23) aufweist, wobei die zumindest eine Spindeleinrichtung (20) die Stempeleinrichtung (16) oder relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Stempeleinrichtung (16) je nach Antriebsrichtung in oder entgegen einer Pressrichtung verstellbar ausgebildet ist,
    - zumindest einem Spindelantrieb (22), welcher die Spindel (21) oder das Spindelrad (23) antreibbar angeordnet ist, und
    - einer Steuereinrichtung (C), die ausgestaltet oder programmiert ist, nach Einprogrammierung von Steuerparametern als Hub einen ersten Hub oder Probe-Hub mit einem vor Ende des ersten Hubs oder Probe-Hubs unterbrechbaren Bewegungsablauf der Spindeleinrichtung (20) und der Stempeleinrichtung (16) durchzuführen,
    und
    - einer manuell betätigbaren Steuerkomponente (24, 26), welche in Verbindung mit der Steuereinrichtung (C) ausgelegt oder programmiert ist, bei manueller Betätigung der Steuerkomponente (24) den Hub zumindest abschnittsweise stufenlos anzusteuern.
  2. Presse nach Anspruch 1, bei welcher die Steuerkomponente (24, 26) und die Steuereinrichtung (C) ausgelegt oder programmiert sind, bei manueller Betätigung der Steuerkomponente (24, 26) den Hub schrittweise um jeweils zumindest einen Schritt (S5) fortzusetzen.
  3. Presse nach Anspruch 2, bei welcher der Hub bei jedem Schritt einen vorgebbaren oder vorgegebenen räumlichen Versatzbetrag (Δh) einer räumlichen Strecke einer der Werkzeugkomponenten fortsetzt.
  4. Presse nach Anspruch 2, bei welcher der Hub bei jedem Schritt einen vorgebbaren oder vorgegebenen zeitlichen Versatzbetrag (Δt) einer zeitlichen Ablaufdauer fortsetzt.
  5. Presse nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher eine Schrittgröße ((tn-tn+1)) des Versatzbetrags (Δh, Δt) mittels einer Schrittgröße-Eingabeeinrichtung (27) verstellbar ist.
  6. Presse nach Anspruch 5, bei welcher die Schrittgröße ((tn-tn+1)) auch zwischen einzelnen der Schritte verstellbar ist.
  7. Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher die manuell betätigbare Steuerkomponente (24 - 27) ein elektrisches oder elektronisches Stellelement, insbesondere ein pro Druck ein Verstell- oder Steuersignal ausgebender elektrischer Taster (24, 25, 27) ist.
  8. Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher die manuell betätigbare Steuerkomponente (26) ein mechanisches Stellelement, insbesondere ein Handrad (26) ist.
  9. Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher mittels eines eingebbaren Richtungssignals eine Umkehr der Verstellbewegung der Werkzeugkomponenten für zumindest einen nächsten Schritt auslösbar ist.
  10. Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher eine Schrittbewegungsstrecke innerhalb der gesamten Bewegungsstrecke der Werkzeugkomponenten vorgebbar ist, innerhalb welcher die Bewegung stufenlos, insbesondere schrittweise erfolgt.
  11. Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher zumindest ein Stempel (15) verstellbar und die Matrize (13) verschiebbar gelagert sind.
  12. Steuerverfahren, ausgeführt in einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder in einem Pressenwerkzeug einer solchen Presse mit einer Stempeleinrichtung (16), insbesondere in einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse oder in einem Pressenwerkzeug nach einem vorstehenden Anspruch, verstellbar ausgelegt zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize (13) mittels zumindest eines Stempels, insbesondere mittels einer Vielzahl in axialer Richtung relativ zueinander verstellbarer, zu einem Pressteil mit zumindest einer Spindeleinrichtung (20), welche eine Spindel (21) und ein Spindelrad (23) aufweist, wobei die zumindest eine Spindeleinrichtung (20) die Stempeleinrichtung (16) oder relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Stempeleinrichtung (16) je nach Antriebsrichtung in oder entgegen einer Pressrichtung verstellbar ausgebildet ist, mit zumindest einem Spindelantrieb (22), welcher die Spindel (21) oder das Spindelrad (23) antreibbar angeordnet ist, und mit einer Steuereinrichtung (C), die ausgestaltet oder programmiert ist, nach Einprogrammierung von Steuerparametern als Hub einen ersten Hub oder Probe-Hub mit einem vor Ende des ersten Hubs oder Probe-Hubs unterbrechbaren Bewegungsablauf der Spindeleinrichtung (20) und der Stempeleinrichtung (16) durchzuführen,
    - wobei mittels einer manuell betätigbaren Steuerkomponente (24, 26) in Verbindung mit der Steuereinrichtung (C) durch eine manuelle Betätigung der Steuerkomponente (24, 26) der Hub zumindest abschnittsweise stufenlos, insbesondere schrittweise angesteuert und verstellt wird.
  13. Steuerverfahren nach Anspruch 12, bei dem zumindest ein Stempel (15) der Stempeleinrichtung (16) verstellbar und die Matrize (13) der Stempeleinrichtung (16) verschiebbar gelagert sind.
EP11804926.1A 2010-09-08 2011-09-08 Metall- oder keramikpulver-elektropresse und steuerverfahren dafür Active EP2613930B1 (de)

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