WO1998035823A1 - Verfahren zum betreiben einer elektropresse - Google Patents

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WO1998035823A1
WO1998035823A1 PCT/EP1998/000040 EP9800040W WO9835823A1 WO 1998035823 A1 WO1998035823 A1 WO 1998035823A1 EP 9800040 W EP9800040 W EP 9800040W WO 9835823 A1 WO9835823 A1 WO 9835823A1
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WO
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pressing force
pressing
press ram
press
workpieces
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Application number
PCT/EP1998/000040
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Babiel
Original Assignee
GEBR. SCHMIDT FABRIK FüR FEINMECHANIK
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Priority to EP98907927A priority patent/EP0960017B1/de
Priority to AT98907927T priority patent/ATE212903T1/de
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Priority to US09/373,286 priority patent/US6293155B1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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 present invention relates to a method for operating an electric press, the electrically operated press ram, at least one displacement sensor for detecting positions of the path of the press ram during its working stroke, at least one force transducer for detecting workpieces to be machined by the press ram during the working stroke applied pressing force, and includes a control, which controls the stroke in terms of distance and pressing force, with the steps:
  • the known method is carried out on an electric press which comprises a spindle drive driven by an electric motor.
  • the threaded spindle of the spindle drive is rotatably but axially immovable, while the spindle nut is non-rotatably but axially displaceably and is connected to the press ram.
  • the electric press has displacement transducers and force transducers in order to record the course of the pressing force over the path of the press ram during its working stroke and to report it to a controller which controls the working stroke on the basis of this information.
  • the press ram is moved into its starting position above the workpiece and then lowered onto the workpiece or workpieces to be machined. During this lowering, the pressing force is measured and it is recognized from an increase in this pressing force that the pressing process begins, whereupon the lowering speed of the press ram is reduced.
  • the press ram is further lowered, the applied pressing force being monitored to determine whether it remains constant during the pressing process. Furthermore, the path of the press ram continues to be monitored in order to recognize the reaching of a joining position called the end position, in which the press ram does not substantially lower. When this end position has been reached, the press ram is moved back.
  • the known method stops the pressing process because the end position is not reached and / or the pressing force is not constant, which is what can lead to unnecessary waste. Proceeding from this, it is an object of the present invention to further develop the method mentioned at the outset in such a way that gentle processing even of coarser tolerated parts is possible in order to avoid unnecessary rejects or to reduce the rejects.
  • this object is achieved according to the invention in that, depending on the course of the pressing force, parameters are dynamically adapted via the path of the press ram, which indicate a successful course and / or completion of the pressing process.
  • the inventors of the present application have recognized that the high rejection in the known method is due in particular to the fact that the start of the pressing process is detected dynamically, but not the completion of the pressing process.
  • a fixed end position is specified here, the achievement or non-achievement of which determines the success of the pressing process.
  • a constant pressing force is required during the pressing process, a deviation from this constant pressing force also being considered as a committee.
  • the new method now enables intelligent assembly of workpieces that are more tolerant, since the parameters that are decisive for the result of the pressing process are dynamically derived and adapted from the course of the pressing force during the working stroke of the press ram. Based on these parameters, a statement can then be made after the completion of a pressing process as to whether the pressing process was successful and corresponds to predetermined test values.
  • the end position is dynamically adjusted at the start of the press.
  • the end position is shifted by the same amount by which the start of the press is shifted.
  • a pattern curve is stored in the control, whereby a constant distance between the start of the press and the end position is always assumed and specified.
  • the end position is dynamically adapted or recognized as a function of a strong increase in the pressing force in the region of the end position.
  • the advantage here is that in addition to or instead of the rough adjustment of the end position depending on the start of the pressing, the direct joining point is recognized, for example when two workpieces have been pressed onto the block.
  • the joining or end position can differ for different workpieces, so that the mere determination of the end position from the start of the pressing is not as reliable as the derivation of the joining position from the sharp increase in the pressing force.
  • This can be done, for example, by permanently changing the pressing force over the distance or over time are monitored so that the joining point is recognized in real time by evaluating this slope.
  • the pressing process is stopped in a dynamically adapted manner.
  • the advantage here is that not only the joining position itself but also the pressing force to be applied in the joining position is dynamically adjusted depending on the tolerances of the workpieces.
  • a relatively low pressing force was used, whereas a very high pressing force is already required for workpieces with different tolerances in order to press the workpieces onto the block in the joining position.
  • a high pressing force that cannot be achieved is now specified, which is sufficient for all the tolerances that occur, but in many cases is much too high.
  • the pressing process is ended dynamically as a function of the change in slope in the course of the pressing force as soon as the workpieces have reached the joining position.
  • the parameter "joining or end position" is dynamically adjusted based on the position of the press ram at the start of the press, the sharp increase in the pressing force when the joining position is reached and, if appropriate, the current value of the pressing force when the joining position is reached, thereby reducing the effect of tolerances of the workpieces is significantly reduced, so that overall the reject rate drops sharply compared to the method known from the prior art.
  • the course of the pressing force is monitored over the path of the press ram for compliance with certain parameter sets, the parameter sets being dynamically adapted as a function of the position of the press ram at the start of the press.
  • the monitoring windows only have to be shifted depending on the start of the pressing so that differently tolerated parts can be detected. On the one hand, it is possible to close the windows along the path axis move, but on the other hand a displacement along the pressing force axis is possible.
  • the parameter sets are determined by machining and measuring sample workpieces.
  • the advantage here is that the processing and averaging of several workpieces can be used to define reliable parameter sets or windows which are important for the quality control of the pressing process. For example, in the parameter sets a permissible deviation with respect to the pressing force or path is specified, workpieces in which the windows are not traversed are rejected as rejects.
  • the course of the pressing force is displayed on a screen in real time, at least during the processing of sample workpieces.
  • the advantage here is that the course of the pressing force can already be observed in a simple manner during the so-called teach-in process, so that appropriate windows can already be specified which are then checked or still being processed during the processing of further sample workpieces can be changed.
  • This as accurate as possible acquisition of the parameter sets or windows enables good control of the actual pressing process on workpieces intended for further processing, so that their rejects can be significantly reduced.
  • the applied pressing force is changed using an electronic handwheel.
  • the advantage here is that the required pressing force can be determined and specified in a simple and very precise manner, because not only the working stroke, that is the path of the press ram but also the pressing force applied in particular in the joining position can be adjusted by hand. In this way it can be prevented that an excessively high pressing force is predetermined, whereby despite the measures according to the invention described above, it would still be possible to destroy appropriately tolerated workpieces.
  • optimal parameter sets can be determined with the help of sample workpieces, which are still gentle and reliable even with workpieces that are more tolerant or enable editing.
  • the dynamic change of these parameter sets as a function of the current pressing force curve when machining workpieces enables, on the one hand, a reduction in rejects through optimally set pressing force and joining position, and, on the other hand, timely detection of failing pressing processes, as has already been described above.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an electric press to be operated according to the invention.
  • Fig. 2 shows an exemplary course of the pressing force over the path of the press ram, as was measured in the electric press from Fig. 1.
  • Fig. 1 generally 10 denotes an electric press, which is operated via a control indicated at 11.
  • a screen 12 a keyboard 14 and an electronic handwheel 15 are connected to the controller 11.
  • an interface 16 of the electric press 10 is connected to the controller 11, which enables control and monitoring of the pressing processes, as will be described below.
  • the electric press 10 has an electric motor 17 which is mounted on a housing 18.
  • a schematically indicated press ram 19 protrudes from the housing 18 below and is actuated by the electric motor 17.
  • the press ram 19 In the position shown in FIG. 1, the press ram 19 is in its initial position 27. If the press ram 19 is moved further down in FIG. 1, it comes into contact with the workpieces 21 and 22 at the start of the press 28, which it then presses on block during the further course of its working stroke 23, which is the case in its joining position 29. Then the press ram 19 is moved back into its starting position 27.
  • Fig. 2 two curves 24, 24 'are shown as an example for the course of the pressing force over the path, the curve 24 is intended to be a comparison curve determined on the basis of sample workpieces.
  • the press ram 19 In its position S B , the press ram 19 has reached the position in which the pressing process begins, so it must exert force in order to have the workpieces 21, 22 together.
  • an increase in force is observed until after a camber 31, from adhesive friction when the pressing force decreases first again with further progression of the working stroke to finally come to rise again until upon reaching the joining position S F a force F F has reached.
  • the pressing force F now rises steeply until the pressing process is interrupted and the ram 19 is retracted.
  • the controller 11 continuously monitors the increase in the pressing force and now detects a strong change in the slope dF / ds or dF / dt at point F F , as a result of which the joining point is reached. Since the increase cannot be detected in any short time, there is a certain increase in the force ⁇ F to F m , which, however, does not cause any damage to the workpieces.
  • the course of the curve 24 is also decisive for the result of the pressing process, so that the controller 11 monitors a whole series of parameters for compliance. These parameters include the joining position S F and the pressing force F. If, for example, the joining position S F is not reached, the pressing process was unsuccessful. However, since such a deviation does not necessarily have to indicate a failing pressing process, but rather can be attributed to the fact that the parts available are tolerated differently, the monitored parameters are now dynamically adjusted on the basis of the curve 24.
  • the curve 24 ' has a lower pressing force when the joining point S F ' is reached, namely the pressing force F F '. If the control 11 would now stop the pressing process only when the force F m is reached , an unnecessarily high force would be applied, which is undesirable for reasons already mentioned. However, the control 11 recognizes the steep increase in the force and immediately stops the pressing process, so that the force can only increase to the value F m '.
  • the curve can be any position in the window
  • various such windows 32, 34 can be placed over the curve 24 in order to monitor different sections of the pressing process.
  • the number and position of the windows depends on the workpieces 21, 22 available. However, this means that a new pattern curve 24 and new windows 32, 34 must be determined for different types of workpieces 21, 22.
  • sample workpieces are available, for which purpose not only the working stroke 28 of the electric press 10 but in particular the pressing force F of the press ram 19 is set by means of the electronic handwheel 15.
  • the current course of the pressing force is shown in real time on the screen 12, so that the installer, who is recording a new curve 24, can fine-tune the pressing force using the electronic handwheel 15 and check the result directly on the screen 12.
  • Windows 32, 34 can then also be set on the screen 12.
  • Now new sample workpieces are pressed, the current course of the pressing force being shown again on the screen 12 and at the same time the position of the windows 32, 34 can be checked.
  • corresponding parameter sets are available, which include windows 32, 34 and the positions S B at the start of pressing 28 and S F at the end of the pressing process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse (10) beschrieben, die einen elektrisch betätigten Pressenstößel (19), zumindest einen Wegaufnehmer (25) zum Erfassen von Positionen des Weges des Pressenstößels (19) während seines Arbeitshubes (23), zumindest einen Kraftaufnehmer (26) zum Erfassen von durch den Pressenstößel (19) während des Arbeitshubes (23) auf zu bearbeitende Werkstücke (21, 22) aufgebrachter Preßkraft, sowie eine Steuerung (11) umfaßt, die den Arbeitshub (23) bezüglich Weg und Preßkraft steuert. Bei dem Verfahren wird der Pressenstößel (19) zunächst in seine Ausgangsposition (27) verfahren und dann auf die zu bearbeitenden Werkstücke (21, 22) abgesenkt, wobei die Preßkraft gemessen wird. Anhand eines Anstieges der Preßkraft wird der Preßbeginn (28) erkannt. Der Pressenstößel (19) wird zur Durchführung des Preßvorganges weiter abgesenkt, wobei die aufgewandte Preßkraft überwacht wird und der Pressenstößel (19) abgestoppt wird, wenn er eine voreingestellte Endposition (29) erreicht. In Abhängigkeit von dem Verlauf der Preßkraft über dem Weg des Pressenstößels (19) werden Parameter dynamisch angepaßt, die einen erfolgreichen Verlauf und/oder Abschluß des Preßvorganges anzeigen.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Elektrooresse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse, die einen elektrisch betätigten Pressen- Stößel, zumindest einen Wegaufnehmer zum Erfassen von Positionen des Weges des Pressenstößels während seines Arbeitshubes, zumindest einen Kraftaufnehmer zum Erfassen von durch den Pressenstößel während des Arbeitshubes auf zu bearbeitende Werkstücke aufgebrachter Preßkraft, sowie eine Steuerung umfaßt, die den Arbeitshub bezüglich Weg und Preßkraft steuert, mit den Schritten:
a) Verfahren des Pressenstößels in seine Ausgangsposition,
b) Absenken des Pressenstößels auf die zu bearbeitenden Werkstücke und Messen der Preßkraft,
c) Erkennen des Preßbeginns anhand eines Anstieges der Preßkraft,
d) weiteres Absenken des Pressenstößels zur Durchführung des Preßvorganges und Überwachung der aufgebrachten Preßkraft, sowie
e) Abstoppen des Pressenstößels, wenn dieser eine voreingestellte Füge- oder Endposition erreicht hat.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US 5,483 874 AI bekannt.
Das bekannte Verfahren wird auf einer Elektropresse durchgeführt, die einen von einem Elektromotor angetriebenen Spindeltrieb umfaßt. Die Gewindespindel des Spindeltriebes ist drehbar, aber axial unverschieblich gelagert, während die Spindelmutter unverdrehbar, aber axial verschieblich gelagert und mit dem Pressenstößel verbunden ist.
Die Elektropresse weist Wegaufnehmer sowie Kraftaufnehmer auf, um den Verlauf der Preßkraft über dem Weg des Pressenstößels während seines Arbeitshubes zu erfassen und an eine Steuerung zu melden, die anhand dieser Informationen den Arbeitshub steuer . Zu Beginn eines Preßvorganges wird der Pressenstößel in seine Ausgangsposition oberhalb des Werkstückes gefahren und dann auf das oder die zu bearbeitenden Werkstücke abgesenkt . Während dieses Absenkens wird die Preßkraft gemessen und anhand eines Anstieges dieser Preßkraft erkannt, daß der Preßvorgang beginnt, woraufhin die Absenkgeschwindigkeit des Pressenstößels verringert wird.
Während des nun folgenden Preßvorganges wird der Pressenstößel weiter abgesenkt, wobei die aufgebrachte Preßkraft daraufhin überwacht wird, ob sie während des Preßvorganges konstant bleibt. Ferner wird der Weg des Pressenstößels weiterhin überwacht, um das Erreichen einer dort Endposition genannten Fügeposition zu erkennen, in der sich der Pressenstößel im wesentlichen nicht weiter absenkt. Wenn diese Endposition erreicht wurde, wird der Pressenstößel zurückgefahren.
Sollte die Endposition nicht erreicht werden oder aber während des Preßvorganges kein konstanter Preßdruck aufgewendet werden, so wird der Preßvorgang abgebrochen.
Es hat sich nun gezeigt, daß es bei einem derartigen Verfahren möglich ist, daß in Abhängigkeit von Toleranzen der zu bearbeitenden Werkstücke manchmal eine zu hohe und manchmal auch eine zu niedrige Preßkraft aufgebracht wird, so daß die Werkstücke teilweise nicht richtig verfügt werden und teilweise durch eine zu hohe Preßkraft beschädigt werden.
Um die Werkstücke schonend und reproduzierbar zu bearbeiten, müssen diese daher sehr enge Toleranzen aufweisen, werden diese Toleranzen über- oder unterschritten, so bricht das bekannte Verfahren den Preßvorgang ab, weil die Endposition nicht erreicht wird und/oder die Preßkraft nicht konstant ist, was zu unnötigem Ausschuß führen kann. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, daß eine schonende Bearbeitung auch von gröber tolerierten Teilen möglich wird, um so unnötigen Ausschuß zu vermeiden bzw. den Ausschuß zu verringern.
Bei dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Abhängigkeit von dem Verlauf der Preßkraft über dem Weg des Pressenstößels Parameter dynamisch angepaßt werden, die einen erfolgreichen Verlauf und/oder Abschluß des Preßvorganges anzeigen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst .
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, daß der hohe Ausschuß bei dem bekannten Verfahren insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß zwar der Beginn des Preßvorganges dynamisch erfaßt wird, nicht aber der Abschluß des Preßvorganges. Im Stand der Technik wird hier eine feste Endposition vorgegeben, deren Erreichen oder Nichterreichen über den Erfolg des Preßvorganges entscheidet. Weiterhin wird während des Preßvorganges eine konstante Preßkraft gefordert, wobei eine Abweichung von dieser konstanten Preßkraft ebenfalls als Ausschuß gewertet wird.
Für den erfolgreichen Abschluß eines Preßvorganges ist jedoch nicht so sehr der Beginn des Preßvorganges sondern vielmehr der Verlauf des Preßvorganges über dem Weg des Pressenstößels sowie die Lage des Fügepunktes und die im Fügepunkt aufgebrachte Preßkraft entscheidend. Durch das neue Verfahren wird jetzt eine intelligente Montage auch von gröber tolerierten Werkstücken möglich, da die für das Ergebnis des Preßvorganges entscheidenden Parameter aus dem Verlauf der Preßkraf während des Arbeitshubes des Pressenstößels dynamisch abgeleitet und angepaßt werden. Anhand dieser Parameter kann dann nach Abschluß eines Preßvorganges eine Aussage darüber getroffen werden, ob der Preßvorgang erfolgreich war und vorgegebenen Prüfwerten entsprich .
Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn in Abhängigkeit von der Position des Pressenstößel bei Preßbeginn die Endposition dynamisch angepaßt wird.
Hier ist von Vorteil, daß im einfachsten Falle die Endposition um denselben Betrag verschoben wird, um den sich der Preßbeginn verschiebt. Hierzu wird z.B. eine Musterkurve in der Steuerung gespeichert, wobei immer ein konstanter Abstand zwischen Preßbeginn und Endposition angenommen und vorgegeben wird.
Andererseits ist es bevorzugt, wenn in Abhängigkeit von einem starken Anstieg der Preßkraft im Bereich der Endposition die Endposition dynamisch angepaßt bzw. erkannt wird.
Hier ist von Vorteil, daß zusätzlich zu oder anstelle der groben Anpassung der Endposition in Abhängigkeit von dem Preßbeginn der direkte Fügepunkt erkannt wird, bei dem z.B. bei Verfügen von zwei Werkstücken diese auf Block gepreßt wurden. In Abhängigkeit von Toleranzen der Werkstücke kann die Füge- oder Endposition bei unterschiedlichen Werkstücken differieren, so daß die reine Bestimmung der Endposition aus dem Preßbeginn nicht so zuverlässig ist wie die Ableitung der Fügeposition aus dem starken Anstieg der Preßkraft. Hierzu kann z.B. permanent die Änderung der Preßkraft über dem Weg oder auch über der Zeit überwacht werden, so daß durch Auswertung dieser Steigung der Fügepunkt in Echtzeit erkannt wird.
Weiter ist es bevorzugt, wenn in Abhängigkeit von dem starken Anstieg der Preßkraft der Preßvorgang dynmisch angepaßt abgebrochen wird.
Hier ist von Vorteil, daß nicht nur die Fügeposition selbst sondern auch noch die in der Fügeposition aufzubringende Preßkraft dynamisch in Abhängigkeit von den Toleranzen der Werkstücke angepaßt wird. In Abhängigkeit von den Toleranzen der Werkstücke ist es nämlich möglich, daß zu Beginn des eigentlichen Fügevorganges einmal eine relativ geringe Preßkraft aufgewendet wurde, während bei anders tolerierten Werkstücken bereits eine sehr hohe Preßkraft erforderlich ist, um die Werkstücke überhaupt in Fügeposition auf Block zu pressen. Um diese Toleranzen auszugleichen, wird jetzt nicht eine hohe, zu erreichende Preßkraft vorgegeben, die zwar bei allen vorkommenden Toleranzen ausreicht, aber in vielen Fällen viel zu hoch ist . Vielmehr wird der Preßvorgang in Abhängigkeit von der Steigungsänderung bei dem Preßkraftverlauf dynamisch beendet, sobald die Werkstücke in Fügeposition gelangt sind.
Bei dem insoweit beschriebenen Verfahren wird also der Parameter "Füge- oder Endposition" anhand der Position des Pressenstößels bei Preßbeginn, dem starken Anstieg der Preßkraft bei Erreichen der Fügeposition sowie ggf. dem aktuellen Wert der Preßkraft bei Erreichen der Fügeposition dynamisch angepaßt, wodurch die Auswirkung von Toleranzen der Werkstücke deutlich verringert wird, so daß insgesamt der Ausschuß gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren stark zurückgeht. Weiter ist es jedoch noch bevorzugt, wenn der Verlauf der Preßkraft über dem Weg des Pressenstößels auf Einhaltung bestimmter Parametersätze überwacht wird, wobei die Parameter- sätze in Abhängigkeit von der Position des Pressenstößels bei Preßbeginn dynamisch angepaßt werden.
Gegenüber dem bisher beschriebenen Verfahren ist hier weiter von Vorteil, daß in Abhängigkeit von dem Einsatz des Pressens nicht nur die Fügeposition sondern weitere Zwischenpositionen überwacht werden, zu denen die Preßkraft innerhalb bestimmter Bereiche liegen muß. So ist es z.B. zu beobachten, daß beim Verfügen von Teilen die Preßkraft eine bestimmte Überhöhung aufweist, wenn der Pressenstößel seit Preßbeginn eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt hat und aus der Haft- Gleitreibung wird. Derartige charakteristische Kurvenverläufe können durch Parametersätze beschrieben werden, die ein sogenanntes Fenster definieren, durch das die Kurve des Verlaufes der Preßkraft über dem Weg hindurchgehen muß, damit das Ergebnis des Preßvorganges zufriedenstellend ist. Wird eines dieser Fenster nicht entsprechend durchlaufen, so kann bereits relativ früh entschieden werden, daß dieser Preßvorgang nicht mehr erfolgreich abgeschlossen werden kann, so daß er sofort abgebrochen wird. Durch diesen vorzeitigen Abbruch kann eine Beschädigung der Elektropresse selbst oder aber auch eine Zerstörung der Werkstücke verhindert werden, die ggf. nur falsch zusammengebaut wurden, so daß eine erneute Ausrichtung der Werkstücke noch ein erfolgreiches Verfügen ermöglicht, wodurch also der Ausschuß weiter zurückgeht .
Es sei noch erwähnt, daß die Überwachungsfenster in Abhängigkeit von dem Preßbeginn lediglich verschoben werden müssen, damit unterschiedlich tolerierte Teile erfaßt werden können. Dabei ist es zum einen möglich, die Fenster längs der Weg-Achse zu verschieben, wobei andererseits aber auch eine Verschiebung längs der Preßkraft-Achse möglich ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Parametersätze durch Bearbeitung und Vermessung von Muster-Werkstücken ermittelt werden.
Hier ist von Vorteil, daß durch die Bearbeitung und Durchschnittswertbildung bei mehreren Werkstücken zuverlässige Parametersätze oder Fenster festgelegt werden können, die für die Qualitätskontrolle des Preßvorganges wichtig sind. So kann in den Parametersätzen z.B. eine zulässige Abweichung bezüglich Preßkraft oder -weg vorgegeben werden, wobei Werkstücke, bei denen die Fenster nicht durchlaufen werden, als Ausschuß ausgesondert werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn zumindest während der Bearbeitung von Muster-Werkstücken der Preßkraftverlauf in Echtzeit auf einem Bildschirm angezeigt wird.
Hier ist von Vorteil, daß sich auf einfache Weise während des sogenannten Teach-in-Verfahrens bereits der Verlauf der Preßkraft beobachten läßt, so daß bereits jetzt entsprechende Fenster vorgegeben werden können, die dann bei der Bearbeitung von weiteren Muster-Werkstücken überprüft bzw. noch verändert werden können. Diese möglichst genaue Erfassung der Parametersätze oder Fenster ermöglicht eine gute Kontrolle des eigentlichen Preßvorganges an zur Weiterverarbeitung bestimmten Werkstücken, so daß deren Ausschuß deutlich verringert werden kann.
Schließlich ist es noch bevorzugt, wenn zumindest während der Bearbeitung von Muster-Werkstücken die aufgebrachte Preßkraf über ein elektronisches Handrad verändert wird. Hier ist von Vorteil, daß sich die erforderliche Preßkraft auf einfache und sehr genaue Weise ermitteln und vorgeben läßt, weil sich nicht nur der Arbeitshub, also der Weg des Pressenstößels sondern darüber hinaus auch die insbesondere in der Fügeposition aufgebrachte Preßkraft von Hand einstellen läßt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß eine zu hohe Preßkraft vorgegeben wird, wodurch trotz der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen noch eine Zerstörung von entsprechend tolerierten Werkstücken möglich wäre.
Mit anderen Worten, durch den Einsatz eines elektronischen Handrades zur Einstellung der Preßkraft sowie durch die in Echtzeit zu beobachtenden Preßkraft-Weg-Kurven können optimale Parametersätze mit Hilfe von Muster-Werkstücken ermittelt werden, die auch bei gröber tolerierten Werkstücken noch ein schonendes und zuverlässiges Verfügen bzw. Bearbeiten ermöglichen. Die dynamische Veränderung dieser Parametersätze in Abhängigkeit von dem aktuellen Preßkraftverlauf bei der Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht zum einen eine Verringerung des Ausschusses durch optimal eingestellte Preßkraft und Fügeposition sowie zum anderen ein rechtzeitiges Erkennen von fehlschlagenden Preßvorgängen, wie es oben bereits beschrieben wurde.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungs- gemäß zu betreibenden Elektropresse; und
Fig. 2 einen beispielhaften Verlauf der Preßkraft über dem Weg des Pressenstößels, wie er bei der Elektropresse aus Fig. 1 gemessen wurde.
In Fig. 1 ist allgemein mit 10 eine Elektropresse bezeichnet, die über eine bei 11 angedeutete Steuerung betrieben wird. Mit der Steuerung 11 sind ein Bildschirm 12, ein Keyboard 14 sowie ein elektronisches Handrad 15 verbunden.
Ferner ist eine Schnittstelle 16 der Elektropresse 10 mit der Steuerung 11 verbunden, wodurch eine Steuerung und Kontrolle der Preßvorgänge möglich wird, wie dies nachstehend noch beschrieben wird.
Die Elektropresse 10 weist einen Elektromotor 17 auf, der an einem Gehäuse 18 montiert ist. Aus dem Gehäuse 18 ragt unten ein schematisch angedeuteter Pressenstößel 19 hervor, der über den Elektromotor 17 betätigt wird.
Unterhalb der Elektropresse 10 sind schematisch zwei Werkstücke 21 und 22 angedeutet, die durch die Elektropresse 10 miteinander verfügt werden sollen, wozu der Pressenstößel 19 einen bei 23 angedeuteten Arbeitshub durchführt.
Der dabei auftretende Verlauf der Preßkraft über dem Weg wird in Echtzeit als Kurve 24 auf dem Bildschirm 12 angezeigt, wozu ein Wegaufnehmer 25 sowie ein Kraf aufnehmer 26 in der Elektropresse 10 vorgesehen sind.
In der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet sich der Pressenstößel 19 in seiner Ausgangsposition 27. Wenn der Pressenstößel 19 in Fig. 1 weiter nach unten gefahren wird, so gelangt er bei Preßbeginn 28 in Kontakt mit den Werkstücken 21 und 22, die er dann während des weiteren Verlaufes seines Arbeitshubes 23 auf Block preßt, was in seiner Fügeposition 29 der Fall ist. Danach wird der Pressenstößel 19 wieder in seine Ausgangsposition 27 zurückgefahren.
In Fig. 2 sind beispielhaft zwei Kurven 24, 24' für den Verlauf der Preßkraft über dem Weg dargestellt, wobei die Kurve 24 eine anhand von Muster-Werkstücken ermittelte Vergleichskurve sein soll. In seiner Position SB hat der Pressenstößel 19 die Position erreicht, in der der Preßvorgang beginnt, er muß also Kraft aufwenden, um die Werkstücke 21, 22 miteinander zu verfügen. Zunächst ist ein Kraftanstieg zu beobachten, bis nach einer Überhöhung 31, bei der aus Haft- Gleitreibung wird, die Preßkraft bei weiterem Fortschreiten des Arbeitshubes zunächst wieder nachläßt, um dann so weit wieder anzusteigen, bis sie bei Erreichen der Fügeposition SF eine Kraft FF erreicht hat. Die Preßkraft F steigt jetzt steil an, bis der Preßvorgang abgebrochen und der Stößel 19 zurückgefahren wird.
Die Steuerung 11 überwacht permanent den Anstieg der Preßkraft und erkennt im Punkt FF jetzt eine starke Änderung der Steigung dF/ds bzw. dF/dt, wodurch das Erreichen des Fügepunktes erkannt wird. Da der Anstieg nicht in beliebig kurzer Zeit erfaßt werden kann, ergibt sich eine gewisse Überhöhung ΔF der Kraft auf Fm, die jedoch keine Schäden an den Werkstücken hervorruft. Der Verlauf der Kurve 24 ist ebenfalls entscheidend für das Ergebnis des Preßvorganges, so daß die Steuerung 11 eine ganze Reihe von Parameter auf Einhaltung überwacht. Zu diesen Parametern zählt die Fügeposition SF sowie die Preßkraft F. Wird z.B. die Fügeposition SF nicht erreicht, so war der Preßvorgang nicht erfolgreich. Da eine derartige Abweichung jedoch nicht unbedingt einen fehlschlagenden Preßvorgang anzeigen muß sondern darauf zurückzuführen sein kann, daß die zu verfügenden Teile unterschiedlich toleriert sind, werden die überwachten Parameter jetzt anhand des Verlaufes der Kurve 24 dynamisch angepaßt.
In einem ersten Schritt wird der Einsatz des Preßvorganges, also die Position 28 überwacht. Bei der Kurve 24' setzt die Preßkraft sehr viel später ein, erst zur Position SB' . Folglich wird im einfachsten Falle um genau diesen Versatz auch der Fügepunkt SF' in dem Satz der Überwachungsparameter verändert, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.
Ferner ist zu erkennen, daß die Kurve 24' bei Erreichen des Fügepunktes SF' eine geringere Preßkraft aufweist, nämlich die Preßkraft FF' . Würde jetzt die Steuerung 11 den Preßvorgang erst bei Erreichen der Kraft Fm abbrechen, so würde eine unnötig hohe Kraft aufgewendet, was aus schon erwähnten Gründen unerwünscht ist. Die Steuerung 11 erkennt jedoch wieder den steilen Anstieg der Kraft und bricht den Preßvorgang sofort ab, so daß die Kraft nur auf den Wert Fm' ansteigen kann.
Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Kurve 24' in Fig. 2 lediglich nach rechts und nach unten verschoben ist, was durch die Punkte SB' sowie dF/ds von der Steuerung erkannt wurde, die daraufhin den Parameter SF' dynamisch anpaßt bzw. den Preßvorgang beendet . Nun sind jedoch nicht nur der Beginn und der Abschluß des Preßvorganges für ein erfolgreiches Ergebnis verantwortlich, vielmehr spielt auch der Verlauf der Preßkraft während des Arbeitshubes eine große Rolle. So ist z.B. die Überhöhung 31 ein Anzeichen dafür, daß das Werkstück 21 vollständig in das Werkstück 22 eingepreßt wurde, weil nämlich für den weiteren Preßvorgang zunächst eine geringere Kraft erforderlich ist, nachdem dieses Einfügen erfolgte. Um diese Überhöhung 31 zu überwachen, wird ein weiterer Parametersatz W verwendet, der in Fig. 2 durch ein Fenster 32 angedeutet ist. Voraussetzung für einen erfolgreichen Preßvorgang ist damit weiter, daß die Kurve 24 das Fenster 32 durchläuft und dabei eine Überhöhung
31 zeigt. Die Kurve kann dabei eine beliebige Lage in dem Fenster
32 aufweisen.
Es ist nun jedoch zu erkennen, daß die Kurve 24' das Fenster 32 überhaupt nicht durchläuft, so daß an sich der Preßvorgang 24' als nicht erfolgreich zu werten wäre. Die Tatsache, daß die Kurve 24' das Fenster 32 nicht schneidet, liegt jedoch daran, daß durch die Tolerierung der Werkstücke der Preßbeginn 28' und damit die gesamte Kurve 24' in Fig. 2 nach rechts verschoben wurden. Da die Steuerung dies anhand der Verschiebung des Punktes SB nach SB' erkennt, wird ein dynamisch angepaßter Parametersatz W' erzeugt, der durch ein Fenster 34 angedeutet ist, das gegenüber dem Fenster 32 um einen Betrag 35 nach rechts verschoben wurde. Sofern die Kurve 24' jetzt das Fenster 34 durchläuft, wird der Preßvorgang als erfolgreich bewertet.
Selbstverständlich können diverse derartige Fenster 32, 34 über die Kurve 24 gelegt werden, um verschiedene Abschnitte des Preßvorganges zu überwachen. Die Zahl und Lage der Fenster hängt dabei von den zu verfügenden Werkstücken 21, 22 ab. Das bedeutet jedoch, daß für unterschiedliche Arten von Werkstücken 21, 22 eine neue Musterkurve 24 sowie neue Fenster 32, 34 ermittelt werden müssen.
Hierzu werden Muster-Werkstücke verfügt, wozu mittels des elektronischen Handrades 15 nicht nur der Arbeitshub 28 der Elektropresse 10 sondern insbesondere die Preßkraft F des Pressenstößels 19 eingestellt wird. Der aktuelle Verlauf der Preßkraft wird in Echtzeit auf dem Bildschirm 12 dargestellt, so daß der Einrichter, der eine neue Kurve 24 aufnimmt, die Preßkraft anhand des elektronischen Handrades 15 fein einstellen und das Ergebnis unmittelbar auf dem Bildschirm 12 überprüfen kann. Auf dem Bildschirm 12 sind dann auch Fenster 32, 34 einstellbar. Jetzt werden neue Muster-Werkstücke verpreßt, wobei der aktuelle Preßkraftverlauf wieder auf dem Bildschirm 12 dargestellt wird und gleichzeitig die Lage der Fenster 32, 34 überprüft werden kann. Nachdem eine größere Anzahl von Muster- Werkstücken so verpreßt wurde, stehen entsprechende Parametersätze zur Verfügung, die Fenster 32, 34 sowie die Positionen SB zu Preßbeginn 28 sowie SF am Ende des Preßvorganges umfassen.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse (10) , die einen elektrisch betätigten Pressenstößel (19) , zumindest einen Wegaufnehmer (25) zum Erfassen von Positionen (SB, SF) des Weges des Pressenstößels (19) während seines Arbeitshubes (23) , zumindest einen Kraftaufnehmer (26) zum Erfassen von durch den Pressenstößel (19) während des Arbeitshubes (23) auf zu bearbeitende Werkstücke (21, 22) aufgebrachter Preßkraft (F) , sowie eine Steuerung (11) umfaßt, die den Arbeitshub (23) bezüglich Weg (s) und Preßkraft (F) steuert, mit den Schritten:
a) Verfahren des Pressenstößels (19) in seine Ausgangsposition (27) ,
b) Absenken des Pressenstößels (19) auf die zu bearbeitenden Werkstücke (21, 22) und Messen der Preßkraft
(F),
c) Erkennen des Preßbeginns (28, SB) anhand eines Anstieges der Preßkraft (F) ,
d) weiteres Absenken des Pressenstößels (19) zur Durchführung des Preßvorganges und Überwachung der aufgebrachten Preßkraft (F) , sowie
e) Abstoppen des Pressenstößels (19) , wenn dieser eine voreingestellte Füge- oder Endposition (29, SF) erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Verlauf (24) der Preßkraft (F) über dem Weg (s) des Pressenstößels (19) Parameter (W) dynamisch angepaßt werden, die einen erfolgreichen Verlauf und/oder Abschluß des Preßvorganges anzeigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Position des Pressenstößels (19) bei Preßbeginn (28, SB) die Endposition (29, SF) dynamisch angepaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einem starken Anstieg der Preßkraft (F) im Bereich der Endposition (29, SF) die Endposition (29, SF) dynamisch angepaßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem starken Anstieg der Preßkraft (Fm) der Preßvorgang dynamisch angepaßt abgebrochen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf (24) der Preßkraft (11) über dem Weg (s) des Pressenstößels (19) auf Einhaltung bestimmter Parametersätze (W, 32, 34) überwacht wird, wobei die Parametersätze (W, 32, 34) in Abhängigkeit von der Position des Pressenstößels (19) bei Preßbeginn (28, SB) dynamisch angepaßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Parametersätze (W, 32, 34) durch Bearbeitung und Vermessung von Muster-Werkstücken ermittel werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Bearbeitung von Muster-Werkstücken der Preßkraf ve lauf (24) in Echtzeit auf einem Bildschirm (12) angezeigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während der Bearbeitung von Muster-Werkstücken die aufgebrachte Preßkraft (F) über ein elektronisches Handrad (15) verändert wird.
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