WO1999024190A1 - Method and device for controlling a forming process - Google Patents

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WO1999024190A1
WO1999024190A1 PCT/EP1998/007108 EP9807108W WO9924190A1 WO 1999024190 A1 WO1999024190 A1 WO 1999024190A1 EP 9807108 W EP9807108 W EP 9807108W WO 9924190 A1 WO9924190 A1 WO 9924190A1
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forming
controlling
forming process
process according
surface temperature
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Application number
PCT/EP1998/007108
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Inventor
Uwe Thamm
Bernd Naumann
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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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
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a forming process, in particular for controlling a forming press, and a device for controlling a forming process, in particular for performing the method.
  • the forming process is set to the process parameters that were given in perfect quality during the production of the same product and with target output in a previous production and were saved if necessary.
  • the settings of these process parameters are corrected by a plant operator, stating and storing the reasons, and optimized with regard to the product quality.
  • the temperature run-in behavior of a press is recorded in FIG.
  • a temperature sensor in the oil reservoir of the press can indirectly determine the heating behavior of the drive and guide components.
  • the oil temperature is a disturbance variable in the regulation of the forming process.
  • the plant operator controls the forming process with regard to the disturbance variables by adjusting certain machine setting variables.
  • the monitoring devices previously used on presses for regulating the process parameters have the decisive disadvantage that, in particular, they cannot detect the thermal conditions directly at the tool / workpiece working point. This means that the process input variables cannot be controlled satisfactorily. Furthermore, studies have shown that surface defects (e.g. cracks and constrictions) occur in the forming process without prior warning from the known monitoring devices.
  • a reproducible forming process is therefore given if the thermal conditions are always the same for certain set process input variables. Since the thermal conditions on the tool change due to heat dissipation, especially in the event of a process interruption or a tool change, the set process input variables do not correspond to the thermal conditions after a process interruption or a tool change. In addition, it is known that after a certain production time, a characteristic temperature field forms in the tool. After a process interruption or after a tool change, the field loses its field characteristics due to heat transfer processes. The temperature range is usually in the range of the ambient temperature. The originally existing temperature field structure is only formed again after a restart after more than 30 minutes.
  • This object is achieved according to the invention with reference to the method for controlling a forming process by the features of claim 1. This object is further achieved according to the invention with reference to the device for controlling a forming process by the features of claim 21.
  • Fig. 7 change in the pulling force due to the increase in the tool surface temperature.
  • Fig. 9 shows the control principle for controlling the forming press.
  • FIG. 1 shows a drawing press 11 with a ram 12, the ram 12 being shown in its top dead center.
  • a workpiece in the drawing press 11 is shown in a split manner, one in the right half of the drawing of the drawing press 11
  • Half of the workpiece with the workpiece surface 14 after the forming process and in the left half of the drawing of the drawing press 11 half of the workpiece with the workpiece surface 15 is shown before the forming process.
  • the surfaces 13 of the tool come into contact with the surfaces of the workpiece and shape it in a known manner.
  • an infrared camera 4 is used to determine the thermal image information of the workpiece and the tool.
  • the geometry of the workpiece and the tool is determined via a video camera 5.
  • These two cameras 4, 5 are connected to a first process computer 6, in which the analog signals of the cameras 4, 5 are converted into digital signals.
  • an image overlay device 3 which is also connected to the first process computer 6, the thermal image information of the infrared camera 4 can be overlaid with the recordings of the video camera 5, as shown in FIG.
  • An RGB monitor 7, which is also connected to the first process computer 6, is used for on-line monitoring of the entire measurement.
  • a real-time recorder 10 is connected to the first process computer 6 in order to store the image information of the infrared camera 4 and the video camera 5.
  • a second process computer 8 is connected to the first process computer 6. This second process computer 8 is used to analyze the image information in relation to the selected measuring points MP (i) and to calculate the required heating power of the heating elements HE (i). The analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination.
  • the second process computer 8 is connected to a thermocouple 1 which is arranged on the tool.
  • FIG. 2 shows the part of the preheating device which is used to heat the tool.
  • 17 heating elements HE 1 to 4 are arranged on the surfaces of a lower tool part.
  • Each of these heating elements HE 1 to 4 is connected to the second process computer 8, the heating power of the heating elements HE 1 to 4 being controlled by the second process computer 8.
  • the heating elements HE 1 to 4 are arranged both on the die 19 and in the feed area 20.
  • the surface temperature of the workpiece surface 14 and the tool surface 13 is recorded by the infrared camera 4. This measurement takes place when the tool is in the open state, ie in this case when the ram 12 is at top dead center.
  • the temperature of the tool and workpiece is delayed.
  • a triggering device performs a time-equidistant measurement.
  • the measurement of the workpiece surface 14 takes place at the time "ejection at top dead center", the measurement of the tool surface 13 takes place at the time "transfer step completed”.
  • the geometric shape of the workpiece or the tool is captured by the video camera 5.
  • the analog signals from the infrared camera 4 and the video camera 5 are now converted into digital signals in the first process computer 6 and then transmitted to the image superimposition unit 3, where the thermal image information is superimposed on the geometric image information.
  • This measurement can be monitored online using an RGB monitor 7.
  • the determined thermal and geometric image information can now be saved with a real-time recorder 10.
  • the digital thermal and geometric image information is transmitted to the second process computer 8 for analysis.
  • the analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination.
  • the heating power is also calculated using FEM parameters.
  • the tool geometry data for the measuring points MP (i) are then determined by means of image transformation.
  • the geometry data serve to position the heating elements HE (i), as is shown in FIG. 2. After the heating elements are attached to the lower tool part 17, the upper tool part (not shown here) is lowered onto the lower tool part. It is possible to mount the heating elements HE (i) both on the die 19 and in the feed area 20 in order to heat it.
  • the tool When the process is interrupted, the tool can be preheated both in the installed state and when a tool change is removed, since the closing of the drawing tool tensions the heating elements HE (i) in the tool.
  • the heating process takes place approximately 1 to 3 hours before the start of production and is carried out via the second process computer 8 according to a control principle which is explained in FIG. 5.
  • the controller R accordingly regulates the setpoint / actual value difference of the calculated reference variable W, i.e. the tool surface temperature at the measuring point MP (i) at the time of a thermally stable process state T (st) in relation to the controlled variable X, ie the tool surface temperature at the heating point HE (i).
  • Disturbance variables for the controlled system S are the hall temperature, heat radiation and convection and heat production.
  • the manipulated variable for controlling the surface temperature is the heating output of the individual heating elements HE (i).
  • the specific heating output corresponds to the specific heat input during forming.
  • the specific heat input into the tool during forming can be determined.
  • This heat input corresponds to the specific heating power required, which is regulated during preheating (heating process) of a forming tool.
  • FIG. 8 shows a drawing press 11 and a temperature detection device which is constructed in accordance with the drawing press and the device, as has already been explained with reference to FIG. 1, and therefore reference is made to the corresponding description at this point.
  • controllable die cushion cylinders 16 are provided in the drawing press shown in FIG. 8, which are connected to the second process computer 8 via a control line 15.
  • the second process computer 8 is connected to the first process computer 6. This second process computer 8 is used to analyze the image information in relation to the selected measuring points MP (i) in FIG. 4 and to calculate the required manipulated variable "die cushion pressure".
  • the die cushion system 16 is connected to the process computer 8 via the control line 15, and each cylinder of the die cushion system 16 can be controlled individually. The cylinders are adjusted by the machine control of the drawing press.
  • the surface temperature of the workpiece surface 13 is recorded by the infrared camera 4. This measurement takes place when the tool is in the open state, ie in this case when the ram 12 is at top dead center. The temperature of the tool and workpiece is delayed.
  • a trigger device performs a time-equidistant measurement.
  • the workpiece surface 14 is measured at the time of "ejection at top dead center", the measurement of the tool surface 13 is carried out at the time of "transfer step ended".
  • the geometric shape of the workpiece or tool is captured by the video camera 5.
  • the analog signals from the infrared camera 4 and the video camera 5 are now converted into digital signals in the first process computer 6 and then transmitted to the image superimposition unit 3, where the thermal image information is superimposed on the geometric image information.
  • the measurement can be monitored online using an RGB monitor 7.
  • the determined thermal and geometric image information can now be saved with a real-time recorder 10.
  • the digital thermal and geometric image information is transmitted to the second process computer 8 for analysis.
  • the analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination.
  • the ram pressure to be changed (control variable) is calculated.
  • the tool geometry data for the measuring points MP (i) are then determined by means of image transformation.
  • the geometry data are used to select the die cushion cylinders 16, which have to be controlled via the control line 15.
  • the process control using the control variable "surface temperature at the i measuring points MP (i)" is carried out via the second process computer 8 according to a control principle which is explained in FIG. 9.
  • the controller accordingly regulates the setpoint / actual value difference of the calculated reference variable W, ie the tool surface temperature at the measuring point MP (i) at the time of a thermally stable process state T (st) in relation to the controlled variable X, ie the current tool surface temperature at the measuring point MP (i ).
  • Disturbances for the controlled system S are material parameters, friction parameters, tool wear and machine parameters.
  • the control variable for regulating the surface temperature is the control of the individual cylinders in the die cushion system and the regulation of the cylinder pressures. By measuring the surface temperatures of the formed workpiece, the hold-down pressure can be readjusted after each finished workpiece.
  • thermal measurement values By superimposing thermal measurement values with geometry features of the forming tool, it is possible with the help of a controller to adaptively control the hold-down device at die positions in the die cushion system using die cushion cylinders.
  • the described method for quality control of forming processes can be used to control the changes in the disturbance variables mentioned. This improves the production conditions of a forming machine.

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Abstract

The invention relates to a method and device for controlling a forming process in which a surface temperature distribution is detected on a surface of a forming tool and/or a surface of a formed work piece after the forming. In addition, process input quantities of the forming process are controlled, said forming process corresponding to the surface temperature distribution.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines UmformprozessesMethod and device for controlling a forming process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses, insbesondere zur Steuerung einer Umformpresse, und eine Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling a forming process, in particular for controlling a forming press, and a device for controlling a forming process, in particular for performing the method.
Bei der Produktion von Werkstücken durch Umformprozesse ist es wichtig, daß diese Prozesse und die damit erzielte Produktgüte reproduzierbar sind und keinen großen Schwankungen unterliegen. Dazu wird der Umformprozeß auf die Prozeßparameter eingestellt, die bei der Produktion des gleichen Produktes in einwandfreier Qualität und mit Sollausbringung bei einer vorausgegangenen Produktion gegeben waren und gegebenenfalls abgespeichert wurden. Bei Abweichungen einzelner Eingangsgrößen werden die Einstellungen dieser Prozeßparameter durch einen Anlageführer unter Angabe und Abspeicherung der Gründe korrigiert und hinsichtlich der Produktgüte optimiert.In the production of workpieces by forming processes, it is important that these processes and the product quality achieved with them are reproducible and are not subject to major fluctuations. For this purpose, the forming process is set to the process parameters that were given in perfect quality during the production of the same product and with target output in a previous production and were saved if necessary. In the event of deviations in individual input variables, the settings of these process parameters are corrected by a plant operator, stating and storing the reasons, and optimized with regard to the product quality.
In Figur 6 ist beispielsweise das Temperatureinlaufverhalten einer Presse aufgezeichnet. Durch einen Temperatursensor im Ölvorratsbehälter der Presse kann indirekt das Aufheizverhalten der Antriebs- und Führungskomponenten festgestellt werden. Dabei ist die Öltemperatur eine Störgröße der Regelung des Umformprozesses. Die Regelung des Umform prozesses im Hinblick auf die Störgrößen erfolgt durch den Anlagenführer durch Verstellung bestimmter Maschineneinstellgrößen.For example, the temperature run-in behavior of a press is recorded in FIG. A temperature sensor in the oil reservoir of the press can indirectly determine the heating behavior of the drive and guide components. The oil temperature is a disturbance variable in the regulation of the forming process. The plant operator controls the forming process with regard to the disturbance variables by adjusting certain machine setting variables.
Eine besondere Schwierigkeit bei Umformpressen, insbesondere bei komplizierten Umformteilen auf schnellaufenden Ziehpressen ist ihre Reproduzierbarkeit der thermischen Verhältnisse im Umformprozeß. Bei der Warmumformung ist der Temperatureinfluß auf den Umformprozeß unbestritten. Beim mehrstufigen Ziehen komplexer großflächiger Ziehteile wird jedoch der Temperatureinfluß in der Regel nicht beachtet. Obwohl hier schon im ersten Umformschritt aufgrund der Umwandlung von Umformarbeit in Wärme und durch die entsprechende Reibungswärme im Umformgut Temperaturerhöhungen von bis zu 100° Celsius erreicht werden können. Dies hat Auswirkungen auf die einzelnen Eingangsgrößen, wie beispielsweise die Ziehkraft. Figur 7 zeigt die Veränderung der Ziehkraft in Abhängigkeit der Oberflächentemperatur des Werkzeugs unter Verwendung verschiedener Additive. Eine Veränderung der Oberflächentemperatur führt zu unterschiedlichen Reibungskoeffizienten. Daraus ergeben sich unterschiedliche Ziehkräfte bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Prozeßeingangsgrößen und die Oberflächentemperatur sind somit im Hinblick auf eine optimierte Produktgüte eng miteinander verknüpft.A particular difficulty with forming presses, especially with complicated forming parts on high-speed drawing presses, is their reproducibility of the thermal conditions in the forming process. In hot forming, the influence of temperature on the forming process is undisputed. In the case of multi-stage drawing of complex, large-scale drawn parts, however, the temperature influence is usually not taken into account. Although temperature increases of up to 100 ° Celsius can be achieved in the first forming step due to the conversion of forming work into heat and the corresponding frictional heat in the material to be formed. This has an impact on the individual input variables, such as the pulling force. FIG. 7 shows the change in the pulling force as a function of the surface temperature of the tool using various additives. A change in the surface temperature leads to different coefficients of friction. This results in different pulling forces different temperatures. The process input variables and the surface temperature are thus closely linked in terms of an optimized product quality.
Die bisher an Pressen eingesetzten Überwachungseinrichtungen zur Regelung der Prozeßparameter haben den entscheidenden Nachteil, daß sie insbesondere die thermischen Verhältnisse nicht direkt an der Wirkstelle Werkzeug/Werkstück erfassen können. Somit lassen sich die Prozeßeingangsgrößen nicht zufriedenstellend steuern. Weiterhin haben Untersuchungen gezeigt, daß Oberflächenfehler (z.B. Risse und Einschnürungen) beim Umformprozeß ohne Vorwarnung seitens der bekannten Überwachungseinrichtungen einsetzen.The monitoring devices previously used on presses for regulating the process parameters have the decisive disadvantage that, in particular, they cannot detect the thermal conditions directly at the tool / workpiece working point. This means that the process input variables cannot be controlled satisfactorily. Furthermore, studies have shown that surface defects (e.g. cracks and constrictions) occur in the forming process without prior warning from the known monitoring devices.
Ein reproduzierbarer Umformprozeß ist somit dann gegeben, wenn bei bestimmten eingestellten Prozeßeingangsgrößen immer gleiche thermische Verhältnisse gegeben sind. Da sich die thermischen Verhältnisse am Werkzeug durch Wärmeabfuhr, insbesondere bei einer Prozeßunterbrechung oder einem Werkzeugwechsel ändern, korrespondieren die eingestellten Prozeßeingangsgrößen nicht mit den thermischen Bedingungen nach einer Prozeßunterbrechung oder einem Werkzeugwechsel. Darüber hinaus ist es bekannt, daß nach einer gewissen Produktionszeit sich im Werkzeug ein charakteristisches Temperaturfeld ausbildet. Nach einer Prozeßunterbrechung bzw. nach einem Werkzeugwechsel verliert das Feld durch Wärmeübertragungsvorgänge seine Feldcharakteristik. Der Temperaturbereich liegt dabei meist im Bereich der Umgebungstemperatur. Die ursprünglich vorhandene Temperaturfeldstruktur wird bei einem Wiederanlauf erst nach mehr als 30 Minuten wieder ausgebildet. Diese Inkontinuität beeinflußt die Reproduzierbarkeit der tribologischen Randbedingungen im Tribo-System (Werkzeug, Werkstück, Schmierstoff). Um den vorhergehenden Zustand bei der Wiederaufnahme der Produktion wieder zu erreichen, müssen bestimmte Prozeßgrößen nachgeregelt werden. Das erfordert einen erhöhten Regelungsaufwand, der meherere Stunden andauern kann.A reproducible forming process is therefore given if the thermal conditions are always the same for certain set process input variables. Since the thermal conditions on the tool change due to heat dissipation, especially in the event of a process interruption or a tool change, the set process input variables do not correspond to the thermal conditions after a process interruption or a tool change. In addition, it is known that after a certain production time, a characteristic temperature field forms in the tool. After a process interruption or after a tool change, the field loses its field characteristics due to heat transfer processes. The temperature range is usually in the range of the ambient temperature. The originally existing temperature field structure is only formed again after a restart after more than 30 minutes. This discontinuity influences the reproducibility of the tribological boundary conditions in the tribo system (tool, workpiece, lubricant). In order to return to the previous state when production is resumed, certain process variables must be readjusted. This requires an increased regulatory effort, which can take several hours.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses und eine Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die Produktgüte verbessert und die Produktivität gesteigert werden kann.It is the object of the present invention to provide a method for controlling a forming process and a device for controlling a forming process, in particular for carrying out the method, with which the product quality can be improved and productivity can be increased.
Diese Aufgabe wird mit Bezug auf das Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Diese Aufgabe wird weitherhin mit Bezug auf die Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 21 gelöst.This object is achieved according to the invention with reference to the method for controlling a forming process by the features of claim 1. This object is further achieved according to the invention with reference to the device for controlling a forming process by the features of claim 21.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen dargelegt.Advantageous developments of the invention are set out in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:The invention is described below using an exemplary embodiment and associated drawings. In these show:
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Teils der Einrichtung zur Ermittlung der Werkzeugoberflächentemperatur,1 shows the basic structure of part of the device for determining the tool surface temperature,
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines Teils der Vorwärmeeinrichtung zum Beheizen der Werkzeughälften,2 shows the basic structure of part of the preheating device for heating the mold halves,
Fig. 3 eine Werkzeugverlagerung durch Zunahme der Werkzeugoberflächentemperatur,3 shows a tool shift due to an increase in the tool surface temperature,
Fig. 4 das Prinzip der Überlagerung von Videobildsignalen mit Thermobildsignalen zur Ermittlung der Oberflächentemperaturverteilung,4 shows the principle of superimposing video image signals with thermal image signals to determine the surface temperature distribution,
Fig. 5 das Regelprinzip zur Vorwärmung von Werkzeughälften,5 shows the control principle for preheating tool halves,
Fig. 6 thermische Instabilitäten beim Wiederanlauf einer Umformmaschine,6 thermal instabilities when restarting a forming machine,
Fig. 7 Veränderung der Ziehkraft durch die Zunahme der Werkzeugoberflächentemperatur.Fig. 7 change in the pulling force due to the increase in the tool surface temperature.
Fig. 8 den prinzipiellen Aufbau der Einrichtung zur Ermittlung der Werkzeugoberflächentemperatur und der Einrichtung zur Steuerung der Umformpresse,8 shows the basic structure of the device for determining the tool surface temperature and the device for controlling the forming press,
Fig. 9 das Regelprinzip zur Steuerung der Umformpresse.Fig. 9 shows the control principle for controlling the forming press.
In Figur 1 ist eine Ziehpresse 11 mit einem Stößel 12 gezeigt, wobei der Stößel 12 in seinem oberen Totpunkt dargestellt ist. Ein Werkstück in der Ziehpresse 11 ist in geteilter Weise dargestellt, wobei in der rechten Hälfte der Darstellung der Ziehpresse 11 eine Hälfte des Werkstücks mit der Werkstückoberfläche 14 nach dem Umformprozeß und in der linken Hälfte der Darstellung der Ziehpresse 11 eine Hälfte des Werkstücks mit der Werkstückoberfläche 15 vor dem Umformprozeß dargestellt ist. Während des Umformprozesses kommen die Oberflächen 13 des Werkzeugs in Kontakt mit den Oberflächen des Werkstücks und Formen dieses in bekannter Weise um.FIG. 1 shows a drawing press 11 with a ram 12, the ram 12 being shown in its top dead center. A workpiece in the drawing press 11 is shown in a split manner, one in the right half of the drawing of the drawing press 11 Half of the workpiece with the workpiece surface 14 after the forming process and in the left half of the drawing of the drawing press 11, half of the workpiece with the workpiece surface 15 is shown before the forming process. During the forming process, the surfaces 13 of the tool come into contact with the surfaces of the workpiece and shape it in a known manner.
In der vorliegenden Ausführungsform dient eine Infrarotkamera 4 zur Ermittlung der thermischen Bildinformation des Werkstücks und des Werkzeugs. Die Geometrie des Werkstücks und des Werkzeugs wird über eine Videokamera 5 ermittelt. Diese beiden Kameras 4, 5 sind mit einem ersten Prozeßrechner 6 verbunden, in dem die analogen Signale der Kameras 4, 5 in digitale Signale umgewandelt werden. Mittels einer Bildüberlagerungseinrichtung 3, die ebenfalls mit dem ersten Prozeßrechner 6 verbunden ist, lassen sich die thermischen Bildinformationen der Infrarotkamera 4 mit den Aufnahmen der Videokamera 5 überlagern, wie dies in Figur 4 gezeigt ist. Ein RGB-Monitor 7, der ebenfalls mit dem ersten Prozeßrechner 6 verbunden ist, dient zur on-line Überwachung der gesamten Messung. Zur Abspeicherung der Bildinformation der Infrarotkamera 4 und der Videokamera 5 ist ein Echtzeitrekorder 10 mit dem ersten Prozeßrechner 6 verbunden.In the present embodiment, an infrared camera 4 is used to determine the thermal image information of the workpiece and the tool. The geometry of the workpiece and the tool is determined via a video camera 5. These two cameras 4, 5 are connected to a first process computer 6, in which the analog signals of the cameras 4, 5 are converted into digital signals. By means of an image overlay device 3, which is also connected to the first process computer 6, the thermal image information of the infrared camera 4 can be overlaid with the recordings of the video camera 5, as shown in FIG. An RGB monitor 7, which is also connected to the first process computer 6, is used for on-line monitoring of the entire measurement. A real-time recorder 10 is connected to the first process computer 6 in order to store the image information of the infrared camera 4 and the video camera 5.
Ein zweiter Prozeßrechner 8 ist mit dem ersten Prozeßrechner 6 verbunden. Dieser zweite Prozeßrechner 8 dient zur Analyse der Bildinfomrationen in Bezug auf die gewählten Meßpunkte MP(i) und zur Berechnung der erforderlichen Heizleistung der Heizelemente HE(i). Die Analyse erfolgt nach i-Meßpunkten MP(i) mittels Maximalwertbestimmung.A second process computer 8 is connected to the first process computer 6. This second process computer 8 is used to analyze the image information in relation to the selected measuring points MP (i) and to calculate the required heating power of the heating elements HE (i). The analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination.
Zur Kalibrierung der Analyse ist der zweite Prozeßrechner 8 mit einem Thermoelement 1 verbunden, das an dem Werkzeug angeordnet ist.To calibrate the analysis, the second process computer 8 is connected to a thermocouple 1 which is arranged on the tool.
In Figur 2 ist der Teil der Vorwärmeeinrichtung gezeigt, der dem Beheizen des Werkzeugs dient. Dabei sind an den Oberflächen eines Werkzeugunterteils 17 Heizelemente HE 1 bis 4 angeordnet. Jedes dieser Heizeelemente HE 1 bis 4 ist mit dem zweiten Prozeßrechner 8 verbunden, wobei die Heizleistung der Heizelemente HE 1 bis 4 durch den zweiten Prozeßrechner 8 gesteuert wird. Wie aus den Ansichten l-l und ll-ll ersichtlich, sind die Heizelemente HE 1 bis 4 sowohl an der Matrize 19 als auch in dem Einzugsbereich 20 angeordnet. In einem thermisch stabilen Prozeßzustand der laufenden Produktion der Ziehpresse 11 wird die Oberflächentemperatur der Werkstückoberfläche 14 und der Werkzeugoberfläche 13 durch die Infrarotkamera 4 erfaßt. Diese Messung erfolgt, wenn das Werkzeug sich im geöffneten Zustand befindet, d.h. in diesem Fall, wenn der Stößel 12 im oberen Totpunkt ist. Die Temperaturerfassung von Werkzeug und Werkstück erfolgt zeitversetzt. Eine zeitäquidistante Messung erfolgt durch eine Triggerungseinrichtung. Die Messung der Werkstückoberfläche 14 er olgt zum Zeitpunkt "Auswerfen am oberen Totpunkt", die Messung der Werkzeugoberfläche 13 erfolgt zum Zeitpunkt "Transferschritt beendet".FIG. 2 shows the part of the preheating device which is used to heat the tool. 17 heating elements HE 1 to 4 are arranged on the surfaces of a lower tool part. Each of these heating elements HE 1 to 4 is connected to the second process computer 8, the heating power of the heating elements HE 1 to 4 being controlled by the second process computer 8. As can be seen from the views II and II-II, the heating elements HE 1 to 4 are arranged both on the die 19 and in the feed area 20. In a thermally stable process state of the current production of the drawing press 11, the surface temperature of the workpiece surface 14 and the tool surface 13 is recorded by the infrared camera 4. This measurement takes place when the tool is in the open state, ie in this case when the ram 12 is at top dead center. The temperature of the tool and workpiece is delayed. A triggering device performs a time-equidistant measurement. The measurement of the workpiece surface 14 takes place at the time "ejection at top dead center", the measurement of the tool surface 13 takes place at the time "transfer step completed".
Parallel dazu wird die geometrische Form des Werkstücks bzw. des Werkzeugs durch die Videokamera 5 erfaßt. Die analogen Signale der Infrarotkamera 4 und der Videokamera 5 werden nun im ersten Prozeßrechner 6 in digitale Signale umgewandelt und danach zur Bildüberlagerungseinheit 3 übertragen, wo die thermischen Bildinformationen mit den geometrischen Bildinformationen überlagert werden. Diese Messung läßt sich über einen RGB-Monitor 7 on-line überwachen. Die ermittelten thermischen und geometrischen Bildinformationen lassen sich nun mit einem Echtzeitrekorder 10 speichern.In parallel, the geometric shape of the workpiece or the tool is captured by the video camera 5. The analog signals from the infrared camera 4 and the video camera 5 are now converted into digital signals in the first process computer 6 and then transmitted to the image superimposition unit 3, where the thermal image information is superimposed on the geometric image information. This measurement can be monitored online using an RGB monitor 7. The determined thermal and geometric image information can now be saved with a real-time recorder 10.
Die digitalen thermischen und geometrischen Bildinformationen werden zur Analyse zum zweiten Prozeßrechner 8 übertragen. Die Analyse erfolgt nach i-Meßpunkten MP(i) mittels Maximalwertbestimmung. Zusätzlich erfolgt die Berechnung der Heizleistung über FEM-Kennwerte. Anschließend werden mittels Bildtransformation die Werkzeuggeometriedaten für die Meßpunkte MP(i) bestimmt. Die Geometriedaten dienen der Positionierung der Heizelemente HE(i), wie das in Figur 2 gezeigt ist. Nachdem die Heizelemente auf dem Werkzeugunterteil 17 angebracht sind, wird das Werkzeugoberteil (hier nicht gezeigt) auf das Werkzeugunterteil abgesenkt. Dabei ist es möglich, die Heizelemente HE(i) sowohl auf der Matritze 19 als auch im Einzugbereich 20 anzubringen, um diese zu erwärmen. Das Werkzeug kann bei Prozeßunterbrechnung sowohl im eingebauten Zustand als auch bei einem Werkzeugwechsel im ausgebauten Zustand vorgeheizt werden, da das Schließen des Ziehwerkzeugs die Heizelemente HE(i) im Werkzeug verspannt. Der Aufheizvorgang erfolgt ca. 1 bis 3 Stunden vor dem Produktionsbeginn und wird über den zweiten Prozeßrechner 8 nach einem Regelprinzip, das in Figur 5 erläutert ist, durchgeführt. Der Regler R regelt demnach die Soll/Istwert Differenz der kalkulierten Führungsgröße W, d.h. der Werkzeugoberflächentemperatur am Meßpunkt MP(i) zum Zeitpunkt eines thermisch stabilen Prozeßzustandes T(st) in Bezug auf die Regelgröße X, d.h. Werkzeugoberflächentemperatur am Heizpunkt HE(i). Störgrößen für die Regelstrecke S sind die Hallentemperatur, Wärmestrahlung und Konvektion und Wärmekon- duktion. Die Stellgröße zum Regeln der Oberflächentemperatur ist die Heizleistung der einzelnen Heizelemente HE(i). Die spezifische Heizleistung entspricht dabei dem spezifischen Wärmeeintrag beim Umformen.The digital thermal and geometric image information is transmitted to the second process computer 8 for analysis. The analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination. The heating power is also calculated using FEM parameters. The tool geometry data for the measuring points MP (i) are then determined by means of image transformation. The geometry data serve to position the heating elements HE (i), as is shown in FIG. 2. After the heating elements are attached to the lower tool part 17, the upper tool part (not shown here) is lowered onto the lower tool part. It is possible to mount the heating elements HE (i) both on the die 19 and in the feed area 20 in order to heat it. When the process is interrupted, the tool can be preheated both in the installed state and when a tool change is removed, since the closing of the drawing tool tensions the heating elements HE (i) in the tool. The heating process takes place approximately 1 to 3 hours before the start of production and is carried out via the second process computer 8 according to a control principle which is explained in FIG. 5. The controller R accordingly regulates the setpoint / actual value difference of the calculated reference variable W, i.e. the tool surface temperature at the measuring point MP (i) at the time of a thermally stable process state T (st) in relation to the controlled variable X, ie the tool surface temperature at the heating point HE (i). Disturbance variables for the controlled system S are the hall temperature, heat radiation and convection and heat production. The manipulated variable for controlling the surface temperature is the heating output of the individual heating elements HE (i). The specific heating output corresponds to the specific heat input during forming.
Durch die Messung der Oberflächentemperaturen des umgeformten Werkstücks und des Umformwerkzeugs unmittelbar nach dem Umformen läßt sich der spezifische Wärmeeintrag in das Werkzeug beim Umformen ermitteln. Dieser Wärmeeintrag entspricht der erforderlichen spezifischen Heizleistung, die bei der Vorwärmung (Aufheizverlauf) eines Umformwerkzeugs geregelt wird.By measuring the surface temperatures of the formed workpiece and the forming tool immediately after the forming, the specific heat input into the tool during forming can be determined. This heat input corresponds to the specific heating power required, which is regulated during preheating (heating process) of a forming tool.
Durch die Überlagerung von thermischen Meßwerten mit Geometriemerkmalen des Umformwerkzeugs ist es mit Hilfe eines Reglers möglich, an definierbaren Positionen im Umforwerkzeug Heizenergie einzuleiten. Dadurch stimmen die Oberflächentemperaturen mit den tatsächlich im Prozeß aufgetretenen Temperaturen nahezu überein. Weiterhin stimmt die Wärmestromrichtung mit der realen Richtung überein, d.h. die Erwärmung erfolgt von Außen nach Innen in das Werkzeug. Durch das inhomogene Temperaturprofil auf der Oberfläche des Werkzeugs treten infolge thermischer Dehnungen Werkzeugverlagerungen während des Produktionsprozesses auf (s. Figur 3). Durch das beschriebene Verfahren zur Werkzeugvorwärmung und die dazugehörige Vorrichtung lassen sich diese Verlagerungen reproduzieren und somit die Anlaufbedingungen einer Umformmaschine verbessern.By superimposing thermal measurement values with the geometry features of the forming tool, it is possible with the help of a controller to introduce heating energy at definable positions in the forming tool. As a result, the surface temperatures are almost identical to the temperatures actually occurring in the process. Furthermore, the direction of heat flow coincides with the real direction, i.e. the heating takes place from the outside to the inside of the tool. Due to the inhomogeneous temperature profile on the surface of the tool, tool expansions occur during the production process as a result of thermal expansion (see FIG. 3). By means of the described method for tool preheating and the associated device, these displacements can be reproduced and thus the starting conditions of a forming machine can be improved.
Figur 8 zeigt eine Ziehpresse 11 und eine Temperaturerfassungseinrichtung, die entsprechend der Ziehpresse und der Einrichtung aufgebaut ist, wie sie mit Bezug auf Fig. 1 bereits erläutert ist und deshalb wird an dieser Stelle auf die entsprechende Beschreibung verwiesen. Darüber hinaus sind bei der in Fig. 8 gezeigten Ziehpresse steuerbare Ziehkissenzylinder 16 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 15 mit dem zweiten Prozeßrechner 8 verbunden sind.FIG. 8 shows a drawing press 11 and a temperature detection device which is constructed in accordance with the drawing press and the device, as has already been explained with reference to FIG. 1, and therefore reference is made to the corresponding description at this point. In addition, controllable die cushion cylinders 16 are provided in the drawing press shown in FIG. 8, which are connected to the second process computer 8 via a control line 15.
Der zweite Prozeßrechner 8 ist mit dem ersten Prozeßrechner 6 verbunden. Dieser zweite Prozeßrechner 8 dient der Analyse der Bildinformationen im Bezug auf die gewählten Meßpunkte MP(i) in Fig. 4 und zur Berechnung der erforderlichen Stellgröße "Ziehkissendruck". Über die Steuerleitung 15 ist die Ziehkissenanlage 16 mit dem Prozeßrechner 8 verbunden, wobei jeder Zylinder der Ziehkissenanlage 16 einzeln angesteuert werden kann. Die Verstellung der Zylinder erfolgt durch die Maschinensteuerung der Ziehpresse. Während der laufenden Produktion der Ziehpresse 11 wird die Oberflächentemperatur der Werkstückoberfläche 13 durch die Infrarotkamera 4 erfaßt. Diese Messung erfolgt, wenn das Werkzeug sich im geöffneten Zustand befindet, d.h. in diesem Fall, wenn der Stößel 12 im oberen Totpunkt ist. Die Temperaturerfassung von Werkzeug und Werkstück ist zeitversetzt. Eine zeitäquidistante Messung erfolgt durch eine Triggereinrichtung. Die Messung der Werkstückoberfläche 14 erfolgt zum Zeitpunkt "Auswerfen am oberen Totpunkt", die Messung der Werkzeugoberfläche 13 erfolgt zum Zeitpunkt "Transfer-schritt beendet".The second process computer 8 is connected to the first process computer 6. This second process computer 8 is used to analyze the image information in relation to the selected measuring points MP (i) in FIG. 4 and to calculate the required manipulated variable "die cushion pressure". The die cushion system 16 is connected to the process computer 8 via the control line 15, and each cylinder of the die cushion system 16 can be controlled individually. The cylinders are adjusted by the machine control of the drawing press. During the ongoing production of the drawing press 11, the surface temperature of the workpiece surface 13 is recorded by the infrared camera 4. This measurement takes place when the tool is in the open state, ie in this case when the ram 12 is at top dead center. The temperature of the tool and workpiece is delayed. A trigger device performs a time-equidistant measurement. The workpiece surface 14 is measured at the time of "ejection at top dead center", the measurement of the tool surface 13 is carried out at the time of "transfer step ended".
Parallel dazu wird die geometrische Form des Werkstückes bzw. des Werkzeuges durch die Videokamera 5 erfaßt. Die analogen Signale der Infrarotkamera 4 und der Videokamera 5 werden nun im ersten Prozeßrechner 6 in digitale Signale umgewandelt und danach zur Bildüberlagerungseinheit 3 übertragen, wo die thermischen Bildinformationen mit den geometrischen Bildinformationen überlagert werden. Die Messung läßt sich über einen RGB-Monitor 7 on-line überwachen. Die ermittelten thermischen und geometrischen Bildinformationen lassen sich nun mit einem Echtzeitrekorder 10 speichern.In parallel, the geometric shape of the workpiece or tool is captured by the video camera 5. The analog signals from the infrared camera 4 and the video camera 5 are now converted into digital signals in the first process computer 6 and then transmitted to the image superimposition unit 3, where the thermal image information is superimposed on the geometric image information. The measurement can be monitored online using an RGB monitor 7. The determined thermal and geometric image information can now be saved with a real-time recorder 10.
Die digitalen thermischen und geometrischen Bildinformationen werden zur Analyse zum zweiten Prozeßrechner 8 übertragen. Die Analyse erfolgt nach i-Meßpunkten MP(i) mittels Maximaiwertbestimmung. Zusätzlich erfolgt die Berechnung des zu verändernden Stößeldruckes (Steuergröße). Anschließend werden mittels Biidtransformation die Werkzeuggeometriedaten für die Meßpunkte MP(i) bestimmt. Die Geometriedaten dienen zur Auswanl der Ziehkissenzylinder 16, die über die Steuerleitung 15 angesteuert werden müssen. Die Prozeßregelung unter Verwendung der Regelgröße "Oberfächentempe- ratur an den i-Meßpunkten MP(i)" wird über den zweiten Prozeßrechner 8 nach einem Regelprinzip, das in Fig. 9 erläutert ist, durchgeführt. Der Regler regelt demnach die Soll/Istwert Differenz der kalkulierten Führungsgröße W, d.h. der Werkzeugoberflächentemperatur am Meßpunkt MP(i) zum Zeitpunkt eines thermisch stabilen Prozeßzustandes T(st) in Bezug auf die Regelgröße X, d.h., die aktuelle Werkzeugoberflächentemperatur am Meßpunkt MP(i). Störgrößen für die Regelstrecke S sind Werkstoff kenngrößen, Reibungskenngrößen, Werkzeugverschleiß und Maschinenkenngrößen. Die Stellgröße zum Regeln der Oberflächentemperatur ist die Ansteuerung der einzelnen Zylinder in der Ziehkissenanlage und die Regelung der Zylinderdrücke. Durch die Messung der Oberflächentemperaturen des umgeformten Werkstückes läßt sich der Niederhalterdruck nach jedem gefertigten Werkstück neu nachregeln. Durch die Überlagerung von thermischen Meßwerten mit Geometriemerkmalen des Umformwerkzeuges ist es mit Hilfe eines Reglers möglich, an definierbaren Positionen in der Ziehkissenanlage über Ziehkissenzylinder den Niederhalter adaptiv zu regeln. Durch das beschriebene Verfahren zur Qualitätsregelung von Umformprozessen lassen sich die Veränderungen der genannten Störgrößen reglen. Damit werden die Produktionsbedingungen einer Umformmaschine verbessert. The digital thermal and geometric image information is transmitted to the second process computer 8 for analysis. The analysis is carried out according to i measuring points MP (i) by means of maximum value determination. In addition, the ram pressure to be changed (control variable) is calculated. The tool geometry data for the measuring points MP (i) are then determined by means of image transformation. The geometry data are used to select the die cushion cylinders 16, which have to be controlled via the control line 15. The process control using the control variable "surface temperature at the i measuring points MP (i)" is carried out via the second process computer 8 according to a control principle which is explained in FIG. 9. The controller accordingly regulates the setpoint / actual value difference of the calculated reference variable W, ie the tool surface temperature at the measuring point MP (i) at the time of a thermally stable process state T (st) in relation to the controlled variable X, ie the current tool surface temperature at the measuring point MP (i ). Disturbances for the controlled system S are material parameters, friction parameters, tool wear and machine parameters. The control variable for regulating the surface temperature is the control of the individual cylinders in the die cushion system and the regulation of the cylinder pressures. By measuring the surface temperatures of the formed workpiece, the hold-down pressure can be readjusted after each finished workpiece. By superimposing thermal measurement values with geometry features of the forming tool, it is possible with the help of a controller to adaptively control the hold-down device at die positions in the die cushion system using die cushion cylinders. The described method for quality control of forming processes can be used to control the changes in the disturbance variables mentioned. This improves the production conditions of a forming machine.

Claims

Patentansprüche 9 Claims 9
1. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses, insbesondere zur Steuerung einer Umformpresse mit den folgenden Schritten:1. Method for controlling a forming process, in particular for controlling a forming press, with the following steps:
Ermitteln einer umformprozessbedingten Oberflächentemperaturverteilung auf einer Oberfläche eines Umformwerkzeugs und/oder eines umgeformten Werkstücks nach dem Umformen,Determining a surface temperature distribution due to the forming process on a surface of a forming tool and / or a formed workpiece after forming,
Steuern von Prozeßeingangsgrößen des Umformprozesses entsprechend der ermittelten Oberflächentemperaturverteilung.Control of process input variables of the forming process according to the determined surface temperature distribution.
2. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Oberflächentemperaturverteilung auf der Oberfläche des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks ein Oberflächen- temperaturfeld des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks und eine Geometrie des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks erfaßt wird.2. A method for controlling a forming process according to claim 1, characterized in that for determining the surface temperature distribution on the surface of the forming tool and / or the formed workpiece, a surface temperature field of the forming tool and / or the formed workpiece and a geometry of the forming tool and / or of the formed workpiece is detected.
3. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Oberflächentemperaturverteilung auf der Oberfläche des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks das erfaßte Ober- flächentemperaturfeld mit der erfaßten Geometrie überlagert wird und Ortskoordinaten des Oberflächentemperaturfeldes bezogen auf die Geometrie abgeleitet werden.3. A method for controlling a forming process according to claim 2, characterized in that to determine the surface temperature distribution on the surface of the forming tool and / or the formed workpiece, the detected surface temperature field is overlaid with the detected geometry and local coordinates of the surface temperature field based on the geometry derived become.
4. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächentemperaturfeld des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks durch die thermische Bildinformation einer Infrarotkamera (4) erfaßt werden und die Geometrie des Umformwerkzeugs und/ oder des umgeformten Werkstücks durch die optischen Bildinformationen einer Videokamera (5) erfaßt werden.4. A method for controlling a forming process according to one of claims 2 or 3, characterized in that the surface temperature field of the forming tool and / or the formed workpiece are detected by the thermal image information of an infrared camera (4) and the geometry of the forming tool and / or the formed Workpiece can be detected by the optical image information of a video camera (5).
5. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Bildinformationen und die optischen Bildinformationen gespeichert werden. 5. A method for controlling a forming process according to claim 4, characterized in that the thermal image information and the optical image information are stored.
6. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermischen Bildinformationen mit den optischen Bildinformationen überlagert werden.6. A method for controlling a forming process according to one of claims 4 or 5, characterized in that the thermal image information is overlaid with the optical image information.
7. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Umformprozessbedingungen erfaßt werden und die Erwärmung des Umformwerkzeugs in Abhängigkeit der ermittelten Oberflächentem- peraturverteilung und der erfaßten Umformprozeßbedingungen erfolgt.7. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 6, characterized in that forming process conditions are detected and the heating of the forming tool takes place in dependence on the determined surface temperature distribution and the detected forming process conditions.
8. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Oberflächentemperaturfeldes des Umformwerkzeugs bei geöffnetem Umformwerkzeug erfolgt.8. A method for controlling a forming process according to one of claims 2 to 7, characterized in that the detection of the surface temperature field of the forming tool takes place with the forming tool open.
9. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Oberflächentemperaturfeldes des umgeformten Werkstücks zeitversetzt zur Erfassung des Oberflächentemperatur- felds des Umformwerkzeugs erfolgt.9. A method for controlling a forming process according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the detection of the surface temperature field of the formed workpiece is carried out with a time delay for the detection of the surface temperature field of the forming tool.
10. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperaturverteilung des umgeformten Werkstücks unmittelbar nach dem Umformvorgang ermittelt wird und in Verbindung mit der ermittelten Oberflächentemperaturverteilung des Umformwerkzeugs ein spezifischer Wärmeeintrag in das Umformwerkzeug ermittelt wird, wobei eine spezifische Heizleistung zur Erwärmung des Umformwerkzeugs in Abhängigkeit des spezifischen Wärmeeintrags ermittelt wird.10. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 9, characterized in that the surface temperature distribution of the formed workpiece is determined immediately after the forming process and in connection with the determined surface temperature distribution of the forming tool, a specific heat input into the forming tool is determined, one specific heating power for heating the forming tool is determined depending on the specific heat input.
11. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Kalibrieren der Erfassung der Oberfiächentemperaturver- teilung des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks durch ein Thermoelement (1).11. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 10, characterized by calibrating the detection of the surface temperature distribution of the forming tool and / or the formed workpiece by a thermocouple (1).
12. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Umformwerkzeug vor dem Umformen eines Werkstücks entsprechend der ermittelten Oberflächentemperaturverteilung erwärmt wird. 12. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 11, characterized in that the forming tool is heated before the forming of a workpiece in accordance with the determined surface temperature distribution.
13. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperaturverteilung zu einem13. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 12, characterized in that the surface temperature distribution to one
Zeitpunkt eines thermisch stabilen Prozeßzustandes des Umformvorgangs erfaßt wird.Time of a thermally stable process state of the forming process is detected.
14. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Umformwerkzeugs an dessen Oberfläche erfolgt.14. A method for controlling a forming process according to one of claims 12 or 13, characterized in that the forming tool is heated on its surface.
15. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung des Umformwerkzeugs vor dem Umformen Heizelemente auf der Oberfläche des Umformwerkzeugs angebracht werden.15. A method for controlling a forming process according to one of claims 12 to 14, characterized in that heating elements are attached to the surface of the forming tool for heating the forming tool before the forming.
16. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Umformwerkzeugs nach der Anordnung der Heizelemente bei geschlossenem Umformwerkzeug erfolgt.16. A method for controlling a forming process according to claim 15, characterized in that the heating of the forming tool takes place after the arrangement of the heating elements with the forming tool closed.
17. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Umformwerkzeugs durch eine Soll/Istwert-Differenz zwischen einer Führungsgröße (W) zumindest eines Meßpunkts der ermittelten Oberflächentemperaturverteilung und einer Regelgröße (X) zumindest eines Heizpunkts der zu erwärmenden Oberfläche des Umformwerkzeugs geregelt wird.17. A method for controlling a forming process according to one of claims 12 to 16, characterized in that the heating of the forming tool by a target / actual value difference between a reference variable (W) at least one measuring point of the determined surface temperature distribution and a controlled variable (X) at least one The heating point of the surface of the forming tool to be heated is regulated.
18. zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Umformwerkzeugs bei eingebautem Umformwerkzeug, insbesondere bei einer Prozeßunterbrechung erfolgt.18. for controlling a forming process according to one of claims 12 to 17, characterized in that the heating of the forming tool takes place when the forming tool is installed, in particular when the process is interrupted.
19. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet die Erwärmung des Umformwerkzeugs bei ausgebautem Umformwerkzeug, insbesondere vor einem Werkzeugwechsel erfolgt.19. A method for controlling a forming process according to any one of claims 12 to 17, characterized in that the forming tool is heated when the forming tool is removed, in particular before a tool change takes place.
20. Verfahren zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformprozeß mit Hilfe der ermittelten Oberfiächentemperaturverteilung überwacht wird. 20. A method for controlling a forming process according to one of claims 1 to 19, characterized in that the forming process is monitored with the aid of the determined surface temperature distribution.
21. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses vor dem Beginn eines Umformprozesses, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit einer ersten Einrichtung zur Ermittlung einer umformprozeßbedingten Oberflächentem- peraturverteilung auf einer Oberfläche des Umformwerkzeugs und/oder eines umgeformten Werkstücks nach dem Umformen, und einer zweiten Einrichtung zur Steuerung von Prozeßeingangsgrößen des Umformprozesses entsprechend der ermittelten Oberflä- chentemperaturverteilung.21. Device for controlling a forming process before the start of a forming process, in particular for carrying out the method according to claim 1, with a first device for determining a surface temperature distribution due to the forming process on a surface of the forming tool and / or a shaped workpiece after the forming, and one second device for controlling process input variables of the forming process in accordance with the determined surface temperature distribution.
22. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Oberflächentemperaturverteilung des Umformwerkzeugs und/oder eines umgeformten Werkstücks und eine Geometrieerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Geometrie des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks aufweist.22. Device for controlling a forming process according to claim 21, characterized in that the first device has a temperature detection device for detecting the surface temperature distribution of the forming tool and / or a deformed workpiece and a geometry detection device for detecting a geometry of the forming tool and / or the deformed workpiece.
23. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Anaiyseeinrichtung zur Überlagerung und Auswertung der Oberflächentemperaturverteilung und der Geometrie des Umformwerkzeugs und/oder des umgeformten Werkstücks aufweist.23. A device for controlling a forming process according to claim 22, characterized in that the first device has an analysis device for superimposing and evaluating the surface temperature distribution and the geometry of the forming tool and / or the formed workpiece.
24. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfassungseinrichtung eine Infrarotkamera (4) aufweist.24. Device for controlling a forming process according to one of claims 22 or 23, characterized in that the temperature detection device has an infrared camera (4).
25. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrieerfassungseinrichtung eine Videokamera (5) aufweist.25. Device for controlling a forming process according to one of claims 22 to 24, characterized in that the geometry detection device has a video camera (5).
26. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseeinrichtung einen ersten Prozeßrechner (6) und einen zweiten Prozeßrechner (8) aufweist.26. Device for controlling a forming process according to one of claims 23 to 25, characterized in that the analysis device has a first process computer (6) and a second process computer (8).
27. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Speichereinrichtung (10) zum Speichern der Obefiächentemperaturverteilung aufweist. 27. Device for controlling a forming process according to one of claims 21 to 26, characterized in that the first device has a storage device (10) for storing the surface temperature distribution.
28. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 21 bis 27, gekennzeichnet durch eine Kalibriereinrichtung mit einem Thermoelement (1).28. Device for controlling a forming process according to one of claims 21 to 27, characterized by a calibration device with a thermocouple (1).
29. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Vorwärmeinrichtung zur Erwärmung des Umformwerkzeugs vor dem Umformen entsprechend der ermittelten Oberflächentemperaturverteilung aufweist.29. Device for controlling a forming process according to one of claims 21 to 28, characterized in that the second device has a preheating device for heating the forming tool before forming in accordance with the determined surface temperature distribution.
30. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmeinrichtung Heizelemente aufweist, die an der Oberfläche des Umformwerkzeugs anbringbar sind.30. Device for controlling a forming process according to claim 29, characterized in that the preheating device has heating elements which can be attached to the surface of the forming tool.
31. Einrichtung zur Steuerung eines Umformprozesses nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Überwachungseinrichtung aufweist. 31. Device for controlling a forming process according to one of claims 21 to 30, characterized in that the second device has a monitoring device.
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