CN110536792A - 用于监测楔式驱动工具的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在压力机(11)中的楔式驱动工具(2)的驱动器解载期间在从下压力机位置到上压力机位置打开所述压力机(11)的过程中借助弹簧操纵所述楔式驱动工具(2)的滑块从最终位置(XE)返回其初始位置(XA)时对所述楔式驱动工具(2)的滑块(特别是工作滑块)的正确位置P进行特别是无位置传感器的位置监测和评估的方法，所述弹簧优选是布置在所述楔式驱动工具(2)中的气压弹簧(10)，其中对所述滑块进行间接的非直接位置检测，进行所述位置检测时至少检测并分析所述弹簧(10)的复位力。

Description

用于监测楔式驱动工具的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测楔式驱动工具的方法和装置。
背景技术
现有技术已提供了对制造机器或生产设备进行诊断和预测的已知方法。一台机器(例如楔式驱动工具)的设备可用性和功能性构成这个设备的经济效用的重要因素。
只是，当设备中的设备部件或机组失效时，存在两种根本性不同的结果。某些部件仅导致设备停运，这虽然是不希望的，但能避免后续损伤。然而对于第二组别的装置如楔式驱动工具而言，功能失效的结果有时会造成严重的后续损伤。如果气压弹簧的复位力过低，使得这样一个安装在压力机中的楔式驱动工具在相应的压力机行程之后不再完全返回其初始位置，就会在实施下一个行程时造成严重损坏。
对特别是设有气压弹簧或液压弹簧的楔式驱动工具的良好工作状态进行监测的方法，其主要任务是尽可能在生产过程不发生操作中断的情况下实现对气压弹簧的功能性评估。
通过预防性维护和经验值，虽能改善生产设备的可用性且同时缩短设备的停运时间，减轻后续损伤并降低维护成本。但其缺点是，几乎不能精确预测弹簧(例如气压弹簧)不再施加足以将楔式驱动工具完全分开的复位力时的状态和时间点。此外，实施预防性维护时会一再地发生为预防起见而更换一些还具有较长剩余使用期限的部件(例如气压弹簧)这样的情况。另一方面，新安装的气压弹簧也会遇到一些事件，例如，过高的负荷导致刚使用不久的气压弹簧已经无法再施加所需要的复位力。
一种避免损伤的替代方式是过程监测。与状态相关的过程监测例如是对气压弹簧的压力进行监测。
公开案US 52 69 167 A提出：借助受压力机控制而向上运动的驱动器并通过所谓的强制复位器(Zwangsrückholer)，使工作滑块朝初始位置方向做返回运动。不利的是，这样一种配置并不能免去需要频繁且麻烦地对相应的气压弹簧或弹簧进行检查的预防性维护。而且，尽管实施了这些措施，当一个或数个复位弹簧在楔式驱动工具工作期间突然失效时，仍不能立即识别出来，因此当受压力机控制的驱动器继续对工作滑块施加作用时，存在工具断裂或者说损坏或毁坏的风险。
为此，DE 10 2006 034 974 A1提出：在压制工具中对其所使用的、通过压力机冲头的运动进入工作位置且一般借助弹簧力又返回初始位置的楔式驱动工具进行监测。为了确保滑块已再度返回初始位置，该发明提出：设置信号发生装置，其在复位装置(弹簧等)已失效的情况下发出信号。对此，DE 10 2006 034 974 A1提出的解决方案是产生光信号和/或声音信号和/或控制信号，其中，控制信号优选是用于有利地立即关断配设该楔式驱动工具的压力机的电性/电子控制信号和/或液压控制信号。光信号或声音信号所触发的立即关断(也包括手动关断)压力机，其优点是可以通过简单的方式来稳妥地避免楔式驱动工具受损或毁坏。
但缺点是：从探测到信号到酌情实施手动或自动关断之间的时间跨度有可能过短，仍可能导致楔式驱动工具和压力机损坏。也就是说，借助位置传感器所进行的监测只在一定条件下是合适的。另外，检测楔式驱动工具的运动频率以预测剩余使用寿命，这也是值得期待的。
发明内容
因此从现有技术出发，本发明的目的是克服上述缺点并提供一种用于监测楔式驱动工具的装置，该装置更简单、更方便，而且还很可靠。
这个目的通过权利要求1中所提供的特征而达成。
本发明的基本理念在于：并非借助位置传感器对楔式驱动工具进行直接的位置监测，而是进行间接的位置检测，其中电子分析***利用以下数学关系进行分析：
Z(x，t)～Fm(x，t)
PS(t)～FS(X)
并且
其中，
Z(x,t)：是时间点t上的状态值，该状态值代表的是：当滑床解载时，处于可能的位置XA和XE(初始位置和最终位置)之间的位置x上的楔式驱动工具的滑块的允许位置或不允许位置，
Fm(t)是弹簧在时间点t上的复位力，
Fs(x)是弹簧在位置x上使楔式驱动工具完全返回其初始位置所需要的额定复位力，
PS(t)是楔式驱动工具在时间点t上的额定位置，以及
Pi是楔式驱动工具在变量Fm(t)的测量时间点上的实际位置。
也可以以完全时不变(即，时间连续或时间不连续)的方式针对特定的额定位置和/或时间点进行监测，其实现方式为：监测变量Fm(x)且据此可推断出楔式驱动工具的实际位置Pi。
因此，本发明提出一种在压力机中的楔式驱动工具2的驱动器解载期间在从下压力机位置到上压力机位置打开所述压力机1)的过程中借助弹簧操纵所述楔式驱动工具的滑床从最终位置XE返回其初始位置XA时对所述楔式驱动工具的滑块(特别是工作滑块)的正确位置Pi进行特别是无位置传感器的位置监测和评估的方法，所述弹簧优选是布置在所述楔式驱动工具2中的气压弹簧10，其中对所述滑块进行间接的非直接位置检测，进行所述位置检测时至少检测并分析所述弹簧10的复位力。
在所述间接的非直接位置检测的特别优选的技术方案中，如下设置：实施包括以下步骤的方法：
a)在至少一个时间点t上检测所述弹簧或气压弹簧的复位力Fm(t)，所述时间点处于所述压力机的打开过程开始之时或开始之后，在所述打开过程中，所述滑块应当受所述气压弹簧操纵而沿着所述距离x从其最终位置XE返回其初始位置XA；
b)借助电子分析***测定所述复位力Fm(t)是否大于、等于或小于预设的额定复位力FS(x)，所述预设的额定复位力是所述复位力在所述滑块的位置x上应当具有的，并且
c)测定时间点t上的状态值，所述状态值代表处于所述可能的位置XA和XE(初始位置和最终位置)之间的位置x上的楔式驱动工具的滑块的允许的或不允许的实际位置Pi，其中，
d)当作为状态值的值Pi被测定为不允许时，产生用于停止所述压力机的动作。
优选如下设置：所述弹簧具有无线数据传输装置，以便将测量到的所述复位力Fm(t)传输至所述电子分析***。这个无线数据传输装置可以整合布置在复位弹簧中或弹簧壳体上。
在本发明的另一有利技术方案中，如下设置：进一步地借助压电元件对所述弹簧进行行程计数，并且根据行程数N以及所述弹簧的在每个行程中被测量到的复位力Fm(t)的时间差分预测剩余使用期限和/或剩余行程数。本发明并非必须通过每行程测量一次复位力来测定连续行程之间的差分。也可以根据恒定性，只是在每完成定义数量的行程后测定一次差分。举例而言，当复位力减小至低于0.1％的范围时，可以在每完成相应较大数量的行程(例如100或1000个行程)后利用测量值求一次相应的差分，以便根据时间差分来推断复位力的恒定性或减小，并据此推断剩余使用期限。
在本发明的同样有利的技术方案中，如下设置：所述弹簧每完成一个行程就借助压电元件检测一次特定振动模式，并且根据所述振动模式的变化预测剩余使用期限和/或剩余行程数。其中，根据这样的振动模式的参考值，可以推测在相当的框架条件下所使用的气压弹簧的剩余使用寿命或剩余使用期限。
本发明的另一个方面涉及一种用于在从下压力机位置到上压力机位置打开压力机11的过程中借助弹簧操纵所述压力机中的楔式驱动工具从最终位置XE返回其初始位置XA时对所述楔式驱动工具的正确位置Pi进行特别是无位置传感器的位置监测和评估的装置，所述弹簧优选是布置在所述楔式驱动工具中的气压弹簧10，其中，为此设置测量构件和分析构件，借助所述测量构件和所述分析构件至少对所述弹簧10在打开所述压力机11时的时间点t上的复位力Fm(t)进行检测，且其中所述分析构件被构建为用于按照前述方法来分析测量数据。
进一步有利的是：设有关断构件，以便直接根据所述弹簧的被检测到的所述复位力Fm(t)的值来关断所述压力机。
在本发明的另一有利技术方案中，如下设置：设有用于将测量数据、特别是所述弹簧的复位力Fm(t)传输至分析装置的无线数据传输装置。用于确保良好运行的另一可选方案是：在气压弹簧上设置RFID芯片或其他识别装置，该识别装置包括有助于明确判断某个部件是该部件的制造商的部件还是另一制造商的替代产品或替换产品的数据。
这之所以重要的原因是，替换产品有可能与数据采集和分析不完全兼容，从而可能会向用户输出这样的信号：例如，所更换的气压弹簧不能与其他装置恰当兼容，并且例如由于校准存在缺陷而无法排除测量值误差。
同样有利的是：设有用于测量所述弹簧的复位力的测量传感机构和/或数据传输装置，所述测量传感机构和所述数据传输装置布置在数据盒中，所述数据盒与所述弹簧可拆卸地连接并且具有包围所述数据盒的壳体。
进一步有利的是：进一步设有用于测量所述弹簧或与所述弹簧连接的所述楔式驱动工具的行程数和/或振动特性的压电传感器。
本发明的另一个方面涉及一种用于在压力机中工作的楔式驱动工具，其中所述楔式驱动工具具有受压力机控制的滑床，所述滑床用于对所述楔式驱动工具的可以通过倾斜滑动面而在工作方向上运动的滑块进行驱动，所述滑块相对于相对于机器固定布置(maschinenstarr angeordnet)的驱动器在所述滑床解载时可以借助弹簧而进入初始位置XA，其中设有如前所述的装置，以便特别是在所述滑床解载时对所述楔式驱动工具的滑块的正确位置Pi进行位置监测和评估。
关于本发明其他有利改进方案的特征请参阅从属权利要求，下面参照附图并结合本发明的优选实施方案予以详细说明。
附图说明
其中：
图1为具有楔式驱动工具的压力机在该压力机处于闭合状态(即压力机上部和压力机下部合拢)时的示意图，
图2为具有楔式驱动工具的压力机在该压力机处于打开状态(即压力机上部和压力机下部分开)时的示意图，以及
图3为用于可拆卸地连接在气压弹簧上的数据盒。
具体实施方式
下面参考图1至图3对本发明进行详细说明，其中相同的附图标记指向相同的结构特征和/或功能特征。
图1为具有楔式驱动工具1的压力机11的示意图，该楔式驱动工具具有本发明的装置1。
装置1被构建为用于在位置XE(见图1)与位置XA(见图2)之间对布置在压力机11中的楔式驱动工具2的正确位置Pi进行特别是无位置传感器的位置监测和评估。
楔式驱动工具2安装在压力机11中，其中楔式驱动工具2具有受压力机控制的滑床SB，该滑床用于对楔式驱动工具2的可以通过倾斜滑动面而在工作方向上运动的滑块S进行驱动，该滑块相对于相对于机器固定布置的驱动器T在滑床SB解载时可以借助弹簧而10进入初始位置XA。
装置1被构建为用于在打开压力机11过程中借助气压弹簧10使楔式驱动工具2从最终位置XE返回其初始位置XA时对复位弹簧10的正确功能进行评估，其中，为此设置测量构件和分析构件，借助测量构件和分析构件至少对弹簧10在打开压力机11时的时间点t上的复位力Fm(t)进行检测，且其中分析构件31被构建为用于分析相应的测量数据。
图中纯示意性地示出关断构件40，该关断构件与分析构件30连接，以便直接根据弹簧10的被检测到的复位力Fm(t)的值来关断压力机11。
如图1进一步所示，数据传输装置12形成为用于传输测量数据的无线数据传输装置，其中特别是气压弹簧10的复位力Fm(t)以这种方式被传输至分析装置30。
图3中所示出的数据盒14具有整合式储能器17、用于测量弹簧10的复位力的测量传感机构13以及数据传输装置12。数据盒14配设有包围数据盒14的壳体15以及用于可拆卸地连接在弹簧10上的螺旋锁定件16。通过这种方式，数据盒14可以采用移动式和自主式设计，并且可以根据气压弹簧的类型进行个别调整。在可选实施方案中，数据盒14也可以包括额定值存储器，以便对用于传感器的额定值、电池电压、储能器17的电压监测等等进行检测。
图1中还(仅例示性地)示出用于测量弹簧10的行程数和/或振动特性SK的压电传感器50。
本发明的实施范围不限于前述优选实施例。凡是运用图示解决方案的技术变体，即便以完全不同的方式进行实施，也落入本发明的范围。

Claims (11)

1.一种在从下压力机位置到上压力机位置打开压力机(11)的过程中借助弹簧操纵所述压力机(11)中的楔式驱动工具(2)的滑床从最终位置(XE)返回其初始位置(XA)时对所述楔式驱动工具(2)的滑块(特别是工作滑块)的正确位置Pi进行特别是无位置传感器的位置监测和评估的方法，所述弹簧优选是布置在所述楔式驱动工具(2)中的气压弹簧(10)，其中对所述滑块进行间接的非直接位置检测，进行所述位置检测时至少检测并分析所述弹簧(10)的复位力。
2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
a)在至少一个时间点t上检测所述气压弹簧(10)的复位力Fm(t)，所述时间点处于所述压力机(11)的打开过程开始之时或开始之后，在所述打开过程中，所述滑块应当受所述气压弹簧操纵而沿着所述距离x从其最终位置(XE)返回其初始位置(XA)；
b)借助电子分析***(20)测定所述复位力Fm(t)是否大于、等于或小于预设的额定复位力FS(x)，所述预设的额定复位力是所述复位力在所述滑块的位置x上应当具有的，并且
c)测定时间点t上的状态值，所述状态值代表处于所述可能的位置XA和XE(初始位置和最终位置)之间的位置x上的楔式驱动工具的允许的或不允许的实际位置Pi，其中，
d)当作为状态值的值Pi被测定为不允许时，产生用于停止所述压力机的动作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述弹簧(10)具有无线数据传输装置(12)，以便将测量到的所述复位力Fm(t)传输至所述电子分析***(20)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，进一步地借助压电元件对所述弹簧(10)进行行程计数，并且根据行程数N以及所述弹簧(10)的在每个行程中被测量到的复位力Fm(t)的时间差分预测剩余使用期限和/或剩余行程数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述弹簧每完成一个行程就进一步地借助压电元件检测一次特定振动模式，并且根据所述振动模式的变化预测剩余使用期限和/或剩余行程数，或者探测磨损检测的程度。
6.一种用于在从下压力机位置到上压力机位置打开压力机(11)的过程中借助弹簧操纵所述压力机中的楔式驱动工具从最终位置(XE)返回其初始位置(XA)时对所述楔式驱动工具(2)的正确位置Pi进行特别是无位置传感器的位置监测和评估的装置(1)，所述弹簧优选是布置在所述楔式驱动工具中的气压弹簧(10)，其中，为此设置测量构件和分析构件，借助所述测量构件和所述分析构件至少对所述弹簧(10)在打开所述压力机(11)时的时间点t上的复位力Fm(t)进行检测，且其中所述分析构件被构建为用于按照根据权利要求1至5所述的方法来分析测量数据。
7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，设有关断构件，以便直接根据所述弹簧(10)的被检测到的所述复位力Fm(t)的值来关断所述压力机(11)。
8.根据权利要求6或7所述的装置(1)，进一步包括用于将测量数据、特别是所述弹簧(10)的复位力Fm(t)传输至分析装置的无线数据传输装置(12)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，设有用于测量所述弹簧(10)的复位力的测量传感机构(13)和/或数据传输装置(12)，所述测量传感机构和所述数据传输装置布置在数据盒(14)中，所述数据盒与所述弹簧(10)可拆卸地连接并且具有包围所述数据盒(14)的壳体(15)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，进一步设有用于测量所述弹簧(10)或与所述弹簧(10)连接的所述楔式驱动工具的行程数和/或振动特性的压电传感器。
11.一种用于在压力机(11)中工作的楔式驱动工具(2)，其中所述楔式驱动工具(2)具有受压力机控制的滑床，所述滑床用于对所述楔式驱动工具(2)的可以通过倾斜滑动面而在工作方向上运动的滑块进行驱动，所述滑块相对于相对于机器固定布置的驱动器在所述滑床解载时可以借助弹簧(10)而进入初始位置(XA)，其中设有根据权利要求6至10中任一项所述的装置，以便特别是在所述滑床解载时对所述楔式驱动工具的、特别是所述滑块的正确位置Pi进行位置监测和评估。
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