DE102018113880A1

DE102018113880A1 - Verfahren zum Betreiben einer Presse

Info

Publication number: DE102018113880A1
Application number: DE102018113880.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Schneider
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Presse, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensoren in relevanten Maschinenkomponenten Messwerte insbesondere Kraft-Weg Messwerte in Echtzeit aufgenommen werden und mit Hilfe von Maschinenmodellen und speziellen Algorithmen ausgewertet werden, um Ist-Belastungen der Maschine zu ermitteln und mit modellbasierten Grenzbelastungen zu vergleichen, und dadurch Maschinenbeschädigungen zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Presse.
Bei Pressen, insbesondere bei Pressen für die Automobilindustrie aber auch bei deren Zulieferer, die zur Herstellung z. B. von größeren Blechteilen, wie Motorhauben, dienen, werden hohe Qualitätsanforderungen an die zu fertigende Teile gestellt. Aber auch bei Herstellern von Produkten bei denen Keramik, Holz und Kunststoffe gepresst werden kommen solche Pressen zum Einsatz.
Die optimale Einstellung des Pressvorgangs (z.B. platzieren des Werkzeuges in der Presse) wird häufig gemäß dem Prinzip „Versuch und Irrtum“ erst nach mehreren Probepressungen gefunden, indem die gefertigten Teile genauer durch einen Menschen, auf Rissbildung am Teil, Fließverhalten des Materials und Oberflächenqualität der Teile, inspiziert werden.
Aus der DE102010037950 ist eine derartige Presse bekannt. Aus der WO93/13935 ist ein sehr aufwendiges Verfahren zur Überwachung einer Presse bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zum Betreiben eine Presse anzugeben, das eine schnelle Entscheidung über die gewählten Einstellungen erlaubt, das kostengünstig ist, das Rüstzeiten verkürzt und das Schäden an der Presse verhindert.
Hier können Servopressen, Hydraulikpressen, konventionell angetriebene Pressen, Pressen Linien die aus Mehreren Einzel oder verbundenen Pressen bestehen zum Einsatz kommen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass mittels Sensoren in relevanten Maschinenkomponenten Messwerte in Echtzeit aufgenommen werden und mit Hilfe von Maschinenmodellen und speziellen pressenspezifischen Algorithmen ausgewertet werden, um Ist-Belastungen der Maschine zu ermitteln und mit modellbasierten Grenzbelastungen zu vergleichen, und dadurch Maschinenbeschädigungen zu vermeiden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

1 schematische Ansicht einer Presse
2 Pressvorgang mit mehreren Messwerten und Belastungswerten als Funktion der Zeit
3 Verkippung bzw. Kippmoment
4 Kräfteverlauf (blaue Linie) während eines Pressvorgangs
5 Gesamtdarstellung des Pressenvorgangs für die Werker im Display

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung gemäß 1 weist folgende Sensoren auf:
Presskraftsensoren, Stößelwegsensoren

■ Input:
- ➢Presskräfte (4 Einzelkräfte) aus Presskraftmesssystem (±10 V, 4...20 mA, Ethercat)
- ➢Stößelweg mind. ein Stößelweg in der Regel 4 Wegmessungen, in Ausnahmefällen auch Kurbelwinkel oder einem aus Weg errechnetem Kurbelwinkel.

In der Auswerteeinheit ist ein Maschinenmodell der Presse hinterlegt:
Pressenkoordinatensystem, zulässige Presskraft, Stößelhub, Stößelbreite, Stößellänge, Tischbreite, Tischlänge, Abstand zwischen den Kraftsensoren, Werkzeug- ID
Dadurch ist eine Werkzeugbezogene Auswertung möglich und über eine Datenanalyse können Anomalien erkannt werden.
Die Auswerteeinheit ermittelt aus den Sensorwerten und dem Maschinenmodell folgende Größen

➢Kippmoment [Nm] x, y Achse
➢Kippung [mm/m]
➢Presskraft

In der Auswerteeinheit sind auch Grenzwerteflächen für Belastungsgrenzen der Presse hinterlegt.
In einer Anzeigeeinheit wird der aktuelle Zustand zusammen mit den Grenzwertflächen dargestellt.
Die Erfindung bietet folgende Vorteile:
Mit der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung ist es möglich
Der Nutzen der Erfindung liegt in der Gesamtheitlichen Betrachtung der Kippung, außermittigen Belastung über den Gesamten Weg des Stößels.
einen Fingerabdruck des in der Presse eingesetzten Werkzeuges zu erstellen. Der Werker erhält damit bereits beim ersten Hub eine eindeutige Information über den Zustand und die Einbausituation des Werkzeuges.

■ Grafische Darstellung des Momentenverlaufs über dem Stößelweg
■ Grafische Darstellung der Kippung über den Stößelweg
■ Darstellung als Diagramm und als anschauliche Grafik
■ Speicherung der Daten zu Dokumentationszwecken
■ Recordingfunktion des aufgezeichneten Hubs
■ Alarmierung bei Grenzwertverletzung
■ Anomalienerkennung

Damit kann der Werker schon beim ersten Pressvorgang sehen, ob die Presse sicher und innerhalb des Sollbereichs betrieben wird.
Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ermöglicht Transparenz beim Einfahrprozess neuer Werkzeuge und beim Werkzeugwechsel. Dadurch kann bereits nach dem ersten Hub der Presse eindeutig erkannt werden, ob die Presse im zulässigen Bereich betrieben wird. Durch die Messung und Darstellung der Kippung, der Kippmomente und der Gesamtkraft in Echtzeit, mit einer hohen Auflösung, können unzulässige außermittige Belastungen an jedem Punkt des Stößelweges sicher erkannt und vermieden werden.
Die Presse und die Werkzeuge werden geschont, ungeplante Stillstände und teure Reparaturen vermieden und das Einfahren der Pressewerkzeuge erheblich beschleunigt.
Konstruktionsbedingte Belastungen die aus den Werkzeugen stammen können bereits beim Einfahren an der Presse erkannt und beseitigt werden.
Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ermöglicht dem Einrichter ein optimales Einrichten der Presswerkzeuge und sie dient zum Schutz der Presse vor unzulässigen Belastungen. Der Werkzeugkonstrukteur erhält Daten zur Optimierung der Werkzeuge, der Produktionsmitarbeiter und Qualitätsverantwortliche Informationen zu Veränderungen im Produktionsprozess.
Weitere Vorteile die die Erfindung bietet:

1.Vermeidung von Rissen im Kopfstück und im Ständer durch kurzzeitige dynamische Überlastung auf Grund unzulässiger Kippmomente und Außermittige Belastungen.
2. Vermeiden von Lagerschäden der Antriebsgruppe und der Pleuel durch die Belastung der Gleitlager und Wälzlager durch Dynamische Belastungen
3. Die Rüstzeit kann deutlich reduziert werden, da schon nach dem ersten Pressvorgang Informationen über die Belastung der Presse vorliegen.
4. Höhere Qualität durch die Aufzeichnung des Umformprozesses während eines Hubes
5. Frühzeitiges Erkennen von Anomalien im während des Pressvorgangs.
6. Überwachung über den gesamten Stösselwegs, so dass nicht nur die Maximalen Werte am UT (Werkzeug komplett geschlossen) sondern eine Permanente Erfassung, Auswertung und Aufzeichnung erfolgt.
7. Vermeidung einer Überhitzung der Führungsleisten des Stößels durch zu hohe Kippung

Durch die Integration von Sensorik in relevante Maschinenkomponenten sowie den modellbasierten Datenabgleich können Maschinenbeschädigungen und fehlerbedingte Ausfälle bei einer erfindungsgemäßen Presse deutlich reduziert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Presse wird die Momentenbelastung der Maschine erfasst. Dadurch können Überlastungen der Antriebsbaugruppe bzw. Führung, die zu hohen Kosten durch Maschinenausfall und Werkzeugverlagerung führen können, rechtzeitig erkannt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Integration einer messtechnischen Erfassung des technologiebedingten Kippmomentes und Gegenüberstellung der realen Belastung zur zulässigen Belastung. Der wesentliche Nutzeffekt der Erfindung ist ein Schutz der Presse vor Überlast infolge unzulässiger Kippmomente. Dadurch wird die Maschinenverfügbarkeit erheblich erhöht.
2 zeigt einen Pressvorgang mit mehreren Messwerten und Belastungswerten als Funktion der Zeit.
Der Hub und Pressenkräfte werden mittels Dehnungsmessstreifen und Kraftsensoren an den Pleuel oder den Säulen der Presse ermittelt. Aus diesen Messwerten wird mit einem Maschinenmodell die Außermittigkeit der Kräfte gemäß 3 ermittelt.
Der Hub und die Verrechnung der 4 Wegsensoren oder alternativ auch der Kurbelwinkel, die den Weg zwischen Stößel und Tisch an den 4 Säulen der Presse erfassen, ergeben die Verkippung der Presse 3
4 zeigt den Verlauf der Kräfte blau Linie während eines Pressvorgangs . Die Achsen kennzeichnen den Pressentisch mit Tiefe und Breite. Solange die blaue Linie unterhalb der grün dargestellten Maximalbelastung (Pyramide) verläuft ist, ist der Pressvorgang in Ordnung und die Maschinenbelastung zulässig. Im Idealfall ist die Kraft (blaue Linie) über den gesamten Weg immer in der Mitte des Tisches. Die roten Markierungen der Kraftlinie sind Grenzwertverletzungen und werden als Alarm dem Werker / Instandhalter gemeldet bzw. in einem Display angezeigt und dokumentiert.
5 zeigt eine Gesamtdarstellung des Pressenvorgangs für die Werker an einem Display z. B. Smart Observer Fa. ifm electronic.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010037950 [0004]
WO 9313935 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Presse, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Sensoren in relevanten Maschinenkomponenten Messwerte insbesondere Kraft-Weg Messwerte in Echtzeit aufgenommen werden und mit Hilfe von Maschinenmodellen und speziellen pressenspezifischen Algorithmen ausgewertet werden, um die Ist-Belastungen der Maschine zu ermitteln und mit modellbasierten Grenzbelastungen zu vergleichen, und dadurch Maschinenbeschädigungen zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kräfteverlauf während eines Pressvorgangs zusammen mit den Grenzbelastungen graphisch an einem Display dargestellt wird, und die Überbelastungsbereiche im Kräfteverlauf markiert werden.
Presse zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.