DE202019106600U1 - Presslastmessvorrichtung für Pressmaschine - Google Patents

Abstract

Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100), umfassend:
eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10), die an einer Vielzahl von Spalten (104) der Pressmaschine (100) befestigt sind, wobei die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10) konfiguriert ist, um entsprechende Dehnungen zu erfassen, die in der Vielzahl von Spalten (104) in Verbindung mit einer auf einen Schlitten (110) der Pressmaschine (100) wirkenden Presslast erzeugt werden;
einen Trägheitskraftrechner (11), der konfiguriert ist, um eine Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens (110) und einem mit dem Schlitten (110) verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens (110) zu berechnen; und
einen Presslastrechner (14), der konfiguriert ist, um Presslasten vor der Kalibrierung zu berechnen, basierend auf Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen (10) erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten (104) der Vielzahl von Spalten (104) angebracht sind, die berechnete Schlittenträgheitskraft aus den Presslasten vor der Kalibrierung zu eliminieren und kalibrierte Presslasten zu berechnen.

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Bereich der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine, insbesondere auf eine Technik zum Messen einer Presslast durch eine in einem Rahmen einer Pressmaschine erzeugte Dehnung.
• Beschreibung der verwandten Technik
• In der verwandten Technik wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der Dehnungsmessstreifen jeweils an einer Vielzahl von Spalten befestigt werden, die einen Rahmen einer Pressmaschine bilden, und eine Presslast aus Dehnungen der jeweiligen Spalten gemessen wird, die von den jeweiligen Dehnungsmessstreifen erfasst werden ( Japanisches Patentanmeldung Nr. H06-55300 , Japanisches Patentanmeldung Nr. H06-143000 ).
• Bei einem Verfahren zum Messen einer Presslast, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. H06-55300 beschrieben ist, wird die Presslast aus der Summe der Widerstandswerte der für die jeweiligen Spalten vorgesehenen Dehnungsmessstreifen in einer Pressvorrichtung mit der Vielzahl von Spalten abgeleitet.
• Die in der japanischen Patentanmeldung Nr. H06-143000 beschriebene Lastmessvorrichtung der Pressmaschine umfasst eine Speichervorrichtung, die im Voraus eine Beziehung zwischen einer tatsächlichen Presslast und einem erfassten Wert durch einen Dehnungssensor (Dehnungsmessstreifen) speichert und aus der in der Speichervorrichtung gespeicherten Korrespondenzbeziehung eine entsprechende Presslast basierend auf dem erfassten Wert des Dehnungssensors zum Zeitpunkt der tatsächlichen Pressenbearbeitung erhält.
• Zitierliste
• Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Nr. H06-55300
• Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung Nr. H06-143000
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die Erfinder haben festgestellt, dass eine mit einem Verfahren zur Messung einer derartigen Presslast gemessene Schlittenbelastung beim Beschleunigen und Abbremsen des Schlittens einen Einfluss einer Schlittenträgheitskraft hat und somit als eine Presslast gemessen wird, die größer oder kleiner als die tatsächliche Presslast ist.
• 11 ist ein Wellenformdiagramm eines Presslastsignals F', das eine Presslast (kN) zeigt, die mit einem Verfahren zum Messen einer Presslast der entsprechenden Art gemessen wurde, und zwar insbesondere für einen Fall, in dem eine großformatige Pressmaschine mit einer großen maximalen Druckkapazität.
• Wie in 11 dargestellt, ist die Messung des Presslastsignals F' beim Bewegen des Schlittens vom oberen zum unteren Totpunkt, im Bereich von 0,45 Sekunden und im Bereich von 0,9 Sekunden nach Überschreiten der Hubmitte und vor dem Formen so, dass ein positiver Presslastwert im Bereich der 0,45 Sekunden und ein negativer Presslastwert im Bereich von 0,9 Sekunden unabhängig von einem Leerlaufzustand (dem Zustand, in dem keine Presslast wirkt) gemessen wird.
• Hier beschleunigt der Schlitten in der Nähe von 0,45 Sekunden vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, und in der Nähe von 0,9 Sekunden verzögert sich der Schlitten vor dem Formen. Mit anderen Worten, das zu messende Presslastsignal F' wird durch die Trägheitskraft des Schlittens in Verbindung mit der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens beeinflusst.
• Aufgrund der Auswirkung der Trägheitskraft des Schlittens werden in anderen Schritten als einem Formprozess andere Presslastwerte als Null und während des Formprozesses in der Nähe des unteren Totpunktes geringere Presslastwerte als im konkreten Fall erzeugt.
• In dem Verfahren und der Vorrichtung zur Messung der Presslast, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. H06-55300 , Japanische Patentanmeldung Nr. H06-143000 beschrieben sind, wird eine ungenaue Presslast einschließlich der Trägheitskraft des Schlittens während der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens als Reaktion auf den Einfluss (Fehler) der Trägheitskraft des Schlittens in Verbindung mit der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens gemessen. Dies verwirrte die Anwender, die versuchten, den kausalen Zusammenhang zwischen der Presslast und dem Ergebnis des Formens zu untersuchen.
• Darüber hinaus werden die Pressmaschinen in den letzten Jahren durch den Einsatz eines Servosystems oder durch die Nutzung von Internet wie loT (Internet der Dinge) weiterentwickelt, um eine einfache Kommunikation einer Zustandsgröße der Pressmaschine als digitale Information zu erreichen, und andererseits werden die Pressmaschinen nicht in Bezug auf die Messung der grundlegenden (physikalischen) Presslast weiterentwickelt (die Genauigkeit wird nicht verbessert).
• In Anbetracht dieser Umstände ist es Gegenstand der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Presskraft für eine Pressmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Presslast der Pressmaschine genau zu messen oder Teillasten der Pressmaschine, die von den jeweiligen Spalten der Pressmaschine geteilt werden, auch während der Beschleunigung und Verzögerung eines Schlittens.
• Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst eine Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung: eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen, die an einer Vielzahl von Spalten der Pressmaschine befestigt sind, wobei die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen entsprechende Dehnungen erfasst, die in der Vielzahl von Spalten in Verbindung mit einer auf einen Schlitten der Pressmaschine wirkenden Presslast erzeugt werden; einen Trägheitskraftrechner, der konfiguriert ist, um eine Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens und einem mit dem Schlitten und einer Beschleunigung des Schlittens verbundenen Element zu berechnen; und einen Presslastrechner, der konfiguriert ist, um Presslasten vor der Kalibrierung zu berechnen, basierend auf Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten angebracht sind, die berechnete Schlittenträgheitskraft aus den Presslasten vor der Kalibrierung zu eliminieren und kalibrierte Presslasten zu berechnen.
• Bei einer großformatigen Pressmaschine mit einer großen Masse des Schlittens oder einer Form wirkt sich die durch eine Beschleunigung des Schlittens verursachte Trägheitskraft des Schlittens auf die Genauigkeit der zu messenden Presslast aus.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens und einem mit dem Schlitten verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens berechnet. Die Presslast vor der Kalibrierung wird durch Eliminierung der berechneten Trägheitskraft des Schlittens aus der Presslast vor der Kalibrierung eliminiert, die basierend auf den Dehnungen berechnet wird, die von den Dehnungsmessstreifen erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten angebracht sind, wodurch die Messung der Presslast mit hoher Genauigkeit auch während der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens ermöglicht wird.
• In einer Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Presslastmessvorrichtung weiterhin einen Ausgangsabschnitt umfasst, der zum Ausgeben der kalibrierten Presslasten konfiguriert ist. Dementsprechend kann der Anwender eine korrekte Presslast bestätigen, die basierend auf einem Ausgabe-Ergebnis aus dem Ausgabebereich kalibriert wurde.
• Eine Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst: eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen, die an einer Vielzahl von Spalten der Pressmaschine befestigt sind, wobei die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen entsprechende Dehnungen erfasst, die in der Vielzahl von Spalten in Verbindung mit einer auf einen Schlitten der Pressmaschine wirkenden Presslast erzeugt werden; einen Trägheitskraftrechner, der konfiguriert ist, um eine Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens und einem mit dem Schlitten und einer Beschleunigung des Schlittens verbundenen Element zu berechnen; und einen Pressteillastrechner, der konfiguriert ist, um jeweils Pressteillasten vor der Kalibrierung entsprechend den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten zu berechnen, basierend auf den Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten angebracht sind, die auf die jeweiligen Spalten wirkende Schlittenträgheitskraft aus der berechneten Schlittenträgheitskraft aus den Pressteillasten vor der Kalibrierung zu eliminieren und kalibrierte Pressteillasten entsprechend zu berechnen.
• Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die von den jeweiligen Spalten der Pressmaschine geteilten Pressteillasten auch während der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens genau gemessen werden können.
• In einer Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Presslastmessvorrichtung weiterhin einen Addierer umfasst, der konfiguriert ist, um eine Summe der kalibrierten Pressteillasten als Presslast zu berechnen. Dadurch ist es möglich, eine Presslast mit hoher Genauigkeit zu messen, ohne von der vom Schlitten o.ä. erzeugten Trägheitskraft des Schlittens auch bei der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens beeinflusst zu werden.
• In der Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Presslastmessvorrichtung weiterhin einen Ausgangsabschnitt umfasst, der konfiguriert ist, um die kalibrierten Pressteillasten jeweils auszugeben oder um die Summe der kalibrierten Pressteillasten als Presslast auszugeben.
• In der Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das mit dem Schlitten verbundene Element eine obere Form, die auf dem Schlitten montiert wird.
• In der Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Presslastmessvorrichtung des Weiteren einen Beschleunigungsdetektor, der konfiguriert ist, um die Beschleunigung des Schlittens zu erfassen, und der Trägheitskraftrechner berechnet die Trägheitskraft G des Schlittens unter Verwendung des folgenden Ausdrucks G = -M · α, wobei M die Masse und a die zu erfassende Beschleunigung in einer Aufwärtsrichtung ist.
• In der Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung, unter der Annahme, dass N die Anzahl der Vielzahl von Spalten ist, i eine Zahl ist, die eine von 1 bis N anzeigt, ε_Ti ein Dehnungssignal ist, das die von den jeweils an den jeweiligen Spalten angebrachten Dehnungsmessstreifen erfassten Dehnungen anzeigt, und K_εF eine Proportionalitätskonstante ist, um das Dehnungssignal ε _Ti zu erreichen und zu belasten, berechnet der Pressteillastrechner die Pressteillast F_i ' vor der Kalibrierung unter Verwendung des folgenden Ausdrucks, $${\text{F}}_{\text{i}}\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{Ti}},$$

  

  und unter der Annahme, dass G/N eine Schlittenträgheitskraft ist, die aus der Schlittenträgheitskraft auf die jeweiligen Spalten wirkt, berechnet der Pressteillastrechner die kalibrierte Pressteillast F_i unter Verwendung des folgenden Ausdrucks, $${\text{F}}_{\text{i}}={\text{F}}_{\text{i}}\text{'}-\text{G/N}.$$

  
• Mit anderen Worten, der Einfluss der Schlittenträgheitskraft des Schlittens oder dergleichen auf die von der jeweiligen Spalte geteilten kalibrierten Pressteillasten F_i wird eliminiert, indem die auf die jeweiligen Spalten wirkende Schlittenträgheitskraft G/N von den kalibrierten Pressteillasten F_i ' vor der Kalibrierung abgezogen wird.
• Ein Presslastmessverfahren für eine Pressmaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst: Anbringen einer Vielzahl von Dehnungsmessstreifen jeweils an einer Vielzahl von Spalten der Pressmaschine, wobei die Dehnungsmessstreifen Dehnungen erfassen, die in den jeweiligen Spalten in Verbindung mit einer auf einen Schlitten der Pressmaschine wirkenden Presslast erzeugt werden; Berechnen einer Schlittenträgheitskraft proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens und einem mit dem Schlitten verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens durch einen Schlittenträgheitskraftrechner; und Berechnen von Pressteillasten vor der Kalibrierung entsprechend den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten basierend auf den Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten durch einen Presslastrechner befestigt sind, und Eliminieren der berechneten Schlittenträgheitskraft aus den Pressteillasten vor der Kalibrierung, und Berechnen der kalibrierten Presslast.
• Ein Presslastmessverfahren für eine Pressmaschine gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst: Anbringen von Dehnungsmessstreifen an einer Vielzahl von Spalten der Pressmaschine, wobei die Dehnungsmessstreifen Dehnungen erfassen, die in den jeweiligen Spalten in Verbindung mit einer auf einen Schlitten der Pressmaschine wirkenden Presslast erzeugt werden; Berechnen einer Schlittenträgheitskraft proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens und einem mit dem Schlitten verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens durch einen Schlittenträgheitskraftrechnen und Berechnen von Pressteillasten vor der Kalibrierung entsprechend den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten basierend auf den Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten durch einen Pressteillastrechner befestigt sind, Eliminieren von auf die jeweiligen Spalten wirkenden Schlittenträgheitskräften aus der berechneten Schlittenträgheitskraft aus den Pressteillasten vor der Kalibrierung und Berechnen der kalibrierten Pressteillasten.
• Bei dem Presslastmessverfahren für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass der Addierer die Summe der kalibrierten Pressteillasten als Presslast berechnet.
• Bei dem Presslastmessverfahren für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass ein Beschleunigungsdetektor eine Beschleunigung des Schlittens erkennt und der Schlittenträgheitskraftrechner die Schlittenträgheitskraft G unter Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet $$\text{G}=-\text{M}\cdot \mathrm{\alpha }\text{,}$$

  

  wobei M die Masse und a die zu erfassende Beschleunigung in Aufwärtsrichtung ist.
• Bei dem Presslastmessverfahren für eine Pressmaschine nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorzuziehen, dass unter der Annahme, dass N die Anzahl der Vielzahl von Spalten ist, i eine Zahl ist, die eine von 1 bis N anzeigt, ε_τi ein Dehnungssignal ist, das Dehnungen anzeigt, die jeweils von den an den jeweiligen Spalten montierten Dehnungsmessstreifen erfasst werden, und K_εF eine Proportionalitätskonstante ist, um den Lastwert für das Dehnungssignal ε_Ti zu erreichen, der Pressteillastrechner die Pressteillast F_i ' vor der Kalibrierung unter Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet, $${\text{F}}_{\text{i}}\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{Ti}},$$

  

  und
  unter der Annahme, dass G/N eine Schlittenträgheitskraft ist, die aus der berechneten Schlittenträgheitskraft auf die jeweiligen Spalten wirkt, berechnet der Pressteillastrechner die kalibrierte Pressteillast F, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks, $${\text{F}}_{\text{i}}={\text{F}}_{\text{i}}\text{'}-\text{G/N}.$$

  
• Da der Einfluss (Fehler) der Schlittenträgheitskraft des Schlittens in Verbindung mit der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens eliminiert wird, kann die Presslast der Pressmaschine oder die von den jeweiligen Spalten der Pressmaschine geteilten Pressteillasten auch während der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens genau gemessen werden.
• Figurenliste
• 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Pressmaschine, an der eine Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine gemäß der Erfindung angebracht ist;
• 2A ist ein Wellenformdiagramm, das ein Gleitpositionssignal S zeigt, wenn eine Seitenwand für ein Kraftfahrzeug unter Verwendung der in 1 dargestellten Pressmaschine geformt wird;
• 2B ist ein Wellenformdiagramm, das die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' entsprechend den jeweiligen Spalten darstellt, die basierend auf Dehnungssignalen von jeweiligen Dehnungsmessstreifen gemessen werden;
• 2C ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der jeweiligen Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' aus 2B;
• 2D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Gleitbeschleunigungssignal (d² S/dt² ) darstellt;
• 2E ist ein Wellenformdiagramm, das ein Gleitträgheitskraftsignal G entsprechend dem Gleitbeschleunigungssignal (d² S/dt² ) darstellt;
• 3 ist eine Zeichnung, die einen Zusammenhang zwischen der auf den Schlitten wirkenden Presslast und der Trägheitskraft des Schlittens erklärt;
• 4 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform des Presskraftmessgerätes einer Pressmaschine veranschaulicht;
• 5 zeigt eine Wheatstone-Brückenschaltung, die auf die jeweiligen Dehnungsmessstreifen aufgebracht ist;
• 6 ist ein Wellenformdiagramm, das die von einem Pressteillastrechner berechneten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ darstellt;
• 7 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Presslastsignal F aus der Summe der Pressteillastsignale F₁ bis F₄ darstellt;
• 8 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des Presskraftmessgerätes einer Pressmaschine veranschaulicht;
• 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Messung der Presslast für die Pressmaschine gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
• 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Presslastmessverfahren für die Pressmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt; und
• 11 ist ein Wellenformdiagramm eines Presslastsignals F', das eine Presslast (kN) darstellt, die mit einem Verfahren zum Messen einer Presslast der verwandten Technik.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Bevorzugte Ausführungsformen einer Presslastmessvorrichtung und eines Verfahrens für eine Pressmaschine nach der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
• 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Pressmaschine, an der eine Presslastmessvorrichtung für eine Pressmaschine gemäß der Erfindung angebracht ist.
• Die in 1 dargestellte Pressmaschine 100 weist eine Rahmenstruktur auf, die aus einem Bett 102, N Spalten 104-1 und 104-2..... gebildet ist. 104-N und eine Krone 106, die sich symmetrisch vorne, hinten, links und rechts in Bezug auf eine Mitte der Maschine befindet.
• In diesem Beispiel sind 4 Spalten (N = 4) der Spalten 104-1 bis 104-4 als N-Spalten vorgesehen, und die Spalten 104-1 bis 104-4 sind Spalten auf der linken Vorderseite, der rechten Vorderseite, der linken Rückseite und der rechten Rückseite.
• Ein Schlitten 110 wird durch Führungsabschnitte 108 geführt, die an den Spalten 104-1 bis 104-4 vorgesehen sind, so dass er in vertikaler Richtung (senkrechte Richtung) beweglich ist.
• Die Pressmaschine 100 ist eine großformatige 2-Punkt-Pressmaschine, die konfiguriert ist, um den Schlitten 110 durch linke und rechte Kurbelmechanismen mit zwei Kurbelwellen 112L und 112R und zwei Verbindungsstangen 103L und 103R anzutreiben, und eine maximale Druckkapazität von 25000[kN] und einen Schlittenhub von 1100[mm] aufweist.
• Eine nicht veranschaulichte Drehantriebskraft wird von einem Servomotor über ein Untersetzungsgetriebe auf die Kurbelwellen 112L und 112R des linken und rechten Kurbeltriebes übertragen, um sich gegenläufig zu drehen, und der Schlitten 110 wird in 1 durch die Drehung der linken und rechten Kurbelwellen 112L und 112R in die vertikale Richtung in Gegenrichtung bewegt.
• Dehnungsmessstreifen 10-1, 10-2, 10-1, 10-2,..... 10-N sind an den vorderen, hinteren, linken und rechten vier Spalten 104-1 bis 104-4 auf den Innenflächen der jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-4 befestigt. In diesem Beispiel werden vier Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 an den jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-4 entsprechend den vier Spalten 104-1 bis 104-4 angebracht.
• Eine obere Form 120 ist auf dem Schlitten 110 montiert, und eine untere Form 122 ist auf einem Polster 107 auf dem Bett 102 montiert.
• Ein Rohlingshalter (eine Faltenhalteplatte) 130 ist zwischen der oberen Form 120 und der unteren Form 122 angeordnet, eine Unterseite davon wird von einer Polsterauflage (nicht dargestellt) über eine Vielzahl von Kissenstiften 132 getragen, und ein Rohling (ein Material) 140 ist auf eine Oberseite des Rohlingshalters 130 aufgebracht.
• [Prinzip der Presslastmessung]
• Als nächstes wird das Prinzip der Presslastmessung beschrieben, das auf die Erfindung angewendet wird.
• Zunächst werden Parameter, Signale und Konstanten, die für eine Presslastmessung verwendet werden, wie folgt definiert.
  

f₁:

Pressteillast geteilt durch die Spalte 104-1 [kN]

f_N:

Pressteillast N geteilt durch die Spalte 104-N [kN]

f:

Pressgesamtlast [kN]

F₁':

Pressteillastsignal, einschließlich der vom Dehnungsmessstreifen 10-1 erfassten Trägheitskraft des Schlittens

F_N':

Pressteillastsignal einschließlich der vom Dehnungsmessstreifen 10-N erfassten Trägheitskraft des Schlittens

F':

Pressgesamtlastsignal einschließlich der Trägheitskraft des Schlittens [kN]

F₁:

Pressteillastsignal, ohne die Trägheitskraft des Schlittens

F_N:

Pressteillastsignal ohne Berücksichtigung der Schlittenträgheitskraft

F:

Pressgesamtlastsignal ohne die Trägheitskraft des Schlittens [kN]

G:

Schlittenträgheitskraftssignal [kN]

S:

Schlittenpositionssignal [mm].

M:

Masse des mit dem Schlitten verbunden Elements und des Schlittens [kg].

ε_F1:

Dehnungssignal proportional zu F₁

ε_FN:

Dehnungssignal proportional zu F_N

ε_G:

Dehnungssignal proportional zu G

ε_τ1:

Dehnungssignal, das von einem Dehnungsmessstreifen 10-1 erfasst wird.

ε_TN:

Dehnungssignal, das von einem Dehnungsmessstreifen 10-N erfasst wird.

K_εF:

Proportionalitätskonstante (Last-/Dehnungskalibrierungswert am unteren Totpunkt im Ruhezustand)

• Die Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 erfassen Dehnungen, die in den Spalten 104-1 bis 104-4 in Verbindung mit einer auf den Schlitten 110 wirkenden Presslast erzeugt werden.
• Eine Beziehung zwischen Dehnungen (Dehnungssignale, die die Dehnungen anzeigen), die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 erfasst werden, und einer Presslast wird auf die folgende Weise kalibriert. In einer Einstellphase der Pressmaschine 100 wird ein mittlerer Abschnitt des Schlittens mit einer Aufwärtskraft von einem Hydraulikzylinder, der auf dem Polster 107 platziert ist, mit einem klaren Wert nach oben gedrückt, während der Schlitten 110 im unteren Totpunkt steht. Bezüglich dieser Kraft des Hydraulikzylinders wird jedes der von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 (über die jeweiligen Dehnungsverstärker) erfassten Dehnungssignale so kalibriert, dass es eine gleichmäßige Komponente der Kraft trägt.
• Unter der Annahme, dass K_εF (kN) eine Proportionalitätskonstante ist, die nach der Kalibrierung die Lastwerte für die jeweiligen Dehnungssignale der Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 erreicht, sind ε_τ1 bis ε_τ4 Dehnungssignale, die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 erfasst werden, und F₁ ' bis F₄ ' (kN) sind die Pressteillastsignal, die Pressteillastsignal F₁ ' bis F₄ ', die die von den jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-4 der verwandten Technik (im Folgenden „Pressteillasten“ genannt) geteilte Presslast anzeigen, werden im Allgemeinen als [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] ausgedrückt.
  $${\text{F}}_1\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{T1}}$$

  

  $${\text{F}}_2\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{T2}}$$

  

  $${\text{F}}_3\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{T3}}$$

  

  $${\text{F}}_4\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{T4}}$$

  
• Alternativ wird K_εF als Variablenwert für jeden Lastbereich berechnet, wenn das Dehnungssignal und das Pressteillastsignal nicht in allen Lastbereichen direkt proportional zueinandersind, beispielsweise in einer Kalibrierungsphase.
• Das Schlittenpositionssignal S, das beim Formen der Seitenwand für ein Automatikfahrzeug unter Verwendung der Pressmaschine 100 dieses Beispiels erzeugt wird, ist in 2A dargestellt, und die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' entsprechend den jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-4, die basierend auf den Dehnungssignalen ε_τ1 , bis ε_τ4 von den jeweiligen Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 gemessen werden, sind in 2B dargestellt.
• 2C ist eine vergrößerte Ansicht von Teilen der in 2B dargestellten Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' (Pressteillastsignale durch eine Ellipse dargestellt - Leerlaufbereich).
• Es ist zu beachten, dass die in 2B und 2C dargestellten vier Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' im Wesentlichen so übereinander angeordnet sind, dass sie in den Zeichnungen nicht eindeutig voneinander unterschieden werden können.
• In 2A, wenn sich der Schlitten vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, im Bereich von 0,45 Sekunden beim Beschleunigen und im Bereich von 0,9 Sekunden beim Abbremsen nach Überschreiten der Hubmitte und vor dem Formen bewegt, zeigt die Messung der Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' etwa ±75 kN, unabhängig davon, dass sich die jeweiligen Presslastsignale F₁ ' bis F₄ ' im Leerlauf befinden (der Zustand, in dem keine Presslast wirkt), wie in 2C dargestellt.
• Es wird davon ausgegangen, dass die jeweiligen Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ', die in einem Zustand erzeugt werden, in dem die Presslasten nicht aufgebracht werden, Schlittenträgheitskräfte in Verbindung mit der Beschleunigung und Verzögerung des Schlittens sind.
• [Auswirkung der Trägheitskraft des Schlittens]
• Wenn der Schlitten der Pressmaschine aufgrund eines Einflusses einer Schlittenträgheitskraft beschleunigt oder verzögert wird, können die richtigen Pressteillastsignal nicht gemessen werden, insbesondere und bei einer großen Pressmaschine mit einer großen Masse des Schlittens oder dergleichen erscheint der Einfluss der Schlittenträgheitskraft des Schlittens besonders.
• Unter der Annahme, dass M (kg) eine Masse des Elements wie der Schlitten 110 und die obere Form 120 ist, die mit dem Schlitten 110 verbunden ist, ist α (= d²S/dt²) eine zunehmende Beschleunigung des Schlittens 110 und definiert, dass der Wert des Produkts aus der Masse M und der Schlittenbeschleunigung α mit umgekehrtem Vorzeichen ein Trägheitskraftsignal des Schlittens oder dergleichen (Schlittenträgheitskraftsignal) G (kN) ist, kann das Schlittenträgheitskraftsignal G durch Verwendung des folgenden Ausdrucks ausgedrückt werden.
  $$\text{G}=-\text{M}\cdot \mathrm{\alpha }\cdot {10}^{-6}=-\text{M}\cdot \left({\text{d}}^2{\text{S/dt}}^2\right)\cdot {10}^{-6}$$

  
• Hier kann das Schlittenbeschleunigungssignal (d²S/dt² ) durch Differenzieren des aus dem Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeitssignal berechneten Schlittengeschwindigkeitssignals erhalten werden, das durch Differenzieren des Kurbelwellenwinkelsignals von einem Geber (nicht dargestellt) erhalten wird, der auf der Kurbelwelle 112L oder 112R der Pressmaschine 100 nach Zeit vorgesehen ist.
• 2D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Gleitbeschleunigungssignal (d²S/dt² ) darstellt.
• Die Masse M (kg), wie beispielsweise der Schlitten 110 der Pressmaschine 100, beträgt etwa 90000[kg].
• Das aus der Masse M und dem in 2D dargestellten Schlittenbeschleunigungssignal (d²S/dt²) berechnete Trägheitskraftsignal G aus [Ausdruck 5] ist in 2E dargestellt.
• Die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' (etwa ±75 kN) im Leerlaufbereich gemäß 2C entsprechen etwa 1/4 des Schlittenträgheitskraftsignals G (etwa ± 300 kN).
• Dies liegt daran, dass die Trägheitskraft G des Schlittens in jedem der Pressteillastsignale enthalten ist (gemeinsam). Es wird davon ausgegangen, dass die Trägheitskraft G des Schlittens in Übereinstimmung mit den Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen des Schlittens während eines Pressenzyklus und (in einem Bereich, in dem eine große Presslast aufgebracht wird) vor einem Bereich in der Nähe des unteren Totpunktes des Schlittens wirkt, die Trägheitskraft G in Verbindung mit einer Schlittenverzögerung etwa - 400 kN aufweist (2E).
• 3 ist eine Zeichnung, die einen Zusammenhang zwischen der auf den Schlitten 110 wirkenden Presslast und der Trägheitskraft des Schlittens erklärt.
• In 3, vorausgesetzt, dass f(kN) die richtige Presslast ist, f1 bis f4 (kN) die richtigen Pressteillasten sind und g (kN) die Schlittenträgheitskraft ist, und andererseits vorausgesetzt, dass das Presslastsignal f₁ ' bis f₄ ' (kN) einschließlich der Schlittenträgheitskraft g und f (kN) das Presslastsignal einschließlich der Schlittenträgheitskraft g ist, die Pressteillastsignale f₁ ' bis f₄ ' sind Presslastsignale, die den jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-4 entsprechen, die jeweils die Schlittenträgheitskraft g enthalten.
• Mit anderen Worten, in der Pressenmaschine wird ein Teil der Presslast von der Trägheitskraft des Schlittens g und der Rest von der Antriebskraft (die Kraft, den Schlitten vom Schwungrad bei der mechanischen Ausführung oder vom Servomotor bei der Servoausführung über das Untersetzungsgetriebe oder den Kurbeltrieb anzutreiben) f (=f₁' + f₂' + f₂' + f₃' + f₄' = f-g) des Schlittens getragen. Das heißt, f ist kleiner als f um einen kleineren Betrag als g.
• Bei einer großen Pressmaschine, bei der die Masse M eines Schlittens groß ist (90000 kg ≈ 100 t), kann die Trägheitskraft g nicht ignoriert werden (sollte nicht ignoriert werden).
• In der Vergangenheit hat der Anwender in einer Reihe von Versuchen der Pressmaschine 100 zwei Formprozesse mit einer Schlittengeschwindigkeit von 200 mm/sec und einer Geschwindigkeit von 400 mm/sec in einem Formprozess (ein Bereich der Schlittenposition von etwa 153 mm oder weniger) durchgeführt, um einen kausalen Zusammenhang zwischen dem Ergebnis des Formens und der Schlittengeschwindigkeit zu erhalten.
• Anschließend sei in der Spezifikation vermerkt, dass die Pressen-(Gesamt)-Last im unteren Totpunkt um etwa 300 kN reduziert wird, wenn das Formen mit 400 mm/sec (bei erhöhter Schlittengeschwindigkeit) durchgeführt wird, verglichen mit dem Fall, dass das Formen mit 200 mm/sec durchgeführt wird. (Die Entscheidung des Benutzers wurde als mit der Trägheitskraft des Schlittens verwechselt.)
• Wie in 3 dargestellt, dient die der Schlittenverzögerung zugeordnete Trägheitskraft g als Teil der Formlast. Je höher die Schlittengeschwindigkeit während des Formens, desto größer ist der Verzögerungsgrad (Schlittenbeschleunigung) in der Nähe des unteren Totpunktes (der Vorderseite), desto größer ist die Schlittenträgheitskraft g, desto kleiner ist die resultierende Kraft, die auf den Schlitten 110 wirkt, und desto kleiner ist die Ausgabe des Presslastsignals f.
• In der Erfindung werden eine korrekte Presslast und eine korrekte Pressenteilbelastung gemessen, indem die Auswirkungen der Trägheitskraft des Schlittens eliminiert werden.
• Unter der Annahme, dass F das richtige Presslastsignal ist, das der korrekten Presslast f und den korrekten Pressteillasten f₁ bis f₄ entspricht, F₁ bis F₄ die korrekten Pressteillastsignale sind, ε_F1 bis ε_F4 die Dehnungssignale sind, die den korrekten Pressteillastsignalen F₁ bis F₄ entsprechen, und ε_G das Dehnungssignal ist, das der Schlittenträgheitskraft g entspricht, können die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 erfassten Dehnungssignale ε_τ1 bis ε_τ4 durch [Ausdruck 6] bis [Ausdruck 9] ausgedrückt werden.
  $${\mathrm{\epsilon }}_{\text{T1}}\mathrm{=}{\mathrm{\epsilon }}_{\text{F1}}+{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4$$

  

  $${\mathrm{\epsilon }}_{\text{T2}}\mathrm{=}{\mathrm{\epsilon }}_{\text{F2}}+{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4$$

  

  $${\mathrm{\epsilon }}_{\text{T3}}\mathrm{=}{\mathrm{\epsilon }}_{\text{F3}}+{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4$$

  

  $${\mathrm{\epsilon }}_{\text{T4}}\mathrm{=}{\mathrm{\epsilon }}_{\text{F4}}+{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4$$

  
• Ursprünglich können die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ durch die folgenden [Ausdruck 10] bis [Ausdruck 13] ausgedrückt werden.
  $${\text{F}}_1={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{F1}}$$

  

  $${\text{F}}_2={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{F2}}$$

  

  $${\text{F}}_3={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{F3}}$$

  

  $${\text{F}}_4={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{F4}}$$

  
• Dann werden [Ausdruck 14] bis [Ausdruck 17] von [Ausdruck 6] bis [Ausdruck 9] und [Ausdruck 10] bis [Ausdruck 13] erhalten.
  $${\text{F}}_1={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot \left({\mathrm{\epsilon }}_{\text{T1}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4\right)$$

  

  $${\text{F}}_2={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot \left({\mathrm{\epsilon }}_{\text{T2}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4\right)$$

  

  $${\text{F}}_3={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot \left({\mathrm{\epsilon }}_{\text{T3}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4\right)$$

  

  $${\text{F}}_4={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot \left({\mathrm{\epsilon }}_{\text{T4}}-{\mathrm{\epsilon }}_{\text{G}}/4\right)$$

  
• Da der Begriff (K_εF · ε_G/4) der Schlittenträgheitskraft in [Ausdruck 14] bis [Ausdruck 17] 1/4 des Schlittenträgheitskraftsignals G in [Ausdruck 5] entspricht, kann [Ausdruck 14] bis [Ausdruck 17] in [Ausdruck 18] bis [Ausdruck 21] umgeschrieben werden.
  $${\text{F}}_1={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{T1}}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_2={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{T2}}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_3={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{T3}}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_4={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{T4}}-\text{G}/4$$

  
• Da die Begriffe (K_εF · ε_τ1 bis K_εF · ε_τ4) in [Ausdruck 18] bis [Ausdruck 21] F₁ ' bis F₄ ' in [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] entsprechen, können die richtigen Teillastsignale F₁ bis F₄ durch [Ausdruck 22] bis [Ausdruck 25] ausgedrückt werden.
  $${\text{F}}_1={\text{F}}_1\text{'}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_2={\text{F}}_2\text{'}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_3={\text{F}}_3\text{'}-\text{G}/4$$

  

  $${\text{F}}_4={\text{F}}_4\text{'}-\text{G}/4$$

  
• Mit anderen Worten, unter der Annahme, dass N die Zahl der Vielzahl von Spalten ist, i eine Zahl ist, die eine von 1 bis N anzeigt, ε_τi ein Dehnungssignal ist, das die Dehnung anzeigt, die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-N erfasst wird, die an den jeweiligen Spalten 104-1 bis 104-N montiert sind, und K_εF eine Proportionalitätskonstante ist, um den Lastwert für das Dehnungssignal ε_τi zu erreichen, kann das Pressteillastsignal F_i ' mit dem folgenden Ausdruck ausgedrückt werden, $${\text{F}}_{\text{i}}\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{Ti}}$$

  
• Man beachte, dass [Ausdruck 26] ein Ausdruck ist, der [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] entspricht, und F_i ' ein Pressteillastsignal einer beliebigen Spalte aus den N-Spalten ist (Schlitten-Teillastsignal vor der Kalibrierung unter dem Einfluss der Schlittenträgheitskraft).
• Unter der Annahme, dass die Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-N, die den N-Spalten 104-1 bis 104-N entsprechen, das Trägheitskraftsignal G gleichmäßig teilen, kann das kalibrierte, korrekte Pressteillastsignal F_i , das durch Eliminierung der auf die jeweiligen Spalten wirkenden Trägheitskraft (G/N) des Schlittens erhalten wird, mit dem folgenden Ausdruck ausgedrückt werden.
  $${\text{F}}_{\text{i}}={\text{F}}_{\text{i}}\text{'}-\text{G}/\text{N}$$

  
• Man beachte, dass [Ausdruck 27] ein Ausdruck ist, der [Ausdruck 22] bis [Ausdruck 25] entspricht, und F_i ein Pressteillastsignal nach der Kalibrierung einer beliebigen Spalte der N-Spalten ist.
• [Presslastmessvorrichtung der Pressmaschine der ersten Ausführungsform]
• 4 ist ein Blockdiagramm, das die erste Ausführungsform der Presslastmessvorrichtung einer Pressmaschine veranschaulicht.
• Eine Presslastmessvorrichtung 1-1 der Pressmaschine der ersten in 4 dargestellten Ausführungsform ist konfiguriert, um den Einfluss der Dehnungskomponenten zu eliminieren, die der Trägheitskraft des Schlittens entsprechen, die in den Dehnungen (Dehnungssignalen) enthalten sind, die von den jeweiligen an den jeweiligen Spalten angebrachten Dehnungsmessstreifen erfasst werden, um die den jeweiligen Spalten entsprechenden Pressteillasten genau zu messen, und um hauptsächlich die Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4, einen Trägheitskraftrechner 11, einen Pressteillastrechner 12, einen Beschleunigungsdetektor 13, einen Addierer 20 und einen Ausgangsabschnitt 22 zu umfassen.
• Die Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 sind an den vorderen, hinteren, linken und rechten vier Spalten 104-1 bis 104-4 angebracht und geben die Dehnungssignale ε_τL und ε_τ4 aus, die den Dehnungen der Montageflächen an den Pressteillastrechner 12 der Pressmaschine entsprechen.
• Die jeweiligen Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 bilden die Wheatstone-Brückenschaltung, wie in 5 dargestellt, und können die Dehnungssignale ε_τ1 bis ε_τ4 erfassen.
• Die in 5 dargestellte Wheatstone-Brückenschaltung ist eine dem Dehnungsmessstreifen 10-1 entsprechende Schaltung und umfasst einen Widerstand R₁ eines Dehnungsmessstreifens 10-1 zum Erfassen einer Dehnung und 3 Festwiderstände R, und an die Brücke wird eine konstante Spannung E angelegt. Von der Brücke wird eine dem Dehnungssignal ε_τ1 , entsprechende Spannung e₁ gemäß einem Widerstandswert R₁ (Widerstandswert und Bezeichnung des Widerstandes werden beide als Widerstand R₁ bezeichnet) ausgegeben, der sich entsprechend der Dehnung der Montagefläche des Dehnungsmessstreifen 10-1 ändert. Man beachte, dass im Falle einer Dehnung von 0 der Widerstandswert R₁ gleich dem Widerstandswert R des Festwiderstandes R und die Spannung e₁ gleich 0 ist.
• Die restlichen Dehnungsmessstreifen 10-2 bis 10-4 bilden ebenfalls eine ähnliche Wheatstone-Brückenschaltung zur Ausgabe der Dehnungssignale ε_τ2 bis ε_τ4 .
• Das vom Trägheitsrechner 11 berechnete Schlittenträgheitskraftsignal G wird dem Pressteillastrechner 12 hinzugefügt.
• Der Trägheitskraftrechner 11 berechnet das Trägheitskraftsignal G unter Verwendung von [Ausdruck 5] basierend auf der vom Beschleunigungsdetektor 13 erfassten Schlittenbeschleunigung a.
• Der Beschleunigungsdetektor 13 unterscheidet die Kurbelwellenwinkelsignale von Encodern (nicht dargestellt), die auf der Kurbelwelle 112L oder 112R der Pressmaschine 100 vorgesehen sind, um ein Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeitssignal zu erzeugen, wandelt das Kurbelwellen-Winkelgeschwindigkeitssignal in ein Schlittengeschwindigkeitssignal in vertikaler Richtung des Schlittens 110 um und unterscheidet das Schlittengeschwindigkeitssignal des Weiteren zeitlich, um ein Schlittenbeschleunigungssignal zu berechnen. Man beachte, dass das Schlittenbeschleunigungssignal durch zweimaliges Differenzieren des Schlittenpositionssignals S von einem Schlittenpositionssensor (nicht dargestellt) zum Erfassen der Schlittenposition in Bezug auf die Zeit berechnet werden kann.
• Obwohl die Masse M ein voreingestellter Wert sein kann, ist es beim Austausch der auf dem Schlitten 110 zu montierenden oberen Form 120 vorzuziehen, dass die Masse M durch die Masse der ausgetauschten oberen Form eingestellt wird.
• Der Pressteillastrechner 12 berechnet die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' unter Verwendung von [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] basierend auf den Dehnungssignalen ε_τ1 , bis ε_τ4 , die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 eingegeben werden. Die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' umfassen ein Dehnungssignal ε_G (Fehler) entsprechend der Trägheitskraft g des Schlittens, wie in [Ausdruck 6] bis [Ausdruck 9] ausgedrückt.
• Daher eliminiert der Pressteillastrechner 12 basierend auf dem vom Trägheitsrechner 11 eingegebenen Schlittenträgheitskraftsignal G den Einfluss (in diesem Beispiel Q/4) aufgrund der Schlittenträgheitskraft durch [Ausdruck 22] bis [Ausdruck 25] und berechnet die kalibrierten korrekten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ .
• 6 ist ein Wellenformdiagramm, das die von einem Pressteillastrechner 12 berechneten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ darstellt. Es ist zu beachten, dass die in 6 dargestellten vier Pressteillastsignale F₁ bis F₄ im Wesentlichen so überlagert sind, dass sie in den Zeichnungen nicht eindeutig voneinander zu unterscheiden sind.
• Die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ', die durch Kalibrieren des Einflusses der in 6 dargestellten Schlittenträgheitskraft erhalten werden, zeigen im Wesentlichen 0 im Leerlaufbereich, in dem keine Presslast aufgebracht wird, im Vergleich zu den Pressteillastsignalen F₁ ' bis F₄ ' vor der Kalibrierung, die den Einfluss der in 2B dargestellten Schlittenträgheitskraft umfasst.
• Wenn die Presslast vor dem unteren Totpunkt des Schlittens maximal wird (Zylinderschlag), zeigt das Teillastsignal F₁ bis F₄ nach der Kalibrierung korrekte Pressteillastwerte von etwa 100 kN, die größer sind als die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' vor der Kalibrierung, entsprechend der Schlittenverzögerung.
• Die vom Pressteillastrechner 12 berechneten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ nach der Kalibrierung werden jeweils an den Addierer 20 und den Ausgangsabschnitt 22 ausgegeben.
• Der Addierer 20 addiert die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ , um die Summe (Gesamtsumme) der Pressteillastsignale an den Ausgangsabschnitt 22 als Presslastsignal F auszugeben.
• 7 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Presslastsignal F aus der Summe der Pressteillastsignale F₁ bis F₄ darstellt.
• Das in 7 gezeigte Presslastsignal F zeigt einen Lastwert, der etwa das 4-fache der in 6 gezeigten jeweiligen Pressteillastsignale F₁ bis F₄ beträgt.
• Das Presslastsignal F, das durch Kalibrierung der Auswirkung der in 7 dargestellten Trägheitskraft des Schlittens erhalten wird, zeigt den Presslastwert von im Wesentlichen 0 im Leerlaufbereich, in dem keine Presslast aufgebracht wird, im Vergleich zum Presslastsignal F' der verwandten Technik in 11.
• Wenn die Presslast vor dem unteren Totpunkt des Schlittens maximal wird (Zylinderschlag), zeigt das Presslastsignal F nach der Kalibrierung einen korrekten Presslastwert von etwa 400 kN, der entsprechend der Schlittenverzögerung größer ist als das Presslastsignal F der verwandten Technik.
• Der Ausgangsabschnitt 22 gibt das kalibrierte Presslastsignal F, die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ an eine Überwachungsvorrichtung, einen Drucker, eine Speichervorrichtung und dergleichen aus (nicht dargestellt), so dass dem Benutzer das korrekte Presslastsignal F und die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ zur Verfügung gestellt werden.
• Ein Formversuch, der mit Hilfe der Servopresse durchgeführt wird, ist ein schwerer, der auch als Lebenslinie für den Anwender bezeichnet wird. Andererseits stellt der Pressenhersteller die Genauigkeit der Erfassung des Presslastwertes durch die an der Pressmaschine vorhandene Presslastmesseinrichtung auf etwa 10% der Kapazität (die maximale Presslast) ein und empfiehlt dem Anwender, den Presslastwert nur als Richtwert zu verwenden. Es gab eine Abweichung zwischen den beiden.
• In der heutigen Zeit, in der sich die Servopresse beispielsweise, wie vorstehend beschrieben, immer weiter ausbreitet, ist die Verfolgung der Schlittengeschwindigkeitsabhängigkeit von den Formeigenschaften durch den Anwender eine natürliche Einstellung und das Belastungssignal der Pressmaschine, das ein wichtiger Faktor für die Beurteilung der Schlittengeschwindigkeitsabhängigkeit ist, sollte nicht nur aus Bequemlichkeit für den Pressmaschinenhersteller vernachlässigt werden. Selbst wenn die absolute Genauigkeit etwa 10% der Kapazität beträgt, wie vorstehend beschrieben, kann durch Eliminierung der mit der Schlittenbeschleunigung verbundenen Schlittenträgheitskraft aus dem Presslastsignal die relative Genauigkeit des Presslastsignals pro Zyklus verbessert und die Verwirrung des Benutzers, die beim Ändern der Schlittengeschwindigkeitseinstellung in der zugehörigen Technik aufgetreten ist, beseitigt werden.
• In einer großformatigen Pressmaschine mit einer Kapazität von bis zu 250.000 kN, einer Schlittenmasse von bis zu 90.000 kg einschließlich der oberen Formmasse, einem großen Schlittenhub und einer maximalen Schlittengeschwindigkeit von mehr als 1.000mm/sec. (über 400 mm/Sekunde auch im Formbereich) als Pressmaschine 100 (1) dieses Beispiels kann die Schlittenträgheitskraft nicht als „Fehler“ ignoriert werden, der in das Lastsignal der Pressmaschine aufgenommen wird, und muss berücksichtigt werden.
• Nach der Erfindung ist es durch die Eliminierung der Auswirkungen der Schlittenträgheitskraft aus dem Presslastsignal F' oder den Pressteillastsignalen F₁ ' bis F₄ ' einschließlich der Auswirkungen der Schlittenträgheitskraft möglich, dem Benutzer das richtige Presslastsignal F und die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ zur Verfügung zu stellen.
• Durch die Bereitstellung eines solchen korrekten Presslastsignals oder Pressteillastsignals an den Benutzer ist es möglich, den Benutzer bei der Überprüfung des Zusammenhangs zwischen den Formeigenschaften und den Presslastwerten zu unterstützen oder die Pressteillastwerte zu unterstützen, so dass die Toleranz der Pressmaschine (dediziert) vom Hersteller aufrechterhalten werden kann.
• [Presslastmessvorrichtung der Pressmaschine der zweiten Ausführungsform]
• 8 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform der Presslastmessvorrichtung einer Pressmaschine veranschaulicht. Man beachte, dass in 8 die Teile, die der Presslastmessvorrichtung 1-1 der Pressmaschine der ersten in 4 dargestellten Ausführungsform gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und eine detaillierte Beschreibung entfällt.
• Die Presslastmessvorrichtung 1-2 der Pressmaschine gemäß der in 8 dargestellten zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Presslastmessvorrichtung 1-1 der Pressmaschine der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass anstelle des Pressteillastrechners 12 und des Addierers 20 ein Presslastrechner 14 vorgesehen ist.
• In 8 empfängt der Presslastrechner 14 das Dehnungssignal ε_τL bis ε_τ4 von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 und empfängt das Schlittenträgheitskraftsignal G vom Trägheitskraftrechner 11.
• Der Presslastrechner 14 berechnet ein Presslastsignal einschließlich der Auswirkung der Trägheitskraft des Schlittens basierend auf den Dehnungssignalen ε_τ1 , bis ε_τ4 , die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 eingegeben werden, eliminiert das Trägheitskraftsignal G des Schlittens aus dem berechneten Presslastsignal und berechnet das kalibrierte korrekte Presslastsignal.
• Mit anderen Worten, der Presslastrechner 14 berechnet aus den Dehnungssignalen ε_τL bis ε_τ4 die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' basierend auf [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] und berechnet die Summe (Gesamtsumme) der Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' zur Berechnung des Presslastsignals F'. Anschließend wird das Trägheitskraftsignal G des Schlittens vom berechneten Presslastsignal F abgezogen, um das kalibrierte korrekte Presslastsignal F zu berechnen.
• Das vom Presslastrechner 14 berechnete Presslastsignal F wird über den Ausgangsabschnitt 22 an die Monitorvorrichtung, den Drucker, die Speichervorrichtung und dergleichen ausgegeben und dem Benutzer als korrektes Presslastsignal F zur Verfügung gestellt.
• In der Presslastmessvorrichtung 1-2 der Pressmaschine der zweiten Ausführungsform werden die kalibrierten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ nicht wie in der Presslastmessvorrichtung 1-1 der Pressmaschine der ersten Ausführungsform berechnet, es ist jedoch möglich, das kalibrierte korrekte Presslastsignal F zu berechnen.
• [Presslastmessverfahren der Pressmaschine der ersten Ausführungsform]
• 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Messung der Presslast für die Pressmaschine gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Es ist zu beachten, dass das Presslastmessverfahren der Pressmaschine der ersten Ausführungsform ein Verfahren ist, das dee Presslastmessvorrichtung 1-1 der Pressmaschine der ersten in 4 dargestellten Ausführungsform entspricht.
• In 9 gibt der Pressteillastrechner 12-1 die Dehnungssignale ε_τ1 , und ε _τ4 von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 ein, die an den vier Spalten 104-1 bis 104-4 befestigt sind (Schritt S10).
• Gleichzeitig gibt der Trägheitskraftrechner 11 die Schlittenbeschleunigung a vom Beschleunigungsdetektor 13 ein (Schritt S12).
• Der Trägheitskraftrechner 11 berechnet das Trägheitskraftsignal G basierend auf dem Schlitten 110, der dem Schlitten 110 zugeordneten Masse M der oberen Form 120 und der Eingabe der Schlittenbeschleunigung a über [Ausdruck 5] (Schritt S14).
• Ausgehend von den Dehnungssignalen ε_τ1 bis ε_τ4 , die von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 und dem vom Trägheitsrechner 11 eingegebenen Schlittenträgheitskraftsignal G eingegeben werden, berechnet der Pressteillastrechner 12 die korrekten Pressteillastsignale F₁ bis F₄ , aus denen der durch die Schlittenträgheitskraft verursachte Fehler mit [Ausdruck 18] bis [Ausdruck 21] beseitigt wird (Schritt S16).
• Der Addierer 20 addiert die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ , um die Summe (Gesamtsumme) der Pressteillastsignale als Presslastsignal F zu berechnen (Schritt S18).
• Der Ausgangsabschnitt 22 gibt die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ und das in den Schritten S16 und S18 berechnete Presslastsignal F an die Monitorvorrichtung, den Drucker, die Speichervorrichtung und dergleichen aus, so dass dem Benutzer die richtigen Pressteillastsignale zur Verfügung gestellt werden können (Schritt S20).
• Die Prozessreihe von Schritt S10 bis Schritt S20 wird mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt, wobei das Presslastsignal F und die Pressteillastsignale F₁ bis F₄ , die sich kurzzeitig ändern, erfasst werden können.
• [Presslastmessverfahren der Pressmaschine der zweiten Ausführungsform] 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Messung der Presslast für die Pressmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
• Das Presslastmessverfahren der Pressmaschine der zweiten Ausführungsform ist ein Verfahren, das dem Presslastmessgerät 1-2 der Pressmaschine der zweiten Ausführungsform entspricht, wie in 8 dargestellt. Man beachte, dass in 10 Teile, die denjenigen in der in 9 dargestellten ersten Ausführungsform gemeinsam sind, mit den gleichen Schrittnummern gekennzeichnet sind, wobei eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird.
• Die in 10 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 9 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Verarbeitung in den Schritten S30 und S32 anstelle der Schritte S16, S18 und S20 durchgeführt wird.
• In 10 berechnet der Presslastrechner 14 ein Presslastsignal einschließlich der Auswirkung der Schlittenträgheitskraft basierend auf den von den Dehnungsmessstreifen 10-1 bis 10-4 eingegebenen Dehnungssignalen ε_τ1 bis ε_τ4 und dem vom Trägheitsrechner 11 eingegebenen Schlittenträgheitskraftsignal G, eliminiert das Schlittenträgheitskraftsignal G aus dem berechneten Presslastsignal und berechnet das kalibrierte korrekte Presslastsignal F (Schritt S30).
• Mit anderen Worten, der Presslastrechner 14 berechnet aus den Dehnungssignalen ε_τL bis ε_τ4 die Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' basierend auf [Ausdruck 1] bis [Ausdruck 4] und berechnet die Summe (Gesamtsumme) der Pressteillastsignale F₁ ' bis F₄ ' zur Berechnung des Presslastsignals F'. Anschließend wird das Trägheitskraftsignal G des Schlittens vom kalibrierten Presslastsignal F' abgezogen, um das kalibrierte korrekte Presslastsignal F zu berechnen.
• Der Ausgangsabschnitt 22 gibt das in Schritt S18 berechnete Presslastsignal F an die Monitorvorrichtung, den Drucker, die Speichervorrichtung und dergleichen aus, so dass dem Benutzer die richtigen Pressteillastsignale zur Verfügung gestellt werden können (Schritt S32).
• [Andere]
• Obwohl die Pressmaschine, auf die die vorliegende Ausführungsform angewendet wird, eine Kurbelpresse vom Typ 2-Punkt ist, ist die Erfindung nicht auf die Kurbelpresse vom Typ 2-Punkt beschränkt, sondern kann auf die Pressmaschine vom Typ Schraube oder Hydraulik sowie auf einen Typ mit 1-Punkt-Kniehebelmechanismus oder dergleichen, bei dem ein Schlitten in vertikaler Richtung geschoben wird, angewendet werden.
• Obwohl die Pressmaschine, auf die diese Ausführungsform angewendet wird, vier Spalten vorne, hinten, links und rechts umfasst, ist die Erfindung auf Pressmaschinen mit einer Vielzahl von, d.h. zwei oder mehr Spalten anwendbar, wobei in diesem Fall auch die Dehnungsmessstreifen an den jeweiligen Spalten der Vielzahl von Spalten befestigt werden müssen.
• Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es versteht sich von selbst, dass verschiedene modifizierte Beispiele gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP H0655300 [0002, 0004, 0010]
• JP H06143000 [0002, 0004, 0010]

Claims (8)

1. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100), umfassend: eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10), die an einer Vielzahl von Spalten (104) der Pressmaschine (100) befestigt sind, wobei die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10) konfiguriert ist, um entsprechende Dehnungen zu erfassen, die in der Vielzahl von Spalten (104) in Verbindung mit einer auf einen Schlitten (110) der Pressmaschine (100) wirkenden Presslast erzeugt werden; einen Trägheitskraftrechner (11), der konfiguriert ist, um eine Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens (110) und einem mit dem Schlitten (110) verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens (110) zu berechnen; und einen Presslastrechner (14), der konfiguriert ist, um Presslasten vor der Kalibrierung zu berechnen, basierend auf Dehnungen, die von den Dehnungsmessstreifen (10) erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten (104) der Vielzahl von Spalten (104) angebracht sind, die berechnete Schlittenträgheitskraft aus den Presslasten vor der Kalibrierung zu eliminieren und kalibrierte Presslasten zu berechnen.
2. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Ausgangsabschnitt (22), der konfiguriert ist, um die kalibrierten Presslasten auszugeben.
3. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100), umfassend: eine Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10), die an einer Vielzahl von Spalten (104) der Pressmaschine (100) befestigt sind, wobei die Vielzahl von Dehnungsmessstreifen (10) konfiguriert ist, um entsprechende Dehnungen zu erfassen, die in der Vielzahl von Spalten (104) in Verbindung mit einer auf den Schlitten (110) der Pressmaschine (100) wirkenden Presslast erzeugt werden; einen Trägheitskraftrechner (11), der konfiguriert ist, um eine Trägheitskraft des Schlittens proportional zu einem Produkt aus einer Masse des Schlittens (110) und einem mit dem Schlitten (110) verbundenen Element und einer Beschleunigung des Schlittens (110) zu berechnen; und einen Pressteillastrechner (12), der konfiguriert ist, um jeweils Pressteillasten vor der Kalibrierung entsprechend den jeweiligen Spalten (104) der Vielzahl von Spalten (104) basierend auf den Dehnungen zu berechnen, die von den Dehnungsmessstreifen (10) erfasst werden, die an den jeweiligen Spalten (104) der Vielzahl von Spalten (104) befestigt sind, eine auf die jeweiligen Spalten (104) wirkende Gleitträgerkraft aus der berechneten Gleitträgheitskraft aus den Pressteillasten vor der Kalibrierung zu eliminieren und kalibrierte Pressteillasten zu berechnen.
4. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend einen Addierer (20), der konfiguriert ist, um eine Summe der kalibrierten Pressteillasten als Presslast zu berechnen.
5. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach Anspruch 3 oder 4, des Weiteren umfassend einen Ausgangsabschnitt (22), der konfiguriert ist, um die kalibrierten Pressteillasten jeweils oder die Summe der kalibrierten Pressteillasten als Presslast auszugeben.
6. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das mit dem Schlitten (110) verbundene Element eine obere Form (120) umfasst, die an dem Schlitten (110) befestigt ist.
7. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend: einen Beschleunigungsdetektor (13), der konfiguriert ist, um die Beschleunigung des Schlittens (110) zu erfassen, wobei der Trägheitskraftrechner (11) die Trägheitskraft G des Schlittens unter Verwendung des folgenden Ausdrucks G = -M . a berechnet, wobei M die Masse und a die zu erfassende Beschleunigung in einer Aufwärtsrichtung ist.
8. Presslastmessvorrichtung (1) für eine Pressmaschine (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei unter der Annahme, dass die Anzahl der Vielzahl von Spalten (104) gleich N ist, i eine Zahl ist, die eine Zahl von 1 bis N anzeigt, ε_τi ein Dehnungssignal ist, das die von den an den jeweiligen Spalten (104) angebrachten Dehnungsmessstreifen (10) erfasste Dehnung anzeigt, und K_εF eine Proportionalitätskonstante ist, um den Lastwert für das Dehnungssignal ε_τi zu erreichen, dann berechnet der Pressteillastrechner (12) die Pressteillast F_i' vor der Kalibrierung unter Verwendung des folgenden Ausdrucks, $${\text{F}}_{\text{i}}\text{'}={\text{K}}_{\mathrm{\epsilon }\text{F}}\mathrm{-}{\mathrm{\epsilon }}_{\text{Ti}},$$

   

   und unter der Annahme, dass G/N eine auf die jeweiligen Spalten (104) wirkende Schlittenträgheitskraft aus der Schlittenträgheitskraft ist, wird die kalibrierte Pressteillast F_i nach folgender Formel berechnet: F_I = F_i' - GIN.

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