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Vorrichtung zur automatischen Korrektur der Position
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eines Schlittens in einer Presse Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur automatischen Korrektur der Position eines Schlittens in einer Presse, insbesondere
eine Vorrichtung zur automatischen Verstellung der Relativposition zwischen dem
Schlitten und der Aufspannplatte in der Weise, daß der Abstand zwischen Aufspannplatte
und Schlitten im unteren Totpunkt immer innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt.
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Bei dem Betrieb von Pressen, insbesondere zur Herstellung von Münzen,
können Probleme hinsichtlich der Genauigkeit der Position des Pressenschlittens
im unteren Totpunkt auftreten, d. h. Abweichungen vom Abstand zwischen Aufspannplatte
und Schlitten im unteren Totpunkt. Als solche Abweichungen sind zum einen solche
gemeint, die von Hub zu Hub variieren, die in Abhängigkeit von der Anzahl der nirfirihder-
folgenden
Hübe variieren und die auf Grund thermischer Expansion von Pressenteilen infolge
Reibungshitze im Antriebsmechanismus des Schlittens variieren. Von diesen Arten
von Abweichungen können die von Hub zu Hub auftretenden Variationen durch verbesserte
Präzision beim Entwurf und beim Bau der Presse hinreichend vermindert werden. Es
bleibt jedoch scwierig, die Abweichungen zu reduzieren, die auf Grund der aufeinanderfolgenden
Anzahl der Hübe oder auf Grund der Hitzeentwicklung entstehen, insbesondere diese
Abweichungen beispielsweise unter 10 um zu halten.
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Um diese Abweichungen ebenfalls auszuräumen, ist es üblich, eine relativ
große Menge öl durch die Presse zirkulieren zu lassen. Hierdurch wird zwar ein grösseres
Ansteigen der Temperatur verhindert. Andererseits muß für die Zirkulation des öls
und die Temperatursteuerung relativ viel Energie aufgewandt werden, was unökonomisch
ist. Wird die Presse aus einer der nachstehenden Gründe angehalten und anschließend
wieder in Betrieb genommen, so ist der untere Totpunkt nicht mehr genau positioniert.
So muß beispielsweise die Presse angehalten werden für das Auswechseln der Prägestempel,
des Drahtmaterials oder des Rückstandsmaterials der fertigen Produkte.
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Während dieser Unterbrechung fallen die Temperaturen des Antriebsmechanismusses
für den Schli.tten allmählich ab, wodurch sich die Position des unteren Totpunktes
des Schlittens ebenfalls allmählich ändert.
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Hierdurch ändert sich in gleicher Weise die Relativposition zwischen
Schlitten und Aufspannplatte entsprechend. Es ist deshalb auch sehr wahrscheinlich,
daß nach Aufnahme des Pressenbetriebes der untere
Totpunkt des
Schlittens außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu finden, mit der sich der untere Totpunkt des Schlittens einer Presse innerhalb
eines bestimmten, hohe Pressengenauigkeit gewährleistenden Bereichs halten läßt,
ohne daß hierfür besondere Temperatursteuerungen no twendi g sind. Es besteht ferner
die Aufgabe, diesen unteren Totpunkt auch während des Pressenbetriebs innerhalb
eines bestimmten Bereichs zu halten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Verstelleinrichtung
zur Einstellung der Relativposition zwischen dem Schlitten und dem Aufspanntisch
während des Pressenbetriebs, eine Abstandsmeßeinrichtung für die direkte oder indirekte
Erfassung des Abstandes zwischen Aufspannplatte und Schlitten im unteren Totpunkt
und eine Kontrolleinrichtung zur Steuerung der Verstelleinrichtung auf der Grundlage
der Ausgangssignale der Abstandsmeßeinrichtung in der Weise vorgesehen sind, daß
der Abstand zwischen Aufspannplatte und Schlitten im unteren Totpunkt während des
Pressenbetriebes innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bleibt.
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Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Relativposition
zwischen Schlitten und Aufspannplatte während des Pressenbetriebes so eingestellt,
daß der Abstand zwischen Aufspannplatte und Schlitten im unteren Totpunkt immer
innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt, wodurch der untere Totpunkt mit höherer
Genauigkeit in seiner Position gehalten werden
kann, ohne daß hierfür
besondere Temperatursteuereinichtungen notwendig sind. Im Unterschied zu den bekannten
Vorrichtungen benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch entsprechend weniger
Betriebsenergie, da keine große Menge öl umgewälzt werden muß.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß eine Verstelleinrichtung
zur Verstellung der Relativposition zwischen dem Schlitten und einer Aufspannplatte,
ferner eine Temperaturmeßeinrichtung zur Ermittlung der Temperatur des Antriebsmechanismusses
für den Schlitten in Ruhestellung und eine Kontrolleinrichtung zur Steuerung der
Verstelleinrichtung auf der Grundlage der Ausgangssignale der Temperaturmeßeinri.chtung
in der Weise vorgesehen sind, daß die Stellung des Schlittens im oberen Totpunkt
innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt.
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Hierdurch kann die Relativposition zwischen Aufspannplatte und Schlitten
auch während der Ruhestellung des Schlittens so verstellt werden, daß sie innerhalb
eines bestimmten Bereichs bleibt. Hierdurch ist gesichert, daß der untere Totpunkt
sich auch dann immer in einem bestimmten Bereich befindet, wenn die Presse wieder
in Betrieb genommen wird.
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Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung gelöst, die eine Verstelleinrichtung
zur Einstellung der Relativposition zwischen Schlitten und einer Aufspannplatte
während des Pressenbetriebes, eine Abstandsmeßeinrichtung zur direkten oder indirekten
Erfassung der Relativposition zwischen Aufspannplatte und Schlitten im unteren Totpunkt,
eine Tempera-
turmeßeinrichtung zur Erfassung der Temperatur des
Antriebsmechanismusses für den Schlitten im Ruhezustand und eine Kontrolleinrichtung
zur Steuerung der Verstelleinrichtung auf der Grundlage der Ausgangssignale der
Abstandsmeßeinrichtung während des Pressenbetriebes in der Weise vorgesehen sind,
daß der Abstand zwischen Aufspannplatte und Schlitten im unteren Totpunkt innerhalb
eines bestimmten Bereichs bleibt, wobei die Kontrolleinrichtung ferner zur Steuerung
der Verstelleinrichtung auf der Grundlage der Ausgangssignale der Temperaturmeßeinrichtung
bestimmt ist, während der Schlitten in Ruhe ist, und zwar in der Weise, daß die
Position des Schlittens im unteren Totpunkt innerhalb eines bestimmten Bereichs
bleibt.
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Ohne Anwendung einer besonderen Temperatursteuerung ist diese Lösung
dazu geeignet, die Position des unteren Totpunktes mit höherer Genauigkeit konstant
zu halten, und zwar während des Pressenbetriebes und auch nach Aufnahme des Pressenbetriebes.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher veranschaulicht. Es zeigen: Figur 1 die Frontansicht mit Teilschnittdarstellung
eines Pressenschlittens mit einer Verstelleinrichtung dafür; Figur 2 eine Querschnittsdarstellung
des Schlittens gemäß Figur 1 in der Ebene II-II;
Figur 3 eine Rückenansicht
des Schlittens gemäß Figur 1; Figur 4 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der
Ebene IV-IV in Figur 3; Figur 5 ein Diagramm des Pneumatiksystems für die Verstelleinrichtung
am Schlitten; Figur 6 ein Vertikalschnitt der Abstandfühler; Figur 7 ein Blockdiagramm
der Abstandsmeßeinrichtung, der Temperaturmeßeinrichtung und der Kontrolleinrichtung;
Figur 8 eine Grafik zur Darstellung der Signale aus der Abstandsmeßeinrichtung;
Figur 9 ein Flußdiagramm für den Programmablauf zur Korrektur der Position des Schlittens;
Figur 10 eine grafische Darstellung über den Zusammenhang zwischen Temperatur des
Antriebsmechanismusses für den Schlitten und der benötigten Zeit, innerhalb der
sich der untere Totpunkt des Schlittens um ei-
nen bestimmten Betrag
bei der gegebenen Temperatur verändert, und zwar in Ruhestellung des Schlittens;
Figur 11 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Anzahl der aufeinanderfolgenden
Pressenhübe und der Position des unteren Totpunktes des Schlittens und Figur 12
eine Grafik zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Pressenbetriebszeit und
der Position des unteren Totpunktes des Schlittens.
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Die Zeichnungen zeigen einen Schlitten 1 einer Kurbelpresse und ein
System zur automatischen Korrektur der Position des Schlittens 1. Dieses System
hat eine Verstelleinrichtung 2 zur Einstellung der Relativposition in Bewegungsrichtung
zwischen dem Schlitten 1 und einer hier nicht näher dargestellten Aufspannplatte
während des Pressenbetriebs. Weiterhin weist das System eine Abstandsmeßeinrichtung
3 zu-r direkten Erfassung des Abstandes zwischen der Aufspannplatte und dem Schlitte
1 im unteren Totpunkt (nachfolgend als "Minimumabstand" bezeichnet), eine Temperaturmeßeinrichtung
60 zur Erfassung der Temperatur und des Antriebsmechanismusses für den Schlitten
1 sowie eine Kontrolleinrichtung 4 zur Kontrolle der Verstelleinrichtung 2, basierend
auf dem Ausgang der Abstandsmeßeinrichtung 3 während des Pressenbetriebes, so daß
der Minimumaband inr-
halb eines bestimmten Bereichs bleibt. Die
Kontrolleinrichtung 4 hat ferner die Funktion, die Verstelleinrichtung 2 derart
zu steuern, daß die Position des oberen Totpunktes des Schlittens 1 innerhalb eines
bstimmten Bereichs bleibt, und zwar durch Ermittlung der Verschiebung des oberen
Totpunkts des Schlittens 1 durch die Ausgangssignale der Temperaturmeßeinrichtung
60, wenn der Schlitten 1 außer Betrieb ist.
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Der Schlitten 1 und die an ihm befestigte Verstelleinrichtung 2 ist
im einzelnen in den Figuren 1 bis 5 dargestellt. Die Verstelleinrichtung 2 soll
die Relativposition in Bewegungsrichtung zwischen dem Schlitten 1 und der Aufspannplatte
durch Verstellung der Relativposition zwischen dem Schlitten 1 und Verbindungsstangen
5 einstellen. Die Verstelleinrichtung 2 ist dabei wie nachstehend beschrieben konstruiert.
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Der Schlitten 1 hat Kastenform und ist vertikal an vier Führungsstangen
6 verschiebbar, die in den vier Ecken angeordnet sind. Auf der Oberseite ist im
Bereich beider Enden des Schlittens 1 je ein Deckel 7 befestigt. Durch die Mitte
der Deckel 7 erstrecken sich vertikal verschiebbare Verstellspindelstangen 9, die
am unteren Teil 8 jeweils ein Aunengewinde haben. Die jeweils unteren Teile 8 der
Verstellspindelstangen 9 kämmen mit je einem Schneckenrad 10.
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Beide Schneckenräder 10 sind drehbar gelagert, können sich jedoch
nicht vertikal bewegen, da sie zwischen dem Schlitten 1 und dem jeweiligen Deckel
7 gehalten werden. Die unteren Enden der Verbindungsstangen 5 sind an den oberen
Enden der Verstellspin-
delstangen 9 über Horizontalbolzen 11 angelenkt,
die sich in Längsrichtung des Schlittens 1 erstrecken.
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Im Inneren des Schlittens 1 sind zwei drehbare Schneckenwellen 12
angeordnet, die sich horizontal quer durch den Schlitten 1 erstrecken. Auf jeder
Schneckenwelle 12 sitzt ein Schneckengewinde 13, das jeweils in Eingriff mit dem
dazu korrespondierenden Schneckenrad 10 steht. Die beiden Schneckenwellen 12 sind
durch an ihren vorderen Enden angeordnete Zahnräder 14 und zwei Zwischenzahnräder
15 miteinander verbunden, so daß sie sich synchron aber gegeneinander drehen. Einer
der Zwischenzahnräder 15 ist am vorderen Ende einer Motorwelle 17 eines Luftmotors
16 befestigt, der auf dem Schlitten 1 angeordnet ist.
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Das hintere Ende eines der Schneckenwellen 12 erstreckt sich durch
die Hinterwand des Schlittens 1 und trägt eine Einstellzahnrad 18. Zur Lagerung
dieser Schneckenwelle 12 dient ein Lagergehäuse 19, das in der Hinterwand des Schlittens
1 von aunen befestigt ist. Um dieses Lagergehäuse 19 ist ein Tragarm 21 drehbar
gelagert, der mit einem Ende eines ersten Luftzylinders 20 eine Einheit bildet.
Der Luftzylinder 20 ist an einer Seite des Einstellzahnrads 18 angeordnet und hat
eine Kolbenstange 22, die zum Einstelzahnrad 18 gerichtet ist. Das vordere Ende
der Kolbenstange 22 wird von einer Klinke 23 gebildet, die mit dem Einstellzahnrad
18 in Eingriff steht.
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Ein zweiter Luftzylinder 24 ist drehbar in seinem mittleren Teil durch
einen Horizontalbolzen 25 ge-
halten, der sich quer zum Schlitten
1 erstreckt und an dessen Hinterwand im oberen Mittelteil befestigt ist. Der Luftzylinder
24 weist eine Kolbenstange 26 auf, deren vorderes Ende an einer Lasche 27 befestigt
ist, die eine Fortsetzung des ersten Luftzylinders 20 bildet. Kolbenstange 26 und
Lasche 27 sind über einen Horizontalbolzen 28 verbunden, der sich quer zum Schlitten
1 erstreckt. Die beiden Kammern 29, 30 des ersten Luftzylinders 20 und die beiden
Kammern 31, 32 des zweiten Luftzylinders haben über Magnetventile 33, 34, 35, 36
Verbindung zu einer Luftdruckquelle 37.
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Normalerweise sind das erste Magnetventil 33 und das vierte Magnetventil
36 offen, so daß die Luftdruckquelle 37 in Verbindung mit den Kammern 29, 32 der
Luftzylinder 20, 24 steht. Das zweite Magnetventil 34 und das dritte Magnetventil
35 sind dann geschlossen, so daß die Kammern 30, 31 der Luftzylinder 20, 24 von
der Luftdruckquelle 37 abgeschnitten sind und Atmosphärendruck aufweisen. In diesem
Zustand befindet sich die Klinke 23 des ersten Luftzylinders 20 in der vorgerückten
Position, in der sie zwischen den Zähnen 38 des Einsteilzahnrades 18 eingreift,
während die Kolbenstange 26 des zweiten Luftzylinders 24 sich in zurückgezogener
Position befindet. Die Klinke 23 verhindert ein Drehen des Einstellzahnrades 18
und damit der zugehörigen Schneckenwelle 12, so daß die Schneckenräder 10 blockiert
sind. Ensprechend bleibt die Relativposition zwischen den Schneckenrädern 10 und
den Verstellspindelstangen 9 und damit auch zwischen dem Schlitten 1 und den Verbindungsstangen
5 bestehen, so daß der Schlitten 1 und die Aufspannplatte in
einer
definierten Relativposition zueinander stehen.
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Wenn diese Relativposition so verstellt werden soll, daß sich der
Abstand zwischen Schlitten 1 und Aufspannplatte vergrößert (diese Art der Verstellung
wird nachfolgend als "Plus-Verstellung" bezeichnet), werden die vier Magnetventile
33 bis 36 wie folgt angesteuert. Zunächst werden das erste Magnetventil 33 geschlossen
und das zweite. Magnetventil 34 gleichzeitig geöffnet, wodurch die Klinke 23 des
ersten Luftzylinders 20 aus dem Eingriff mit den Zähnen 38 des Einstellzahnrades
18 zurückgezogen wird. Auf diese Weise ist der erste Luftzylinder 20 frei drehbar
relativ zu dem Einstellzahnrad 18.
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Danach werden das vierte Magnetventil 36 geschlossen und das dritte
Magnetventil 35 zur gleichen Zeit geöffnet. Hierdurch wird die Kolbenstange 26 aus
dem zweiten Luftzylinder 24 herausgestoßen, wodurch der erste Luftzylinder 20 um
einen bestimmten Winkel im Uhrzeigersinn (Figuren 3 und 5) gedreht wird. Das Verstellzahnrad
18 verbleibt dabei in Ruhe. Anschließend werden das zweite Magnetventil 34 geschlossen
und das erste Magnetventil 33 zur gleichen Zeit geöffnet, wodurch die Klinke 23
wieder vorwärts getrieben wird und in einen weiteren Zwischenraum zwischen den Zähnen
38 einrastet, der dem ursprünglichen Zwischenraum im Uhrzeigersinn benachbart ist
(Figuren 3 und 5). Schließlich werden das dritte Magnetventil 35 geschlossen und
das vierte Magnetventil 36 zur gleichen Zeit geöffnet. Hierdurch wird die Kolbenstange
26 des zweiten Luftzylinders 24 wieder zurückgezogen, wobei der erste Luftzylinder
20 entgegen dem Uhrzeigersinn (Figuren 3 und 5) in
seine ursprüngliche
Position gedreht wird. Diese Drehbewegung des ersten Luftzylinders 20 wird dabei
über die Klinke 23 auf das Einstellzahnrad 18 übertragen, wodurch es an seiner ursprünglichen
Position im Gegenuhrzeigersinn (Figuren 3 und 5) um den Betrag eines Zahnes gedreht
wird.
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Die Drehbewegung des Einstellzahnrades 18 wird direkt auf die zugehörige
Schneckenwelle 12 und weiter auf die andere Schneckenwelle 12 über die Zahnräder
14, 15, 15, 14 übertragen, wodurch die beiden Schneckengewinde 13 in jeweils entgegengesetzter
Richtung um einen bestimmten Winkel verdreht werden.
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Die Drehbewegung dieser beiden Schneckengewinde 13 treibt die beiden
Schneckenräder 10 in derselben Richtung und über denselben Winkel an, mit dem Ergebnis,
daß die beiden Schneckenräder 10 sich relativ zu den Verstellspindelstangen 9 nach
oben um denselben Betrag bewegen. Wenn die Verstelleinrichtung 2 in dieser Weise
betrieben wird, ist der Betrag der Verschiebung der Schneckenräder 10 relativ zu
den Verstellspindelstangen 9, d.h. der Betrag der Verstellung, beispielsweise 10
Jum.
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Zur Verstellung der Relativposition derart, daß der Relativabstand
zwischen dem Schlitten 1 und der Aufspannplatte sich vermindert (diese Art der Verstellung
wird nachfolgend als "Minus-Verstellung" bezeichnet), werden die Magnetventile 33
bis 36 wie folgt angesteuert. Zuerst werden das vierte Magnetventil 36 geschlossen
und das dritte Magnetventil 35 zur gleichen Zeit geöffnet. Anschließend werden das
erste Magnetventil 33 geschlossen und das zweite Magnetventil 34 zur gleichen Zeit
geöffnet. Danach
werden das dritte Magnetventil 35 geschlossen
und das vierte Magnetventil 36 zur gleichen Zeit geöffnet. Schließlich werden das
zweite Magnetventil 34 geschlossen und das erste Magnetventil 33 zur gleichen Zeit
geöffnet. Im Gegensatz zur Plus-Verstellung wird dabei das Verstellzahnrad 18 im
Uhrzeigersinn (Figuren 3 und 5) von seiner ursprünglichen Position um den Betrag
eines Zahnes verdreht. Dies bewegt die beiden Schneckenräder 10 bezüglich der beiden
Verstellspindelstangen 9 abwärts, und zwar um denselben Betrag.
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Wenn die Verstelleinrichtung 2, wie vorstehend beschrieben, in Betrieb
ist, befindet sich der Luftmotor 16 in Freilaufstellung. Dieser Luftmotor 16 ist
für größere änderungen der Relativposition zwischen dem Schlitten 1 und den Verbindungsstangen
5 bestimmt, beispielsweise wenn der Preßstempel gewechselt worden ist. Die Motorwelle
17 dreht bei Antrieb durch den Luftmotor 16 die beiden Schneckenräder 10 derart,
daß sie sich relativ zu den Verstellspindelstangen 9 in derselben Weise, wie oben
beschrieben, bewegen.
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Wie aus den Figuren 6 und 7 zu sehen ist, weist die Abstandsmeßeinrichtung
3 zwei Abstandsfühler 39 und zwei Sensorschaltungen 40 für den unteren Totpunkt
auf, die jeweils miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der Abstandsfühler
39 ein berührungsloser Sensor für die Erfassung des Abstandes, wobei von dem Wirbelstromeffekt
Gebrauch gemacht wird. Für die Verstellung der Position in beiden Richtungen sind
die Fühler nach oben gerichtet ortsfest montiert, und zwar im linken vorderen Teil
und
rechten hinteren Teil der Aufspannplatte. Der Schlitten 1 weist
zwei zu erfassende Blöcke 41 auf, die direkt oberhalb der beiden Abstandsfühler
39 angeordnet sind.
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Wie aus Figur 8 zu ersehen ist, produziert die Sensorschaltung 40
für den unteren Totpunkt ein aufeinanderfolgendes Positionssignal A, ein Haltesignal
B und ein Zählsignal C. Das Positionssignal A, welches das üblicherweise von den
Abstandsfühlern 39 kommende Signal ist, zeigt direkt die Bewegung des Blockes 41,
d.h. des Schlittens 1, in der Nähe des unteren Totpunktes a. Dieses Positionssignal
A ist proportional zur Verschiebung des Schlittens im Bereich des unteren Totpunktes
a; beispielsweise korrespondiert 1 mV zu einer Verschiebung von 1 um.
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Das Zählsignal C fällt nur dann an, wenn das Positionssignal A niedriger
ist als ein Schwellwert S, nämlich nur dann, wenn der Schlitten 1 in einem Bereich
unterhalb einer bestimmten Position ist, wobei dieser Bereich den unteren Totpunkt
a einschließt.
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Entsprechend fällt das Zählsignal C während des normalen Pressenbetriebes
jeweils einmal pro Hub an.
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Das Haltesignal B hält den Wert des Positionssignals A im unteren
Totpunkt während der Zeitdauer nach Wegfallen des Zählsignals C bis zum folgenden
Zählsignal C fest. Entsprechend kann der minimale Relativabstand, insbesondere dessen
Anderung bei jedem Hub, direkt von dem Haltesignal B entnommen werden.
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Wie aus Figur 7 zu ersehen ist, weist die Temperaturmeßeinrichung
60 einen ersten Temperaturfühler 61
auf, der an der Antriebseinrichtung
für den Schlitten 1 befestigt ist. Ferner weist die Temperaturmeßeinrichtung 60
eine Temperaturfühlerschaltung 62, die mit dem Temperaturfühler 61 verbunden ist,
einen zweiten Temperaturfühler 63, der innerhalb des hier nicht näher dargestellten
Pressenrahmens angeordnet ist, sowie eine weitere Temperaturfühlerschaltung 64 auf,
die mit dem Temperaturfühler 63 gekoppelt ist.
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Der erste Temperaturfühler 61 ist an einem geeigneten Teil des Antriebsmechanismusses
für den Schlitten 1 befestigt, beispielsweise am mittleren Lagerteil der Kurbelwelle
für den Antrieb der Verbindungsstangen 5. Der zweite Temperaturfühler 63 ist an
einem geeigneten Ort innerhalb des Rahmens angeordnet, wobei eine Anordnung weg
von dem Antriebsmechanismus für den Schlitten 1 getroffen ist. Für die Temperaturfühler
61, 63 werden Thermoelemente, Heißleiter oder dergleichen verwendet.
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Wie sich ferner aus Figur 7 ergibt, beinhaltet die Kontrolleinheit
4 einen Mikrocomputer 42 zur Steuerung des Korrektursystems. Die aufeinanderfolgenden
Positionsignale A und die Haltesignale B werden von der Sensorschaltung 40, der
Abstandsmeßeinrichtung 3 für den unteren Totpunkt ebenso zu einem Multiplexer 43
geleitet wie die Ausgangssignale von den beiden Temperaturfühlerschaltungen 62 der
Temperaturmeßeinrichtung 60. Von dem Multiplexer 43 gehen Ausgangssignale zu dem
Mikrocomputer 42 unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 44, eines Speichergliedes
45, eines Analog-Digital-Umformers 46, eines Fotokopplers 47 und eines Interfaces
48. Das Zählsignal C von einem der beiden Sensorschaltungen 40 wird zu dem Mikrocomputer
42 über einen Fotokoppler 49 und
das Interface 48 geführt.
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Zur Beantwortung einer von dem Mikrocomputer 42 kommenden Instruktion
werden die Positionssignale A und die Haltesignale B von den beiden Sensorschaltungen
40 sowie die Ausgangssignale von den beiden Temperaturfühlerschaltungen 62 nacheinander
in entsprechende Digitalsignale umgewandelt und in den Mikrocomputer 42 gegeben.
Dieser nimmt einen Durchschnittswert von den Positionssignalen A der beiden Sensorschaltungen
40 als den erfaßten Wert für die absolute Position des Schlittens 1. Ferner berechnet
er einen Durchschnittswert für die Haltesignale B von den beiden Sensorschaltungen
40 als den erfaßten Wert für die Position des Schlittens 1 im unteren Totpunkt.
Desweiteren berechnet der Mikrocomputer 42 die Differenz zwischen den Ausgangssignalen
der ersten Temperaturfühlerschaltung 62 und der zweiten Temperaturfühlerschaltung
64 als den erfaßten Wert für die Temperatur des Antriebsmechanismusses für den Schlitten
1.
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Mit dem Mikrocomputer 42 der Kontrolleinrichtung 4 ist ein Startschalter
51, eine Anzeige 52, ein Anzeigenumschalter 53 für die Anzeige 52, ein Drucker 54
sowie eine Einstelleinrichtung 55 für das Eingeben eines Korrekturbetrages für einen
Referenzwert für den unteren Totpunkt des Schlittens 1. Dieser Referenzwert ist
bestimmt für die Korrektur, die nach Ingangsetzen des automatischen Pressenbetriebs
durchgeführt und später beschrieben wird. Die Einstelleinrichtung 55 wird für die
Eingabe des Korrekturbetrages von außen für den Referenzwert benutzt.
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Eine positive oder negative Korrektur kann bei-
spielsweise
in 1- Jum-Schritten eingegeben werden.
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Die Anzeige 52 soll die Relativposition, die absolute Position und
den kumulativen Korrekturbetrag anzeigen. Die Anzeige 52 wird durch den Anzeigenumschalter
43 zur Anzeige der verschiedenen Daten umgeschaltet. Die auf der Anzeige 52 darzustellenden
Daten und die Ausdrucke des Druckers 54 werden später beschrieben.
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über ein Interface 56 und Fotokoppler 57 ist der Mikrocomuter 42 mit
den vier Magnetventilen 33 bis 36 der Verstelleinrichtung 2, einem Alarmrelais 58
etc. verbunden. Für die vorbeschriebene Plus- oder Minus-Verstellung des Schlittens
1 werden die Magnetventile 33 bis 36 mittels Signalen von dem Mikrocomputer 42 gesteuert.
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An Hand des Flußdiagramms gemäß Figur 9 wird das Korrektursystem für
die Presse näher beschrieben.
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Bevor die Presse auf Automatikbetrieb geschaltet wird, wird der Schlitten
1 im unteren Totpunkt angehalten. Die Position des Abstandsfühlers 39 wird in senkrechter
Richtung eingestellt (Schritt 100). Dieser Schritt 100 wird unter Zuhilfenahme der
Anzeige 52 durchgeführt, die zur Anzeige der absoluten Position eingestellt ist.
Der so erfaßte und vom Mikrocomputer 42 berechnete Wert für die absolute Position
des Schlittens 1 kann aufeinanderfolgend auf der Anzeige 52 gezeigt werden, so daß
der Schlitten 1 auf einfache Weise im unteren Totpunkt angehalten werden kann. Ferner
kann der relative Abstand zwischen den Abstandsfühlern 39 und den Blöcken 41 im
unteren Totpunkt auf einfache Weise auf einen optimalen Wert, beispielsweise 1,5
mm, eingestellt wer-
den.
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Nachdem gesichert ist, daß das gewünschte Produkt vorliegt, wird die
P.resse auf Automatikbetrieb umgeschaltet und der Startschalter 51 für das Korrektursystem
niedergedrückt (Schritt 101), wodurch das System in Betrieb genommen wird. Es wird
dann zunächst der Referenzwert für den unteren Totpunkt des Schlittens 1 in folgender
Weise bestimmt (Schritt 102). Der Mikrocomputer 42 der Kontrolleinrichtung 4, der
die von der Sensorschaltung 40 kommenden Zählsignale C ständig überwacht, zählt
die AN-Beträge dieser Signale, um die Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe
zu erhalten. Von den beiden Sensorschaltungen 40 nimmt er dann einen Durchschnittswert
der Haltesignale B als den erfaßten Wert für die Position des unteren Totpunktes,
wie schon beschrieben, und zwar jedesmal, wenn das Zählsignal C seinen Wert vom
AN-Betrag zum AUS-Betrag ändert.
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Beispielsweise wird der Durchschnittswert für die Position des unteren
Totpunktes für einhundert Pressenhübe berechnet, dann zu diesem Wert ein Korrekturbetrag
durch Eingabe über die Einstelleinrichtung 55 addiert und dann der resultier-ende
Wert als der Referenzwert für die Position des unteren Totpunktes genommen.
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Mit dem Schritt 103 wird geprüft, ob der Schlitten in Ruhe ist, also
ob der Pressenbetrieb unterbrochen ist. Wenn die Presse in Betrieb ist und sich
der Schlitten 1 bewegt, folgt Schritt 104, um die Position des Schlittens 1 im unteren
Totpunkt im Verhältnis zu dem Referenzwert hierfür zu messen. Die Messung der Relativposition
wird mittels einer
Durchschnittsberechnung der erfaßten Werte im
unteren Totpunkt beispielsweise bei einhundert Pressenhüben erhalten, wie dies auch
bei der Erfassung des Referenzwertes geschieht und anschließend wird die Differenz
zwischen diesem Durchschnittswert und dem Referenzwert gebildet.
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Mit Schritt 105 wird dann geprüft, ob die Messung der Relativposition
zu einem Wert führt, der größer ist als die Obergrenze eines zulässigen Bereichs,
beispielsweise +10 um, und deshalb eine Korrektur erforderlich ist. Falls er größer
ist, werden die Magnetventile 33 bis 36 der Verstelleinrichtung 2, wie schon oben
beschrieben, angesteuert, um eine Minus-Verstellung der Schlittenposition beispielsweise
um 10 um zu erreichen (Schritt 106).
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Wenn die Messung der Relativposition nicht zu einem Wert führt, der
größer als die Obergrenze des zulässigen Bereichs ist, wird mit Schritt 107 geprüft,
ob der ermittelte Wert geringer ist als eine Untergrenze des zulässigen Bereichs,
beispielsweise -5 um.
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Liegt der Wert darunter, wird die Position des Schlittens 1 in umgekehrter
Richtung verstellt, beispielsweise um 10 pm durch die oben bechriebene Plus-Verstellung
(Schritt 108).
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Wenn der Wert für die Relativposition innerhalb des zulässigen Bereichs
liegt, wird wieder zu Schritt 103 zurückgegangen, worauf der Schritt 104 folgt usw.
Diese Schritte wiederholen sich während des Pressenbetriebes. Auch einer Minus-Verstellung
(Schritt 106) oder einer Plus-Verstellung (Schritt 108) folgen diese Schritte in
gleicher Weise. Falls
der Wert der Relativposition außerhalb eines
bestimmten Bereichs liegt, beispielsweise oberhalb +20 um und unterhalb von -15
um, wird Alarm gegeben.
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Die Position des Schlittens 1 im unteren Totpunkt kann während des
gesamten Pressenbetriebes durch Verstellung mittels Erfassung der Relativposition
nach jeweils einhundert Pressenhüben innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten
werden, so daß man Pressprodukte hoher Genauigkeit erhält. Wenn die Anzeige 52 derart
geschaltet wird, daß sie die Relativposition während des Betriebs des Korrektursystems
anzeigt, wird der Wert der Relativposition des Schlittens 1 im unteren Totpunkt
angezeigt. Wenn die Anzeige 52 für die Angabe des kumulativen Korrekturbetrages
gewechselt wird, zeigt sie diesen Wert, nachdem er für die Position des Schlittens
1 nach Beginn des Betriebs ermittelt worden ist. Falls erwünscht, können der Wert
für die Relativposition und der kumulative Wert über den Drucker 54 ausgedruckt
werden.
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Wenn der Pressenbetrieb unterbrochen wird und der Schlitten 1 in Ruhe
ist, schließt sich an den Prüfschritt 103 der Schritt 109 an, mit dem geprüft wird,
ob die Temperatur (Referenztemperatur) des Antriebsmechanismusses für den Schlitten
1 unmittelbar nach Beendigung des Betriebes gemessen worden ist.
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Im ersten Durchgang unmittelbar nach Anhalten des Schlittens 1 liegt
noch keine Referenztemperatur vor, so daß sie jetzt gemessen und mit Schritt 11o
gespeichert wird. Anschließend folgt Schritt 111.
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Beim zweiten und den folgenden Durchläufen nach Messung der Referenztemperatur
folgt Schritt 109 unmit-
telbar anschließend Schritt 111, bei dem
die Temperatur des Antriebsmechanismusses für den Schlitten 1 in diesem Zeitpunkt
gemessen wird.
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Die Verschiebung des oberen Totpunkts des Schlittens 1 wird dann auf
der Basis dieser Messung und der Referenztemperatur berechnet, und zwar auf Grund
eines bestimmten Zusammenhangs im voraus (Schritt 112) Es besteht nämlich ein bestimmt
er Zusammenhang zwischen der Variation der Temperatur des Antriebsmechanismusses
für den Schlitten 1 in der Ruhe und der Verschiebung des oberen Totpunktes, die
schon in dem Mikrocomputer 42 gespeichert ist.
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Anschließend führt der Durchlauf zu Schritt 105, so daß dieselbe Prozedur
folgt wie während des Pressenbetriebes. Es werden also Minus-Vertellungen (Schritt
106) oder Plus-Verstellungen (Schritt 108) durchgeführt, falls die Verschiebung
die Ober- bzw.
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Unter-Grenze des vorstehend angegebenen zulässigen Bereichs überschreitet.
Der Durchlauf kommt anschließend wieder zu Schritt 103 zurück, und es folgen Schritt
109 und die nachfolgenden Schritte, während der Schlitten 1 in Ruhe ist. Wenn der
Pressenbetrieb wieder aufgenommen wird und der Schlitten 1 sich nicht mehr in Ruhe
befindet, werden die Schrit--te 103, 104 und die nachfolgenden Schritte wiederholt,
wie schon oben erwähnt.
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Die Position des Schlittens 1 im oberen Totpunkt wird auf diese Weise
auf der Grundlage der gemessenen Temperatur am Antriebsmechanismus für den Schlitten
1 korrigiert, wobei der Schlitten 1 in Ruhe ist. Hierdurch verbleibt die Relativposition
zwi-
schen Schlitten 1 und der Aufspannplatte in einem bestimmten
Bereich. Es ist gesichert, daß der untere Totpunkt seine Stellung sehr präzise einhält,
und zwar sogar unmittelbar nach Aufnahme des Betriebes.
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Während die Relativposition zwischen Schlitten 1 und Aufspannplatte
durch Verschiebung des Schlittens 1 relativ zu den Verbindungsstangen 5, wie vorstehend
beschrieben, bewirkt wird, kann die Aufspannplatte durch geeignete Mittel auf- und
abbewegt werden.
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Auf Grund der vorstehend beschriebenen Einrichtung wird die Temperatur
des Antriebsmechanismusses für den Schlitten 1 unmittelbar nach Unterbrechnung des
Pressenbetriebes als Referenztemperatur verwendet, wobei die Verschiebung des oberen
Totpunktes des Schlittens 1 auf der Grundlage der nachfolgenden Temperatur des Antriebsmechanismusses
für den Schlitten 1 und der Referenztemperatur bestimmt wird, um hierdurch die Relativposition
zwischen Schlitten 1 und Aufspannplatte zu korrigieren. Diese Relativposition kann
alternativ dazu direkt korrigiert werden, und zwar auf der Basis der Temperatur
des Antriebsmechanismusses des Schlittens 1 ohne Erfassung der Verschiebung des
oberen Totpunkts dieses Schlittens 1. Wenn die Presse angehalten wird, ist nämlich
die Zeit, innerhalb der sich die Position des Schlittens im oberen Totpunkt um einen
bestimmten Betrag verändert, abhängig von der Temperatur im Zeitpunkt des Anhaltens
der Presse. Es besteht der in Figur 10 dargestellte Zusammenhang zwischen der Temperatur
T des Antriebsmechanisusses für den Schlitten 1, während die Presse nicht in Betrieb
ist, und der Zeit t, die für die Verschiebung
des oberen Totpunktes
des Schlitte-ns 1 um einen bestimmten Betrag von seiner Position bei dieser Tem--peratur
benötigt wird. Figur 10 zeigt dabei folgenden Zusammenhang. Wenn die Temperatur
des Antriebsmechanismusses des in Ruhe befindlichen Schlittens 1 beispielsweise
T1 ist, ist die Zeit t1 diejenige, die für die Verschiebung des oberen Totpunktes
des Schlittens 1 um einen bestimmten Betrag unter den gegebenen Temperaturbedingungen
benötigt wird. Wenn die Temperatur des Antriebsmechanismusses gleich T2 ist, ist
die benötigte Zeit gleich t2. Die Kontrolleinrichtung 4 hat den in Figur 10 aufgezeigten
Zusammenhang in dem Mikrocomputer 42 gespeichert, beispielsweise für den Fall, daß
der bestimmte Betrag für die Verschiebung gleich 10 >jm ist. Auf der Grundlage
dieses Zusammenhangs steuert die Kontrolleinrichtung 4 die Verstelleinrichtung 2
in folgender Weise, wenn die Presse stillsteht.
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Zunächst wird unmittelbar nach Anhalten der Presse die Temperatur
des Antriebsmechanismusses für den Schlitten 1 gemessen und gleichzeitig die Zeit
bestimmt, die für die Verschiebung des oberen Totpunktes um einen bestimmten Betrag
unter den gegebenen Temperaturbedingungen benötigt wird. Wenn die Temperatur T1
ist, so ist die benötigte Zeit t1 Während der Dauer der Zeit tl wird eine Minus-Verstellung
durchgeführt. Da die Temperatur des Antriebsmechannismusses des Schlittens 1 nach
Anhalten der Presse immer abfällt, verschiebt sich der obere Totpunkt zwangsläufig
aufwärts. Entsprechend bringt die Minus-Verstellung den Schlitten 1 wieder in die
Position unmittelbar nach Anhalten der Presse zurück.
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Auf der anderen Seite wird gleichzeitig mit der
Minus-Verstellung
die Temperatur des Antriebsmechanismusses des Schlittens 1 gemessen und die Zeit
ermittelt, die für die weitere Verschiebung des oberen Totpunktes des Schlittens
1 um einen bestimmten Betrag unter den gegebenen Temperaturbedingungen benötigt
wird. Beispielsweise ist dies die Temperatur T2 und die benötigte Zeit t2. Während
der Dauer der Zeit t2 wird eine Minus-Verstellung durchgeführt.
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Diese Prozeduren werden anschließend laufend wiederholt bis der Pressenbetreb
wieder aufgenommen wird.
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Hierdurch wird die Relativposition zwischen Schlitten 1 und dem Aufspanntisch
innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereichs gehalten, wodurch der untere Totpunkt
seine Stellung mit einer großen Genauigkeit einhält, und zwar sogar unmittelbar
nach Aufnahme des Pressenbetriebes.
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Obwohl die Position des unteren Totpunktes des Schlittens 1, also
der Minimumabstand, direkt mittels der Abstandsfühler 39 erfaßt wird, kann diese
Position auch indirekt ermittelt werden, beispiels-.
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weise durch Erfassung der Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe
und der Temperatur des Antriebsmechanismusses für den Schlitten 1. Es ist bekannt,
daß die Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe und der untere Totpunkt des
Schlittens 1 einen Zusammenhang haben, wie er in Figur 11 dargestellt ist. Die Temperatur
des Antriebsmechanismusses für den Schlitten 1 und die Position des unteren Totpunktes
des Schlittens 1 haben ebenfalls einen bestimmten Zusammenhang. Wenn keine Temperatursteuerung
vorgesehen ist, variiert die Temperatur mit der Betriebszeit der Presse, wobei sich
die Position des
unteren Totpunktes, beispielsweise wie in Figur
12 dargestellt, verändert. Der untere Totpunkt kann deshalb indirekt durch Erfassung
der Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe und der Temperatur des Antriebsmechanismusses
für den Schlitten 1 bestimmt werden. In diesem Fall wird der sich aus Figur 11 ergebende
Zusammenhang zwischen der Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe und des unteren
Totpunktes sowie der Zusammenhang zwischen der Temperatur und des unteren Totpunktes
in der Kontrolleinrichtung 4 für die Presse gespeichert. Die Position des unteren
Totpunktes bestimmt sich dann auf der Grundlage der erfaßten Anzahl von Pressenhüben
und der gemessenen Temperatur des Antriebsmechanismusses, basierend auf diesen beiden
Zusammenhängen. Mit Ausnahme dieser Prozedur wird die Presse in derselben Weise
gesteuert wie schon oben beschrieben.
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Auf der Grundlage des in Figur 11 dargestellten Zusammenhangs und
der erfaßten Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe kann zudem der Korrekturbetrag
entsprechend der Anzahl der Pressenhübe bestimmt werden, während auf der Grundlage
der erfaßten Temperatur der Korrekturbetrag, der mit der Temperatur korrespondiert,
auf der Basis des Zusammenhangs zwischen der Temperatur und der Position des unteren
Totpunktes bestimmt werden, mit dem Ziel, aus diesen beiden Beträgen den Gesamtbetrag
für die benötigte Korrektur zu ermitteln. Die Temperaturen können mittels der Temperaturfühler
61, 63 gemessen werden.
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Es ist fernerhin möglich, die Position des unteren Totpunktes des
Schlittens 1 indirekt dadurch zu ermitteln, daß die Anzahl der aufeinanderfolgenden
Pressenhübe
und die Verlängerung der Verbindungsstangen 5 erfaßt wird. Es besteht nämlich ein
genereller Zusammenhang zwischen der Position des unteren Totpunktes und der Verlängerung
der Verbindungsstangen 5, da sich der untere Totpunkt nach unten bewegt, wenn sich
die Verbindungsstangen 5 verlängern, während der untere Totpunkt sich nach oben
bewegt, wenn sie sich zusammenziehen. Entsprechend kann der untere Totpunkt indirekt
durch Erfassung der Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe und der Verlängerung
der Verbindungsstangen 5 ermittelt werden. Die Verlängerung der Verbindungsstangen
5 läßt sich beispielsweise durch Dehnungsmeßgeräte feststellen. Die Prozedur ist
ansonsten dieselbe, wie wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Pressenhübe und
die Temperatur des Antriebsmechanismusses für den Schlitten ermittelt wird.
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Schließlich kann die Position des unteren Totpunktes des Schlittens
1 auch indirekt dadurch bestimmt werden, daß die Kompressions- bzw. Druckkräfte
gemessen werden, die auf die Verbindungsstangen 5 im unteren Totpunkt wirken. Es
besteht nämlich ein genereller Zusammenhang zwischen der Position des unteren Totpunktes
und diesen Kompressions- bzw. Druckkräften.
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Wenn diese Druckkräfte zunehmen, hat sich die Position des unteren
Totpunktes erniedrigt, und umgekehrt. Entsprechend kann die Position des unteren
Totpunktes indirekt durch Erfasung der Kompressionskräfte, die auf die Verbindungsstangen
5 im unteren Totpunkt wirken, bestimmt werden. Auch hier können die Kompressionskräfte
beispielsweise durch Dehnungsmeßgeräte erfaßt werden. Es sind generell die Kompressionskräfte
im unteren Totpunkt am größten,
so daß das Maximum der Kompressionskräfte
im Bereich des unteren Totpunktes erfaßt wird. Ansonsten ist die Prozedur dieselbe
wie bei dem ersten Beispiel.
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