DE3840395A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines hubes einer presse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines hubes einer presse

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Hubes des Stempels einer Presse, der sich in vertikaler Richtung durch einen hydraulischen Zylinder bewegt, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Pressenhubes einer Presse derart, daß die Presse mit hoher Effizienz bei niedrigen Schwingungen und niedriger Geräuschentwicklung arbeitet.
Ein Verfahren zum Steuern des Hubes des Stempels einer Presse wurde bereits durch die Anmelderin mit der japanischen Patentanmeldung 61-25 281 eingereicht und das Verfahren zum Steuern des Hubes des Stempels einer Presse ist von der offengelegten japanischen Patentanmeldung 62-1 83 910 bekannt.
Eine Stanz- bzw. Schneidarbeit, die durch eine Presse ausgeführt wird, hängt ab von dem Material des Werkstückes, der Dicke des Bleches und der Stanzgeschwindigkeit ab, in jedem Fall werden jedoch starke Geräusche und Schwingungen erzeugt.
Zum Beispiel wurden an einer Revolverpresse Beobachtungen gemacht, die zeigen, daß der Schalldruck an einer Stelle, die von der Presse 1 m entfernt ist, ungefähr 75 dB beträgt und noch in einem Abstand von 10 m ungefähr 58 dB beträgt. Es besteht eine nahezu lineare Beziehung für den Schwingungsdruck bzw. Schalldruck in dem Zwischenbereich zwischen diesen Punkten. Außerdem wurde ein Lärm von ungefähr 98 dB in 10 m Entfernung von dem Zentrum der Revolverpresse und von ungefähr 75 dB bei 40 m Entfernung festgestellt. Es besteht eine nahezu lineare Beziehung für den Geräuschpegel zwischen diesen Punkten.
Die Schwingungen und das Geräusch werden durch die Reibung zwischen dem Hubarbeitsabschnitt und dem Blechmaterial sowie infolge der Durchbiegung des Rahmes während des Betriebes des Hubarbeitsabschnittes erzeugt. Je größer die Geschwindigkeit des Pressenstempels ist, desto größer ist der Betrag von Schwingung, Schalldruck und Geräusch.
Das zulässige Steuerungsniveau für Geräusche und Schwingungen sowie Schalldruck werden bestimmt durch die Anforderungen der Region und der Tageszeit, in Abhängigkeit von den Umwelt-Kontrollstandards. In Übereinstimmung hiermit ist die Verwendbarkeit einer Presse mit einem Hubarbeitsabschnitt in Abhängigkeit von der Tageszeit und der Region sehr begrenzt und in Gebieten, wo die Kontrolle und die Standards sehr strikt sind, ist es erforderlich, arbeitsaufwendige Geräuschdämmungs- und Schwingungsdämpfungsvorrichtungen zu verwenden.
Daher bildet die eingangs erwähnte Technologie eine Technologie zur Ausführung eines äußerst effizienten Prozesses mit niedrigen Schwingungen und niedriger Geräuschentwicklung durch Einstellung der Stanz- bzw. Stempelgeschwindigkeit.
Die Prinzipien, durch die die Schwingungen und die Geräusche bei dem Stanzprozess oder sonstigen Umformprozess erzeugt werden, sind jedoch sehr kompliziert und ein geeigneter Wert für die Pressengeschwindigkeit bzw. Stempelgeschwindigkeit kann nur durch tatsächliche Untersuchungen und Beobachtungen erhalten werden. Entsprechend wurde der geeignete Wert für die Pressen- bzw. Stempelgeschwindigkeit in herkömmlicher Weise von Testumformvorgängen für die jeweilige Art des zu bearbeitenden Materials, der Blechdicke und der Form sowie für die Wirkung jeder Stempeleinheit jeweils bestimmt. Demzufolge ist die herkömmliche Technologie beträchtlich zeit- und arbeitsaufwendig, um eine geeignete Geschwindigkeit herauszufinden und die Gesamtarbeitseffektivität wird vermindert.
Außerdem werden herkömmliche Stanzpressen mit dem Ziel der Ausführung von Stanzprozessen entwickelt. Es ist daher schwierig, mit solch einer Ausrüstung einen Ziehprozeß auszuführen.
Es ist jedoch in dem Fall, bei dem ein Blechmaterial eine Mehrzahl von Abschnitten für einen Ziehprozeß aufweist, sowie in dem Fall, bei dem ein Blechmaterial eine Mischung aus Abschnitten zum Stanzen und Ziehen aufweist, wünschenswert, diese Ziehoperationen ebenfalls auf einer Stanzpresse ausführen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der Nachteile der herkömmlichen Vorrichtungen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Presse anzugeben, die auch ein geeignetes Steuerungsverhalten bereitstellen, bei dem eine hocheffiziente Bearbeitung bei niedrigen Schwingungen und niedriger Geräuschentwicklung ausgeführt werden und wobei die Arbeitseffektivität erhöht werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Hubes einer Presse anzugeben, wodurch ein Umformprozeß derart ausgeführt werden kann, daß ein Stanzvorgang und ein Zugvorgang für das Werkstück mit niedriger Geräuschentwicklung und geringen Schwingungen möglich sind.
Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe die Datenerfassung eines Umform- bzw. Stanzdruckes, der an einen Zylinder und an die vertikale Lage des Stempels gelegt wird, wenn der Umform- bzw. Stanzvorgang ausgeführt wird, das Schaffen eines Steuermusters für den Stempel, auf der Grundlage der im vorigen Schritt erfaßten Daten unter Verwendung einer Tabelle, die die Beziehungen zwischen der Form- bzw. Stanzgeschwindigkeit und dem Umform- bzw. Stanzdruck angibt, die es ermöglicht, eine Schwingungs- oder Geräuschregulierung derart auszuführen, daß das Werkstück mit einem gewünschten Wert an Schwingungs- und Schallentwicklung bzw. Geräusch gestanzt bzw. umgeformt wird, wenn der Stempel entsprechend dem Steuerungsmuster gesteuert wird, unter Steuern des Stempels entsprechend dem geschaffenen Steuerungsmuster.
Die Vorrichtung zum Steuern des Stempelhubes einer Presse umfaßt erfindungsgemäß ein Servoventil zum Steuern eines Hydraulikzylinders, der seinerseits die Vertikalbewegung eines Stempels steuert, einen Servoventil-Steuerungsabschnitt, der das Servoventil steuert, einen Steuerungsverhalten-Einstellabschnitt, in dem ein Steuerungsverhalten für den Servoventil-Steuerungsabschnitt festgelegt wird und einen Speicherabschnitt für das Steuerungsverhalten bzw. Steuerungsmuster, in dem die verschiedenen Arten der Steuerungsmuster zur Festlegung in dem Steuerungsmuster-Festlegungsabschnitt vorher gespeichert sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Größe der Schwingungen und des Geräusches, die erzeugt werden, im Prinzip vom Stanzdruck bzw. Umformdruck abhängen.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine erläuternde Darstellung, die ein Modell einer Presse und ihrer zugehörigen Steuervorrichtung zeigt,
Fig. 2 eine erläuternde Darstellung eines Steuerungsmusters bzw. Steuerungsverhaltens,
Fig. 3 eine erläuternde Darstellung eines Tests zum Stanzen eines Bleches,
Fig. 4 eine erläuternde Darstellung, die eine Datentabelle zeigt,
Fig. 5 eine erläuternde Darstellung, die ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung zeigt,
Fig. 6(A), (B) erläuternde Darstellungen des Steuerungsverhaltens bzw. -musters.
Bezug nehmend nunmehr auf Fig. 1 zeigt diese eine Umformpresse 1, z.B. eine Presse zum Lochen und Ausschneiden, nachfolgend als Stanzpresse bezeichnet, bei der in gleicher Weise wie bei einer herkömmlichen Revolverpresse eine Werkstückbewegungs- und Positioniervorrichtung 3 vorgesehen ist, um ein Werkstück WP, das in Form einer Platte, nachfolgend als Blech bezeichnet, vorliegt, sowohl in Richtung der X- als auch in Richtung der Y-Achse zu bewegen und positionieren. Die Werkstückbewegungs- und Positioniervorrichtung 3 kann einen herkömmlicherweise bekannten Aufbau aufweisen, so daß sie in der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist und eine Erläuterung ihrer Konstruktionseinzelheiten weggelassen ist.
Außerdem ist in der Stanzpresse 1 ein Gesenk 5 aufgenommen, daß eine Verformung an dem Werkstück WP vornimmt, sowie ein Oberwerkzeug bzw. Preß- oder Schnittstempel 7, nachfolgend als Stempel bezeichnet, der in Verbindung mit dem Gesenk 5, d.h. mit dem Unterwerkzeug 5 wirksam ist. Wie herkömmlich bekannt ist, sind z.B. in einer Revolverpresse eine Mehrzahl von Gesenke 5 und Stempeln 7 an einem unteren Revolver und einem oberen Revolver vorgesehen. Diese Unterwerkzeuge 5 und die Stempel 7 sind in herkömmlicher Weise bekannt, so daß sie in der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind. Auf eine Erläuterung ihres Aufbaus wird daher hier verzichtet.
In der Stanzpresse 1 ist ein Hydraulikzylinder 9 vorgesehen, um Druck auf den Stempel 7 zu übertragen. Der Hydraulikzylinder 9 ist an einem Oberrahmen (nicht gezeigt) der Stanzpresse 1 befestigt, und besitzt einen derartigen Aufbau, daß durch vertikale Betätigung (in Richtung der Z-Achse) eines Kolbens 11, der innerhalb des Zylinders vorgesehen ist, eine Stempelstange 13, wie z.B. eine Kolbenstange in vertikaler Richtung betätigt wird und Druck auf den Stempel 7 übertragen wird.
Eine Lageerfassungsvorrichtung 15 ist an dem Hydraulikzylinder 9 vorgesehen, um die vertikale Lage der Kolbenstange 13 zu erfassen. Die Lageerfassungsvorrichtung 15 kann z.B. eine Impulskodiereinrichtung sein, die ein Impulssignal PLS proportional zur Geschwindigkeit der Bewegung der Kolbenstange 13 abgibt. Das Impulssignal PLS, das durch die Lageerfassungsvorrichtung 15 bereitgestellt wird, wird als Eingangssignal an einen Lage- und Geschwindigkeitserfassungsabschnitt 17 gegeben. Durch Zählen der Anzahl der Impulssignale PLS erfaßt die Lage- /Geschwindigkeits-Erfassungssektion 17 die vertikale Bewegungslage der Kolbenstange 13 und, z.B. durch Zählen der Anzahl der Impulssignale PLS pro Zeiteinheit, erfaßt sie die Bewegungsgeschwindigkeit, die der vertikalen Bewegungslage der Kolbenstange 13 entspricht.
Ein Servoventil 19 ist mit einer vertikalen Druckkammer 5 in dem Zylinder 9 durch eine Mehrzahl von Ölkreisen OL 1 und OL 2 verbunden. Das Servoventil 19 steuert die Menge des Hydraulikfluides, das zu einem Tank T abgegeben wird oder die Menge des Hydraulikfluides, das zu dem Hydraulikzylinder 9 durch eine Hydraulikpumpe 21 zugeführt wird. Ein Magnetspulenventil SOL wird im Verhältnis zur Größe eines angelegten elektrischen Stromes betätigt, um das Strömungsvolumen des Hydraulikfluides zu steuern.
Ein Servoventil-Steuerungsabschnitt 23 ist vorgesehen, um das Servoventil 19 zu steuern. Der Lage-/Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 17 und ein Hauptsteuerabschnitt 25 sind mit dem Servoventil-Steuerungsabschnitt 23 verbunden. Hier kann so die Verlagerung des Servoventilschiebers auf den Servoventil-Steuerungsabschnitt 23 zurückgekoppelt werden. Ein Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsmuster bzw. das Steuerungsverhalten ist vorgesehen, um ein Steuerungsmuster zu schaffen, das in dem Hauptsteuerungsabschnitt 25 festgelegt ist. Der Lage-/Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 17 und ein Drucksensor 19, der den Druck im oberen Teil des Hydraulikzylinders 9 erfaßt, sind mit dem Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsmuster verbunden. Ein Datenspeicherabschnitt 31 ist ebenfalls mit dem Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsverhalten verbunden.
Der Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsverhalten bzw. Steuerungsmuster schafft das Steuerungsmuster auf der Grundlage eines Z-Lagedaten-Eingangssignales von dem Lage-/Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 17, dem P-Druckdaten-Eingangssignal vom Drucksensor 29 und den Daten, die in dem Datenspeicherabschnitt 31 gespeichert sind. Das Steuerungsmuster, das in dem Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsverhalten erzeugt wird, ist z.B. ein Steuerungsmuster des Typs, der in Fig. 2 gezeigt ist. Das Steuerungsmuster wird bestimmt von einer Geschwindigkeit V A eines Annäherungsintervalls, einer Geschwindigkeit V B eines Bearbeitungsintervalls, einer Geschwindigkeit V C eines Aufprallintervalls und einer Geschwindigkeit V D eines Rückführungsintervalls.
Das Annäherungsintervall erstreckt sich von einer Startposition Z 2 der Kolbenstange 13 am Beginn des Absenkens bis zu der Lage, bei der das Werkzeug bzw. der Stempel 7 sich zunächst der Oberfläche des Werkstückes W befindet oder bis zum Punkt der Berührung von Stempel 7 und Oberfläche des Werkstückes WP, das eine Blechdecke D aufweist, d.h. bis zu einer Position Z 1, an dem die Geschwindigkeit V A sich auf einem hohen Wert befindet.
Das Bearbeitungsintervall ist das Intervall von der Position Z 1 zu einer Position Z 3. Die Position Z 3 ist die Position, die der Bodenfläche des Werkstückes WP entspricht, wenn die Blechdicke des Werkstückes WP z. B. weniger als 2 mm beträgt oder eine Position, die einem bestimmten Wert (z.B. 2 mm) unterhalb der Oberfläche des Werkstückes WP entspricht, für den Fall, daß die Dicke des Bleches 2 mm oder größer ist. Die Geschwindigkeit V B in dem Bearbeitungsintervall ist auf einen niedrigen Geschwindigkeitswert festgelegt, bei dem das Geräusch und die Schwingungen gesteuert werden können.
Das Abschlußintervall bzw. Endbearbeitungsintervall ist das Intervall von der Position Z 3 bis zu einer Position Z 4, die einen bestimmten Wert unterhalb einer Position Z 0 liegt, die die Bodenfläche bzw. Unterseite des Werkstückes WP markiert. Die Geschwindigkeit V C in dem Aufschlagintervall ist auf einen hohen Geschwindigkeitswert festgelegt.
Das Rückzugs- bzw. Rückkehrintervall ist das Intervall von der Unterseitenlage Z 4 bis zur Startposition Z 2. Die Rückkehrgeschwindigkeit V D in dem Rückkehrintervall ist auf einen maximalen Geschwindigkeitswert festgelegt.
Das Erzeugen des Steuerungsmusters bzw. Steuerungsverhaltens in dem Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuermuster wird allgemein bzw. im wesentlichen durch einen Test-Umformvorgang bzw. Test-Stanzvorgang ausgeführt. Insbesondere wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, der Hydraulikzylinder 9 aktiviert, der Werkzeug- bzw. Stempelhalter (Kolbenstange) 13 senkt sich mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit V 1 von der oberen Totpunktlage zur unteren Bodenlage bzw. Totpunktlage Z D. Die Kolbenstange 13 kehrt anschließend mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit V 2 von der unteren Endlage Z D zu der oberen Endlage Z U zurück und auf diese Weise wird ein Versuchs-Stanzvorgang ausgeführt.
Wenn der Stanzvorgang auf diese Weise ausgeführt wird, senkt sich das Werkzeug bzw. der Stempel 7 durch die Kolbenstange 13 ab. In der Lage Z 1, an der er die Oberseite des Werkstückes WP berührt, erhöht sich der Druck in dem Druckraum des Hydraulikzylinder 9 (wie durch die unterbrochene Linie in dem Druck-Zeit-Diagramm (P-t-Diagramm) angegeben ist), so daß sowohl der Druckaufbau des Druckes P und der maximale Stanzdruck P m durch den Drucksensor 29 erfaßt werden.
Entsprechend liest der Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerungsmuster die Oberflächen-Position Z 1 des Werkstückes WP aus der Position des Stempels 7 beim Druck P zum Zeitpunkt des Druckaufbaus ebenso wie den maximalen Stanzdruck P m ein und speichert diese.
Nachdem die Oberflächenlage des Werkstückes WP im Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerverhalten erfaßt ist, wird die Annäherungsgeschwindigkeit V A im Annäherungsintervall, das in Fig. 2 gezeigt ist, auf eine noch akzeptierbare, hohe Geschwindigkeit festgelegt. Als nächstes wird die Geschwindigkeit V B aus den Daten in der Tabelle ausgewäht, die in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Daten in der Tabelle nach Fig. 4 geben die Werte der Geschwindigkeit für die jeweils spezielle Stanzkraft an, so daß das jeweilige Niveau der Schwingungen und der Geräuschentwicklung nicht die gesetzlichen Grenzwerte überschreitet. Die Daten für die Stanzgeschwindigkeit werden vorher in praktischen Versuchstests gewonnen. Sie sind entsprechend dem Werkstückmaterial und der Zeit klassifiziert und in dem Datenspeicherabschnitt 31 gespeichert.
Auf diese Weise wird, nachdem die Geschwindigkeit V B für das Bearbeitungsintervall auf der Grundlage der bekannten Blechdicke B des Werkstückes BP ausgewählt worden ist, die Position Z 3, an der die Geschwindigkeit des Werkzeugaufbaus bzw. der Kolbenstange 13 auf die Geschwindigkeit V C verändert wird, bestimmt und ebenso wird die Geschwindigkeit V C auf einen akzeptablen, hohen Wert festgelegt. Als nächstes wird die Geschwindigkeit V D des Rückzugsintervalls auf die Maximalgeschwindigkeit festgelegt und somit ist das Steuerungsmuster, wie in Fig. 2 gezeigt, geschaffen.
Auf diese Weise wird das Steuerungsmuster, das in dem Erzeugungsabschnitt 27 für das Steuerverhalten bzw. Steuerungsmuster erzeugt wurde, wie vorher erläutert, auf den Hauptsteuerabschnitt 25 übertragen und das Servoventil 12 wird entsprechend dem Steuerungsmuster so gesteuert, daß die Betätigung und Wirkung des Hydraulikzylinders 9 gesteuert wird.
Es ist daher deutlich, daß in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Stanzgeschwindigkeit V B, entsprechend den Versuchsdaten für die Geräuschbildung und die auftretenden Schwingungen, bezogen auf die zugehörige Stanz- bzw. Umformkraft und die Stanz- bzw. Umformgeschwindigkeit ausgewählt wird. Daher ist es durch die Auswahl der wahlweisen Stanzgeschwindigkeiten V B und die Erzeugung des Steuerungsmusters möglich, die Geräuschentwicklung und die Schalldruck- und Schwingungsentwicklung auf ein akzeptables Niveau für die Umgebung zu steuern und eine wirksame Erhöhung der Produktivität wird erreicht.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde nur die Umform- bzw. Stanzgeschwindigkeit V B aus den Daten in der Tabelle entnommen und das Steuerungsmuster geschaffen. Es ist jedoch auch möglich, diese Datentabelle für das Steuerungsmuster bzw. für die Regelung des Arbeitsverhaltens der Presse für jeden Wert der Blechdicke d im voraus vorzubereiten und das Steuerungsmuster selbst direkt aus der Tabelle auszuwählen. Außerdem kann der Datenspeicherabschnitt 31 weggelassen werden, die Schnittkraft für jeden Stanzvorgang berechnet werden und die geeignete Stanzgeschwindigkeit für diese Stanzkraft als Eingangssignal verwendet werden.
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem jede Art von Daten für das Steuerungsverhalten im voraus vorbereitet und erhalten wurden, wobei dann das vorgeschriebene Steuerungsmuster nur noch ausgewählt werden muß und der Hydraulikzylinder 9 entsprechend angesteuert wird.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Festlegungsabschnitt 33 für das Steuerungsmuster mit dem Servoventil-Steuerabschnitt 23 verbunden, anstelle der Verbindung zu dem Hauptsteuerabschnitt 25 nach dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Ein Befehlsabschnitt 35 und ein Speicherabschnitt 37 sind mit dem Bestimmungsabschnitt 33 für das Steuerungsverhalten verbunden. Der Speicherabschnitt 37 speichert verschiedene Arten von Steuerungsmustern zur Steuerung der vertikalen Bewegung der Kolbenstange 13. Die Speicherabschnitte 37 umfassen einen Speicherabschnitt 39 für das Steuerungsmuster für den Stanzvorgang, wobei dieser Speicherabschnitt 39 verschiedene Arten von Steuerungsmustern für den Fall speichert, daß das Werkstück WP einer Stanzbearbeitung unterzogen wird. Die Speicherabschnitte 37 umfassen außerdem einen Speicherabschnitt 41 für Steuerungsmuster für einen Umformvorgang unter Beibehaltung des Stoffzusammenhanges, d.h. einen Umformprozeß mit plastischer Formänderung des Materials, wie z.B. einen Ziehvorgang, wobei dieser Speicherabschnitt 41 verschiedene Arten von Steuerungsmustern für einen Formgebungsprozeß, wie z.B. einen Ziehprozeß oder dergleichen, speichert.
Die verschiedenen Arten an Steuerungsmustern für einen Stanzvorgang, die verwendet werden, wenn ein Stanzprozeß an dem Werkstück WP ausgeführt wird, wie z.B. das Steuerungsmuster gemäß Fig. 2, werden z.B. in dem Speicherabschnitt 39 für Stanzprozeß-Steuerungsmuster gespeichert.
Verschiedene Arten von Steuerungsmustern, wie z.B. solchen, die in Fig. 6A und 6B gezeigt sind, sind z.B. in dem Speicherabschnitt 41 für Formgebungsprozeß-Steuerungsmuster gespeichert. Das Steuerungsmuster, das in Fig. 6A gezeigt ist, bildet ein geeignetes Steuerungsmuster zur Ausführung eines Ziehprozesses an dem Werkstück WP. Der Unterschied zwischen diesem Steuerungsmuster und dem vorher erwähnten Steuerungsmuster für einen Stanzvorgang besteht darin, daß für den Ziehprozeß das Steuerungsmuster gemäß Fig. 6A eine Haltezeit T aufweist, während der die Werkzeughalterung bzw. Kolbenstange 13 bei einem konstanten Druck beaufschlagt oder in einer festen Lage (Geschwindigkeit V E = 0) gehalten ist. Außerdem muß für den Fall, daß die Oberfläche des Werkstückes WP einer Umformbearbeitung unter Aufrechterhaltung des Stoffzusammenhanges unterzogen wird, die Lage der Unterkante des Stempels äußerst präzise festgelegt werden. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, daß das Steuerungsmuster, das in Fig. 6B gezeigt ist, eine niedrige Geschwindigkeit unmittelbar vor Erreichen des unteren Totpunktes des Stempelweges garantiert.
Insbesondere tritt bei einem Umformprozeß, der kein Stanzen des Werkstückes WP enthält, ein Zustand auf, bei dem die örtlichen Spannungen des Werkstückes WP sich verteilen, die Fließfähigkeit des Werkstückes WP stabil ist und ein Verziehen oder Verwölben und eine Distorsion des Werkstückes WP dadurch unterdrückt werden können, daß die Werkzeughalterung bzw. Kolbenstange 13 und der Stempel 7 für eine bestimmte Zeitspanne mit einem festgelegten (stationären) Druck oder in einer festgelegten (stationären) Lage an dem Punkt gehalten werden, an dem der Vorgang abgeschlossen ist.
Bei der Gestaltung des zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung wird entweder der Speicherabschnitt 39 für die Stanzprozeß-Steuerungsmuster oder der Speicherabschnitt 41 für die Umformvorgangs-Steuerungsmuster unter Aufrechterhaltung des Stoffzusammenhanges angeregt bzw. abgerufen, wenn der spezielle Stanzprozeß oder andere Umformprozeß durch den Befehlsabschnitt 35 aufgerufen wird, der das Programm abarbeitet, um zu entscheiden, ob ein Stanzprozeß oder ein sonstiger Umformprozeß in diesem ausgewählt ist. Anschließend wird das jeweils spezifische Steuerungsmuster in dem Steuerungsmuster-Festlegungsabschnitt 33 festgelegt. Wenn das spezielle Steuerungsmuster in dem Steuerungsmuster-Bestimmungsabschnitt 33 festgelegt ist, wird das Servoventil 19 durch dieses festgelegte Steuerungsmuster angesteuert, während der Servoventil-Steuerungsabschnitt 23 die Positions- und Geschwindigkeitsdaten Z, V verwendet, die von dem Lage-/ Geschwindigkeits-Erfassungsabschnitt 17 angegeben werden und die Betätigung des Hydaulikzylinders 9 steuert.
Insbesondere werden durch dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die verschiedenen Arten von Steuerungsmustern, die in dem Speicherabschnitt 39 für Stanzprozeß-Steuerungsmuster gespeichert sind, oder die verschiedenen Arten von Steuerungsmustern, die in dem Speicherabschnitt 41 für sonstige Umformprozeß-Steuerungsmuster gespeichert sind, ausgewählt, und die Wirkung des Hydraulikzylinders 9 wird mit Hilfe des jeweils ausgewählten Steuerungsmusters gesteuert, so daß ein Stanzprozeß oder sonstiger Umformprozeß leicht an dem Werkstück WP ausgeführt werden kann. Da es außerdem nicht erforderlich ist, wieder ein Steuerungsmuster zu schaffen, ist es möglich, schnell jede gewünschte Art von Prozeßsteuerung bereitzustellen.
Wie aus der obigen Erläuterung ersichtlich ist, kann durch die vorliegende Erfindung ein Umform-, insbesondere Stanzvorgang, mit dem gewünschten Steuerungsmuster ausgeführt werden. Die Geräusche und Schwingungen werden entsprechend den örtlichen und zeitbestimmten Regelungen von Umweltschutzstandards unterdrückt und es ist möglich, sowohl Stanzprozesse als auch kombinierte Umformvorgänge mit Stanzen und einem hoch qualitativen plastischen Umformvorgang unter Aufrechterhaltung des Stoffzusammenhanges auszuführen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Steuern des Hubes einer Presse, insbesondere einer Presse mit einem Hydraulikzylinder als Antriebsquelle, bei dem die Geschwindigkeit des Hubes einer Werkzeughalterung, insbesondere Kolbenstange, veränderlich gesteuert werden kann, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • (a) Erfassen der Daten eines Stanzdruckes, der an einen Zylinder (9) und die vertikalen Lage der Werkzeughalte­ rung, insbesondere Kolbenstange (13) gelegt wird, wenn ein Stanzvorgang ausgeführt wird,
  • (b) Erzeugen eines Steuerungsmusters für die Werkzeughalterung (13) auf der Grundlage der Daten, die im Schritt (a) erfaßt wurden und tabellarisches Festlegen der Beziehungen zwischen der Stanzgeschwindigkeit (V) und dem Stanzdruck (P), wodurch eine Regelung in entsprechender Übereinstimmung mit Schwingungs- oder Geräuschregulierungen erfolgen kann, derart, daß das Werkstück (WP) mit einem gewünschten Wert an Schwingungserzeugung und Geräuschentwicklung gestanzt wird, wenn die Werkzeughalterung (13) durch das Steuerungsmuster gesteuert wird, und
  • (c) Steuern der Werkzeughalterung (13) durch das geschaffene Steuerungsmuster.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster aufweist:
ein Annäherungsintervall von der anfänglichen Startposition des Hubes der Werkzeughalterung, insbesondere Kolbenstange (13), bis zu dem Moment, an dem das Werkzeug (7) das Werkstück (WP) erreicht,
ein Bearbeitungsintervall, währenddessen der Druck (P) auf das Werkstück (WP) übertragen wird,
ein Aufschlagintervall, bei dem der Abfall und das ausgestanzte Fertigteil ausgeworfen werden,
ein Rückzugsintervall, das auf den Aufschlag folgt, wobei der Geschwindigkeitswert (V) für jedes Intervall vorgeschrieben festgelegt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Annäherungsintervall als ein verhältnismäßig kurzer - festgelegter - Abstand von der Oberfläche des Werkstückes (WP) festgelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bearbeitungsintervall die Breite und Länge für ein Werkstück (WP) festgelegt wird, das eine geringere Dicke (D) als eine bestimmte Dicke aufweist, und daß eine bestimmte feste Länge festgelegt wird, für ein Werkstück (WP), das eine größere Dicke als diese spezielle Dicke aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Aufschlagintervalls auf eine Position festgelegt wird, die einen bestimmten Abstand von der Oberfläche des Werkstückes (WP) aufweist.
6. Vorrichtung zum Steuern des Hubes für eine Presse, gekennzeichnet durch:
ein Servoventil (19) zum Steuern eines Hydraulikzylinders (9), der seinerseits die vertikale Bewegung einer Werkzeughalterung, insbesondere einer Kolbenstange (13), steuert,
einen Servoventil-Steuerungsabschnitt (23), der das Servoventil (19) steuert,
einen Lageerfassungsabschnitt (17), der die vertikale Position der Werkzeughalterung bzw. Kolbenstange (13) erfaßt,
einen Drucksensor, der den Druck in dem Hydraulikzylinder (9) erfaßt,
einen Datenspeicherabschnitt (31), in dem die experimentell gewonnenen Daten der Stanzgeschwindigkeit im Verhältnis zum Stanzdruck an einem Werkstück mit den entsprechenden Schwingungs- und Geräuschwerten gespeichert sind,
einen Steuermuster-Erzeugungsabschnitt, der ein Steuerungsverhalten erzeugt, welches den Hub der Werkzeughalterung bzw. Kolbenstange (13) auf der Grundlage des Eingangssignales von dem Lageerfassungabschnitt (17), dem Drucksensor (29) und dem Datenspeicherabschitt (31) steuert, und
einen Hauptsteuerabschnitt (25), der das Servoventil (19) entsprechend dem Steuerungsmuster, das in dem Erzeugungsabschnitt (27) erzeugt wird, steuert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster aufweist:
ein Annäherungsintervall von dem Beginn des Hubes der Kolbenstange (13) bis zu dem Punkt, an dem das Werkzeug (7) das Werkstück (WM) erreicht,
ein Bearbeitungsintervall, währenddessen der Druck (P) auf das Werkstück (WP) übertragen wird,
ein Aufschlagintervall, währenddessen der Abfall nach dem Stanzen und das ausgestanzte Fertigteil ausgeworfen werden, und
ein Rückzugsintervall, das auf den Aufschlag und das Auswerfen folgt, wobei für jedes Intervall der Geschwindigkeitswert (V) eingestellt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Annäherungsintervall als ein verhältnismäßig kurzer, festgelegter Abstand von der Oberfläche des Werkstückes (WP) festgelegt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungsintervall bezüglich Breite und Länge für ein Werkstück (WP) von weniger als einer bestimmten Dicke (D) festgelegt ist, während es auf eine feste Länge für ein Werkstück (WP) festgelegt ist, das eine größere Dicke als die spezielle Dicke (D) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Niveau des Aufschlagintervalls so festgelegt ist, daß es sich in einem festen Abstand von der Oberfläche des Werkstückes (WP) befindet.
11. Verfahren zum Steuern des Hubes einer Presse mit Zylinderantrieb, bei der die Hubgeschwindigkeit des Stempels variabel gesteuert werden kann, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • (a) Vorbereiten einer Mehrzahl von Verarbeitungsmustern für die Hubgeschwindigkeit des Stempels (7), wobei jedes Bearbeitungsmuster einem bestimmten Bearbeitungsverfahren entspricht, wie z.B. Stanzen und plastisches Umformen unter Beibehaltung des Stoffzusammenhanges, die durch die Presse vom Zylindertyp ausgeführt wird,
  • (b) Auswählen eines Bearbeitungsmusters aus dieser Mehrzahl der Bearbeitungsmuster, die im Schritt (a) vorbereitet wurden,
  • (c) Steuern des Stempels (7) entsprechend dem ausgewählten Bearbeitungsmuster.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl an Bearbeitungsmustern ein Bearbeitungsmuster für einen Stanzvorgang und ein Steuermuster für einen Umformprozeß unter Beibehaltung eines Stoffzusammenhanges ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster für den Stanzvorgang aufweist:
die Geschwindigkeit im Annäherungsintervall von der Ausgangslage des Stempelhubes bis zum Erreichen des Werkstückes (WP) durch den Stempel (7),
die Geschwindigkeit im Bearbeitungsintervall, währenddessen die Bearbeitung an dem Werkstück (WP) ausgeführt wird, und
die Geschwindigkeit in dem Rückzugsintervall für den Stempel (7), währenddessen dieser in seine Ausgangslage zurückgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster für den Umformprozeß unter Beibehaltung des Stoffzusammenhanges das Intervall umfaßt, währenddessen der Stempel in seiner unteren Endlage bei festgelegtem Druck verbleibt.
15. Vorrichtung zum Steuern des Hubes einer Presse, gekennzeichnet durch:
ein Servoventil (19) zum Steuern eines Hydraulikzylinders (9), der seinerseits die vertikale Bewegung eines Stempels (7) steuert,
einen Steuerabschnitt (23) für das Servoventil (19), der das Servoventil (19) steuert,
einen Bestimmungsabschnitt (33) für das Steuerungsmuster, in dem ein bestimmtes Steuerungsmuster für den Servoventil-Steuerabschnitt (23) festgelegt wird, und
einen Speicherabschnitt (37) für Steuerungsmuster, in denen verschiedene Arten von Steuerungsmustern zur Kodierung des Bestimmungsabschnittes (33) für das Steuerungsmuster vorher gespeichert sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherabschnitt (37) für die Steuerungsmuster aufweist:
einen Speicherabschnitt (39) für Stanz-Steuerungsmuster, und
einen Speicherabschnitt (41) für übrige Umformprozeß-Steuerungsmuster.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster für den Stanzprozeß aufweist:
die Geschwindigkeit in dem Annäherungsintervall von der Ausgangslage des Stempelhubes bis zum Erreichen des Werkstückes (WP),
die Geschwindigkeit im Bearbeitungsintervall, währenddessen die Bearbeitung an dem Werkstück (WP) vorgenommen wird,
die Geschwindigkeit im Rückzugsintervall, währenddessen der Stempel (7) in seine Ursprungslage zurückgeführt wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsmuster für den sonstigen Umformprozeß das Intervall umfaßt, währenddessen der Stempel in seiner unteren Endlage bei festgelegtem Druck gehalten wird.
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