DE60000232T2

DE60000232T2 - Messen der Arbeitskraft einer mechanischen Presse durch Öldrucke im Vergleich zu einer entsprechenden Abhängigkeit

Info

Publication number: DE60000232T2
Application number: DE60000232T
Authority: DE
Inventors: Shinji Okano
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: TW477741B; KR100579535B1; US6457370B1; KR20000071687A; EP1048942B1; EP1048942A1; DE60000232D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Größe einer Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung einer mechanischen Presse.

2. Beschreibung der früheren Technologie

Üblicherweise wurde ein Dehnungsmesser an einen Druckaufnahme-Strukturteil wie z. B. einen Rahmen und eine Verbindungsstange einer mechanischen Presse geklebt. Wenn der Druckaufnahme-Strukturteil einer Dehnung unterzogen wird, wobei diesem eine Last auferlegt wird, wurde die Dehnung erfaßt, um dadurch eine Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung zu messen.
Das herkömmliche Verfahren weist ein Problem auf, daß es viel Arbeit benötigt, um die Arbeitskraft zu messen, und ferner auf einen großen. Meßfehler trifft.
Insbesondere wenn der Dehnungsmesser an den Rahmen geklebt wird, variieren die gemessenen Werte stark entsprechend den Teilen, an die der Dehnungsmesser geklebt ist. Wenn der Dehnungsmesser an die Verbindungsstange geklebt wird, kann ferner ein Fall eintreten, bei dem es schwierig ist, den Dehnungsmesser in Abhängigkeit von der Querschnittsform der Verbindungsstange angemessen anzukleben. Außerdem tritt gemäß der Art der Preßbearbeitung wie z. B. Scheren und Biegen die Dehnung an veränderlichen Teilen des Rahmens und der Verbindungsstange und in veränderlicher Größe auf.
Folglich muß das herkömmliche Verfahren einen zweckmäßigen Teil zum Ankleben des Dehnungsmessers suchen und die gemessenen Werte durch Durchführen von vielen Testbearbeitungen im voraus und durch detailliertes Vergleichen der während der Testbearbeitungen gemessenen Werte mit den tatsächlichen Arbeitskräften kalibrieren. Daher erfordert das Messender Arbeitskraft viel Arbeit, und ferner tritt aufgrund der vorstehend erwähnten verschiedenen Variationen und Veränderungen ein großer Meßfehler auf.
Außerdem erleidet das herkömmliche Verfahren einen weitaus größeren Meßfehler der Arbeitskraft, da sich die Dehnung des Druckaufnahme-Strukturteils in Abhängigkeit von der Änderung der Atmosphärentemperatur des Orts, an dem die mechanische Presse installiert ist, und von der Temperaturerhöhung eines Antriebskraft-Übertragungssystems, während die Preßbearbeitung durchgeführt wird, ändert.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 50-38228 offenbart eine Erfindung, die eine Last einer mechanischen Presse in einen Öldruck umwandelt und den Betrieb der mechanischen Presse stoppt, wenn eine Überlast erzeugt wird. Diese Erfindung ist jedoch nicht so ausgelegt, daß sie eine Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung messen kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung weist eine Aufgabe auf, die es möglich macht, die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung genau und leicht zu messen.
Um die Aufgabe zu lösen, führt eine Erfindung nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse in der folgenden Weise aus, wie es beispielsweise in Fig. 1 bis 3 gezeigt wird.
Eine mechanische Presse 1 weist einen Schlitten 3 auf, in dem eine eine Überlast aufnehmende hydraulische Kammer 12 vorgesehen ist. Die mechanische Presse 1 überträgt ihre Antriebskraft auf den Schlitten 3 durch Drucköl, das in die hydraulische Kammer 12 gespeist wird. Entsprechend einem Anfangsdruck des einzuspeisenden Drucköls speichert ein Computer 33 eine Beziehung zwischen einem Druck (P) des Drucköls, das mit einer Arbeitskraft (F) während einer Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und einer Größe der Arbeitskraft (F) als mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6). Wenn der Computer 33 jede Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung berechnet, wird zuerst ein Druck des Drucköls vor jeder Preßbearbeitung festgestellt und der festgestellte Druck wird als Vorlastdruck (Pa1) gespeichert. Als nächstes wird ein maximaler Druck des Drucköls, das während der Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, festgestellt und der festgestellte Druck wird als Spitzendruck (Pb1) gespeichert. Anschließend berechnet der Computer 33 eine Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend dem Vorlastdruck (Pa1) und des Spitzendrucks (Pb1).
Das Verfahren nach Anspruch 1 erzeugt die folgende Funktion und Wirkung.
Die Erfindung macht es möglich, eine Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung durch Feststellen eines Drucks des Drucköls innerhalb der hydraulischen Kammer zu berechnen. Folglich kann sie im Unterschied zu dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren vom Dehnungsmessertyp die Arbeitskraft berechnen, ohne sich die Mühe zu machen, viele Testbearbeitungen durchzuführen. Außerdem kann sie die Berechnung ungeachtet der Änderung der Atmosphärentemperatur des Orts, an dem die mechanische Presse installiert ist, und der Temperaturänderung des Antriebskraft-Übertragungssystems, die auftritt, während die Preßbearbeitung durchgeführt wird, durchführen. Jedesmal, wenn die mechanische Presse eine Preßbearbeitung durchführt, wird außerdem ein Vorlastdruck vor der Preßbearbeitung erfaßt, um eine Arbeitskraft während der Preßbearbeitung zu berechnen. Daher wird durch die Änderung des Vorlastdrucks kein Fehler verursacht, was zur Möglichkeit führt, eine tatsächliche Arbeitskraft genau und leicht zu berechnen.
Eine Erfindung nach Anspruch 2 stellt eine Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse bereit, wie beispielsweise in Fig. 1 bis 3 gezeigt.
Die Vorrichtung umfaßt eine eine Überlast aufnehmende hydraulische Kammer 12, die in einem Schlitten 3 der mechanischen Presse 1 vorgesehen ist, Drucköl, das in die hydraulische Kammer 12 gespeist wird und eine Pressenantriebskraft auf den Schlitten 3 überträgt, ein Druckfeststellungsmittel 27 zum Feststellen eines Drucks des Drucköls und einen Computer 33, der auf der Basis des abgetasteten Signals des Druckfeststellungsmittels 27 arbeitet. Entsprechend einem Anfangsdruck des einzuspeisenden Drucköls speichert der Computer 33 eine Beziehung zwischen einem Druck (P) des Drucköls, das mit einer Arbeitskraft (F) während einer Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und einer Größe der Arbeitskraft (F) als mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6). Der Computer 33 berechnet eine Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend einem Vorlastdruck (Pa1), der vor jeder Preßbearbeitung festgestellt wird, und eines Spitzendrucks (Pb1) des Drucköls, das während der Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde.
Die Vorrichtungserfindung nach Anspruch 2 erzeugt im wesentlichen dieselbe Funktion und Wirkung wie jene, die durch die Verfahrenserfindung nach Anspruch 1 erzeugt werden.
Insbesondere kann diese Erfindung eine Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung durch Feststellen eines Drucks des Drucköls innerhalb der hydraulischen Kammer durch das Druckfeststellungsmittel berechnen. Folglich kann sie im Unterschied zu dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren vom Dehnungsmessertyp die Arbeitskraft berechnen, ohne sich die Mühe zu machen, viele Testbearbeitungen durchzuführen. Ferner kann sie die Berechnung ungeachtet der Änderung der Atmosphärentemperatur des Orts, an dem die mechanische Presse installiert ist, und der Temperaturänderung des Antriebskraft-Übertragungssystems, die auftritt, während die Preßbearbeitung durchgeführt wird, durchführen. Jedesmal, wenn die mechanische Presse eine Preßbearbeitung durchführt, wird außerdem ein Vorlastdruck vor der Bearbeitung erfaßt, um eine Arbeitskraft während der Preßbearbeitung zu berechnen. Daher wird durch die Änderung des Vorlastdrucks kein Fehler verursacht, was zu der Möglichkeit führt, eine tatsächliche Arbeitskraft genau und leicht zu berechnen.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 3 angegeben, ist die Erfindung nach Anspruch 2 vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Der Computer 33 speichert eine Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) bzw. (A6) für vorbestimmte Anfangsdrücke des einzuspeisenden Drucköls. Er wählt mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend dem Vorlastdruck (Pa1) unter der Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6) aus und berechnet auf der Basis der ausgewählten mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1) und des Spitzendrucks (Pb1) eine Arbeitskraft (F1).
Die Erfindung nach Anspruch 3 versieht den Computer mit einer Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften. Selbst wenn der Anfangsdruck zum Einspeisen des Drucköls in die hydraulische Kammer geändert wird oder selbst wenn der Anfangsdruck über einen breiten Bereich variiert, kann sie sich daher sofort an die Änderung und die Variation anpassen. Dies kann die vorliegende Erfindung unverzüglich an eine mechanische Presse mit unterschiedlicher Kapazität und an eine Preßbearbeitung unterschiedlicher Art anpassen.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 4 angegeben, ist die Erfindung, wie in Anspruch 2 oder 3 dargelegt, vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Der Computer 33 ist mit einem Stellglied 24 zum Einstellen einer Matrizenhöhe verbunden. Die berechnete Arbeitskraft (F1) wird entweder mit einem Sollbereich (X) oder mindestens einem Sollwert verglichen. Auf der Basis des Vergleichs wird das Stellglied 24 angetrieben, um dadurch die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.
Die Erfindung nach Anspruch 4 erzeugt die folgende Funktion und Wirkung.
Selbst wenn sich die mechanische Presse aufgrund einer Wärmedehnung verformt oder ein zu lieferndes Werkstück sich in der Dicke und Härte ändert, stellt das die Matrizenhöhe einstellende Stellglied die Matrizenhöhe auf der Basis der genau berechneten Arbeitskraft ein, wodurch es die Arbeitskraft innerhalb des gewünschten Bereichs halten kann. Dies macht die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung fast konstant und verbessert die Arbeitsgenauigkeit.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 5 angegeben, ist die Erfindung nach Anspruch 4 vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
In dem Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nahe einem oberen Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, wird das Stellglied 24 in einer Richtung zum Erhöhen der Matrizenhöhe angetrieben, und im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) andererseits nahe einem unteren Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, wird das Stellglied 24 in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe angetrieben, um die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb des Sollbereichs (X) zu halten.
Die Erfindung nach Anspruch 5 sagt eine Tendenz der Veränderung der Arbeitskraft im voraus vorher, wodurch sie die Arbeitskraft innerhalb des Sollbereichs halten kann. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Arbeitsgenauigkeit.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 6 angegeben, ist die Erfindung nach Anspruch 4 vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Zwei Sollwerte eines oberen Grenzwerts und eines unteren Grenzwerts werden als Sollwert vorgesehen. In dem Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nicht geringer als der obere Grenzwert ist, wird das Stellglied 24 in einer Richtung zum Erhöhen der Matrizenhöhe angetrieben, und im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) andererseits nicht höher als der untere Grenzwert ist, wird das Stellglied 24 in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe angetrieben, um die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb des gewünschten Bereichs zu halten.
Die Erfindung nach Anspruch 6 kann die Arbeitskraft nur durch Vorsehen der zwei Sollwerte des oberen und des unteren Grenzwerts innerhalb des gewünschten Bereichs halten. Somit kann die Bearbeitungsgenauigkeit mit einer einfachen Konstruktion verbessert werden.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 7 angegeben, ist die Erfindung, wie in Anspruch 2 oder 3 dargelegt, vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Der festgestellte Vorlastdruck (Pa1) wird mit einem Anfangsdruck der mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6) verglichen und die Arbeitskraft (F1) wird auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft, die durch den Vergleich erhalten wird, und des Spitzendrucks (Pb1) berechnet.
Die Erfindung nach Anspruch 7 sucht eine neue Druckerzeugungseigenschaft oder wählt eine spezielle Druckerzeugungseigenschaft durch den Vergleich aus, wodurch sie eine Arbeitskraft auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft berechnen kann, die am ehesten dem festgestellten Vorlastdruck entspricht. Dies macht es möglich, eine tatsächliche Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung genauer zu berechnen.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 8 angegeben, ist die Erfindung nach Anspruch 1 vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Der Computer 33 ist mit einem Stellglied 24 zum Einstellen einer Matrizenhöhe verbunden. Die berechnete Arbeitskraft (F1) wird entweder mit einem Sollbereich (X) oder mindestens einem Sollwert verglichen. Auf der Basis des Vergleichs wird das Stellglied 24 angetrieben, um dadurch die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.
Die Erfindung nach Anspruch 8 erzeugt dieselbe Funktion und Wirkung wie jene, die durch die Erfindung nach Anspruch 4 erzeugt werden.
Selbst wenn sich die mechanische Presse aufgrund einer Wärmedehnung verformt oder ein zu lieferndes Werkstück sich in der Dicke und Härte ändert, stellt das die Matrizenhöhe einstellende Stellglied die Matrizenhöhe auf der Basis der genau berechneten Arbeitskraft ein, wodurch es die Arbeitskraft innerhalb des gewünschten Bereichs halten kann. Dies macht die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung fast konstant und verbessert die Arbeitsgenauigkeit.
Wie durch eine Erfindung nach Anspruch 9 angegeben, ist die Erfindung nach Anspruch 1 vorzugsweise in der folgenden Weise konstruiert.
Der festgestellte Vorlastdruck (Pa1) wird mit einem Anfangsdruck der mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6) verglichen. Und die Arbeitskraft (F1) wird auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft, die durch den Vergleich erhalten wird, und des Spitzendrucks (Pb1) berechnet.
Die Erfindung nach Anspruch 9 erzeugt dieselbe Funktion und Wirkung wie jene, die durch die Erfindung nach Anspruch 7 erzeugt werden.
Es ist möglich, eine Arbeitskraft auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft zu berechnen, die am ehesten dem festgestellten Vorlastdruck entspricht, indem eine neue Druckerzeugungseigenschaft gesucht wird oder eine spezielle Druckerzeugungseigenschaft durch den Vergleich ausgewählt wird. Dies macht es möglich, eine tatsächliche Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung genauer zu berechnen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1 ist ein Systemdiagramm einer Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse;
Fig. 2 ist eine graphische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung und einem Druck von Drucköl innerhalb einer hydraulischen Kammer zeigt; und
Fig. 3 ist ein Ablaufplan der Meßvorrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von Fig. 1 bis 3 erläutert. Zuerst wird die Konstruktion einer mechanischen Presse 1 vom Kurbeltyp und jene einer Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung mit Bezug auf ein Systemdiagramm von Fig. 1 erläutert.
Die mechanische Presse 1 weist einen Rahmen 2 auf, der einen Schlitten 3 vertikal beweglich abstützt. Der Schlitten 3 weist eine untere Oberfläche auf, an der eine obere Matrize 4 befestigt ist. Ein Unterlegeklotz 5 weist eine obere Oberfläche auf, an der eine untere Matrize 6 befestigt ist.
Innerhalb des Schlittens 3 ist eine Zylinderbohrung 10 einer Überlastschutzvorrichtung ausgebildet, in die ein Kolben 11 eingesetzt ist. Der Kolben 11 weist eine Unterseite auf, an der eine hydraulische Kammer 12 zum Aufnehmen einer Überlast ausgebildet ist. Die hydraulische Kammer 12 ist mit einer pneumatischen und hydraulischen Druckverstärkerpumpe 14 über einen Verbindungsdurchgang 13 verbunden. Die Druckverstärkerpumpe 14 liefert Drucköl mit einem festgelegten Speisedruck (z. B. einem Druck von etwa 10 MPa) zur hydraulischen Kammer 12. Eine Antriebskraft, die durch einen Hauptelektromotor (nicht dargestellt) der mechanischen Presse 1 erzeugt wird, überträgt sich auf ein Werkstück (nicht dargestellt) über ein Schwungrad 16, eine Exzenterwelle 17, eine Verbindungsstange 18, den Kolben 11, das Drucköl innerhalb der hydraulischen Kammer 12 und einen unteren Teil des Schlittens 3, wodurch das Werkstück einer Preßbearbeitung mit einer vorbestimmten Arbeitskraft unterzogen wird.
Wenn der Druck der hydraulischen Kammer 12 aus irgendeinem Grund einen festgelegten Überlastdruck (z. B. einen Druck von etwa 23 MPa) überschritten hat, wobei dem Schlitten 3 eine Überlast auferlegt wird, bewirkt ein Überlastschutzventil 20 einen Entlastungsvorgang, um das Drucköl innerhalb der hydraulischen Kammer 12 über den Verbindungsdurchgang 13, das Überlastschutzventil 20 und einen Ablaßdurchgang 21 in der Reihenfolge in einen Ölauffangbehälter 22 abzulassen. Somit wird eine auf den Kolben 11 wirkende Absenkkraft durch einen Verdichtungsvorgang der hydraulischen Kammer 12 aufgenommen, um nicht auf den Schlitten 3 übertragen zu werden. Folglich kann die Überlast verhindert werden.
Wenn der Innendruck der hydraulischen Kammer 12 sehr langsam zunimmt, um einen festgelegten Kompensationsdruck (einen Druck, der etwas höher ist als der festgelegte Einspeisedruck und z. B. etwa 12 MPa beträgt) überschritten zu haben, führt ein Druckkompensationsventil (nicht dargestellt) einen Entlastungsvorgang durch, um das Drucköl um eine Menge entsprechend der sehr langsamen Zunahme über den Ablaßdurchgang 21 in den Ölauffangbehälter 22 abzulassen. Dies kann verhindern, daß das Überlastschutzventil 20 versehentlich einen Überlastvorgang bewirkt, und den Innendruck der hydraulischen Kammer 12 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs halten.
Am Schlitten 3 ist ein Elektromotor 24 zum Einstellen einer Matrizenhöhe befestigt. Hier streckt der Elektromotor 24 die Verbindungsstange 18 über einen Getriebeübertragungsmechanismus 25 aus und zieht sie zusammen, wodurch er die Matrizenhöhe einstellen kann. Die Verbindungsstange 18 umfaßt einen oberen Teil 18a und einen unteren Teil 18b, die in einer Schraubengewindeverbindung miteinander in Eingriff stehen.
Die Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft der mechanischen Presse 1 (sogenannter Lastmesser oder Preßkraftmesser) umfaßt einen Drucksensor 27 vom Dehnungsmessertyp, der am Verbindungsdurchgang 13 angebracht ist, einen Winkelsensor 28 zum Feststellen eines Kurbelwinkels der mechanischen Presse 1, eine Steuereinheit 29, die mit diesen zwei Sensoren 27, 28 in Verbindung steht, und eine Steuereinheit 30 für den Elektromotor 24.
Ein Mikrocomputer 33 verarbeitet ein Signal, das vom Drucksensor 27 abgetastet wird, über einen Analog-Digital- Wandler 32, und er verarbeitet ebenso ein Signal, das vom Winkelsensor 28 abgetastet wird. Ein Ausgangssignal des Mikrocomputers 33 steuert eine Anzeige 34 und die Steuereinheit 30.
Als nächstes wird erläutert, wie der Mikrocomputer 33 die Steuerung vornimmt.
Der Druck des in die hydraulische Kammer 12 einzuspeisenden Drucköls variiert durch Ändern eines Sollwerts eines Förderdrucks der Druckverstärkerpumpe 14. Außerdem erfährt er eine leichte Variation, selbst wenn er auf einen vorbestimmten Förderdruck eingestellt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird folglich eine Beziehung zwischen einem Druck (P) des Drucköls, das mit einer Arbeitskraft (F) während einer Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und einer Größe der Arbeitskraft (F) im voraus für jeden vorbestimmten Anfangsdruck des in die hydraulische Kammer 12 einzuspeisenden Drucköls gemessen. Der Mikrocomputer 33 speichert die gemessenen Ergebnisse als Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6).
Die Größe der Arbeitskraft (F) kann durch Multiplizieren eines Drucks des Drucköls innerhalb der hydraulischen Kammer 12 mit einer Druckaufnahme-Querschnittsfläche des Kolbens 11 gewonnen werden.
Der Betrieb des Mikrocomputers 33 wird auf Grundlage von einem Ablaufplan von Fig. 3 mit Bezug auf Fig. 1 und 2 erläutert.
Wenn die Steuerung in Schritt (S1) beginnt, wird der Mikrocomputer 33 betriebsbereit. In Schritt (S2) erfaßt der Winkelsensor 28 ein Signal, das anzeigt, daß ein Kurbelwinkel (und der Schlitten 3) zu einem oberen Totpunkt (T.D.C.) gelangt ist. In Schritt (S3) erfaßt der Winkelsensor 28 ein Signal, das anzeigt, daß der Kurbelwinkel den oberen Totpunkt passiert hat.
Als nächstes stellt der Drucksensor 27 in Schritt (S4) einen Druck des Drucköls fest, direkt nachdem der Kurbelwinkel den oberen Totpunkt passiert hat. Der festgestellte Druck wird als Vorlastdruck (Pa1) gespeichert (siehe Fig. 2). Der Bequemlichkeit der Erläuterung halber ist der Vorlastdruck (Pa1) hier als mit demselben Wert wie jenem des Anfangsdrucks der Druckerzeugungseigenschaft (A1) gezeigt.
Wenn der Schlitten 3 eine Preßbearbeitung an einem unteren Totpunkt (B.D.C.) und in dessen Nähe durchführt, erhöht eine Arbeitskraft zu diesem Zeitpunkt den Druck des Drucköls innerhalb der hydraulischen Kammer 12. In Schritt (S5) wird ein maximaler Druck des Drucköls festgestellt, bis der Kurbelwinkel wieder zum oberen Totpunkt gelangt. Der festgestellte Druck wird als Spitzendruck (Pb1) gespeichert (siehe Fig. 2).
Wenn der Winkelsensor 28 in Schritt (S6) feststellt, daß der Kurbelwinkel wieder zum oberen Totpunkt gelangt ist, wird in Schritt (S7) eine Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend dem Vorlastdruck (Pa1) unter der Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6) ausgewählt. Anschließend wird in Schritt (S8) eine Arbeitskraft (F1) während der Preßbearbeitung aus der ausgewählten Druckerzeugungseigenschaft (A1) und dem Spitzendruck (Pb1) berechnet, wie in Fig. 2 gezeigt.
Jedesmal, wenn die mechanische Presse 1 eine Preßbearbeitung durchführt, wird der Vorlastdruck (Pa1) an sich vor der Bearbeitung erfaßt, um eine Arbeitskraft während der Preßbearbeitung zu berechnen. Da durch die Änderung des Vorlastdrucks (Pa1) kein Fehler verursacht wird, ist es folglich möglich, eine tatsächliche Arbeitskraft (F1) genau zu berechnen.
In Schritt (S9) wird ferner ein Sollbereich (X), der durch im voraus festgelegte Arbeitskräfte definiert ist, mit der berechneten Arbeitskraft (F1) verglichen, um die Berechnung durchzuführen. Im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) einen Wert aufweist, der in einen optimalen Bereich des Sollbereichs (X) fällt, wird in Schritt (S10) der Wert der berechneten Arbeitskraft (F1) angezeigt.
Im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) in dem in Schritt (S9) durchgeführten Vergleich nahe einem oberen Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, wird sie als zu groß beurteilt. Dann wird in Schritt (S11) der die Matrizenhöhe einstellende Elektromotor 24 in einer Richtung zum Erhöhen der Matrizenhöhe um einen vorbestimmten Wert angetrieben, und anschließend wird in Schritt (S10) der Wert der Arbeitskraft (F1) angezeigt. In dem Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) andererseits nahe einem unteren Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, wird sie als zu klein beurteilt. Dann wird in Schritt (S12) der Elektromotor 24 in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe um einen vorbestimmten Wert angetrieben, und anschließend wird der Wert der Arbeitskraft (F1) in Schritt (S10) angezeigt.
Die vorstehende Verarbeitung sagt eine Tendenz der Veränderung einer Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung im voraus vorher, wodurch sie die Arbeitkraft innerhalb des Sollbereichs (X) halten kann. Dies verbessert die Arbeitsgenauigkeit weiter.
Die Schritte (S7) und (S8) werden im folgenden genauer erläutert.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird im Fall, daß der Vorlastdruck (Pa3) ist und der Spitzendruck (Pb3) ist, eine Arbeitskraft (F3) aus einer Druckerzeugungseigenschaft (A3) berechnet, die durch den Vorlastdruck (Pa3) und den Spitzendruck (Pb3) ausgewählt wird.
Im Fall, daß der Vorlastdruck (Pa4) ist und der Spitzendruck (Pb4&sub1;) ist, wird ferner eine Arbeitskraft (F4&sub1;) aus einer Druckerzeugungseigenschaft (A4) berechnet, die durch den Vorlastdruck (Pa4) und den Spitzendruck (Pb4&sub1;) ausgewählt wird.
Im Fall, daß der Vorlastdruck (Pa4) ist und der Spitzendruck (Pb4&sub2;) ist, wird überdies eine Arbeitskraft (F42) aus der Druckerzeugungseigenschaft (A4) und dem Spitzendruck (Pb4&sub2;) berechnet.
Der Bequemlichkeit der Erläuterung halber ist hier jeder der Vorlastdrücke (Pa3) und (Pa4) als mit demselben Wert wie jenem von jedem der Anfangsdrücke der Druckerzeugungseigenschaften (A3) und (A4) gezeigt. Im Fall, daß jeder der Vorlastdrücke (Pa3) und (Pa4) von jedem der Anfangsdrücke der Druckerzeugungseigenschaften (A3) und (A4) verschieden ist, kann er beispielsweise durch die folgenden Prozeduren verarbeitet werden.
Insbesondere wird der festgestellte Vorlastdruck mit einem Anfangsdruck von jeder der Druckerzeugungseigenschaften (A3) und (A4) verglichen. Die Arbeitskraft (F) wird auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft, die durch den Vergleich erhalten wird, und des Spitzendrucks berechnet. In diesem Fall kann eine Arbeitskraft auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft berechnet werden, zu der zwei benachbarte Druckerzeugungseigenschaften (A3) und (A4) hinzugefügt werden. Mit anderen Worten, eine neue Druckerzeugungseigenschaft wird durch die Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate, eines Interpolationsverfahrens, einer Datentabelle oder dergleichen ausgesucht.
Statt dessen kann eine spezielle Druckerzeugungseigenschaft aus einer Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften durch den Vergleich ausgewählt werden. Mit anderen Worten, eine Arbeitskraft wird durch Auswählen einer Druckerzeugungseigenschaft berechnet, die mit einem Anfangsdruck am nächsten zu einem der Vorlastdrücke (Pa3) und (Pa4) versehen ist. In diesem Fall werden zwei Fälle betrachtet. In einem Fall wird eine spezielle Druckerzeugungseigenschaft nur ausgewählt. Im anderen Fall wird eine spezielle Druckerzeugungseigenschaft ausgewählt und dann berechnet.
Bei der vorstehenden Konstruktion kann eine Arbeitskraft auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft berechnet werden, die am ehesten dem festgestellten Vorlastdruck entspricht, was zur Möglichkeit der genaueren Berechnung einer tatsächlichen Arbeitskraft während einer Preßbearbeitung führt.
Im übrigen variiert im allgemeinen die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung der mechanischen Presse 1 aufgrund von Wärmedehnungen des Rahmens 2 und des Antriebskraft- Übertragungssystems in komplizierter Weise. Wenn beispielsweise die Atmosphärentemperatur am Installationsort der mechanischen Presse 1 zunimmt, dehnt sich der Rahmen 2 aus, um einen Abstand zwischen der oberen und der unteren Metallmatrize 4 und 6, die in Fig. 1 gezeigt sind, zu verlängern. Wenn die Atmosphärentemperatur abnimmt, zieht sich der Rahmen 2 im Gegenteil zusammen, um den Abstand zwischen der oberen und der unteren Metallmatrize 4 und 6 zu verkürzen. Wenn die Preßbearbeitung weitergeht, erhöhen außerdem der Schlitten 3, die Verbindungsstange 18 und dergleichen ihre Temperaturen, so daß sie sich ausdehnen, was zum Verkürzen des Abstands zwischen der oberen und der unteren Metallmatrize 4 und 6, die in Fig. 1 dargestellt sind, führt.
Entsprechend den Arbeitsbedingungen variiert der Abstand zwischen der oberen und der unteren Metallmatrize 4 und 6 an sich kompliziert und das zu liefernde Werkstück variiert in Dicke und Härte. Dann verändert sich die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung gewöhnlich ebenso. Es ist jedoch möglich, durch Einstellen der Matrizenhöhe durch den Elektromotor 24 auf der Basis der genau berechneten Arbeitskraft (F1) die Arbeitskraft (F) innerhalb des im voraus festgelegten Sollbereichs (X) zu halten. Dies hält die Arbeitskraft während der Preßbearbeitung fast konstant und verbessert die Arbeitsgenauigkeit.
Das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.
Im Ablaufplan von Fig. 3 kann der Schritt (S7) zum Auswählen einer Druckerzeugungseigenschaft auf der Basis eines Vorlastdrucks zwischen dem Schritt (S4) des Speicherns eines Vorlastdrucks und dem Schritt (S5) des Speicherns eines Spitzendrucks durchgeführt werden.
Der obere und der untere Grenzwert des Sollbereichs (X) der Arbeitskräfte in Fig. 3 können durch ein Verhältnis einer Arbeitskraft zu einer vollen Lastkapazität der mechanischen Presse anstatt durch eine Arbeitskraft wie z. B. Preßkraft festgelegt werden.
Die Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6) können im voraus angesammelte allgemeine Daten sein, die im Mikrocomputer 33 gespeichert wurden, oder jene, die durch tatsächliche Messungen erhalten werden, die für die jeweiligen mechanischen Pressen durchgeführt werden, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, und im Mikrocomputer 33 gespeichert werden.
Der Mikrocomputer 33 ist zufriedenstellend, selbst wenn er mit nur einer Druckerzeugungseigenschaft versehen ist, die an eine verwendete mechanische Presse anpaßbar ist, anstatt daß er mit der Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften versehen ist.
Zwei Sollwerte eines oberen Grenzwerts und eines unteren Grenzwerts können anstelle des Sollbereichs (X) in Fig. 3 vorgesehen werden. In dem Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nicht geringer ist als der obere Grenzwert, wird der Elektromotor 24 in einer Richtung zum Erhöhen der Matrizenhöhe angetrieben, und im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) andererseits nicht größer ist als der untere Grenzwert, wird der Elektromotor 24 in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe angetrieben, um die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. In diesem Fall kann die Arbeitskraft innerhalb des gewünschten Bereichs gehalten werden, indem nur zwei Sollwerte des oberen und des unteren Grenzwerts vorgesehen werden. Dies kann die Arbeitsgenauigkeit mit einer einfachen Konstruktion verbessern.
Anstatt zwei, d. h. den oberen und den unteren Grenzwert vorzusehen, kann auch nur ein Sollwert vorgesehen werden,
Das Mittel, das den oberen Totpunkt des Kurbelwinkels feststellt, kann ein Grenzschalter, ein Näheschalter oder dergleichen anstelle des veranschaulichten Winkelsensors 28 sein.
Das Mittel, das den Druck des Drucköls innerhalb der hydraulischen Kammer 12 feststellt, kann ein Drucksensor mit elektrischer Kapazität, ein Drucksensor mit elektromagnetischer Induktion oder dergleichen anstelle des veranschaulichten Drucksensors 27 vom Dehnungsmessertyp sein.
Der Zeitpunkt zum Feststellen des Anfangsdrucks des Drucköls, das in die hydraulische Kammer 12 gespeist wird, ist nicht auf die Position des oberen Totpunkts begrenzt, sondern er kann der Zeitpunkt sein, zu dem keine große Last während der Preßbearbeitung auf die hydraulische Kammer 12 wirkt. Folglich kann der Anfangsdruck während der Zeitdauer festgestellt werden, die sich bis zur Position des oberen Totpunkts nach der Preßbearbeitung erstreckt, oder während der Zeitdauer, die von der Position des oberen Totpunkts bis direkt vor der Preßbearbeitung andauert.
Ein Stellglied zum Einstellen der Matrizenhöhe kann ein hydraulisches, pneumatisches oder ähnliches Stellglied anstelle des veranschaulichten Elektromotors 24 sein.
Die mechanische Presse 1, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, kann vom Kardantyp oder vom Gestängetyp oder dergleichen anstatt vom veranschaulichten Kurbeltyp sein.

Claims

1. Verfahren zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse, wobei die mechanische Presse (1) einen Schlitten (3) aufweist, in dem eine eine Überlast aufnehmende hydraulische Kammer (12) vorgesehen ist, und sie ihre Antriebskraft auf den Schlitten (3) durch Drucköl überträgt, das die in hydraulische Kammer (12) gespeist wird, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Speichern einer Beziehung zwischen einem Druck (P) des Drucköls, das mit einer Arbeitskraft (F) während einer Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und einer Größe der Arbeitskraft (F) als mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6), entsprechend einem Anfangsdruck des einzuspeisenden Drucköls in einem Computer (33); und

wenn jede Arbeitskraft, die während einer Preßbearbeitung erzeugt wird, durch den Computer (33) berechnet wird,

zuerst Feststellen eines Drucks des Drucköls vor jeder Preßbearbeitung und Speichern des festgestellten Drucks als Vorlastdruck (Pa1),

als nächstes Feststellen eines maximalen Drucks des Drucköls, das während der Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und Speichern des festgestellten Drucks als Spitzendruck (Pb1), und

anschließend Berechnen einer Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend dem Vorlastdruck (Pa1) und des Spitzendrucks (Pb1).

2. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse mit einer eine Überlast aufnehmenden hydraulischen Kammer (12), die innerhalb eines Schlittens (3) der mechanischen Presse (1) vorgesehen ist, wobei Drucköl in die hydraulische Kammer (12) gespeist wird und eine Pressenantriebskraft auf den Schlitten (3) übertragen wird, einem Druckfeststellungsmittel (27) zum Feststellen eines Drucks des Drucköls und einem Computer (33), der auf der Basis des abgetasteten Signals des Druckfeststellungsmittels (27) arbeitet, wobei der Computer (33) eine Beziehung zwischen einem Druck (P) des Drucköls, das mit einer Arbeitskraft (F) während einer Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, und einer Größe der Arbeitskraft (F) als mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6) entsprechend einem Anfangsdruck des einzuspeisenden Drucköls speichert, und eine Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend einem Vorlastdruck (Pa1), der vor jeder Preßbearbeitung festgestellt wird, und eines Spitzendrucks (Pb1) des Drucköls, das während der Preßbearbeitung unter Druck gesetzt wurde, berechnet.

3. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 2, wobei der Computer (33) jeweils eine Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6) für vorbestimmte Anfangsdrücke des einzuspeisenden Drucköls speichert und mindestens eine Druckerzeugungseigenschaft (A1) entsprechend dem Vorlastdruck (Pa1) unter der Vielzahl von Druckerzeugungseigenschaften (A1), (A2), (A3), (A4), (A5) und (A6) auswählt, um eine Arbeitskraft (F1) auf der Basis der ausgewählten mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1) und des Spitzendrucks (Pbl) zu berechnen.

4. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Computer (33) mit einem Stellglied (24) zum Einstellen einer Matrizenhöhe verbunden ist, und die berechnete Arbeitskraft (F1) mit entweder einem Sollbereich (X) oder mindestens einem Sollwert verglichen wird, wobei das Stellglied (24) auf der Basis des Vergleichs angetrieben wird, um dadurch die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.

5. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 4, wobei im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nahe einem oberen Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, das Stellglied (24) in einer Richtung zum Erhöhen der Matrizenhöhe angetrieben wird, und andererseits im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nahe einem unteren Grenzwert des Sollbereichs (X) liegt, das Stellglied (24) in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe angetrieben wird, um die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb des Sollbereichs (X) zu halten.

6. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 4, wobei zwei Sollwerte eines oberen Grenzwerts und eines unteren Grenzwerts als Sollwert vorgesehen werden, und im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nicht geringer ist als der obere Grenzwert, das Stellglied (24) in einer Richtung zum Erhöhen der. Matrizenhöhe angetrieben wird, und andererseits im Fall, daß die berechnete Arbeitskraft (F1) nicht höher als der untere Grenzwert ist, das Stellglied (24) in einer Richtung zum Senken der Matrizenhöhe angetrieben wird, um die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb des gewünschten Bereichs zu halten.

7. Vorrichtung zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 2 oder 3, wobei der festgestellte Vorlastdruck (Pa1) mit einem Anfangsdruck der mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6) verglichen wird und die Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft, die durch den Vergleich erhalten wird, und des Spitzendrucks (Pb1) berechnet wird.

8. Verfahren zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 1, wobei der Computer (33) mit einem Stellglied (24) zum Einstellen einer Matrizenhöhe verbunden ist und die berechnete Arbeitskraft (F1) mit entweder einem Sollbereich (X) oder mindestens einem Sollwert verglichen wird, wobei das Stellglied (24) auf der Basis des Vergleichs angetrieben wird, um dadurch die Arbeitskraft (F) während der Preßbearbeitung innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten.

9. Verfahren zum Messen einer Arbeitskraft einer mechanischen Presse nach Anspruch 1, wobei der festgestellte Vorlastdruck (Pa1) mit einem Anfangsdruck der mindestens einen Druckerzeugungseigenschaft (A1, A2, A3, A4, A5, A6) verglichen wird und die Arbeitskraft (F1) auf der Basis einer Druckerzeugungseigenschaft, die durch den Vergleich erhalten wird, und des Spitzendrucks (Pb1) berechnet wird.