EP0316519A1 - Verfahren zur Messung und Korrektur der Stösselverstellung bei schnellaufenden Hubpressen und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Messung und Korrektur der Stösselverstellung bei schnellaufenden Hubpressen und Schaltung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0316519A1
EP0316519A1 EP19880113357 EP88113357A EP0316519A1 EP 0316519 A1 EP0316519 A1 EP 0316519A1 EP 19880113357 EP19880113357 EP 19880113357 EP 88113357 A EP88113357 A EP 88113357A EP 0316519 A1 EP0316519 A1 EP 0316519A1
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EP
European Patent Office
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measured
ram
plunger
amplitude
circuit
Prior art date
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EP19880113357
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French (fr)
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EP0316519B1 (de
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Helmuth Frisch
Johann Hartinger
Alois Weber
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S+S Elektronik Geraetebau GmbH
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S+S Elektronik Geraetebau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0029—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing means for adjusting the space between the press slide and the press table, i.e. the shut height
    • B30B15/0041—Control arrangements therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/141—With means to monitor and control operation [e.g., self-regulating means]

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a circuit for performing such a method.
  • a circuit arrangement by means of which the actual value immersion depth of such a tappet is determined by inductive measurement and with which a corresponding actual / target value comparison is then possible in order to carry out the required correction is known from DE-PS 27 31 084.
  • the tappet adjustment at stroke rates of over 600 strokes per minute is corrected by means of a motor which acts via a gear train with a high reduction ratio on a pin bearing adjusting element, by means of which the tappet opposes its drive member is adjustable, wherein the immersion depth can be changed, that is, corrected in the desired manner.
  • this known circuit can also be used to make a correction via a program stored in a memory, and depending on the number of strokes corresponding to this program, monostable flip-flops are supplied with control signals which in turn control the correction motor according to the signal information.
  • Another known circuit arrangement for an actuator of a plunger adjustment uses at least one limit switch for detecting the immersion depth, which is adjustably attached to the press frame in the action of the plunger and whose signal output is connected to the set input of a first flip-flop, the signal output is in turn coupled back to a reset input of a further flip-flop by means of a branch line via a switching stage which determines the size of an adjustment step, a set input of a further flip-flop having a switch activated when the cutting press is interrupted and a reset input of the latter flip-flop is connected to a further switch which is activated when the plunger has reached a lowermost position relative to its drive element, which it must not fall short of depending on the tool.
  • the two known circuit arrangements have the advantage that the ram adjustment is possible during the operation of the press, on the other hand however, the main disadvantage that these are very complex circuit arrangements, with a correspondingly high outlay on costs for both the hardware and the software side.
  • the present invention uses this known prior art and it is based on the object of providing a method and a circuit arrangement of the generic type and designing such that the plunger immersion depth measurements and the corrections which can be carried out with them are carried out with the least possible susceptibility to malfunction and with a manageably low outlay on equipment becomes possible.
  • the present task solution advantageously enables the increasingly precise tools of the type of interest here to be able to adapt to the higher quality requirements, even with an increased stroke rate of the presses.
  • Special parts in the electrical and electronics industry can therefore be manufactured with very tight tolerances regardless of the stroke speed, specifically for stroke speeds that can be, for example, 2000 strokes per minute.
  • the measuring system used is robust enough to withstand the harsh environmental conditions prevailing for such press operations without that this affects its high measuring accuracy.
  • the implementation of the method with the associated circuit arrangement is simple, in particular also for the operator of the press, whereby restrictions on the tool installation space, in contrast to the prior art, are practically completely eliminated. It is also not necessary in the present solution to the problem to have to make readjustments, or to have to carry out special mechanical adjustments and thus time-consuming work on the press itself.
  • a tape applied to a metal band and magnetized at certain high-precision intervals serves as a measuring ruler, while the sensor head is characterized by four coils that are fed with a carrier frequency, the voltage induced in the coils being fed to the function evaluation by the relative movement between the metal band and the sensor . Because the coil arrangement in the detector head supplies two sine voltages offset by ninety degrees, a directional detection of the relative movement between the metal strip and the sensor head and thus between the ram movement and the press frame can be predefined in a simple manner.
  • the evaluation of the inductive and thus non-contact measurement method is particularly simple in that first a rough path measurement is carried out by generating counting pulses at the zero crossings of the sine / cosine functions and that the amplitude value is stored at the reversal points for the two functions and this for the exact ones Measurement is evaluated.
  • the Relativbe serve movement between the sensor head and permanent magnetic head equally as for the evaluation of their automatic operation, tei the possible existing deviation is first measured and displayed and after measurement of the deviation the machine is stopped, if the measurement proves a correction necessary, which in turn is then carried out automatically.
  • Block 3 takes the magnetic ruler 1, which is characterized by alternating magnetic poles (cf. also FIG. 3) that alternate every two millimeters in length and are applied to a suitable metal strip.
  • the block 3 is firmly attached to the machine frame of the press, for which the receiving channel is used. It is also possible to fix the block 3 not on the static press part but on the moving tool part.
  • the sensor head 4 consists essentially of a detector 2, in which four coils are accommodated, which are acted upon with a suitable carrier frequency.
  • the relative movement between the fixed tool half of the press and the moving tool half, i.e. the plunger, corresponds to the relative movement between the magnetic ruler 1 and the sensor head 4, the detector 2 being moved close to the magnetic ruler and parallel to it in the double arrow direction shown.
  • the contactless length measurement of the distance thus traveled along the north-south pole arrangement which changes every two millimeters at a distance between the magnetic ruler 1 and detector 2 of 0.1 to a maximum of 0.5 mm, influences the amplitude of the carrier frequency and thus modulates the carrier frequency in the Coils of the detector head 4 AC voltages, the respective course of which corresponds to sine functions, but which are offset by 90 degrees to one another, since the distances between the individual coils are matched to the distances between the alternating north-south pole arrangements in the ruler.
  • the Voltage profiles picked up by the detector 2 in the scanning head 4 are fed via a line 6 to the plunger immersion depth measurement unit 7 and processed there in a manner to be described later.
  • a coupling piece 8 makes it possible to separate the sensor head, which in the exemplary embodiment is movably attached to the ram, from the processing and display unit 7 and to install it independently at a suitable location within the press or next to it.
  • the front panel of the device 7 contains a text display for the operator, a numerical display for the measured values obtained, as well as control buttons for different functions and a key selector switch for the possible operating modes.
  • the possible operating modes consist in converting the press, in which parts of the device are set to a certain stroke and thus to a defined ram position, which is about the same as the respective tool change.
  • Another mode of operation under the term “automatic” means that the device automatically orients itself to the new plunger position after the conversion has been carried out, it being possible for the device to measure a certain deviation, and the press then stops first if the deviation exceeds a tolerance limit - or falls below and then makes the necessary correction itself.
  • another operating mode "bypass / stroke"
  • the device outputs are inactive; The current stroke is displayed, whereby this operating mode lies outside the actual operation of the device.
  • ventilation a mode of operation called “ventilation” is provided, which is used to travel a path for the ram in the upward direction that was defined during commissioning, that is to say to separate the two tool halves for test purposes.
  • the contactless, sliding movement of the scanning head 4 along the magnetic ruler 1 initially leads to a rough path measurement by generating counting pulses at the zero crossings of the sine curve in that one pulse results per millimeter of path.
  • the amplitude values are recorded or stored at the reversal points of the voltage curve, and the counting impulses thus given are used to roughly determine the path of a specific stroke quantity.
  • the anologic sinus amplitude measured at the reversal point of the movement of the plunger see also FIG.
  • the plunger immersion depth is fundamentally continuously or variably adjustable, the respective plunger deviation being measured with increasing stroke frequency and the increase in immersion depth being measured by this increasing frequency while the press is running and this is then stopped when a set tolerance limit is either reached is exceeded or undershot upwards or downwards.
  • the deviation that has occurred is corrected during the downtime of the press, for which purpose the press is switched from the "continuous operation" mode to "setup", that is to say discontinuous operation. After the correction that has become necessary is taken into account, the press then operates again until the set tolerance range is left again or until the press may need to be set up again.
  • the use of the scanning head 4 in conjunction with the magnetic ruler 1 in the embodiment shown in FIG. 1 is particularly advantageous in so far as the corrections which can be predetermined thereby are independent of the actual tool, that is to say the plunger and the like. as well as the fixed press half, ie that wear of the individual tool parts does not impair the measuring process, as is the case, for example, with the ram correction using the known limit switches.
  • the sine / cosine curve in the coils within the sensor head 4, which are offset by one millimeter from one another in the exemplary embodiment, is shown in FIG. 2 at the reversal point of the up-down movement of a plunger.
  • the reversal point For the measurement of the reversal point, it is ultimately of no interest how many sine or cosine periods are traversed to the reversal point of the ram; the only thing of interest for the measurement of the reversal point is the last maximum of the sine or cosine function before the reversal point or the amplitude of the functions directly at the reversal point.
  • One of these values is used for the evaluation as a reference voltage and the last one in each case voltage value occurring at the reversal point as a measured value. As can be seen from FIG.
  • the reversal point practically represents a mirror plane for both the sine and the cosine function, which exactly defines the measured value and the reference value for the evaluation electronics and, in the exemplary embodiment, a deviation from the desired immersion depth with an accuracy of up to 1 / 100 millimeters.
  • Fig. 3 shows a block circuit diagram of a circuit which enables the aforementioned functions.
  • the scanning head 4 which is guided past the magnetic ruler at a distance, outputs, via the detector 2 consisting of four coils, which are fed via an oscillator 10 with a suitable carrier frequency, the signals which are modulated by the relative movement between the detector 2 and the magnetic ruler 1 in the form of the aforementioned sine waves. respectively.
  • Cosine signals each directly to an associated low-pass filter 12, 13 or via the digital analog converter 11, 14 to the other low-pass filter 13, 12.
  • Each of the low-pass filters 12, 13 is on the output side with the two peak value memories 15, 17 and 21, 22, one Rectifiers 19 and 43, respectively, and a converter 20, 24 are connected in the manner given in the functional representation.
  • An electronic relay 25 switches the analog output signal information of the modules 19 and 23 to digital commands and leads these digital signals alternately to a peak value memory 28, which is followed by an analog measured value memory 29, corresponding to the analog measured value memories 16, 18, 26 and 27 are connected to the outputs of the peak value memories 15, 17, 21 and 22.
  • the demodulated associated direct voltage components which are superimposed on the alternating voltage components, can be used by measuring the positive and negative peak values and digitizing these measured values for a computer-controlled correction.
  • the integrated switching logic 30, which bwz with the converters 20.
  • the outputs of the analog measured value memories 16, 18, 26, 27 and 29 are at the inputs of a multiplexer 31, the output information of which is amplified by an impedance converter 22 and can be fed to the memory logic 34 via the analog digital converter 33.
  • the multiplexer 31 which can be switched by the computer and whose outputs feed an analog-digital converter as described above, the computer logic thus has access to each individual peak value which is supplied via the individual peak value memories.
  • Half the difference between the peak values corresponds to the DC voltage offset, which is output with the correct sign at the respective digital / analog converter and subtracted at the signal input.
  • the digital-analog converter signal (14, 11) on the output side passes through the low-pass filters 13, 12 in order to suppress the demodulated carrier frequency components (sine / cosine).
  • the rectified signals are output in the manner described above from the rectifiers 19, 23 to the changeover switch 25, which, controlled by the logic circuit 30, switches through the signal which is clearly marked with the last maximum at the point of reversal, to the downstream peak value memory, while at the same time via the logic circuit 30, according to the reversal of direction indicated at the point of reversal, the voltage maximum is stored in the associated measured value memory.
  • the distance in the exemplary embodiment is interpolated within a millimeter to within a hundredth of a millimeter.
  • the measurement of the values added to one millimeter in each case is carried out by the computer 34 by enumerating the zero crossings of the sine and cosine signals.
  • the zero crossings are processed via the logic circuit in the memory 34.
  • the logic memory 34 is also connected to the display and operating part 35 and, of course, the inputs and outputs 36.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Messung und Korrektur der Stößelverstellung bei schnellaufenden Hubpressen beschrieben. Die hierbei verwendeten Stößel dienen zum Schneiden, Stanzen, Biegen- und/oder Prägen von Halbzeugen oder dergleichen mit hohen Toleranzanforderungen. Der Stößel ist in Abhängigkeit von der Hubzahl nachzustellen und der jeweils tatsächliche Wert der Eintauchtiefe des Stößels wird gemessen. Hierzu dient ein mehrere Induktionsschleifen aufweisender Detektorkopf (4), der mit dem Stößelhub entlang eines Permanentmagnetstreifens (1) geführt wird, der in seiner Längsausdehenung in einer Vielzahl sich abwechselnder Nord-Süd-Pole unterteilt ist. Der induzierte Spannungsverlauf wird über Cosinus- und Sinusfunktionen der Induktionsschleifen für jede vorgegebene Weglängeneinheit abgegriffen und die Amplituden beider Funktionen am Umkehrpunkt gemessen und ausgewertet, und zwar dergestalt, daß die eine der Amplituden bzw. das der am Umkehrpunkt gemessenen Amplitude benachbarte Maximum als Referenzspannung dient und die andere Amplitude den Meßwert vorgibt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Schaltung zur Durchführung eines solchen Ver­fahrens.
  • Es ist bei schnellaufenden Hubpressen bekannt, daß die Eintauchtiefe des Oberwerkzeuges in ein zuge­höriges Unterwerkzeug mit zunehmender Arbeitsge­schwindigkeit zunimmt, wodurch sich die an die Presse gestellten Toleranzanforderungen sowohl für Schneide- oder Stanzvorgänge, als auch für Biege- und Prägearbeiten erheblich verschieben und negativ beeinflußt werden. Aber nicht nur die zu fertigenden Halbzeuge oder dergleichen leiden unter der Stößelverstellung, auch die Werkzeuge unterliegen hierdurch einem erhöhten Verschleiß, wodurch sich häufige Stillstandzeiten und erhöhte Werkzeugkosten nicht vermeiden lassen.
  • Eine Schaltungsanordnung mittels der die Ist-Wert-­Eintauchtiefe eines solchen Stößels durch induktive Messung ermittelt wird und mit der dann ein entspre­chender Ist-Sollwertvergleich möglich ist, um die erforderliche Korrektur vorzunehmen, ist aus der DE-PS 27 31 084 bekannt. Dort wird die Stößelver­stellung bei Hubzahlen von über 600 Hüben pro Minute mittels eines Motors korrigiert, der über einen Getriebezug mit hoher Untersetzung auf ein Hublager-­Einstellglied wirkt, durch das der Stößel gegenüber seinem Antriebsorgan verstellbar ist, wobei die Eintauchtiefe geändert, das heißt, in der gewünsch­ten Weise korrigiert werden kann. Anstelle der laufenden Ist-Wertmessung der Eintauchtiefe kann bei dieser bekannten Schaltung auch eine Korrek­tur über ein in einem Speicher abgespeichertes Programm vorgenommen werden, wobei in Abhängikeit von der Hubzahl entsprechend diesem Programm monostabilen Kippstufen Stellsignale zugeführt wer­den, die ihrerseits den Korrekturmotor entsprechend den Signalinformationen ansteuern.
  • Eine andere bekannte Schaltungsanordnung für einen Stellantrieb einer Stößelverstellung (DE-PS 2833829) benutzt zur Erfassung der Eintauchtiefe mindestens einen Endschalter, der im Wirkungsweg des Stößels einstellbar am Pressengestell angebracht ist und dessen Signalausgang mit dem Setzeingang eines ersten Flip-Flops verbunden ist, dessen Signalaus­gang wiederum mittels einer Abzweigleitung über eine die Größe eines Verstellschrittes bestimmen­den Schaltstufe auf einen Rücksetzeingang eines weiteren Flip-Flops rückgekoppelt ist, wobei ein Setzeingang eines noch weiteren Flip-Flops mit einem bei Unterbrechung des Betriebes der Schnitt­presse aktivierten Schalter und ein Rücksetzeingang des letzgenannten Flip-Flops mit einem weiteren Schalter verbunden ist, der aktiviert wird, wenn der Stößel eine unterste Lage gegenüber seinem Antriebsorgan erreicht hat, die er werkzeugbe­zogen nicht unterschreiten darf.
  • Die beiden bekannten Schaltungsanordnungen haben den Vorteil, daß die Stößelverstellung während des Betriebes der Presse möglich ist, andererseits jedoch den wesentlichen Nachteil, daß es sich hierbei um sehr aufwendige Schaltungsanordnungen handelt, mit entsprechend hohem Aufwand an Kosten sowohl für die Hardwareals auch die Softwareseite.
  • Die vorliegende Erfindung setzt bei diesem bekannten Stand der Technik ein und es liegt ihr die Aufgabe zu­grunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art zuschaffen und so auszu­bilden, daß die Stößeleintauchtiefenmessungen und die hiermit durchführbaren Korrekturen bei geringst­möglicher Störanfälligkeit und mit einem über­schaubar geringem apparativem Aufwand möglich wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­gebenen Merkmale erreicht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen isnbesondere auch für die Ausbildung der Schaltung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die vorliegende Aufgabenlösung ermöglicht es in vorteilhafter Weise die immer präziser arbeitenden Werkzeuge der hier interessierenden Art, den höheren Qualitätsanforderungen anpassen zu können und zwar auch bei noch gesteigerter Hubzahl der Pressen. Spezialteile der Elektro- und Elektronikindustrie lassen sich somit mit sehr engen Toleranzen hubge­schwindigkeitsunabhängig fertigen, und zwar für Hubgeschwindigkeiten die z.B. 2000 Hübe pro Minute betragen können. Das verwendete Meßsystem ist robust genug um den rauhen, für derartige Pressenbetriebe gegebenen Umgebungsbedingungen standzuhalten, ohne daß hierdurch seine hohe Meßgenauigkeit beinträchtigt wird. Die Durchführung des Verfahrens mit der zuge­hörigen Schaltungsanordnurg ist einfach, insbesondere auch für die Bedienungsperson der Presse, wobei Be­schränkungen des Werkzeugeinbauraumes, im Gegensatz zum Stand der Technik praktisch vollkommen entfallen. Auch ist es bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Aufgabenlösung nicht erforderlich Nachjustierungen vornehmen zu müssen, oder besondere mechanische Anpassungen und damit zeitraubende Arbeiten an der Presse selbst ausführen zu müssen.
  • Ein auf ein Metallband aufgebrachtes und in be­stimmten hochgenauen Abständen magnetisiertes Band dient als Meßlineal, während der Sensorkopf sich durch vier Spulen kennzeichnet, die mit einer Träger­frequenz gespeist werden, wobei durch die Relativ­bewegung zwischen Metallband und Sensor die in den Spulen induzierte Spannung der Funktionsauswertung zugeführt wird. Dadurch, daß die Spulenanordnung im Detektorkopf zwei um neunzig Grad versetzte Sinus­spannungen liefert, läßt sich auf einfache Weise eine Richtungserkennung der Relativbewegung zwischen Metallband und Sensorkopf und damit zwischen Stößel­bewegung und Pressengestell vorgeben. Besonders einfach ist die Auswertung der induktiven und damit berührungslosen Meßmethode dadurch, daß zunächst eine grobe Wegmessung durch Erzeugung von Zählimpul­sen an den Nulldurchgängen der Sinus-/Cosinusfunktion­en erfolgt und daß eine Speicherung des Amplituden­wertes an den Umkehrpunkten für die beiden Funktionen vorgenommen und diese für die exakte Messung ausge­wertet wird.
  • Für die Umrüstung einer Presse kann die Relativbe­ wegung zwischen Sensorkopf und Permanentmagnetkopf gleichermaßen dienen wie für die Auswertung ihres automatischen Betriebes, tei dem zunächst die gege­benenfalls vorliegende Abweichung gemessen und ange­zeigt wird und nach erfolgter Messung der Abweichung die Maschine angehalten wird, falls sich durch die Messung eine Korrektur für erforderlich erweist, die ihrerseits dann automatisch durchgeführt wird.
  • Anhand der beiliegenden Zeichnungen soll die vor­liegende Verfahrensweise näher beschrieben werden, wobei diese auch eine vorteilhafte Schaltungsan­ordnung zur Druchführung des vorliegenden Verfahrens beinhaltet.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 Einzelne Teile der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in perspektivischer Wiedergabe,
    • Fig. 2 eine Funktionsdarstellung der am Umkehrpunkt des Stößels gemessenen Amplituden zur Verdeutlichung des vorliegenden Verfahrens und
    • Fig. 3 einen beispielsweisen Schaltungs­aufbau zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Eine vorteilhafte gerätemäßige Ausführungsform für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Messung und Korrektur der Stößelverstellung bei schnellaufenden Hubpressen wird in Fig. 1 perspek­tivisch, hinsichtlich der hierfür erforderlichen Einzelteile wiedergegeben. Dabei nimmt der Block 3 das Magnetlineal 1 auf, welches sich durch in hoch­genauen Abständen von alle zwei Millimeter Länge alternierend wechselnden Magnetpolen(vgl. auch Fig. 3) kennzeichnet, die auf ein geeignetes Metallband aufgebracht sind. Der Block 3 wird fest am Maschinen­gestell der Preße montiert,wofür die Aufnahmerinne dient. Es ist auch möglich, den Block 3 nicht am statischen Pressenteil, sondern am bewegten Werkzeugteil zu befestigen.
  • Der Sensorkopf 4 besteht im wesentlichen aus einem Detektor 2, in dem vier Spulen untergebracht sind die mit einer geeigneten Trägerfrequenz beaufschlagt werden. Die Relativbewegung zwischen feststehender Werkzeughälfte der Presse und der bewegten Werkzeug­hälfte, also dem Stößel, entspricht der Relativbe­wegung zwischen dem Magnetlineal 1 und dem Sensor­kopf 4, wobei der Detektor 2 im dichten Abstand zum Magnetlineal und parallel zu diesem in der dar­gestellten Doppelpfeilric|htung bewegt wird. Die so ermöglichte berührungslose Längenmessung des zurück­gelegten Weges entlang der alle zwei Millimeter wech­selnden Nord-Südpolanordnung bei einem Abstand zwischen Magnetlineal 1 und Detektor 2 von 0,1 bis maximal 0,5 mm, beeinflußt die Amplitude der Trägerfrequenz und moduliert so auf die Trägerfrequenz in den Spulen des Detektorkopfes 4 Wechselspannungen, deren jeweiliger Verlauf Sinusfunktionen entspricht, die jedoch um 90 Grad zueinander versetzt sind, da die Abstände der einzelnen Spulen untereinander ent­sprechend auf die Abstände der alternierenden Nord-­Südpolanordnungen im Lineal abgestimmt sind. Die über den Detektor 2 im Abtastkopf 4 abgenommenen Spannungsverläufe werden über eine Leitung 6 der Stößeleintauchtiefenmessungseinheit 7 zuge­führt und dort in einer später noch zu beschrei­benden Weise verarbeitet.
  • Ein Kupplungsstück 8 ermöglicht die Trennung des im Ausführungsbeispiel am Stößel mit diesem beweg­lich befestigen Sensorkopfes von der Verarbeitungs­und Anzeigeeinheit 7 und deren damit unabhängige Installierung an einem geeigneten Platz innerhalb der Presse oder auch neben dieser.
  • Die Frontplatte des Gerätes 7 beinhaltet eine Text­anzeige für den Bediener, eine Ziffernanzeige für die erhaltenen Meßwerte sowie Bedienungstasten für unterschiedliche Funktionen und einen Schlüssel­wahlschalter für die möglichen Betriebsarten. Die möglichen Betriebsarten bestehen einmal im Umrüsten der Presse bei dem Teile des Gerätes auf einen be­stimmten Hub eingestellt werden und damit auf eine definierte Stößelposition, was etwa mit dem jeweili­gen Werkzeugwechsel identisch ist. Eine weitere Betriebsart unter dem Begriff "Automatik" bedeutet, daß sich das Gerät etwa nach erfolgter Umrüstung automatisch auf die neue Stößelposition orientiert, wobei es möglich ist, daß das Gerät eine bestimmte Abweichung mißt, daraufhin die Presse zu­nächst stoppt wenn die Abweichung eine Toleranz­grenze über- bzw. unterschreitet und dann die er­forderliche Korrektur selbst vornimmt. Bei einer weiteren Betriebsart "Bypass/Hub" sind die Geräte­ausgänge inaktiv; angezeigt wird der jeweils aktuelle Hub, wobei diese Betriebsart außerhalb des eigentlichen Betriebes des Gerätes liegt.
  • Schließlich ist noch eine Betriebsart mit der Bezeichnung "Lüftung" vorgesehen, die dazu ver­wendet wird, einen bei der Inbetriebnahme festge­legten Weg für den Stößel in Aufwärtsrichtung zu fahren, also die beiden Werkzeughälften für Prüf­zwecke auseinander zu fahren.
  • Die berührungslose gleitende Bewegung des Abtast­kopfes 4 entlang des Magnetlineal 1 führt zunächst durch Erzeugung von Zählimpulsen an den Nulldurch­gängen des Sinusverlaufes zu einer groben Wegmessung insofern, als sich pro Millimeter Wegstrecke ein Impuls ergibt. Die Amplitudenwerte werden an den Umkehrpunkten des Spannungsverlaufes festgehalten bzw. gespeichert und die damit vorgegebenen Zähl­impulse werden zur groben Ermittlung des Weges einer bestimmten Hubmenge verwendet. Die im Umkehr­punkt der Bewegung des Stößels gemessene anologe Sinusamplitude (vg. hierzu auch Fig. 2 dazu) gibt über die bekannte Arcus-Sinus-Funktionsverknüpfung dann den genauen Wert an bzw. es ist,wie nachfolgend noch näher beschrieben, möglich diesen hierdurch zu ermitteln, wobei in diesem Zusammenhang noch zu erwähnen ist, daß durch die versetzte Spulenanord­nung im Detektorkopf und die damit gegebene Versetzung der Spannungsverläufe um 90 Grad auch eine Richtungs­erkennung der Stößelbewegung möglich ist.
  • Die Stößeleintauchtiefe ist grundsätzlich konti­nuierlich bzw. variabel einstellbar, wobei die jeweilige Stößelabweichung bei steigender Hub­frequenz und die Erhöhung der Eintauchtiefe durch diese steigende Frequenz während des Laufes der Presse gemessen wird und diese dann angehalten wird wenn eine eingestellte Toleranzgrenze entweder nach oben oder nach unten überschritten bzw. unterschritten wird. Die Korrektur der aufgetre­tenen Abweichung erfolgt während der Stillstand­zeit der Presse, wofür diese von der Betriebsart "Dauer­lauf" auf "Einrichten" also diskontinuierlichen Betrieb umgeschaltet wird. Nach Berücksichtigung der erforderlich gewordenen Korrektur arbeitet die Presse dann wieder bis erneut der eingestellte Toleranzbereich verlassen wird bzw. bis zur gegebenen­falls erforderlich werdenden Neueinrichtung der Presse.
  • Die Verwendung des Abtastkopfes 4 in Verbindung mit dem Magnetlineal 1 in der in Fig. 1(unter Weglassung der eigentlichen Presse) dargestellten Ausführungs­form ist in sofern besonders vorteilhaft, als die hierdurch vorgebbaren Korrekturen sowohl unab­hängig vom eigentlichen Werkzeug, also dem Stößel und dgl., als auch der feststehenden Pressenhälfte sind, d.h., daß Abnutzungen der einzelnen Werk­zeugteile das Meßverfahren nicht beeinträchtigen, wie das beispielsweise bei der Stößelkorrektur mittels der bekannten Endwertschalter der Fall ist. Der Sinus-/Cosinusverlauf in den im Ausführungs­beispiel um jeweils einen Millimeter voneinander ver­setzten Spulen innerhalb des Sensorkopfes 4, ist in Fig. 2 am Umkehrpunkt der Auf-Abbewegung eines Stößels dargestellt. Für die Messung des Umkehrpunktes ist letztlich uninteressant wieviel Sinus- bzw. Cosinus­perioden zum Umkehrpunkt des Stößels durchschritten werden; für die Messung des Umkehrpunktes interessiert einzig und allein das letzte Maximum der Sinus- bzw. Cosinusfunktion vor dem Umkehrpunkt bzw. die Ampli­tude der Funktionen unmittelbar im Umkehrpunkt. Einer dieser Werte wird jeweils für die Auswertung als Referenzspannung verwertet und der jeweils letzte im Umkehrpunkt auftretende Spannungswert als Meß­wert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich stellt der Umkehr­punkt praktisch eine Spiegelebene sowohl für die Sinus- als auch die Cosinusfunktion dar, die den Meßwert und den Referenzwert für die Auswerteelektro­nik exakt definiert und im Ausführungsbeispiel eine Abweichung von der Soll-Eintauchtiefe mit einer Ge­nauigkeit bis zu 1/100 Millimeter ermöglicht.
  • Fig. 3 zeigt ein Blockschaltdiagramm einer Schaltung die die vorgenannten Funktionen ermöglicht. Danach gibt der im Abstand an dem Magnetlineal vorbeigeführte Abtastkopf 4 über den aus vier Spulen bestehenden De­tektor 2, die über einen Oszillator 10 mit einer ge­eigneten Trägerfrequenz gespeist sind, die durch die Relativbewegung zwischen Detektor 2 und Magnetlineal 1 modulierten Signale in Form der genannten Sinus-­bzw. Cosinussignale jeweils direkt auf ein zugehöri­ges Tiefpassfilter 12, 13 bzw. über die Digital­analogwandler 11, 14 auf das jeweils andere Tiefpass­filter 13, 12. Jedes der Tiefpassfilter 12, 13 ist ausgangssseitig jeweils mit den beiden Spitzenwert­speichern 15, 17 bzw. 21, 22,einem Gleichrichter 19 bzw. 43, sowie einem Wandler 20, 24 in der aus der Funktionsdarstellung gegebenen Weise verbunden.
  • Ein elektronisches Relais 25 schaltet die analogen ausgangsseitigen Signalinformationen der Baugruppen 19 bzw. 23 auf digitale Befehle um und führt diese digitalen Signale wechselseitig einem Spitzenwert­speicher 28 zu, dem ein analoger Meßwertspeicher 29 nachgeschaltet ist, entsprechend den analogen Meß­wertspeichern 16, 18, 26 und 27 die mit den Aus­gängen der Spitzenwertspeicher 15, 17, 21 und 22 in Verbindung stehen. Somit können für eine Aus­ wertung der durch die Amplitudenwerte der Spulen des Detektors 2 gewonnen Signale als Weginformation die demodulierten zugehörigen Gleichspannungsan­teile, welche den Wechselspannungsanteilen über­lagert sind, durch Messung der positiven und negativen Spitzenwerte und die Digitalisierung die­ser Meßwerte für eine rechnerkontrollierte Korrek­tur benutzt werden. Hierfür wird die integrierte Schaltlogik 30, die mit den Wandlern 20 bwz. 24 ver­bunden ist, von diesen so angesteuert, daß synchron zu den Nulldurchgängen der Sinus- und der Cosinus­signale zunächst die Speicherimpulse für die Analog­meßwertspeicher 16, 18, 26 und 27 bzw. 29 und an­schließend die Rücksetzimpulse für die Spitzenwert­speicher 15, 17, 21, 22 bzw. 28 vorgegeben bzw. er­zeugt werden. Die Ausgänge der Analogmeßwertspeicher 16, 18, 26, 27 und 29 liegen an den Eingängen eines Multiplexers 31, dessen Ausgangsinformation mittels eines Impedanzwandlers 22 verstärkt wird und über den Analogdigitalwandler 33 an der Speicherlogik 34 zuführbar ist. Mittels des vom Rechner umschalt­baren Multiplexers 31, dessen Ausgänge wie vorstehend beschrieben einen Analogdigitalwandler speisen , hat die Rechnerlogik somit einen Zugriff auf jeden ein­zelnen Spitzenwert der über die einzelnen Spitzen­wertspeicher zugeführt wird. Jeweils die halbe Differenz der Spitzenwerte entspricht dem Gleich­spannungsoffset, der vorzeichenrichtig am jeweiligen Digitalanalogwandler ausgegeben und am Signalein­gang subtrahiert wird. Nach erfolgter Korrektur durch­läuft das ausgangsseitige Digitalanalogwandler­signal (14, 11) die Tiefpassfilter 13, 12 um die demodulierten Trägerfrequenzanteile (Sinus/Cosinus) zu unterdrücken. Die gleichgerichteten Signale werden in der vorbeschriebenen Weise ausgangsseitig von den Gleichrichtern 19, 23 dem Umschalter 25 zugeführt, der gesteuert von der Logikschaltung 30, das eindeutig mit dem letzten Maximum am Um­kehrpunkt gekennzeichnete Signal durchschaltet, und zwar zum nachgeschalteten Spitzenwertspeicher, wobei gleichzeitig über die Logikschaltung 30 zu­folge der am Umkehrpunkt angegebenen Richtungs­umkehr das Spannungsmaximum im zugehörigen Meß­wertspeicher gespeichert wird.
  • Durch Normierung der Umkehrspannung auf den zugehörigen Spitzenwert und die anschließende Bewertung über die Arcus-Sinus-Funktion erfolgt eine Interpolation der Wegstrecke im Ausführungsbeispiel innerhalb eines Millimeters auf ein hundertstel Millimeter genau.
  • Die Messung der jeweils auf einen Millimeter ergänzten Werte wird durch Aufzählung der Nulldurchgänge des Sinus- und des Cosinussignales vom Rechner 34 durchge­führt. Die Nulldurchgänge werden über die Logik­schaltung im Speicher 34 verarbeitet. Laut Funktions­diagramm ist der Logikspeicher 34 darüber hinaus mit dem Anzeige- und Bedienungsteil 35, sowie selbst­verständlich den Ein- und Ausgängen 36 verbunden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung und Korrektur der Stößel­verstellung bei schnellaufenden Hubpressen, die aus einem Unterwerkzeug und einem hierzu relativ bewegbaren Oberwerkzeug bzw. Stößel bestehen zum Schneiden, Stanzen, Biegen- und/oder Prägen von Halbzeugen oder dergleichen mit hohen Toleranzan­forderungen, bei dem der Stößel in Abhängigkeit von der Hubzahl nachzustellen ist und der jeweils tatsächliche Wert der Eintauchtiefe des Stößels gemessen und mit der Soll-Eintauch­tiefe verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrere Induktionsschleifen aufweisender Detektorkopf mit dem Stößelhub entlang eines, in an sich bekannten, Permanentmagnetstreifens ge­führt wird, der in seiner Längsausdehnung in eine Vielzahl sich abwechselnder Nord-Süd-Pole unter­teilt ist, wobei der induzierte Spannungsver­lauf über Cosinus- und Sinusfunktionen der Induktionsschleifen für jede vorgegebene Weg­längeneinheit abge­griffen wird, und die Amplituden beider Funktion­en am Umkehrpunkt gemessen und ausgewertet werden, dergestalt, daß die eine der Amplituden bzw. das der am Umkehrpunkt gemessenen Amplitude benachbarte Maximum als Referenzspannung dient und die andere Amplitude den Meßwert vorgibt.
2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß wahlweise der Detektorkopf und/oder der Permanentmagnetstreifen oder dergleichen gegenüber dem feststehenden Werkzeug beweglich ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf im dichten Abstand zum Magnetlineal und parallel hierzu bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößeleintauchtiefe kontinuierlich variabel während des Laufes der Hubpresse gemessen wird, und daß die Stößelkorrektur während des Stillstandes der Presse nach Über- bzw. Unterschreiten einer eingestellten Toleranzgrenze vorge­nommen wird.
5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nulldurchgang jeder der über die Detektorspulen gegebenen Sinusfunktionen ein Zählimpuls für eine grobe Wegmessung vorgegeben wird.
6. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Umkehrpunkt der Bewegung des Stößels die gemessenen Amplitudenwerte einer Arcus-Sinus-Funktions­verknüpfung unterworfen werden.
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