[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Presse beim Herstellen von
gepressten Formlingen aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, mit einem Presswerkzeug,
einer elektronischen Steuerung, sowie mit einer auf das Presswerkzeug folgenden Prüfstation
zur automatischen Erfassung von Maßen sowie zum Aussortieren von Formlingen, die von
der Presse schwingungsentkoppelt ist, bei dem der Werkstoff in eine Form eingefüllt
und durch Bewegen mindestens eines Stempels, der relativ zu der Form bewegbar ist,
zusammengepresst wird.
[0002] Es ist bekannt, Formteile aus Hartmetall, Keramik, Sintermetallen oder dgl. mit Hilfe
von Pressen herzustellen. Das pulverförmige bzw. granulatförmige Material wird mittels
einem Presswerkzeug von den Pressen zu einem Formling geformt, der anschließend einem
Sinterprozess unterworfen wird. Eines der bedeutensten Formgebungsverfahren ist das
Axialpressen. Ein dafür vorgesehenes Press-werkzeug besteht im einfachsten Fall aus
einem Ober- und einem Unterstempel und einer Formmatrize aus gehärtetem Stahl bzw.
Hartmetall. Nach dem Füllen der Form mit beispielweise pulverförmigem Material wird
das Pulver durch die Stempel des Presswerkzeuges verdichtet. Man unterscheidet hierbei
zwischen einseitigem und beidseitigem Pressen, das heißt es wird entweder nur der
Ober- oder der Unterstempel oder beide zugleich bewegt. Der mindestens eine bewegte
Stempel wird dabei von einem geeigneten Kraftantrieb angetrieben, entweder mechanisch
oder hydraulisch.
[0003] Bei einer hydraulischen Presse, etwa nach
DE 197 17 217 C2, ist jeweils ein oberer und ein unterer Pressenzylinder mit dem Ober- und dem Unterstempel
verbunden, die einer Matrizenbohrung zugeordnet sind. Das Pulver wird bei in die Matrizenbohrung
eingefahrenem Unterstempel mit Hilfe eines Füllschuhes eingefüllt. Eine genaue Dosierung
erfolgt dadurch, dass der Unterstempel anschließend um einen vorgegebenen Betrag hochgefahren
und über die Matrizenplattenoberfläche überstehendes Pulver mittels Abstreifen entfernt
wird. Danach wird mit dem Oberstempel, der in die Matrize von oben her einfährt, das
Pulver zusammengepresst, wobei der Unterstempel entsprechend verstellt werden kann.
[0004] Bei der Herstellung von gepressten Formlingen ist es entscheidend, dass die einzelnen
Formlinge einer Serie eine annähernd gleiche Dichte bei im Wesentliche konstanten
Abmessungen aufweisen. Hierzu ist es erforderlich, den maximalen Pressdruck, der in
der Endposition zum Beispiel des Oberstempels erzielt wird, bei jedem Pressvorgang
möglichst gleich zu halten. Naturgemäß ergibt sich für die maximale Presskraft bei
der Produktion der Formlinge eine Streuung, abhängig vom Stempelhub, der durch die
Füllmenge und die Verteilung des Pulvers in der Form bestimmt wird. Bedingt durch
Veränderungen des Pulvers aufgrund von Umgebungseinflüssen, eine geringe unterschiedliche
Füllmenge oder eine inhomogene Verteilung des Pulvers in der Form können in Folge
gefertigte Formlinge nach dem Pressen ein unterschiedliches Gewicht bzw. Maße aufweisen.
Bereits geringfügige Abweichungen zueinander oder zu vorgegebenen Sollwerten können
einen erhöhten Ausschussanteil nach dem Sintern zur Folge haben.
[0005] Es ist beispielsweise aus
DE 101 42 623 C2 bekannt, von Zeit zu Zeit die Häufigkeitsverteilung des mittels einer Druckmessdose
bei jedem Pressvorgang erfassten Pressdruckes zu ermitteln und daraus die Standardabweichung
zu bestimmen. Die Standardabweichung liegt bekanntlich zwischen den Wendepunkten der
Gauß'schen Verteilungskurve und ist ein Maß für die Streuung des Pressdruckes und
damit ein Indikator für die Streuung von Gewicht und Maßen des Formlings. Weicht die
ermittelte Standardabweichung des Pressdruckes von einer vorgegebenen minimalen Abweichung
ab, so wird nach dem beschriebenen Verfahren von Zeit zu Zeit mindestens ein Parameter
des Pressvorganges geändert.
[0006] Diese Art der statistischen Prozessregelung dient dazu, den Pressprozess kontinuierlich
zu beobachten und gegebenenfalls zu korrigieren. Die Produktionsüberwachung mit Hilfe
der statistischen Prozessregelung (SPC) basiert dabei auf einer stichprobenförmigen
Prüfung gepresster Formlinge nach der Fertigung eines Teilloses eines Fertigungsloses.
Eine an eine solche Nachprüfung der Formlinge gekoppelte Prozessregelung dient im
wesentlichen der Eliminierung systematischer Einflüsse und wirkt verzögert auf den
Pressprozess ein. Dieses häufig praktizierte Verfahren hat insbesondere den Nachteil,
dass eventuell auftretende kritische Abweichungen zu spät erkannt werden und die Korrektur
des Stempelhubes und/oder des Pressdruckes zu spät eingeleitet wird. Es besteht die
Gefahr, dass das Fertigungslos eine entsprechend große Anzahl von Formlingen mit kritischen
Abmessungen aufweist, die bei einer anschließenden Stichprobenprüfung, beispielsweise
bei einer Warenausgangs- oder Wareneingangskontrolle mit statistischer Auswertung
eine Rückweisung des Fertigungsloses begründen könnten. Formlinge mit Toleranzen im
Bereich von wenigen Hundertstel können dadurch bei den üblichen Auswertemethoden nicht
bestehen. Das würde bedeuten, dass sie, obwohl grundsätzlich herstellbar, bei statistischer
Losprüfung die Bedingungen nicht erfüllen und damit als nicht herstellbar zu gelten
hätten.
[0007] Ähnliche Pulverpressen zur Herstellung von Formlingen und Verfahren zur Pressensteuerung
einer derartigen Presse sind weiterhin aus der Patentschrift
US 4,354,811, der Offenlegungsschrift
DE 2 264 247 und der Patentschrift
US3,946,212 bekannt.
[0008] Das Dokument
US4,354,811 offenbart eine hydraulische Pressvorrichtung mit mehreren Kavitäten und Pressstempeln
zur Herstellung von Presslingen. Die Pressvorrichtung ist mit einer automatisch arbeitenden
Prüfstation ausgestattet, die die Höhe aller Presslinge nach dem Pressvorgang feststellt
und außerhalb der Toleranz liegende Presslinge durch Aussortierung zurückweist. Die
Prüfstation korrigiert außerdem in Abhängigkeit von der ermittelten Höhe bei Bedarf
automatisch die Füllmenge der Kavitäten, in dem sie die Position der Gegenstempel
für die Pressstempel motorisch verändert. Die Prüfstation ist von der Pressstation
getrennt und damit schwingungsentkoppelt. Ihr werden die zu prüfenden Presslinge mittels
einem Transportband zugeführt.
[0009] Die Druckschrift
DE 2 264 247 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen mit engen Höhentoleranzen
mittels einer herkömmlichen Presse. Nach dem Pressen wird laufend die Höhe eines gepressten
Formlings mit einem Abtaster festgestellt, der beim Überschreiten eingestellter Toleranzwerte
sofort eine Hubverstellung des Pressstempels auslöst. Dazu ist die Messstation mit
der Pressensteuerung gekoppelt und wirkt mit einer Druckmesseinrichtung für die Pressstempel
zusammen, die zudem die Füllmengen der Kavitäten automatisch verändert.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuern einer Pulverpresse zur Herstellung
gepresster Formlinge vorzuschlagen, mit dem Formlinge mit konstanten Abmessungen innerhalb
eines vorgegebenen Toleranz erzeugbar sind, wobei systematischen und zufälligen Einflüssen
auf den Pressvorgang von in Folge gepressten Formlingen frühzeitig entgegengewirkt
wird, so dass das Fertigungslos eine reduzierte Streuung der Abmessungen der Formlinge
aufweist.
[0011] Das Dokument
US 3,946,212 offenbart ein Qualitätssicherungssystem für die Steuerung einer Schleifmaschine.
Bei diesem Verfahren zur Sicherung der Masshaltigkeit von bearbeiteten Werkstücken,
das von einem Sollwert und einem zugeordneten Toleranzband mit einem maximalen und
einem minimalen Eckwert ausgeht, wird anhand einer Anzahl von bearbeiteten gemessenen
Werkstücken ein Mittelwert und die zugehörige statistische Streubreite von Messwerten
bestimmt. Bei diesem Verfahren erfolgt eine Korrektur des Werkzeuges nur wenn sich
die Masse des Werkstückes im unkritischen Toleranzbereich der Grenze zu dem kritischen
Toleranzbereich nähern. Dabei erfolgt eine Trendberechnung vor dem nächsten Maschinentakt,
die eine aufwändige Berechnung zur Streubreite der Masse der Werkstücke vornimmt.
[0012] Diese Aufgabe wird erfingdungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0013] Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens für eine Pulverpresse zum Herstellen
von gepressten Formlingen aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, wird eine
Presse mit einem Presswerkzeug verwendet, das eine Form zum Einfüllen des Werkstoffs
aufweist, und mit mindestens einem relativ zu der Form bewegbaren Stempel, wobei auf
das Presswerkzeug folgend eine Prüfstation zur automatischen Erfassung von Maßen des
und zum Aussortieren von Formlingen vorgesehen ist, die von der Presse schwingungsentkoppelt
angeordnet ist. Die Presse weist außerdem eine elektronische Steuerung und eine Einrichtung
zur Bestimmung und automatischen Korrektur des Stempelhubes auf. Die Steuerung und/oder
die Prüfstation sind mit einem Speicher ausgestattet, in dem von der Prüfstation ermittelte
Maße zusammen mit Soll-Maßen und den Soll-Maßen zugeordneten Toleranzen speicherbar
sind. Für die Steuerung der Presse kann die Steuerung die jeweils erfassten (Ist-)Maße
fortlaufend mit den Soll-Maßen und mit den von erlaubten Toleranzen bestimmten Grenz-Maßen
automatisch vergleichen und wirkt in Abhängigkeit von dem Ergebnis auf Parameter des
Pressvorgangs, insbesondere den Hub des Pressstempels ein.
[0014] In Abhängigkeit von der Lage eines jeweiligen ermittelten Maßes zu dem entsprechenden
Sollwert erfolgt die Einleitung einer automatischen Korrektur des Stempelhubes durch
die elektronische Steuerung. Dabei kann die Erfassung der Maße des Formlings berührungslos
oder mit Kontakt zu dem Formling vorgenommen werden. Wichtig ist dabei jedoch, dass
die Erfassung eines oder mehrerer toleranzkritischer Maße des Formlings in der Prüfstation
nicht durch von der Presse ausgehende Erschütterungen beeinflusst wird. Dies wird
durch die Schwingungsentkopplung der Prüfstation von der Presse sicher gestellt. Zum
Steuern des Stempelhubes dient eine zentrale Steuerung, die mit einem Speicher zum
Abspeichern von Pressenbetriebsparametern, Presswerkzeugparametern und Soll- und Ist-Zustandsgrößen
der Formlinge ausgestattet ist. Die zentrale Steuerung und der Speicher können Bestandteil
der Presse, des Presswerkzeuges, der Prüfstation oder einer der mitgekoppelten Bedieneinrichtung
sein.
[0015] Besonders geeignet ist eine Prüfstation, die extern der Presse angeordnet ist und
eine Wägeeinrichtung sowie eine oder mehrere Messeinrichtungen für toleranzkritische
Maße aufweist. Die pressenexterne Prüfstation ist mechanisch nicht mit der Presse
verbunden und damit vor Störeinflüssen durch die Presse geschützt. Ihr werden die
gepressten Formlinge jeweils direkt nach dem Pressvorgang automatisch zugeführt. Dies
kann beispielsweise mit einem Transportband oder bevorzugt mit einem Pick-Place-Handlingssystem
oder dergleichen erfolgen. Ein Handlingssystem ist besonders zweckmäßig, um eine lagegenaue
Positionierung für die Messung von toleranzkritischen Maße vorzunehmen. Mit der Wägeeinrichtung
kann das Gewicht des Formlings zur Feststellung seiner Dichte ermittelt werden. Es
ist von Vorteil, die Prüfstation für die Erfassung mehrerer Maße mit mehr als einer
Messeinrichtung sowie für eine genaue Messung mit einer automatischen Reinigungsvorrichtung
für die Wägeeinrichtung und/oder die Messeinrichtung auszustatten. So ist es möglich
mehrere Maße gleichzeitig zu bestimmen, was sich positiv auf die Taktzeit der Prüfstation
auswirkt. Die Reinigungsvorrichtung kann von Formlingen in der Messstation verlorene
Partikel durch Abblasen, Absaugen oder mechanisches Abwischen entfernen. Neben einer
exakten Wägung des Formlings ist so auch eine genaue Bestimmung seiner toleranzkritischen
Maße möglich, da eine Schräglage des Formlings bei der Maßbestimmung ausgeschlossen
ist.
[0016] Außerdem weist die Prüfstation eine Sortiereinrichtung für die Formlinge auf. Mit
der Sortiereinrichtung können die Formlinge, nach dem Bestimmen von Gewicht und/oder
toleranzkritischem Maß und Zuordnung zu einem der Toleranzbereiche, in Abhängigkeit
von der Wertigkeit des Toleranzbereichs in den sie fallen, automatisch aussortiert
werden. So können unter anderem Formlinge die keinen der vorgegebenen Toleranzbereiche
zuzuordnen sind, aus dem Fertigungslos einfach und zuverlässig aussortiert werden.
[0017] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zum Steuern einer derartigen Pulverpresse
die folgenden Schritte vorgesehen:
- Bestimmung und automatische Korrektur des Stempelhubes mittels der elektronischen
Steuerung, wobei wie folgt vorgegangen wird:
- Festlegen eines von Grenzmaßen bestimmten Gesamt-Toleranzbandes für ein oder mehrere
zu prüfende Maße des Formlings;
- Aufteilen des Gesamt-Toleranzbandes für ein solches Maß in einen unkritischen Toleranzbereich
und in einen darauf direkt folgenden kritischen Toleranzbereich, die um einen Sollwert
angeordnet sind;
- Unterteilen des kritischen Toleranzbereiches in einen ersten und in einen daran anschließenden
zweiten Aktionsbereich mit unterschiedlicher Wertigkeit, wobei dem zweiten Aktionsbereich
gegenüber dem ersten Aktionsbereich die höhere Wertigkeit zugeordnet ist;
- Speichern der Sollwerte zusammen mit den Toleranzbereichen und den Aktionsbereichen
für die zu prüfenden Maße in einem Speicher der Prüfstation;
- Erfassen zu prüfender Maße des Formlings unmittelbar im Anschluss an den jeweiligen
Pressvorgang in einer automatischen Prüfstation;
- Speichern der jeweiligen erfassten Maße in dem Speicher der Prüfstation;
- Zuordnen der jeweiligen zuletzt erfassten Maß, in Abhängigkeit ihrer Abweichung vom
entsprechenden Sollwert, zu dem unkritischen Toleranzbereich oder einem der Aktionsbereiche
des kritischen Toleranzbereiches; und
- Einleiten einer sofortigen automatischen Korrektur des Stempelhubes für die Fälle,
dass das zuletzt erfasste Maß nicht dem unkritischen oder kritischen Toleranzbereich
zuordenbar ist, das zuletzt erfasste Maß in den zweiten höherwertigen Aktionsbereich
des kritischen Toleranzbereiches fällt oder dass in direkter Folge mehrere Maße dem
ersten Aktionsbereich des kritischen Toleranzbereiches zugewiesen werden, wobei der
Formling nur als Ausschuss aussortiert wird, wenn sein Maß außerhalb der Toleranzbereiche
liegt.
[0018] Bei diesem Verfahren erfolgt also eine Steuerung bzw. Regelung des Herstellungsprozesses
derart, dass sowohl die Überwachung als auch die Regelung vollautomatisch ablaufen,
wobei die Maße jedes gepressten Formlings geprüft und zur Regelung verwendet werden.
Die Prüfung der Maßhaltigkeit der Prüflinge erfolgt zu hundert Prozent sofort nach
dem Entformen des Formlings aus der Form des Presswerkzeugs, während bereits der nächste
Formling gepresst wird. Somit kann bei Maßabweichungen des vermessenen Formlings,
abhängig von der Wertigkeit des entsprechenden Toleranzbereiches, bereits bei dem
Pressen des übernächsten Formlings Einfluss genommen werden. Demzufolge werden frühzeitig
systematische Einflüsse erkannt und es wird ihnen gegengesteuert, beispielsweise durch
Ausdehnung des Pressstempels durch Temperaturänderung, so dass nur wenige Formlinge
erzeugt, die nicht in Ordnung sind. Für Änderung des axialen Maßes des übernächsten
Formlings wird der Stempelhub derart verändert, dass die Maße des übernächsten Formlings
näher an dem Sollwert für den Formling liegen, vorzugsweise einem Toleranzbereich
zuordenbar sind, der gegenüber dem aktuell gemessenen Formling eine geringere Wertigkeit
aufweist.
[0019] Damit setzt die Regelung nicht erst ein, wenn eine Anzahl von Formlingen nicht in
Ordnung ist. Man benutzt die Regelung schon bei Abweichungen, die noch innerhalb der
Grenzwerte, insbesondere in einem Toleranzbereiches mit unkritischer Wertigkeit liegen.
Die Maße des Formlings werden dabei permanent schrittweise durch Verändern des Stempelhubes
von einem Toleranzbereich mit kritischer Wertigkeit zu einem Toleranzbereich mit weniger
kritischer Wertigkeit, insbesondere mit gewünschter unkritischer Wertigkeit hin verändert,
so dass die Streuung der festgestellten Maße der Formlinge im Fertigungslos deutlich
reduziert ist.
[0020] Es ist vorteilhaft, für die Bestimmung der Toleranzbereiche für die Maße des Formlings
maximale und minimale Grenzmaße zu verwenden, die gegenüber vorgegebenen maximalen
und minimalen, absoluten Eckmaßen eingeschränkt sind. Formlinge mit Maßen, die zwischen
den Grenz- und den Eckmaßen liegen, werden als Ausschuss bewertet und nicht zugelassen.
Sie werden bei der 100 % Kontrolle erkannt und aus dem Fertigungslos ausgeschieden.
[0021] Vorzugsweise wird bei dem Verfahren keine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung
der jeweiligen Maßes zu einem ersten Toleranzbereich, eine Korrektur des Stempelhubes
bei der Zuordnung der jeweiligen Maße zu einem zweiten, an den ersten Toleranzbereich
angrenzenden Toleranzbereich, und ein Anhalten des Stempelhubes bei keiner Zuordnung
der jeweiligen Maße zu dem ersten oder zweiten Toleranzbereich eingeleitet. Dabei
ist der erste Toleranzbereich der engere Toleranzbereich um den Sollwert für den Formling.
[0022] Der erste Toleranzbereich wird als Zieltoleranzbereich beim Pressen des Formlingsverstanden,
wobei angestrebt wird, dass die zufällige Streuung das einbis zweifache der Standardabweichung
der Gauskurve innerhalb dieses Toleranzbereiches zu liegen kommt. Eine Korrektur des
Stempelhubs ist für diesen Fall nicht notwendig und daher nicht vorgesehen.
[0023] An den ersten Toleranzbereich schließt sich ein zweiter Toleranzbereich mit höherer
Wertigkeit an, der bis zu dem bestimmten zulässigen Grenzwert heranreicht. Maße die
nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich zuordenbar sind, sind nicht zulässig,
so dass der Stempelhub in diesem Fall angehalten wird, da zur Korrektur in der Regel
mehrere Prozessparameter verändert werden müssen. In dem zweiten Toleranzbereich kann
die Maßänderung durch Anpassung eines einzigen Prozessparameters, nämlich durch die
Korrektur des Stempelhubes, bewirkt werden.
[0024] Es ist weiterhin vorteilhaft, dass insbesondere drei, in Folge dem ersten Aktionsbereich
zugeordnete Maße eine Korrektur des Stempelhubes bewirken. Bewirkt die Korrektur des
Stempelhubes keine Verbesserung der Maßhaltigkeit der Formlinge, sind weitergehende
Maßnahmen erforderlich.
[0025] Fällt ein Maß in den ersten unkritischeren Aktionsbereich, so werden zuerst mehrere,
vorzugsweise drei nachfolgende Formlinge vermessen, um festzustellen, ob es sich um
einen systematischen oder zufälligen Effekt handelt. Wenn es sich dabei um einen systematischen
Einfluss handelt, der bei mehreren Formlingen in Folge eine Zuordnung zum ersten Aktionsbereich
verursacht, wird der Stempelhub korrigiert, um die Maße darauf folgender Formlinge
in Richtung des ersten Toleranzbereiches zu beeinflussen.
[0026] Es ist zweckmäßig, beim Auftreten mehrerer, vorzugsweise zwei nacheinander dem zweiten
Aktionsbereich zugeordneten Maßen eine Warnmeldung auszugeben und/oder den Stempelhub
anzuhalten. Die Warnung kann optisch und/oder akkustisch signalisiert werden. Damit
können weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Maßhaltigkeit eingeleitet werden, um
die Streuung der Maße der Formlinge in dem Fertigungslos zu reduzieren.
[0027] Vorzugsweise werden Formlinge mit Maßen, die über den zweiten Aktionsbereich hinausgehen,
also nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich zuordenbar sind, automatisch nach
dem Prüfvorgang aussortiert. Damit werden kritische Formlinge dem Fertigungsprozess
entzogen, um unnötige Kosten für einen nachfolgenden Sintervorgang mit oder ohne anschließendem
Kalibrierpressen zu sparen.
[0028] Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine automatische 100 % Kontrolle mit automatischer
Korrektur für das Fertigungslos durchgeführt, das Stichproben unnötig macht und Ausschussteile
unterbinden sollte.
[0029] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der Zeichnung
und in deren detaillierter Beschreibung offenbart. Es zeigen:
- Figur 1
- eine erfindungsgemäße Pulverpresse in einer prinzipiellen schematischen Darstellung;
- Figur 2
- ein Ablaufdiagramm zum Überwachen der Maßhaltigkeit von Formlingen und zur Steuerung
des Stempelhubs einer entsprechenden Presse; und
- Figur 3
- die Darstellung von einem Sollwert zugeordneter Toleranzbereichen unterschiedlicher
Wertigkeit.
[0030] Die in Figur 1 symbolisch dargestellte erfindungsgemäße Pulverpresse 1, mit einem
Presswerkzeug 2, weist einen Oberstempel 3 und einen Unterstempel 4 auf, die in eine
Matrize 5 einfahrbar sind. Die Matrize 5 enthält eine Form 6 für einen Formling 7,
der in der Figur bereits gepresst und entformt ist. Ein unmittelbar zuvor gepresster
Formling 7 ist in einer von der Presse 1 entkoppelten Prüfstation 8 eingelegt. Mit
einer symbolisch dargestellten Messeinrichtung 9, insbesondere für die Höhe, wird
der Formling 7 in axialer Richtung vermessen. Zuvor oder danach kann dort noch ein
automatischer Wägevorgang durchgeführt werden. Die erfassten toleranzkritischen Messwerte
22 werden in einem Speicher 10 einer Steuerung 11 einer Bedieneinrichtung 12 der Presse
1 gespeichert. Mit der Steuerung 11 kann auf den Stempelhub des Oberstempels 3 und
des Unterstempels 4 Einfluss genommen werden. Zum automatischen Versetzen des Formlings
7 von dem in der Presse 1 angeordneten Presswerkzeug 2 zu der Prüfstation 8 ist ein
Greifer 13 vorgesehen. Der Transport zu einer vorgesehenen elektronischen Wägevorrichtung,
für die Bestimmung des Gewichts des Formlings 7, die in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, erfolgt ebenfalls durch den Greifer 13, der auch außerhalb der Toleranzbereiche
16, 17 liegende Formlinge 7 aussortieren kann. Außerdem ist die Prüfstation 8 noch
mit einer Reinigungseinrichtung 14 in Form einer Blaseinrichtung ausgestattet, die
eine Messaufnahme 15 für den zu vermessenden Formling 7 vor dem Zuführen eines Formlings
7 von Pulverrückständen reinigt. Die gleiche oder eine weitere Reinigungseinrichtung
14 kann auch die Wägevorrichtung reinigen.
[0031] Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer
Pulverpresse 1. Ausgehend von vorgegebenen Sollmaßen 20 und vorgegebenen Eckmaßen
23 werden Grenzmaße 21 für den Formling 7 bestimmt, die gegenüber den Eckmaßen 23
eingeschränkt sind. Zwischen dem Sollmaß 20 und dem Grenzmaß 21 werden außerdem in
der Figur 3 gezeigte, erste und zweite Toleranzbereiche 16, 17 sowie Aktionsbereiche
18, 19 für den zweiten Toleranzbereich 17 festgelegt, und der Stempelhub der Stempel
3, 4 des Presswerkzeugs 2 bestimmt. Nach dem Pressen eines Formlings 7 wird dieser
zur Prüfstation 8 versetzt und ein weiterer Formling 7 gepresst, während die Maße
des zuvor gepressten Formlings 7, parallel zum Pressvorgang des nächsten Formlings
7, in der Prüfstation 8 erfasst werden. Die Maße werden abhängig von Ihrer Abweichung
vom Sollwert 20 dem ersten Toleranzbereich 16 oder dem zweiten Toleranzbereich 17,
insbesondere einem ersten Aktionsbereich 18 oder einem zweiten Aktionsbereich 19 des
zweiten Toleranzbereiches 17 zugeordnet.
[0032] In Abhängigkeit von der Wertigkeit des jeweiligen Toleranzbereiches 16, 17, beziehungsweise
des jeweiligen Aktionsbereiches 18, 19, erfolgt keine, eine sofortige oder eine verzögerte
Korrektur des Stempelhubes. Bei der Zuordnung der jeweiligen Maße zu dem ersten Toleranzbereich
16 erfolgt keine Korrektur des Stempelhubes vor dem Pressen eines weiteren (übernächsten)
Formlings 7. Bei der Zuordnung des jeweiligen erfassten Maßes zu dem zweiten Toleranzbereich
17 erfolgt eine Korrektur des Stempelhubes sofort oder verzögert, abhängig davon,
ob der Messwert den von dem ersten Toleranzbereich 16 entfernten zweiten Aktionsbereich
19 oder dem ersten, dem ersten Toleranzbereich 16 nahen ersten Aktionsbereich 18 zuordenbar
ist. Jedes dem zweiten Aktionsbereich 19 zugeordnete Maß 22 bewirkt eine sofortige
Korrektur des Stempelhubes, während mehrere, vorzugsweise drei nacheinander dem ersten
Aktionsbereich 18 zugeordnete Maße 22 eine Korrektur des Stempelhubes bewirken.
[0033] Zwei aufeinander folgende, dem zweiten Aktionsbereich 19 zugeordnete Maße bewirken
eine Warnmeldung, da offensichtlich nach einer Verstellung keine Verbesserung erfolgte.
Bei allem ist zu beachten, wie in der Figur 2 angedeutet, dass die Korrektur des Stempelhubs
sich immer erst auf den übernächsten Formling auswirkt. Ein die Grenzmaße 21 überschreitender
Formling 7 bewirkt ein sofortiges Abschalten der Presse. Dieser "Notstopp" ist allgemein
üblich.
1. Verfahren zum Steuern einer Presse (1) beim Herstellen von gepressten Formlingen (7)
aus pulver- oder granulatförmigen Werkstoffen, mit einem Presswerkzeug (2), einer
elektronischen Steuerung (11), sowie mit einer auf das Presswerkzeug (2) folgenden
Prüfstation (8) zur automatischen Erfassung von Maßen (22) sowie zum Aussortieren
von Formlingen (7), die von der Presse (1) schwingungsentkoppelt ist, bei dem der
Werkstoff in eine Form (6) eingefüllt und durch Bewegen mindestens eines Stempels
(3, 4), der relativ zu der Form (6) bewegbar ist, zusammengepresst wird, mit den folgenden
Schritten:
• Bestimmung und automatische Korrektur des Stempelhubes mittels der elektronische
Steuerung (11), wobei wie folgt vorgegangen wird:
• Festlegen eines von Grenzmaßen (21) bestimmten Gesamt-Toleranzbandes für ein oder
mehrere zu prüfende Maße des Formlings (7);
• Aufteilen des Gesamt-Toleranzbandes für ein solches Maß in einen unkritischen Toleranzbereich
(16) und in einen kritischen Toleranzbereich (17), die um einen Sollwert (20) angeordnet
sind;
• Unterteilen des kritischen Toleranzbereiches (17) in einen ersten (18) und in einen
daran anschließenden zweiten (19) Aktionsbereich mit unterschiedlicher Wertigkeit,
wobei dem zweiten Aktionsbereich (19) gegenüber dem ersten Aktionsbereich (18) die
höhere Wertigkeit zugeordnet ist;
• Speichern der Sollwerte (20) zusammen mit den Toleranzbereichen (16, 17) und den
Aktionsbereichen (18, 19) für die zu prüfenden Maße in einem Speicher (10) der Prüfstation
(8);
• Erfassen zu prüfender Maße des Formlings (7) unmittelbar im Anschluss an den jeweiligen
Pressvorgang in einer automatischen Prüfstation (8);
• Speichern der jeweiligen erfassten Maße (22) in dem Speicher (10);
• Zuordnen der jeweiligen zuletzt erfassten Maße (22), in Abhängigkeit der Abweichung
von den entsprechenden Sollwerten, zu dem unkritischen Toleranzbereich (16) oder einem
der Aktionsbereiche (18, 19) des kritischen Toleranzbereiches (17); und
• Einleiten einer sofortigen automatischen Korrektur des Stempelhubes für die Fälle,
dass das zuletzt erfasste Maß (22) nicht dem unkritischen oder kritischen Toleranzbereich
(16, 17) zuordenbar ist, dass das zuletzt erfasste Maß (22) in den zweiten höherwertigen
Aktionsbereich (19) des kritischen Toleranzbereiches (17) fällt oder dass in Folge
mehrere Maße (22) dem ersten Aktionsbereich (18) des kritischen Toleranzbereiches
(17) zugewiesen werden, wobei der Formling (7) nur als Ausschuss aussortiert wird,
wenn sein Maß (22) außerhalb der Toleranzbereiche (16, 17) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Toleranzbereiche (16, 17) für die Maße (22) Grenzmaße (21)
für den Formling (7) verwendet werden, die gegenüber vorgegebenden maximalen und minimalen
Eckmaßen (23) des Formlings (7) eingeschränkt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
• keine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu einem
ersten Toleranzbereich (16);
• eine Korrektur des Stempelhubes bei der Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu einem
zweiten, an den ersten Toleranzbereich (16) angrenzenden Toleranzbereich (17); und
• ein Anhalten des Stempelhubes bei keiner Zuordnung der jeweiligen Maße (22) zu dem
ersten oder zweiten Toleranzbereich (16, 17) eingeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei in Folge dem ersten Aktionsbereich (18) zugeordnete Maße (22) eine sofortige
Korrektur des Stempelhubes bewirken.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere, vorzugsweise zwei in Folge dem zweiten Aktionsbereich (19) zugeordnete
Maße (22) die Ausgabe einer Warnmeldung und/oder ein Anhalten des Stempelhubs eingeleitet
wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Formlinge (7) mit nicht dem ersten oder zweiten Toleranzbereich (16, 17) zuordenbaren
Maßen (22) automatisch nach der Prüfstation (8) aussortiert werden.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maße (22) der Formlinge (7) in einer Presswerkzeug (2) fernen, vorzugsweise Pressen
(1) externen Prüfstation (8) erfasst werden.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gepressten Formlinge (7) automatisch der Prüfstation (8) zugeführt und die Maße
(22) von einer Messeinrichtung (9) der Prüfstation (8) automatisch ermittelt werden.
1. Method for controlling a press (1) during the production of pressed moldings (7) made
of powdery or granulate materials, with a pressing tool (2), an electronic control
system (11) and with a test station (8) for automatic measuring dimensions (22) of
moldings (7) as well as for sorting out moldings (7), that is following the pressing
tool (2) and is vibration-decoupled from the press (1), wherein the material is filled
into a die (6) and is compressed by the movement of at least one ram (3, 4) that is
movable relative to the die (6), comprising the following steps:
• determination and automatic correction of the ram stroke by means of the electronic
control system (11), wherein it is proceeded as follows:
• setting a total tolerance range defined by limit values (21) for one or several
dimensions of the molding that is to be tested;
• splitting the total tolerance range for such a dimension into a non-critical tolerance
range (16) and into a critical tolerance range (17), both arranged around a nominal
value (20);
• partitioning the critical tolerance range (17) into a first (18) and an adjacent
second (19) action range of different significance, wherein a higher significance
is assigned to the second action range (19) with respect to the first action range
(18);
• storing the nominal values (20) together with the tolerance ranges (16, 17) and
the action ranges (18, 19) for the dimensions to be tested in a storage device (10)
of the test station (8);
• measuring the dimensions of the molding (7) that are to be tested immediately after
the pressing process in an automatic test station (8);
• storing the measured dimensions (22) in the storage device (10);
• associating the most recently measured dimensions (22), depending on their deviation
from the corresponding nominal values, with the non-critical tolerance range (16)
or one of the action ranges (18, 19) of the critical tolerance range (17); and
• initiating an immediate automatic correction of the ram stroke in the case, that
the most recently measured dimension (22), is not associated with the uncritical or
critical tolerance range (16, 17), that the most recently measured dimension (22)
does not fall into the second action range (19) with higher significance of the critical
tolerance range (17), or that in sequence multiple dimensions (22) are associated
with the first action range (18) of the critical tolerance range (17), wherein the
molding (7) is sorted out only, when its dimension (22) lays outside of the tolerance
range (16, 17).
2. Method as claimed in claim 1, characterized in that for determining the tolerance ranges (16, 17) for the dimensions (22) limit values
(21) for the molding (7) are used, that are reduced in relation to given absolute
maximum and minimum dimensions (23) of the molding (7).
3. Method as claimed in claim 1 or 2,
characterized in that
• no correction of the ram stroke is initiated when the respective dimensions (22)
are associated with a first tolerance range (16);
• a correction of the ram stroke is initiated when the respective dimensions (22)
are associated with a second tolerance range (17) that is bordering the first tolerance
range (16);
• a stop of the ram stroke is initiated when the respective dimensions (22) are not
associated with the first or the second tolerance range (16, 17).
4. Method as claimed in one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that three dimensions (22) being in sequence associated with the first action range (18)
are effecting an immediate correction of the ram stroke.
5. Method as claimed in claim 4, characterized in that multiple, preferably two dimensions (22) being in sequence associated with the second
action range (19) are initiating the execution of a warning signal and/or a stop of
the ram stroke.
6. Method as claimed in one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the moldings (7) with dimensions that cannot be associated with the first or second
tolerance range (16, 17) are automatically sorted out after the test station (8).
7. Method as claimed in one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the dimensions (22) of the moldings (7) are measured in a test station (8) that is
remote from the pressing tool (2), preferably external to the presses (1).
8. Method as claimed in one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the pressed moldings (7) are transported to the test station (8) automatically and
the dimensions (22) are automatically measured by a measuring device (9) of the test
station (8).
1. Procédé de commande d'une presse (1) lors de la fabrication d'ébauches pressées (7)
en des matériaux pulvérulents ou granulaires, comprenant un outil de pressage (2),
une commande électronique (11), ainsi qu'un poste de contrôle (8) qui est situé dans
la succession dudit outil de pressage (2), est dévolu à la détection automatique de
cotes (22), ainsi qu'au triage d'exclusion d'ébauches (7), et est découplé en vibration
vis-à-vis de la presse (1), procédé dans lequel le matériau est déversé dans un moule
(6), puis comprimé par mise en mouvement d'au moins un poinçon (3, 4) mobile par rapport
audit moule (6), incluant les étapes suivantes :
• détermination et correction automatique de la course du poinçon, au moyen de la
commande électronique (11), sachant qu'il est procédé comme suit :
• consignation d'une marge de tolérances globale déterminée par des cotes limites
(21) et se rapportant à une ou plusieurs cote(s) de l'ébauche (7) devant être contrôlée(s)
;
• subdivision de ladite marge de tolérances globale, se rapportant à une telle cote,
en une plage de tolérances (16) non critique et en une plage de tolérances (17) critique,
qui avoisinent une valeur de consigne (20) ;
• subdivision de ladite plage de tolérances critique (17) en une première zone d'action
(18) et en une seconde zone d'action (19) attenante à cette dernière, présentant une
valence différente, la valence attribuée à ladite seconde zone d'action (19) étant
supérieure à celle de ladite première zone d'action (18) ;
• mémorisation des valeurs de consigne (20) dans une mémoire (10) du poste de contrôle
(8), conjointement aux plages de tolérances (16, 17) et aux zones d'action (18, 19)
se rapportant aux cotes à contrôler ;
• détection de cotes de l'ébauche (7) devant être contrôlées, dans un poste de contrôle
automatique (8), dans la continuité directe du processus de pressage considéré ;
• mémorisation, dans la mémoire (10), des cotes respectives détectées (22);
• attribution des cotes respectives (22) détectées en dernier, à la plage de tolérances
(16) non critique ou à l'une des zones d'action (18, 19) de la plage de tolérances
(17) critique, en fonction de l'écart vis-à-vis des valeurs de consigne correspondantes
; et
• lancement d'une correction automatique immédiate de la course du poinçon pour les
cas dans lesquels la cote (22), détectée en dernier, ne peut pas être attribuée à
la plage de tolérances (16, 17) non critique ou critique ; dans lesquels ladite cote
(22), détectée en dernier, vient se placer dans la seconde zone d'action (19) de la
plage de tolérances critique (17) dont la valence est supérieure ; ou dans lesquels
plusieurs cotes (22) sont ensuite affectées à la première zone d'action (18) de ladite
plage de tolérances critique (17), l'ébauche (7) étant vouée au rebut uniquement lorsque
sa cote (22) se situe en dehors desdites plages de tolérances (16, 17).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation, en vue de déterminer les plages de tolérances (16, 17) se rapportant
aux cotes (22), de cotes limites (21) relatives à l'ébauche (7) et restreintes vis-à-vis
de cotes d'angle préétablies (23) maximales et minimales de ladite ébauche (7).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait
• qu'aucune correction de la course du poinçon n'est lancée lors de l'attribution des cotes
respectives (22) à une première plage de tolérances (16) ;
• qu'une correction de la course dudit poinçon est lancée lors de l'attribution desdites
cotes respectives (22) à une seconde plage de tolérances (17), attenante à ladite
première plage de tolérances (16) ; et
• qu'une immobilisation de ladite course du poinçon est lancée en l'absence d'attribution
desdites cotes respectives (22) à la première ou à la seconde plage de tolérances
(16, 17).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que trois cotes (22), attribuées en succession à la première zone d'action (18), provoquent
une correction immédiate de la course du poinçon.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que plusieurs cotes (22) de préférence au nombre de deux, attribuées en succession à
la seconde zone d'action (19), provoquent l'émission d'un message d'alerte et/ou une
immobilisation de la course du poinçon.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 précédentes, caractérisé par le fait que des ébauches (7), pourvues de cotes (22) ne pouvant pas être attribuées à la première
ou à la seconde plage de tolérances (16, 17), sont mises automatiquement à l'écart
après le poste de contrôle (8).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé par le fait que les cotes (22) des ébauches (7) sont détectées dans un poste de contrôle (8) éloigné
d'un outil de pressage (2), de préférence extérieur à des presses (1).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 précédentes, caractérisé par le fait que les ébauches pressées (7) sont automatiquement délivrées au poste de contrôle (8),
et les cotes (22) sont automatiquement établies par un dispositif de mesure (9) dudit
poste de contrôle (8).