Verfahren zur Pressensteuerung einer Pulverpresse bei der Herstellung von Formlingen

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Claims

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).

Revendications

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).

Zeichnung