DE4229155C2 - Verfahren zur selbsttätigen, iterativen Prozeßoptimierung von Ziehvorgängen in Pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus einem Beitrag von F.-J. Neff, "CNC- und DNC-Betrieb bei hydraulischen Pressen" in der Zeitschrift Werkstatt und Betrieb, 119 (1986) 11, Seiten 947 bis 949 bekannt ist.

Bei handbeschickten Ziehpressen in der üblichen Praxis in Preß­ werken wird der taktweise ablaufende Ziehprozeß aufgrund einer laufenden Sichtprüfung der Ziehteile durch das Bedienungspersonal und eines fallweisen manuellen Eingreifens in die Einstellung der Niederhalterkraft korrigiert. Es handelt sich hier also um einen Justiervorgang, bei dem der Mensch als wesentliches, prozeßbe­ stimmendes Glied mit eingeschaltet ist. Abgesehen von der damit verbundenen Monotonie und der geforderten ständigen Aufmerksam­ keit und Verantwortung des Bedienungspersonals werden häufig Zieh­ teilfehler durch eine ungenaue oder falsche Einstellung der Nie­ derhalterkraft nicht rechtzeitig erkannt, so daß trotz einer ständigen Überwachung der Ziehvorgänge fehlerhafte Ziehteile die Zieh­ presse verlassen, die die Produktivität der Ziehpresse beeinträchtigen. Bei automatisch beschickten Pressen oder bei Pressenstraßen wird nur noch eine stichprobenartige Sichtkontrolle durch­ geführt, so daß gerade bei modernen Preßwerken die Gefahr von Ausschußteilen größer ist als bei solchen, die noch voll mit Hand­ betrieb fahren.

In dem eingangs zitierten Beitrag von Neff berichtet der Autor über ein System zur selbsttätigen Qualitätskontrolle in Presse­ reien mit entsprechend entwickelter Hard- und Software für einen weitgehend optimierten Pressenbetrieb. In die Pressen sind Weggeber und Druckgeber für Stößel und Ziehkissen integriert. Dadurch kann für jedes einzelne Werkstück die Hub/Stößelkraft-Kurve ge­ messen und auch mit einem Monitor angezeigt werden. Diese Ist- Kurve kann werkstückindividuell mit einer werkstück-spezifischen Referenzkurve verglichen werden. Die Referenzkurve wird bei Pro­ duktionsbeginn für ein bestimmtes zu fertigendes Werkstück ange­ fertigt bzw. empirisch ermittelt und datenmäßig abgespeichert; und zwar kann beispielsweise die Hub/Stößelkraft-Kurve des ersten einwandfreien Ziehteiles als Referenzkurve verwendet werden. Durch die geschilderte Vorgehensweise und andere hier nicht er­ wähnte Maßnahmen soll ein rasches Umrüsten einer Presse auf andere Werkstücke und ein überwachter, d. h. störungsfreier bzw. bei Störung selbsttätig Alarm gebender Pressenbetrieb sichergestellt werden. Es wird erwähnt, daß Ausschußteile beim Pressenbetrieb durch Werkzeugverschleiß, durch Qualitätsveränderungen am Werk­ stück hinsichtlich Abmessungen oder Werkstoff oder durch Qualität der Schmierung entstehen können. Durch taktweise wiederholten Vergleich des Verlaufes der werkstück-individuellen Hub/Stößel­ kraft-Kurve mit der Referenzkurve können Ausschußteile selbsttätig und frühzeitig erkannt werden. Bei Über- oder Unterschreiten eines die Referenzkurve "begleitenden" Toleranzbereiches wird ein Fehler gemeldet und die Maschine stillgesetzt, so daß ggf. vom Personal eingegriffen werden kann. Die solcherart überwachte Presse selber arbeitet zumindest bis zur nächsten Störung offenbar mit einer konstanten Einstellung aller Prozeßparameter.

In einem anderen Artikel von D. Bauer, G. Gücker und R. Thor, "Rech­ nerunterstützter Niederhalterdruck optimiert das Tiefziehen" in der Zeitschrift Bleche-Bänder-Rohre 5-1990, Seiten 50 bis 54 wei­ sen die Verfasser zunächst darauf hin, daß es für das Tiefziehen einwandfreier Teile notwendig ist, daß die Niederhalterkraft ei­ nen bestimmten, hubabhängig sich verändernden Mindestwert nicht unterschreiten und einen bestimmten, hubabhängig sich ebenfalls verändernden Höchstwert nicht überschreiten darf, wobei die Kur­ ven für die Mindest- und Höchstwerte werkstückabhängig verlau­ fen. Zu hohe Niederhalterkräfte führen zu Reißern am Ziehteil, wogegen ein zu schwach angedrückter Niederhalter Falten entstehen läßt. Der Beitrag empfiehlt, von dem bisher verbreiteten, mehr oder weniger gut konstanten Verlauf der Niederhalterkraft abzu­ weichen und einen in Abhängigkeit vom Werkstücktyp optimierten Verlauf der Niederhalterkraft über dem Pressenhub zu verwenden, wobei ein solcher nicht-konstanter Niederhalterkraft-Verlauf aus verschiedenen Abschnitten eines konstanten und/oder eines linear ansteigendem bzw. abfallendem Verlaufes zusammengesetzt sein oder aus einem funktionsvorgegebenem Verlauf bestehen kann. Der Soll- Verlauf für die Niederhalterkraft kann nach der zitierten Litera­ turstelle in unterschiedlicher Hinsicht optimiert werden und hat je nach Optimierungsziel u. U. auch ein unterschiedliches Ausse­ hen. Beispielsweise kann der Niederhalterkraft-Verlauf im Hin­ blick auf höchste Ziehteilqualität optimiert werden, wobei auch hier wieder unterschiedliche Gesichtspunkte - je nach Art des Werkstückes - im Vordergrund stehen können, z. B. Reißer- und Fal­ tenfreiheit oder Vermeidung von Einfallstellen. Es kann bei der Optimierung des Niederhalterkraft-Verlaufes statt dessen auch die Gestaltung des Ziehprozesses wesentlicher sein, z. B. die Erhöhung der zulässigen Ziehtiefe mit dem Ziel, eventuell eine Ziehstufe entfallen lassen oder Blech einsparen oder eine höhere Steifig­ keit des Ziehteiles erreichen zu können. Auch tribologische Ge­ sichtspunkte können bei der Optimierung des Niederhalterkraft- Verlaufes eine Rolle spielen. Der für ein bestimmtes Werkstück einmal gefundene, optimierte Niederhalterkraft-Verlauf wird dann während eines jeden Preßzyklus geregelt nachgefahren, wobei je­ doch die gefundene Soll-Kurve - von gelegentlichen nachträgli­ chen, manuellen Nachbesserungen abgesehen - gleichbleibend bei­ behalten wird. Auf eine selbsttätige Erkennung von Fehlern am Ziehteil trotz Verwendung eines insoweit optimierten Verlaufes der Niederhalterkraft und einer entsprechenden Regelung nach die­ sem Verlauf geht der genannte Artikel nicht ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegelegte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß bei nicht-optimaler Ein­ stellung der Prozeßparameter oder bei einer beispielsweise durch werkstückseitige Qualitäts- oder Schmierungsänderungen bedingten Störung diese selbsttätig und frühzeitig, d. h. solange das Zieh­ teil sich noch im Arbeitsraum der Presse befindet, erkannt und eine geeignete Korrektur des Einstellwertes der Klemmkraft des Niederhalters sofort, d. h. für das nächstfolgende Werkstück wirk­ sam, und ebenfalls selbsttätig vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Verfah­ rens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Nach dem gattungsbildenden Stand der Technik wird vor Aufnahme der Produktion für jeden Typ eines zu ziehenden Ziehteiles ein zeitlicher oder pressenhubabhängiger Bereich der während des Zieh­ vorganges auf das Ziehteil ausgeübten Ziehstempelkraft - Soll-Zieh­ kraftbereich - ermittelt und datenmäßig gespeichert, innerhalb dessen die Ziehstempelkraft verlaufen muß, um reißer- und falten­ freie, also "gute" Ziehteile erwarten zu können; deshalb kann danach während jedes Pressenhubes der tatsächliche, zeitlich ver­ änderliche Ist-Ziehkraftverlauf gemessen werden und es kann kon­ trolliert werden, ob er innerhalb des Soll-Ziehkraftbereiches verläuft und ob er den Soll-Ziehkraftbereich ggf. über- (Reißer) oder unterschritten hat (Falten).

Erfindungsgemäß wird diese Möglichkeit einer selbsttätigen Feh­ lererkennung an dem Ziehteil hinsichtlich der Schadensfälle "Reißer" bzw. "Falten" noch während des Ziehvorganges dazu ausge­ nutzt, selbsttätig korrigierend einzugreifen, so daß im Falle von Störungen der Pressenbetrieb weiterlaufen kann und allenfalls ein Fehlteil oder - bei groben Störungen - u. U. zwei Fehlteile abge­ preßt und anschließend wieder Gutteile produziert werden. Durch die selbsttätige Fehlererkennung wird also das bisher manuell und von Menschen auf Sicht gefahrene, also gesteuerte Verfahren der Prozeßoptimierung zu einem automatisch und in einem in sich ge­ schlossenen Kreis ablaufenden Regelverfahren. Erfindungsgemäß wird bei der selbsttätigen Fehlererkennung und regelungstechnischen Prozeßanpassung auch der Zeitpunkt und/oder das Ausmaß des Schadenssignales innerhalb des jeweiligen Arbeitstaktes ermittelt, wobei bei einem frühen Auftreten eines Schadenssignales bzw. bei einem stärkeren Schadenssignal die Klemmkraft des Nie­ derhalters stärker verändert wird als bei einem zeitlich späteren Auftreten bzw. bei einem schwächeren Schadenssignal.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung liegen in der selbsttätigen Erfassung von Schwankungen von Prozeßparametern und/oder von Qualitätsschwankungen des Halbzeuges, die zur optimalen Pro­ zeßführung jeweils eine entsprechende Anpassung der Niederhalter­ kraft erfordern. Derartige Schwankungen werden insbesondere be­ dingt durch Änderungen in

• - der Werkstoff-Festigkeit der Platinen,
• - der Blechdicke,
• - der Oberflächenrauheit der Platinen,
• - der Schmierfilmdicke und
• - der Schmiermittelviskosität.

Die entsprechenden Ausgestaltungen des Regelungsverfahrens können den Unteransprüchen 2 bis 6 entnommen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 ein Verfahrensschema zur selbsttätigen iterativen Prozeßoptimierung von Ziehvorgängen in Pressen,

Fig. 2 in Diagrammform den idealen Verlauf der Ziehstempel­ kraft über dem Pressenhub sowie den oberhalb und unter­ halb davon liegenden Soll-Ziehkraftbereich und

Fig. 3 ebenfalls in Diagrammform den idealen Verlauf der Nie­ derhalterkraft am Beispiel einer über dem Pressenhub konstant gehaltenen Niederhalterkraft sowie auch hier den oberhalb und unterhalb davon liegenden Soll-Bereich der Niederhalterkraft.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens­ schemas ist die Ziehpresse 1 als einfachwirkende Presse ausgebil­ det, bei der im Pressentisch bzw. im Pressenfuß ein Ziehkissen 6 angebracht ist und bei der der untere Teil des Werkzeuges 3 un­ terteilt ist in einen Ziehstempel 5 und in einen am Ziehkissen 6 abgestützten Niederhalter 4. Die Matrize des Ziehwerkzeuges 3 ist mit dem Stößel 2 der Presse verbunden. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf doppelt wirkende Pressen oder auf Pressen mit einem hydraulischen Stößelantrieb anwendbar. Es sei von der in Fig. 1 dargestellten Ziehpresse 1 ferner angenommen, daß deren Stößel 2 über einen nicht näher dargestellten Kurbel­ trieb hubbeweglich angetrieben ist, wobei über einen Winkelgeber 10 der Kurbelwinkel der Presse und somit eine eindeutige Aussage über die Stellung des beweglichen Teiles des Werkzeuges in Rela­ tion zum unteren Totpunkt UT meßtechnisch abrufbar ist. An dem Ziehstempel 5 ist ein Kraftgeber 30 zur laufenden Ermittlung der Ziehkraft angebracht; ebenso ist am Niederhalter 4 wenigstens ein Kraftgeber 31 zur laufenden Ermittlung der Niederhalterkraft bzw. Klemmkraft angebracht. Beide Kraftsignale werden ebenso wie auch das Winkelsignal des Winkelgebers 10 in die nachfolgend noch nä­ her zu erläuternde Einrichtung zur selbsttätigen iterativen Pro­ zeßoptimierung des Ziehvorganges eingespeist. Das hydraulische Ziehkissen 6 ist über ein elektrisch ansteuerbares Proportional­ ventil 8 aus einer Druckquelle 7 gespeist. Es sei hier gleich erwähnt, daß das Ziehkissen 6 und das zugehörige Proportional­ ventil 8 mehrfach an dem Niederhalter, bspw. an jeder Ecke, also insgesamt vierfach vorgesehen sein kann. Demgemäß ist auch die zugehörige Steuerung bzw. Regelung für die Regelung der Klemm­ kraft mehrkanalig aufgebaut, wobei jedoch beim dargestellten Ver­ fahrensschema lediglich ein einziger Kanal gezeigt und nachfol­ gend erläutert ist.

Die Ziehpresse 1 arbeitet taktweise, wobei bei jedem Arbeitstakt jeweils ein Rohteil, beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine ebene Platine 11 eines ziehfähigen Bleches, in das geöffnete Werk­ zeug 3 eingelegt, dieses mit bestimmter Klemmkraft F_n durch den Niederhalter 4 am Rand eingeklemmt und anschließend das Ziehteil zwischen Matrize und Ziehstempel 5 gezogen wird. Nach dem Wieder­ öffnen des Werkzeuges wird das fertige Ziehteil 12 entnommen und eine neue Platine 11 eingelegt. Wichtig für das Produzieren gu­ ter, also falten- und reißerfreier Ziehteile ist, daß die Nieder­ halterkraft F_n innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, was nachfolgend im Zusammenhang mit den beiden Diagrammen nach Fig. 2 und 3 erläutert werden soll.

In Fig. 2 ist für einen bestimmten Typ eines Ziehteiles 12 der Idealverlauf der Ziehstempelkraft F_s über dem Preßhub dargestellt - Diagrammlinie 35. Diese Kurve hat je nach Aussehen des zu fer­ tigenden Ziehteiles einen recht unterschiedlichen Verlauf, jedoch kann grundsätzlich gesagt werden, daß die Ziehstempelkraft wäh­ rend des Pressenhubes bis zu einem Maximalwert, der kurz vor Er­ reichen des unteren Totpunktes liegt, ansteigt und anschließend sehr steil abfällt. Ausgehend von dem Idealverlauf des anstei­ genden Kurvenastes können auch Verläufe oberhalb und unterhalb davon zugelassen werden. Liegt jedoch bei einem bestimmten Ein­ zelstück eines Ziehteiles der Verlauf der Ziehstempelkraft zu weit oberhalb der Ideallinie 35, so muß damit gerechnet werden, daß in dem Ziehteil Reißer entstehen. Umgekehrt können auch nicht beliebig große Abweichungen der Ziehstempelkraft nach unten von der Ideallinie zugelassen werden, weil sonst die Wahrscheinlich­ keit einer Faltenbildung am Ziehteil zu groß wird. In dem Dia­ gramm nach Fig. 2 ist ein gewisser schraffierter Bereich 36 an­ gedeutet, innerhalb dem bei konkreten einzelnen Ziehvorgängen des betreffenden Typs von Ziehteilen die Ziehkraft verlaufen muß. Dieser Bereich wird nachfolgend als Soll-Ziehkraftbereich 36 be­ zeichnet. Oberhalb davon liegt der Bereich R, in dem mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit mit Reißern zu rechnen ist; der unter­ halb des Soll-Ziehkraftbereiches 36 liegende Bereich F läßt das Entstehen von Falten vermuten.

Die Ursache für ein Einschnüren oder Anreißen des Bleches bei zu hoher Ziehkraft und einer Faltenbildung bei zu geringer Ziehkraft liegt in der Höhe der Klemmkraft, mit der die Blechplatine am Rand durch den Niederhalter 4 eingeklemmt wird. Liegt die Nieder­ halterkraft F_n während des gesamten Pressenhubes auf dem Ideal­ wert für das betreffende Ziehteil, so wird in der Regel auch die Ziehstempelkraft sehr nahe bei dem ermittelten Idealverlauf 35 der Ziehkraft verlaufen. Bei Steigerung der Niederhalterkraft gegenüber dem Idealverlauf 37 der Klemmkraft wird auch die Zieh­ stempelkraft gegenüber dem entsprechenden Idealverlauf 35 sich nach oben verlagern. Bei zu hoher Anpreßkraft des Niederhalters würde die entsprechende Ziehkraftkurve in den Bereich R hinein­ rutschen, in dem Reißer entstehen. Umgekehrt ist es bei zu gerin­ ger Anpreßkraft des Niederhalters; in diesem Fall würde sich die Ziehkraftkurve dem Bereich F der Faltenbildung nähern und bei zu starker Absenkung der Niederhalterkraft sogar in diesen Bereich hineinlaufen. Es kann also auch in dem Diagramm nach Fig. 3 für die Niederhalterkraft F_n ein tolerierbarer Bereich, der nachfol­ gend Soll-Klemmkraftbereich 38 genannt sei, vorgegeben werden, der beiderseits des Idealverlaufes 37 der Klemmkraft liegt und der gegen den Reißer-Bereich R bzw. den Falten-Bereich F abgrenz­ bar ist. Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt einen konstantbleibenden Idealverlauf 37 der Klemmkraft und somit auch einen auf gleich­ bleibendem Niveau verlaufenden Soll-Klemmkraftbereich 38. Dies hängt jedoch vom betreffenden Werkstücktyp ab, für den es zufäl­ ligerweise optimal ist, daß die Klemmkraft über den gesamten Pressenhub hinweg konstant ist. Sollte bei einem anderen Zieh­ teiltyp die Klemmkraft optimalerweise einen anderen Verlauf ha­ ben, so gilt die Beobachtung auch für ein solches Teil entspre­ chend.

Nachdem also anhand des jeweils tatsächlichen Verlaufes der Zieh­ stempelkraft über dem Pressenhub durch Vergleich mit dem entspre­ chenden, für das betreffende Ziehteil ermittelten Soll-Ziehkraft­ bereich festgestellt werden kann, ob das hergestellte Ziehteil gut oder reißer- bzw. faltenbehaftet ist, kann danach entschieden werden, ob für den nächsten Pressentakt die Klemmkraft in der gleichen Höhe wie zuvor beibehalten, abgesenkt oder erhöht werden soll. Diese Erkenntnis macht sich die vorliegende Erfindung zu­ nutze.

Zu diesem Zweck ist ein Funktionsspeicher 32 für den Soll-Zieh­ kraftbereich 36 vorgesehen. Außerdem ist ein Funktionsspeicher 33 für den jeweiligen Ist-Ziehkraftverlauf installiert, in den so­ wohl das Signal des Winkelgebers 10 für den Kurbelwellenwinkel als auch das Signal des Kraftgebers 30 für die Ziehkraft einge­ speist wird. In einem Vergleicher 34 kann ein Vergleich zwischen dem Soll-Ziehkraftbereich einerseits und dem Ist-Ziehkraftverlauf andererseits durchgeführt werden. Fällt dieser Vergleich positiv aus, d. h., liegt der Ist-Ziehkraftverlauf innerhalb des Soll- Ziehkraftbereiches, so wird der nächste Pressenhub mit der glei­ chen Klemmkraft bzw. mit dem Klemmkraftverlauf durchgeführt, mit dem auch das letzte Ziehteil gezogen wurde. Ergibt sich hingegen bei dem Soll/Ist-Vergleich der Ziehkraft, daß der Ist-Ziehkraft­ verlauf an irgendeiner Stelle des Pressenhubes den Soll-Ziehkraft­ bereich nach oben überschritten hat, so wird nicht nur das be­ treffende Teil aus dem weiteren Produktionsprozeß ausgeschleust, sondern es wird außerdem selbsttätig für den nächsten Pressenhub die Niederhaltekraft abgesenkt. Für den Fall, daß bei dem Soll/ Ist-Vergleich eine Unterschreitung des Soll-Ziehkraftbereiches an irgendeiner Stelle des Pressenhubes stattgefunden haben sollte, so wird beim nächsten Pressenhub selbsttätig eine höhere Nieder­ haltekraft eingestellt.

Als wesentlicher Bestandteil einer solchen Regelungseinrichtung ist ein Rechner 29 vorgesehen, der in den Funktionsspeicher für den Soll-Ziehkraftbereich entsprechende Daten überträgt. Solange die Qualität der Platinen 11 und die Qualität der Platinenschmie­ rung unverändert bleibt, sind auch die in den Funktionsspeicher 32 eingestellten Daten für den Soll-Ziehkraftbereich unverändert. Der Rechner 29 liefert außerdem an die Stelle 9 des Soll/Ist-Ver­ gleiches den jeweiligen Sollwert für die Niederhalterkraft, die bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel über den Pressenhub konstant ist. Bei anderen Ziehteilen mit optimalerweise nicht-konstantem Verlauf der Niederhalterkraft würde in Abhängigkeit vom Pressen­ hub ein entsprechend variabler Sollwert in die Vergleichsstelle 9 eingespeist werden. Je nach Ausfall des Soll/Ist-Vergleiches zwi­ schen gewünschter und tatsächlicher Klemmkraft wird über das Pro­ portionalventil 8 die Klemmkraft erhöht bzw. abgesenkt, so daß der gewünschte Verlauf der Klemmkraft geregelt nachgefahren wer­ den kann.

Dem Rechner 29 wird auch das Ergebnis des Soll/Ist-Vergleiches zwischen dem Ist-Ziehkraftverlauf einerseits und dem Soll-Zieh­ kraftbereich andererseits mitgeteilt. Je nach Ausfall dieses Ver­ gleiches wird - wie gesagt - in die Vergleichsstelle 9 der glei­ che Wert wie bisher als neuer Sollwert für die Niederhalterkraft oder ggf. auch ein geänderter Sollwert für den nächstfolgenden Pressenhub vom Rechner 29 aus eingespeist. Dieser Rechner gibt also für jeden einzelnen Pressentakt jeweils den Sollwert bzw. den Sollverlauf für die Niederhalterkraft, nach der diese nachge­ regelt wird, vor; außerdem liefert der Rechner 29 die Daten für den Soll-Ziehkraftbereich, die er in den Funktionsspeicher 32 einspeist und nötigenfalls auch von einem Pressentakt zum näch­ sten verändert.

Bei dem Soll/Ist-Vergleich zwischen Soll-Ziehkraftbereich einer­ seits und Ist-Ziehkraftverlauf andererseits wird ggf. nicht nur das Faktum einer Abweichung und der Richtung der Abweichung, son­ dern es wird auch der Zeitpunkt der Abweichung innerhalb des Pres­ senhubes und das betragsmäßige Ausmaß der Abweichung ermittelt. Diese Informationen ermöglichen es dem Rechner 29, im Falle eines negativen Soll/Ist-Vergleiches gezielt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen beiden zu reagieren. Bei einem frühen Auftre­ ten einer Abweichung aus dem Toleranzbereich der Soll-Ziehkraft wird die Niederhalterkraft für den nächsten Pressenhub stärker verändert als bei einem späteren Verlassen des Toleranzbereiches. In gleicher Weise führt ein sehr starkes Abweichen der Ziehstem­ pelkraft von dem zulässigen Toleranzbereich auch zu einer stärke­ ren Veränderung der Niederhalterkraft und umgekehrt. Dadurch kann bei stark fehlerhaft eingestellter Niederhalterkraft eine opti­ male Einstellung in wenigen Iterationsschritten, idealerweise mit nur einem Schritt, erreicht werden.

Bisher wurde unterstellt, daß die Platinenqualität und die Qua­ lität der Schmierung unverändert bleiben. Entsprechende Störungen würden unter dieser Annahme allenfalls noch von der Presse selber herkommen können. Derartige Störungen würden durch das bisher beschriebene System aufgefangen bzw. kompensiert werden können. Werkstückseitige Störungen, die auf Qualitätsänderungen der Pla­ tine oder ihrer Schmierung zurückzuführen sind, müßten jedoch rechtzeitig an der Platine erfaßt und in das Steuerungs- bzw. Regelungssystem eingespeist werden. Aus diesem Grunde sind im Bereich der Platine mehrere Sensoren vorgesehen, mit denen die für ein gleichbleibendes Ziehergebnis relevanten Eigenschaften der Platine bzw. ihrer Schmierung meßtechnisch erfaßt werden kön­ nen. Zunächst ist eine Eingabestelle 13 für den betreffenden Werk­ stücktyp vorgesehen; sie ist mit einer entsprechenden Datenaufbe­ reitung 23 gekoppelt, die eine Basisfunktion für den optimalen Ziehkraftverlauf und den Soll-Ziehkraftbereich sowie auch eine Basisfunktion für den Idealverlauf der Klemmkraft und den Soll- Klemmkraftbereich dem Rechner 29 zur Verfügung stellt. Diese Da­ ten sind in dem Funktionsteil 23 der Datenaufbereitung für den Werkstücktyp abgespeichert und werden entsprechend aufgerufen. Des weiteren ist ein Sensor 14 für die Ermittlung der Blechdicke der Platine 11 vorgesehen, mit dem Dickenschwankungen der Platine erfaßt werden können. Die entsprechenden Signale werden an einen weiteren Funktionsteil 24 für die Datenaufbereitung hinsichtlich der Blechdicke geleitet; dieser enthält Korrekturfaktoren bzw. Korrektur-Algorithmen, die bei Maßabweichungen gegenüber einem Nennwert der Platinendicke berücksichtigt werden müssen; diese Korrekturfaktoren bzw. -algorithmen werden ebenfalls an den Rech­ ner 29 weitergeleitet. Mittels eines weiteren Sensors 15 kann die Werkstoffbeschaffenheit der Platine ermittelt werden. Es kann sich hierbei bspw. um einen induktiv arbeitenden Sensor handeln, der die magnetische Permeabilität des Bleches mißt und aus Ver­ änderungen dieses Wertes auf eine unterschiedlich hohe Werkstoff­ festigkeit schließt. Die entsprechenden Signale werden ebenfalls an einen Funktionsblock 25 für die Datenaufbereitung hinsichtlich der Werkstoffbeschaffenheit weitergeleitet, der ebenfalls nach Maßgabe der Abweichung gegenüber einem Normwert entsprechende Korrekturwerte bzw. Korrekturalgorithmen an den Rechner 29 wei­ tergibt. Weiterhin ist die Oberflächenbeschaffenheit, insbesonde­ re die Rauheit der Platine von Bedeutung, die mittels eines bspw. berührungslos optisch arbeitenden Sensors 16 erfaßt werden kann. Entsprechende Meßwerte werden ebenfalls an den zugehörigen Funk­ tionsblock 26 für die Datenaufbereitung für die Rauheit weiterge­ leitet, der seinerseits Korrekturwerte bzw. -algorithmen an den Rechner 29 weiterleitet, wenn die gemessene Rauheit gegenüber einem Standardwert in der einen oder anderen Richtung abweicht. Schließlich ist auch noch die Art der Schmierung der Platine von Wichtigkeit für ein gleichbleibendes Ziehergebnis. In diesem Zu­ sammenhang interessiert zum einen die Schmierfilmdicke, die mit­ tels eines bspw. kapazitiv arbeitenden Sensors 17 gemessen werden kann. Der angeschlossene Funktionsblock 27 für die Datenaufberei­ tung der Schmierfilmdicke gibt ebenfalls im Falle einer Abwei­ chung der Schmierfilmdicke gegenüber einem Standardwert entspre­ chende Korrekturwerte bzw. -algorithmen an den Rechner 29 weiter. Die Viskosität des verwendeten Schmiermittels wird mit dem Sensor 18 laufend erfaßt; auch der entsprechend angeschlossene Funktions­ block 28 für die Datenaufbereitung im Hinblick auf die Schmier­ mittelviskosität ist mit dem Rechner 29 gekoppelt.

Aufgrund der laufenden Qualitätsüberwachung der Platine und der Schmierung hinsichtlich der erwähnten Eigenschaften und der ent­ sprechenden Datenaufbereitung ist der Rechner 29 in der Lage, eine jeweilige, den geänderten platinenseitigen Bedingungen an­ gepaßten Datensatz für den Soll-Ziehkraftbereich und den Soll­ verlauf der Niederhalterkraft für den nächstfolgenden Pressentakt vorauszuberechnen. Und zwar wird für den Fall, daß die Werkstoff­ festigkeit gegenüber einem Standardwert erhöht ist, die Nieder­ halterkraft höher als normal ausfallen müssen. Ähnlich ist es bei der Blechdicke; bei einem dickeren Blech muß der Niederhalter ebenfalls stärker angepreßt werden als bei einem weniger dicken Blech. Bei der Oberflächenrauheit der Platine verhält es sich umgekehrt; je rauher die Oberfläche ist, umso niedriger muß die Niederhalterkraft sein, um tendenziell zu gleichen Ziehqualitäten zu kommen. Tendenziell entgegengesetzt wirkend verhält es sich hinsichtlich der Schmierfilmdicke; je dicker der Schmierfilm, eine umso größere Niederhalterkraft ist erforderlich, um zu gleichartigen Ziehergebnissen zu gelangen. Ähnlich verhält es sich auch mit der Schmiermittelviskosität; bei zähem Schmiermit­ tel muß der Platinenrand in der Tendenz stärker geklemmt werden, als bei einem niederviskosen Schmiermittel.

Bei Verwendung eines lernfähigen Rechners können die recht un­ terschiedlichen Einflüsse und das Ausmaß ihrer Berücksichtigung durch die Praxis selbsttätig optimiert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur selbsttätigen, interativen Prozeßoptimierung von Ziehvorgängen in Pressen, die bei jedem Ar­ beitstakt jeweils ein Ziehteil fertigen, wobei bei jedem Arbeits­ takt jeweils ein Rohteil in das aus Matrize, Stempel und Nieder­ halter bestehende Ziehwerkzeug der Ziehpresse eingelegt, dieses mit bestimmter Klemmkraft durch den Niederhalter am Rand einge­ klemmt und anschließend das Ziehteil zwischen Matrize und Stempel gezogen wird, wobei

• - vor Aufnahme der Produktion von Ziehteilen (12) eines bestimmten Typs der optimale, zeitliche oder pressenhubabhän­ gige Verlauf (35) der während des Ziehvorganges auf das Zieh­ teil (12) ausgeübten Ziehstempelkraft (F_s) und insbesondere die ohne Gefahr der Entstehung von "Reißern" zulässigen Ab­ weichungen von diesem optimalen Ziehkraftverlauf (35) nach oben und die ohne Gefahr der Entstehung von "Falten" zulässigen Abweichungen von diesem optimalen Ziehkraftverlauf (35) nach unten ermittelt und datenmäßig gespeichert wird, derart, daß für den betreffenden Typ des zu ziehenden Ziehteiles ein zeitli­ cher oder pressenhubabhängiger Ziehkraftbereich - im folgen­ den kurz "Soll-Ziehkraftbereich" (36) genannt - datenmäßig gespeichert wird, innerhalb dessen die Ziehkraft (F_s) verlaufen muß, um reißer- und faltenfreie, also "gute" Ziehteile (12) erwarten zu können,
• - während der Produktion von Ziehteilen (12) dieses Typs bei jedem Arbeitstakt der tatsächliche, zeitliche oder pres­ senhubabhängige Verlauf der während des Ziehvorganges auf das Ziehteil (12) ausgeübten Ziehkraft (F_s) - im folgenden kurz "Ist-Ziehkraftverlauf" genannt - gemessen wird und
• - die Ziehteilqualität bei jedem Arbeitstakt und selbsttä­ tig hinsichtlich der Kriterien "Reißer" oder "Falten" kon­ trolliert wird, und zwar durch einen datenmäßigen Vergleich des Ist-Zieh­ kraftverlaufes mit dem Soll-Ziehkraftbereich (36), d. h. durch eine Kontrolle, ob der jeweilige Ist-Ziehkraftverlauf während des gesamten Ziehweges im Soll-Ziehkraftbereich (36) verläuft oder nicht und ob der Ist-Ziehkraftverlauf den Soll-Ziehkraft­ bereich (36) ggf. überschritten hat, was auf "Reißer" hin­ weist, oder ob er ihn ggf. unterschritten hat, was auf "Fal­ ten" hinweist,
  gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
• - zur selbsttätigen Optimierung der am Niederhalter (4) ein­ stellbaren Klemmkraft (F_n) wird in Abhängigkeit von der er­ mittelten Ziehteilqualität eines in einem vorausgegangenen Arbeitstakt gezogenen Ziehteiles (12) die Klemmkraft (F_n) für den nächstfolgenden Arbeitstakt verändert oder gleichbleibend beibehalten, und zwar wird
  • - im Falle eines Anrisses an einem zuvor gezogenen Ziehteil - Ziehteilqualität "Reißer" - die Klemmkraft (F_n) gegenü­ ber dem dabei eingestellten Wert für den neuen Arbeitstakt gesenkt,
  • - im Falle eines einwandfreien Ziehteiles - Ziehteilqualität "gut" - die Klemmkraft (F_n) gleichbleibend beibehalten und
  • - im Falle von Falten an einem zuvor gezogenen Ziehteil - Ziehteilqualität "Falten" - die Klemmkraft (F_n) gegenüber dem dabei eingestellten Wert für den neuen Arbeitstakt er­ höht;
• - der Zeitpunkt und/oder das Ausmaß des Über- bzw. Unterschreitens des Soll-Ziehkraftbereiches (36) wird durch den jeweiligen Ist-Ziehkraftverlauf - im folgenden kurz "Scha­ denssignal" genannt - innerhalb des jeweiligen Arbeitstaktes ermittelt, wobei bei einem frühen Auftreten eines Schadens­ signales oder bei einem stärkeren Schadenssignal die Klemm­ kraft des Niederhalters (4) stärker verändert wird als bei einem späten Auftreten oder bei einem schwächeren Schadens­ signal.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Werkstoff-Festigkeit einer jeden Platine (11) ermit­ telt wird (Sensor 15), wobei bei einer hohen Festigkeit die Klemm­ kraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringeren Festigkeit.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Blechdicke der Platine (11) ermittelt wird (Sensor 14), wobei bei einer stärkeren Blechdicke die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringeren Blechdicke.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Oberflächenrauheit der Platine (11) ermittelt wird (Sensor 16), wobei bei einer größeren Rauheit die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) niedriger eingestellt wird als bei einer geringeren Rauheit.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platine (11) vor dem Einlegen in das Ziehwerkzeug (3) mit einem Schmierfilm versehen und daß danach auch die Schmier­ filmdicke ermittelt wird (Sensor 17), wobei bei einer großen Schmierfilmdicke die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einer geringen Schmierfilmdicke.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platine (11) vor dem Einlegen in das Ziehwerkzeug (3) mit einem Film eines Schmiermittels versehen und daß laufend auch die Viskosität des Schmiermittels ermittelt wird (Sensor 18), wo­ bei bei einem höherviskosen Schmiermittel die Klemmkraft (F_n) des Niederhalters (4) höher eingestellt wird als bei einem geringer­ viskosen Schmiermittel.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage zurückliegender Preßzyklen und aus den an einer neu in die Ziehpresse (1) einzulegenden Platine (11) erfaß­ ten Meßgrößen bezüglich Werkstoff-Festigkeit, Blechdicke, Rauheit, Schmierfilmdicke und/oder Viskosität die optimale Nieder­ halterkraft (F_n) für die neu in die Ziehpresse (1) einzulegende Platine (11) vorausberechnet wird.