Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung zur Überwachung eines Keiltriebwerkzeugs.

Im Stand der Technik sind bereits Verfahren bekannt, um Diagnosen und Vorhersagen zur Fertigungsmaschinen oder Produktionsanlagen zu treffen. Die Anlagenverfügbarkeit und Funktionsfähigkeit einer Maschine, wie z. B. eines Keiltriebwerkzeugs stellt einen wichtigen Faktor für die wirtschaftliche Nutzung dieser Einrichtung dar.

Es gibt allerdings zwei grundsätzlich unterschiedliche Folgen, wenn ein Anlagenteil oder Aggregat in einer Anlage ausfällt. Bei manchen Bauteilen kommt es lediglich zum Stillstand der Anlage, was zwar unerwünscht ist, aber es lassen sich Folgeschäden vermeiden. Bei einer zweiten Gruppe von Vorrichtungen ist aber die Folge eines Funktionsausfalls teilweise mit erheblichen Folgeschäden verbunden, so zum Beispiel bei einem Keiltriebwerkzeug. Ist die Rückstellkraft einer Gasdruckfeder zu gering und wird ein solcher in einer Presse montierter Keiltriebwerkzeug nach dem jeweiligen Pressenhub dadurch nicht mehr voll ständig zurück in seine Ausgangsposition betätigt, so kommt es beim nächsten Hub zu massiven Beschädigungen. Die Hauptaufgabe eines Verfahren zur Überwachung eines funktionsfähigen Zustandes von insbesondere mit Gasdruckfedern oder hydraulischen Federn versehenen Keiltriebwerkzeugn besteht darin, möglichst ohne Betriebsunterbrechung im Produktionsprozess eine Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Gasdruckfeder zu ermöglichen.

Durch vorbeugende Instandhaltung und Erfahrungswerte können zwar die Ver- fügbarkeiten der Produktionsanlagen verbessert und gleichzeitig die Ausfallzeiten und Folgeschäden der Anlagen sowie die Kosten der Instandhaltung reduziert werden. Nachteilig bleibt dabei aber, dass es selten möglich ist, exakte Vorhersagen über den Zustand und den Zeitpunkt zu treffen, bei der die Feder z. B. die Gasdruckfeder nicht mehr die ausreichende Rückstellkraft aufbringt, um den Keiltriebwerkzeug vollständig auseinander zu fahren. Ferner ist es bei einer vorbeugenden Instandhaltung immer wieder der Fall, dass Teile, wie eine Gasdruckfeder vorsorglich ausgetauscht werden, die jedoch noch über eine hohe Reststandzeit verfügen. Andererseits gibt es auch bei neu eingebauten Gasdruckfedern Ereignisse, bei denen z. B. aufgrund überhöhter Belastung ei ne vergleichsweise junge Gasdruckfeder bereits nicht mehr die erforderliche Rückstellkraft aufbringen kann.

Eine alternative Form der Vermeidung von Schäden liegt in der Prozessüber- wachung. Die zustandsbezogene Prozessüberwachung sieht z. B. vor, dass der Druck der Gasdruckfeder überwacht wird.

In der Druckschrift US 52 69 167 A wird vorgeschlagen, einen Arbeitsschieber mittels des pressengesteuert aufwärts bewegten Treibers über sog.

Zwangsrückholer in Richtung Ausgangsposition zurück zu bewegen. Eine sol- che Anordnung erübrigt in nachteiliger Weise nicht eine vorbeugende Instand- haltung mit häufiger, aufwändiger Kontrolle der jeweiligen Gasdruckfeder bzw.

Federn. Trotz dieser Maßnahmen kann jedoch ein plötzliches Versagen einer oder mehrerer Rückstellfedern während des Betriebes des Keiltriebwerkzeuges nicht sofort erkannt werden, wodurch die Gefahr eines Werkzeugbruches bzw. einer Beschädigung oder Zerstörung gegeben ist bei weiterem Einwirken des pressengesteuerten Treibers auf den Arbeitsschieber. In der DE 10 2006 034 974 A1 wird hierzu vorgeschlagen bei Presswerkzeugen bei denen Keiltriebwerkzeug verwendet werden, welche durch die Bewegung des Pressenstempels in Arbeitsposition gebracht und in der Regel durch Feder- kraft wieder zurück in die Ausgangslage verschoben zu überwachen. Um sicherzustellen, dass die Schieber wieder in die Ausgangslage zurückbewegt wurden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine signalgebende Vorrichtung vorzusehen, die ein Signal abgibt, wenn die Rückstelleinrichtung (Feder etc.) unwirksam geworden ist. Als Lösung schlägt die DE 10 2006 034 974 A1 hierzu vor ein optisches und/oder ein akustisches und/oder ein Steuersignal zu erzeu- gen, wobei letzteres vorzugsweise ein elektrisches/elektronisches und/oder ein hydraulisches Steuersignal zur vorteilhaft sofortigen Abschaltung einer mit dem Keiltriebwerkzeug ausgerüsteten Presse ist. Mit einer sofort, auch händisch aufgrund eines optischen oder akustischen Signals bewirkten Abschaltung der Presse ist in vorteilhaft einfacher Weise eine Beschädigung oder Zerstörung des Keiltriebwerkzeuges sicher vermieden.

Nachteilig bleibt aber, dass die Zeitspanne zwischen Detektion des Signals und ggf. händischer oder auch maschineller Abschaltung zu kurz sein kann und es immer noch zu einer Beschädigung von Keiltriebwerkzeug und Presse kommen kann. Somit ist eine Überwachung mit einem Positionssensor nur bedingt ge- eignet. Ferner wäre es wünschenswert die Bewegungshäufigkeit des Keiltrieb- werkzeugs zu erfassen, um eine Prognose für die Restlebensdauer zu erhalten.

Es ist ausgehend vom Stand der Technik daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorbesagten Nachteile zu überwinden und eine einfachere, weniger aufwendige und zuverlässige Vorrichtung zur Überwachung eines Keiltrieb werkzeugs bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, nicht eine direkte Positions überwachung des Keiltriebwerkzeugs mit Positionssensoren vorzunehmen, sondern eine indirekte Positionserfassung vorzunehmen, bei der eine Auswer teelektronik den folgenden mathematischen Zusammenhang zur Auswertung heranzieht:

Z(x,t) ~ F _m (x,t)

Ps (t) ~ F _s (x) mit wobei

Z (x,t): den jeweiligen Zustandswert zum Zeitpunkt t darstellt, der eine zulässige oder unzulässige Position des Schiebers des Keiltriebwerkzeugs an der Position x zwischen den möglichen Positionen X _A und X _E (Ausgangsposition und Endposition), wenn das Schie- berbett entlastet ist repräsentiert,

F _m (t) Rückstellkraft der Feder zum Zeitpunkt t,

F _s (x) die erforderliche Soll-Rückstellkraft der Feder am Ort x, um den

Keiltriebwerkzeug vollständig zurück in seine Ausgangsposition zu betätigen,

P _s (t) die Soll-Position des Keiltriebwerkzeugs zum Zeitpunkt t und

Pi die Ist-Position des Keiltriebwerkzeugs zum esszeitpunkt der

Größe F _m (t).

Die Überwachung kann auch vollständig zeitinvariant, d. h. zeitkontinuierlich oder auch zeitdiskontinuierlich für bestimmte Soll-Positionen und/oder Zeitpunk te erfolgen, indem die die Größe F _m (x) überwacht wird und daraus ein Rück schluss auf die Ist-Position P, des Keiltriebwerkzeugs gezogen werden kann. Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren zur insbesondere positionssensorlosen Positionsüberwachung und Beurteilung der korrekten Position Pi eines Schiebers insbesondere Arbeitsschiebers eines Keiltriebwerkzeugs in einer Presse bei der Betätigung des Schieberbettes des Keiltriebwerkzeugs von einer Endposition X _E zurück in seine Ausgangsposition X _A mittels einer Feder, vor- zugsweise einer im Keiltriebwerkzeug 2 angeordneten Gasdruckfeder 10 beim Öffnen der Presse 1) von einer unteren in eine obere Pressenposition, während der Treiber des Keiltriebwerkzeugs 2 entlastet ist, wobei eine mittelbare und indirekte Positionserfassung des Schiebers vorgesehen ist, bei der zumindest die Rückstellkraft der Feder 10 erfasst und ausgewertet wird.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der mittelbare und indirekte Po sitionserfassung ist vorgesehen das Verfahren mit den folgenden Schritten auszuführen: a) Erfassen der Rückstellkraft F _m (t) der Feder oder Gasdruckfeder zu we nigstens einem Zeitpunkt t, der am oder nach dem Beginn des jeweiligen Öffnungsvorgangs der Presse liegt, bei dem sich der Schieber betätigt durch die Gasdruckfeder entlang der Strecke x von seiner Endposition X _E zurück in seine Ausgangsposition X _A bewegen soll;

b) Ermitteln mit einer Auswerteelektronik, ob die Rückstellkraft F _m (t) größer, gleich oder kleiner einer vorgegebenen Soll-Rückstellkraft ist F _s (x) ist, die die Rückstellkraft am Ort x des Schiebers haben soll und

c) Ermitteln des jeweiligen Zustandswert zum Zeitpunkt t welcher eine zuläs- sige oder unzulässige Ist-Position Pj des Schiebers des Keiltriebwerk- zeugs an der Position x zwischen den möglichen Positionen X _A und X _E (Ausgangsposition und Endposition) repräsentiert, mit d) Erzeugen einer Aktion zum Anhalten der Presse, wenn man als Zu

standswert den Wert Pj als unzulässig ermittelt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Feder über eine drahtlose Datenübertra gungseinrichtung verfügt, um die gemessene Rückstellkraft F _m (t) an die Auswerteelektronik zu übermitteln. Diese kann integriert in der Rückstellfeder oder an dem Gehäuse der Feder angeordnet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ferner mittels eines Piezoelements eine Flubzählung der Feder erfolgt und aus der Hubzahl N und dem zeitlichen Differential der bei jedem Hub gemesse- nen Rückstellkraft F _m (t) der Feder eine Aussage über die verbleibende Stand zeit und/oder Anzahl verbleibender Hübe getroffen wird. Erfindungsgemäß muss nicht zwingend die Rückstellkraft bei jedem Hub gemessen werden, um ein Differential zwischen aufeinanderfolgenden Hüben zu ermitteln. Hier kann man je nach Konstanz auch nur nach einer jeweils definierten Anzahl von Hü ben das Differential ermitteln. Sinkt die Rückstellkraft zum Beispiel im Bereich von weniger als 0,1 %, so kann man das entsprechende Differential mit Mess werten bilden, die nach einer entsprechend großen Anzahl von Hüben z. B. alle 100 oder 1000 Hüben erfolgt, um aus dem zeitlichen Differential auf die Kon stanz oder Abnahme der Rückstellkraft und daraus auf die verbleibende Stand zeit zu schließen.

In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines Piezoelements ein spezifisches Schwingungsmuster je Hub der Feder erfasst wird und aus der Veränderung des Schwingungsmusters eine Aussage über die verbleibende Standzeit und/oder Anzahl verbleibender Hübe getroffen wird. Dabei kann aus Referenzwerten solcher Schwingungsmuster, bei Gasdruckfedern, die bei vergleichbaren Rahmenbedingungen im Einsatz waren auf deren Restlebensdauer oder verbleibende Standzeit geschlossen werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur insbesondere positionssensorlosen Positionsüberwachung und Beurteilung der korrekten Position P, eines Keiltriebwerkzeugs in einer Presse bei der Betäti- gung des Keiltriebwerkzeugs von einer Endposition X _E zurück in seine Aus- gangsposition X _A mittels einer Feder vorzugsweise einer im Keiltriebwerkzeug angeordneten Gasdruckfeder 10 beim Öffnen der Presse 1 1 von einer unteren in eine obere Pressenposition, wobei hierzu Messmittel und Auswertemittel vor gesehen sind, mit der zumindest die Rückstellkraft F _m (t) der Feder 10 zu einem Zeitpunkt t beim Öffnen der Presse 1 1 erfasst und wobei die Auswertemitteln ausgebildet sind die Messdaten gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren auszuwerten.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein Abschaltmittel vorgesehen ist, um die Presse unmittelbar abhängig vom Wert der erfassten Rückstellkraft F _m (t) der Feder ab zuschalten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, wenn eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Mess daten, insbesondere der Rückstellkraft F _m (t) der Feder an eine Auswerteeinrich tung vorgesehen ist. Eine weitere Option zur Sicherstellung eines funktionie- renden Betriebs kann darin gesehen werden, dass ein RFID-Chip oder eine andere Erkennungseinrichtung an der Gasdruckfeder vorgesehen ist, die Daten umfasst, die es erlauben eindeutig zuzuordnen, ob das Bauteil ein Bauteil des Plerstellers des besagten Bauteils ist oder ein Ersatzprodukt bzw. Austausch produkt eines anderen Fierstellers.

Dies ist insofern von Relevanz, da Austauschprodukte ggf. mit der Datenerfassung und Auswertung nicht vollständig kompatibel sind und somit ein Signal an den Anwender ausgegeben werden kann, dass z. B. die ausgetauschte Gas- druckfeder nicht korrekt mit den anderen Einrichtungen kompatibel ist und Messwertfehler nicht auszuschließen sind z. B. aufgrund einer fehlerhaften Ka librierung.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn eine Messsensorik zum Messen der Rückstellkraft der Feder und/oder eine Datenübertragungseinrichtung angeordnet in ei- ner lösbar mit der Feder verbundenen Datenbox mit einem die Datenbox um gebenden Gehäuse vorgesehen ist.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn ferner ein Piezosensor zum Messen der Flubzahl und/oder einer Schwingungscharakteristik der Feder oder dem mit der Feder verbundenen Keiltriebwerkzeug vorgesehen ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Keiltriebwerkzeug zum Betrieb in einer Presse, wobei das Keiltriebwerkzeug mit einem pressengesteu- erten Schieberbett zum Antrieb eines über schräge Gleitflächen in Arbeitsrich- tung bewegbaren Schiebers des Keiltriebwerkzeugs verfügt, der relativ zu einem maschinenstarr angeordneten Treiber bei Entlastung vom Schieberbett mittels einer Feder in Ausgangsposition X _A bringbar ist, wobei eine wie zuvor beschriebene Vorrichtung vorgesehen ist, um die Positionsüberwachung und Beurteilung der korrekten Position Pj des Schiebers des Keiltriebwerkzeugs, insbesondere bei Entlastung vom Schieberbett vorgesehen ist.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher darge stellt.

Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Presse mit einem Keiltrieb-

Werkzeug im geschlossenen Zustand der Presse, d. h. Pressen-

Oberteil und Pressenunterteil zusammen gefahren,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Presse mit einem Keiltrieb-

Werkzeug im geöffneten Zustand der Presse d. h. Pressenoberteil und Pressenunterteil auseinander gefahren und Fig. 3 eine Datenbox, die zur lösbaren Verbindung an einer Gasdruckfe der ausgebildet ist.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 näher erläu- tert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Presse 1 1 mit einem Keiltrieb- werkzeug 1 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.

Die Vorrichtung 1 ist ausgebildet zur insbesondere positionssensorlosen Positi- onsüberwachung und Beurteilung der korrekten Position Pj eines Keiltriebwerk- zeugs 2, zwischen einer Position XE (siehe Figur 1) und einer Position XA (siehe Figur 2), welches in einer Presse 1 1 angeordnet ist.

Das Keiltriebwerkzeug 2 ist in einer Presse 1 1 montiert, wobei das Keiltrieb werkzeug 2 mit einem pressengesteuerten Schieberbett SB zum Antrieb eines über schräge Gleitflächen in Arbeitsrichtung bewegbaren Schieber S des Keiltriebwerkzeugs 2 verfügt, der relativ zu einer maschinenstarr angeordneten Treiber T bei Entlastung vom Schieberbett SB mittels einer Feder 10 in Aus gangsposition X _A bringbar ist.

Die Vorrichtung 1 ist ausgebildet bei der Betätigung des Keiltriebwerkzeugs 2 von einer Endposition X _E zurück in seine Ausgangsposition X _A mittels der Gas druckfeder 10 beim Öffnen der Presse 1 1 die korrekte Funktion der Rückstellfe der 10 zu beurteilen, wobei hierzu Messmittel und Auswertemittel vorgesehen sind, mit der zumindest die Rückstellkraft F _m (t) der Feder 10 zu einem Zeitpunkt t beim Öffnen der Presse 1 1 erfasst wird und wobei Auswertemitteln 31 ausge bildet sind, die entsprechenden Messdaten auszuwerten. Rein schematisch sind Abschaltmittel 40 dargestellt, welche mit den Auswerte mittel 30 verbunden sind, um die Presse 11 unmittelbar abhängig vom Wert der erfassten Rückstellkraft F _m (t) der Feder 10 abzuschalten.

Wie in der Figur 1 weiter zu erkennen ist, ist die Datenübertragungseinrichtung 12 als eine drahtlose Datenübertragungseinrichtung zum Übertragen von Messdaten ausgebildet, wobei insbesondere die Rückstellkraft F _m (t) der Gas druckfeder 10 an die Auswerteeinrichtung 30 auf diese Weise übertragen wird.

Die in Figur 3 dargestellte Datenbox 14 verfügt über einen integrierten Energie- Speicher 17, eine Messsensorik 13 zum Messen der Rückstellkraft der Feder 10 und die Datenübertragungseinrichtung 12. Die Datenbox 14 ist mit einem die Datenbox 14 umgebenden Gehäuse 15 versehen und mit einer Schraubverrie gelung 16 zur lösbaren Verbindung an der Feder 10. Auf diese Weise kann die Datenbox 14 mobil und autonom ausgebildet sein und je nach Typ der Gas druckfeder individuell angepasst werden. In einer optionalen Ausführung kann die Datenbox 14 auch Sollwertspeicher umfassen, um Sollwerte für Sensoren, Batteriespannung, Spannungsüberwachung des Energiespeichers 17 und der- gleichen zu erfassen.

Ferner ist in der Figur 1 - lediglich beispielhaft- ein Piezosensor 50 zum Mes sen der Flubzahl und/oder einer Schwingungscharakteristik SK der Feder 10 gezeigt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.