DE102006052350B4

DE102006052350B4 - Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen durch quasi-kontinuierliche Messung des Druckes

Info

Publication number: DE102006052350B4
Application number: DE102006052350.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: DE102006052350A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen durch quasi-kontinuierliche Messung des Druckes, wobei ein einziger, in den Hydraulikkreis eingebundener Druckgeber (1), ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das durch einen Analog-Digitalwandler (2) in zeitlicher und amplitudenmäßiger Auflösung digitalisiert oder durch wenigstens einen Komparator mit mehreren unterschiedlichen Schwellenhöhen, differenziert die Steuerung eines Schaltwerkes (3) übernimmt.

Description

Nachfolgend wird eine Vorrichtung beschrieben, die es unter ausschließlicher Verwendung eines einzigen Drucksensors gestattet, die vollständige Steuerung einer Hydraulikpresse zu übernehmen.
Eine hydraulische Presse besteht im Allgemeinen aus mehreren, typischerweise drei, Zylindern. Der Füllzylinder (9) führt das über die Öffnung (10) zugeführte, zu verdichtende Material in einem oder mehreren Füllhüben dem eigentlichen Presszylinder (11) zu. Dieser verdichtet (presst) das vorverdichtete Material schließlich gegen den Klemmzylinder (12) zu so genannten Presslingen.
Ein Schaltwerk (3) sorgt für den Ablauf des Pressvorganges, indem es die auf einem Hydraulikblock (8) vereinigten, elektromechanisch steuerbaren Hydraulikventile in geeigneter Weise öffnet und schließt. Der nötige Öldruck wird durch die Hydraulikpumpe (7) erzeugt.
Die erforderlichen Steuersignale zur Fortschaltung des Schaltwerkes werden üblicherweise durch Sensoren (Endlageschalter) an den Hydraulikzylindern abgegeben. Diese Endlageschalter sind störanfällig, weil insbesondere Stäube des Pressmaterials in sie eindringen und die Kontaktgabe mit zunehmender Betriebsdauer verschlechtern. Auch bauen sich an den Steuernocken der Hydraulikzylinder Pfropfen oder Kuchen auf, die die Schaltpunkte verschieben. Letzteres gilt auch, wenn statt mechanischer Schalter z. B. induktive Näherungsschalter eingesetzt sind.
Erfindungsgemäß wird an Stelle dieser Sensoren rsp. Schalter eine Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen durch quasi-kontinuierliche Messung des Druckes gemäß allen Merkmalen im Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Durch den Einsatz einer solchen Druckmessung im Hydrauliksystem können alle vorgenannten Schalter/Sensoren entfallen bzw. eingespart werden. Damit entfällt auch deren Einbau, die Verkabelung, ihre Justage und folglich auch ihr möglicher Ausfall.
Dazu wird ein einziger, geeigneter Drucksensor (1) in den Hydraulikkreis einbezogen und dessen elektrisches Ausgangssignal mittels eines Analog-Digitalwandlers (2) mit dem elektronischen Schaltwerk (3) verbunden.
Das Schaltwerk wertet die aktuelle Ventilstellung und Drucksituation aus und leitet daraus seine nächste Aktion ab.
Die quasi-kontinuierliche Messung des Druckes hat ihre Ursache in der Verwendung von Analog-Digitalwandlern, die eine endliche Wandlungszeit benötigen. Bei Verwendung hinreichend schnell wandelnder Konverter, kann die geringe zeitliche Verzögerung gegen den sonst behäbigen Bewegungsablauf der Hydraulikzylinder vernachlässigt werden. Unter diesen Umständen darf von einer kontinuierlichen Messung gesprochen werden.
Das Schaltwerk (3) ist ein elektronisches, typischerweise ein Mikrocomputer mit entsprechender Peripherie. Die Verwendung eines Mikrocomputers im Schaltwerk gestattet es, neben dem Druck-Monitoring viele zusätzliche Prüf- und Überwachungsmöglichkeiten der Hydraulikpresse zu verwirklichen und ggf. auf einem Display (4) auszugeben. Eine solche programmierbare Steuerung ist der üblichen, einfachen elektromechanischen Steuerung weitaus überlegen.
So können beispielsweise über eine Schnittstelle (5) beliebiger Art, Betriebsparameter eingespielt, eingestellt und/oder abgerufen werden. Im Falle von Störungen lassen sich darüber auch entsprechende Meldungen absetzen. Parallel dazu kann eine Alarmvorrichtung (6) wie Hupe, Blinklicht o. ä. aktiviert werden.
Zur Störungserkennung lassen sich einfache Algorithmen ersinnen: Das Ausbleiben von Druckspitzen über längere Zeit markiert einen Totalausfall im Hydraulikkreis (Leckage). Ein schneller Druckaufbau während der Pressphase zeugt vom verstopften Presskanal und kann durch Öffnen des Klemmzylinders behoben werden. Kein oder geringer Druck während des Pressens bedeuten Presslinge unzureichender Festigkeit bzw. Qualität. Kurze aufeinanderfolgende Druckspitzen in der Bewegung des Füllzylinders weisen auf Probleme im Bereich der Materialzufuhr hin.
Zusätzlich lassen sich auch externe Betriebsparameter wie Öltemperatur, Ölpumpentemperatur oder Probleme mit dem Austrag der Presslinge (Ausschubbahn) überwachen.
Auch kann der Materialfuß kontrolliert und statistisch erfaßt werden: Die verpreßte Materialmenge läßt sich aus der Summe der Füllhübe oder aber der Zahl der Presslinge ermitteln. Alle Werte lassen sich zu beliebigen Zeiten, stündlich, täglich und/oder absolut usf. bestimmen und dokumentieren.
Schließlich läßt sich die Betriebsdauer der Presse zuverlässig bestimmen. So können Wartungs- bzw. Serviceintervalle genauestens angegeben, kontrolliert und eingehalten werden.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen durch quasi-kontinuierliche Messung des Druckes, wobei ein einziger, in den Hydraulikkreis eingebundener Druckgeber (1), ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das durch einen Analog-Digitalwandler (2) in zeitlicher und amplitudenmäßiger Auflösung digitalisiert oder durch wenigstens einen Komparator mit mehreren unterschiedlichen Schwellenhöhen, differenziert die Steuerung eines Schaltwerkes (3) übernimmt.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (3) durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), einen Mikrocomputer oder ein FPGA (field programmable gate array) verwirklicht wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (3) mit einer Anzeigevorrichtung (4) zur Visualisierung von insbesondere Betriebsparametern und Fehlermeldungen versehen ist.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (3) mit einer Daten-Verbindung (5) als Schnittstelle versehen ist und diese eine Drahtverbindung, eine Funkverbindung, eine Licht gestützte oder eine akustische Daten-Verbindung ist.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk intern mit einer Zeituhr versehen ist.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten der Arbeitstakte des Schaltwerkes (3) sowie weitere Betriebsparameter wie Öl- oder Pumpentemperatur, mechanisch korrekter Austrag an der Ausschub-Bahn, gemessen werden.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung des Schaltwerkes (3) nötigen Betriebsparameter wie Schaltschwellenwerte, Taktzeiten und Temperaturen sowie deren Toleranzen in einem Speicher dauerhaft abgelegt werden.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Betriebsparameter mittels der Daten-Verbindung (5) nach Maßgabe der gewünschten Steuerfunktion von außen verändert werden können.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichungen von den Betriebsparametern Warnungen oder Fehlermeldungen über die Daten-Verbindung (5) und/oder mittels weiterer geeigneter Signaleinrichtungen (6) nämlich eine Hupe oder ein Blinklicht abgegeben werden.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer vorgegebenen Presszeit von einem Festfahren des Presskanales ausgegangen werden kann und ein einem Presszylinder (11) nachgeschalteter Klemmzylinder (12) durch das Schaltwerk (3) automatisch geöffnet wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer vorgegebenen Füllzeit (Fahrzeit des Füllzylinders) von einem Festfahren (Verstopfen) in der Materialzuführung ausgegangen werden kann wobei die Presse angehalten wird und ein Alarmsignal optisch und/oder akustisch abgegeben wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausbleiben von Druckspitzen innerhalb gewisser Zeiten generell auf einen Fehler im Hydrauliksystem geschlossen werden kann, weswegen die Hydraulikpumpe gestoppt wird und ein Alarmsignal abgegeben wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Presslinge tage-, wochenweise und/oder absolut gezählt werden und ihre Zahl in eine Statistik eingebunden ist.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk wichtige Betriebsparameter und/oder Warnungen/Störungsmeldungen mit Zeit- und/oder Datumsmarken versehen, über die Daten-Verbindung (5) abrufbar, dauerhaft speichert.
Vorrichtung zur Steuerung von Hydraulikpressen nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk die Betriebsdauer der Anlage bestimmt und daraus Angaben hinsichtlich Wartung/Service ableitet und ausgibt.