Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elastische gelagerten, weg- oder kraftgebundenen Umformma schine, bei welcher mittels eines Antriebs ein Arbeitshub einer mit dem Antrieb in Wirkverbindung stehenden Stößelein richtung durchgeführt wird, und durch eine Bewegung der Stö ßeleinrichtung während des jeweiligen Arbeitshubes, insbe sondere im Zusammenwirken eines an der Stößeleinrichtung angeordneten Oberwerkzeuges mit einem an einem Werkzeugtisch angeordneten Unterwerkzeug, ein vorgegebener Umformprozess an einem Werkstück durchgeführt wird, wobei die durch das Einleiten des Arbeitshubes und/oder die durch eine Unwucht im Antrieb im Betrieb auftretenden Trägheitskräfte und/oder Trägheitsmomente zumindest teilweise kompensiert werden.

Der Betrieb bzw. die Steuerung einer solchen elastisch gela gerten weg- oder kraftgebundenen Umformmaschine ist auf dem Gebiet wohlbekannt. Solche Maschinen können je nach Ausfüh rungsform zum Druckumformen, Zugdruckumformen, Zugumformen, Biegeumformen oder Schubumformen ausgebildet sein. Bei weg gebundenen Umformmaschinen, beispielsweise weggebundenen Pressen, ist der Weg der Stößeleinrichtung (Bär) durch die Kinematik des Antriebes der Maschine festgelegt. Der Antrieb erfolgt in der Regel über einen Elektromotor, welcher ein Schwungrad antreibt, das mit der Stößeleinrichtung durch Einkuppeln zur Einleitung des Arbeitshubes verbindbar ist. Kraftgebundene Umformmaschinen weisen einen steuerbaren An trieb, insbesondere einen hydrostatischen Antrieb, z.B. in Form einer Pumpe, oder einen Servomotorantrieb auf, durch den eine mit diesem permanent in Wirkverbindung stehenden Stößeleinrichtung nach dem jeweiligen Ansteuern des Antriebs zur Einleitung des Arbeitshubs die Stößeleinrichtung zur Durchführung des Umformprozesses bewegt wird. Der Zeitpunkt des Einleitens und das Durchführen des Arbeitshubes bei Be diener-gesteuerten Maschinen erfolgt in der Regel mittels einer sogenannten Zweihand-Einrückung.

Sowohl weggebundenen Umformmaschinen als auch kraftgebunde nen Umformmaschinen ist gemein, dass diese bei der Durchfüh rung des Umformprozesses auftretenden Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten ausgesetzt sind. Diese können beispielsweise bei dauerhaft rotierenden Antriebswellen durch Ein- und Auskuppeln der Stößeleinrichtung oder durch eine Unwucht im Antrieb einer kraftgebundenen Umformmaschine verursacht werden und zu einer Taumel- und/oder Kippbewegung der Umformmaschine führen. Solche Bewegungen können zu einer erhöhten mechanischen Belastung der Maschine und unter Um ständen zu einer Nichteinhaltung von Maßtoleranzen an dem umgeformten Werkstück führen. Die erzeugten Trägheitskräfte bzw. Trägheitsmomente verursachen aufgrund einer elastischen Lagerung der Umformmaschine an einem Abstützfundament, bei spielsweise einem Baugrund, eine Anregung der durch die Um formmaschine und die elastische Lagerung festgelegte Starr körpermoden dieses Schwingungssystems, was zu der beschrie benen Taumel- und/oder Kippbewegung der Maschine relativ zum Fundament führt, an welchem die Umformmaschine über eine elastische Lagerung abgestützt ist.

Auf dem Gebiet bekannt sind aktive Maßnahmen zur Beeinflus sung der unerwünschten Gesamtkörperbewegungen einer solchen Umformmaschine, insbesondere die Tilgung von Schwingungsphä nomenen durch Anbringen eines entsprechend abgestimmten zu sätzlichen und auf dem Gebiet als Tilger bezeichneten Schwingungssystems auf die zu beruhigende Masse. Beispiels weise betrifft die Offenlegungsschrift DE 102008 046 763 Al eine gattungsbildende Schnellläuferpresse mit Trägheitsmo mentausgleich, bei welcher ein Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, das dazu dient, Blindleistung des Stößels zu überneh men, wobei die Phase der Bewegung des Ausgleichsgewichts auf die Phase der Bewegung des Stößels abgestimmt ist. Die Of fenlegungsschrift DE 2806584 betrifft eine auch gattungsbil dende Exzenterpresse, an welcher zum Massenausgleich eine Ausgleichsvorrichtung mit bewegbarem Masseteil angeordnet ist, die Antriebselemente zum winkeltreuen, gegenphasigen Antrieb des Masseteils gegenüber der Exzenterwelle aufweist.

Das Vorsehen derartiger Ausgleichsvorrichtungen für die je weilige Umformmaschine ist mit einem erhöhten vorrichtungs seitigen Aufwand verbunden. Insofern liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer herkömmlichen, elastisch gelagerten Umformmaschine zumindest eine Abschwä chung der beschriebenen Starrkörperbewegung der Umformma schine im Betrieb bereitzustellen, ohne dass ein stark er höhter apparativer Aufwand wie nach dem Stand der Technik gelehrt, vorgesehen werden muss.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch ein Verfahren zur Steuerung einer elastisch gelagerten Umformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels eines An triebs ein Arbeitshub einer mit dem Antrieb in Wirkverbin dung stehenden Stößeleinrichtung durchgeführt, bei dem durch eine Bewegung der Stößeleinrichtung während des jeweiligen Arbeitshubes, insbesondere im Zusammenwirken eines an der Stößeleinrichtung angeordneten Oberwerkzeuges mit einem an einem Werkzeugtisch angeordneten Unterwerkzeug, ein vorgege bener Umformprozess an einem Werkstück durchgeführt, wobei die durch das Einleiten des Arbeitshubes und/oder die durch eine Unwucht im Antrieb im Betrieb auftretenden Trägheits kräfte und/oder Trägheitsmomente zumindest teilweise kompen siert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ausgezeichnet, dass zumindest eine Kinematikgröße einer Starrkörperbewegung der elastisch gelagerten Umformmaschine zu deren Betrieb erfasst, insbesondere kontinuierlich er fasst wird, wobei der Zeitpunkt des Einleitens des Arbeits hubes an eine Momentanphasenlage der zumindest einen Kinema tikgröße, insbesondere Weg s(t), Geschwindigkeit v(t) und/oder Beschleunigung a(t) der Starrkörperbewegung so an gepasst wird zum derartigen Erzeugen von Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten, sodass der Starrkörperbewegung der Umformmaschine entgegen gewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren resultiert in einer Verminde rung der Amplitude einer Taumel- bzw. Kippbewegung der Um formmaschine. Eine solche Taumel- bzw. Kippbewegung der Um formmaschine stellt im Wesentlichen eine durch die auftre tenden Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten angeregte Starrkörperbewegung der Umformmaschine in einem schwingungs fähigen System dar, gebildet durch die Umformmaschine selbst sowie eine elastische Lagereinrichtung, mit welcher die Um formmaschine an einem Abstützfundament elastisch gelagert ist. Erfindungsgemäß kann diese Schwingungsverminderung be reitgestellt werden, ohne dass wie bei den herkömmlichen Verfahren ein stark erhöhter vorrichtungsseitiger Aufwand notwendig ist.

Stattdessen erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Steuerung der Einleitung des Arbeitshubes abhängig von einer aktuellen Starrkörperbewegung der Umformmaschine in dem Schwingungssystem, sodass durch eine phasengenaue Einleitung des Arbeitshubes die Trägheitskräfte und/oder Trägheitsmo mente in das schwingungsfähige System der Starrkörperbewe gung der Umformmaschine, insbesondere verursacht durch das Einkuppeln der Stößeleinrichtung und/oder durch eine Unwucht im Antrieb, so eingeleitet werden, dass sie der aktuellen Starrkörperbewegung der Umformmaschine entgegenwirken. Die Anregung der Starrköperbewegung kann durch die auftretenden Trägheitskräfte und/oder Trägheitsmomente z.B. stoßartig mit vorgegebener Amplitude und Zeitdauer erfolgen.

Bei Bediener-gesteuerten Maschinen kann insofern vorgesehen sein, dass nach erfolgter Zweihand-Einrückung durch den Be diener, das angegebene erfindungsgemäße Verfahren zum Steu ern des Betriebs der Umformmaschine durchgeführt wird, d.h. nach der Zweihandeinrückung zumindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der elastisch gelagerten Umformma schine bei deren Betrieb erfasst wird und der Zeitpunkt des Einleitens des Arbeitshubes an eine Momentanphasenlage der zumindest einen Kinematikgröße der Starrkörperbewegung so angepasst wird zum derartigen Erzeugen von Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten, dass der Starrkörperbewegung der Umformmaschine entgegen gewirkt wird. Erfindungsgemäß kann jedoch bei Bediener-gesteuerten Maschinen auch vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Betriebs der Umformmaschine nach einem Betriebsstart der Umformmaschine permanent durchgeführt wird bzw. abläuft, bei dem zumindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der elastisch gelagerten Uniformmaschine erfasst wird und der Zeitpunkt des Einleitens des Arbeitshubes an eine Momentan phasenlage der zumindest einen Kinematikgröße der Starrkör perbewegung so angepasst wird zum derartigen Erzeugen von Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten, dass der Starr körperbewegung der Umformmaschine entgegen gewirkt wird und wobei der Arbeitshub nur eingeleitet wird, wenn eine Zwei- hand-Einrückung durch den Bediener für den einzuleitenden Arbeitshub durchgeführt wurde. Dabei kann eine Steuerein richtung der Umformmaschine, die eingerichtet und ausgebil det ist zur Steuerung des erfindungsgemäßen Betriebs der Umformmaschine, eine durch den Benutzer mittels Zweihand- Einrückung ausgelöste Signalisierung, insbesondere in Form eines elektrischen Signals erfassen und zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens verarbeiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren resultiert somit zu einer deutlich reduzierten Auslenkung der Umformmaschine gegenüber einer ungesteuerten Betriebsweise. Das erfindungsgemäße Ver fahren zum Betrieb der elastisch gelagerten Umformmaschine ermöglicht das schnellere Erreichen eines Zustandes der Um formmaschine mit geringerer Bewegungselongation bzw. - amplitude. Hierdurch kann unter Umständen ein nachfolgender Arbeitshub früher gestartet werden mit dem Vorteil einer schnelleren Taktfolge im Betrieb, was insbesondere bei einer automatischen Bestückung der Umformmaschine, bei welcher das jeweilige Werkstück genau zu positionieren ist, von Vorteil sein kann. Darüber hinaus kann sich aufgrund der geringeren Belastung der elastischen Lagerungen der Umformmaschine die Lebensdauer vorliegender Lager erhöhen bzw. erlaubt den Ein satz von Lagern mit geringeren Baugrößen.

Es sei bemerkt, dass die zumindest eine Kinematikgröße einer Starrkörperbewegung der elastisch gelagerten Umformmaschine beispielsweise eine Weg- oder Winkelauslenkung aus einer jeweiligen Ruhelage, eine zeitliche Ableitung dieser Größen bzw. die entsprechenden Resultate einer vorher oder gleich zeitig mit dem Betrieb der Umformmaschine durchgeführten numerischen Simulation der Starrkörperbewegung der Umformma schine sein kann, zur Ermittlung einer jeweiligen Geschwin digkeit und/oder Beschleunigung. Zweckmäßige Kinematikgrößen können insbesondere mit Bezug auf die Eigenmoden des Systems zur Beschreibung der Bewegung der elastisch gelagerten Um formmaschine festgelegt werden. Das erfindungsgemäße Verfah ren kann grundsätzlich auf alle Freiheitsgrade der Starrkör perbewegung der Umformmaschine angewandt werden.

Insofern liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Erfassung der zumindest einen Kinematikgröße der Starrkörperbewegung beispielsweise mittels einer Messung mit einem Bewegungs sensor und/oder mittels einer Berechnung, insbesondere im Rahmen einer Simulation der Starrkörperbewegung der Umform maschine durchgeführt wird.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfin dung sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben .

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass der Betrieb der Umformmaschine durch eine Maschinensteuerung gesteuert wird, welche, u.U. nach Vorliegen eines durch einen Bediener aus gelösten Zweihand-Einrückungssignals, zum Zeitpunkt des Ein- leitens des Arbeitshubes den Antrieb zur Durchführung des Umformungsprozesses ansteuert und/oder eine zwischen dem Antrieb und der Stößeleinrichtung angeordnete Kupplungsein richtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen An trieb und Stößeleinrichtung zur Durchführung des Umformungs- Prozesses ansteuert. Im ersten Fall kann es sich bei der Umformmaschine um eine kraftgebundene Umformmaschine han deln, bei welcher der Antrieb permanent mit der Stößelein richtung verbunden ist und im zweiten Fall um eine weggebun dene Umformmaschine, bei welcher eine Wirkverbindung zwi schen Antrieb und der Stößeleinrichtung durch Einkuppeln einer steuerbaren Kupplung herstellbar und durch Auskuppeln lösbar ist.

Wie erläutert, kann die elastisch gelagerte Umformmaschine eine durch die auftretenden Trägheitskräfte und/oder Träg heitsmomente angeregte Starrkörperbewegung ausführen. Es hat sich insbesondere beim Betrieb von weggebundenen Umformma schinen herausgestellt, bei welchen die Anregung, insbeson dere eine Anregung der Starrkörperbewegung im Wesentlichen beim Einleiten des Arbeitshubes bzw. beim Einkuppeln er folgt, dass zweckmäßigerweise zur Einstellung eines optima len Zeitpunkts zum Einleiten des Arbeitshubes bzw. zum Ein kuppeln der Stößeleinrichtung ein Zeitbereich ausgewählt werden kann, innerhalb welchem ein globales Maximum der ers ten zeitlichen Ableitung des Verlaufs einer Auslenkung der Umformmaschine liegt. Vorzugsweise liegt der Einkuppelzeit punkt unmittelbar vor dem Erreichen dieses globalen Maxi mums. In Bezug auf eine harmonische Schwingung kann unmit telbar vor je nach Ausführungsform heißen <30°, <20°, insbe sondere <10° vor Erreichen dieses globalen Maximums in der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Auslenkung der Umformmaschine. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Anre gungszeitpunkt genau koinzident mit dem Erreichen dieses globalen Maximums in der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Auslenkung der Umformmaschine ist. Grundsätz lich kann der Zeitpunkt des Einkuppelns der Stößeleinrich tung bzw. des Einleitens des Arbeitshubes so gewählt werden, dass eine Bewegung der Umformmaschine in eine Richtung ver- ursacht wird, welche in entgegengesetzter Richtung zur mo mentanen Auslenkung der Umformmaschine liegt, d.h. die Anre gung sollte gegenphasig erfolgen.

Es hat sich insbesondere beim Betrieb von kraftgebundenen Umformmaschinen herausgestellt, bei welchen die Anregung der Starrkörperbewegung im Wesentlichen durch eine Unwucht des Antriebes während des Arbeitshubes und/oder des Rückhubes der Stößeleinrichtung erfolgt, dass zweckmäßigerweise ein Zeitpunkt zum Einleiten des Arbeitshubes so ausgewählt wer den kann, dass die Anregung der Starrkörperbewegung der Um formmaschine, die insbesondere während des Arbeitshubes und/oder des Rückhubes stoßartig erfolgen kann, durch die auftretenden Trägheitskräfte und/oder Trägheitsmomente in nerhalb eines Zeitraums erfolgt, in welchem ein globales Maximum der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs einer Auslenkung der Umformmaschine liegt. Vorzugsweise kann der Einleitungszeitpunkt des Arbeitshubes so erfolgen, dass der Anregungszeitpunkt der Starrkörperbewegung unmittelbar vor dem Erreichen dieses globalen Maximums liegt. In Bezug auf eine harmonische Schwingung der Starrkörperbewegung, die in Fällen einer Starrkörperbewegung näherungsweise angenommen werden kann, kann „unmittelbar vor" je nach Ausführungsform heißen <30°, <20°, insbesondere <10° vor Erreichen dieses globalen Maximums in der ersten zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Auslenkung der Umformmaschine. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Anregungszeitpunkt genau koinzi dent mit dem Erreichen dieses globalen Maximums in der ers ten zeitlichen Ableitung des Verlaufs der Auslenkung der Umformmaschine ist. Grundsätzlich kann der Zeitpunkt der Anregung der Starrkörperbewegung so ausgewählt sein, dass eine Bewegung der Umformmaschine in eine Richtung erzeugt wird, welche in entgegengesetzter Richtung zur momentanen Auslenkung der Umformmaschine liegt, d.h. die Anregung soll- te gegenphasig erfolgen.

Zur Bereitstellung der notwendigen Informationen für die Steuerung des Zeitpunkts des Einkuppelns der Stößeleinrich tung bzw. der Einleitung des Arbeitshubes kann die zumindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der Umformma schine relativ zum Abstützfundament durch zumindest einen Bewegungsaufnehmer erfasst werden. Dieser Bewegungsaufnehmer kann beispielsweise als Auslenkungsaufnehmer wie Wegaufneh mer, Geschwindigkeitsaufnehmer oder Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet sein. Je nach Ausführungsform kann der Bewe gungsaufnehmer insbesondere an der Umformmaschine selbst bzw. an der Lagereinrichtung angeordnet sein. Der Bewegungs aufnehmer, insbesondere Beschleunigungsaufnehmer kann die Größe einer elastischen Verformung an der Lagereinrichtung, beispielsweise einer elastischen Verformung eines Elastomers erfassen, woraus die zumindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der Umformmaschine ermittelt, insbeson dere berechnet werden kann zum optimalen zeitlichen Einkup peln der Stößeleinrichtung bzw. Einleiten des Arbeitshubes.

Als Bewegungsaufnehmer zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich eine Vielzahl von Sensoren mög lich, welche insbesondere eine Auslenkung, eine Geschwindig keit und/oder eine Beschleunigung der Starrkörperbewegung der Umformmaschine erfassen. Beispielsweise kann der Bewe gungsaufnehmer als Tauchspulenaufnehmer oder als Wider standsaufnehmer ausgebildet sein. Es ist auch möglich, den Bewegungsaufnehmer als optischen Sensor auszubilden.

Zur Bereitstellung eines entsprechenden Signals an eine der Umformmaschine zugeordnete Steuereinrichtung kann ein jewei liges Ausgangssignal des zumindest einen Bewegungsaufnehmers als Eingangssignal einer Maschinensteuerung der Umformma- schine zugeführt werden, wobei diese Zuführung auch drahtlos erfolgen kann. Vorzugsweise können mehrere Bewegungsaufneh mer vorgesehen sein, welche eine oder mehrere Kinematikgrö ßen der Starrkörperbewegung der Umformmaschine erfassen, insbesondere messen und beispielsweise einer zentralen Steu ereinrichtung wie einer Maschinensteuerung der Umformmaschi ne zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Um insbesondere in solchen Ausführungsformen, bei welchen die Umformmaschine eine komplexe Starrkörperbewegung aus führt, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die zu mindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der Um formmaschine relativ zum Abstützfundament auf der Grundlage eines Starrkörper-Simulationsmodells berechnet wird und der Zeitpunkt des Einkuppelns bzw. des Einleitens des Arbeitshu bes in Abhängigkeit eines gemessenen und des berechneten Momentanwertes der zumindest einen Kinematikgröße festgelegt wird. Beispielsweise kann der Zeitpunkt des Einkuppelns bzw. des Einleitens des Arbeitshubes grundsätzlich nach der be rechneten Kinematikgröße eingestellt werden, wobei der ge messene Momentanwert als Kontrollgröße herangezogen wird, wobei beim Vorliegen eines vorgegebenen Unterschiedswertes die Steuerung aus Sicherheitsgründen abgebrochen und der Betrieb beendet wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Zeitpunkt des Einkuppelns bzw. des Einleitens des Arbeitshu bes nach der gemessenen Kinematikgröße eingestellt wird, wobei der berechnete Momentanwert als Kontrollgröße herange zogen wird, wobei beim Vorliegen eines vorgegebenen Unter schiedswertes die Steuerung aus Sicherheitsgründen abgebro chen und der Betrieb beendet wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Kinematik größe der Starrkörperbewegung der Umformmaschine relativ zum Abstützfundament auf der Grundlage eines Starrkörper- Simulationsmodells der elastisch gelagerten Umformmaschine berechnet wird und der Zeitpunkt des Einleitens des Arbeits hubes bzw. des Einkuppelns der Stößeleinrichtung in Abhän gigkeit eines mittels der Simulation berechneten Momentan wertes der zumindest einen Kinematikgröße festgelegt wird. Zur Kopplung der Simulation mit dem realen Betrieb der Um formmaschine kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der elastisch gela gerten Umformmaschine relativ zum Abstützfundament gemessen und in Abhängigkeit des Messignals und/oder eines Betriebs signals aus einer Maschinenüberwachungseinrichtung ein Syn chronisationssignal abgeleitet wird, mit welchem der zeitli che Verlauf der mittels des Simulationsmodells berechneten Kinematikgröße mit der realen Starrkörperbewegung der Um formmaschine synchronisiert wird.

Es kann auch vorgesehen sein, Ausgangssignale einer bei her kömmlichen Umformmaschinen vorgesehene Maschinenüberwa chungseinrichtung, welche insbesondere zur Messung einer oder mehrerer Kinematikgrößen der Starrkörperbewegung der Umformmaschine oder anderer Betriebsparameter eingerichtet sein kann, zusammen mit Ergebnissen einer Simulation der Starrkörperbewegung der Umformmaschine zu nutzen, um den Zeitpunkt des Einkuppelns der Stößeleinrichtung bzw. des Einleitens des Arbeitshubes wie beschrieben derart festzule gen, dass die eingeleiteten Trägheitskräfte und/oder Träg heitsmomente in das schwingungsfähige System der momentanen Starrkörperbewegung der Umformmaschine entgegenwirken. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer elastisch gelagerten Umformmaschine ohne zusätzlichen vor richtungsseitigen Aufwand im Vergleich zu einem herkömmli chen Verfahren zur Steuerung einer herkömmlichen Umformma schine durchgeführt werden. Je nach spezifischer Uniformmaschine und deren Betrieb kann diese bei der Ausführung eines Arbeitshubes in Bezug auf bestimmte Abschnitte oder Bauteile der Maschine auch elasti schen Verformungen ausgesetzt sein. Um bei der erfindungsge mäßen Steuerung des Betriebes der Umformmaschine auch derar tige elastische Verformungsbewegungen zumindest teilweise zu verringern, kann vorgesehen sein, eine Größe einer elasti schen Verformung eines vorgegebenen Abschnittes oder Bau teils der Umformmaschine wie eine Auslenkung relativ zum Gehäuse oder einem Maschinenfundament der Umformmaschine zu erfassen, wobei der Zeitpunkt des Einkuppelns der Stößelein richtung bzw. des Einleitens des Arbeitshubes an eine Momen tanphasenlage der einen Größe der Verformungsbewegung des vorgegebenen Abschnittes bzw. Bauteils der Umformmaschine angepasst wird zum derartigen Erzeugen von Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten beim Einkuppeln bzw. Einleiten des Arbeitshubes, das der elastischen Verformungsbewegung des vorgegebenen Abschnittes bzw. des Bauteils der Umformma schinen entgegengewirkt wird. Ein solcher Abschnitt bzw. ein solches Bauteil kann beispielsweise ein Dämpfungselement wie ein Elastomerkörper oder ein Stoßdämpfer oder auch ein unter der auftretenden Belastung resultierender elastischer Biege linienabschnitt innerhalb der Umformmaschine umfassen, der somit in der Umformmaschine angeordnet ist und sich insofern von der Lagereinrichtung, über welche die Umformmaschine elastisch am Abstützfundament abstützt ist, unterscheidet.

Es kann vorgesehen sein, sowohl die Starrkörperbewegung der Umformmaschine wie beschrieben durch phasengenaues Einkup peln der Stößeleinrichtung bzw. Einleiten des Arbeitshubes zu vermindern und in ähnlicher Weise eine elastische Verfor mungsbewegung innerhalb der Umformmaschine zu reduzieren, wobei die Bewegungsverminderung je nach Priorisierung auf die Starrkörperbewegung der Uniformmaschine oder die elasti sche Verformungsbewegung eines Abschnitts bzw. Bauteils der Umformmaschine gelegt oder ein Kompromiss eingestellt wird, um beide Bewegungen bzw. Auslenkungen etwa in gleichem Maße zu reduzieren. Im gleichen Maß kann dabei meinen, dass die jeweilige Auslenkungsamplituden der Starrkörperbewegung der Umformmaschine und die elastische Verformung innerhalb der Maschine prozentual im Wesentlichen gleich vermindert wer den.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb bzw. zum Steuern des Betriebs einer Umformmaschine führt zu einer Reduzierung einer Starrkörperbewegung der Umformmaschine bzw. einer elastischen Verformung eines Abschnitts bzw. Bauteils der Umformmaschine und kann insbesondere genutzt werden, um eine im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren höheren Ar beitstaktrate im Betrieb einer Umformmaschine einzustellen, sodass eine höhere Produktionsrate der Umformprodukte bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt wer den kann. Es kann vorgesehen sein, dass im Betrieb ein aktu eller Amplitudenwert, der mittels eines Bewegungsaufnehmers bzw. Sensors gemessen oder mittels einer Simulation berech net wurde, einer der zumindest einen Kinematikgröße der Starrkörperbewegung der Umformmaschine, beispielsweise einer Auslenkung in eine vorgegebene Richtung, mit einem vorgege benen Amplitudenschwellwert verglichen wird und die Taktrate der Umformmaschine erhöht wird, wenn der aktuelle Amplitu denwert geringer ist als der vorgegebene Schwellwert. Das erfindungsgemäße Verfahren für den Betrieb einer Umformma schine kann auch eine Regelung einer derartigen Auslenkungs amplitude umfassen, bei welcher als Führungsgröße beispiels weise der beschriebene Schwellwert der Auslenkungsamplitude herangezogen wird, und die Taktrate für den Arbeitshub der Umformmaschine eine Stellgröße der Regelung darstellen kann. Die Erfindung betrifft ferner eine Uniformmaschine, insbeson dere eine Presse, die ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Beispielsweise kann eine solche erfindungsgemäße Umformeinrichtung eine weggebundene Umformeinrichtung sein, die je nach Ausfüh rungsform ein Kurbelgetriebe oder ein Kurvengetriebe aufwei sen kann. Insbesondere in der Bauart einer Presse kann der Antrieb einen Elektromotor umfassen, welcher ein Schwungrad antreibt, das die Energie mittels einer Kupplungseinrichtung an das Hauptgetriebe, wie beschrieben ein Kurbelgetriebe oder ein Kurvengetriebe abgibt. Beispielhafte Umformeinrich tungen sind Schubkurbelpressen, Exzenterpressen und Kniehe belpressen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Umform einrichtung auch eine kraftgebundene Umformmaschine sein, wobei der Antrieb als Direktantrieb z.B. entweder durch ei nen elektrischen Servomotor, auch Torque-Motor genannt, be reitgestellt sein kann oder einen hydrostatischen Antrieb umfasst, bei welchem die im Druckmedium gespeicherte Energie mit Hilfe von Zylindern über einen Pumpenantrieb in mechani sche Energie umgewandelt wird. In der Nomenklatur der vor liegenden Anmeldung wird sowohl bei der kraftgebundenen Um formmaschine als auch bei der weggebundenen Umformmaschine durch den Antrieb eine Stößeleinrichtung bewegt, welche ein Oberwerkzeug der Maschine trägt.

Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform nebst Abwandlungen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei

Figur 1 in einer Frontalansicht eine erfindungsgemäße Um formmaschine in Gestalt einer Presse zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 in einer Symboldarstellung eine Kipp-/Taumel- bewegung der Maschine der Figur 1 im Betrieb,

Figur 3 in einem Ablaufdiagramm eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 4a den zeitlichen Verlauf einer Auslenkung s(t) und deren zeitliche Ableitung v(t) der Umformmaschine bei deren Starrkörperbewegung im Betrieb bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer erfindungsgemäßen phasenoptimierten Einkupp lung der Stößeleinrichtung, und

Figur 4b eine zur Figur 4a entsprechende Darstellung bei einer nichtphasenoptimierten Einkupplung der Stö ßeleinrichtung zeigt.

Figur 1 zeigt in einer Frontalansicht den Aufbau einer elas tisch gelagerten Presse 1, die erfindungsgemäß gestaltet und ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zur Steue rung des Betriebes einer elastisch gelagerten Umformmaschine auszuführen. Diese umfasst einen Ständer 2, der sich an ei nem Maschinengestell 3 abstützt. Ein Antrieb, der hier einen Elektromotor 4a und eine vom Motor angetriebene Schwungmasse 4b umfasst, wirkt in der beschriebenen Ausführungsform über eine in der Figur verdeckte, steuerbare Kupplungseinrichtung mit einer Stößeleinrichtung 5 oder Bär zusammen, wobei über die steuerbare Kupplung zur Durchführung des Arbeitshubes eine Wirkverbindung zwischen Antrieb 4a, 4b und Bär 5 ein stellbar und zur Vorbereitung des nächsten Arbeitshubes lös bar ist. Die Stößeleinrichtung trägt endseitig ein Oberwerk zeug 6, das zur Umsetzung eines Umformprozesses eines nicht dargestellten Werkstückes mit einem Unterwerkzeug 7 zusam menwirkt, das an dem Maschinengestell 3 angeordnet ist. Die ses trägt über die Ständer 2 den Antrieb und den Bär und ist selbst mittels mehreren elastischen Lagerelementen 8, die in der beschriebenen Ausführungsform jeweils einen Elastomer körper umfassen, am Baugrund oder Abstützfundament 9 abge stützt. In einer anderen Ausführungsform, insbesondere einen weggebundenen Umformmaschine, kann auch vorgesehen sein, dass die Presse einen Antrieb mit einem Servomotor umfasst, der starr mit der Stößeleinrichtung 5 verbunden ist.

In allen Ausführungen solcher Umformmaschinen wird beim Ein kuppeln zum Verbinden des Antriebs und der Stößeleinrichtung bzw. beim Einleiten des Arbeitshubes und/oder während der Durchführung des Arbeitshubes, beispielsweise aufgrund einer Unwucht im Antrieb, durch das jeweilige Auftreten von Träg heitskräften bzw. Trägheitsmomenten in der Regel eine Tau mel- und/oder Kippbewegung der Presse 1 erzeugt.

Bei kraftgebundenen Umformmaschinen können diese, eine Starrkörperbewegung der Umformmaschine anregenden Trägheits kräfte bzw. Trägheitsmomente insbesondere durch eine Unwucht im Antrieb erzeugt werden und insofern über den gesamten Zeitbereich eines Arbeitshubes der Stößeleinrichtung der Umformmaschine auftreten. Bei weggebundenen Umformmaschinen können diese, eine Starrkörperbewegung der Umformmaschine anregenden Trägheitskräfte bzw. Trägheitsmomente insbesonde re während des Einkuppelns der zwischen dem Antrieb und der Stößeleinrichtung angeordneten Kupplung bzw. beim Einleiten des Arbeitshubes auftreten. In solchen Fällen, bei welchen der Antrieb eine Unwucht aufweist, können zusätzliche Anre gungsmomente bzw. Anregungskräfte auftreten.

Figur 2 zeigt in einer Symboldarstellung eine mögliche Kipp- bewegung K der Presse der Figur 1 in Form einer Schwingung. Grundsätzlich angeregt werden können mögliche Moden einer Starrkörperbewegung eines schwingungsfähigen Systems, das durch die über die elastischen Lagerelemente 8 am Baugrund 9 gelagerten Presse 1 gebildet ist.

Wie erläutert, ist die Presse der Figur 1 als weggebundene Umformmaschine ausgebildet, bei welcher die, eine Starrkör perbewegung der Umformmaschine anregenden Trägheitskräfte bzw. Trägheitsmomente während des Einkuppelns der Kupplung zum Einstellen einer Wirkverbindung zwischen dem Antrieb und der Stößeleinrichtung verursacht werden. Der Betrieb der Umformmaschine der Figur 1 wird in der beschriebenen Ausfüh rungsform durch eine Maschinensteuerung gesteuert, welche zum Zeitpunkt des Einleitens des Arbeitshubes die zwischen dem Antrieb und der Stößeleinrichtung angeordnete Kupplungs einrichtung zum Herstellen einer Wirkverbindung zwischen Antrieb und Kupplung ansteuert.

Wesentlich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens bzw. den Betrieb der erfindungsgemäßen Umformmaschi ne ist, dass zumindest eine Kinematikgröße der Starrkörper bewegung, beispielsweise eine Auslenkung, der elastisch ge lagerten Umformmaschine 1 bei dessen Betrieb erfasst, hier mittels entsprechender Sensoren in Form eines oder mehreren Bewegungsaufnehmer gemessen wird, wobei der Zeitpunkt des Einleitens des Arbeitshubes, hier der Zeitpunkt für das Be wirken der Wirkverbindung zwischen Antrieb und Stößelein richtung so eingestellt wird, dass die beim Einkuppeln er zeugten Trägheitskräfte und/oder Trägheitsmomente der Starr körperbewegung der Umformmaschine entgegen wirken. In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die zu mindest eine Kinematikgröße der Starrkörperbewegung, bei spielsweise eine Auslenkung, durch Simulation der Starrkör- perbewegung der Uniformmaschine zu berechnen, wobei ein Aus gangssignal eines Bewegungssensor zur Erfassung der Bewegung der Umformmaschine oder ein anderes Betriebssignals zur Syn chronisation der realen Bewegung der Umformmaschine mit der Simulation herangezogen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum phasengenauen Einkuppeln der Kupplung der in Figur 1 angegebenen Presse ist in Figur 3 angegeben und wird in der beschriebenen Ausführungsform durch eine zentrale Maschinensteuerung der Umformmaschine durchgeführt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Umform maschine sich im Wirkbetrieb befindet, bei welchem nach dem Vorliegen eines Freigabesignals, insbesondere eines durch einen Bediener veranlassten Zweihand-Einrückungssignales mit dem Einkuppeln ein Arbeitshub der Stößeleinrichtung einge leitet wird, bei dem im Zusammenwirken der Stößeleinrichtung bzw. dem von dieser getragenen Oberwerkzeug mit einem an einem Werkzeugtisch angeordneten Unterwerkzeug ein vorgege bener Umformungsprozess an einem Werkstück durchgeführt wird, wobei die Stößeleinrichtung in einem nachfolgenden Rückhub zurückgeführt wird, und die Wirkverbindung zwischen Antrieb und Stößeleinrichtung durch Auskuppeln aufgehoben wird, bis nach dem Vorliegen eines weiteren Freigabesignals ein weiterer Arbeitshub durch Einkuppeln eingeleitet wird.

In der beschriebenen Ausführungsform wird das Einkuppeln an eine Phasenlage einer Kinematikgröße, hier einer Auslenkung der Umformmaschine aus einer Ruhelage angepasst. Ausgangs punkt der in Figur 3 angegebenen Verfahrensschritte ist eine Betriebssituation, bei welchem der Antrieb von der Stö ßeleinrichtung entkoppelt ist und nach dem Vorliegen eines Freigabesignals der Zeitpunkt des Einkuppelns festzulegen ist, wobei die Umformmaschine eine durch vorhergehende Anre gungen verursachte Starrkörperbewegung ausführt, welche ins- besondere aufgrund von Dämpfungseigenschaften der Lagerele mente je nach Ausführungsform unterschiedlich stark gedämpft ausgeführt wird. Es sei bemerkt, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer vollautomatisch arbeitenden Umformmaschine die Prüfung des Vorliegens eines Freigabesignals entfallen kann.

In den Verfahrensschritten der Figur 3 wird in Schritt 100 die aktuelle Auslenkung der Starrkörperbewegung der Umform maschine 1 durch einen Bewegungssensor gemessen, wobei die Maschinensteuerung eingerichtet ist, in Schritt 110 zu über prüfen, ob die erste zeitliche Ableitung des Verlaufs der Auslenkung, d.h. die Geschwindigkeit im Bereich eines globa len Maximums der Starrkörperbewegung liegt. Soweit dies nicht der Fall ist, erfolgt kein Einkuppeln der Stößelein richtung zum Einstellen einer Wirkverbindung zwischen An trieb und Stößeleinrichtung, stattdessen erfolgt ein Rück sprung zu Schritt 100, d.h. zur Durchführung einer weiteren Messung der Auslenkung der Umformmaschine. Diese Mess- und Prüfschleife wird so lange durchlaufen, bis die Geschwindig keit im Bereich des vor dem Start des in Figur 3 angegebenen Verlaufs ermittelten globalen Maximums der Geschwindigkeit liegt, sodass dann in Schritt 120 eine im Wesentlichen ge- genphasige Einleitung des Arbeitshubes erfolgen kann mit phasenangepasster Einleitung der anregenden Trägheitskräften und/oder Trägheitsmomenten, wodurch der aktuellen Starrkör perbewegung der Umformmaschine entgegengewirkt wird. Mit dem Einleiten des Arbeitshubes in Schritt 120 erfolgt dessen Ausführung in Schritt 130 zur Durchführung eines vorgegebe nen Umformprozesses, danach erfolgt in Schritt 140 der Rück hub der Stößeleinrichtung und das Lösen der Wirkverbindung zwischen Stößeleinrichtung und Antrieb zur Vorbereitung ei nes weiteren Arbeitshubes. Soweit ein Betriebsende erreicht ist, wird die Umformmaschine gestoppt, andernfalls erfolgt ein Sprung in den Start der Messschleife, d.h. zu Schritt 100.

Beispielhafte Verläufe der Starrkörperbewegung der Uniformma schine der Figur 1 sind in den Figuren 4a, b angegeben. Da bei zeigt der jeweilige obere Graph den Verlauf einer Aus lenkung der Umformmaschine im Betrieb und der untere Zeit verlauf die sich daraus ergebende Geschwindigkeit der Aus lenkung. In beiden Figuren zeigen die Zeitverläufe vor dem Zeitpunkt T0 bzw. T0' die Starrkörperbewegung der Umformma schine 1 mit gelöster Wirkverbindung zwischen Antrieb und Stößeleinrichtung mit dem Resultat einer schwach gedämpften Schwingung. Zum Zeitpunkt T0 bzw. T0' erfolgt über einen Zeitraum (TI - T0) bzw. (TO' - TI') eine bauart- und anwen dungsbezogene, hier etwa stoßartige Anregung durch das Her stellen der Wirkverbindung zwischen Antrieb und Stößelein richtung über das Einkuppeln der Kupplung, wodurch das Schwingungssystem, das durch die mittels elastischer La gerelemente 8 am Abstützfundament 9 elastisch gelagerte Um formmaschine 1 gebildet ist, Anregungsenergie erhält.

Die Darstellungen der Figuren 4a, b zeigen die Zeitverläufe vor, während und nach der Einleitung der Trägheitskräfte bzw. Trägheitsmomente beim Einkuppeln der Stößeleinrichtung. Erkennbar erfolgt die äußere Anregung der Starrkörperbewe gung bei den Verläufen der Figur 4a zu einem Zeitpunkt, bei welchem die Geschwindigkeit der Starrkörperbewegung etwa maximal ist. Darüber hinaus erfolgt die Anregung zur Erzeu gung einer gegenphasigen Bewegung der Umformmaschine mit dem Resultat einer nachfolgenden Bewegung der Umformmaschine mit verminderter Amplitude. Demgegenüber zeigt Figur 4b das Re sultat einer Anregung, die identisch mit der der Figur 4a ist, wobei jedoch der Zeitpunkt des Einkuppelns zwar wiede rum nach Erreichen eines globalen Maximums der Geschwindig- keit liegt, jedoch die Anregung gleichphasig mit der aktuel len Auslenkung erfolgt, sodass nach Abklingen der Störung eine Starrkörperbewegung mit weit höherer Amplitude im Ver gleich zu der Situation der Figur 4a resultiert.

Die Kurvenverläufe der Figuren 4a, b zeigen die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäß ausgebildeten Umformmaschine zur Reduzierung einer Starrkör perbewegung der elastisch gelagerten Umformmaschine bei de- ren Betrieb. Je nach Ausführungsform können innerhalb eines Betriebszyklus der Umformmaschine auch mehrere Anregungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten, auch in solchen Fällen ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich an wendbar zur Reduzierung einer Starrkörperbewegung der Um- formmaschine mit den obenstehend beschriebenen Vorteilen.

Bezugszeichenliste

1 Uniformmaschine, Presse

2 Ständer 3 Maschinenfundament, Maschinengestell, -gehäuse

4a Elektromotor 4b Schwungmasse

5 Stößeleinrichtung, Bär

6 Oberwerkzeug 7 Unterwerkzeug

8 Elastisches Lagerelement, Lagereinrichtung 9 Baugrund, Abstützfundament K Kippbewegung s Auslenkung, Weg v Geschwindigkeit

TO, TO' Zeitpunkt des Einleitens eines Arbeitshubes bzw. Einstellen einer Wirkverbindung zwischen Antrieb und Stößeleinrichtung

TI, TI' Lösen der Wirkverbindung