DE4124675A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen von vibration und zuverlaessigkeit einer presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Überwachen der Preßvibration, insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen eines Kapazitäts­ zonendiagrammes bezüglich der Pressenbelastung und der Geschwindigkeitsvibrationsschwere (speed vibration severity) zum Bestimmen der Langzeit-Betriebszuverlässig­ keit von Presse/Gesenk während der Produktion. Die Erfin­ dung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausnutzen der Information, die bei dem oben genannten Verfahren zum Überwachen der Preßvibrationsschwere erhalten wurde.

Das herkömmliche Verfahren zum Berechnen der Gesenkton­ nage beruht in der Hauptsache auf statischer Belastungs­ berechnung. Ein gegebenes Gesenk hat eine gewisse Mate­ rialscherlänge bei einem Beschickungsmaterial gegebener Stärke. Hieraus läßt sich die Tonnage des Gesenks oder die zum Scheren oder Verformen des Werkstückes notwendige Kraft berechnen. Das herkömmliche Dimensionieren einer Presse beruht auf der "statischen" Gesenkscherbelastung unter Verwendung der folgenden Gleichung:
Scherlänge (mm)×Stärke (mm)×S_s (k/mm²) = Scherlast (kg).

Diese Kraft (plus statische Form- und Ausstanzkräfte) wurden seither als die einzige entscheidende Kraft und damit die dynamische Spitzenbelastung der Presse angese­ hen. Bei Maschinen mit kürzeren Hüben und bei Geschwin­ digkeiten von unter 300 Hub pro Minute sind die dynami­ schen Einflüsse auf die Anwendungsschwere (application severity) nicht allzu groß. Steigert man jedoch die Pressengeschwindigkeiten, so ergeben sich verschiedene andere dynamische Einflüsse, so daß zusätzliche Preß­ kräfte auftreten, und zwar zusätzlich zu Anstiegen durch die tatsächliche Scherkraft auf Werte oberhalb des her­ kömmlich kalkulierten statischen Wertes. In zahlreichen Fällen übersteigen diese dynamischen Kräfte die Scher­ kraft als dynamische Spitzenbelastung. Zusätzlich zu höheren effektiven Scherkräften werden Anstoßkräfte er­ zeugt, wenn die Pressengeschwindigkeit ansteigt, was weiterhin zur Vibration der gesamten Presse beiträgt.

Durch Versuche hat man herausgefunden, daß bei zunehmen­ der Pressengeschwindigkeit zahlreiche zusätzliche Kräfte auftreten, die bei geringeren Geschwindigkeiten nicht vorhanden sind. Es gibt zahlreiche verschiedene Quellen zusätzlicher Gesenk-Belastungsparameter, die viele Pressenbetreiber bis heute nicht kennen. Obwohl die Pressenkapazität nicht überschritten wird, bedarf es höherer Kräfte, um das betreffende Werkstück zu formen, was andererseits ein unterschiedliches Bild von schwere­ ren Vibrationsbedingungen ergibt. Bei höheren Pressenge­ schwindigkeiten werden die Kräfte in der Pressenkonstruk­ tion viel rascher aufgebracht und schneller wieder frei­ gesetzt und erzeugen im allgemeinen eine viel härtere Schockwelle, die auf die Pressenkonstruktion weitergege­ ben wird. Steigert man die Arbeitsgeschwindigkeit der Presse, so steigert sich auch die Geschwindigkeit an jedem gegebenen Punkt oberhalb des unteren Totpunktes, womit die Stoßkräfte des Stempels auf das Beschickungsma­ terial ansteigen. Diese Stoßkräfte steigen mit dem Quadrat der Geschwindigkeit an. Die Pressengeschwindig­ keit ist daher nur einer von verschiedenen Faktoren, die die Vibration innerhalb der Presse steigern. Bei höherer Pressengeschwindigkeit wird eine noch stärkere Vibration durch die Presse hindurch übertragen.

Ein zweiter Faktor, der zur Pressenvibration beiträgt, ist die Hublänge, die die Stoßkräfte sowie die auf der Presse ruhende Belastung steigert. Ein dritter Faktor ist der Kontaktabstand der Gesenkpatrizen und der Abstreifer­ platte oberhalb dem unteren Totpunkt. Je höher diese Kom­ ponenten oberhalb des unteren Totpunktes miteinander in Berührung gelangen, um so größer ist die Stoßgeschwindig­ keit und demgemäß auch das Vibrationsniveau.

Außerdem verändern sich die Schereigenschaften des Be­ schickungsmateriales um so mehr, je stärker die Belastung (strain rate) gesteigert wird, was normalerweise bei Steigerung der Pressengeschwindigkeit eintritt. Die ef­ fektive Scherfestigkeit des Beschickungsmateriales (stock material) steigt erheblich und beginnt, sich der größten Festigkeit des Beschickungsmateriales zu nähern. Ent­ wickeln sich die dynamischen Belastungen rascher und/oder steigt die Geschwindigkeit der Maschine an, so steigt die Grenzfestigkeit (yield strength) des Beschickungsmate­ riales mit zunehmender Belastung. Im statischen Zustand oder bei einem Test bei geringer Belastung wie etwa dem ASTM-Test beläuft sich das normale Verhältnis der Grenz­ festigkeit zur größten Festigkeit auf etwa 55%. Mit zu­ nehmender Pressengeschwindigkeit wird jedoch das Verhält­ nis der Grenzfestigkeit (yield point strength) zur größ­ ten Festigkeit auf 80-85% oder mehr gesteigert. Ob­ gleich die Festigkeit des Beschickungsmateriales nicht verändert wurde, wurde deshalb jedoch die effektive Scherfestigkeit des Beschickungsmateriales (und die Grenzfestigkeit dieses Materiales) bei Hochbelastungsbe­ dingungen effektiv gesteigert. Dies steigert wiederum die Belastung der Presse und führt damit zu schwereren Vibra­ tionen.

Zahlreiche Gesenke von Pressen haben einen beweglichen Abstreifer, der normalerweise die Patrizen führt, was weiterhin einen dritten und einen vierten Vibrationsfak­ tor zur Folge hat. Je höher die bewegliche Abstreifer­ platte das Beschickungsmaterial oberhalb dem unteren Hub­ punkt oder unteren Totpunkt (BDC) berührt, um so größer sind die Stoßeffekte, genannt "abwärtiger Abstreifer­ stoß", was weiterhin zur Pressenvibration beiträgt. Fig. 7 zeigt einen Preßschlitten 14 und eine Abstreiferplatte 16, zwischen welchen Federn 18 angeordnet sind, und die durch Schrauben 20 miteinander verbunden sind, und zwar während eines Ausstanzvorganges. Der Schraubenkopf 22 be­ findet sich in einer Aussparung 24 der Abstreiferplatte 16. Die Abstreiferplatte 16 ist am oberen Werkzeug 26 be­ festigt und weist mehrere Patrizen 28 auf. Das untere Werkzeug 30 mit mehreren Gesenken zum Ausstanzen des Be­ schickungsmateriales oder Werkstückes 32 ist am Bolster 24 direkt unter dem unteren Werkzeug 30 befestigt. Am Schlitten 14, am Bolster 34 und an der Abstreiferplatte 16 sind jeweils Vibrationssensoren 35, 36 und 37 ange­ bracht, die einzeln oder für sich alleine dazu benutzt werden, um den Vibrationszustand von Presse und/oder Gesenk zu überwachen. Beim Abwärtsbewegen des Schlittens bewegen sich Schlitten und Abstreiferplatte gemeinsam als Einheit solange, bis die Abstreiferplatte die obere Fläche des Materiales berührt. Von da an bewegt sich die Abstreiferplatte nicht mehr weiter nach unten, wohl aber der Schlitten sowie die Abstreiferschrauben, wobei die Federn zusammengedrückt werden. Die Stoßkraft ist um so höher, je höher der Punkt ist, oberhalb welchem sich der untere Hubpunkt befindet, wenn der Kontakt eintritt, oder je schneller die Presse läuft. Beim Aufwärtshub der Pres­ se haben Schlitten und Abstreiferschrauben dieselbe Ge­ schwindigkeit. Beim Kontaktpunkt 31 der Abstreiferplatte wird die Masse der Abstreiferplatte, die bis zum "aufwär­ tigen Stoß" eine Null-Geschwindigkeit ist, augenblicklich bis auf die Geschwindigkeit des Schlittens und der Ab­ streiferschrauben beschleunigt. Eine Steigerung der Pressengeschwindigkeit oder eine Vergrößerung des Kon­ taktabstandes oberhalb BDC führen zu einer größeren Stoß­ geschwindigkeit an jener Stelle, an welcher die Abstreif­ schrauben mit der Abstreiferplatte in Berührung gelangen, was die Vibration aufgrund des Stoßes steigert.

Ein weiterer Faktor bezüglich der Pressenvibrations­ steigerung ist die Freisetzung der gespeicherten Energie während der Herstellung des Teiles. Während des Belastens des Gesenkes treten in der Pressenkonstruktion Verformun­ gen auf. Beim Durchbrechen des Beschickungsmateriales (Werkstückmateriales), "Durchschnappen" genannt (snap through) sendet die Freisetzung der gespeicherten Verfor­ mungsenergie eine Vibrationsschockwelle durch die gesamte Pressenkonstruktion. Die freigesetzte gespeicherte Ener­ gie vermag ferner den sich abwärts bewegenden Schlitten zu beschleunigen, was dazu führen kann, daß die Patrizen tiefer in das Material eindringen. Wird die aufgebrachte Belastung gesteigert, so gilt dies auch für das Span­ nungs- und Verformungs-Niveau innerhalb der Pressenkon­ struktion, was zu einer erhöhten Energiefreisetzung und damit auch zu größerer Vibration führt.

Ein weiterer Faktor, der die Pressenkonstruktion und die Vibration beeinflußt, ist die Anwendung von Platthämmer- Stationen (flattening stations) oder von Stopblocks. Wer­ den diese Vorrichtungen im Gesenk verwendet, so treten zusätzliche Belastungen und Stoßkräfte auf. Mit zunehmen­ der Pressengeschwindigkeit spielt natürlich die Pressen- Schließhöhe eine Rolle, was bei Anwendung von Stopblocks dazu führt, daß eine größere Belastung aufgebracht wird. Die Pressen-Schließhöhe kommt natürlich dann ins Spiel, wenn die Pressengeschwindigkeit aufgrund der Trägheits­ momente gesteigert wird.

Ein weiterer Faktor ist der thermische Schließhöhenef­ fekt. Bei der Steigerung der Pressengeschwindigkeit tritt wiederum eine viskose Scherkraft des Öles auf, das sich in den Lagerspalten des Pressen-Kurbelwellenlagers befin­ det. Die beim Scheren des Öles auftretende Wärme wird durch die Pressenkonstruktion hindurch zur Triebverbin­ dung geleitet, was ein tieferes Schließen der Schließhöhe (shutheight) bewirkt.

Die oben beschriebenen dynamischen Effekte, die während des Pressenbetriebes auftreten, steigern somit die Be­ lastung sowie das Gesamtvibrationsniveau, das auf die Pressenkonstruktion aufgebracht wird, einhergehend mit einer Steigerung der Pressengeschwindigkeit. Fig. 1A und 1B zeigen Oszillogramme einer Presse, die bei 100 Hub pro Minute bzw. 450 Hub pro Minute läuft. Man erkennt die Vertikalbewegung 38 des Preßschlittens sowie die indu­ zierte Pressenvibration 40, erfaßt von Accelerometern 35, 36 bzw. 37.

Vibrationsspannungsvergrößerungen, erzeugt durch dynami­ sche Belastungsanstiege, können zahlreiche Probleme be­ züglich des Pressenaufbaus hervorrufen. Werden langfri­ stige dynamische Belastungszuwächse nicht erkannt, so können im Laufe der Zeit irgendwo in der Pressenkonstruk­ tion oder in Teilen hiervon Risse in den Gußteilen auf­ treten. Es wurde schon berichtet von gebrochenen Zugstan­ gen, Kurbelwellen, Querhaupten, Schlitten und dynamischen Auswuchtelementen; in allen Fällen konnten sie durch Feldmessungen spezifischen Grenzvibrationswerten zugeord­ net werden, die während des Betriebes an der Pressenkon­ struktion gemessen wurden. Bei bestimmten definierbaren Vibrationsniveaus sind Spannungsvergrößerungsniveaus vor­ handen, die somit das Wartungsproblem vergrößern.

Die relative Lebensdauer einer Presse läßt sich somit aus den kumulierten Wirkungen der während dieser Zeitspanne beobachteten Vibrationsniveaus ermitteln. Eine Presse kann ohne größere mechanische Schäden hohen Vibrations­ niveaus standhalten, wenn die Zeitdauer relativ kurz ist. Auch kann eine Presse ohne mechanische Schäden niedrigen Vibrationsniveaus standhalten, ungeachtet der Zeitspanne. Jedoch treten kumulierte strukturelle Schäden dann auf, wenn eine Presse im Zustand der Hochbelastung zufolge eines mittleren bis hohen Vibrationsniveaus während einer längeren Zeitspanne betrieben wurde, sei es kontinuier­ lich oder intermittierend. Dabei zeigen sich die Schäden nicht unbedingt im Frühstadium, sondern erscheinen im Laufe der Zeit.

Vorbekannte Vibrationsüberwachungssysteme stellen die Presse bei einem bestimmten, vorgegebenen Niveau ab, bei dessen Erreichen Schäden an der Presse auftreten würden. Die Erfindung mißt die Vibration während des Betriebes und ermöglicht es der Bedienungsperson, dem Werkzeuginge­ nieur und/oder dem Betriebsleiter, die Langzeit-Zuverläs­ sigkeit zu ermitteln, nämlich das Betreiben der Presse bei jeglicher Kombination von erfaßter Geschwindigkeit und Belastung, durch Überwachen des tatsächlichen Vibra­ tionsniveaus der Gesenkanwendung und durch Vergleichen der entsprechenden Betriebs-Vibrations-Niveaus mit der erhaltenen Vibrationszonen-Chart, und zwar entweder von Hand oder elektronisch.

Die vorliegende Erfindung gibt ein vorgegebenes Maß der Vibrationsschwere und der Zuverlässigkeit für jegliche Betriebsbedingungen und jede Geschwindigkeit an. Vorbe­ kannte präventive Schwingungsüberwachung im Zuge der War­ tung hat nur daraufhin überwacht, daß keine Belastungs­ veränderungen eines Basisbezugsniveaus eingetreten ist, erzielt durch eine Bezugsniveauanalyse ohne Belastung. Jedoch gibt diese vorbekannte Vibrationsniveaumessung im lastfreien Zustand kein genaues Bild der tatsächlichen Produktions-Vibrationsbedingungen, sowie das erfindungs­ gemäße Überwachungssystem.

Für langfristigen zuverlässigen Pressenbetrieb muß des­ halb eine bestimmte Presse innerhalb von Zonen sicherer dynamischer Belastungs-Geschwindigkeits-Kombinationen gefahren werden, so daß ein zulässiges Niveau der Pres­ senvibrationsschwere erreicht wird. Jede Presse hat ihre eigene Charakteristika, so daß sie innerhalb eines Be­ reiches der Produktionsgeschwindigkeiten und der dyna­ mischen Belastungskombinationen langfristig zuverlässig betrieben werden kann.

Durch die Erfindung wird ganz allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, um die Kapazität der dyna­ mischen Pressenbelastung/Geschwindigkeitsvibrationschwere zu bestimmen, ferner um bei einem bestimmten Pressenmo­ dell eine langfristige Betriebszuverlässigkeit der Presse/des Gesenks zu machen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt Zonen für die Pres­ senbetriebszuverlässigkeit an, und zwar erhalten durch Anwendung von Accelerometer-Sensoren sowie durch Bela­ stungszellen bei verschiedenen Betriebsbedingungen, näm­ lich Belastungs-Geschwindigkeits-Kombinationen, womit die Daten für die erfindungsgemäße Vorrichtung geschaffen werden, um Vibrationschwerezonen während des Pressenbe­ triebes zu überwachen und anzuzeigen.

Jede Serie von Pressen hat individuelle Konstruktions­ merkmale. Wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt, so werden diese Merkmale ausgenutzt, wobei eine einmalige Vibrationsschwere-Zuverlässigkeits-Zonen-Chart erzeugt wird. Es werden drei Komponenten überwacht, um eine solche Chart zu erzeugen, nämlich die dynamische Bela­ stung, die Pressengeschwindigkeit sowie das Vibrations­ geschwindigkeitsniveau RMS (root mean squared = ins Quadrat gesetztes Wurzelmittel). Insbesondere werden die Accelerometer-Sensoren in den verschiedenen wesentlichen Pressenteilen angebracht, sowie den Ständern, dem Bett, dem Schlitten, um die RMS-Vibrationsgeschwindigkeit zu erfassen, während die dynamischen Belastungszellen im Schließhöhenbereich (shutheight area) die Belastung über­ wachen. Die Presse wird bei verschiedenen Bedingungen aus Belastungs- und Geschwindigkeitskombinationen gefahren, und es werden die resultierenden Vibrationsschwereniveaus gemessen, zusammengestellt und aufgetragen in einem Be­ lastungs-Geschwindigkeits-Diagramm. Sodann werden zwi­ schen den Punkten konstanter RMS-Vibrationsgeschwindig­ keit Kurven gezogen, beispielsweise entsprechend 4,6, 11,2, 12,7, 14 und 15,2 mm pro Sekunde RMS-Vibrations­ geschwindigkeit, wobei vier oder mehrere Vibrationsschwe­ rezonen für die Pressenzuverlässigkeit definiert werden. Diese haben sich besonders dann als nützlich erwiesen, wenn sie beim Erstellen einer arbeitsfähigen Pressen- Vibrations-Schwere/Zuverlässigkeits-Betriebs-Chart einem Teileausfall zugeordnet wurden.

Die dermaßen ermittelten Zonen stellen eine Beziehung her zwischen dem Schwereniveau der Pressen-RMS-Geschwindig­ keitsvibration und der potentiellen Langzeit-Betriebs­ zuverlässigkeit bei der jeweiligen Presse. Dies sieht dann wie folgt aus:
Zone 1 Extreme Langzeitzuverlässigkeit
Zone 2 Sehr gute Langzeitzuverlässigkeit
Zone 3 Zuverlässig (mit Vorbehalt)
Zone 4 Nicht empfehlenswert für Langzeit zuverlässigkeit.

Während des tatsächlichen Pressenproduktionsbetriebes wird die RMS-Geschwindigkeitsvibration überwacht, verar­ beitet und angezeigt. Sensoren, die Accelerometer sein können, werden an verschiedenen Stellen an der Presse an­ gebracht. Ein Vibrationsmesser überwacht die Vibrations­ niveaus oder Vibrationslevel unter Verwendung von im Handel erhältlichen Standard-Vibrationsmeßeinrichtungen, die mit der aufgestellten Zonen-Chart von Hand verglichen werden kann. Eine weitere Ausführungsform verwendet eine kalibrierte elektrische Standardschaltung, die die Be­ schleunigung in eine RMS-Geschwindigkeitsmessung umwan­ delt, und zwar innerhalb eines Rolloff-Frequenzbereiches von 10-1000 Hertz. Die Schaltung enthält eine diskrete digitale Speichervorrichtung, welche anzeigt, wieviele Male und wie lange in Zone 4 Pressenvibrationsniveaus aufgetreten sind. Es ließen sich auch verschiedene unter­ schiedliche Typen von Vibrationsmessern verwenden, die visuell die abgegrenzten Zonen veranschaulichen. Die Schaltung kann mit einem Warnsignal und/oder einer auto­ matischen Abschaltvorrichtung verbunden werden. Auch kann ein Computer oder eine interne Digitalspeichervorrichtung verwendet werden, um über einen längeren Zeitraum hinweg (historisch) Vibrationsdaten zu speichern, die von allen in der Presse eingesetzten Gesenken erzeugt wurden, oder die visuell auf einem Bildschirm die in der Presse aufge­ tretenen dynamischen Vibrationsniveaus zeigen.

Alternativ hierzu läßt sich eine Mehrzahl von Pressen überwachen, wobei die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können; hierbei werden Sensorsignale aus den verschiedenen Pressen multiplexiert und auf einem Bildschirm wiedergegeben, unter Verwendung einer Vibrationsüberwachungs-Software.

Betreibt man eine Presse während einer Reihe von konti­ nuierlich durchlaufenden Zyklen, überwacht und zeichnet sodann die Geschwindigkeit auf, die ausgeübte Belastung sowie die Größe der induzierten Vibrationen unter Verwen­ dung von Vibrationssensoren, die an den verschiedenen Stellen an der Presse angeordnet sind, so läßt sich eine ganz spezielle Chart bezüglich der Pressenvibrations­ schwere über der Zuverlässigkeitszone aufzeichnen. Die Vibrationsmagnitude wird in einer Darstellung der Bela­ stung über der Geschwindigkeit aufgetragen, womit kurven­ gleiche Vibrationsmagnituden erstellt werden, so daß die Darstellung in eine Mehrzahl von Zonen unterteilt ist. Der Zyklus wird wiederholt, wobei die Geschwindigkeits- Belastungskombinationen, die bei der Presse angewandt werden, variiert werden.

Eine Presse wird während des Betriebes überwacht unter Verwendung der folgenden Vorrichtungen in Bezug auf die erzeugte Zonen-Chart: es werden kalibrierte Vibrations­ sensoren an verschiedenen Stellen der Presse angeordnet. Sie geben elektrische Signale an eine Meßvorrichtung oder an eine ablesbare Vorrichtung sowie an eine Vorrichtung zum Speichern diskreter Werte (discrete storage device). Alternativ hierzu läßt sich ein Computer verwenden, der mehrere Pressen gleichzeitig überwacht.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stande der Tech­ nik besteht darin, daß der Pressenbetreiber Langzeit-Zu­ verlässigkeitsauswirkungen der Vibration vorhersagen und bestimmen kann, und zwar erzeugt während des dynamischen Betriebes bei verschiedenen Betriebsbedingungen wie Ge­ schwindigkeit und dynamische Belastung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Betreiber kumulierte Vibrationsschweredaten speichern und wieder auffinden kann; dies läßt sich zu Zwecken der Konstruk­ tion und der Wartung von Pressen im echten Produktionsbe­ trieb ausnutzen.

Vorbekannte präventive Wartungssysteme (angewandt bei Drehbänken, Fräsmaschinen usw.) verwenden RMS-Geschwin­ digkeitsüberwachungsverfahren, indem sie Daten für prä­ ventive Wartungsprogramme bereitstellen. Diese Verfahren vergleichen einen Basisbezugslevel einer "neuen Maschine" ohne Belastung mit einem Nicht-Produktionslevel, wiederum ohne Belastung, erhalten in periodischen Intervallen, während der Lebensdauer der Werkzeugmaschine. Dieses Ver­ fahren berücksichtigt jedoch nicht die verschiedenen Ein­ satzfälle, Belastungsfälle und Pressengeschwindigkeiten. Ein aus einem solchen Verfahren erhaltenes Signal über­ wacht den Vibrationslevel während des Betriebes nicht vollständig. Die Erfindung unterscheidet sich in ganz vorteilhafter Weise vom Stande der Technik, indem sie ein dynamisches Überwachungssystem liefert, das den Benutzer für jeglichen Anwendungsfall bei jeglicher Geschwindig­ keit Vorhersagen der Preßvibrationsschwere und der hier­ aus resultierenden Zuverlässigkeit liefert. Dies führt zu genaueren Daten nicht nur für die präventive Wartung und die Routinewartung, sondern es liefert auch Informationen über die Auswirkungen, die sich aus verschiedenen Pres­ senanwendungen ergeben.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik durch Erstellen einer ganz besonderen, einzigar­ tigen Vibrationsschwere/Zuverlässigkeitszonen-Chart für jeden Typus und jedes Modell einer Presse. Diese Daten werden sodann dazu ausgenutzt, um dem Anwender ein siche­ res Betreiben der Presse zu erlauben, und zwar unter Pro­ duktionsbedingungen, um die Lebensdauer der Presse und des Gesenks oder Werkzeugs zu steigern. Diese Daten las­ sen sich auch dazu ausnutzen, um dem Anwender die Auswahl genau passender neuer Pressen für geplante Produktionsan­ wendungen zu ermöglichen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Die Fig. 1A und 1B stellen Oszillogramme der Preßschlit­ ten-Vertikalbewegungen und resultierende induzierte Vi­ brationslevel über der Zeit dar, und zwar bei einem Preß­ betrieb von 100 bzw. 450 Hub pro Minute.

Fig. 2 ist eine Aufrißansicht einer ganz typischen Pres­ se, die bezüglich der Vibrationsschwere überwacht wird.

Die Fig. 3-6 sind schematische Darstellungen von Aus­ führungsformen der Vibrationsanalysevorrichtung.

Fig. 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles einer Presse mit Sensoren, die an verschiedenen Stellen angeordnet sind, um Vibrationen des Pressenaufbaus zu überwachen.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung, die zum Überwachen der Sensor­ konfiguration von Fig. 7 verwendet wird.

Fig. 9 veranschaulicht eine empirisch erzeugte Chart be­ züglich der Pressenvibrationsschwere und der Zuverlässig­ keitszone.

In den ganzen Darstellungen bedeuten gleiche Bezugszei­ chen einander entsprechende Bauteile. Die hier darge­ stellten Ausführungsbeispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und bedeuten somit keine Einschränkung.

Die in Fig. 2 dargestellte ganz typische Presse 42 weist ein Bett 44 mit einem Bolster 34 auf. Am Bett 44 sind Säulen 48 vorgesehen, die ein Querhaupt 50 tragen. Unter diesem befindet sich ein Schlitten 14, der ein Werkzeug 26 trägt. Oberhalb des Querhauptes 50 und an diesem be­ festigt befindet sich der Pressenmotor 52.

Die in Fig. 9 dargestellte Chart 54 veranschaulicht Zonen der Belastung/Geschwindigkeit, Vibrationsschwere/Zuver­ lässigkeit. Sie wurde erzeugt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Chart stellt den "Fingerabdruck" der Presse dar, womit die Betriebszuverlässigkeit gemessen wird. Vibrationssensoren 35, 36, 37 und 39 (siehe Fig. 2) sind an verschiedenen Stellen angebracht, oder es ist ein Sensor an lediglich einer einzigen Stelle an der Presse zusammen mit der dynamischen Belastungszelle 41 ange­ bracht. Die Presse wird sodann bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Belastung und der Geschwindigkeit betrieben, um Daten zu erzeugen, die in einer Grafik 54 der Geschwindigkeit über der Belastung aufgetragen wer­ den, um eine Vibrationsschwere/Zuverlässigkeits-Zonen- Chart zu erzeugen. Verwendet man die Daten, die von den Vibrationssensoren 35, 36, 37 und 39 sowie von der Be­ lastungszelle 41 erhalten wurden, gelaufen bei verschie­ denen Geschwindigkeits- und Belastungsbedingungen, so wird die Zonen-Chart 54 in vier größere Betriebszonen der Pressenzuverlässigkeit zerlegt, nämlich eine Zone 1 (56), eine Zone 2 (57), eine Zone 3 (58) und eine Zone 4 (59), entsprechend einer extrem langfristigen Zuverlässigkeit, einer sehr guten Zuverlässigkeit, einer Zuverlässigkeit unter Vorbehalt, und einer nicht-empfehlenswerten Lang­ frist-Zuverlässigkeit, dargestellt durch Kurven gleicher RMS-Vibrationsgeschwindigkeit 60, 61 und 62 entsprechend 4,6 mm/s RMS-Geschwindigkeit, bzw. 11,2 mm/s RMS-Ge­ schwindigkeit bzw. 15,2 mm/s RMS-Geschwindigkeit. Ein empfohlener Maximallevel für einen zuverlässigen Betrieb ist durch die gestrichelte Linie 63 dargestellt, ent­ sprechend 12,7 mm/s RMS-Geschwindigkeit.

Die Vibration wird während des Betriebes durch die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung gemäß der folgenden Ausführungs­ formen überwacht. Bei der in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsform ist der Vibrationssensor 64 am Pressenbol­ ster 34 befestigt und durch einen elektrischen Leiter 66 am Vibrationsmesser 68 angeschlossen. Messer 68 wird vi­ suell gegenüber der Zonen-Chart 54 der Vibrationsschwere/ Zuverlässigkeit von der Bedienungsperson oder dem Be­ triebsleiter überprüft, um die Betriebszone 1 (56), die Zone 2 (57), die Zone 3 (58) oder die Zone 4 (59) zu er­ mitteln, bei welcher die Pressen/Gesenk-Anwendung derzeit läuft.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, dargestellt in Fig. 4, ist der Vibrationssensor 64 am Pressenbolster 34 (oder an einem anderen entsprechenden größeren Bauteil der Presse) befestigt und über einen elektrischen Leiter 66 an die geeichte elektrische Stan­ dardschaltung 70 angeschlossen, die die elektrischen Sig­ nale, erzeugt von Vibrationssensor 64, in eine RMS-Ge­ schwindigkeit mit einer Rolloff-Frequenz im ISO-Meßbe­ reich von 10-1000 Hertz umwandelt, (obgleich auch ande­ re Frequenzbereiche verwendet werden können). Die geeich­ te Schaltung 70 ist über den elektrischen Leiter 72 an eine Vorrichtung 74 zum Speichern diskreter Digitalsig­ nale angeschlossen, um die Vibrationsschweredaten digital zu speichern. Die geeichte Schaltung 70 ist ebenfalls an dem Messer 68 durch den elektrischen Leiter 76 ange­ schlossen, damit die Bedienungsperson die Pressenvibra­ tionsschwere, die von der derzeitigen Gesenkanwendung er­ zeugt wurde, visuell überprüfen kann, und zwar zwecks Vergleichs mit der zuvor erzeugten Zonen-Chart 54 bezüg­ lich der Vibrationsschwere und der Zuverlässigkeit. Ein Alarmsignal 78 des Meters 68 läßt sich an eine visuelle oder akustische Alarmeinrichtung anschließen, um die Be­ dienungsperson zu warnen, wenn die Vibrationsschwere in der Presse 42 eine vorgegebene Marke erreicht hat. Außer­ dem läßt sich ein Pressenabschaltsignal 80 verwenden, um die Presse 42 gegebenenfalls dann abzuschalten.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, darge­ stellt in Fig. 5, ist der Vibrationssensor 64 am Pressen­ bolster 34 befestigt und über den elektrischen Leiter 66 mit der geeichten elektrischen Standardschaltung 70 ver­ bunden. Diese wandelt das von Vibrationssensor 64 erzeug­ te Signal in eine RMS-Geschwindigkeit mit einer Rolloff- Frequenz im Bereich von 10-1000 Hertz um. Die kalib­ rierte Schaltung 70 ist über den elektrischen Leiter 76 an den Meter 82 angeschlossen. Dieser hat ein Display 83, das gemäß der erzeugten Zonen-Chart bezüglich Vibrations­ schwere/Zuverlässigkeit in Zonen unterteilt wird, bei­ spielsweise durch Farben oder durch Cursorlinien, damit sich die Pressenvibrationsschwere visuell leicht ablesen läßt. Der in Zonen unterteilte Meter 82 überträgt die In­ formationen digital über den elektrischen Leiter 84 zu einer Vorrichtung 86 zur diskreten Digitalspeicherung zwecks späteren Gebrauchs. Ein Alarmsignal 78 des Meters 82 läßt sich an eine visuelle oder akustische Alarmein­ richtung anschließen, um die Bedienungsperson dann zu warnen, wenn die Vibration in der Presse 42 einen vorge­ gebenen Zuverlässigkeitszonenlevel erreicht hat. Außerdem läßt sich ein Pressenabschaltsignal 80 anwenden, um die Presse 42 bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Vibrationsschwere abzuschalten.

Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform der Über­ wachungsvorrichtung bezüglich Vibrationsschwere/Zuverläs­ sigkeit, um mehrere Pressen mittels einer zentralen Pro­ zeßeinheit zu überwachen. Vibrationssensor 64 ist an Pressenbolster 34 befestigt, oder es sind mehrere Senso­ ren an verschiedenen Teilen befestigt (hier nicht darge­ stellt), und über den elektrischen Leiter 66 an die ge­ eichte elektrische Standardschaltungen 70 angeschlossen, die die elektrischen Signale, erzeugt von Vibrationssen­ sor 64, bzw. Signale von allen Sensoren der verschiedenen hier nicht dargestellten Pressen, in eine RMS-Geschwin­ digkeit umwandelt. Die geeichte Schaltung 70 überträgt die Daten an den Computer und den CRT-Monitor 92, um gra­ fisch die Vibrationsschweremuster für jede Presse wieder­ zugeben. Außerdem lassen sich die Daten weiterhin in einer Computerakte 94 speichern (computer file) .

Fig. 8 veranschaulicht die Sensoren 35, 36 und 37 des Schlittens, des Bolsters, sowie der Abstreiferplatte gemäß der Konfiguration von Fig. 7. Eine oder sämtliche der hiervon erzeugten Signale werden der geeichten elek­ trischen Standardschaltung 70 zwecks Umwandlung in eine RMS-Geschwindigkeit eingespeist. Der elektrische Leiter 72 überträgt eine oder alle der RMS-Geschwindigkeitssig­ nale an eine digitale Speichervorrichtung 86. Der elek­ trische Leiter 96 überträgt die rohen Beschleunigungs­ signale an den Computer und CRT-Monitor 92, um die Schlittenbewegung 98, die Schlittenvibration 100, die Bolstervibration 102 und die Abstreifervibration 104 über der Zeit im Display wiederzugeben und gegebenenfalls in der computer storage file 94 mittels im Handel erhält­ licher Software zu speichern.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erzeugen einer bestimmten Zonen-Chart der Vibrationsschwere und der Zuverlässigkeit für eine bestimmte Presse, gekennzeichnet durch die foIgenden Verfahrensschritte:
Betreiben der Presse (42) während einer Mehrzahl von kontinuierlich wiederlaufenden Zyklen; Überwachen und Aufzeichnen der Geschwindigkeit der Presse; Überwachen und Aufzeichnen der von der Presse ausgeübten Bela­ stung; Überwachen und Aufzeichnen der Vibrationsschwe­ regröße, vorzugsweise der RMS-Geschwindigkeit, indu­ ziert in der Presse, unter Verwendung von Vibrations­ sensoren (64), die an der Presse befestigt sind; Auf­ tragen der aufgezeichneten Vibrationsschweremagnitude in einem Diagramm der Belastung über der Geschwindig­ keit; sodann Variieren der Geschwindigkeit und der Be­ lastung der Presse und Wiederholen der vorausgegange­ nen Schritte bis eine Mehrzahl von Vibrationsmagnitu­ den aufgezeichnet ist; Definieren von Kurven (60, 61, 62) gleicher Vibrationsschweremagnituden im Diagramm, um das Diagramm in eine Mehrzahl von Zonen (56-59) zu unterteilen, die unterschiedliche Vibrationsmagni­ tuden wiedergeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vibrationsmagnituden über variieren­ den Geschwindigkeits-Belastungs-Bedingungen aufgetra­ gen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagramm in vier Zonen unterteilt ist.

4. Verfahren zum Überwachen des Vibrationsschwerelevels bei einer Presse, gekennzeichnet durch Befestigen eines Vibrationssensors (64) an der Presse, Erzeugen eines Displays (68, 82, 92), angeschlossen an den Sen­ sor, um die Vibrationsmagnitude wiederzugeben; Betrei­ ben der Presse im Produktionsbetrieb; und Vergleichen der Display-Ablesung mit der Chart, die nach dem Ver­ fahren gemäß Anspruch 1 erzeugt wurde.

5. Vorrichtung zum Überwachen des Vibrationslevels in einer Presse, gekennzeichnet durch einen Vibrations­ sensor (64), der an der Presse (42) befestigt ist, um ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen; ein Vibrationslevel-Display (92), das auf das Ausgangssig­ nal anspricht, und eine Speichereinrichtung zum Spei­ chern diskreter Digitalsignale (94) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal, um Daten zu speichern, die die während der Zeit erhaltenen Preßvibrationslevel wiedergeben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vibrationssensoren (64) an der Presse befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Vibrationssensoren (64) an einer Mehrzahl von Stellen an der Presse befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichervorrichtung ein Computer (94) ist.