CH668036A5

CH668036A5 - Verfahren zur steuerung einer presse und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH668036A5
Application number: CH4821/82A
Authority: CH
Inventors: Mikio Yonekura
Original assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1981-08-12
Filing date: 1982-08-11
Publication date: 1988-11-30
Also published as: AU588912B2; JPS5829600A; CA1215446A; SE8204659L; US4510570A; AU6261386A; SE8204659D0; AU8706082A; FR2511521A1; KR890000025B1; DE3229988C2; DE3229988A1; KR840001346A; IT1148612B; GB2106275A; GB2106275B; IT8248976A0; AU556365B2; FR2511521B1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Presse gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 5.

Die herkömmlichen Steueranordnungen für Pressen waren üblicherweise Schaltungsanordnungen für schrittweise Steuerung entweder mittels Kontakten oder kontaktloser Befehlsgabe. Die Schaltungsanordnung mit Kontaktanordnungen, wie s Schaltungsanordnungen mit Relais, sind Abnützungen unterworfen und haben deshalb oft nur ein kurzes Leben. Sowohl die Schaltungsanordnungen auf Basis von Kontaktgabe wie auch die kontaktfreie Steuerung haben eine geringe Sicherheit und eine geringe Betriebszuverlässigkeit und wurden deshalb mehrfach io angelegt. Dementsprechend sind bekannte Steueranordnungen kompliziert im Aufbau, gross, und deren Herstellungist teuer. Auch war es notwendig und zeitaufwendig, die Verdrahtung zu ändern, wenn ein neues Steuerverfahren angewendet werden sollte. Auch hat sich in nachteiliger Weise herausgestellt, dass ein 15 solches System in Notfällen nicht mit genügender Betriebssicherheit arbeitete.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung von Pressen mittels Mikrocomputern zu schaffen. Dabei soll die Sicherheit bestehen bleiben, auch 20 wenn verschiedenartige Störungen auftreten könnten. Die Vorrichtung soll einfach sein und einen kompakten Aufbau bei niedrigen Preisen erlauben. Ferner soll eine Betriebsart lediglich durch Ändern eines Programms verändert werden können.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren durch die 25 Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im unabhängigen Patentanspruch 5 gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung 30 anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema einer Schaltungsanordnung zur Steuerung von Pressen mittels Mikrocomputern;

Fig. 2 ein Blockschema einer andern Schaltungsanordnung zur Steuerung von Pressen mittels Submikrocomputern; 35 Fig. 3 und 4 Zeitablaufdiagramme der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2, und

Fig. 5A, 5B und 5C Flussdiagramme einer Schaltungsanordnung zur Steuerung von Pressen mittels Mikrocomputern gemäss dem Blockdiagramm nach Fig. 2.

40 In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung, zur Abgabe von Befehlen an eine Presse 1 (schematisch durch strichlierte Linien in Fig. 1 dargestellt) in Abhängigkeit von Rotationswinkeln oder Stellungen eines Antriebsmittels, wie einer Kurbelwelle der Presse dargestellt. Die Steueranordnung 45 ist mit der Presse verbunden und umfasst einen Mikrocomputer 3, einen Winkeldetektor 5, einen Null-Stellungsgeber 7, ein Winkeleinstellmittel 9, wie ein Tastenfeld, einen Komparator 11 und ein Verbindungsnetzwerk 13.

Der Mikrocomputer 3 ist mit der Presse verbunden und 50 umfasst eine Zentraleinheit 15, einen Speicher 17, in dem Programme eingespeichert sind und einen Lesespeicher 19 zur temporären Datenspeicherung. Überdies umfasst der Mikrocomputer 3 mehrere Eingangstore 21A und 21B zur Eingabe von Daten von externen Vorrichtungen und eine Systemverbindung 55 25 zur Verbindung der Zentraleinheit 15 des Speichers 17 und des Lesespeichers 19, ferner die Eingangstore 21A und 21B mit den Ausgangstoren 23 A und 23B zur Übertragung der Information in den Mikrocomputer 3.

Der Winkeldetektor 5 umfasst einen rotierenden Impulsco-60 dierer 27, einen Impulsformer 29, einen Richtungsdiskriminator 23 und einen Zähler 33 mit Eingangsanschlüssen «+» und «-». Der Impulscodierer 27 befindet sich auf einem rotierenden Antriebsmittel, wie einer Kurbelwelle der Presse, zur Detektion des Rotationswinkels des Antriebsmittels zur Abgabe der Win-65 kellage als Impulssignal zum Impulsformer 29. Der Impulsformer 29 ist mit dem rotierenden Impulscodierer 27 verbunden, um die Impulse aus dem rotierenden Impulscodierer 27 in Impulse von gleichmässiger Form umzuformen und diese an den Diskri-

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minator 31 weiterzuleiten. Der Richtungsdiskriminator 31 ist tionswinkel von 360°, werden gleiche Aktionen bei jedem Winkel eingerichtet, um die Richtung der Rotation des Antriebsmittels des Antriebsmittels gemäss dem im Mikrocomputer 3 gespei-

auf der Basis der Impulse aus dem Impulsformer 29 festzustellen cherten Programm durchgeführt, bis ein Betriebszyklus der und zur Weiterleitung der Impulse entweder an den Anschluss Presse durchgeführt wurde und derselbe Zyklus ein zweitesmal

«+» oder «-» des Zählers 33 in Abhängigkeit der festgestellten s gestartet wird. Auch wenn die Verbindungsanordnung 13

Richtung. Der Zähler 33 ist seinerseits mit dem Richtungsdiskri- anstelle des Komparators 11 verwendet wird, erhält die Zentral-

minator 31 verbunden und dient zur Zählung der Impulse, um einheit 15 den effektiven Rotationswinkel des Antriebsmittels den Rotationswinkel des Antriebsmittels festzustellen und zur über die Verbindungseinheit 13 und vergleicht diesen Winkel mit

Weiterleitung dieser Information zum Komparator 11 und zum dem im Betriebsspeicher 19 gespeicherten Rotationswinkel.

Verbindungsnetzwerk 13, wie später noch zu beschreiben sein io Das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 umfasst zwei wird. Submikrocomputer 3A und 3B, die mehr oder weniger denselben

Die Null-Eingabe 17 befindet sich nahe beim Antriebsmittel Aufbau und dieselbe Funktion wie der Mikrocomputer 3 im der Presse und umfasst einen Null-Lagedetektor 35, wie ein Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 aufweisen, um die Presse 1 zu

Annäherungsschalter, und einen Nocken und einer Vorrichtung steuern. In ähnlicher Weise wie in Fig. 1 umfassen die Submikro-

zur Einstellung des Null-Punktes 37. Der Null-Lagedetektor 35 15 computer 3 A und 3B zwei Zentraleinheiten 15A und 15B, zwei ist so angeordnet, dass er den oberen Totpunkt des Antriebsmit- Programmspeicher 17A und 17B, zwei Betriebsspeicher 19A und tels als Ursprung detektiert und ein Signal an den Einstellkreis 37 19B, Eingangstore 21A und 21B, Ausgangstore 23A und 23B und abgibt, wenn das Antriebsmittel am oberen Totpunkt ist. Der Systemsammeischienen 25A und 25B. Die beiden Submikrocom-

Null-Einstellkreis 37 ist mit dem Null-Detektor 35 verbunden puter 3 A und 3B sind miteinander über einen Datenübertrager und auch mit dem Zähler 33, sowie mit dem Eingangstor 21B, das 2o 39 verbunden, um Daten zur Synchronisation gegenseitig zu seinerseits mit der Zentraleinheit 15 über den Systemleiter 25 übertragen. Ferner ist noch ein Komparator 11 mit den beiden verbunden ist. Der Null-Einstellkreis 37 ist so angeordnet, dass Ausgangstoren 23 A und 23B verbunden, um die Daten des damit Signale zum Zähler 33 und zur Zentraleinheit über das Submikrocomputers 3A mit denjenigen des Submikrocomputers

Eingangstor 21B nach dem Empfangen des Signals aus dem 3B zu vergleichen.

Detektor 35 gelangen, wonach sich das Antriebsmittel im oberen 25 Die Eingangstore 21A und 21B sowie die Ausgangstore 23A

Totpunkt befindet. Der Zähler 33 wird auf Null gestellt, sobald er und 23B sind auf ein Steuerpult 41 geführt, das sich auf der Presse ein Signal aus dem Null-Einstellkreis 37 erhält. 1 befindet und Betriebsschalteranzeigen und Datenausgaben

Das Winkeleinstellmittel 9 ist mit dem Eingangstor 21B umfasst. Der Komparator 11 ist einerseits mit den Eingangstoren verbunden, um dadurch den Mikrocomputer 3 mit den Winkel- 21A und 21B verbunden und anderseits mit einem Treibermittel daten des Antriebsmittels und den Betriebsdaten der Presse bei 30 43 wie beispielsweise ein Inverter, der ebenfalls an der Presse entsprechenden Winkeln zu speisen. angeordnet ist. Der Treiber 43 ist mit seinem Ausgang mit einem

Der Komparator 11 ist mit dem Zähler 33 und dem Ausgangs- Lademittel 45, beispielsweise eine Magnetspule, die in der Presse tor23A verbunden, um den effektiven Rotationswinkel des 1 eingebaut ist, um das Antriebsmittel, nämlich eine Kurbelwelle

Antriebsmittels gemäss dem Ausgang des Zählers 33 und den zu steuern, verbunden. Eine Schaltvorrichtung 47 ist seriell mit programmierten Winkel gemäss der Speicherung im Mikrocom- 35 der Ladeeinheit 45 und mit den Ausgangstoren 23 A und 23B

puter 3 zu vergleichen. Der Komparator 11 ist überdies mit dem verbunden, um die Ansprechzeit der Presse 1 zu verbessern.

Eingangstor 21B verbunden, um Signale an die Zentraleinheit Dieser Schalter kann auch weggelassen werden, wie später noch

über das Eingangstor 21B zu leiten, wenn der programmierte dargelegt wird. Ferner ist noch eine Strom- und Spannungsmes-

Winkel aus dem Computer 3 gleich gross ist wie der effektive sungseinrichtung 49 vorhanden, die zwischen dem Treiber 43 und

Rotationswinkel des Antriebsmittels. 40 dem Lademittel 45 angeschlossen ist und anderseits mit den

Das Verbindungsnetzwerk 13 befindet sich zwischen dem Eingangstoren 21A und 21B verbunden ist. Überdies sind die

Zähler 33 und dem Eingangstor 21A, um die Information über Eingangstore 21A und 21B entweder direkt oder über den den Winkel aus dem Zähler 33 zu verlängern und der Zentralein- Komparator 11 mit verschiedenen Steuermitteln 51, wie Mate-

heit 15 über das Eingangstor 21A zuzuleiten. rialzufuhr und Materialabfuhr, verbunden.

In der beschriebenen Schaltungsanordnung werden die Win- 45 Dem Treiber 43 werden abwechselnd Signale aus den Submi-

kel des Antriebsmittels der Presse und die Betriebsphasen der krocomputern 3A und 3B über den Komparator 11 zugeführt,

Presse bei entsprechenden Winkeln aus dem Winkelgeber 9 dem wenn die Submikrocomputer 3 A und 3B ein Startsignal abgeben,

Mikrocomputer 3 eingespeist und werden im Betriebsspeicher 19 um das Lademittel 45 in Betrieb zu setzen. Der Treiber 42 dient gespeichert, nachdem sie durch die Zentraleinheit gemäss dem zur Gleichrichtung und Verminderung der Welligkeit der Signale

Programm aus dem Programmgeber 17 verarbeitet wurden. 50 aus den Submikrocomputern 3 A und 3B, um eine Wechselspan-

Wenn die Presse in Betrieb gesetzt wird, wird das Antriebsmittel, nung in einen Gleichstrom umzuwandeln, der dann dem Lade-

wie eine Kurbelwelle, in denTotpunkt gesetzt, d. h. in die Null- mittel 45 zugeführt wird. Das Lademittel 45 ist so angeordnet,

Stellung, damit das Null-Einstellmittel 7 den Zähler 33 zurück- dass es in Bewegung gesetzt wird, wenn ein Strom aus dem stellen kann, um das entsprechende Signal, dass sich das Treiber 43 mit einer voreingestellten Spannung dort eintrifft.

Antriebsmittel an dieser Stelle befindet, der Zentraleinheit 15 55 Wie jedem Fachmann bekannt ist, steigt die Spannung am

über das Eingangstor 21B zuzuleiten. Sobald die Presse in Lademittel 45, wenn die Periodenzeit des Wechselsignals aus den

Bewegung gesetzt wird, wird der erste Drehwinkel des Antriebs- Submikrocomputern 3 A und 3B verkürzt wird. Auch ist ersicht-

mittels aus dem Betriebsspeicher 19 auf den Komparator 11 über lieh, dass die Ansprechzeit der Lademittel 45 vergrössert werden das Ausgangstor 23A nach Massgabe der Instruktionen aus der kann, wenn der Treiber 43 vorerst mit einem Signal gespeist wird,

Zentraleinheit 15 übertragen und ebenso wird der effektive 60 dessen Periode vergleichsweise länger ist, aber trotzdem noch

Rotationswinkel des Antriebsmittels aus dem Zähler 33 dem kürzer ist als es braucht, um eine Spannung zu erzeugen, mit der

Komparator 11 zugeführt. Wenn der erste Rotationswinkel des das Lademittel 45 in Betrieb gesetzt wird.

Antriebsmittels aus dem Mikrocomputer 3 gleich gross ist wie der Der Schalter 47 zwischen dem Treiber 43 und dem Lademittel effektive Rotationswinkel gemäss den Daten aus dem Zähler 33 45 dient zur Verkürzung der Ansprechzeit des Lademittels 45,

gibt der Komparator 11 diesen Winkel an die Zentraleinheit 15 65 wenn die Submikrocomputer 3 A und 3B ein Stop-Signal abge-

über das Eingangstor 21B und dadurch bewirkt die Zentralein- ben, um das Lademittel 45 anzuhalten. Somit ist offensichtlich,

heit 15, dass die Presse eine Operation durchführt, die zu dieser dass dem Schalter 47 ein Stop-Signal zugeführt wird, um den

Winkelstellung gehört. In dieser Anordnung, mit einem Rota- Strom zum Lademittel 45 zu unterbrechen, sobald das Stop-

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Signal aus den Submikrocomputern 3Aund 3B das Anhalten des Lademittels 45 befiehlt.

Der zeitliche Ablauf der obigen Beschreibung wird nachfolgend noch anhand der Fig. 3 erläutert. Das Signal A dient der Steuerung des Lademittels 45, das Signal B ist das dem Treiber 43 zugeführte Signal, die Spannung C wird dem Lademittel 45 zugeführt, die Kurve D bedeutet die Betriebsweise des Schalters 47 und die Kurve E, die des Lademittels 45. Die Bezeichnung «ON» zeigt den Zustand, in dem das Lademittel 45 bewegt wird und «OFF» zeigt den Zustand, bei dem das Lademittel 45 angehalten ist.

Wie Fig. 3 zeigt, verharrt das Signal B bei langer Periodendauer, bis das Signal A von «OFF» auf «ON» umschaltet und die Spannung C auf einen voreingestellten Pegel gemäss der strich-lierten Linie ansteigt und auf diesem Pegel bleibt bis das Signal A auf «ON» schaltet. Sobald das Signal A auf «ON» schaltet, verkürzt sich die Periodendauer des Signals B und damit steigt die Spannung C über den voreingestellten Pegel und gleichzeitig schaltet der Schalter gemäss der Kurve C auf «ON», so dass auch das Signal E auf «ON» geschaltet wird. Sobald dann das Signal A auf «OFF» schaltet, wird das Signal B0 und die Spannung C sinkt langsam ab und als Resultat davon wird das Signal D auf «OFF» geschaltet, um auch das Signal E in die Stellung «OFF» zu bringen.

Im Betrieb werden die beiden Submikrocomputer 3A und 3B nicht nur angeschaltet, um die verschiedenen Arbeitsphasen der Presse zu steuern, sondern auch um das Lademittel 45 in Betrieb zu setzen und gleichzeitig Fehler in sich selbst und im Komparator 11 zu suchen.

Gemäss Fig. 5A, 5B und 5C werden die Submikrocomputer 3 A und 3B angeschaltet, um die Programme für die oben beschriebenen Steuersysteme durchzuführen, wenn ein Startsignal aus dem Schaltpult 41 gegeben wird und ferner die Betriebsbedingungen zu prüfen und einzustellen, um daraufhin die Presse 1 in Betrieb zu setzen, wenn die Betriebsbedingungen zufriedenstellend sind. Nach dem Start des Programms löschen die Submikrocomputer 3A und 3B die veränderlichen Daten, die in den Submikrocomputern 3A und 3B gespeichert sind, um dann ihre Verarbeitungsperioden miteinander zu synchronisieren und auch die Verarbeitungsphasen um eine bestimmte Zeit (Td) zu verzögern, um diese während des Betriebs der Presse 1 durchzuführen. Die oben beschriebenen Abläufe werden wiederholt, bis die Bedingungen zum Anhalten der Presse 1 in den Submikrocomputern 3A und 3B erfüllt sind.

Fig. 4 dient zur Erläuterung der Betriebsweise der Presse 1, mit dem zeitlichen Ablauf des Steuersystems zur Übertragung des Impulssignals zum Treiber 43, um das Lademittel 45 bewegen. Im einzelnen zeigt das Diagramm Fig. 4 variable Daten A des Submikrocomputers 3A, bestehend aus den Daten ao, aj,... a„unddievariablenDatendesSubmikrocomputers3B, 5 bestehend aus den Daten b0, bl5... bn, das Ausgangssignal C aus dem Komparator 11, die Spannung D, die dem Lademittel 45 zugeführt wird und die Betriebsweise E des Lademittels. Auch hier zeigt «OFF» den Zustand, in dem sich der Komparator 11 befindet, d.h. wenn die Daten A und B nicht mit dem hohenPe-lo gel H koinzidieren und «ON» den Zustand, wenn der Komparator 11, d. h. die Daten A und B miteinander und dem tiefen Pegel L koinzidieren. In diesem Zusammenhang können die nachfolgenden Gleichungen verwendet werden:

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an = b„ (n: 1, 2,3... n) ai r a2 r • • • r an

Während des Betriebs der Presse 1 wird die variable Information 20 ao des Submikrocomputers 3 A in die variable Information aj im Submikrocomputer 3A überführt, und das Signal C wird auf «OFF» geschaltet, weil die variable Information ax nicht gleich der variablen Information b0 des Submikrocomputers 3B ist. Als nächstes wird die variable Information b0 des Submikrocompu-25 ters 3B in die variable Information bt nach einer Verzögerung um Td, einer Viertelperiode, umgewandelt und dadurch wird das Signal C auf «ON» geschaltet, weil die variable Information ai gleich ist wie die variable Information . Diese Verarbeitungsweise wird während des Betriebs der Presse 1 wiederholt, so dass 30 der Komparator 11 Signale gemäss der Kurve C in Fig. 4 an den Treiber 43 abgeben kann. Somit ist auch verständlich, dass die Spannung D über die Schwellenspannung steigt, um dadurch das Lademittel 45 gemäss der Kurve E zu betätigen. Daraus ist auch verständlich, dass die Submikrocomputer 3A und 3B verschie-35 dene Abläufe, die für den Betrieb der Presse 1 während der Zeit, in der die variablen Daten, nämlich a„ und b„ nicht transformiert werden, durchführen können.

In der oben beschriebenen Anordnung kann die variable Datenverarbeitung nicht durchgeführt werden, um A und B 40 gleichzumachen, wenn irgendwelche Fehler im System erscheinen, weil diese durch alle Funktionen der Submikrocomputer 3A und 3B sowie auch des Komparators 11 durchgeführt werden. Dementsprechend, wenn irgendein Fehler im System erscheint, werden die normalen Impulssignale, die dem Treiber 43 zuge-45 führt werden, nicht aufrechterhalten, und als Resultat davon kann das Lademittel 45 nicht in Betrieb genommen werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

668 036 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Steuerung einer Presse mittels wenigstens eines Mikrocomputers, gekennzeichnet durch a) Erzeugen eines Signals mittels eines rotierenden Winkeldetektors (9), der an einem rotierenden Antriebsmittel angekoppelt ist;

b) Vergleichen des Signals aus dem Winkeldetektor mit einem im Mikrocomputer gespeicherten Winkelsignal;

c) Einspeisen eines Signals in den Mikrocomputer bei Koinzidenz der beiden genannten Signale, und d) Aktivierung der Presse mittels des Mikrocomputers gemäss einem gespeicherten Programm im Nachgang an Schritt c), damit die Presse einen vorprogrammierten Arbeitsgang durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkeldetektor den Rotationswinkel der Kurbelwelle des Antriebs der Presse (1) mittels eines rotierenden Impulscodierers detektiert.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkeldetektor eine Lage eines Gleitgliedes der Presse (1) detektiert.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei der Mikrocomputer einen ersten Submikrocomputer und einen zweiten Submi-krocomputer umfasst, gekennzeichnet durch Einspeisen identischer Betriebsdaten in den ersten und in den zweiten Submikrocomputer, wobei Schritt d) für die Aktivierung der Presse mittels der Submikrocomputer folgende Schritte umfasst:

dl) Ausgeben der identischen Betriebsdaten aus dem ersten und zweiten Submikrocomputer mit gleicher Wiederholungszeit T0 und jedes Datum aus dem zweiten Submikrocomputer einer Zeitverzögerung Td im Vergleich zur Ausgabezeit aus dem ersten Submikrocomputer unterworfen ist,

d2) Vergleichen der Ausgabedaten aus erstem und zweitem Submikrocomputer,

d3) Ausgeben eines Steuersignals als Resultat des Vergleichs im Schritt d2), wobei das Steuersignal einen andern Pegel hat, der vom Datum des ersten Submikrocomputers und vom Datum des zweiten Submikrocomputers abhängt, je nachdem ob Daten koinzidieren oder voneinander verschieden sind,

d4) Betätigen eines Betätigers der Presse mittels des Steuersignals aus Schritt d3), derart, dass der Betätiger betätigt wird, wenn die Wiederholungsfrequenz des Steuersignals eine gewählte Frequenz übersteigt.

5. Vorrichtungzur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 4, gekennzeichnet durch

- einen ersten und einen zweiten Submikrocomputer zur Ausgabe erster und zweiter Betriebsdaten mit gegebenen Wie-derholungszeitenTo, wobei die ersten und zweiten Betriebsdaten identisch sind und jedes Betriebsdatum der zweiten Betriebsdaten mit einer Zeitverzögerung Td im Vergleich zu den ersten Betriebsdaten angegeben wird,

- einen Komparator zum Vergleich der ersten und zweiten Betriebsdaten und Ausgabe eines Steuersignals in Abhängigkeit vom Vergleich der Signale,

- einen Treiber zur Erzeugung eines Antriebssignals aus dem Steuersignal, und

- Lademittel beim Treiber zum Empfang der Antriebssignale.