CH672087A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich des auf einen hydraulischen Antrieb wirkenden veränderlichen Gewichtes einer Masse, insbesondere für den senkrecht stehenden Antriebszylinder einer Läppmaschine sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei hydraulischen, geregelten Antrieben werden oft in einem Arbeitszyklus nacheinander Positionen und Drücke oder Kräfte geregelt. In einem Anwendungsfall handelt es sich beispielsweise beim Positionieren des Antriebes um die Zustellung eines Werkzeuges und bei der Druckregelung um den anschliessenden Arbeitsgang.

Bekannte Antriebsregelkreise bestehen aus einem hydraulischen Zylinder oder Ölmotor, einem Servo- oder Proportionalventil, einem Positionsgeber, einem Druck- oder Kraftaufnehmer sowie einem Positionsregler und einem Druck- oder Kraftregler.

Ist der hydraulische Antrieb so angeordnet, dass die mit ihm verbundene Masse nach unten hängt, so dass sie durch ihr Eigengewicht ständig eine Kraft ausübt, so wird die vom Druckregelkreis eingestellte Kraft des Antriebes um das Gewicht der Masse verfälscht. Dies kann durch Änderung der Nullpunkteinstellung des Kraftregelkreises korrigiert werden. Es wird also der Sollwert für die vom Antrieb auszuübende Kraft mit einem Basiswert verknüpft, der dem Gewicht der Masse entspricht.

Falls sich jedoch das Gewicht der Masse während der Arbeitsphase oder im Laufe von mehreren einzelnen Arbeitsgängen verändert, so ist die ständige Wiederholung der Nullpunkteinstellung arbeits- und zeitaufwendig.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, den Gewichtsausgleich an einem Antrieb mit veränderlicher Masse zu automatisieren und hierfür eine zuverlässige und einfach ausgebildete Lösung zu schaffen.

Die genannten Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Verfahrensmerkmale gelöst.

Solange von dem Antrieb die Masse abstützungsfrei in der Schwebe gehalten wird, wenn also die Stellgeschwindig-keit des Antriebes Null ist und die Masse abstützungsfrei gehalten wird, so ist in dem Antrieb ein Druck eingesteuert, der gleich dem augenblicklichen Gewicht ist. Dieser Druck wird gemessen, gespeichert und während der anschliessenden Druckregelphase als zusätzlicher Sollwert der Druckregelung eingespeist. Eine Gewichtsveränderung wird damit automatisch während des Arbeitsvorganges ausgeglichen, so dass die Druckregelung stets mit dem gewünschten Druck erfolgt, ohne dass dieser Druck durch das sich ändernde Gewicht verfälscht wird. Damit ist eine fehlerfreie Druck- bzw. Kraftregelung möglich.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein Blockschaltbild eines automatischen Gewichtsausgleiches für einen Antriebszylinder dargestellt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein Antriebszylinder 10 senkrecht angeordnet, der mit einem Kolben mit durchgehender Kolbenstange 12 versehen ist, so dass zu beiden Seiten des Kolbens 11 gleiche Zylinderräume 14 und 15 abgeteilt sind. Der Kolben 12 trägt eine Masse, die in dem Ausführungsbeispiel eine Läppscheibe 16 ist, die von dem Antriebszylinder 10 aus einer abgehobenen Lage gegenüber einem nicht dargestellten Werkstück zunächst zugestellt und bis zum Kontakt mit dem Werkstück verfahren wird, worauf auf die Läppscheibe 16 ein vorbestimmter Druck ausgeübt werden soll, mit dem der Läppvorgang durchgeführt wird. Es folgt also auf einen Positioniervorgang zum Anfahren des Werkstückes eine Druckregelphase zum Läppen des Werkstückes.

Die beiden Arbeitsräume 14 und 15 des Zylinders 10 sind über Leitungen mit einem Wegeproportionalventil 17 ver2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

672 087

bunden, das in bekannter Weise aufgebaut und an eine Druckmittelquelle P bzw. einen Tank T anschliessbar ist.

Der Positionierregelkreis besteht aus einem Wegaufnehmer 18, von dem der Hub der Kolbenstange 12 in eine elektrische Spannung umgesetzt wird, die dem Istwert des Hubes entspricht, einer Vergleichsstufe 19, der der Istwert sowie der Sollwert des auszuführenden Hubes zugeführt wird und in der ein Fehlersignal gebildet wird, das einem Positionsregler 20 zuführbar ist, der ein entsprechendes Regelsignal erzeugt, das über einen Schalter 21 und eine Treiberstufe 22 auf das Wegeventil 17 geführt wird. Während des Zustellvorganges liegt der Schalter 21 auf Stellung 2, so dass die Positionsregelung eingeschaltet ist und die Zustellung mit der gewünschten Geschwindigkeit vorgenommen wird.

Sobald die Läppscheibe 16 Kontakt mit dem Werkstück hat, wird der Schalter 21 durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in die Stellung 1 umgeschaltet, in der nunmehr die Druckregelung für den Zylinder 10 aktiviert wird. Hierzu ist ein Druckaufnehmer 23 vorgesehen, welcher an beide Zylinderräume 14 und 15 angeschlossen ist und somit den Differenzdruck zwischen beiden Zylinderräumen misst. Dieser Istwert des Differenzdruckes sowie ein willkürlich einstellbarer Sollwert werden einer Vergleichsstufe 24 zugeführt, in der ein Fehlersignal gebildet wird, das einem Differenzdruckregler 25 zuführbar ist, der über den Schalter 21 an die Treiberstufe 22 angeschaltet ist. Über den Druckregelkreis 23,24,25 kann also in Stellung 1 des Schalter 21 das Wegeventil 17 und damit der Zylinder 10 so angesteuert werden, dass von der Läppscheibe 16 ein vorbestimmter Druck auf das Werkstück ausgeübt wird.

Im Laufe der Zeit verringert sich durch Abtrag der Läppscheibe 16 deren Gewicht. Diese Gewichtsveränderung, welche den eingestellten Drucksollwert verfälscht, wird durch die im folgenden beschriebene Einrichtung automatisch kompensiert: Der Druckaufnehmer 23 ist über einen Analogdigitalwandler 28 an einen Speicher 29 und der Ausgang des Speichers über einen Digitalanalogwandler 30 an die Vergleichsstufe 24 angeschlossen.

Der Speicher 29 wird von einer Logikschaltung' 32 angesteuert, von der bestimmt wird, ob der Speicher 29 mit einem neuen gemessenen Differenzdruckwert geladen werden kann oder gesperrt wird. Diese Logikschaltung 32 erhält ein Geschwindigkeitssignal von einer Differenzierstufe 33, welche an den Wegaufnehmer 18 angeschlossen ist. Die Differenzierstufe 33 wandelt das Poisitionssignal x in die entsprechende Geschwindigkeit x um. Ausserdem erhält die Logikschaltung 32 ein Signal, welches anzeigt, dass der Schalter 21 in der Stellung 1 oder in der Stellung 2 ist. Die vom Schalter 21 und der Differenzierstufe 33 her anstehenden Signale X und s werden in der Logikschaltung 32 miteinander verknüpft, die den Speicher 29 für die Neuaufnahme eines Differenzdruckwertes sperrt, wenn der Schalter in der Stellung 1 oder die Geschwindigkeit nicht gleich Null ist.

Der Speicher 29 wird dagegen für das Laden mit einem Druckmesswert freigegeben, wenn der Schalter in der Stellung 2 und das Geschwindigkeitssignal gleich Null ist. In diesem Fall befindet sich der Zylinder 10 in der Positionierregelphase, ist also vom Werkstück abgehoben. Wenn in dieser Phase die Geschwindigkeit des Antriebes Null ist, so wird das Gewicht der in der Schwebe gehaltenen Masse einschliesslich der Läppscheibe 16 von dem in den Zylinderkammern 14 und 15 eingesteuerten Differenzdruck gehalten. Bei Null Geschwindigkeit ist also der Differenzdruck bzw. die Differenzkraft gleich dem augenblicklichen Gewicht. Dieser Differenzdruck wird vom Druckaufnehmer 23 gemessen, im Wandler 28 digitalisiert und kann in den Speicher 29 geladen werden, weil in diesem Zustand die Logikschaltung 32 den Speicher 29 zum Laden freigibt. Das Laden mit dem neuen dem Gewicht entsprechenden Signal kann also beispielsweise vorgenommen werden, wenn die Läppscheibe 16 in Wartestellung ist. Sobald die Läppscheibe 16 bewegt wird und/oder der Schalter 21 auf Druckregelung umgeschaltet wird, muss der Speicher 29 von der Logikschaltung 32 gesperrt werden, so dass keine neuen Drucksignale geladen werden können. Vielmehr wird bei in Stellung 1 umgeschalteten Schalter 21 der zuletzt gespeicherte Wert aus dem Speicher 29 abgerufen, in dem Wandler 30 hin in ein Analogsignal umgewandelt und als Basissollwert auf die Vergleichsstufe 24 gechaltet. Das von der Vergleichsstufe 24 dem Regler 25 eingespeiste Fehlersignal ergibt sich aus der Addition des willkürlich einstellbaren Sollwerts mit dem Basissollwert vermindert um den Istwert des Differenzdruckes. Damit ist eine fehlerfreie Druckregelung möglich und wird die Gewichtsveränderung des Antriebes laufend kompensiert, so dass der eingestellte Sollwertdruck auch bei sich veränderndem Gewicht stets auf dem eingestellten Wert gehalten wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

672 087 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Ausgleich des auf einen hydraulischen Antrieb wirkenden veränderlichen Gewichtes einer Masse, insbesondere für den senkrecht stehenden Antriebszylinder einer Läppmaschine, mit einem Druckaufnehmer und einem Druckregler zum Ansteuern eines den von dem Antrieb ausgeübten Druck einstellenden Wegeventils, dadurch gekennzeichnet, dass bei abstützungsfrei in der Schwebe gehaltener Masse der am Antrieb eingstellte Druck gemessen und bei der anschliessenden Druckregelung der Druckwert als Aus-gleichsgrösse dem Druckregler aufgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert digitalisiert und gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert aus dem Speicher während einer Druckregelphase des Antriebes abgerufen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwert während einer Positionsregelphase des Antriebes gespeichert wird.

5. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckaufnehmer (23) ein von einer Logikschaltung (32) angesteuerter Speicher (29) angeschlossen ist, von dem der bei abstützungsfrei in der Schwebe gehaltener Masse gemessene und gespeicherte Druckwert bei der anschliessenden Druckregelung einer dem Druckregler (25) vorgeschalteten Sollwert/Istwert-Verlgleichsstufe (24) als Basissollwert zuführbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung (32) über eine Differenzierstufe (33) an den Wegaufnehmer (18) des Antriebes angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (29) über einen Analogdigitalwandler (28) an den Druckaufnehmer (23) und über einen Digitalanalogwandler (30) an die Vergleichsstufe (24) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 mit einem hydraulischen Zylinder als Antrieb und einem an beide Zylinderräume angeschlossenen Differenzdruckmesser, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (29) dazu eingerichtet ist, den Differenzdruck als Ausgleichsgrösse zu speichern und der Vergleichsstufe (24) zuzuführen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Wegaufnehmer (18) angeschlossener Positionsregler (20) vorgesehen ist und der Druckregler (25) und Positionsregler (20) wahlweise über einen Schalter (21) an das Wegeventil anschliessbar sind, wobei abhängig von der Schalterstellung die Logikschaltung (32) zum Einspeichern eines neuen Differenzdruckwertes bei aktivierter Positionsregelung und Hubgeschwindigkeit Null des Zylinders aktivierbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (29) während einer Verstellbewegung des Zylinders und/oder bei aktivierter Druckregelung gegen das Laden mit einem neuen Differenzdruckwert gesperrt und der vorher gespeicherte Differenzdruckwert aus dem Speicher abrufbar ist.