DD226235A1 - Freiprogrammierbares steuerungssystem fuer werkzeugmaschinenkomplexe, insbesondere fuer pressenkomplexe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem fuer das Ausloesen von technologisch miteinander in geschlossener Reihenverkettung verbundenen Fertigungseinrichtungen, d. h. eine mit einzeln angetriebenen Zufuehr- und Entnahmeeinrichtungen o. dgl. verbundene Werkzeugmaschine. Waehrend das Ziel in einer kostenguenstigen, hochzuverlaessigen und schnell umruestbaren zeitminimierten Arbeitsweise zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, ein entsprechendes freiprogrammierbares Steuerungssystem bei weitgehender Vermeidung mechanischer und elektromechanischer Steuerelemente zu schaffen. Die Loesung besteht in einer Anordnung, bei der die Antriebswelle (115; 215; 315) jeder Einrichtung (1; 2; 3) mit je einem absoluten digitalen Winkelgeber (118; 218; 318) gekoppelt ist, dessen Ausgangssignal mit dem Sollwert eines digitalen Sollwertgebers (120; 220; 320) in einem Digitalwertvergleicher (119; 219; 319) verglichen wird, dessen Ausgang wiederum mit der Ausloesebaugruppe (221; 321; 121) der nachgeschalteten Einrichtung (2; 3; 1) verbunden ist. Die Antriebsmotoren (111; 211; 311) sind mit einer Drehzahlueberwachungseinheit (4) verbunden. Die Erfindung ist fuer einzeln oder in Fertigungslinien betriebene Werkzeugmaschinenkomplexe anwendbar. Figur

Description

-3- 556 Π

Dafür ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Sollwertgeber als mechanische oder elektronische Speicher, z. B. Lochkarte, EPROM oder dergleichen, in Verbindung mit einer Auswerteeinheit und einer Logikeinheit aufgebaut sind.

Andererseits ist es für das Programmieren des Steuerungssystems vorteilhaft, daß die Sollwertgeber Vorwahlschalter sind. Das erfinderische freiprogrammierbare Steuerungssystem gestattet in vorteilhafter Weise ein hochproduktives Zusammenarbeiten der Einrichtungen, d. h. der Zufuhr- und Entnahmeeinrichtungen oder dergleichen und der Werkzeugmaschine innerhalb eines Werkzeugmaschinenkomplexes dadurch, daß die jeweils nachgeschaltete Einrichtung schon zum frühestmöglichen Zeitpunkt ausgelöst wird. Dieser frühestmögliche Zeitpunkt wird durch den Vergleich der Winkelstellung des Winkelgebers der jeweils vorgeschalteten Einrichtung mit einem freiprogrammierbaren, im zugehörigen Sollwertgeber gespeicherten Sollwert ermittelt. Dieser Sollwert ist abhängig von den mechanischen Abmessungen und den Arbeitsgeschwindigkeiten der miteinander wechselwirkenden Einrichtungen und von der Konfiguration der Werkstücke. Der von dem absoluten digitalen Winkelgeber erzeugte Ausgangswert ist ein genaues Abbild des Verfahrweges der zugehörigen Einrichtung. Bei der Wahl der Sollwerte ist also zu gewährleisten, daß die Einrichtungen sich nicht gegenseitig beschädigen können und die Werkstücke sicher der Werkzeugmaschine zufuhr- und entnehmbar sind. Bei technologischen Änderungen, beispielsweise bei Werkstück- und Werkzeugumstellungen, ist der Werkzeugmaschinenkomplex schnell und problemlos auf eine neue, den veränderten Bedingungen angepaßte zeitminimierte Arbeitsweise durch Eingabe neuer, i. a. bereits ermittelter Sollwerte umrüstbar. Bei unzulässigen Drehzahlabweichungen mindestens einer Einrichtung bewirkt die Drehzahlüberwachungseinheit den sofortigen Halt dieses Komplexes und, falls vorhanden, das normale Anhalten weiterer, in einer Fertigungslinie angeordneter Werkzeugmaschinenkomplexe, wodurch bei eventuellen Betriebsstörungen Havarien vermieden werden. Die Auslösebaugruppen nehmen eine funktioneile Verknüpfung der Vergleicherausgangssignale mit zusätzlichen Steuer- bzw. Sicherheitssignalen vor.

Weitere Vorteile des vorgeschlagenen Steuerungssystems sind der material- und kostengünstige Aufbau, die hohe Zuverlässigkeit infolge des weitestgehenden Wegfalls mechanischer und elektromechanischer Steuerelemente sowie die genaue Reproduzierbarkeit der Auslösemomente der einzelnen Einrichtungen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist als Schema eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen freiprogrammierbaren Steuerungssystems für einen Pressenkomplex dargestellt.

Der geschlossen reihenverkettete Pressenkomplex besteht aus den drei Einrichtungen Zuführeinrichtung 1, Kurbelpresse 2 und Entnahmeeinrichtung 3. Die Zuführeinrichtung 1 enthält einen geregelten Gleichstrommotor 111, der über ein elektromagnetisches Kupplungs-Bremssystem 113, ein Getriebe 114 und eine Antriebswelle 115 mit Greiferschienen 116 verbunden ist. Die von der Zuführeinrichtung 1 beschickte Kurbelpresse 2 enthält einen geregelten Gleichstromhauptmotor 211, der über ein Schwungrad 212, ein Kupplungs-Bremssystem 213, ein Getriebe 214 und eine Antriebswelle 215 mit dem Kurbeitrieb des Stößels 216 verbunden ist. Die Presse 2 wird durch die Entnahmeeinrichtung 3 ausgeräumt, welche einen geregelten Gleichstrommotor 311 enthält, der über ein magnetisches Kupplungs-Bremssystem 313, ein Getriebe 314 und eine Antriebswelle 315 mit Greiferschienen 316 verbunden ist.

Von der Antriebswelle 215 der Presse.2 wird direkt ein absoluter digitaler Winkelgeber 218 betrieben, der einen vollen Pressenhub in eine Volldrehung von 360 grd mit einer Auflösung von 1 grd umsetzt, wobei der obere Totpunkt — im Beispiel auch die Ausgangsstellung - 0° und der untere Totpunkt 180° entspricht. Mit der Antriebswelle 115 bzw. 315 der Zuführ· bzw. Entnahmeeinrichtung 1 bzw. 3 ist indirekt über das Getriebe 114 bzw. 314 ein auf einer Hilfswelle 117 bzw. 317 befestigter absoluter digitaler Winkelgeber 118 bzw. 318 derart gekoppelt, daß eine vollständige hin- und hergehende Verfahrbewegung der Greiferschienen 116 bzw. 316 in eine Volldrehung von 360 grd mit einer Auflösung von 1 grd abgebildet wird. Die Ausgangsstellung der Greiferschienen 116 bzw. 316 wird dabei mit 0° und deren am weitesten in den Arbeitsraum der Presse 2 reichende Verfahrweg mit 180° festgelegt. Die Ausgangssignale (beispielsweise im Gray-Code) der Winkeigeber 118, 218, 318 gelangen an erste Eingänge zugehöriger digitaler Vergleicher 119, 219 bzw. 319, deren andere Eingänge mit den Ausgängen zugehöriger, als dreistellige Vorwahlschalter ausgebildeter Sollwertgeber 120, 220 bzw. 320 verbunden sind.

Kommt das den Verfahrweg der Zuführeinrichtung 1, der Presse 2 oder der Entnahmeeinrichtung 3 repräsentierende Ausgangssigncl des zugehörigen Winkelgebers 118, 218 bzw. 318 in Übereinstimmung mit dem am zugehörigen Sollwertgeber 120, 220 bzw. 320 eingestellten Sollwinkelwert, dann gibt der Ausgang des zugehörigen Vergleichers 119, 219 bzw. 319 ein Auslösesignal an eine Auslösebaugruppe 221, 321 bzw. 121 der nachgeschalteten Einrichtung 2, 3 bzw. 1. Die Auslösebaugruppen 121,221,321 verknüpfen die Auslösesignale mit zusätzlichen Steuer- und Sicherheitssignalen der Einrichtungen 1, 2, 3 und bewirken deren Einschalten durch Einrücken der Kupplung des zugehörigen Kupplungs-Bremssystems 113, 213 bzw. 313 bis zur Rückkehr in die Ausgangsstellung. So wird beispielsweise das durch den Vergleicher 319 erzeugte Auslösesignai für die Zuführeinrichtung 1 in deren Auslösebaugruppe 121 mit einem Sicherheitssignal verknüpft, das eine Aussage darüber gibt, ob das zuletzt bearbeitete Werkstück tatsächlich von der Entnahmeeinrichtung 3 aus dem Arbeitsraum der Presse 2 geräumt worden ist.

Die minimalen, für die Auslösung der Einrichtungen 2, 3 bzw. 1 zuständigen Winkelwerte werden als an den Sollwertgebern 120, 220 bzw. 320 einzustellende Sollwerte in der Weise bestimmt, daß die Greiferschienen 116 und 316 untereinander und diese nicht mit dem Stößel 216 in Berührung kommen können. Beim erstmaligen Einrichten des Pressenkomplexes für bestimmte Werkzeug-Werkstück-Kombinationen lassen sich die für eine zeitminimale Arbeitsweise des Komplexes zuständigen Sollwerte sehr einfach, nämlich schrittweise bestimmten. Bei Umstellungen des Pressenkomplexes auf bereits untersuchte.

Werkzeug-Werkstück-Kombinationen können dann sofort die entsprechenden optimalen Sollwerte an den Sollwertgebern 120, 220, 320 eingestellt werden, wobei sich deren zentrale Anordnung in der Nähe der Presse 2 als vorteilhaft erweist. Die Drehzahlen der geregelten Gleichstrommotoren 111, 211, 311 werden durch zugehörige Tachogeneratoren 122, 222 bzw. 322 gemessen. Diese Meßwerte werden einer gebräuchlichen elektronischen Drehzahlüberwachungseinheit 4 zugeführt. Weichen die Drehzahlen aus irgendwelchen Gründen untereinander in unzulässigem Maße ab, was im weiteren Verlaufe zu schwerwiegenden Betriebsstörungen und Havarien führen kann, dann gibt die Drehzahlüberwachungseinheit 4 ein Signal an die Kupplungs-Bremssysteme 113, 213, 313 aller drei Einrichtungen 1, 2, 3. Dieses Signal bewirkt durch sofortiges Ausrücken der Kupplungen und Anziehen der Bremsen den sofortigen Halt des gesamten Pressenkomplexes. Damit können Zerstörungen der Einrichtungen 1, 2, 3 verhindert werden. Nach dem Beseitigen der Störursache und nachdem in der Betriebsart „Einrichten" die Normal-Haltepunkte der Maschinen und Einrichtungen wieder eingestellt worden sind, wird der Komplex wieder in Betrieb genommen. Ist der Komplex in einer Fertigungslinie mit weiteren Komplexen verbunden, dann wird der sofortige Halt des gestörten Komplexes durch die Drehzahlüben/vachungseinheit 4 bewirkt, während die ungestörten Komplexe normal anhalten, d. h. deren

Claims (5)

1. -2- 656

   Erfindungsansprüche:

   1. Freiprogrammierbares Steuerungssystem für Werkzeugmaschinenkomplexe, insbesondere für Pressenkomplexe, mit geschlossener Reihenverkettung der einzeln angetriebenen Einrichtungen des Komplexes, wobei das Auslösen der Werkzeugmaschine durch die Zuführeinrichtung oder dergleichen, das Auslösen der Entnahmeeinrichtung oder dergleichen durch die Werkzeugmaschine und das Auslösen der Zuführeinrichtung oder.dergleichen durch die Entnahmeeinrichtung oder dergleichen über je eine der betreffenden Einrichtung des Komplexes zugeordnete Auslösebaugruppe, die erforderlichenfalls die Auslösefunktion mit zusätzlichen Steuer- bzw. Sicherheitssignalen verknüpft, erfolgt und jede Einrichtung nach Rückkehr in ihre Ausgangsstellung darin bis zum nächsten Auslösen verharrt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Antriebswelle (115; 215; 315) jeder Einrichtung (1; 2; 3) direkt oder indirekt je ein absoluter digitaler Winkelgeber (118; 218; 318) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang je eines digitalen Vergleichers (119; 219; 319) verbunden ist, daß an dem anderen Eingang jedes Vergleichers (119; 219; 319) je ein digitaler Sollwertgeber (120; 220; 320) angeschlossen ist, daß der Ausgang jedes Vergleichers (119; 219; 319) mit der Auslösebaugruppe (221; 321; 121) der nachgeschalteten Einrichtung (2; 3; 1) verbunden ist und daß die Antriebsmotoren (111; 211; 311) der Einrichtungen (1; 2; 3) mit einer elektronischen Drehzahlüberwachungseinheit (4) gekoppelt sind.
2. 2. Freiprogrammierbares Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgeber zentral angeordnet sind.
3. 3. Freiprogrammierbares Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgeber als mechanische oder elektronische Speicher, beispielsweise Lochkarte, EPROM oder dergleichen, in Verbindung mit einer Auswerteeinheit und einer Logikeinheit aufgebaut sind.
4. 4. Freiprogrammierbares Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgeber (120; 220; 320) Vorwahlschalter sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für das Auslösen von technologisch miteinander verbundenen Fertigungseinrichtungen. Sie findet Anwendung für eine geschlossene Reihenverkettung von Werkzeugmaschinen mit zugehörigen, einzeln angetriebenen Automatisierungseinrichtungen, insbesondere von Pressen mit Zuführ- und Entnahmeeinrichtungen. Diese Werkzeugmaschinenkomplexe können einzeln oder in Fertigungslinien zusammen mit weiteren Werkzeugmaschinenkompiexen betrieben werden.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Nach DE-OS 220 923 3 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Pressenkomplexes bekannt, bei dem zunächst mittels einer Zuführeinrichtung einer Presse ein Werkstück zugeführt wird, bei der Rückkehr der Zuführeinrichtung in ihre Ausgangsstellung ein Signal erzeugt wird, welches einen Hub dieser Presse auslöst, nach Beenden dieses Pressenhubes ein Signal ausgelöst wird, welches die Entnahmeeinrichtung dieser Presse betätigt und bei der Rückkehr der Entnahmeeinrichtung in ihre Ausgangsstellung ein Signal erzeugt wird, welches die Zuführeinrichtung dieser Presse wieder in Bewegung setzt. Für eine derartige geschlossene Reihenverkettung ist eine bereits beschriebene Anordnung einer Presse mit Zuführeinrichtung (American Machinist; April 1971;
5. 5. 57, 58) anwendbar, bei der das Auslösen der einzeln angetriebenen Zuführeinrichtung durch einen von der Welle der Presse betätigten Nockenschalter erfolgt. Ein solches Steuerungssystem ist dadurch nachteilbehaftet, daß es kein zeitminimiertes Zusammenarbeiten der Einrichtungen innerhalb des Werkzeugmaschinenkomplexes ermöglicht, und daß es infolge der Verwendung von mechanischen Steuerkurven, elektromechanischen Drehnockenschaltern, Endschaltern oder dergleichen ein aufwendiges Umrüsten bei technologischen Veränderungen erfordert und eine unbefriedigende Zuverlässigkeit aufweist.

   Es ist weiterhin bekannt (Balluff-Katalog; Ausgabe 799), mehrere digitale Vergleicher mit je einem Schaitausgang innerhalb individueller freiprogrammierbarer Sollwinkelbereiche zu aktivieren, wobei der Vergleich mit dem Istwert eines einzigen absoluten digitalen Winkelgebers erfolgt. Mit dieser Einrichtung können Steuerfunktionen in Abhängigkeit der Wellenbewegung einer Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Von Nachteil ist, daß sie nur mit hohem materiellem Aufwand für einen geschlossenen verketteten Werkzeugmaschinenkomplex anwendbar ist.

   Ziel der Erfindung

   Es ist daher Ziel der Erfindung, innerhalb von Werkzeugmaschinenkomplexen unter geringem Kostenaufwand eine bei technologischen Änderungen schnell umrüstbare, hochproduktive, d. h. zeitminimierte Arbeitsweise bei hoher Zuverlässigkeit zu erreichen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Daraus folgt als technische Aufgabe der Erfindung, ein freiprogrammierbares Steuerungssystem für Werkzeugmaschinenkomplexe, insbesondere für Pressenkomplexe, mit geschlossener Reihenverkettung der einzeln angetriebenen Einrichtungen des Komplexes bei weitgehender Vermeidung mechanischer und elektromechanischer Steuerelemente zu schaffen.

   Diese Aufgabe wird für ein freiprogrammierbares Steuerungssystem gelöst, bei dem das Auslösen der Werkzeugmaschine durch die Zuführeinrichtung oder dergleichen, das Auslösen der Entnahmeeinrichtung oder dergleichen durch die Werkzeugmaschine und das Auslösen der Zuführeinrichtung oder dergleichen durch die Entnahmeeinrichtung oder dergleichen über je eine der betreffenden Einrichtung des Komplexes zugeordnete Auslösebaugruppe, die erforderlichenfalls die Auslösefunktion mit zusätzlichen Steuer- bzw. Sicherheitssignalen verknüpft, erfolgt und jede Einrichtung nach Rückkehr in ihre Ausgangsstellung darin bis zum nächsten Auslösen verharrt. Dazu ist erfindungsgemäß mit der Antriebswelle jeder Einrichtung direkt oder indirekt je ein absoluter digitaler Winkelgeber verbunden, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang je eines digitalen Vergleichers verbunden ist. An dem anderen Eingang jedes Vergieichers ist je ein digitaler Sollwertgeber angeschlossen. Der Ausgang jedes Vergleichers ist mit der Auslösebaugruppe der nachgeschalteten Einrichtung verbunden. Die Antriebsmotoren der Einrichtungen sind mit einer elektronischen Drehzahlüberwachungseinheit gekoppelt.
   Für das schnelle, einfache und sichere Programmieren des Steuerungssystems ist es vorteilhaft, daß die Sollwertgeber zentral