DD227058A1

DD227058A1 - Anordnung zum regeln fuer steuerbare pneumatikkissen

Info

Publication number: DD227058A1
Application number: DD26814184A
Authority: DD
Inventors: Eckhard Menger; Helmut Muehlheim
Original assignee: Warnke Umformtech Veb K
Priority date: 1984-10-08
Filing date: 1984-10-08
Publication date: 1985-09-11
Also published as: DE3521699C2; DE3521699A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln von Pneumatikkissen, deren anfaenglich gesperrte und dann gedaempfte Aufwaertsbewegung durch eine Hydraulikdrossel zwischen Oelvorratsbehaelter und Sperrzylinder steuerbar ist. Waehrend das Ziel in einer schnellen, genauen und breiten Kissenparametereinstellung zu sehen ist, besteht die Aufgabe in der Schaffung einer selbstregulierenden Anordnung mit einer Pneumatikdrossel und ohne mechanische Regler. Die Loesung besteht darin, dass einem programmgesteuerten Vergleicher (38) auf Mikrorechnerbasis die Ist-Stellungen der Kissenplatte (11) und der Drosseln (21; 22), die Ist-Temperaturen der Druckmedien sowie der Ist-Druck im Kissendruckbehaelter (24) ueber Messwertaufnehmer (31...36) und entsprechende werkzeugabhaengige Sollwerte (W1...W6) ueber eine Eingabeeinheit (39) zugefuehrt werden. Ausgangsseitig ist der Vergleicher (38) mit einer Kissendruck-Regeleinrichtung (25) und ueber je ein Servoventil (42; 43) mit den Stellzylindern der Drosseln (21; 22) verbunden. Die Erfindung findet Anwendung in mechanischen Pressen, insbesondere beim Ziehen von Blechteilen. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln von Pneumatikkissen, deren anfänglich gesperrte und dann gedämpfte Aufwärtsbewegung durch ein in Sperrichtung federbelastetes hydraulisches Drosselventil zwischen Ölvorratsbehälter und Sperrzylinder steuerbar ist. Sie findet Awendung in mechanischen Pressen, insbesondere beim Ziehen von Blechteilen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist nach DD-PS 159245 eine Einrichtung der genannten Art bekannt, bei der der Drosselventilstößel über eine Verlängerung mittels eines mechanischen Reglers durch den Kissenplattenweg und eines weiteren mechanischen Reglers durch den, geregelten Kissendruck gestellt wird. Während der gedämpften Aufwärtsbewegng wird die kinetische Energie des Kissens in Wärme umgewandelt, welche die Hydraulikflüssigkeit aufnimmt. Dies führt bei hohen Kissenkräften und Hubzahlen in nachteiliger Weise zu einer starken Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit, welches wiederum schädliche Wirkungen wie Verdampfen und Kavitation zur Folge hat.

Dieser Nachteil wird durch ein bekanntes Hydrauliksystem für die Ziehkissenbetätigung nach DE-AS 2116018 beseitigt, bei dem bei jedem Kissenhub ein vollständiger Durchlauf der Hydraulikflüssigkeit durch ein Kühlkreislaufsystem stattfindet. Von Nachteil ist der hohe Material- und Montageaufwand für dieses System, sowie deren hohe Anfälligkeit gegen Störungen. Eine gegenständliche Weiterentwicklung der Lösung nach DD-PS 159245 beseitigt den Nachteil der stärken Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit unter Umgehung eines aufwendigen und anfälligen Kühlkreislaufsystems. Hierbei wird durch ein zusätzliches pneumatisches Drossel-Rückschlagventil zwischen Kissendruckbehälter und Druckzylindern des Pneumatikkissens ein hoher Anteil der kinetischen Energie über die Druckluft in Wärme umgewandelt, welche problemloser im Kissendruckbehälter abgebaut werden kann. Von Nachteil bei dieser Lösung ist die zeitaufwendige Korrektur der Stellung des hydraulischen Drosselventils entsprechend der Stellung des pneumatischen Drossel-Rückschlagventils über einen zusätzlichen Pneumatikzylinder des auf den Kissendruck ansprechenden mechanischen Reglers, was durch die manuelle Regulierung eines zusätzlichen Pneumatikdruckversorgers erfolgt. Der hohe Zeitaufwand beim Umrüsten der Presse für die abgestimmte Einregulierung beider Ventile gemäß der einzustellenden werkzeugabhängigen Kissenparameter resultiert aus der langen (oft mehrstündigen) Einlaufzeit, bis sich ein annähernd optimaler Temperaturausgleich zwischen hydraulischem und pneumatischem Medium eingestellt hat und die erforderlichen Kissenparameter erreicht worden sind, wobei bei letzteren Einschränkungen in der Einstellgenauigkeit in Kauf genommen werden müssen, da Änderungen verschiedener Einflußgrößen in beiden Medien und Ventilen während des Betriebes nicht erfaßbar sind. Nachteilig ist noch, daß beim Entsperren des Kissens hydraulische Stöße auftreten, die zur vorzeitigen Ermüdung der belasteten Teile — insbesondere des hydraulischen Drosselventils — führen, daß die zeitaufwendigen Einstellarbeiten nicht für den automatisierten Betrieb von Pressenlinien geeignet sind und daß der Synchronlauf mehrerer getrennter Kissen in einer Maschine, beispielsweise Transferpresse, sowie eine Veränderung des Dämpfungsweges nicht möglich sind.

Weiterhin ist nach EP-PA 76050 eine regelbare Druckquelle bekannt, bei welcher der Ist-Druckwert in ein digitales elektrisches Signal umgewandelt wird, das mit einem digitalen Soll-Druckwert in einem digitalen Vergleicher, beispielsweise auf der Basis eines Mikroprozessors, zu Steuerimpulsen für einen Schrittmotor verarbeitet wird, der schließlich auf den Kolben eines Druckzylinders wirkt. Diese Anordnung ist für steuerbare Kissen wegen des notwendigerweise großen Druckbehälters und der Vielzahl der Steuerfunktionen unzureichend. _

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist daher eine schnelle und genaue Einstellung der Kissenparameter in weiten Bereichen für einen großen Hubzahlbereich.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Daraus ergibt sich als technische Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung mechanischer Regler eine selbstregulierende Anordnung zum Regeln für steuerbare Pneumatikkissen, deren anfänglich gesperrte und dann gedämpfte Aufwärtsbewegung durch ein in Sperrichtung federbelastetes hydraulisches Drosselventil zwischen (^vorratsbehälter und Sperrzylinder und durch ein parallel mit einem pneumatischen Rückschlagventil zwischen Kissendruckbehälter und Druckzylinder angeordnetes pneumatisches Drosselventil steuerbar, deren Kissendruck durch eine pneumatische Druckregeleinrichtung einstellbar und deren Dämpfungsgrad vorgebbar ist, zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kissenplatte, der Ventilkolben des hydraulischen Drosselventils und der des pneumatischen Drosselventils mit je einem elektrischen Weg-Meßwertaufnehmer, der (^vorratsbehälter und der Kissendruckbehälter mit je einem elektrischen Temperatur-Meßwertaufnehmer und der Kissendruckbehälter mit einem Druck-Meßwertaufnehmer verbunden sind. Weiterhin sind an einem programmgesteuerten Vergleicher auf Mikrorechnerbasis eingangsseitig einerseits die digitalisierten Ausgangssignale der Meßwertaufnehmer und andererseits eine digitale Eingabeeinheit für Soll-Kissenhub, Soll-Auswerfgeschwindigkeit, Soll-Kissendruck, Soll-Dämpfungsgrad und bedarfsweise für Soll-Dämpfungsweg und/oder ein Synchronlaufsignal geführt. Schließlich sind entsprechende Stellausgänge des Vergleichers an zugehörige Stelleingänge der Druckregeleinrichtung und zweiter hydraulischer, stetig regelbarer Servoventile geführt, welche ausgangsseitig jeweils mit einem Stellzylinder des hydraulischen bzw. pneumatischen Drosselventils verbunden sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lösung besteht darin, daß die Eingabeeinheit Eingänge für zusätzliche Bedien- und/oder Maschinenzustandssignale, einschließlich eines digitalen Hubzahl-Signals, hat.

Zum schnellen und bequemen Umrüsten ist es vorteilhaft, an der Eingabeeinheit eingangsseitig ein Speichermedium, wie EPROM, Magnetkarte o. dgl., für ein Steuerprogramm und die Sollwerte oder einen Teil derselben vorzusehen. Zur Kontrolle der Regelanordnung ist es von Vorteil, den Vergleicher mit einer Bildschirmeinheit zur Darstellung von Fehlerzuständen, überschrittenen vorgebbaren Grenzwerten o.dgl. zu verbinden.

Das Einregeln des erforderlichen Kissendruckes geschieht in an sich bekannter Weise durch Verleich des Istwertes mit dem vorgegebenen Sollwert. Das Einregeln der erforderlichen Werte des Kissenhubes, der Auswerfgeschwindigkeit, des Dämpfungsgrades und im Bedarfsfalle des Dämpfungsweges erfolgt durch Erfassen der Istwerte für die momentanen Stellungen der Kissenplatte und der Drosselventilkolben sowie für die Temperaturen beider Druckmedien und deren programmgemäße Verarbeitung mit den vorgegebenen Sollwerten im Vergleicher. Die Sollwerte und ein zugehöriges Steuerprogramm werden entsprechend den werkzeugabhängigen Parametern, vorzugsweise in gespeicherter Form (beispielsweise EPROM oder Magnetkarte), zusammen mit anderen Bedien- und/oder Maschinenzustandssignalen — bei automatisiertem Linienbetrieb zweckmäßigerweise mit einem Digitalsignal für die Hubzahl — in die Eingabeeinheit bzw. den Vergleicher eingegeben. Soll- und Istwerte werden nach einer kombinierten Ablauf-/Folge-/Zeitplansteuerung zu den Stellgrößen verarbeitet, welche über die Servoventile zu den programm- und sollwertgemäßen Einstellungen der Drosselventile führen, wobei ein optimaler Temperaturausgleich zwischen beiden Druckmedien stattfindet. Dabei ist i.a. ein und dasselbe Steuerprogramm für mehrere Werkzeuge verwendbar. Bei Vorhandensein eines Synchronlaufsignales wird der geregelte Synchronlauf mehrerer getrennter Kissen in einer Presse, beispielsweise Transferpresse, durch den Vergleich der Momentanstellungen der einzelnen Kissenplatten bewirkt.

Durch die vorgeschlagene programmgesteuerte Digitalregelung auf Mikrorechnerbasis und das Einstellen der Drosselventile über stetig regelbare Servoventile wird ohne manuellen Aufwand eine kurzfristige Umstellung auf veränderte technologische Gegebenheiten und ein schnelles und genaues Einregeln auf die entsprechenden Kissenparameter erreicht, die während des Kissenbetriebes trotz sich ändernder Einflußgrößen und selbst bei hohen Hubzahlen und Kissenkräften konstant gehalten werden. Dabei werden keine manuell einzuregulierenden mechanischen Regler verwendet und durch die programmierbare stetige Änderung der Kolbenstellung des hydraulischen Drosselventils hydraulische Stöße vermieden. Der vorgesehene Vergleicher läßt sich auch vorteilhaft zur Selbstüberwachung der Regelanordnung, wie Bildschirmdarstellung und Auswertung fehlerhafter Zustände nutzen. Die erfindungsgemäße Regelanordnung ist also gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik schneller umzurüsten, genauer, für automatisierte Pressenlinien geeignet und besitzt ein erweitertes Einsatzgebiet, wobei in modernen Pressen für den Vergleicher und die Eingabeeinheit in der Regel ein bereits vorhandenes Mikrorechnersystem verwendbar ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Regelanordnung für ein steuerbares Pneumatikkissen einer mechanischen Presse dargestellt. Ein im Pressentisch befindliches Kissen 10 besteht aus einer Kissenplatte 11, zwei einfachwirkenden Druckzylindern 12 mit je einem Druckkoiben 13, einem von einer Druckluftspeisung 48 beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit enthaltenden (^vorratsbehälter 14 und einem einfachwirkenden Sperrzylinder 15, der über ein hydraulisches Rückschlagventil 17 vom Ölvorratsbehälter 14 beim Ausfahren eines Sperrkolbens 16 gefüllt wird. Kissenplatte 11, Druckkolben 13 und Sperrkolben 16 sind über eine Kolbenstange 18 verbunden, an deren unterem Ende sich ein verstellbarer Anschlag 19 für die oberste Arbeitslage befindet. Die Druckzylinder 12 sind über ein pneumatisches ³/2-Wegeventil 46 (in Schaltstellung b) über ein pneumatisches Drosselventil 22 und über ein diesen parallelgeschaltetes pneumatisches Rückschlagventil 23 mit einem Kissendruckbehälter 24 verbunden. Die anfänglich gesperrte und danach gebremste bzw. gedämpfte Aufwärtsbewegung der Kissenplatte 11 wird durch ein über einen doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinder dynamisch geregeltes, hydraulisches Drosselventil 21 zwischen Sperrzylinder 15 und Ölvorratsbehälter 14 und das über einen doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinder statisch geregelte, pneumatische Drosselventil 22 gesteuert, wobei der Ventilkolben des hydraulischen Drosselventils 21 durch eine Schließfeder im unbelasteten Zustand des Stellzylinders sperrt.

Die momentanen Ist-Stellungen der Kissenplatte 11 und der Ventilkolben der Drosselventile 21,22 sowie die Ist-Temperaturen im Ölvorratsbehälter 14 und im Kissendruckbehälter 24 sowie der Ist-Druck im Kissendruckbehälter 24 werden durch je einen elektrischen Weg-Meßwert-aufnehmer 31 bzw. 32 bzw. 33 bzw. Temperatur-Meßwertaufnehmer 34 bzw. 35 bzw. Druck-Meßwertaufnehmer 36 erfaßt, deren analoge Ausgangsspannungen X1, X2, X3, X4, X5 bzw. X6 durch einen Analog-Digital-Umsetzer 37 digitalisiert und einem digitalen Vergleicher 38 als Regelgrößen X zugeführt werden. Es können auch

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Meßwertumsetzer 31 ...36 mit Digitalausgängen verwendet werden, wobei natürlich der Analog-Digital-Umsetzer 37 entfällt. Als digitale Führungsgrößen W werden dem Vergleicher 38 über eine digitale Eingabeeinheit 39 Sollwerte für den Kissenhub W1, die Auswerfgeschwindigkeit W2, den Kissendruck W3, den Dämpfungsgrad W4 und den Dämpfungsweg W5 zugeführt. Der Vergleicher 38 ist auf der Basis eines Mikrorechners aufgebaut und verarbeitet die Regelgrößen X und die Führungsgrößen W nach einem Rechenprogramm P', welches über die Eingabeeinheit 39 als Kombination eines Steuerprogramms P und zusätzlicher Bedien- und/oder Maschinenzustandssignale B, einschließlich eines Signals für die Hubzahl, eingelesen wird, zu Stellgrößen S1, S2 und S3, S4für je ein elektrohydraulisches, zweistufiges, stetig regelbares Servoventil 42 bzw. 43 sowie zu einer Stellgröße S5 für eine pneumatische Druckregeleinrichtung 25. Letztere liefert aus der Druckluftspeisung 48 einen jeweils konstanten Kissendruck entsprechend dem Soll-Kissendruck W3. Sollen mehrere mechanisch getrennte Kissen in einer Presse (Stufen- oder Transferpresse) synchron gesteuert werden, wird über die Eingabeeinheit 39 ein zusätzliches Synchronlaufsignal W6 eingegeben. Die Sollwerte W1,W2...W6 repräsentieren jeweils die technologischen Parameter für eine bestimmte Werkzeug-Werkstück-Kombination. Der Soll-Kissenhub W1 wird automatisch von der elektronischen Kissenhubverstellanzeige übernommen, und die übrigen Sollwerte W2...W6 werden zusammen mit dem zugehörigen Steuerprogramm P über ein Speichermedium 41, beispielsweise eine Magnetkarte, beim Umrüsten der Presse eingegeben; sie können aber auch über die Bedientafel eingegeben werden.

Das Servoventil 42 verbindet entsprechend den Stellgrößen SI, S2 über ein hydraulisches ³/2-Wegeventil 45 (in Schaltstellung b) den Stellzylinder des hydraulischen Drosselventils 21 und das Servoventil 43 entsprechend den Stellgrößen S3, S4 den Stellzylinder des pneumatischen Drosselventils 22 mit einem vorzugsweise eine Nullhub-Pumpe anhaltenden Hydraulikdruckversorger44, so daß durch entsprechende Beaufschlagung seines Stellkolbens das hydraulische Drosselventil 21 schließt oder mehr oder weniger weit öffnet bzw. seines Stellkolbens das pneumatische Drosselventil 22 mehr oder weniger weit öffnet, wodurch gemäß den jeweils eingegebenen Sollwerten W1, W2...W6 und dem Steuerprogramm P zeitlich genau definierte und i.a. optimierte Aufwärtsbewegungen der Kissenplatte 11 stattfinden. Zu Betriebsbeginn ist das pneumatische Drosselventil 22 noch voll geöffnet. Nach einer gewissen Betriebsdauer steigt die mittels des Temperatur-Meßwertgebers 34 erfaßte Temperatur der Hydraulikflüssigkeit. Entsprechend einer vorgegebenen unteren Grenztemperatur wird das pneumatische Drosselventil 22 ebenfalls geregelt, so daß die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit nicht eine obere Grenztemperatur erreicht. Die mittels des Temperatur-Meßwertgebers 35 erfaßte Drucklufttemperatur darf soweit ansteigen, daß kein Funktionselement Schaden nimmt. Sollte eines der beiden Medien ihre vorgegebene obere Grenztemperatur überschreiten, wird die Presse blockiert. Das hydraulische Drosselventil 21 ist als Kegelsitzventil und das pneumatische Drosselventil 22 zur Niedrighaltung der Strömungskräfte in Kolbenlngsschieberbauart ausgeführt, wobei wegen des Querschnittunterschiedes zwischen dem hydraulischen bzw. pneumatischen Rückschlagventil 17 bzw. 23 und dem hydraulischen bzw. pneumatischen Drosselventil 21 bzw. 22 die Hydraulikflüssigkeit bzw. die Druckluft bei der Kissenabwärtsbewegung (Gegenhalten) selbst bei vollständig geöffnetem Drosselventil 21 bzw. 22 im wesentlichen über das Rückschlagventil 17 bzw. 23 fließt.

Erscheint ein „Not-Aus"-Signal, d.h.N = O V, dann schalten die Wegeventile 45,46 in die Schaltstellung a. Durch das Schaltendes hydraulischen Wegeventils 45 wird durch die Druckentlastung des Stellzylinders des hydraulischen Drosselventils 21 dieses in wenigen Millisekunden geschlossen; die Kissenplatte 11 bleibt stehen. Durch das Schalten des pneumatischen Wegeventils 46 werden die Druckzylinder 12 über einen Schalldämpfer 47 entlüftet; die Kissenplatte 11 senkt sich.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Anordnung zum Regeln für steuerbare Pneumatikkissen, deren anfänglich gesperrte und dann gedämpfte Aufwärtsbewegung durch ein in Sperrichtung federbelastetes hydraulisches Drosselventil zwischen (^vorratsbehälter und Sperrzylinder und durch ein parallel mit einem pneumatischen Rückschlagventil zwischen Kissendruckbehälter und Druckzylinder angeordnetes pneumatisches Drosselventil steuerbar, deren Kissendruck durch eine pneumatische Druckregeleinrichtung einstellbar und deren Dämpfungsgrad vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissenplatte (11), der Ventilkolben des hydraulischen Drosselventils (21) und der des pneumatischen Drosselventils (22) mit je einem elektrischen Weg-Meßwertaufnehmer (31; 32; 33), der (^vorratsbehälter (14) und der Kissendruckbehälter (24) mit je einem elektrischen Temperatur-Meßwertaufnehmer (34; 35) und der Kissendruckbehälter (24) mit einem Druck-Meßwertaufnehmer (36) verbunden sind, daß an einem programmgesteuerten Vergleicher (38) auf Mikrorechnerbasis eingangsseitig einerseits die digitalisierten Ausgangssignale (X1 ...X6) der Meßwertaufnehmer (31 ...36) und anderseits eine digitale Eingabeeinheit (39) für Soll-Kissenhub (W1), Soil-Auswerfgeschwindigkeit (W2), Soll-Kissendruck (W3), Soll-Dämpfungsgrad (W4) und bedarfsweise für Soll-Dämpfungsweg (W5) und/oder ein Synchronlaufsignal (W6) geführt sind und daß entsprechende Stellausgänge des Vergleichers (38) an zugehörige Stelleingänge der Druckregeleinrichtung (25) und zweier hydraulischer, stetig regelbarer Servoventil (42; 43) geführt sind, welche ausgangsseitig jeweils mit einem Stellzylinder des hydraulischen bzw. pneumatischen Drosselventils (21; 22) verbunden sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (39) Eingänge für zusätzliche Bedien- und/ oder Maschinenzustandssignale (B), einschließlich eines digitalen Hubzahl-Signals, hat.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eingabeeinheit (39) eingangsseitig ein Speichermedium (41), wie EPROM, Magnetkarte o. dgl., für ein Steuerprogramm (P) und die Sollwerte (W 1 ...W6) oder einen Teil derselben vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (38) mit einer Bildschirmeinheit zur Darstellung von Fehlerzuständen, überschrittenen vorgebbaren Grenzwerten o.dgl. verbunden ist.

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