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Die
Erfindung betrifft eine Bügelmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Bügelmaschine
ist aus WO 95/35404 A1 bekannt. Diese Bügelmaschine weist eine fest
stehende Unterformplatte und eine relativ dazu vertikal heb- und
senkbare Oberformplatte auf. Weiterhin weist die Bügelmaschine
eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Pneumatik-Antriebszylinders
auf, mittels dessen die Oberformplatte heb- und senkbar ist. Der
Pneumatik-Antriebszylinder
weist einen in einem Zylindergehäuse
bewegbaren Kolben auf, wobei der Kolben mit einer Kolbenstange verbunden
ist. Zum Starten der Bewegung der Kolbens wird eine in Antriebsrichtung
wirkende Seite des Kolbens ausgehend von einem Umgebungsdruck mit vollem
Anlagendruck beaufschlagt, während
an der gegenüberliegenden
Seite, ebenfalls vom Umgebungsdruck ausgehend, ein geringerer Druck
mit der Bewegung des Kolbens progressiv aufbaubar ist.
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DE 39 21 024 C1 betrifft
eine Bügelmaschine mit
rechnergestützter
Steuereinrichtung. Diese Bügelmaschine
weist eine an einem Ende eines Gestells fest angeordnete Unterbügelplatte
auf. Eine in horizontaler und vertikaler Richtung verfahrbare Oberbügelplatte
ist zur Unterbügelplatte
ausgerichtet. An einer Längsseite
der Oberbügelplatte
ist eine Messeinrichtung befestigt. Wird die Oberbügelplatte in
ihre vorderste Stellung verfahren, überstreicht die Messeinrichtung
das auf der Unterbügelplatte
ruhende Bügelgut
in Querrichtung und ermittelt dabei die kürzeste Entfernung zwischen
Oberbügelplatte
und Bügel gut.
Der ermittelte Entfernungswert wird einem Rechner zugeführt, der
auf dieser Grundlage den Bügeldruck
und die Bügelzeit
steuert.
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DE 195 47 736 A1 betrifft
ein Programmauswahlsystem für
Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Bügelmaschinen. Mit Hilfe von
einem oder mehreren Sensoren erfolgt ein automatisches Erfassen von
Oberflächeneigenschaften
einer zu bearbeitenden Ware. Der erfasste Messwert wird in einer
Zentraleinheit in einen Messcode umgesetzt, der mit in einem Speicher
gespeicherten Code verglichen wird. Der gespeicherte Code mit der
geringsten Abweichung und das zugehörige Arbeitsprogramm werden aus
dem Speicher ausgelesen und einer Maschinensteuereinheit zugeführt. Die
Maschine kann sich somit durch Erkennen der zu bearbeitenden Ware
automatisch selbst programmieren.
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Aus
EP 05 07 206 A1 ist
eine Bügelmaschine bekannt,
welche eine Oberform und eine Unterform aufweist, deren Bügelflächen einander
zugewandt sind. Die Oberform ist über einen von einer Steuereinheit
gesteuerten Hub/Druckzylinder vertikal verfahrbar. Zur Einstellung
des Drucks zwischen Oberform und Unterform, der auf das zwischen
den Bügelflächen angeordnete,
zu bügelnde
Gut wirkt, ist eine Differenzdruckregelungseinrichtung vorgesehen.
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Nachteilig
hierbei ist zum einen der relativ große bauliche Aufwand der Differenzdruckregelungseinrichtung.
Diese weist zwei Ventilpaare auf, wobei jeweils ein Ventilpaar zur Änderung
des Druckes in einer oberen und unteren Druckkammer des Hub/Druckzylinders
vorgesehen ist. Die Druckwerte in der oberen und unteren Druckkammer
werden mittels zweier Drucksensoren separat erfasst und bilden Eingangsgrößen für die Regelungseinrichtung.
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Weiterhin
ist nachteilig, dass bei dieser Bügelmaschine die Bewegung der
Oberform über
die Regeleinrichtung geregelt wird, um den gewünschten Druck zwischen Ober-
und Unterform zu erzeugen, bei welchem der Bügelvorgang durchgeführt wird. Dies
erfordert einen unerwünscht
hohen Zeitaufwand bei der Einstellung der Bügelmaschine.
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DE 37 16 220 A1 betrifft
eine Kolbenpresse zur Bearbeitung von Werkstücken. Die Kolbenpresse weist
einen auf das jeweilige Werkstück
aufsetzbaren Stößel auf,
der mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben verbunden ist.
Der Zylinder ist über
Ventile mit Druckluft beaufschlagbar. Um Pressaufgaben mit geregeltem
Weg/Zeit-Verlauf vornehmen zu können wirkt
der Stößel mit
einem Wegmesssystem zusammen. Ein Ausgangssignal des Wegmesssystems wird
in einem Regler mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Zur Durchführung des
Regelungsprozesses steuert der Regler elektropneumatische Servoventile
zur Druckbeaufschlagung des Zylinders nach einem vorgegebenen Weg/Zeit-Verlauf.
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Aus
EP 06 91 431 A1 ist
eine Bügelmaschine bekannt,
welche eine Erweiterung zu der aus
EP 05 07 206 A1 bekannten Bügelmaschine
bildet. Diese Bügelmaschine
weist eine vertikal verfahrbare Oberform sowie eine stationäre Unterform
auf. Die Steuerung der Bewegung erfolgt mittels eines Hub/Druckzylinders,
der eine obere und eine untere Druckkammer aufweist. Zudem sind
zwei Ventilpaare vorgesehen, wobei jeweils ein Ventilpaar zur Änderung
des Druckes in der oberen und unteren Druckkammer vorgesehen ist.
Schließlich
ist ein Drucksensor zur Bestimmung des Druckes in der unteren Druckkammer
vorgesehen. Der Druck der oberen Druckkammer bleibt konstant und
wird nicht erfasst.
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Mittels
einer Differenzdruckregeleinrichtung wird in Abhängigkeit der Signale des Drucksensors der
Anpressdruck zwischen Ober- und Unterform auf einen vorgegebenen
Wert eingeregelt. Die Regelung erfolgt aus einer Nullposition, in
welcher die Oberform einen vorgegebenen Abstand zu dem auf der Unterform
liegenden zu bügelnden
Gut aufweist. Zur Erfassung des Abstands ist ein entsprechender
Sensor vorgesehen.
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Auch
bei dieser Bügelmaschine
ist der bauliche Aufwand für
die Regelungseinrichtung unerwünscht
hoch. Hinzu kommt der konstruktive Aufwand zur Bestimmung des Abstands
der Oberform zu dem zu bügelnden
Gut.
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Zudem
ist nachteilig, dass die Oberform zunächst in die Nullposition verfahren
werden muss und anschließend
durch den Regelvorgang nochmals verfahren werden muss um den gewünschten
Druck zwischen Ober- und Unterform zu erzeugen, was einen unerwünscht hohen
Zeitaufwand erfordert.
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Aus
WO 98/55681 A1 ist eine weitere Bügelmaschine mit einer Oberform
und einer Unterform bekannt. Die Bewegung der Oberform ist durch
eine Steuereinrichtung mit einem an diese angeschlossenen Proportional-Druckventil
steu erbar. Durch eine Eingabe eines entsprechenden Solldrucks wird
das Druckventil über
die Steuereinheit auf den entsprechenden Druckwert eingestellt.
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Aus
DE 87 10 876 U1 ist
eine Steuereinrichtung für
ein Bügelgerät bekannt,
welches einen kartenartigen Programmträger aufweist. Die Steuersignale
der Steuervorrichtung sind in dem kartenartigen Programmträger in Form
von unterschiedlichen lichtdurchlässigen Bereichen in Signalspuren
kodiert, welche mittels fotomechanischer Abtastvorrichtungen erfasst
werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bügelmaschine der eingangs genannten
Art so auszubilden, dass bei dieser mit geringem baulichen Aufwand
möglichst
schnell und präzise
eine vorgegebene Bügelposition
einstellbar ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Bügelmaschine ist
ein Sensor zur Erfassung der Relativposition der Ober- und Unterform
vorgesehen, dessen Ausgangssignale mittels wenigstens einer in der
Steuereinheit abgespeicherten Kennlinie in Anpressdruckwerte zwischen
Ober- und Unterform umgerechnet sind. Das Pneumatiksystem weist
Steuermittel zur Änderung
der Relativposition der Ober- und Unterform auf, wobei die Steuermittel
von der Steuereinheit angesteuert sind, so dass mit einem vorgegebenen
Geschwindigkeitsprofil eine vorgegebene Endposition der Ober- und
Unterform erreicht wird, wobei das Geschwindigkeitsprofil durch
die Ausgangssignale des Sensors bestimmt ist und die Endposition
einem über die
Kennlinie bestimmten Sollwert des Anpressdrucks entspricht. Anstelle
eines Pneumatiksystems kann prinzipiell auch ein Hydrauliksystem
eingesetzt werden.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, dass die Relativposition
der Ober- und Unterform der Bügelmaschine
mittels eines Sensors erfasst wird und dass in Abhängigkeit
der Ausgangssignale des Sensors in der Steuereinheit ein Geschwindigkeitsprofil
vorgegeben wird, mit welchem die Relativposition bis zum Erreichen
einer Endposition geändert
wird. Dabei ist in der Steuereinheit wenigstens eine Kennlinie vorgegeben,
mittels derer die Ausgangssignale des Sensors in Werte des Anpressdruckes
zwischen Ober- und Unterform umgesetzt werden. Die Endposition entspricht
somit einem vorgegebenen Anpressdruck zwischen Ober- und Unterform.
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Somit
kann mit der erfindungsgemäßen Bügelmaschine
durch Vorgabe eines geeigneten Geschwindigkeitsprofils die gewünschte Bügelposition und
insbesondere der Anpressdruck zwischen Ober- und Unterform schnell
und präzise
eingestellt werden.
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Zweckmäßigerweise
sind in der Steuereinheit mehrere Kennlinien abgespeichert, so dass
für unterschiedliche
Stoffqualitäten
des zu bügelnden Gutes
und/oder für
verschiedene Bügelvorgänge mit verschiedenen
Abläufen
des Bügelprozesses
die gewünschten
Bügelpositionen
einstellbar sind.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Bügelmaschine besteht darin,
dass für
die Positionierung von Ober- und Unterform nur ein geringer baulicher
Aufwand erforderlich ist. Die Steuerung der Positionierung erfolgt über eine
Kennlinie, die als Software in der Steuereinheit abgespeichert ist.
Zur Erzeugung der Eingangsgröße für die Steuerung
werden lediglich die Ausgangssignale eines Sensors benötigt. Als
Steuermittel werden vorzugsweise ein elektro-pneumatisches Druckregelventil
und gegebenenfalls ein 5/2-Wege-Ventil
verwendet. Weitere Ventile sind nicht notwendig, so dass der Verdrahtungs-
und Verschlauchungsaufwand für
die erfindungsgemäße Bügelmaschine
entsprechend gering ist.
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Die
Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigt:
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1:
Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bügelmaschine.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bügelmaschine 1.
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Die
Bügelmaschine 1 weist
eine Oberform 2 und eine Unterform 3 auf. An der
Unterseite der Oberform 2 befindet sich eine in einer horizontalen Ebene
verlaufende ebene erste Bügelfläche 4,
die einer zweiten Bügelfläche 5 an
der Oberseite der Unterform 3 gegenüberliegt. Auch die zweite Bügelfläche 5 verläuft in einer
horizontalen Ebene.
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Das
nicht dargestellte zu bügelnde
Gut liegt auf der Bügelfläche 5 der
Unterform 3 auf. Zur Durchführung des Bügelvorgangs ist die Relativposition
der Ober- 2 und Unterform 3 änderbar, so dass die Oberform 2 auf
der Unterform 3 mit einem vorgegebenen Anpressdruck aufliegt.
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Hierzu
kann prinzipiell die Unterform 3 alleine oder zusammen
mit der Oberform in vertikaler Richtung bewegt werden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird zur Einstellung vorgegebener Bügelpositionen die Oberform 2 in
vertikaler Richtung bewegt, während
die Unterform 3 stationär
angeordnet ist.
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Zur
Steuerung der Bewegung der Oberform 2 ist ein Pneumatiksystem
vorgesehen. Das Pneumatiksystem umfasst einen Pneumatikzylinder 6 mit einem
Kolben 7, der in einer Druckkammer vertikal verfahrbar
gelagert ist und die Druckkammer in eine obere Kammer 8 und
eine untere Kammer 9 teilt. An der Unterseite des Kolbens 7 ist
eine Kolbenstange 10 befestigt, an welcher die Oberform 2 hängt.
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Durch
Variation des Druckes in der oberen Kammer 8 und/oder des
Druckes in der unteren Kammer 9 ist die Oberform 2 in
vertikaler Richtung verfahrbar. Zur Variation des jeweiligen Druckes
sind Steuermittel vorgesehen, die im vorliegenden Fall von einem
elektro-pneumatischen Druckregelventil 11 und einem 5/2-Wege-Ventil 12 gebildet
sind. An den Ausgang des 5/2-Wege-Ventils 12 sind zwei Zuleitungen 13, 14 angeschlossen,
wobei eine Zuleitung 13 zur oberen und die andere Zuleitung 14 zur unteren
Kammer 9 führt.
An die Eingangsseite des 5/2-Wege-Ventils 12 ist über eine
weitere Zuleitung 15 das Druckregelventil 11 angeschlossen.
An einen Eingang des Druckregelventils 11 ist über eine
Leitung eine Steuereinheit 16 angeschlossen, die von einem
Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist.
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Von
der Steuereinheit 16 wird über die Leitung die Eingangsspannung
am Eingang des Druckregelventils 11 vorgegeben. Im Druckregelventil 11 wird
ein der Eingangsspannung proportionaler Ausgangsdruck erzeugt, der über die
Zuleitung 15 ausgegeben wird. Das nachgeordnete 5/2-Wege-Ventil 12 wird über die
Steuereinheit 16 derart gesteuert, dass der Ausgangsdruck
des Druckregelventils 11 auf die obere oder die untere
Kammer 8 oder 9 geführt wird.
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Somit
wird durch die Ansteuerung des 5/2-Wege-Ventils 12 über die
Steuereinheit 16 vorgegeben, ob die obere oder untere Kammer 8 oder 9 mit dem
Ausgangsdruck des Druckregelventils 11 beaufschlagt wird. Über das
Druckregelventil 11 wird der Betrag des Druckes vorgegeben,
wobei vorzugsweise bei einer im Bereich von 0–10 Volt variierenden Eingangsspannung
ein zur Eingangsspannung proportionaler Ausgangsdruck im Bereich
von 0,05–9,2 bar
erzeugt wird.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Ansteuerung der Steuermittel und insbesondere des Druckregelventils 11 in
Abhängigkeit
der Ausgangssignale eines als Positionssensor 17 ausgebildeten
Sensors, der ebenfalls an die Steuereinheit 16 angeschlossen
ist.
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Mittels
des Positionssensors 17 wird innerhalb eines vorgegebenen
Messbereichs die Position der Oberform 2 erfasst.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Positionssensor 17 als Distanzsensor ausgebildet. Der
Distanzsensor ist auf eine ebene Messplatte 18 gerichtet,
die in spitzem Winkel zu einer Führungsstange 19 verläuft, deren
Längsachse
in vertikaler Richtung verläuft
und an welcher die Messplatte 18 befestigt ist. Die Führungsstange 19 ist
starr mit der Oberform 2 verbunden. Durch eine Vertikalbewegung
der Oberform 2 wird auch die Messplatte 18 bewegt,
so dass sich der Abstand der Oberfläche zum Positionssensor 17 ändert. Die
vom Positionssensor 17 gemessene Distanz bildet somit ein
Maß für die Vertikalposition
der Oberform 2.
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Der
Messbereich ist im wesentlichen durch die Größe der Messplatte 18 vorgebbar
und zweckmäßigerweise
an den maximalen Verfahrweg der Oberform 2 angepasst. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
beträgt
die Größe des Messbereichs etwa
5 bis 10 cm.
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In
der Steuereinheit 16 werden die eingelesenen Ausgangssignale
des Positionssensors 17 anhand von dort abgespeicherten
Kennlinien in entsprechende Werte des Anpressdrucks zwischen Oberform 2 und
Unterform 3 umgerechnet.
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Dabei
wird vorzugsweise während
eines Einlernvorganges eine Referenzposition bestimmt, bei welcher
die Oberform 2 nur mit ihrem Eigengewicht auf der Unterform 3 aufliegt.
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Ausgehend
von dieser Referenzposition und der diesem entsprechenden Referenzwert
für den Anpressdruck
werden während
des Betriebs der Bügelmaschine 1 vorgegebene
Bügelpositionen
angefahren, in welchen sich die Oberform 2 in einer vorgegebenen
Endposition befindet, wodurch ein bestimmter Sollwert für den Anpressdruck
zwischen Ober- 2 und Unterform 3 erhalten wird.
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Erfindungsgemäß wird hierzu
die Oberform 2 mit einem durch die Steuereinheit 16 vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil
aus einer Anfangsposition in die Endposition bewegt.
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Dabei
ist das Geschwindigkeitsprofil durch die in die Steuereinheit 16 eingelesenen
Ausgangssignale des Positionssensors 17 und die in der
Auswerteeinheit abgespeicherte Kennlinie vorgegeben.
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Beispielsweise
kann auf diese Weise die Schließbewegung
der Bügelmaschine 1 gesteuert werden,
bei welcher die Oberform 2 aus einer Anfangsposition auf
die Unterform 3 zu bewegt wird.
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Die
Anfangsposition stellt beispielsweise eine obere Grenzposition dar,
in welcher die Oberform 2 außerhalb des Messbereichs des
Positionssensors 17 angeordnet ist.
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Bei
in der Anfangsposition stehender Oberform 2 herrscht vorzugsweise
in der oberen Kammer 8 des Pneumatikzylinders 6 Atmosphärendruck, während in
der unteren Kammer 9 beispielsweise ein fester Druck von
5 bar herrscht.
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Die
Schließbewegung
wird dadurch eingeleitet, dass über
eine entsprechende Ansteuerung des 5/2-Wege-Ventils 12 durch
die Steuereinheit 16 die obere Kammer 8 mit einem
Druck von beispielsweise 4 bar beaufschlagt wird und die untere
Kammer 9 gegen Atmosphäre
entlüftet
wird. Dadurch bewegt sich die Oberform 2 mit hoher Geschwindigkeit
nach unten auf die Unterform 3 zu.
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Sobald
sich die Oberform 2 soweit nach unten bewegt hat, dass
sich diese im Messbereich des Positionssensors 17 befindet,
wird die Oberform 2 gemäß einem
in der Steuereinheit 16 vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil
abgebremst. Dabei ist der Messbereich des Positionssensors 17 so
gewählt, dass
der Bremsvorgang einsetzt, bevor die Oberform 2 auf die
Unterform 3 auftrifft.
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Der
Bremsvorgang wird dadurch eingeleitet, dass über die Steuereinheit 16 das
5/2-Wege-Ventil 12 angesteuert wird, so dass nun die untere
Kammer 9 mit dem Ausgangsdruck des Druckregelventils 11 beaufschlagt
wird. Vorzugsweise wird für
eine Zeitdauer von etwa 0,5 sec. die untere Kammer 9 mit
einem Druck von 4 bar beaufschlagt, wodurch eine rasche Verzögerung der
Abwärtsbewegung
der Oberform 2 erreicht wird.
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Im
Anschluss daran wird über
das Druckregelventil 11 in Abhängigkeit der Ausgangssignale
des Positionssensors 17 der Druck in der unteren Kammer 9 so
eingestellt, dass ein gemäß dem vorgegebenen
Geschwindigkeitsprofil langsames Absinken der Oberform 2 erzielt
wird. Zweckmäßigerweise
wird hierzu über
die Steuereinheit 16 der Ausgangsdruck des Druckregelventils 11 rampenförmig so
lange erhöht,
bis die Endposition der Oberform 2 und damit der gewünschte Anpressdruck
zwischen Oberform 2 und Unterform 3 erreicht ist.
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In
dieser Position der Oberform 2 kann dann ein Bügelvorgang
durchgeführt
werden.
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Ebenso
wie eine Schließbewegung
werden vorzugsweise auch Hebebewegungen der Oberform 2 über die
Steuereinheit 16 gesteuert. Auch in diesem Fall erfolgt
die Steuerung der Bewegung kennlinienbasiert und zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit der
Ausgangssignale des Positionssensors 17. Auch in diesem
Fall sind Endpositionen für
die Hebebewegung als Parameter in der Steuereinheit 16 gespeichert.
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Die
Steuerung der Hebebewegung erfolgt zweckmäßigerweise aus einer Anfangsposition
derart, dass der der Anfangsposition entsprechende Druck in der
unteren Kammer 9 schrittweise kontinuierlich erhöht wird
bis die Endposition erreicht wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Hebebewegung
erhalten.
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Besonders
vorteilhaft sind in der Steuereinheit 16 der Bügelmaschine 1 mehrere
Kennlinien und insbesondere mehrere Endpositionen, welche vorgegebenen
Anpressdrücken
zwischen Ober- 2 und Unterform 3 entsprechen,
abgespeichert.
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Durch
eine geeignete automatische oder manuelle Auswahl der Kennlinien
können
für unterschiedliche
Stoffqualitäten
und/oder verschiedene Bügelvorgänge geeignete
Bewegungsabläufe
für die Oberform 2 abgerufen
und aktiviert werden.
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Insbesondere
können
während
eines Bügelvorganges
verschiedene Endpositionen der Oberform 2 mit definierten
Geschwindigkeitsprofilen zur Erzeugung unterschiedlicher Anpressdrücke nacheinander
angefahren werden.
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Desweiteren
können
auch sogenannte Wippvorgänge über die
Steuereinheit 16 vorgegeben werden. Bei derartigen Wippvorgängen werden nacheinander
mehrere Hebe- und Schließbewegungen
der Oberform 2 durchgeführt.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform können applikationsspezifische
Parameterwerte, insbesondere Kennlinienparameter, über eine
geeignete Schnittstelle manuell in die Steuereinheit 16 eingegeben
werden.
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- 1
- Bügelmaschine
- 2
- Oberform
- 3
- Unterform
- 4
- erste
Bügelfläche
- 5
- zweite
Bügelfläche
- 6
- Pneumatikzylinder
- 7
- Kolben
- 8
- obere
Kammer
- 9
- untere
Kammer
- 10
- Kolbenstange
- 11
- Druckregelventil
- 12
- 5/2-Wege-Ventil
- 13
- Zuleitung
- 14
- Zuleitung
- 15
- Zuleitung
- 16
- Steuereinheit
- 17
- Positionssensor
- 18
- Messplatte
- 19
- Führungsstange