DE19511028A1 - Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vibrations-Verdichtungssystems zum Verdichten und Formen von Formmassen in Formkästen - Google Patents

Description

Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung der Erfindung gemäß Patentanmeldung P 44 34 687.5 dar und befaßt sich damit, das Nutzungspotential der Erfindung durch Verbesserungen an der Maschine/ Mensch-Schnittstelle weiter zu erschließen.

Der wesentliche Inhalt der Erfindung gemäß der Patentanmeldung P 44 34 687.5 besteht darin, die Ist­ werte bestimmter physikalischer Größen (wie z. B. der Stoßbeschleunigung a_Stoß oder b_s, oder dem Stoßzeitpunkt) zu messen und sie in eine Beziehung zu dem Zeitablauf oder dem Verlauf des Schwing­ winkels einer Schwingperiode der bei der Verdichtung mitwirkenden Schwingbewegungen zu setzen und die daraus gewinnbaren Informationen zur Lenkung oder Optimierung des Verdichtungsprozesses zu nutzen.

Die Offenbarung der benannten Hauptanmeldung enthält bereits den Hinweis, daß "die ermittelten Ist­ werte oder davon abgeleitete Daten optisch dargestellt werden können (z. B. auf einem Bildschirm)" [Beschreibung, Seite 11, 2. Absatz], bzw., "daß die Daten bzw. Informationen dem Bedienpersonal op­ tisch zur Kenntnis gebracht werden" [Anspruch 21]. Eine genauere Angabe darüber, wie die Daten bzw. Informationen dargestellt werden sollen, fehlt aber.

Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, bezüglich der an der Maschine/Mensch-Schnitt­ stelle optisch übermittelbaren Daten bzw. Informationen die Verwertungsmöglichkeit bzw. Auswer­ tungsmöglichkeit durch die Bedienpersonen vorteilhafter, aussagekräftiger und konkreter zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 bis 7 definiert, die ein jeder für sich unabhän­ gig die Zusatzerfindung zu beschreiben vermag. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen festgelegt. Die generelle Idee der Erfindung besteht darin, die zu übermittelnden Werte der entsprechenden interessierenden physikalischen Größen optisch in einer sol­ chen Weise darzustellen, daß die gemessenen oder aus Messungen abgeleiteten Werte (z. B. für Stoßbe­ schleunigungen oder für Ereigniszeiten von Stoßvorgängen) mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung wenigstens zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. zu einem bestimmten Schwingwinkel von Schwingperioden, oder aber auch zu mehreren Zeitpunkten bzw. mehreren Schwingwinkeln von Schwingperioden optisch oder optisch-graphisch dargestellt werden, was für den einfachsten Fall bedeutet, daß die Werte dem menschlichen Auge in einem Schaubild über einer Schwingperioden-Zeit oder über einem Schwingperioden-Winkel aufgetragen präsentiert werden.

Optimalerweise findet die Darstellung der übermittelten nutzbaren Informationen auf einem Bildschirm oder einer anderen Anzeigeeinrichtung statt, und dort bevorzugt zusammen mit anderen graphischen Elementen, durch die die gemmessenen oder abgeleiteten Werte der physikalischen Größen relativiert (Maßstab) und/oder weiter erläutert und/oder in einem bedeutsamen Zusammenhang mit anderen Größen und Merkmalen gezeigt werden. [Die über die reine Ziffern-Darstellung hinausgehende optische Werte- Darstellung zusammen mit anderen graphischen Elementen wird in dieser Beschreibung auch mit dem Ausdruck optisch-graphisch gekennzeichnet].

Zur Illustration der hier vorliegenden Erfindung ist keine eigenständige Zeichnung vorgesehen. Die nachfolgenden Erläuterungen stützen sich vielmehr auf die Fig. 1, 2, 3a und 3b der Patentanmeldung P 44 34 687.5. Auf diese Bezugnahme wird bei der anschließenden Zitierung der Figuren nicht mehr be­ sonders hingewiesen.

Wie man mit einem Blick auf die beiden Schaubilder der Fig. 2 erkennen kann, besteht der Nutzen aus der Verwertung der entsprechenden Informationen nicht nur aus den Informationen über den Wert einer bestimmten physikalischen Größe (z. B. Stoßbeschleunigung beim aktuellen Stoß-Phasenwinkel β_Stoß), sondern auch aus den Informationen über die relative Lage des zugehörigen Verdichtungsstoßes, z. B.

• - in bezug auf die Lage innerhalb des Zeitablaufes oder innerhalb des Schwingwinkels Φ der Schwing­ periode, oder
• - in bezug auf Bereichsgrenzen, wie sie z. B. definiert sind durch erreichbare Minimalwerte oder Maxi­ malwerte (z. B. der Stoßbeschleunigung im Punkt G der Fig. 2) oder wie sie z. B. definiert sind durch jene Zeit- oder Winkelwerte, bei welchen (wie in den Punkten U und E der Fig. 2) die Prallfläche 190 (in Fig. 1) der Schwingmasse 108 die durch die Prallfläche 165 der Pralleisten 167 definierte Stoßebene unter­ schreitet oder überschreitet, oder
• - in bezug auf vorgegebene Sollwerte oder deren Toleranzgrenzen (z. B. Kurve ΣB_n mit den Toleranzkur­ ven 11 und 12 in Fig. 3a).

Die Erfindung unterstützt daher die Gewinnung jener wichtigen Informationen, welche bei der Herstel­ lung eines Zusammenhanges der Werte mit den Ablaufzeiten bzw. mit den Schwingwinkeln der Schwin­ gungsperioden sichtbar werden.

Mit der optischen Präsentation aller wichtigen Informationen wird eine günstige Voraussetzung dafür geschaffen, die die Maschine betreuenden Bedienungspersonen wirksam in die Nutzung der Informationen mit einbeziehen zu können. Dabei kann die Nutzung der Informationen durch die Bedienpersonen mit unterschiedlicher Intensivität vorgesehen sein, wobei zwischen zwei Extremsituationen unterschie­ den werden kann:

• - Die Auswertung der Informationen erfolgt automatisch, z. B. durch entsprechende Regelvorgänge. In diesem Fall kann die Bedienperson die ermittelten Istwerte einschließlich ihrer zeitlichen Veränderun­ gen aus der optischen Darstellung beobachten und sich dabei auf die Überwachung des Prozesses be­ schränken.
• - Die Auswertung der auf optische Weise präsentierten Informationen ist dem Betrachter bzw. Maschi­ nenbediener überlassen, der in Auswertung der Informationen entsprechende Stellmaßnahmen über die Bedienelemente der Steuerung oder entsprechende Einstellmaßnahmen an dafür vorgesehenen Maschi­ nenorganen vornimmt.

Nachfolgend werden noch einige Angaben zur Erläuterung der Patentansprüche gemacht:

Zu Anspruch 1: Die z. B. auf einem Bildschirm wiedergegebene "graphische Darstellung" könnte z. B. ein Diagramm wie in Fig. 2 oben, jedoch mit lediglich der Darstellung des Kurvenzuges O-Q-R-D-P_A,c-G und mit oder ohne Stoßlinie SL sein. Dabei könnte in der "graphischen Darstellung" z. B. für die jeweils aktuelle Schwingungsperiode laufend ein Aufschlagpunkt an dem tatsächlich gemessenen zugehörigen Schwingwinkel auf der Stoßlinie SL (z. B. Aufschlagpunkt P_A,a) oder auf dem Kurvenzug (z. B. Auf­ schlagpunkt P_H,A) optisch markiert sein.

Bei gleichzeitiger Darstellung der Stoßlinie könnte diese ebenfalls mit ihrer Relativlage der aktuellen Situation angepaßt werden, und zwar unter Zuhilfenahme der jeweils gemäß der Ist-Situation dargestell­ ten Punkte U und E.

Zu Anspruch 2: Zur Umsetzung von Anspruch 2, z. B. auf einem Bildschirm, könnte eine bildliche Dar­ stellung präsentiert werden, wie sie einer vereinfachten Ausführung des Diagrammes in Fig. 2/oben ent­ spricht. Dabei könnte lediglich eine Zeitachse (t = Φ/w) mit ihrem Ursprung O aufgetragen und die Stoßlinie SL in die Zeitachse gelegt sein. Mit zwei Punkten U und E könnte dann - ähnlich wie in Fig. 2 bereits gezeigt - ein Zeitbereich oder Winkelbereich definiert werden, innerhalb dessen die Aufschlag­ punkte P_A,a liegen müssen. Die gleichzeitige Markierung bzw. Darstellung der jeweils aktuellen Auf­ schlagpunkte P_A,a auf der Zeitachse gibt dem Betrachter durch die Relativlage von P_A,a im Bereich der Strecke U-E wichtige Hinweise auf den Ist-Zustand des Verdichtungsprozesses.

Zu Anspruch 4: Gemäß diesem Anspruch könnte z. B. auf einem Bildschirm ein Diagramm dargestellt werden, ähnlich, wie jenes in Fig. 2/unten. Hier könnten z. B. die in Fig. 2/unten gezeigten Diagramm- Kurven bzw. -Linien vorgegebene Sollwerte für die Werte von v_Stoß repräsentieren. In Auswertung der während der jeweils durchgeführten Verdichtungsstöße gewonnenen Meßergebnisse könnten dann die jeweils aktuellen Werte für v_Stoß in ihrer Größe und mit der maßstäblich richtigen Zuordnung bezüglich des Schwingwinkels der Ereigniszeit des Stoßes z. B. als Punkte optisch markiert werden.

Daraus könnte der Betrachter sofort auf die Abweichung des gemessenen Wertes vom Sollwert schließen und auch die Phasenlage (den Stoß-Phasenwinkel β_Stoß) erkennen. Sofern die Diagramm-Kurven als Sollwerte für die zu ermittelnden und zu verarbeitenden Meßwerte von Stoßbeschleunigungen a_Stoß bzw. b_s gelten und sofern eine schwingwinkelabhängige automatische Regelung der Stoßbeschleunigung vorgesehen ist, kann in einem derartigen Schaubild auch die jeweils aktuelle Wirkung des Regelkreises begutachtet werden.

Zu Anspruch 7: Mit der Anwendung der technischen Lehre aus diesem Anspruch bei der Gestaltung eines z. B. auf einem Bildschirm zu präsentierenden Schaubildes, ähnlich, wie das in Fig. 2/oben gezeig­ te, ist es z. B. sofort möglich, die äußersten (zulässigen) Schwingwinkel-Grenzen (Punkte U und E) zu markieren, innerhalb derer beim Arbeiten mit einer Pralleiste die Aufschlagpunkte P_A,a liegen dürfen.

Claims (23)

1. Verfahren nach einem der Patentansprüche der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für einen oder für mehrere Zustände des Verdichtungsprozesses, welche Zustände be­ stimmt sind durch die gemessenen Werte und/oder durch aus den gemessenen Werten abgeleiteten Werte der physikalischen Größen des

• - Stoßphasenwinkels β_Stoß oder des
• - Stoß-Niveaus N_Stoß oder des
• - Luftspaltes L,

eine graphische Darstellung ohne Miteinbeziehuung spezieller aktueller Werte vorgesehen ist (z. B. als Zeichnung oder Diagramm) und daß während oder nach dem Verdichtungsprozeß die jeweils aus den gemessenen Werten hervorgegangenen aktuellen Werte für β_Stoß und/oder N_Stoß und/oder L zusätzlich unmittelbar innerhalb der graphischen Darstellung oder in einer getrennten Darstellung mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung zu einem bestimmten Zeit­ punkt bzw. zu einem bestimmten Schwingwinkel einer Schwingperiode oder zu mehreren Zeitpunkten bzw. zu mehreren Schwingwinkeln einer Schwingperiode optisch aufgezeichnet bzw. optisch dargestellt sind.

2. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - die Zustandsgröße, welche durch die Werte der Grenzphasenwinkel bestimmt ist, oder
• - die Zustandsgröße, welche durch die Werte der die Lage der Stoßlinie kennzeichnenden Größen be­ stimmt ist, oder
• - die Zustandsgröße, welche durch die Werte der Luftspalte L bestimmt ist,

mit einer bezüglich der gemessenen Werte für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. zu einem bestimmten Schwingwinkel einer Schwingperiode, oder Zuordnung zu mehreren Zeitpunkten bzw. mehreren Schwingwinkeln einer Schwingperiode, optisch dargestellt ist.

3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5 oder 6 der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Werte bzw. die ermittelten Informationsgehalte des Luftspaltes L oder des Stoß-Phasenwinkels β_Stoß mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. zu einem bestimmten Schwingwin­ kel einer Schwingperiode oder zu mehreren Zeitpunkten bzw. Schwingwinkeln einer Schwingperiode optisch dargestellt sind.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß gemessene Werte zur Stoßbeschleunigung bzw. zur Stoßgeschwindigkeit oder von diesen gemessenen Werten abgeleitete oder ableitbare andere Werte einer anderen physikalischen Größe

• - mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung zu einem bestimmten Zeitpunkt bzw. bestimmten Schwingwinkel einer Schwingperiode oder Zuordnung zu mehreren Zeitpunkten bzw. mehreren Schwingwinkeln einer Schwingperiode, oder
• - in Form von über der Schwingzeit oder über den Schwingwinkel aufgetragenen Diagrammkurven als Istwerte - gegebenenfalls zugleich mit entsprechenden vorgegebenen Sollwerten der gleichen physi­ kalischen Größen - optisch oder optisch-graphisch dargestellt sind.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - Ereigniszeiten eines Stoßes der Grundplatte (110) gegen die Pralleisten (167) und/oder
• - Ereigniszeiten eines Stoßes der Schwingmasse (108) gegen die Grundplatte (110)

als gemessene oder von Messungen abgeleitete Istwerte mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung zu Zeitpunkten bzw. Schwingwinkeln von Schwing­ perioden - gegebenenfalls zusammen mit vorgegebenen Sollwerten (zu den vorgenannten Ereigniszeiten) - optisch oder optisch-graphisch dargestellt sind.

6. Verfahren nach einem der Patentansprüche der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine von der Schwingbewegung der Schwingmasse (108) abgeleitete Größe und gleichzei­ tig eine von der Bewegung der Grundplatte (110) abgeleitete Größe mit jeweils einem oder mit mehreren ihrer zugehörigen, von Messungen abgeleiteten Werten mit einer für den Betrachter definierten oder für den Betrachter sichtbar gemachten Zuordnung wenigstens zu einem Zeitpunkt oder einem Schwingwin­ kel einer Schwingperiode optisch oder optisch-graphisch dargestellt sind.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche der Patentanmeldung P 44 34 687.5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - Ereigniszeiten, die Überschreitung und/oder Unterschreitung der durch die Prallfläche (165) der Pralleisten (167) definierten Stoßebene durch die Prallfläche (190) der Schwingmasse (108) betreffend, und bezogen auf die Zeit oder den Schwingwinkel einer Schwingperiode, und
• - Ereigniszeiten, den Zusammenstoß der Prallfläche (192) der Grundplatte (110) mit den Prallflächen (165) der Pralleisten (167) betreffend, und bezogen auf die Zeit oder den Schwingwinkel einer Schwingperiode

zugleich optisch dargestellt sind oder zugleich mit einer für den Betrachter definierten oder für den Be­ trachter sichtbar gemachten Zuordnung zu Zeitpunkten bzw. Schwingwinkeln einer Schwingperiode op­ tisch-graphisch dargestellt sind.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor­ gegebene Bilddarstellung vorgesehen ist, deren Inhalt der Veranschaulichung der Zusammenhänge oder der Wirkung der dargestellten Größen zusammen mit anderweitigen Funktionen oder Variablen oder Merkmalen des Verdichtungsvorganges dient, ohne, daß die Bilddarstellung Istwert-Angaben für einen später auf der Basis einer Messung zu gewinnenden aktuellen Wert einer dargestellten Größe enthält, und daß nach der Durchführung von Messungen die daraus gewonnenen aktuellen Werte der dargestell­ ten Größen in die Bilddarstellung oder an davon getrennter Stelle optisch wahrnehmbar eingesetzt sind.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß gleich­ zeitig Istwerte und Sollwerte der dargestellten Größen optisch und/oder optisch-graphisch angezeigt sind.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die op­ tisch und/oder optisch-graphisch dargestellten Größen numerisch oder als Diagramme mit den Größen als Abhängige der variablen Periodenzeit oder Periodenwinkel angezeigt sind.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte der dargestellten Größen und/oder die Abweichungen der Istwerte von den vorgegebenen Soll­ werten der dargestellten Größen angezeigt sind.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei bildlicher Darstellung der Größen als Diagramm-Kurven zugleich eine wenigstens durch zwei Fixpunkte definierbare Stoßlinie (SL in Fig. 2) dargestellt ist.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eine der dargestellten Größen ein Sollwert zusammen mit den zulässigen Sollwertab­ weichungen dargestellt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert [ΣB_n(t_E) in Fig. 3a] und die zulässige Sollwertabweichung [(11) und (12) in Fig. 3a] als Diagramm-Kurven dargestellt sind.

15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch dar­ gestellten Werte solche Werte darstellen, welche von einer Vielzahl entsprechender Werte aus hinterein­ anderfolgenden Schwingperioden abgeleitet sind, z. B. als Durchschnittswerte, oder welche das Ergebnis eines über einen Zeitabschnitt vorgenommenen Integrationsvorganges sind.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte zusammen mit vorgegebenen Sollwertgrenzen, bevorzugt in Form von über einem Teil oder über der Gänze der Verdichtungszeit wenigstens der Hauptverdichtung aufgetragenen Diagrammkurven angezeigt sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Darstellung dem Nachweis einer bestimmten einghaltenen Produktqualität entspricht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überschreitung der vorgegebenen Toleranzgrenzen besonders angezeigt oder signalisiert ist.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Darstellung eine graphische Aufzeichnung auf einer Aufzeichnungsunterlage, bevorzugt eine beschrie­ bene oder bedruckte Papierunterlage ist.