DE19517109A1 - Formsprüheinrichtung an einer Umformungsmaschine und Verfahren zum Steuern einer Formsprüheinrichtung - Google Patents
Formsprüheinrichtung an einer Umformungsmaschine und Verfahren zum Steuern einer FormsprüheinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Formsprüheinrichtung zum Be
sprühen wenigstens eines Formteils einer Umformungsmaschine
mit einem stationären Maschinenteil und einem zyklisch be
wegbaren Maschinenteil, die Formsprüheinrichtung umfassend
einen mittels eines Antriebs zyklisch zwischen die Maschi
nenteile einfahrbaren Sprühkopf, eine Sensoreinrichtung zum
Erfassen wenigstens einer Stellung des zyklisch bewegbaren
Maschinenteils relativ zu dem stationären Maschinenteil und
eine Steuervorrichtung, welche ein Ausgangssignal der Sen
soreinrichtung empfängt und den Antrieb des Sprühkopfs in
Abhängigkeit des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung
steuert.
Zum Antreiben der Formsprüheinrichtung ist im Stand der
Technik zum einen eine die zyklische Hin- und Herbewegung
des bewegbaren Maschinenteils abgreifende Kinematik und zum
anderen eine Kinematik bekannt, welche die Drehbewegung der
das bewegbare Maschinenteil antreibenden Kurbelwelle ab
greift. Diese beiden Kinematiken erfordern zwangsläufig
einen gewissen Einbauraum an der Umformungsmaschine, der in
der Praxis nur dann bereitgestellt werden kann, wenn diese
Kinematik bereits im Planungsstadium der Umformungsmaschine
berücksichtigt worden ist. Eine Nachrüstung einer derarti
gen Kinematik an einer ohne Berücksichtigung dieser Kine
matik konzipierten Umformungsmaschine ist praktisch nicht
möglich. Bei der die Drehbewegung der Antriebskurbelwelle
abgreifenden Kinematik kommt erschwerend hinzu, daß diese
Kinematik zusätzlich die Sinusübersetzung des das zyklisch
bewegbare Maschinenteil antreibenden Übersetzungsmechanis
mus nachbilden muß.
Zur Lösung des Problems der Nachrüstung einer Formsprüh
einrichtung an einer Umformungsmaschine wurde im Stand der
Technik bereits eine Formsprüheinrichtung gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1 eingesetzt. Bei dieser gattungsbil
denden Formsprüheinrichtung ist an dem stationären Maschi
nenteil ein Schalter angeordnet, der von dem zyklisch be
wegbaren Maschinenteil oder einem an diesem angebrachten
Element jedesmal dann betätigt wird, wenn das zyklisch
bewegbare Maschinenteil den unteren Totpunkt seiner zy
klischen Bewegung erreicht. In Abhängigkeit des Ausgangs
signals dieses Schalters wird ein Bewegungszyklus der Form
sprüheinrichtung gestartet, in dessen Verlauf der Sprühkopf
der Formsprüheinrichtung sich auf die beiden Maschinenteile
zu bewegt, zwischen die beiden dann voneinander beabstande
ten Maschinenteile einfährt, die Form mit Sprühmittel be
sprüht und sich schließlich wieder aus dem Bereich zwischen
den beiden dann in Annäherung befindlichen Maschinenteilen
zurückzieht.
Bei der Steuerung dieses Bewegungsablaufs der Formsprühein
richtung muß zur Vermeidung von Kollisionen des Sprühkopfs
mit Teilen der Umformungsmaschine, insbesondere dem zykli
schen bewegbaren Maschinenteil, sorgfältig darauf geachtet
werden, daß der Sprühkopf nicht in den Bereich oberhalb des
stationären Maschinenteils eintritt, bevor das zyklisch be
wegbare Maschinenteil aus diesem Bereich herausbewegt wor
den ist, und daß sich der Sprühkopf aus diesem Bereich wie
der zurückgezogen hat, bevor das zyklisch bewegbare Maschi
nenteil wieder in diesen Bereich gelangt. Um dies nicht zu
letzt im Hinblick auf sich möglicherweise ändernde Zyklus
raten der zyklischen Bewegung des beweglichen Maschinen
teils zuverlässig gewährleisten zu können, muß die Bewegung
der bekannten gattungsgemäßen Formsprüheinrichtung mit aus
reichenden großen Sicherheitsmargen gesteuert werden. Diese
Sicherheitsmargen gehen als zur Bewegung des Sprühkopfs zur
Verfügung stehende Zeitdauern verloren. Infolgedessen ver
bleibt nur ein minimaler Zeitraum für den eigentlichen
Sprühvorgang. In der Praxis hat dies dazu geführt, daß der
Sprühkopf üblicherweise auch dann sprüht, wenn er sich noch
oder schon wieder in Bewegung befindet. Dies führt zu einem
ungleichmäßigeren und somit schlechteren Sprühbild, ja es
kann sogar vorkommen, daß bestimmte Teile der zu besprühen
den Formhälfte überhaupt nicht mit Arbeitsmedium besprüht
werden.
Darüber hinaus ist es nicht möglich, die bekannte gattungs
bildende Formsprüheinrichtung in den Einrichtbetrieb der
Umformungsmaschine einzubinden. Während dieses Einrichtbe
triebs wird das störungsfreie und synchrone Zusammenwirken
sämtlicher Maschinenteile überprüft und gegebenenfalls ein
gestellt. Hierzu läßt man das zyklisch bewegbare Maschinen
teil seinen Arbeitshub schrittweise durchlaufen und über
prüft nach jedem Teilschritt dieser Bewegung die Stellung
der anderen Maschinenteile, beispielsweise die Stellung der
Transportbalken einer an der Umformungsmaschine vorgesehe
nen Transporteinrichtung, relativ zu diesem beweglichen
Maschinenteil. Da der Bewegungszyklus des Sprühkopfs nach
Ausgabe des Ausgangssignals des Schalters unabhängig von
der Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils ab
läuft, ist es nicht möglich, die Bewegung des Sprühkopfs
der Formsprüheinrichtung während des Einrichtbetriebs zu
berücksichtigen. Dennoch muß natürlich dafür Sorge getragen
werden, daß diese Unmöglichkeit der Abstimmung der Bewegung
der Formsprüheinrichtung auf die Bewegung des zyklisch be
wegbaren Maschinenteils nicht zu einer Kollision zwischen
diesen beiden Elementen führt, welche unweigerlich die Be
schädigung zumindest des Sprühkopfs zur Folge hätte. Auch
dieser Umstand kann nur durch entsprechend groß bemessene
Sicherheitsmargen gewährleistet werden.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Formsprüh
einrichtung an einer zyklisch arbeitenden Umformungsmaschi
ne bereitzustellen, deren Bewegung stets, d. h. auch während
des Einrichtbetriebs der Umformungsmaschine, in Abhängig
keit von der Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinen
teils der Umformungsmaschine gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Formsprüheinrichtung der ein
gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sensoreinrich
tung einen einem der Maschinenteile zugeordneten Maßstab
und einen dem jeweils anderen Maschinenteil zugeordneten
Aufnehmer zum Erfassen der Stellung des Maßstabs relativ
zum Aufnehmer umfaßt und die Stellung des zyklisch beweg
baren Maschinenteils relativ zu dem stationären Maschinen
teil längs im wesentlichen des gesamten Bewegungswegs des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils erfaßt, und daß die
Steuereinrichtung den Antrieb des Sprühkopfs synchron zur
Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils steuert.
Die erfindungsgemäße, einen Maßstab und einen zugehörigen
Aufnehmer umfassende Sensoreinrichtung liefert in jeder
Phase der Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils
eine Information über die momentane Stellung dieses Maschi
nenteils. Diese jederzeit verfügbare präzise Stellungsin
formation wird von der Steuereinrichtung dazu verwendet,
die Bewegung des Sprühkopfs synchron zur Bewegung des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils zu steuern. Hierdurch
braucht bei einer Veränderung der Zyklusrate der Umfor
mungsmaschine die Steuerung der Bewegung des Sprühkopfs
nicht gesondert beeinflußt zu werden, sondern die Anpassung
der Zyklusrate der Bewegung des Sprühkopfs ergibt sich als
zwangsläufige Folge der Synchronität der Steuerung, da die
in dem zeitlich variablen Stellungssignal enthaltene Infor
mation über die Geschwindigkeit der Bewegung des zyklisch
bewegbaren Maschinenteils infolge der Synchronität der
Steuerung bei dieser Steuerung automatisch mit berück
sichtigt wird.
Auch in den Einrichtbetrieb der Umformungsmaschine kann die
erfindungsgemäße Formsprüheinrichtung vollständig eingebun
den werden, da es zu jeder Momentanstellung des zyklisch
bewegbaren Maschinenteils aufgrund der Synchronität der
Steuerung stets eine eindeutig bestimmte Momentanstellung
des Sprühkopfs gibt. Diese Momentanstellung des Sprühkopfs
wird von dessen Antrieb unter dem Einfluß der Steuerein
richtung unabhängig davon angefahren, ob das zyklisch be
wegbare Maschinenteil seine entsprechende Momentanstellung
im Verlauf einer kontinuierlichen Bewegung oder im Verlauf
einer schrittweisen Bewegung, wie sie im Einrichtbetrieb
vorliegt, erreicht hat. Somit kann im Einrichtbetrieb die
Bewegung des Sprühkopfs präzise auf die zyklische Bewegung
des zyklisch bewegbaren Maschinenteils abgestimmt werden.
Somit können erfindungsgemäß Sicherheitsmargen, welche die
mögliche Kollisionsgefahr infolge von Zyklusratenerhöhungen
der Umformungsmaschine berücksichtigen, ausgeschlossen und
Sicherheitsmargen, welche die mögliche Kollisionsgefahr in
folge mangelnder Abstimmbarkeit der Bewegung des Sprühkopfs
und des zyklisch bewegbaren Maschinenteils berücksichtigen,
auf ein Minimum reduziert werden.
Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß der Antrieb des
Sprühkopfs trotz der einem derartigen Antrieb stets inhä
renten Trägheit dennoch immer in der Lage ist, die von ihm
geforderte Ansprechgeschwindigkeit zu gewährleisten. Diese
Forderung kann jedoch von den in der Praxis erhältlichen
Antrieben ohne weiteres leicht erfüllt werden.
Bevorzugt wird nicht nur die Bewegung des Sprühkopfs syn
chron zur Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils
gesteuert, sondern auch der Sprühbetrieb des Sprühkopfs.
Neben dem den Sprühkopf zwischen die Maschinenteile der
Umformungsmaschine bewegenden Antrieb kann wenigstens ein
weiterer Antrieb vorgesehen sein, mittels dessen die Form
sprüheinrichtung relativ zu der Umformungsmaschine bewegbar
ist. Insbesondere ist hier an einen weiteren Antrieb ge
dacht, der den Sprühkopf in einer zur Bewegungsrichtung des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils im wesentlichen parallel
verlaufenden Richtung, beispielsweise in vertikaler Rich
tung, bewegt, oder/und einen weiteren Antrieb der den
Sprühkopf in einer Richtung bewegt, die sowohl zur Bewe
gungsrichtung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils als
auch zur Bewegungsrichtung des Sprühkopfs zwischen die bei
den Maschinenteile orthogonal verläuft. Auch der wenigstens
eine weitere Antriebs kann bevorzugt synchron zur Bewegung
des zyklischen bewegbaren Maschinenteils gesteuert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Antrieb des
Sprühkopfs oder/und der wenigstens eine weitere Antrieb
einen Servomotor mit Stellungsrückmeldung umfassen. Das
Stellungsrückmeldungssignal wird bevorzugt der Steuerein
richtung zugeführt, welche aufgrund dieses Signals überprü
den kann, ob sich der Sprühkopf an der in Abhängigkeit von
der Momentanstellung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils
bestimmten Sollstellung befindet oder nicht. Sollte die
rückgemeldete Momentanstellung des Sprühkopfs von der von
der Steuereinrichtung vorgegebenen Sollstellung abweichen,
so kann die Steuereinrichtung aus dieser Abweichung auf das
Bestehen einer Kollisionsgefahr des Sprühkopfs mit der Um
formungsmaschine schließen und infolgedessen geeignete Maß
nahmen ergreifen. Diese Maßnahmen werden im einfachsten
Fall darin bestehen, daß die Bewegung des Sprühkopfs be
schleunigt oder verlangsamt wird. Diese Maßnahmen können
jedoch im Extremfall bis hin zur Abschaltung der gesamten
Umformungsmaschine reichen.
Dem Antrieb des Sprühkopfs oder/und dem wenigstens einen
weiteren Antrieb kann ein Schwenkarm-Mechanismus nachge
schaltet sein. Ein derartiger Schwenkarm-Mechanismus wan
delt eine Drehbewegung des Antriebsmotors in eine Linearbe
wegung des Sprühkopfs um. Ein derartiger Schwenkarm-Mecha
nismus hat darüber hinaus den Vorteil, daß er bei einem
Stromausfall schwerkraftbedingt selbsttätig in seine Ruhe
stellung zurückkehrt, in welcher der Sprühkopf der Form
sprüheinrichtung sich sicher außerhalb des Bewegungsbe
reichs des zyklisch bewegbaren Maschinenteils befindet.
Schwenkarm-Mechanismen sind im Stand der Technik bekannt
und werden daher hier nicht im Detail beschrieben werden.
Zusätzlich oder alternativ ist es ferner möglich, daß dem
Antrieb des Sprühkopfs oder/und dem wenigstens einen weite
ren Antrieb ein Spindeltrieb nachgeschaltet ist. Ein derar
tiger Spindeltrieb eignet sich insbesondere zum Bewegen des
Sprühkopfs in den beiden Richtungen, die im wesentlichen
orthogonal zur Bewegungsrichtung des Sprühkopfs zwischen
die beiden Maschinenteile verlaufen.
Die erfindungsgemäße, einen Maßstab und einen zugehörigen
Aufnehmer umfassende Sensoreinrichtung kann in einer Viel
zahl von Ausführungsformen ausgebildet sein:
In einer Ausführungsform kann der Maßstab ein längliches Element umfassen, das an dem zyklisch bewegbaren Maschinen teil angeordnet ist und an vorbestimmten Stellen transpa rente Bereiche aufweist. Ein derartiger Maßstab, der in der Fachsprache auch als "Glaslineal" bezeichnet wird, eignet sich zur optischen Bestimmung der Momentanstellung des zy klisch bewegbaren Maschinenteils.
In einer Ausführungsform kann der Maßstab ein längliches Element umfassen, das an dem zyklisch bewegbaren Maschinen teil angeordnet ist und an vorbestimmten Stellen transpa rente Bereiche aufweist. Ein derartiger Maßstab, der in der Fachsprache auch als "Glaslineal" bezeichnet wird, eignet sich zur optischen Bestimmung der Momentanstellung des zy klisch bewegbaren Maschinenteils.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß der Maßstab ein
längliches Element umfaßt, das an dem zyklisch bewegbaren
Maschinenteil angeordnet ist und an vorbestimmten Stellen
Bereiche vorbestimmter Magnetisierung aufweist. Ein derar
tiger zur induktiven Stellungserfassung geeigneter Maßstab
kann beispielsweise von einem länglichen Trägerelement
gebildet sein, auf welchem an vorbestimmten Stellen Per
manentmagneten angebracht sind.
Alternativ zu den vorstehend angegebenen linearen Maßstäben
können ferner rotierende Maßstäbe zum Einsatz kommen. Hier
zu kann der Maßstab eine an dem zyklisch bewegbaren Maschi
nenteil angebrachte Zahnstange und ein an dem stationären
Maschinenteil angebrachtes, mit der Zahnstange kämmendes
Zahnrad aufweisen, wobei der Aufnehmer eine zyklische Bewe
gung der Zahnstange und somit eine zyklische Bewegung des
bewegbaren Maschinenteils in Form einer Drehbewegung des
Zahnrads erfaßt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil
besonders einfachen und robusten Aufbaus, da alle empfind
lichen Funktionsteile der Sensoreinrichtung dem Zahnrad
nachgeordnet und somit von dem zyklisch bewegbaren Maschi
nenteil entfernt am stationären Maschinenteil angeordnet
sein können. Im Bereich des zyklisch bewegbaren Maschinen
teils sind lediglich die Zahnstange und das mit dieser
kämmende Zahnrad angeordnet. Dies sind relativ robuste Bau
teile, die im Fall einer Beschädigung oder im Fall von Ver
schleiß relativ kostengünstig ausgetauscht werden können.
Zur optischen Stellungserfassung kann bei dieser rotieren
den Ausführungsform an einer Achse des Zahnrads wenigstens
eine mit dieser Achse drehbare Scheibe angeordnet sein,
welche an vorbestimmten Stellen transparente Bereiche auf
weist. Eine derartige Vorrichtung wird in Fachkreisen als
"optischer Absolutweggeber" bezeichnet. Die transparenten
Bereiche zur Stellungserfassung können grundsätzlich auf
einer einzigen Scheibe angeordnet sein. Eine präzisere
Stellungserfassung kann jedoch mittels einer Hintereinan
derschaltung mehrerer derartiger Scheiben erzielt werden,
welche sich infolge eines Getriebemechanismus nach Art
eines Uhrwerks in Abhängigkeit von der Drehzahl der Achse
des Zahnrads unterschiedlich schnell drehen.
Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, daß an einer
Achse des Zahnrads wenigstens ein Element vorbestimmter
Magnetisierung angeordnet ist. Dieses Element vorbestimm
ter Magnetisierung kann beispielsweise von einem Permanent
magneten gebildet sein.
Im Falle eines linear oder rotierend arbeitenden "optischen
Absolutweggebers" kann der Aufnehmer einen optoelektroni
schen Sensor umfassen. Ein derartiger Sensor kann bei
spielsweise eine Anzahl von Leuchtdioden umfassen, die auf
einer Seite des länglichen Elements oder der Scheibe mit
transparenten Bereichen angeordnet sind, sowie eine ent
sprechende Anzahl von lichtempfindlichen Elementen, wie
Photodioden oder Phototransistoren, umfassen, die auf der
anderen Seite des länglichen Elements bzw. der Scheibe den
Leuchtdioden jeweils gegenüberliegend angeordnet sind. Ist
zwischen einer Leuchtdiode und einem zugehörigen lichtemp
findlichen Element ein transparenter Bereich der Scheibe
angeordnet, so erfaßt das lichtempfindliche Element den von
der Leuchtdiode emittierten Lichtstrom und gibt an die Steu
ereinrichtung ein dieser Situation entsprechendes "Hoch"-
Signal aus. Dieses "Hoch"-Signal kann in Binärdarstellung
auch als "1"-Signal oder einfach als "1" bezeichnet werden.
Tritt an die Stelle des transmittierenden Bereichs ein un
durchsichtiger Bereich, so empfängt das lichtempfindliche
Element keinen Lichtstrom und gibt entsprechend ein "Tief"-
Signal an die Steuereinrichtung aus. Dieses "Tief"-Signal
kann in Binärdarstellung auch als "0"-Signal oder einfach
als "0" bezeichnet werden. Bei entsprechender Anordnung der
transparenten Bereiche auf der Scheibe bzw. dem länglichen
Element kann die Steuereinrichtung aus der ihr übermittel
ten Kombination von "Hoch"- und "Tief"-Signalen die Stel
lung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils bestimmen.
Zur induktiven Stellungserfassung kann der Aufnehmer einen
induktiven Sensor, beispielsweise eine Hall-Sonde umfassen.
In einem derartigen Hall-Sensor wird bei Vorüberbewegung
eines Bereichs vorbestimmter Magnetisierung ein dieser Ma
gnetisierung entsprechender Strom induziert. Überschreitet
der Wert des Stroms einen vorbestimmten Wert, so wird dies
in Form eines Zählimpulses an die Steuervorrichtung gemel
det, die einen entsprechenden Zähler in Abhängigkeit von
der Bewegungsrichtung des zyklisch bewegbaren Maschinen
teils bei jedem Auftreten eines Zählimpulses um 1 erhöht
bzw. erniedrigt. Die Bewegungsrichtung des bewegbaren Ma
schinenteils kann beispielsweise aus dem Vorzeichen des
Induktionsstroms bestimmt werden.
Ferner ist es möglich, daß der Aufnehmer einen elektrischen
Sensor umfaßt, beispielsweise ein Potentiometer. Ein derar
tiges Potentiometer gibt einen der Stellung des zyklisch
bewegbaren Maschinenteils entsprechenden analogen Span
nungswert aus, der im Falle einer digital arbeitenden Steu
ereinrichtung mittels eines Analog/Digital-Wandlers in ein
entsprechendes Digitalsignal umgeformt werden kann.
Erfindungsgemäß kann die Steuervorrichtung derart aufgebaut
sein, daß mit ihrer Hilfe der exakte zeitliche Verlauf der
zur Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils syn
chron verlaufenden Bewegung des Sprühkopfs beeinflußt
werden kann. Nachfolgend soll auf einige dieser Beeinflus
sungsmöglichkeiten näher eingegangen werden. Diese Möglich
keiten haben allesamt den Vorteil einfachen Aufbaus der
Steuereinrichtung. Diese Beeinflussungsmöglichkeiten können
in der Steuereinrichtung in beliebiger Kombination berück
sichtigt sein:
Gemäß einer ersten dieser Beeinflussungsmöglichkeiten ist vorgesehen, daß die Steuervorrichtung Mittel zum Ändern der Phasenbeziehung zwischen der Bewegung des zyklisch bewegba ren Maschinenteils und des Sprühkopfs umfaßt. Diese Mittel zum Ändern der Phasenbeziehung können beispielsweise einen Addierer umfassen, der an einem ersten Eingang ein Steuer signal und an einem zweiten Eingang ein vorbestimmtes, die gewünschte Phasendifferenz zwischen der Bewegung des zy klisch bewegbaren Maschinenteils und des Sprühkopfs reprä sentierendes Phasenverschiebungssignal empfängt und an ei nem Ausgang das Summensignal des Steuersignals und des Pha senverschiebungssignals ausgibt. Bei dieser Beeinflussungs möglichkeit macht man sich die Tatsache zunutze, daß man die Kinematik kennt, welche die Drehbewegung der Antriebs welle der Umformungsmaschine in eine zyklische Hin- und Herbewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils umformt. Somit kann man aus der Momentanstellung und der Bewegungs richtung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils den momen tanen Drehwinkel, d. h. die Phase, der Antriebswelle der Umformungsmaschine eindeutig bestimmen. Aufgrund dieses eindeutigen Zusammenhangs kann man daher das von der Sen soreinrichtung gelieferte Stellungssignal auch als Phasen signal der Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils ansehen. Addiert man zu diesem Signal einen vorbestimmten, positiven oder negativen Wert, und verwendet das so erhal tene Summensignal zur Ansteuerung der Formsprüheinrichtung, so führt dies folglich zu einer Verschiebung der Phase der Bewegung der Formsprüheinrichtung relativ zur Phase der Be wegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils.
Gemäß einer ersten dieser Beeinflussungsmöglichkeiten ist vorgesehen, daß die Steuervorrichtung Mittel zum Ändern der Phasenbeziehung zwischen der Bewegung des zyklisch bewegba ren Maschinenteils und des Sprühkopfs umfaßt. Diese Mittel zum Ändern der Phasenbeziehung können beispielsweise einen Addierer umfassen, der an einem ersten Eingang ein Steuer signal und an einem zweiten Eingang ein vorbestimmtes, die gewünschte Phasendifferenz zwischen der Bewegung des zy klisch bewegbaren Maschinenteils und des Sprühkopfs reprä sentierendes Phasenverschiebungssignal empfängt und an ei nem Ausgang das Summensignal des Steuersignals und des Pha senverschiebungssignals ausgibt. Bei dieser Beeinflussungs möglichkeit macht man sich die Tatsache zunutze, daß man die Kinematik kennt, welche die Drehbewegung der Antriebs welle der Umformungsmaschine in eine zyklische Hin- und Herbewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils umformt. Somit kann man aus der Momentanstellung und der Bewegungs richtung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils den momen tanen Drehwinkel, d. h. die Phase, der Antriebswelle der Umformungsmaschine eindeutig bestimmen. Aufgrund dieses eindeutigen Zusammenhangs kann man daher das von der Sen soreinrichtung gelieferte Stellungssignal auch als Phasen signal der Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils ansehen. Addiert man zu diesem Signal einen vorbestimmten, positiven oder negativen Wert, und verwendet das so erhal tene Summensignal zur Ansteuerung der Formsprüheinrichtung, so führt dies folglich zu einer Verschiebung der Phase der Bewegung der Formsprüheinrichtung relativ zur Phase der Be wegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils.
Vorzugsweise ist dem Addierer ein vergleichendes Differenz
glied nachgeschaltet, welches an einem ersten Eingang das
Summensignal und an einem zweiten Eingang ein Maximalsignal
empfängt und an einem Ausgang das Summensignal ausgibt,
wenn das Summensignal kleiner als das Maximalsignal ist und
ein Differenzsignal zwischen dem Summensignal und dem Maxi
malsignal ausgibt, wenn das Summensignal größer oder gleich
dem Maximalsignal ist. Dieses vergleichende Differenzglied
kann auch als "modulo"-Element bezeichnet werden, welches
Restsignal des Summensignals nach Division durch das Maxi
malsignal ausgibt. Da das Summensignal das Maximalsignal
nur um geringe Werte überschreitet, kann die "modulo"-
Operation auch durch die vorstehend angegebene bedingte
Subtraktion dargestellt werden.
Gemäß einer zweiten Beeinflussungsmöglichkeit kann die
Steuervorrichtung Mittel zum Ändern der Bewegungsamplitude
des Sprühkopfs umfassen. Diese Mittel zum Ändern der Bewe
gungsamplitude können einen Multiplizierer umfassen, der an
einem ersten Eingang ein Steuersignal und an einem zweiten
Eingang ein vorbestimmtes Amplitudenbeeinflussungssignal
empfängt und an einem Ausgang ein Produktsignal des Steuer
signals mit dem Amplitudenbeeinflussungssignal ausgibt.
Gemäß einer dritten Beeinflussungsmöglichkeit kann die
Steuervorrichtung Mittel zum Begrenzen der Bewegung des
Sprühkopfs umfassen. Diese Begrenzungsmittel können einen
Komparator umfassen, der an einem ersten Eingang ein Steu
ersignal und an einem zweiten Eingang ein vorbestimmtes,
gewünschtenfalls konstantes Vergleichssignal empfängt und
an einem Ausgang das Steuersignal ausgibt, wenn das Steuer
signal kleiner oder gleich dem Vergleichssignal ist und an
dem Ausgang das Vergleichssignal ausgibt wenn das Steuersi
gnal größer als das Vergleichssignal ist. Diese Beeinflus
sungsmöglichkeit kann insbesondere dazu eingesetzt werden,
den zwischen die beiden Maschinenteile eingefahrenen Sprüh
kopf dort eine vorbestimmte Zeitdauer verweilen zu lassen,
so daß ausreichend Zeit zum Besprühen der Form bei still
stehendem Sprühkopf zur Verfügung steht.
Die vorstehend genannten Signal können bevorzugt Digitalsi
gnale sein.
Der Sprühkopf kann ferner Zusatzeinrichtungen umfassen,
beispielsweise eine Auffangvorrichtung zum Auffangen von
von dem zyklisch bewegbaren Maschinenteil abtropfendem
Sprühmedium oder/und wenigstens eine Düse zum Reinigen des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils mittels eines Reini
gungsfluids, insbesondere Druckluft.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben
einer Formsprüheinrichtung an einer Umformungseinrichtung.
Bezüglich der mit diesem Verfahren erzielten Vorteile sei
auf die vorstehende Diskussion einer derartigen Formsprüh
einrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Bei dieser Beschreibung wird als Beispiel für eine zyklisch
arbeitende Umformungsmaschine von einer Gesenkschmiede-
Presse ausgegangen, es sei jedoch ausdrücklich betont, daß
die erfindungsgemäße Formsprüheinrichtung auch an jeder
beliebigen anderen zyklisch arbeitenden Umformungsmaschine
zum Einsatz kommen kann, beispielsweise einer Präge-Presse,
einer Tiefzieh-Presse, und dergleichen mehr. In der Zeich
nung stellen dar:
Fig. 1 eine geschnittene Draufsicht einer Umformungs
maschine mit einer erfindungsgemäßen Formsprüh
einrichtung in Ansicht längs der Linie I-I in
Fig. 2;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht der Umformungs
maschine gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II in
Fig. 1, wobei sich der Pressenstempel im Bereich
des unteren Totpunkts seiner zyklischen Bewegung
befindet;
Fig. 3 bis 5 Ansichten analog Fig. 2 in unterschied
lichen weiteren Phasen der zyklischen Bewegung
des Pressenstempels, wobei sich der Pressenstempel
gemäß Fig. 5 im Bereich des oberen Totpunkts sei
ner zyklischen Bewegung befindet;
Fig. 6a und 6b eine Draufsicht bzw. eine geschnittene
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines
optischen Aufnehmers zur Erfassung der Stellung
des Pressenstempels relativ zum stationären Teil
der Presse;
Fig. 7 eine Ansicht analog Fig. 6a eines Ausführungsbei
spiels eines induktiven Aufnehmers zur Erfassung
der Stellung des Pressenstempels;
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht eines Teils der
Umformungsmaschine zur Erläuterung eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines optischen Aufnehmers;
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Fig. 8 eines weiteren Aus
führungsbeispiels eines induktiven Aufnehmers;
Fig. 10 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus der
Steuervorrichtung und
Fig. 11 bis 14 graphische Darstellung zur Erläuterung
der Funktionsweise der einzelnen Komponenten der
Steuervorrichtung gemäß Fig. 10.
In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Formsprüh
einrichtung an einer Umformungsmaschine 12 dargestellt. Die
Umformungsmaschine 12 ist im vorliegenden Beispiel eine zum
Gesenkschmieden eingesetzte Schmiedepresse mit einem Pres
senstempel 14 (siehe Fig. 2) und einem Pressentisch 16.
Der Pressentisch ist auf einem Unterteil 18a eines Pressen
gestells 18 angebracht. Der Pressenstempel 14 ist an Stütz
säulen 18b des Pressengestells in Vertikalrichtung V zy
klisch auf- und abbewegbar gelagert. Der Aufbau der Lage
rung sowie Aufbau und Funktion des Antriebs des Pressen
stempels 14 sind im Stand der Technik bekannt und werden
daher hier nicht näher beschrieben werden. Der Pressenstem
pel 14 bildet ein zyklisch bewegbares Maschinenteil der Um
formungsmaschine 12, und der Pressentisch 16 bildet zusam
men mit dem Pressengestell 18 ein stationäres Maschinenteil
der Umformungsmaschine 12.
Auf dem Pressentisch 16 ist eine untere Formhälfte, nämlich
ein Untergesenk 20 befestigt, und an der Unterseite des
Pressenstempels 14 ist ein Obergesenk 22 angebracht. In dem
Untergesenk 20 sind gemäß Fig. 1 fünf Bearbeitungsstatio
nen 20a bis 20e dargestellt. In Fig. 2 ist die mittlere
Bearbeitungsstation 20c und der zugehörige Stößel 22c des
Obergesenks 22 im Schnitt dargestellt.
Die Umformungsmaschine 12 umfaßt ferner eine Transportvor
richtung 24 mit zwei im wesentlichen horizontal verlaufen
den Transportbalken 24a, welche über eine Kinematik 26 in
Vertikalrichtung V sowie in den beiden Horizontalrichtungen
H₁ und H₂ (siehe Fig. 1) angetrieben werden können. An den
Transportbalken 24a sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist,
Greifer 24b angeordnet, welche infolge der Bewegung der
Transportbalken 24a die (nicht dargestellten) Werksstücke
ergreifen, aus der jeweiligen Arbeitsstation 20a bis 20e
herausheben, zur jeweils nächsten Arbeitsstation transpor
tieren und dort wieder absetzen können, um anschließend in
die Ausgangsstellung (siehe Fig. 2) zurückzukehren, in
welcher sie die Abwärtsbewegung des Pressenstempels 14 und
insbesondere des an diesem angebrachten Obergesenks 22
nicht behindern.
Gemäß Fig. 2 ist am Pressenstempel 14 eine Zahnstange 28
mittels einer Halterung 28a angebracht. Mit der Zahnstange
28 kämmt ein Zahnrad 30, dessen Achse 30a mittels einer
Halterung 32 an einem Querbalken 18c des Pressengestells
18 gehalten ist. An der Achse 30a ist in der Ausführungs
form gemäß Fig. 2 der Läufer eines Potentiometers 34 ange
bracht, welches ein der Stellung des Pressenstempels 14
relativ zum Pressengestell 18 entsprechendes analoges Span
nungssignal ausgibt. Das analoge Spannungssignal wird von
einem Analog/Digital-Wandler 36 in ein Digitalsignal umge
wandelt, bevor es über eine Signalleitung 38 einer Steuer
einheit 40 zum Steuern des Antriebs 42 (siehe Fig. 1) der
Formsprüheinrichtung 10 über eine weitere Signalleitung 44
zugeführt wird.
Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 2, 3, 4 und 5 er
gibt, ist die vertikale Länge L der Zahnstange 28 (siehe
Fig. 5) derart bemessen, daß das Zahnrad 30 längs des
gesamten Bewegungshubs des Pressenstempels 14 relativ zum
Pressengestell 18 mit der Zahnstange 28 kämmt und der Auf
nehmer 34 somit über den gesamten Bewegungshub des Pressen
stempels 14 ein der Relativstellung des Pressenstempels 14
und des Pressengestells 18 entsprechendes Signal an die
Steuervorrichtung 40 liefert.
Dem Antrieb 42 der Formsprüheinrichtung 10 ist ein Schwenk
arm-Mechanismus 46 (siehe Fig. 3) nachgeschaltet, mittels
dessen der Sprühkopf 48 der Formsprüheinrichtung 10 zwi
schen das Obergesenk 22 und das Untergesenk 20 eingefahren
werden kann, wenn sich der Pressenstempel 14 in Vertikal
richtung V nach oben bewegt. Dies ergibt sich aus der Ab
folge der Darstellungen gemäß Fig. 2 bis 5, wobei sich
der Pressenstempel 14 in der Stellung gemäß Fig. 2 im
Bereich des unteren Totpunkts seiner zyklischen Bewegung
befindet, in den Stellungen gemäß Fig. 3 und 4 in zwei
Zwischenstellungen und in der Stellung gemäß Fig. 5 im
Bereich des oberen Totpunkts seiner zyklischen Bewegung
befindet.
Der Schwenkarm-Mechanismus 46 umfaßt einen an seinem einen
Ende mit dem Antrieb 42 verbundenen Schwenkarm 46a und
einen an diesem Schwenkarm 46a an dessen anderem Ende
gelenkig angebrachten zweiten Schwenkarm 46b, an dessen
freiem Ende wiederum der Sprühkopf 48 angebracht ist. Der
Schwenkarm-Mechanismus weist ferner eine Gliederkette 46c
auf, die einerseits um ein Zahnrad 46d gezogen ist, welches
zur Antriebsachse A zentriert drehfest mit dem ersten
Schwenkarm 46a verbunden ist, und andererseits um ein Zahn
rad 46e gezogen ist, welches auf der Anlenkungsachse B der
beiden Schwenkarme 46a und 46b zentriert am zweiten Schwen
karm 46b drehfest angebracht ist. Das Zahnrad 46d weist
doppelt soviele Zähne auf wie das Zahnrad 46e. Anstelle der
Gliederkette 46c kann auch ein Zahnriemen oder dergleichen
verwendet werden.
Wird nun der erste Schwenkhebel 46a von dem Antrieb 42 aus
seiner Ruhestellung gemäß Fig. 2 um einen Winkel α im Uhr
zeigersinn um die Achse A gedreht (siehe Fig. 3), so ver
schwenkt der zweite Schwenkhebel 46b infolge der Überset
zung dieser Bewegung mittels des Übersetzungsmechanismus
46c-46d-46e um die Achse B um einen Winkel 2α entgegen dem
Uhrzeigersinn. Infolge dieser Schwenkbewegung wird der
Sprühkopf 48 in Horizontalrichtung H₁ zwischen das Ober
gesenk 22 und das Untergesenk 20 bewegt.
Da der den Antrieb 42 des Schwenkarm-Mechanismus 46 steu
ernden Steuereinheit 49 von dem Aufnehmer 34 stets die
exakte Momentanstellung des Pressenstempels 14 relativ zum
Pressengestell 18 gemeldet wird, kann sie den Antrieb 42 so
präzise ansteuern, daß der Sprühkopf 48 im Verlauf seiner
Bewegung den Pressenstempel 14 bzw. dem Obergesenk 22 bis
auf einen minimalen Sicherheitsabstand nahekommen kann.
Dies ist beispielsweise in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Ein Schwenkarm-Mechanismus hat den Vorteil, daß er bei
Ausfall der Energieversorgung seines Antriebs 42 infolge
seiner Konstruktion schwerkraftbedingt in seine in Fig.
2 dargestellte Ruhestellung zurückkehrt, in welcher der
Sprühkopf 48 sicher aus dem Bereich zwischen Obergesenk 22
und Untergesenk 20 zurückgezogen ist.
Gemäß Fig. 4 umfaßt die Formsprüheinrichtung 10 neben dem
Antrieb 42 zur Bewegung des Sprühkopfs 48 in Horizontal
richtung H₁ ferner einen Antrieb 50, um den Sprühkopf bzw.
die gesamte Formsprüheinrichtung 10 in Vertikalrichtung V
zu bewegen, sowie einen Antrieb 52, um die Formsprühein
richtung 10 in der Horizontalrichtung H₂ (siehe Fig. 1) zu
bewegen, die in der Darstellung gemäß Fig. 4 orthogonal
zur Zeichenebene verläuft.
Der Antrieb 52 umfaßt einen Spindeltrieb mit einer Spindel
52a, die in ein Gewinde eines Schlittens 52b eingreift und
diesen Schlitten 52b bei ihrer Drehung längs einer Schwal
benschwanzführung 54 bewegt. Auf dem Schlitten 52b ist der
Antrieb 50 angebracht, mittels dessen der Schwenkarm-Mecha
nismus 46, beispielsweise ebenfalls mittels eines Spindel
triebs in Vertikalrichtung V bewegt werden kann.
Festzuhalten ist, daß die Antriebsmotoren sämtlicher An
triebe 42, 50 und 52 bevorzugt Servomotoren mit Stellungs
rückmeldung zur Steuereinheit 40 sind, wie dies in den
Fig. 2 bis 5 durch die strichpunktiert dargestellte Rück
meldungsleitung 56 angedeutet ist.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war der
Aufnehmer 34 von einem Potentiometer gebildet, welches ein
der jeweiligen Stellung des Pressenstempels 14 relativ zum
Pressengestell 18 entsprechendes Ausgangssignal lieferte.
Anstelle eines Potentiometers können jedoch auch andere
Arten von Stellungsgebern eingesetzt werden, von denen im
folgenden einige beispielhaft anhand der Fig. 6 bis 9
näher erläutert werden sollen.
In Fig. 6a und 6b ist ein optischer Absolutweggeber dar
gestellt, der anstelle des Potentiometers 34 mit der Achse
30a des Zahnrads 30 verbunden werden kann. In Fig. 6a
und 6b sind Teile, die jenen der Ausführungsform gemäß
Fig. 1 bis 5 entsprechen mit gleichen Bezugszeichen
versehen, jedoch vermehrt um 100.
Auf der Achse 130a des mit der Zahnstange kämmenden Zahn
rads ist eine mit einem undurchsichtigen Material 159, bei
spielsweise Kupfer, beschichtete transparente Kreisscheibe
158 befestigt, welche auf vier zur Achse 130a konzentri
schen Kreisen 158a bis 158d transparente Bereiche 160 auf
weist. Auf der Achse 130a ist ferner ein sich in Radial
richtung erstreckender Träger 162 angeordnet, der auf der
einen Seite der Kreisscheibe 158 Leuchtdioden 164a bis 164d
an den konzentrischen Kreisen 158a bis 158d entsprechenden
Stellen trägt. Auf der den Leuchtdioden 164a bis 164d ge
genüberliegenden Seite der Kreisscheibe 158 sind in der
Halterung 162 lichtempfindliche Elemente, beispielsweise
Photodioden oder Phototransistoren 166a bis 166d den
Leuchtdioden 164a bis 164d jeweils direkt gegenüberlie
gend angeordnet.
Die lichtempfindlichen Photodioden 166a bis 166d geben ihre Ausgangs
signale an eine Zentraleinheit 168 weiter, welche auch die
Leuchtdioden 164a bis 164d ansteuert. Ist ein Leuchtdioden/
Photodioden-Paar im Bereich eines transparenten Abschnitts
160 angeordnet, in der Darstellung gemäß Fig. 6a und 6b
sind dies die Paare 164b/166b, 164c/166c und 164d/166d, so
trifft das Licht der jeweiligen Leuchtdiode auf die zugehö
rige Photodiode, welche infolge dieser Lichteinstrahlung an
die Zentraleinheit 168 ein "Hoch"- oder "1"-Signal ausgibt.
Gemäß Fig. 6b ist das Leuchtdioden/Photodioden-Paar 164a/166a
im Bereich eines nicht transparenten Bereich angeord
net, so daß die Photodiode 166a abgeschattet ist und an die
Zentraleinheit 168 ein "Tief"- oder "0"-Signal liefert.
Mit Hilfe der in Fig. 6a dargestellten Anordnung von
transparenten Bereichen 160 in vier zur Drehachse 130a kon
zentrischen Kreisen 158a bis 158d und der in Fig. 6a dar
gestellten Unterteilung der transparenten Bereiche 160 kön
nen sechzehn verschiedene Drehstellungen der Scheibe 158
erfaßt werden. Der Kreis 158a dient hierbei zur Erfassung
von Drehungen um ganzzahlige Vielfache von 180°, der Kreis
158b zur Erfassung von ganzzahligen Vielfachen von 90°, der
Kreis 158c zur Erfassung von ganzzahligen Vielfachen von
45° und der Kreis 158d zur Erfassung von ganzzahligen Viel
fachen von 22,5°. Die Nullinie der Kreisscheibe 158 ist in
Fig. 6a durch die strichpunktierte Linie N angedeutet.
Diese Nullinie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Radial
strahl N keinen der transparenten Bereiche 160 kreuzt.
Übersetzt man nun die Kombination der von den Photodioden
166a bis 166d gelieferten "Hoch"- und "Tief"-Signale in ein
Digitalsignal, in dem man einem "Hoch"-Signal den Binärwert
"1" zuordnet und einem "Tief"-Signal den Binärwert "0", so
entspricht die in den Fig. 6a und 6b dargestellte Stel
lung der Kreisscheibe 158 relativ zu dem Sensorträger 162
dem Wert "0111" (dezimal: 7). Dies bedeutet, daß die Kreis
scheibe 158 ausgehend von der Nullage N um 7·22,5° gedreht
worden ist.
Nun ist eine Auflösung von 1/16 natürlich für eine präzise
Messung der Stellung des Pressenstempels 14 relativ zum
Pressengestell 18 nicht ausreichend. Die Genauigkeit der
Positionsbestimmung mit Hilfe der Kreisscheibe 158 kann in
einfacher Weise dadurch erhöht werden, daß man zusätzlich
zu den in Fig. 6a dargestellten vier konzentrischen Krei
sen 158a bis 158d weitere konzentrische Kreise mit entspre
chend verteilten transparenten Bereichen 160 vorsieht.
Im Hinblick auf die Baugröße weisen in der Praxis einge
setzte, optische Absolutweggeber jedoch eine Mehrzahl von
den Kreisscheiben 158 entsprechenden Kreisscheiben auf, die
längs der Achse 30a gesehen hintereinander, d. h. mit paral
lel verlaufenden Scheibenebenen angeordnet sind, und die
mittels eines nicht dargestellten Übersetzungsmechanismus
bei Drehung der Achse 30a unterschiedlich schnell gedreht
werden. Bei Hintereinanderanordnung von drei derartigen
Kreisscheiben wird beispielsweise eine erste dieser Kreis
scheiben bei einer vollen Umdrehung der Achse 30a um eine
volle Umdrehung gedreht, eine zweite benachbarte Kreis
scheibe um 16 volle Umdrehungen und eine dritte Kreisscheibe
um 256 (= 16·16) volle Umdrehungen. Hierdurch erreicht man
eine Winkelauflösung von insgesamt 360°/(16·16·16) =
2-12·36° = (360/4096)°.
Nimmt man an, daß sich der Pressenstempel 14 bei einer
vollen Umdrehung des Zahnrads 30, d. h. einer vollen Umdre
hung der Achse 30a um einen Meter hebt bzw. senkt, so er
hält man mit einem derartigen optischen Absolutweggeber mit
drei den Kreisscheiben 158 entsprechenden Kreisscheiben und
entsprechendem Übersetzungsgetriebe eine Ortsauflösung der
Stellung des Pressenstempels 14 von etwa 1/4 mm. Dies ist
zur präzisen synchronen Steuerung der Bewegung des Sprüh
kopfs 48 bei weitem ausreichend.
In Fig. 7 ist schematisch eine Ausführungsform eines
induktiven Aufnehmers 234 dargestellt, wobei analoge Teile
mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind wie in
Fig. 1 bis 5, jedoch vermehrt um die Zahl 200. Auf der Achse
230a des Zahnrads ist eine Kreisscheibe 258 angeordnet, an
deren Umfang vier Permanentmagneten 270 äquidistant über
den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Zahl der Perma
nentmagneten kann nach Bedarf beliebig variiert werden.
Bei Drehung der Kreisscheibe 258 mit der Achse 230a erfaßt
ein induktiver Sensor, beispielsweise eine Hall-Sonde 272
die Vorüberbewegung der Magneten 270 als Induktionsstrom.
Überschreitet der Induktionsstrom einen vorgegebenen Wert,
so liefert die Hall-Sonde 272 an eine Zentraleinheit 268
einen entsprechenden Zählimpuls. Infolge dieses Zählimpul
ses erhöht bzw. erniedrigt die Zentraleinheit 268 einen
Stellungszähler, je nachdem, ob sich der Pressenstempel 14
in einem Aufwärtshub oder einem Abwärtshub befindet. Die
Hubrichtung kann beispielsweise aus den Vorzeichen des in
der Hall-Sonde induzierten Stroms abgeleitet werden. Es ist
jedoch ebenso möglich, der Zentraleinheit 268 über die Lei
tungen 274a und 274b (in Fig. 7 gestrichelt dargestellt)
Signale von Schaltern zuzuführen, welche das Erreichen des
oberen bzw. unteren Totpunkts der Bewegung des Pressenstem
pels 14 erfassen.
Zur Korrektur gegebenenfalls auftretender Zählfehler kann
der Stellungszähler der Zentraleinheit 268 bei Erreichen
des oberen Totpunkts infolge eines der Zentraleinheit über
die Signalleitung 274b zugeführten Signals auf einen maxi
malen Zählwert, beispielsweise 2048, und bei Erreichen des
unteren Totpunkts infolge eines der Zentraleinheit über die
Signalleitung 274a zugeführten Signals auf einen minimalen
Zählerwert, beispielsweise 0, eingestellt werden.
Ein der Stellung des Pressenstempels 14 entsprechendes
Digitaisignal wird von der Zentraleinheit 269 an die Steuer
vorrichtung 40 zum Steuern des Antriebs 42 der Formsprüh
einrichtung 10 geliefert.
Anhand von Fig. 6a, 6b und 7 wurden vorstehend rotie
rende Varianten eines optischen Absolutweggebers und eines
induktiven Absolutweggebers vorgestellt. Nachfolgend sollen
anhand von Fig. 8 und 9 zwei linear arbeitende Varianten
derartiger Aufnehmer näher erläutert werden.
In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines linear arbei
tenden, optischen Absolutweggebers dargestellt, der in sei
ner Funktion im wesentlichen dem optischen Absolutweggeber
gemäß Fig. 6a und 6b entspricht. Er wird im folgenden
daher nur insoweit beschrieben als er sich von diesem un
terscheidet, wobei analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind wie in Fig. 6a und 6b, jedoch erhöht um
die Zahl 200.
Bei dem Aufnehmer 334 ist am Pressenstempel 314 über eine
Halterung 376 ein längliches Element 354 befestigt, welches
beispielsweise aus einem transparenten Trägerstoff, bei
spielsweise Glas, gefertigt sein kann, das mit einem nicht
transparenten Material, beispielsweise Kupfer, bedeckt ist.
In der Kupferabdeckung sind transparente Bereiche 360 aus
gespart. Auf der einen Seite des Glaslineals 358 ist eine
Reihe von Leuchtdioden 364 angeordnet und auf der gegen
überliegenden Seite des Glaslineals 358 sind den Leuchtdio
den 364 unmittelbar gegenüberliegend lichtempfindliche Ele
mente 366, beispielsweise Photodioden oder Phototransisto
ren, angeordnet. Die Leuchtdioden 364 und die lichtempfind
lichen Elemente 366 sind in einem Halterungselement 362
angeordnet, welches am Pressengestell 318 befestigt ist.
Die Leuchtdioden 364 werden von einer Zentraleinheit 368
angesteuert, welche auch die "Hoch"- und "Tief"-Signale der
lichtempfindlichen Elemente 366 empfängt. Die Zentralein
heit 368 bildet aus der Kombination der Signale der licht
empfindlichen Elemente 366 ein der Stellung des Pressen
stempels 314 relativ zum Pressengestell 318 entsprechenden
Signal und gibt dieses an die Steuervorrichtung 40 zur
Steuerung des Betriebs der Formsprüheinrichtung 10 aus.
In Fig. 9 ist ein lineares Ausführungsbeispiel einer in
duktiv arbeitenden Sensorvorrichtung dargestellt, welches
in seiner Funktion im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 7 entspricht. Die Ausführungsform gemäß Fig. 9
wird im folgenden daher nur insoweit beschrieben, als sie
sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 7 unterscheidet,
wobei analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind wie in Fig. 7, jedoch vermehrt um die Zahl 200.
Bei dem Aufnehmer 434 ist auf einem länglichen Element 458,
das am Pressenstempel 414 angebracht ist, eine Mehrzahl von
Permanentmagneten 470 äquidistant angeordnet. Der mittels
einer Halterung 462 am Pressengestell 418 befestigte Hall-
Sensor 472 erfaßt die Vorüberbewegung der Permanentmagneten
470 aufgrund des in ihm induzierten elektrischen Stroms und
gibt ein entsprechendes Zählsignal an die Zentraleinheit
468 aus.
Am Pressenstempel 414 ist ferner ein zusätzlicher Perma
nentmagnet 471 angebracht, dessen Stellung von zwei Hall-
Sensoren 473a und 473b erfaßt werden kann. Der Hall-Sensor
473a erfaßt den Permanentmagneten 471, wenn sich der Pres
senstempel 414 durch den unteren Totpunkt seiner zyklischen
Bewegung bewegt. Entsprechend erfaßt der Hall-Sensor 473b
den Permanentmagneten 471, wenn sich der Pressenstempel
414 durch den oberen Totpunkt seiner zyklischen Bewegung
bewegt. Die von den Hall-Sensoren 473a und 473b erfaßten
Signale werden über Signalleitungen 474a und 474b der Zen
traleinheit 468 zugeführt, welche diese Signale in einer
Art und Weise verarbeitet, wie sie vorstehend für die Aus
führungsform gemäß Fig. 7 erläutert wurde.
Im folgenden soll anhand der Fig. 10 bis 14 Aufbau und
Funktion der Steuervorrichtung 40 näher erläutert werden.
Die Steuervorrichtung 40 erhält gemäß Fig. 10 von dem Auf
nehmer 34 ein digitales Signal x(t), welches der Momentan
stellung des Pressenstempels 14 relativ zum Pressengestell
18 entspricht. Es sei angenommen, daß dieses Digitalsignal
zwischen den Digitalwerten 0 (binär "0000 0000 0000") und
2047 (binär "0111 1111 1111") variiere (siehe Fig. 11).
In Fig. 11 ist die Beziehung zwischen der Stellung x des
Pressenstempels 14 relativ zum Pressengestell 18 und dem
Phasenwinkel ϕ der den Pressenstempel 14 antreibenden Welle
dargestellt. Diese Beziehung zeigt einen sinusförmigen
Verlauf, der durch die den Pressenstempel 14 antreibenden
Kinematik für die jeweils betrachtete Umformungsmaschine
in eineindeutiger Weise festgelegt ist. Bei Kenntnis die
ser Beziehung und bei weiterer Kenntnis der momentanen Be
wegungsrichtung des Pressenstempels 14 kann somit aus dem
Stellungssignal x ein Phasensignal ϕ berechnet werden, das
zwischen 0 (binär "0000 0000 0000") und 4095 (binär "1111 1111 1111")
variiert.
In einer für die Praxis meist ausreichenden Näherung, gemäß
der der sinusförmige Zusammenhang zwischen x und ϕ durch
den in Fig. 11 strichpunktierten Dreiecksverlauf angenä
hert wird, kann das Phasensignal ϕ unter Berücksichtigung
der Hubrichtung sogar unmittelbar aus dem Stellungssignal
x gewonnen werden, indem in dem jeweiligen Stellungssignal
während eines Aufwärtshubs der führenden Binärstelle der
Wert "0" zugeordnet wird bzw. während eines Abwärtshubs der
führenden Binärstelle der Wert "1" zugeordnet wird.
Um eine Phasenverschiebung des Steuersignals y(t) zur An
steuerung der Formsprüheinrichtung 10 relativ zu dem Stel
lungssignal x(t) des Pressenstempels 14 zu erzielen, ist es
gemäß dieser Näherung lediglich erforderlich, zu dem Digi
talwert des Stellungssignals x(t) einen vorbestimmten Pha
senverschiebungswert Δϕ zu addieren. Dies erfolgt gemäß
Fig. 10 in einem Summierglied 80 der Steuervorrichtung 40.
Das Summierglied 80 empfängt das Stellungssignal x(t) an
einem ersten Eingang 80a. Das Phasendifferenzsignal Δϕ wird
dem Addierglied 80 an einem zweiten Eingang 80b von einer
Zusatzeingabevorrichtung 82 zugeführt. An seinem Ausgang
80c liefert das Addierglied das Summensignal
x₁(t) = x(t) + Δϕ.
Da der Digitalwert des Signals x₁(t) infolge dieser Addi
tion den maximal zulässigen Digitalwert xmax überschreiten
kann, wie dies in Fig. 12 unten rechts dargestellt ist,
wird dieses Signal x₁(t) anschließend einer "modulo"-Opera
tion unterzogen, d. h. es wird bestimmt, welcher Rest übrig
bleibt, wenn man x₁(t) durch xmax teilt.
Die anschauliche Auswirkung dieser "modulo"-Operation ist
in Fig. 12 unten mit dem gestrichelten Pfeil mod angedeu
tet. Da das Digitalsignal x₁(t) den Maximalwert xmax in der
Praxis nur geringfügig überschreitet, ist die "modulo"-
Operation bei Überschreiten von xmax einer Subtraktion
x₁(t) - xmax gleichbedeutend. In der Steuervorrichtung 40
wird die "modulo"-Operation daher von einem vergleichenden
Differenzglied 84 durchgeführt, welches das Signal x₁(t) an
seinem ersten Eingang 84a empfängt und den Wert xmax an
seinem zweiten Eingang 84b von der Zusatzeingabevorrichtung
82 erhält. An seinem Ausgang 84c gibt das vergleichende
Differenzglied 84 ein Signal x₂(t) aus, welches in Fig. 12
unten dargestellt ist.
Das Digitalsignal x₂(t) entspricht hierbei dem Signal
x₁(t), wenn das Signal x₁(t) kleiner oder gleich dem Maxi
malwert xmax ist, und x₁(t) - xmax, wenn das Digitalsignal
x₁(t) größer als xmax ist.
Gemäß vorstehendem gilt für die Phasenverschiebung demnach
die Formel:
x₂(t) = [x(t) + Δϕ] mod xmax.
Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung des Stellungs
signals x(t) bzw. des phasenverschobenen Stellungssignals
x₂(t) besteht darin, seine Amplitude zu variieren. Dies
kann gemäß Fig. 13 in einfacher Weise dadurch erfolgen,
daß man das Signal x(t) bzw. x₂(t) mit einem konstanten
Faktor m multipliziert. Gemäß Fig. 10 wird dies in der
Steuervorrichtung 40 mit Hilfe eines Multipliziergliedes 86
erreicht, der das Signal x₂(t) an seinem ersten Eingang 86a
empfängt und an seinem zweiten Eingang 86b von der Zusatz
eingabevorrichtung 82 den Multiplikator m erhält. An seinem
Ausgang 86c gibt das Multiplizierglied 86 das amplituden
veränderte Stellungssignal x₃(t) aus.
x₃(t) = m · x₂(t).
Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit der Beeinflus
sung des Signals zur Ansteuerung der Antriebsvorrichtungen
der Formsprüheinrichtung 10 darin, daß man den Maximalwert
der Bewegung des Sprühkopfs 48 begrenzt, wie dies in Fig.
14 dargestellt ist. Dies kann in einfacher Weise dadurch
erzielt werden, daß man das Stellungssignal x(t) bzw. das
phasenverschobene und amplitudenveränderte Stellungssignal
x₃(t) einer Schwellenwert-Operation thr unterzieht. In der
Steuervorrichtung 40 gemäß Fig. 10 ist hierzu ein Kompara
tor 88 vorgesehen, der an seinem ersten Eingang 88a das
Signal x₃(t) empfängt und an seinem zweiten Eingang 88b
von der Zusatzeingabevorrichtung 82 den Maximalwert ymax
erhält. An seinem Ausgang 88c gibt der Komparator das
Steuersignal y(t) aus, welches zur Ansteuerung der Form
sprüheinrichtung 10 verwendet.
Das Steuersignal y(t) entspricht hierbei dem Signal x₃(t),
wenn dieses Signal kleiner oder gleich dem Maximalwert
ymax ist, und es entspricht dem Maximalwert ymax, wenn das
Signal x₃(t) größer als ymax ist.
Für eine Kombination aller drei vorstehend genannter Beein
flussungsmöglichkeiten gilt daher die Beziehung:
y(t) = thr{m · [(x(t) + Δϕ) mod xmax]}.
Die vorstehend genannten Beeinflussungsmöglichkeiten stel
len hervorragende Hilfsmittel dar, um die Bewegung des
Sprühkopfs 48 an die Bewegung des Pressenstempels 14 anzu
passen und dafür zu sorgen, daß dem Sprühkopf 48 im Bereich
des Untergesenks 20 ausreichend Zeit zum Besprühen des Un
tergesenks zur Verfügung steht.
Will man beispielsweise die Verweildauer des Sprühkopfs 48
über den einzelnen Stationen 20a bis 20e des Untergesenks
20 erhöhen, so kann man dies dadurch erreichen, daß man
eine Amplitudenerhöhung mit einer Schwellenwert-Operation
kombiniert. Durch die Amplitudenerhöhung wird erreicht, daß
sich die Formsprüheinrichtung schneller zwischen Obergesenk
22 und Untergesenk 20 bewegt. Setzt man nun den Schwellen
wert ymax auf einen Wert fest, der einer Stellung des
Sprühkopfs unmittelbar über den Stationen 20a bis 20e ent
spricht, so verweilt der Sprühkopf 48 dort entsprechend dem
Plateau P in Fig. 14, und es steht ausreichend Zeit zum
Besprühen des Untergesenks 20 zur Verfügung. Stellt man
infolge der schnelleren Bewegung des Sprühkopfs 48 zwischen
Obergesenk 22 und Untergesenk 20 jedoch fest, daß es auf
grund dieser schnelleren Bewegung zu einer Kollision zwi
schen dem Sprühkopf 48 und dem Pressenstempel 14 kommen
kann, wie dies beispielsweise für die Situation gemäß Fig.
3 bei weiterer Amplitudenerhöhung zu befürchten steht, so
kann man dieser Gefahr in einfacher Weise dadurch entgegen
treten, daß man die Phase der Bewegung des Sprühkopfs 48
relativ zu der Phase des Pressenstempels 14 geringfügig
spätverstellt. Dies kann gemäß vorstehendem durch eine
einfache Additionsoperation erfolgen.
Festzuhalten ist, daß die vorstehend genannten drei Beein
flussungsmöglichkeiten einfache mathematische Operationen
beeinhalten, die von der Steuervorrichtung 40 auch bei
hohen Zyklus raten der Bewegung des Pressenstempels 14
problemlos in Echtzeit abgearbeitet werden können, so daß
keine systembedingte Trägheit der Bewegung des Sprühkopfs
48 eingeführt. Die Steuervorrichtung 40 kann beispielsweise
auch von einem Mikroprozessor gebildet sein, der ein den
vorstehend beschriebenen mathematischen Operationen ent
sprechendes Programm abarbeitet. Aufgrund der Einfachheit
dieser Operationen ist auch in diesem Fall eine Echtzeit
bearbeitung problemlos zu gewährleisten.
Die Zusatzeingabevorrichtung 82 kann beispielsweise derart
ausgebildet sein, daß ein Benutzer von außen die Parameter
Δϕ, m und ymax je nach Bedarf verändern kann, um die Bewe
gung des Sprühkopfs 48 dem jeweiligen Einsatzzweck optimal
anpassen zu können.
Festzuhalten ist ferner, daß neben der Antriebsvorrichtung
42 zur Steuerung der Bewegung des Sprühkopfs 48 in der Ho
rizontalrichtung H₁ auch der Antrieb 50 zur Steuerung der
Bewegung des Sprühkopfs in Vertikalrichtung V, der Antrieb
52 zum Bewegen des Sprühkopfs 48 in Horizontalrichtung H₂
und auch der Sprühbetrieb des Sprühkopfs 48 synchron zur
Bewegung des Pressenstempels 24 erfolgen können. Dies ist
beispielsweise bei tiefen und sich in Horizontalrichtung H₂
länglich erstreckenden Gravuren des Untergesenks 20 von
Vorteil.
Für die einzelnen Betriebsfreiheitsgrade 42, 50, 52 und 48
können hierbei durch Definition der entsprechenden Parame
ter Δϕ, m und ymax jeweils gesonderte, den jeweiligen An
forderungen optimal entsprechende synchrone Bewegungsab
läufe zugeordnet werden.
Ferner ist es bei Ausbildung des Sprühkopfs 48 mit einer
Mehrzahl von Sprühdüsen möglich, diesen Sprühdüsen jeweils
gesonderte Betriebsabläufe zuzuordnen. So ist es beispiels
weise möglich, bereits in einer Relativstellung von Sprüh
kopf 48 und Obergesenk 22, wie sie in Fig. 4 dargestellt
ist, das Obergesenk 22 mittels Druckluft von Sprühmittel
rückständen, Spänen oder dergleichen zu reinigen, jedoch
erst bei Erreichen einer Fig. 5 entsprechenden Stellung
mit dem Versprühen von Arbeitsmedium zu beginnen.
Ferner ist es möglich, von dem Obergesenk abtropfendes
Schmiermittel mittels eines ausschließlich in Fig. 5
angedeuteten Fängers 90 aufzufangen.
Festzuhalten ist, das die erfindungsgemäße Art der Steue
rung einer Formsprüheinrichtung auch bei anderen Periphe
riegeräten einer Umformungsmaschine mit Vorteil eingesetzt
werden können, beispielsweise bei einem Be- und Entlade
roboter zum Zuführen von Rohlingen zu der Presse bzw. zum
Abnehmen fertiger Werkstücke von der Presse.
Claims (37)
1. Formsprüheinrichtung (10) zum Besprühen wenigstens
eines Formteils (20) einer Umformungsmaschine (12) mit
einem stationären Maschinenteil (18) und einem zyklisch
bewegbaren Maschinenteil (14), die Formsprüheinrichtung
(10) umfassend:
einen mittels eines Antriebs (42) zyklisch zwischen die Maschinenteile (14, 18) einfahrbaren Sprühkopf (48),
eine Sensoreinrichtung (28, 30, 34) zum Erfassen wenigstens einer Stellung des zyklisch bewegbaren Ma schinenteils (14) relativ zu dem stationären Maschinen teil (18) und
eine Steuervorrichtung (40), welche ein Ausgangs signal der Sensoreinrichtung (28, 30, 34) empfängt und den Antrieb (42) des Sprühkopfs (48) in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung (28, 30, 34) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (28, 30, 34) einen einem (14) der Maschinenteile zugeord neten Maßstab (28, 30) und einen dem jeweils anderen Maschinenteil (18) zugeordneten Aufnehmer (34) zum Erfassen der Stellung des Maßstabs (28, 30) relativ zum Aufnehmer (34) umfaßt und die Stellung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) relativ zu dem statio nären Maschinenteil (18) längs im wesentlichen des gesamten Bewegungswegs (L) des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) erfaßt, und daß die Steuereinrich tung (40) den Antrieb (42) des Sprühkopfs (48) synchron zur Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) steuert.
einen mittels eines Antriebs (42) zyklisch zwischen die Maschinenteile (14, 18) einfahrbaren Sprühkopf (48),
eine Sensoreinrichtung (28, 30, 34) zum Erfassen wenigstens einer Stellung des zyklisch bewegbaren Ma schinenteils (14) relativ zu dem stationären Maschinen teil (18) und
eine Steuervorrichtung (40), welche ein Ausgangs signal der Sensoreinrichtung (28, 30, 34) empfängt und den Antrieb (42) des Sprühkopfs (48) in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung (28, 30, 34) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (28, 30, 34) einen einem (14) der Maschinenteile zugeord neten Maßstab (28, 30) und einen dem jeweils anderen Maschinenteil (18) zugeordneten Aufnehmer (34) zum Erfassen der Stellung des Maßstabs (28, 30) relativ zum Aufnehmer (34) umfaßt und die Stellung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) relativ zu dem statio nären Maschinenteil (18) längs im wesentlichen des gesamten Bewegungswegs (L) des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) erfaßt, und daß die Steuereinrich tung (40) den Antrieb (42) des Sprühkopfs (48) synchron zur Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) steuert.
2. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40)
den Sprühbetrieb des Sprühkopfs (48) synchron zur
Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14)
steuert.
3. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer
Antrieb (50, 52) vorgesehen ist, mittels dessen die
Formsprüheinrichtung (10) relativ zu der Umformungs
maschine (12) bewegbar ist.
4. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40)
den wenigstens einen weiteren Antrieb (50, 52) synchron
zur Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils
(14) steuert.
5. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (42) des Sprüh
kopfs (48) oder/und der wenigstens eine weitere Antrieb
(50, 52) einen Servomotors mit Stellungsrückmeldung
umfaßt.
6. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb (42) des Sprüh
kopfs (48) oder/und dem wenigstens einen weiteren An
trieb ein Schwenkarm-Mechanismus (46) nachgeschaltet
ist.
7. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb des Sprühkopfs
oder/und dem wenigstens einen weiteren Antrieb (50, 52)
ein Spindeltrieb (52a, 52b) nachgeschaltet ist.
8. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (328) ein läng
liches Element (358) umfaßt, das an dem zyklisch beweg
baren Maschinenteil (314) angeordnet ist und an vorbe
stimmten Stellen transparente Bereiche (360) aufweist.
9. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (428) ein läng
liches Element (458) umfaßt, das an dem zyklisch beweg
baren Maschinenteil (414) angeordnet ist und an vorbe
stimmten Stellen Bereiche (470) vorbestimmter Magneti
sierung aufweist.
10. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (28, 30) eine
an dem zyklisch bewegbaren Maschinenteil (14) ange
brachte Zahnstange (28) und ein an dem stationären
Maschinenteil (18) angebrachtes, mit der Zahnstange
(28) kämmendes Zahnrad (30) aufweist, und der Aufnehmer
(34; 134; 234) eine zyklische Bewegung der Zahnstange
(28) in Form einer Drehbewegung des Zahnrads (30) er
faßt.
11. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer Achse (130a) des
Zahnrads wenigstens eine von dieser Achse (130a) dreh
bare Scheibe (158) angeordnet ist, welche an vorbe
stimmten Stellen transparente Bereiche (160) aufweist.
12. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß an einer Achse (230a) des
Zahnrads wenigstens ein Element (270) vorbestimmter
Magnetisierung angeordnet ist.
13. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 8 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (134; 334)
einen optoelektronischen Sensor (164a/166a-164d/166d;
364/366) umfaßt.
14. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 9 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (234; 434)
einen induktiven Sensor (272; 472), beispielsweise eine
Hall-Sonde, umfaßt.
15. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (34)
einen elektrischen Sensor, beispielsweise ein Potentio
meter (34), umfaßt.
16. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
Mittel (80) zum Ändern der Phasenbeziehung zwischen der
Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14)
und des Sprühkopfs (48) umfaßt.
17. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (80) zum Ändern
der Phasenbeziehung einen Addierer (80) umfassen, der
an einem ersten Eingang (80a) ein Steuersignal (x) und
an einem zweiten Eingang (80b) ein vorbestimmtes, die
gewünschte Phasendifferenz zwischen der Bewegung des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) und des Sprüh
kopfs (48) repräsentierendes Phasenverschiebungssignal
(Δϕ) empfängt und an einem Ausgang (80c) das Summen
signal (x₁) des Steuersignals (x) und des Phasenver
schiebungssignals (Δϕ) ausgibt.
18. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Addierer (80) ein
vergleichendes Differenzglied (84) nachgeschaltet ist,
welches an einem ersten Eingang (84a) das Summensignal
(x₁) und an einem zweiten Eingang (84b) ein Maximal
signal (xmax) empfängt und an einem Ausgang (84c) das
Summensignal (x₁) ausgibt, wenn das Summensignal (x₁)
kleiner als das Maximalsignal (xmax) ist, und ein
Differenzsignal (x₂) zwischen dem Summensignal (x₁) und
dem Maximalsignal (xmax) ausgibt, wenn das Summensignal
(x₁) größer oder gleich dem Maximalsignal (xmax) ist.
19. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bin 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
Mittel (86) zum Ändern der Bewegungsamplitude des
Sprühkopfs umfaßt.
20. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (86) zum Ändern
der Bewegungsamplitude einen Multiplizierer (86) umfas
sen, der an einem ersten Eingang (86a) ein Steuersignal
(x₂) und an einem zweiten Eingang (86b) ein vorbestimm
tes Amplitudenbeeinflussungssignal (m) empfängt und an
einem Ausgang (86c) ein Produktsignal (x₃) des Steuer
signals (x₂) mit dem Amplitudenbeeinflussungssignal (m)
ausgibt.
21. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
Mittel (88) zum Begrenzen der Bewegung umfaßt.
22. Formsprüheinrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (88) zum Begren
zen der Bewegung einen Komparator (88) umfassen, der an
einem ersten Eingang (88a) ein Steuersignal (x₃) und
an einem zweiten Eingang (88b) ein vorbestimmtes, ge
wünschtenfalls konstantes Vergleichssignal (ymax) emp
fängt und an einem Ausgang (88c) das Steuersignal (x₃)
ausgibt, wenn das Steuersignal (x₃) kleiner oder gleich
dem Vergleichssignal (ymax) ist, und an dem Ausgang das
Vergleichssignal (ymax) ausgibt, wenn das Steuersignal
(x₃) größer als das Vergleichssignal (ymax) ist.
23. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (x, x₁, x₂, x₃)
Digitalsignale sind.
24. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sprühkopf (48) eine
Auffangvorrichtung (90) zum Auffangen von von dem zyk
lisch bewegbaren Maschinenteil (14) abtropfendem Sprüh
medium vorgesehen ist.
25. Formsprüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sprühkopf (48) we
nigstens eine Düse (48a) zum Reinigen des zyklisch be
wegbaren Maschinenteils (14) mittels eines Reinigungs
fluids vorgesehen ist.
26. Verfahren zum Betreiben einer Formsprüheinrichtung (10)
zum Besprühen wenigstens eines Formteils (20) einer Um
formungsmaschine (12) mit einem stationären Maschinen
teil (18) und einem zyklisch bewegbaren Maschinenteil
(14), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
das Verfahren umfassend die Schritte:
- a) Erfassen unter Verwendung einer Sensoreinrichtung (28, 30, 34) wenigstens einer Stellung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) relativ zu dem sta tionären Maschinenteil (18),
- b) Ausgeben eines der erfaßten Stellung entsprechenden Stellungssignals an eine Steuervorrichtung (40) und
- c) Ansteuern mittels der Steuervorrichtung (40) eines Antriebs (42) eines zyklisch zwischen die Maschinen teile (14, 18) einfahrbaren Sprühkopfs (48) der Form sprüheinrichtung (10) in Abhängigkeit von dem Stel lungssignal,
dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt a) eine
Sensoreinrichtung (28, 30, 34) verwendet, die einen
einem (14) der Maschinenteile zugeordneten Maßstab (28,
30) und einen dem jeweils anderen Maschinenteil (18)
zugeordneten Aufnehmer (34) zum Erfassen der Stellung
des Maßstabs (28, 30) relativ zum Aufnehmer (34) umfaßt
und die Stellung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils
(14) relativ zu dem stationären Maschinenteil (18)
längs im wesentlichen des gesamten Bewegungswegs (L)
des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) erfaßt, und
daß man in Schritt c) den Antrieb (42) des Sprühkopfs
(48) synchron zur Bewegung des zyklisch bewegbaren
Maschinenteils (14) ansteuert.
27. Verfahren nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühbetrieb des Sprüh
kopfs (48) von der Steuereinrichtung (40) synchron zur
Bewegung des zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14)
gesteuert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer An
trieb (50, 52), der die Formsprüheinrichtung (10) rela
tiv zu der Umformungsmaschine (12) bewegen kann, von
der Steuereinrichtung (40) synchron zur Bewegung des
zyklisch bewegbaren Maschinenteils (14) gesteuert wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (42) des Sprüh
kopfs (48) oder/und der wenigstens eine weitere Antrieb
(50, 52) der Steuervorrichtung ein seiner jeweiligen
Momentanstellung entsprechendes Stellungsrückmeldungs
signal zuführt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
die Phasenbeziehung zwischen der Bewegung des zyklisch
bewegbaren Maschinenteils (14) und des Sprühkopfs (48)
ändert.
31. Verfahren nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
zum Ändern der Phasenbeziehung aus einem Eingangssignal
(x) und einem vorbestimmten, die gewünschte Phasendif
ferenz zwischen der Bewegung des zyklisch bewegbaren
Maschinenteils (14) und des Sprühkopfs (48) repräsen
tierenden Phasenverschiebungssignal (Δϕ) durch Addition
dieser Signale ein Summensignal (x₁) bildet.
32. Verfahren nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
aus dem Summensignal (x₁) und einem Maximalsignal
(xmax) durch eine Subtraktion Summensignal (x₁) minus
Maximalsignal (xmax) ein Differenzsignal (x₂) bildet,
wenn das Summensignal (x₁) größer oder gleich dem
Maximalsignal (xmax) ist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
die Bewegungsamplitude des Sprühkopfs (48) ändert.
34. Verfahren nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
zum Ändern der Bewegungsamplitude aus einem Eingangs
signal (x₂) und einem vorbestimmten Amplitudenbeein
flussungssignal (m) durch Multiplizieren dieser Signale
ein Produktsignal (x₃) bildet.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (40)
die Bewegung des Sprühkopfs (48) begrenzt.
36. Verfahren nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung zum
Begrenzen der Bewegung aus einem Eingangssignal (x₃)
und einem vorbestimmten, gewünschtenfalls konstanten
Vergleichssignal (ymax) durch eine Subtraktion Ein
gangssignal (x₃) minus Vergleichssignal (ymax) ein
Differenzsignal (y) bildet, wenn das Eingangssignal
(x₃) größer als das Vergleichssignal (ymax) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19517109A DE19517109A1 (de) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Formsprüheinrichtung an einer Umformungsmaschine und Verfahren zum Steuern einer Formsprüheinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19517109A DE19517109A1 (de) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Formsprüheinrichtung an einer Umformungsmaschine und Verfahren zum Steuern einer Formsprüheinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19517109A1 true DE19517109A1 (de) | 1996-11-14 |
Family
ID=7761547
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---|---|---|---|
DE19517109A Ceased DE19517109A1 (de) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Formsprüheinrichtung an einer Umformungsmaschine und Verfahren zum Steuern einer Formsprüheinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19517109A1 (de) |
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- 1995-05-10 DE DE19517109A patent/DE19517109A1/de not_active Ceased
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