DE2556108A1

DE2556108A1 - Einrichtung zur vorgabe der vorschubgeschwindigkeit des werkstueckes relativ zum werkzeug bei einer numerisch gesteuerten nibbelmaschine

Info

Publication number: DE2556108A1
Application number: DE19752556108
Authority: DE
Inventors: Guenter Broemer; Wolfgang Ing Grad Kanzler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2556108B2; US4144780A; DE2556108C3; CH607692A5

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 75 P 3 2 6 3 BRD

Einrichtung zur Vorgabe der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes relativ zum Werkzeug bei einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vorgabe der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes relativ zum Werkzeug bei einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine, bei der der jeweils verfahrbare Vorschubweg durch die Zeit begrenzt ist, in der das Werkzeug während des Hubes entsprechend der vorgegebenen Hubzahl je Zeiteinheit nicht im Eingriff mit dem Werkstück steht.

Numerisch gesteuerte Nibbelmaschinen dieser Art sind beispielsweise in den Siemens-Zeitschriften 1970 und 1973 beschrieben, und zwar in den jeweiligen Beiheften über numerische Steuerungen (vgl. die S. 74 bis 79 bzw. 70 und 71).

Numerisch gesteuerte Nibbelmaschinen werden heute im großen Umfang zur Blechbearbeitung benutzt. Beim Dauernibbeln wird dabei in jedem Hub durch Endschalter im Stößelweg der Vorschub freigegeben, und zwar während der Zeit, in der sich das Werkzeug außerhalb des Werkstückes befindet. Bei einer Hubzahl bis zu 400 Hüben pro Minute und einem relativ geringen Freiweg des Werkzeuges von einigen Millimetern ist ersichtlich, daß ein Vorschub nur während sehr kurzer Zeit möglich ist. Bei den bisherigen Steuerungen ist die Anordnung so getroffen, daß vom Programmierer die Vorschubgeschwindigkeit vorgegeben wird. In Verbindung mit der jeweils anstehenden Freigabezeit ergibt sich dann der jeweils ausgeführte Vorschubweg pro Hub.

Diese Art der Programmierung erfordert vom Programmierer gewissen Rechenaufwand. Einfacher ist die Programmierung des Vorschubes je Hub. Ein weiterer Nachteil der bekannten Methode

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Ch 21 Sie / 9.12.1975

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ist darin zu sehen, daß durch die Freigabe und Unterbrechung des Vorschubes, der der höchsten Hubzahl und der stärksten Blechdicke angepaßt sein muß, hohe mechanische Beanspruchungen der Maschine auftreten können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Freigabezeit möglichst gut ausgenutzt wird, aber gleichzeitig die Maschine optimal geschont wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Freigabezeit für jede Hubzahl in einem ersten Hub ermittelbar ist und daß aus Freigabezeit und programmiertem Vorschubweg je Hub selbsttätig die zur Zurücklegung des Vorschubweges erforderlichen minimalen Beschleunigungen und Verzögerungen für die Bildung des Sollwertes der Vorschubgeschwindigkeit ermittelbar sind. Auf diese Weise läßt sich die vorgegebene Wegzeitfläche vorteilhaft geschwindigkeitsmäßig aufteilen. Günstige Werte ergeben sich dann, wenn Beschleunigungen und Verzögerungen aus der Bedingung ermittelt werden, daß sich an eine Beschleunigungszeit sofort eine Verzögerungszeit anschließt. Zur Vereinfachung dieses Ermittlungsvorganges kann dabei davon ausgegangen werden, daß Beschleunigungsund Verzögerungszeit und Beschleunigungen und Verzögerungen gleich groß gewählt werden. Hierdurch ergibt sich aus der Freigabezeit auch ohne weiteres der Bremseinsatz. Eine weitere Vereinfachung kann auch noch dadurch getroffen werden, daß sowohl die Beschleunigung als auch die Verzögerung als konstant gewählt wird.

Eine Überwachung der so ermittelten Sollgeschwindigkeit ist auf einfache Weise dadurch möglich, daß zumindest zu einem Zeitpunkt während der Beschleunigungs- und während der Verzögerungszeit die Differenz zwischen vorgegebenen Sollwerten und Istwerten der Vorschubgeschwindigkeit ermittelt wird, und daß beim Überschreiten vorgegebener Differenzwerte ein Stillsetzbefehl an die Maschine ausgegeben wird. Auf diese Weise wird überwacht, ob während der Hochlaufphase die Maschine zu sehr hinter dem vorgegebenen Sollwert hinterherläuft oder ob während der Verzögerungs-

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phase die Geschwindigkeit trotz der sich verringernden Sollwertgeschwindigkeit noch zu hoch ist.

Mit Vorteil wird diese überwachungsvorrichtung auch weiterhin so ausgebildet, daß überwacht wird, ob ein maximal zulässiger Wert der Vorschubgeschwindigkeit überschritten wird. Ferner wird noch überwacht, ob der errechnete Beschleunigungswert einen zulässigen Maximalwert überschreitet. Auf diese Weise lassen sich auch etwaige Programmierfehler erfassen, die zu Maschinenschäden führen könnten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert;

es zeigen:

Figur 1 ein Geschwindigkeits-Zeitdiagramm für den Vorschub der Nibbelmaschine und

Figur 2 ein Schaltungsschema zur Berechnung der Sollgeschwindigkeit für den Vorschub.

Wie bereits erwähnt, ist zunächst durch Messung in z.B. einem Leerhub die Zeit T bestimmbar, in der ein Vorschub ausgeführt werden kann. Bezeichnet man den vorprogrammierten zurückzulegenden Weg pro Hub mit s, so ist ersichtlich, daß im dargestellten Geschwindigkeitszeitdiagramm v,t - unter der Voraussetzung konstanter Vorschubgeschwindigkeit v- der Weg s durch die schraffierte Fläche dargestellt ist. Erfindungsgemäß wird nun die Geschwindigkeit ν während des Vorschubes so gewählt, daß die gleiche Fläche s, und zwar in Form eines Dreieckes erreicht wird. Vom Startzeitpunkt (Nullpunkt), der durch einen an der Maschine angeordneten Endschalter geliefert wird, bis zum Zeitpunkt T. wird dann also die Maximalgeschwindigkeit v__„ erreicht, und zwar ergibt sich diese aus der Beschleunigung b₁ mal der Zeit T, wobei die Beschleunigung, wie dargestellt, der4j«udes Geschwinaigkeitsverlaufes ist. Ab dem Zeitpunkt I wird dann mit der gleichen negativen Beschleunigung b₂ (Verzögerung) gearbeitet, d.h. der Geschwindigkeitssollwert ν wieder bis zum Zeitpunkt T auf Null herabgefahren. Wie nicht näher dargestellt, wird hier ein kleiner Abstand einzuhalten sein, damit der Vorschub rechtzeitig

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vor Eindringen des Werkzeuges in das Werkstück stillgesetzt wird.

In das Diagramm sind ferner noch die Punkte A und B eingetragen, in denen zu den Zeiten t₁ und t₂ der Schleppfehler, d.h. die
Sollistdifferenz der Geschwindigkeit überwacht wird; ferner auch noch der höchst zulässige Vorschub ν_max>·

Bei der Ermittlung von b^ und b- wird dabei von folgenden Gesetzmäßigkeiten ausgegangen. Die halbe Fläche S ergibt sich bei Ver-Wendung einer mittleren Geschwindigkeit ν zu S = ν. T . Diese Fläche muß nach den vorausgegangenen Definitionen gleich der halben Fläche des Dreieckes gemacht werden. Daraus ergibt sich folgende Beziehung:

1 . T . v__„ » v_ . T
•k -τ* max m -x

Ferner gilt noch:

^vmax 1 * i
Daraus ergibt sich dann für die Beschleunigung b^ der Wert:

Der gleiche Wert ergibt sich sinngemäß für die Beschleunigung b2i d.h. die Verzögerung.

Aus diesen so ermittelten Werten für Beschleunigung bzw. Verzögerung kann dann durch Multiplikation mit der Zeit t der Geschwindigkeitssollwert ν für den Vorschub gebildet werden, und zwar
steigt, wie ersichtlich, die Vorschubgeschwindigkeit ν zunächst linear an und sinkt dann wieder linear auf Null ab, wobei die
Umkehrspitze durch Regler und Maschine verschliffen wird.

In Figur 2 ist ein schematisches Schaltungsschema zur Lösung der vorstehend genannten Beziehungen angegeben, wobei aber in Erinnerung behalten werden soll, daß bei einer nunerisch gesteuerten
Werkzeugmaschine, vor allem in Verbindung mit Rechnern, diese
Einzelbauteile durch Bausteine oder Speicher des Rechners gebildet sein werden.

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Durch die Signale E vom im Stößelweg liegenden Endschaltern wird während der in einem Leerhab gemessenen Freigabezeit T eine Uhr auf einen Speicher 2 durchgeschaltet, der nach dem Leerhub einen der Freigabezeit T entsprechenden Wert enthält. Dieser Wert T wird mit dem programmierten Vorschubweg pro Hüb S, der in einem Speicher 3 niedergelegt ist, gemäß obiger Gleichung zur Bildung der Beschleunigung in einem Beschleunigungsrechner 4 zusammengefaßt. Aus diesem Beschleunigungswert wird mit Hilfe der Zeit in einem Geschwindigkeitsrechner 5 der Geschwindigkeitssollwert ν gebildet, der über einen Regler 6 den Motor 7 für den Vorschub der Nibbelmaschine aussteuert. Der Istwert der*, der z.B. von einer mit dem Motor 7 gekuppelten Tachometermaschine 8 abgenommen wird, wird zu den Zeitpunkten t^ und tp mit der Jeweils dann vorliegenden Vorschubgewchwindigkeit ν verglichen. Ergibt dieser Vergleich in den Bausteinen 9 und 10 daß im ersten Fall der Istwert hinter dem Sollwert zurückliegt und im anderen Fall, daß er dem Sollwert noch zu weit vorauseilt, so wird ein Störungssignal St abgegeben. Ferner wird hinsichtlich der errechneten Beschleunigung b im Baustein 11 geprüft, ob dieser Wert nicht etwa einen zulässigen maximalen Wert b_z überschreitet. Ist dies der Fall, so wird ebenfalls ein Störungssignal ausgegeben. Außerdem wird in einem Baustein 12 überwacht, ob der Geschwindigkeitsistwert einen zulässigen Höchstwert ν _z überschreitet.

Wie nicht näher erläutert zu werden braucht, ist die Umwandlung der rechteckf örmigen Wegfläche S nicht unbedingt in der Weise erforderlich, daß eine Dreiecksfläche gebildet wird. Es ist auch jede andere Modifikation möglich, wobei als Voraussetzung aber immer beachtet werden soll, daß die Beschleunigungen bzw. Verzögerungen gewisse Grenzwerte nicht übersteigen. *)Geschwindigkeit

6 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

ί1. !Einrichtung zur Vorgabe der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstückes relativ zum Werkzeug bei einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine, bei der der jeweils verfahrbare Vorschubweg durch die Zeit begrenzt ist, in der das Werkzeug während des Hubes entsprechend der vorgegebenen Hubzahl je Zeiteinheit nicht im Eingriff mit dem Werkstück steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabezeit (T) für jede Hubzahl in einem Hub ermittelbar ist und daß aus Freigabezeit und programmiertem Vorschubweg (s) je Hub selbsttätig die zur Zurücklegung des Vorschubweges erforderlichen minimalen Beschleunigungen und Verzögerungen (b^, b₂) für die Bildung des Sollwertes (v) der Vorschubgeschwindigkeit ermittelbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungen und Verzögerungen Cb₁, b₂) aus dem sofortigen Anschließen einer Beschleunigungszeit eine Verzögerungszeit bestimmbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beschleunigungs- und Verzögerungszeit und Beschleunigungen und Verzögerungen (b^, b₂) gleich groß bestimmbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beschleunigungen und Verzögerungen als konstante Größen zu ermitteln sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zu einem Zeitpunkt (t«., t₂) während der Beschleunigungsund während der Verzögerungszeit die Differenz zwischen vorgegebenem Sollwert und Istwert der Vorschubgeschwindigkeit ermittelbar ist und daß beim Überschreiten vorgegebener Differenzwerte ein Stillsetzbefehl (St) an die Maschine ausgebbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten eines maximal zullssigen Wertes der Vorschubgeschwindigkeit (v) und/oder der errechneten Beschleunigung ein Stillsetzbefehl (St) ausgebbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED