DE2556108C3

DE2556108C3 - Vorrichtung zur optimalen Anpassung einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine an den Bearbeitungsvorgang eines Werkstückes

Info

Publication number: DE2556108C3
Application number: DE2556108A
Authority: DE
Inventors: Guenter 8521 Spardorf Broemer; Wolfgang Ing.(Grad.) 7030 Boeblingen Kanzler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2556108B2; CH607692A5; DE2556108A1; US4144780A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optimalen Anpassung einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine an den Bearbeitungsvorgang für das Werkstück, bei der die numerische Steuerung der vorzugebenden Vorschubgeschwindigkeit des Werk-Stücks relativ zum Werkzeug entsprechende Befehle für die Größe der einzelnen, während der Freigabezeit des Nibbelstempeis erfolgenden Vorschubschritte und die Anzahl der Stempelhübe liefert.

Numerisch gesteuerte Nibbelmaschinen werden heute im großen Umfang zur Blechbearbeitung benutzt (vgl. beispielsweise Siemens-Zeitschriften 1970, S. 74 — 79 und 1973, Seiten 70 und 71, und zwar die jeweiligen Beihefte über numerische Steuerungen). Beim Dauernibbeln wird dabei in jedem Hub durch verstellbare « Endschalter im Stößelweg der Vorschub freigegeben, unaf zwar während der Zeit, in der sich das Werkzeug außerhalb des Werkstückes befindet (vgl. z. B. DE-OS 27 299). 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 Vorschubge^ schwindigkeit vorgegeben wird. In Verbindung mit der jeweils anstehenden, durch die Endschalterbefehle definierten Freigabezeit ergibt sich dann der jeweils ausgeführte Vorschubweg pro Hub.

Diese Art der Programmierung erfordert vom Programmierer einen gewissen Rechenaufwand, Einfacher ist die Programmierung des Vorschubes je Hub. Ein weiterer Nachteil der bekannten Methode 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 Vorrichtung der eingangs genanntej Art so auszubilden, daß bei möglichst optimaler Ausnutzung der Freigabezeit eine Überlastung der Maschine vermieden wird

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der für jede Hubzahl in einem Hub festgestellten Freigabezeit sowie dem programmierten Vorschubweg je Hub über die zur Zurücklegung des Vorschubweges erforderlichen minimalen Beschleunigungen und Verzögerungen der Sollwert für die Vorschubgeschwindigkeit ermittelbar ist Auf diese Weise läßt sich die vorgegebene Wegzeitfläche vorteilhaft geschwindigkeitsmäßig aufteilen. Günstige Werte ergeben sich dann, wenn sich an eine von der Beschleunigung abhängige Steigerung des Geschwindigkeitssollwertes unmittelbar eine von der Verzögerung abhängige Verringerung des Sollwertes anschließt Zur Vereinfachung dieses Ermittlungsvorganges kann dabei davon ausgegangen werden, daß Beschleunigungs- und Veraögerungszeit des Sollwertes und Beschleunigung und Verzögerung gleich groß gewählt werden. Hierdurch ergibt sich aus der Freigabezeit auch ohne weiteres der Bremseinsatz.

Eine Überwachung des so ermittelten Sollwertes der Vorschubgeschwindigkeit ist auf einfache Weise dadurch möglich, daß zumindest zu einem Zeitpunkt während der Beschleunigungs- und während der Verzögerungszeit dieser Wert mit dem Istwert der Vorschubgeschwindigkeit und/oder einem Grenzwert vergleichbar ist, und daß beim Überschreiten vorgegebener Werte ein StillsetzbefeW an die Maschine ausgegeben wird. Auf diese Weise wird z. B. überwacht, ob während der Hochlaufphase die Maschine zu sehr hinter dem vorgegebenen Sollwert hinterherläuft oder ob während der Verzögerungsphase die Geschwindigkeit trotz der sich verringernden Sollwertgeschwindigkeit noch zu hoch ist.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Gesehwindigkeits-Zeitdiagramm für den Vorschub der Nibbelmaschine und

F i g. 2 ein Schaltungsschema zur Berechnung der Sollgeschwindigkeit für den Vorschub.

Wie bereits erv/ähnt, ist zunächst durch Messung in z. B. einem Leerhub die Zeit 7 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_m — 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-=-wird dann also die Maximalgeschwin-

digkeit v_ma, erreicht, und zwar ergibt sich diese aus der

T
Beschleunigung b\ mal der Zeit -j < wobei die

Beschleunigung, wie dargestellt, der tg « des Geschwin-

Ύ
digkeitsverlaufes ist Ab dem Zeitpunkt-j wird dann mit

der gleichen negativen Beschleunigung bi (Verzögerung) gearbeitet, d. h. der Geschwindigkeitssollwert ν wieder bis zum Zeitpunkt 7 'auf Null herabgefahren. Wie nicht näher dargestellt, wird hier ein kleiner Abstand einzuhalten sein, damit der Vorschub rechtzeitig vor Eindringen des Werkzeuges in das Werkstück stillgesetzt wird.

In das Diagramm sind ferner noch die Punkte A und B eingetragen, in denen lu den Zeiten ii und f2 der Schleppfehler, d. h. die Sollistdifferenz der Geschwindigkeit überwacht wird; femer auch noch der höchst zulässige Vorschub V_n^_x *

Bei der Ermittlung von b\ und O₂ wird dabei von folgenden Gesetzmäßigkeiten ausgegangen. Die halbe

Fläche-^-ergibt sich bei Verwendung einer mittleren Geschwindigkeit

v_m /ü y = v_m ■ y -

Diese Fläche muft nach den vorausgegangenen Definitionen gleich der halben Fläche des Dreieckes gemacht werden. Daraus ergibt sich folgende Beziehung:

1 I - I

Ferner gilt noch:

, T

°"» ⁼ ^bi ■ τ ·

Daraus ergibt sich dann für die Beschleunigung h_t der Wert:

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

Aus diesen so ermittelten Werten ^cür 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 verschilffen wird.

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

Durch die Signale E von im Stößelweg liegenden Endschaltern wird während der in einem Leerhub gemessenen Freigabezeit T eine Uhr 1 auf einen Speicher 2 durchgeschaltet der nach dem Leerhub einen der Freigabezeit Γ entsprechenden Wert enthält Dieser Wert T wird mit dem programmierten Vorschubweg pro Hub S, der in einem Speicher 3 niedergelegt ist gemäß obiger Gleichung zur Bildung der Beschleunigung in einem Beschleunigungsrechner 4 zusammengefaßt Aus diesem Bc^hleunigungswert wird mit Hilfe der Zeit in einem Geschwwidigkeitsrechner 5 der Geschwindigkeitssollwert ν gebildet der über einen Regler 6 den Motor 7 für den Vorschub der Nibbelmaschine aussteuert Der Istwert der Geschwindigkeit ^er z. B. von einer mit dem Motor 7 gekuppelten Tachometermaschine 8 abgenommen wird, wird zu den Zeitpunkten t\ und ?2 mit der jeweils dann vorliegenden Vorschubgeschwindigkeit 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 bzüberschreitet Ist dies der Fall, so wird ebenfalls ein Störungssignal ausgegeben. Außerdem wird in einem Baustein 12 überwacht, ob der Geschwindigkeitsistwert einen zulässigen Höchstwert Vnwz überschreitet

Wie nicht näher erläutert zu werden braucht, ist die Umwandlung der rechteckförmigen Wegfläche 5 nicht unbedingt in der Weise erforderlich, daß eine Dreiecksfläche gebildet wird. Es ist auch jecte andere Modifikation möglich, wobei als Voraussetzung aber immer beachtet werden soll, daß die Beschleunigungen bzw. Verzögerungen gewisse Grenzwerte nicht übersteigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur optimalen Anpassung einer numerisch gesteuerten Nibbelmaschine an den Bearbeitungsvorgang für das Wencstück, bei der die numerische Steuerung der vorzugebenden Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks relativ zum Werkzeug entsprechende Befehle für die Größe der einzelnen, während der Freigabezeit des Nibbelstempeis erfolgenden Vorschubschritte und die Anzahl der Sternpelhübe liefert, dadurch gekennzeichnet, daß aus der für jede Hubzahl in einem Hub festgestellten Freigabezeit (T)sowie dem programmierten Vorschubweg (S) je Hub über die zur Zurücklegung des Vorschubweges erforderlichen minimalen Beschleunigungen (b\) und Verzögerungen (fa) der Sollwert (V) für die Vorschubgeschwindigkeit ermittelbar ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daä sich an eine von der Beschleunigung (ih) abhängige Steigerung des Sollwertes ^VJ für die Vorschubgeschwindigkeit unmittelbar eine von der Verzögerung abhängige Verringerung des Sollwertes (V) anschließt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beschleunigung und Verzögerung sowie Steigerungszeit und Verzögerungszeit des Sollwertes (V) für die Vorschubgeschwindigkeit gleich groß gewählt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ά<°> zur Überwachung des ermittelten Sollwertes (V) für die Vorschubgeschwindigkeit dieser Wert zu definierten leitpunkten (tu f2) mit dem Istwert und/oder ein>;m Grenzwert vergleichbar ist und beim Überschreiten rorgegebener Werte ein Stillsetzbefehl (St) ausgebbar ist.