-
Berührungslose Vorrichtung zum Steuern von Bearbeitungsmaschinen
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Steuern
von längs eines Förderweges hintereinander angeordneten Maschinen zur Bearbeitung
eines Werkstückes.
-
Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich,
auf die Arbeitsfolgesteuerung von längs einer Maschinenstrasse angeordneten Holzbearbeitungsmaschinen,
mit denen automatisch und sukzessive z.B. an Holz- oder Spanplatten, Rillen Nuten,
Kantenumleimer und dergleichen angebracht werden. Bislang erfolgte die Folgesteuerung
der Arbeitsabläufe der einzelnen Bearbeitungsmaschinen unter Vorsehen von längs
der Maschinenstrasse
an geeigneten Stellen angeordneten mechanischen
Endschaltern, die vom z.B. mittels einer Förderkette bewegten Werkstück selbst im
Sinne eines Ein- oder Ausschaltens des betreffenden Arbeitsvorganges betätigt wurden.
Die mechanische Steuerung hat jedoch den Nachteil, dass Umrüstungsarbeiten an der
Maschinenstrasse auf andere Werkstückabmessungen und/oder Bearbeitungsabläufe: zum
Teil erhebliche Ausfallzeiten bedingen, da das Einstellen der in der Regel zahlreich
vorhandenen Endschalter umfangreiche manuelle Arbeiten erfordert. Diese Arbeiten
setzen darüber hinaus erfahrenes Personal voraus. Ferner hat die Praxis gezeigt,
dass sich infolge der direkten Berührung zwischen den Endschaltern -hierbei handelt
es sich in der Regel um Schleifbügel oder Nocken -und der Werkstückoberfläche auf
dieser häufig Schleifspuren oder Kratzer ausbilden, die entsprechende Nachbearbeitungen
erfordern. Zwar hat man auch schon vorgeschlagen, statt berührender Endschalter
berührungslos arbeitende Schalter, z.B. in Form von Lichtschranken, vorzusehen,
jedoch haben sich diese Schalter häufig als zu störanfällig für den praktischen
Betrieb erwiesen.
-
Ausserdem wird mit dem Vorsehen solcher Schalter das Problem hinsichtlich
der Schwierigkeiten beim Umrüsten der Maschinenstrasse nicht beseitigt.
-
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine berührungslos
arbeitende Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, mit der die Festlegung
der Ansteuerbereiche für die einzelnen Bearbeitungsmaschinen voll elektronisch erfolgen
soll und die ein einfaches, sicheres und rasches Umrüsten bzw.
-
Nachstellen der einzelnen Bearbeitungsmaschinen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Vorsehen eines Impulsgebers
zur Abgabe eines Impulses pro einer bestimmten durchlaufenden Partiallänge des Förderweges
und durch je einen einer Bearbeitungsmaschine zugeordneten Speicher mit einer Schaltungslogik
gelöst, welcher Speicher eine, einer vorgegebenen
Bearbeitungswegstrecke
des Förderweges entsprechende Anzahl an nacheinander durch die Impulse vom Impulsgeber
beaufschlagbare Speicherplätze enthält.
-
Erfindungsgemäss wird somit elektronisch der Förderweg, beispielsweise
über einen an dessen Auslaufende angeordneten Drehgeber, in geeignete Partiallängen
von z.B. 1 mm aufgeteilt. Pro Partiallänge gibt der Impulsgeber einen Impuls ab,
der anzeigt, dass die Förderkette bzw. das darauf befindliche Werkstück um den betreffenden
Betrag weiterbewegt wurde. Der Impuls wird der erfindungsgemässen Elektronik in
Form von den einzelnen Bearbeitungsmaschinen zugeordneten Speichern zugeführt. Jeder
Speicher hat eine der ihm zugeordneten Bearbeitungswegstrecke des Förderweges entsprechende
Anzahl an Speicherplätzen, die fortlaufend vom Impulsgeber beaufschlagt werden.
Eine Schaltungslogik in den Speichern sorgt dafür, dass die gewünschten Maschinenfunktionen
in Gang gesetzt werden, sobald eine Beaufschlagung von ein oder mehreren ausgewählten
Speicherplätzen, entsprechend einer bestimmten Bearbeitungsweglänge, vorliegt.
-
Bei der erfindungsgemässen Steuerung entfallen somit vom Werkstück
zu betätigende Endschalter bzw. mechanisch bewegte Teile. Ausserdem wird ein besonders
einfaches, zuverlässiges und sicheres Umrüsten bzw. Nachstellen der einzelnen Bearbeitungsmaschinen
ermöglicht, da hierzu lediglich eine Einstellung der Schaltungslogik an die gewünschten
Verhältnisse erforderlich ist und dann wieder exakt eingestellte und genau reproduzierbare
Bearbeitungswegstrekken vorliegen. Weitere, mit der Erfindung erzielte Vorteile
sind: Geringere Verdrahtung an der Maschine selbst, leichte Fehlerordnung in der
Elektronik, hoher Bedienungs- und Wartungskomfort, insbesondere in Verbindung mit
der sich anbietenden Modulbauweise für die Elektronik und eine höhere Lebensdauer
der Steuerausrüstung, da keine bewegten Teile vorliegen.
-
Zwischen benachbarten Bearbeitungsmaschinen können längs des Förderweges
bearbeitungsfreie Wegstrecken vorliegen. Um solche Wegstrecken zwischen benachbarten
Bearbeitungsmaschinen bzw. Speichern zu überbrücken, wird erfindungsgemäss weiter
vorgeschlagen, dass zwischen jedem Speicher ein Zwischenspeicher in Form eines Schieberegisters
vorgesehen ist. Die zwischen benachbarten Speichern gegebenenfalls verfahrensmässig
notwendigen Lücken werden somit elektronisch durch kleine programmierbare Zwischenspeicher
überbrückt. Jeder Speicherplatz eines solchen Zwischenspeichers kann entweder einer
besagten Partiallänge des Förderweges oder einem Vielfachen einer Partiallänge entsprechen.
-
Ein besonders einfaches und rasches Umrüsten bzw. Nachstellen des
Bewegungsablaufes der Bearbeitungsmaschine und/oder der Bearbeitungsweglänge kann
gemäss einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass jedem Speicher
ein oder mehrere, mit den Speicherplätzen gekoppelte einstellbare Impulszähler zugeordnet
sind, um bei Erreichen einer eingestellten Impulszahl die Bearbeitungsmaschine entsprechend
anzusteuern.
-
Schliesslich zeichnet sich eine andere Weiterbildung der Erfindung
dadurch aus, dass jedem Zähler ein Vorschubanpassungsschalter zugeordnet ist, um
die am Zähler eingestellten Werte um bestimmte Werte zu vergrössern oder zu verkleinern.
Wenn sich daher zeigt, dass ein Bearbeitungsvorgang zu früh oder zu spät in Gang
gesetzt worden ist, so kann mittels des besagten Schalters der am Zähler eingestellte
Wert um bestimmte Weglängen vergrössert bzw.
-
verkleinert werden, so dass die eingestellten Werte leicht an geänderte
Vorschubverhältnisse angepasst werden können.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine schematische
Ansicht von einem Förderweg mit mehreren längs dessen Länge schematisch angedeuteten
Bearbeitungsmaschinen, Fig. 1B ein Blockschaltbild von der zugehörigen elektronischen
Steuervorrichtung, Fig. 2A eine schematische Ansicht von einem elektronischen Zählereinschub
mit vier Zählern und Vorschubanpassungsschaltern, Fig. 2B die Zordnung der an den
Zählern nach Fig. 2A eingestellten Werte an einem plattenförmigen Werkstück.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhang mit der Folgesteuerung
von Holzbearbeitungsmaschinen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung
nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt ist, sondern überall dort Anwendung finden
kann, wo es gilt, ein im wesentlichen schlupffrei längs eines Förderweges bzw. einer
Maschinenstrasse bewegtes Werkstück nacheinander bestimmten Arbeitsvorgängen zu
unterziehen.
-
In Fig. 1A ist schematisch eine Maschinenstrasse, bestehend aus einem
Förderweg, z.B. einer Förderkette 1, dargestellt, die ein nicht gezeigtes Werkstück
in Richtung des Pfeiles 2 längs einer Reihe von Bearbeitungsmaschinen 5, 7, 9 bewegt.
Die Bearbeitungsmaschinen sind in der Regel in Abstand voneinander längs der Förderkette
angeordnet, so dass zwischen benachbarten Maschinen bearbeitungsfreie Wegstrecken
6, 8 vorliegen. Bei der Maschine 5 kann es sich z.B. um ein Magazin, bei der Maschine
7 um eine Kappvorrichtung und bei der Maschine 9 um eine Schleifvorrichtung handeln.
Vorzugsweise am Ende des Förderweges ist erfindungsgemäss ein Impulsgeber, z.B.
in Form eines Drehgebers 4, vorgesehen und
derart mit der Förderkette
gekuppelt, dass pro einer bestimmten Partiallänge, mit der die Förderkette 1 weiterbewegt
wurde, ein Impuls erzeugt wird. Durch den Impulsgeber 4 wird somit der gesamte Förderweg
der Kette 1 in Partiallängen von z.B. 1 mm aufgeteilt. Am gegenüberliegenden oder
Einlaufende der Förderkette 1 ist weiter ein Erfassungsschalter 3, z.B. in Form
eines herkömmlichen oder berührungslosen Endschalters, vorgesehen, der ein Signal
abgibt, das anzeigt, ob ein Werkstück vorhanden ist oder nicht.
-
In Fig. 1 B ist die der beschriebenen Maschinenstrasse zugeordnete
elektronische Steuervorrichtung nach der Erfindung schematisch wiedergegeben. Diese
besteht im wesentlichen aus einer Takt- und Richtimpulssteuerplatte 10, die als
Eingang den Ausgang des Impulsgebers 4 erhält. Die Steuerplatte 10 hat im wesentlichen
die Aufgabe, die Impulse des Impulsgebers 4 systemgerecht so zu verarbeiten, dass
damit die nachfolgend näher beschriebenen Speicher 11, 14, 17 direkt angesteuert
werden können. Ausserdem versetzt die Steuerplatte 10 die Speicher bei Einschalten
der gesamten Anlage in einen definierten Ausgangszustand und schaltet die gesamte
Anlage vorzugsweise nach Verstreichen einer vorgewählten Verzögerungszeit, automatisch
bei Betriebsstörungen, z.B. bei einem Netzausfall, in einen Leerlaufzustand, bei
dem die noch in der Anlage befindlichen Werkstücke ohne Bearbeitung ausgefahren
werden.
-
Nach bestimmten Förderwegstrecken vom Schalter 3 entfernt, müssen
die Funktionen der einzelnen Maschinen durchgeführt werden. Die Steuerung dieser
Funktionen erfolgt erfindungsgemäss durch Vorsehen von je einem Speicher 11, 14,
17 mit einer Schaltungslogik pro Bearbeitungsmaschine, d.h. der Bearbeitungsmaschine
5 ist der Speicher 11, der Bearbeitungsmaschine 7 der Speicher 14 und der Bearbeitungsmaschine
9 der Speicher 17 zugeordnet. Jeder Speicher weist eine Anzahl von Speicherplätzen
auf, wobei jeder Speicherplatz der besagten Partiallänge der Förderkette entspricht,
und
die Gesamtanzahl von Speicherplätzen demzufolge gleich der Summe
der Partiallängen ist, die für die von der betreffenden Bearbeitungsmaschine 5,
7, 9 längs der Förderkette 1 eingenommene Bearbeitungsygstrecke gleichkommt. Bei
einer Auflösung von 1 mm und einer Bearbeitungsstrecke für die betreffende Maschine
von beispielsweise 1 m ist somit ein Speicher mit looo Speicherplätzen erforderlich.
Jedem Speicher 11, 14, 17 ist weiter eine Elektronikplatte 12, 15, 18 zugerodent,
in der die Werte von ein oder mehreren einstellbaren Zählern systemgerecht verarbeitet
werden.
-
Der nachfolgend näher beschriebene Zähler zählt dann bis zu einem
eingestellten Wert die Anzahl von vom Impulsgeber 4 sukzessive beaufschlagten Speicherplätzen
ab. Sobald die eingestellte Impulsanzahl erreicht ist, wird über die im Speicher
eingebaute Schaltungslogik ein Signal abgegeben, welches die betreffende Maschinenfunktion
auslöst.
-
Erfindungsgemäss ist weiter zwischen jedem Speicher 11, 14, 17 ein
Zwischenspeicher in Form eines Schieberegisters 13, 16 vorgesehen.
-
Mit diesen Zwischenspeichern werden elektronisch die bearbeitungsfreien
Wegstrecken 6,8 längs des Förderwegs 1 überbrückt. Diese Zwischenspeicher sind auf
bestimmte Anzahlen von Speicherplätzen programmierbar, so dass sich mit ihnen beliebige
Wegstrecken von beispielsweise 4 cm bis 138 cm in Stufen von 1 cm überbrücken lassen.
Damit ist die gesamte Förderwegstrecke der Förderkette 1 durch die Speicherplätze
in den Speichern 11, 13, 14, 16 und 17 wiedergegeben.
-
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Steuervorrichtung anhand eines
Beispiels beschrieben. Es sei angenommen, dass eine der längs der Förderkette 1
angeordneten Maschinen eine Maschine zum Einfräsen von Nuten in ein Werkstück ist.
In das Werkstück sollen dabei zwei Nuten unterschiedlicher Breite in Abstand voneinander
eingebracht werden. Das Werkstück befindet sich auf der Förderkette 1, und der Erfassungsschalter
3 hat an den ersten Speicher
ein Signal abgegeben, dass ein Werkstück
vorhanden ist, so dass mit fortschreitender Werkstückbewegung die im Speicher befindlichen
Speicherplätze entsprechend den Impulsen von Impulsgeber 4 beaufschlagt werden.
Durchläuft die Vorderkante des Werkstückes eine in geeignetem Abstand vom Fräswerkzeug
vorgesehene Nullmarke, so beginnen die dem betreffenden Speicher zugeordneten Zählwerke
die Anzahl an beaufschlagten Speicherplätzen abzuzählen. Entsprechend dem vorliegenden
Bearbeitungsvorgang sind in Fig. 2 A vier einstellbare Zähler 20, 21, 22, 23 auf
einer gemeinsamen Einschubplatte 19 angeordnet. Der Zähler 20 gibt beispeilsweise
die von der Vorderkante des Werkstückes durchlaufene Wegstrecke an, nach der das
Fräswerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück gebracht werden soll. Der Zähler 21 bestimmt
die Wegstrecke, nach der das Fräswerkzeug wieder zurückgezogen wird, der Zähler
22 die Wegstrecke, innerhalb der das Fräswerkzeug ausser Eingriff mit dem Werkstück
bleibt bzw. nach der das Fräswerkzeug wieder in das Werkstück eingefahren wird und
der Zähler 23 die Wegstrecke, nach der das Fräswerkzeug wieder ausser Eingriff mit
dem Werkstück gebracht wird. Sämtliche Wegstrecken beziehen sich auf die Vorderkante
des Werkstückes. Sobald die an den Zählern eingestellten Werte, entsprechend einer
Vielzahl von Partiallängen, erreicht sind, wird der im Speicher eingebauten Schaltungslogik
ein Signal zugeführt, welches die betreffenden Ansteuervorgänge am Betätigungsorgan
für das Fräswerkzeug ausführt. Eine Umstellung auf andere Fräsnutlängen oder auf
das Fräsen von ein oder mehreren Nuten lässt sich somit sehr einfach dadurch vornehmen,
dass man an den Zählern entsprechend geänderte Zählwerte einstellt. Jeder Zählerwert
entspricht einer Partiallänge von beispielsweise 1 mm. Wird am unteren Zähler 23
ein Wert eingestellt, der grösser als die Werkstücklänge ist, so kommt das Fräswerkzeug
erst hinter der Hinterkante des Werkstückes in seine zurückgezogene
Ausgangsstellung
zurück. Soll nur die erste Nut kurz hinter der Vorderkante des Werkstückes vorgesehen
werden, so lässt sich dies dadurch erreichen, dass die Zähler 20 und 21 die gezeigten
Werte behalten, jedoch die Zähler 22 und 23 auf Werte eingestellt werden, die grösser
als die Werkstücklänge sind. Das gleiche Ergebnis wird erzielt, wenn die Zähler
22 und 23 identische Zahlenwerte aufweisen.
-
Wie in Fig. 2B dargestellt, weist die Einschubplatte 19 weiter zwei
Vorschubanpassungsschalter S1, S2 auf, mit denen sich die vier Ansteuerungswerte
der Zähler gemeinsam so verschieben lassen, dass die Ansteuerungswerte um gewisse
Wegstrecken vor- oder zurückgelegt werden. Damit lässt sich der Einfluss von sehr
grossen oder sehr kleinen Vorschubgeschwindigkeiten berücksichtigen.
-
Der Schalter S1 kann beispielsweise die Ansteuerungswerte um 16 mm
pro Stufe, der Schalter S4 um beispielsweise 2 mm pro Stufe verändern. Wenn beispielsweise
die Ansteuerungswerte von sämtlichen Zählern 20, 21, 22, 23 um 22mm früher erfolgen
sollen, wird der Schalter S1 um eine Stufe zur kleineren Zahl und der Schalter um
um drei Stufen zur kleineren Zahl verstellt. Bei Vorschubgeschwindigkeitsänderungen
brauchen also nur die Schalter S1 und in in entsprechender Weise betätigt werden.
Dies erfolgt bei hohen Geschwindigkeiten auf kleinere Zahlen und bei geringen Geschwindigkeiten
auf grössere Zahlen.
-
Im vorliegenden Beispiel wurde stets fortlaufend in den Zählern 20,
21, 22 und 23 von Null bis zu den eingestellten Werten gezählt. In manchen Fällen
findet eine Bearbeitung des Werkstückes jedoch stets erst nach einer gewissen gleichbleibenden
Entfernung von einer Nullmarke statt. In diesem Fall kann das eigentliche Zählen
erst ab einer vorgegebenen durchlaufenen Wegstrecke erfolgen, so dass in den Zählern
lediglich die noch zu der vorgegebenen Wegstrecke hinzukommenden Weglängen einzustellen
sind.
-
Die Erfindung wurde vorausgehend anhand eines Ausführungsbeispieles
erläutert. Es versteht sich jedoch, dass der Fachmann aufgrund der gegebenen Lehre
zahlreiche Modifikationen vornehmen kann, ohne dass hierdurch vom Wesen und Schutzbereich
der Erfindung abgewichen wird.