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Ful Bearbeitunsmaschine vorgesehene und in einer in der Steuerungs-
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vorrichtung für die Bearbeitunesmaschine enthaltene Kontrolleinheit.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinheit und
dabei im besonderen auf eine solche Kontrolleinheit, die teils dazu vorgesehen ist,
bei BearbeitunGsmaschinen zur Anwendung zu kommen und teils dazu vorgesehen ist,
in einer Steuerungsvorrichtung für die Bearbei tungsmasehine untergebracht zu werden.
Unter Bearbeitungsmaschine wird in der nachstehenden Beschreibung eine halb- oder
vollautomatische Maschine zur ilerstellung von Fertig- oder iialberzeugnissen verstanden.
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Beispiele für solche Bearbeitungsinaschinen sind Drehbänke, Bohrmaschinen,
Schneideinaschinen, Stanzmaschinen Exzenterpressen usw. Die für die Erfindung bezeichnende
Kontrolleinheit ist so beschaffen, dass sie entweder bei Fehlern die in der Steuerungsvorrichtung
oder der Kontrolleinheit selbst auftreten bzw. bei Empfang einer Information, die
von einer erwarteten Information der zur Bearbeitungsmaschine gehörenden oder in
dieser eingebaute andere Kontroll- oder Steuerungsvorrichtungen abweicht, eine Aktivierung
der Bearbeitungsmaschine verhindert, oder, wenn die Information nach einer Aktivierung
der Bearbeitungsmaschine in Erscheinung tritt, diese zum Stehen bringt.
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Die für die Erfindung bezeichnende Kontrolleinheit kann bei jeder
beliebigen Art von Steuerungsvorrichtungen zur Anwendung kommen, aber nachdem die
Kontrolleinheit eine besonders für eine Steuerunesvorrichtung für Stanz- oder Pressmaschinen
(Exzenterpressen) passende Anwendung erhält und nachdem an Kontrolleinheiten gerade
für diese Maschinen besonders hohe Ansprüche gestellt werden, wird in der nachfolgenden
rcocrcibung
als AnWcrdungsbeispiel eine Stanzzaschine angegeben.
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Es sind bereits eine Mehrzahl verschiedener Steuerungsvorrichtungen
für Stanzmaschinen bekannt, durch welche verhindert wird, dass die Stanzmascliine
einen Arbeitszykel ausführt, bevor eine Reihe von Bedingungen erfüllt sind.
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Sobald eine Bedingung nicht erfüllt ist, soll die Stanzmaschine augenblicklich
angehalten werden, unabhängig in welcher Phase des Arbeitszykels sich die Maschine
gerade befindet. Zu diesem Zweck ist eine mechanische Bremse vorhanden, die aktiviert
wird und diese Bremse ermöglicht ein Anhalten der Stanzmaschine innerhalb kürzester
Zeit.
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Als Beispiel kann angeführt werden, dass dieser Zeitintervall in der
Grössenordnung von zehn Millisekunden (ms) liegen kann.
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Es ist jedoch offenbar, dass die gesamte Zeit die zum Anhalten der
Stanzmaschine Gebraucht wird, nicht nur auf der oben genannten Verzögerung berulit,
sondern ebenfalls auf der Reaktionszeit für die Steuerungsvorrichtung selbst. Die
Reaktionszeit ftir die Steuerungsvorrichtung soll vom Augenblick der Aktivierung
einer zur Steuerungsvorrichfung gehörenden Einheit anterechnet werden, bis ein Aussignal
von der Steueningsvorrichtung auftritt, welches das Anhalten der Stanzmaschine initiert.
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Bei bereits melir oder weniger bekannten elektromechanischen Steuerungsvorrichtungen
hat es sich gezeigt, dass die Reaktionszeit der Steuerungsvorrichtung von gleicher
Grössenordnung ist, wie die Stoppzeit der Stanzmaschine Aufgabe der Erfindung ist,
eine Anweisung über eine Steuerungsvor richtung zu geben und dabei im besonderen
eine in dieser enthaltenen Kontrolleinheit, die eine bedeutend kürzere Reaktionszeit
als die bereits bekannten elektromechanischen Steuerungsvorrichtungen aufweist,
welches u. a. darauf beruht, dass die Steuerungsvorrichtung und Kontrolleinheit
völlig elektronisch beschaffen ist.
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Ausserdem hat es sich als eine unumgängliche Forderung erwiesen, dass
die Steuerungsvorrichtungen und Kontrolleinheiten, welche bei
Stanzmaschinen
zur Anwendung kommen, so beschaffen sind, dass ein einzicer FehlerX wo dieser auch
i r auftritt, die Steuerungsvorrichtung trotz des Fehlers nicht nl:tiviert, sondern,
sobald ein Fehler wo auch immer in Erscheinung tritt, die Stanzmaschine anhält.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Frfindung ist, Anweisung über
eine in der Steuerungsvorrichtung enthaltenen Kontrolleinheit zu geben, ide so konstruiert
ist, dass sie die oben genannten Forderungen erfüllt.
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Was in erster Linie als kennzeichnend für eine zur Bearbeitungsmaschine
gehörende und vorgesehene Kontrolleinheit entsprechend der vorliegenden Erfindung
ist, vrird im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben.
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Zwei derzeit vorgeschlagende Ausführungsformen einer für eine Bearbeitungsmashchine
vorgesehenen Steuerungs- und Kontrollvorrichtung sollen nachstehend unter Jiinweis
auf die beigefügte Zeichnung veranschaulicht erden, in der Fig. 1 in grober Vereinfachung
eine Vorderansicht einer Stanzmaschine zeigt, an welcher eine für die Erfindung
kennzeichnende Kontrolleinheit verwendbar ist, Fig. 2 eine Stanzmaschine gemäss
Fig. 1 in Seitenansicht zeigt, Fig. 3 eine Kontrolleinheit in grober Vereinfachung
mit Anwendung von zwei Mikrocomputern zeigt und Fig. 4 in Blockschemaform eine elektrtsch
betriebene Kontrolleinheit zeigt.
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Die für die Erfindung kennzeichnende Kontrolleinheit soll demnach
im Anschluss an eine Bearbeitungsmaschine angewendet werden und dabei vorzugsweise
in Anschluss an solche Bearbeitungsmaschinen, die unter die Bezeichnung Stanzen
oder Pressen fallen.
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Die genäss der Erfindung angewiesene Kontrolleinheit ist so beschaffen,
dass sie entweder bei Fehlern, die in der Steuerungsvorrichtung selbst oder der
L'ontrolleinheit auftreten bzw. bei Empfang einer Information, die von einer erwarteten
Information der zur Bearbeitungsmaschine gehörenden oder in dieser eingebaute andere
Kontroll- oder Steuerungsvorrichtungen abweicht, eine Aktivierung der Bearbeitungsmaschine
verhindert, oder, wenn die Information nach einer Aktivierung der Bearbeitungsmaschine
in
Erscheinung tritt, diese zum Stehen bringt.
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In Fig. 1 und 2 wird in grober Vereinfachung und in Seitenansicht
eine Stanzmaschine 1 gezeigt, in welcher ein Hohlraum la vorhanden ist in diesem
Hohlraum kann sich eine Stanze 2 in rertiknler Richtung bewegen. Das auszustanzende
Material (nicht abgebildet) Frird über dem Hohlraum la placiert wonach die Stanze
2 von einem Schwungrad 3 durch das tlateriel und in den Hohlraum 1a gepresst wird.
Die Stanze 2 ist über ein Gelenk mit einem Schwungrad 3 verbunden, welches mit einer
Exzenterwelle 4 und einer riktionskupplung 5 zusammenwirkt. Dem Schwungrad wurde
die Drehrichtung zugeteilt, der die Hinweisbezeichnung t'A" gegeben vcrdc. Die Aktivierung
der Stanzbewegungen geschieht durch das Auslösen einer Friktlonskupplung 5 welches
über zwei Ventile 6 und 7 erfolgt. Die beharrende Energie des Schwungrades wird
über die' Exzenterwelle auf die Stanze übertragen. Es soll an dieser Stelle darauf
hingewiesen werden, dass sowohl das Ventil 6 als auch 7 gleichzeitig eingeschaltet
sein muss, um die Friktionskupplung betätigen zu können.
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Ausser der Friktions0rupplung 5 werden ebenfalls Bremebacken aktiviert,
um ihre Vlirkung auf die Exzenterwelle zu lösen. Ausserdem ist ein Abfühlorgan 6a
und ein Abfühlorgan 7a vorhanden, um die Einstellage der Ventile 6 bzw. 7 abfühlen
zu können. In Nähe der Stanzauflage befindet sich ausserdem ein sog. Doppeldrücker
8, 9, welcher erforderlich macht, dass die linke Hand den Drücker 8 betätigt und
die rechte Hand gleichzeitig den Drücker 9 betätigen muss, um dadurch die Friktionskupplung
5 aktivieren zu können, zum Anschluss an das Schwungrad 3. Der Anlass dafür, dass
die Hände teils den DrUcker 8 und teils den Drücker 9 betätigen müssen, bevor eine
Aktivierung der Kupplung 5 erfolgt, ist, dass die Hände sich in einem im voraus
bestimmten Abstand von der Stanze während des Arbeitsvorganges befinden sollen.
Ausserdem kann eine Lichtschranlte (nicht gezeigt) zwischen den Doppeldrückern 8
und 9 und der Stanze 2 als zusätzlichen Schutz gegen unabsichtliches Einführen von
Körperteilen in die Nähe der Stanze 2 während des Arbeits-Vorganges, vorhanden sein.
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Auch andere Schutzvorrichtungen sind an einer Stanzmaschine üblich
da aber die Stanzmaschine keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt,
roersen
diese Teile nicht näher beschrieben.
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Die entsprechend der Erfindung angewiesene Kontrolleinheit gemäss
big. 3 bedient sich zweier Mikrocomputer, bezeichnet 20 und 21.
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Bei einer Aktivierung der Betätigungsvorrichtung 8 wird dem Milcrocomputer
20 über die Leitung 8a ein Aktivierungssignal zugeleitet und gleichzeitig erhält
der !likrocomputer 21 über die Leitung 8b ein Signal. Bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung
9 geht über die Leitung 9a auf gleiche Weise ein Aktivierungssignal an den Mikrocomputer
20 und ein Aktivierungssignal 9b an den Mikrocomputer 21.
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Die rfilcrocomputer 20 und 21 sind identisch gleich und die Funktion
in beiden Computern sind ebenfalls identisch gleich, weshalb sich die nachfolgende
Beschreibung auf den Mikrocomputer 20 beschränkt.
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Im Mikrocomputer 20 sind Kreise vorhanden, die das Erscheinen von
Aktivierungssignalen auf den Leitungen 8a und 9a registrieren und nur wenn diese
Aktivierungssignale innerhalb einer im voraus bestimmten Zeit (z.r. 0,5 sek) auftreten,
geschieht eine Weiterverarbeitung dieser Aktivierungssignale im Mikrocomputer 20.
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Es ist von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung, dass die im voraus
bestimmte Information, beispielsweise die Aktivierungseignale auf den Leitungen
8a, 9a, bzw. 8b, 9b zwei, vorzugsweise überein~ stimrenden, Signal-bearbeitenden
Geräten zugeführt werden, die in Fig. 3 durch die Mikrocomputer 20 und 21 dargestellt
sind. Diese sind so beschaffen, dass sie gleichzeitig ein Ausgangssignal auf einer
Leitung 208 bzw. fla erzeugen können. Die derartig erzeugten zwei Ausgangssignale
auf den Leitungen 20a bzw. 21a sind so geschaltet, dass sie jeweils eine der beiden
Betätigungseinheiten 6 bzw. 7 oder Ventile betätigen können. Diese beiden Einheiten
6 und 7 müssen, wie vorher in Verbindung mit Fig. 1 erwihnt, gleichzeitig aktiviert
sein, um die Bearbeitungsmaschine und eine zur Bearbeitungsmaschine gehörende Friktionskupplung
5 aktivieren zu können.
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Wenn die Aktivierungssignale auf den Leitungen 8a und 9a den Mikrocomputer
20 innerhalb der voraus bestimmten Zeitspanne erreicht haben, wird zwar der Arbeitszykel
der Bearbeitungsmaschine aktiviert, aber
während des Arbeitszykels
der Bearbeitungsmaschine werden dem trikrocom putet 20 über die Leitungen 20b nehrere
zeitlich getrennte Informationen zugeführt. Gleichzeitig werden diese Informationen
dem Mikrocomputer 21 über die Leitung 21b zugeführt. Der jeweilige Mikrocomputer
oder das, Signal-bearbeitende Gerät 20, 21 führt die Arbeitsbefehle in Abhängigkeit
von der Information aus, die entgegengenommen wird und diese Signalverarbeitung.
geschieht unabhängig voneinander. Wenn der Befehl ausgeführt ist, werden die Resultate
der jeweiligen Signal-bearbeitenden Geräte oder Ilikrocomputer miteinander verglichen.
Erst bei einem Abweichen beim Vergleich wird ein Kreis zum Anhalten der Maschine
angeregt.
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In Fig. 3 wird gezeigt, dass dem Mikrocomputer 20 ein Prüfkreis mit
der Bezeichnung 20' zugeordnet ist, wogegen dem Mikrocomputer 21 ein Prüfkreis mit
der Bezeichnung 21' zugeordnet ist. Diese Prüfki.eise können in Form von Software
bestehen, d. h. in den Programmbefehlen enthalten sein, die der Mikrocomputer auszuführen
hat. Der Prüfkreis 20' erhält Information über den Zustand des Mikrocomputers 21
über die Leitung 21c. Auf die gleiche Weise wird dem Prüfkreis 21' Information über
den Zustand des 1 Mikrocomputers eingegeben, über die Leitung 20c.
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Die Information, welche dem Mikrocomputer 20 und dem Mikrocomputer
21 eingegeben wird, kann von zweierlei Arten sein. Die erste Art von Signalen kann
von den äusseren Anlagen der Stanzmaschine herrühren und als beispiel für derartige
Signale kann genannt werden: a) Eigenhaltesignal, ausgegeben von einer Nockenscheibe,
welches während des Arbeitszykels 31 in Fig. 2 auftritt.
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b) 3remswächtersignal, ausgegeben von einer Nockenseheibe, welches
während des Arbeitszykels 32 in Fig. 2 auftritt.
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c) Signale, die von der Ventilüberwachung 6a und 7a, d. h. den Ventilen
6 und 7 herstammen.
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Die andere Art von Signalen kann aus Betätigungssignalen bestehen
und wie bereits genannt, werde dem Mikrocomputer 20 bzw. 21 Informationen eingegeben,
wenn die DrUcker 8 und 9 betätigt sind. Ausser diesen Betätigungssignalen können
dem Mikrocomputer auch folgende Signale zugeführt werden: a) Stopp- und Anlaufsignale,
wenn die Besrbeitungsmaschine auf automatischen Betrieb eingestellt ist.
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b) Information von der Lichtschranke und diese Informa-tion kann von
dreierlei Arten sein, nain l*: erstens, wenn zwei Unterbrechungen der Lichtschranke
erforderlich sind um den Anlauf der Bearbeitungsmaschine zu erzeugen, zweitens,
wenn die Lichtschranke nur einmal unterbrochen zu werden braucht um den Start der
Bearbeitungsmaschine auzulösen, drittens, wenn die Lichtschranlre als Schutz verwendet
wird, d. h. wenn die. Pearbeit'ingsmaschne so lange angehalten tvird, so lange die
Lichtschranke unterbrochen ist.
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Weiter können dem Mikrocomputer 20 und 21 selbstverstc-indlich Signale
eingegeben werden, die einer Funktionsumschaltung des gesamten Arbeitszykels der
Bearbeitungsmaschine entsprechen.
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Auf welche Art diese Signale von einer arbeitenden Stanzmaschine ausgegeben
werden, ist früher bekannt und das für die Erfindung am meisten kennzeichnende ist,
dass diese Signale jetzt gleichzeitig zwei parallel arbeitenden Signal-bearbeitenden
Geräten zugefiillrt werden sollen um in Abhängigkeit von der Signalinformation ausgehende
Leitungen vom jeweiligen signalbearbeitenden Gerät 20 alrtivieren zu können und
um die Zustandsignale des eigenen signalbearbeitenden Gerätes 20 mit den Zustandsignalcn
des anderen signalbearbeitenden Gerätes 21 vergleichen zu können.
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Ausser den oben genannten Informationen kann eine weitere Information
zugeführt werden, in dem die mit je einer Hand zu betätigenden Drücker 8, 9 vom
Mikrocomputer 20 und 21 abgefühlt werden, sobald die Betätigung aufhört und nur
für den Fall, dass beide Drücker geöffnete Kontakte aufweisen, ka2m eine weitere
Aktivierung der Bearbeitungsmaschine nach einer erneuten Betätigung der Drücker
8 und 9 erfolgen. Weiterhin können die Mikrocomputer 20 bzw. 21 selbstverständlich
so geschaltet werden, dass sie unmittelbar nach einer erteilten Information an den
Mikrocomputer 20 von den beiden Drückern 8 und 9 nochmals kontrollieren, dass die
beiden in den Drückern enthaltene Kontakte eine geschlossene Lage einnehmen und
dass erst nach dieser Kontrolle eine Indikation zur Aktivierung einer Bearbeitungsmaschine
erfolgt.
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In Fig. 4 wird in Blockschemaform eine alternative Ausführungsform
einer Kontrolleinheit gemäß Fig. 3 gezeigt, die auf logische elektronische Weise
aufgebaut ist. Das Leitungsbündel 31 ist für Signale gedacht, vom äußeren Zustand
der Stanzmaschine abhängig, wogegen das
Leitungsbündel 32 für Betätigungssignale
gedacht ist. Ausserdem ist ein besonders angepasster Pw: onsumschalter mit der Bezeichnung
33 vorhanden.
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In Pig. 4 sind auch signalbearbeitende Geräte gezeigt, welche für
eine parallele Ausführung der Funktionen vorgesehen sind und aus diesem Grunde wird
die nachfo] gende Beschreibung sich auf das si£nalbearbeitende Gerät im oberen
Teil der Fig. 4 beschränken.
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Aus Fig. 4 geht hervor, dass das Leitungsbündel 31 an eine Umschaltlogik
35 angeschlossen ist. Die Umschaltlogik wiederum ist an eine Gleichzeitigkeitskontrolle
36 und an eine Doppelschlaglogik 37 angeschlossen. Diese Doppelschlaglogik soll
gewährleisten , dass die Stanzmaschine nur einen Zykel je Druckbetätigung der Betätigungseinheiten
ausführen kann, auch wenn die Betätigungsseinheiten nach Vollendung eines Zykels
in Betätigungsstellung verbleiben sollten. Die Doppel schlaglogik 37 ist jedoch
an eine Dremswächterlogik 38 angeschlossen, die an ein UND-Gatter 39 angeschlossen
ist, dessen Ausgang über einen Verstärker 40 an die Leitung 20a für die Ectivierung
des Ventils 6 angeschlossen ist. Auf der Leitung 6a erscheint eine Information ueber
die Einstellage des Ventils 6. Die Umschaltlogik 35 ist über eine Leitung an eine
Synchronisationsausrüstung 41 angeschlossen, welche zusammen mit der Gleichzeitigkeitskontrolle
36, der Doppelschlaglogik 37, der Bremswächterlogik 38 und dem W¢D-Gatter 39 an
einen lsontrollscanner 42 angeschlossen ist. Dieser Kontrollscanner ist ao angeordnet,
dass er in verschiedenen Zeitabschnitten die Information auf verschiedenen Leitungen
im signalbearbeitenden Gerät des oberen Teils der Fig. 4 prüfen kann. Der Kontrollscsnner
42 ist mit einem entsprechenden Kontrollscanner 42' gekoppelt, der im anderen signalbearbeitenden
Gerät untergebracht ist. Auf die gleiche Weise ist die Synchronisationsausrüstung
41 mit der entsprechenden Synchronisationsausrüstung 41 verbunden und das gleiche
gilt für den Gleich-:eitigkeitskontrollki'eis 36, der mit einem gleichwertigen Gleichzeitig
keitskontrollkreis 36' zusammenwirkt.
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Vom Kontrollscanner 42 geht über dessen Ausgangsleitung 42a ein Signal
aus, welches von Prüfresultat abhängig ist, in dem dieses Signal entweder eine Indikation
für ein Weiterarbeiten der Stanzmaschine oder für ein Anhalten der Stanzmaschine
ergibt. Dieses Signal auf der
Leitung 42a vrird mit Signalen zur
Bremswächter 38 verglichen und wenn beide offen stehen wird (: z Ventil 6 durch
ein Signal auf der Leitung 20a aktiviert.
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Nachdem das Ventil 6 etwas träge im Abschalten ist, kann während eines
iiusserst kurzen Zeitabschnittes mit Hilfe des Yontrollscanners ein fingiertes Haltesignal
gesendet werden, um dadurch feststellen zu können, inwiefcrn das UND-Gatter 39 eine
richtige Indikation über seinen Ausgang abgibt. Sobald diese Kontrolle durchgeführt
ist, wird der Leitung 429 aufs Neue eine Information darüber zugeführt, dass die
Dearbeitungsmaschine ihren Eearbeitungszykel fortsetzen kann.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehenden als
Beispiele angeführten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann im Rahmen der nachstehenden
Patentansprüche Modifikationen unterzogen werden.
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L e e r s e i t e