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Verfahren zum Einrichten und bberwachen des Betriebes von Werkzeugmaschinen
sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Einrichten und überwachen des Betriebes von Werkzeugmaschinen,
beispielsweise Pressen und dergleichen, bei dem die Werte von antriebsseitigen Gebern
und werkzeugseitigen Kontrollgebern in einem mit dem Maschinenantrieb verbundenen
Steuergerät verglichen werden.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens mit antriebsseitigen Gebern und werkzeugseitigen Kontrollgebern,
die mit einem, mit dem Maschinenantrieb verbundenen Steuergerät gekoppelt sind.
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Gemäß einem bekannten Verfahren bzw. bei einer bekannten Vorrichtung
dieser Art, wie sie beipielßweise bei Pressen,
Stanzen und dergleichen
Werkzeugmaschinen eingesetzt sind, ist eine Vielzahl von Gebern am Betrieb, beispielsweise
an der Exzenterwelle vorgesehen und die Kontrollgeber sind Schalter am einen der
beiden Werkzeugteile, beispielsweise am Pressentisch. Die Kontrollschalter werden
dann betätigt, wenn das Werkstück, beispielsweise ein Blech, in die richtige Position
gebracht ist. Sind die Schalter innerhalb einer bestimmten Winkelbewegung der Exzenterwelle,
die von den dort angebrachten Gebern überwacht wird, geschaltet, so kann die Presse
weiterlaufen bzw. den Arbeitsgang durchführen. Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung
ist die vorzunehmende Einstellung für den Betrieb der Werkzeugmaschine, da diese
Einstellung insbesondere bei Großwerkzeugen in der kutomobilindustrie sehr zeitaufwendig
ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei komplizierten Werkzeugen Toleranzen,
die durch Erwärmung der Werkzeuge während des Betriebs hervorgerufen werden, nur
unbefriedigend berücksichtigt werden können.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die die genannten
Nachteile vermeidet und mit dem bzw. mit der erheblich verkürzte Einstellzeiten
erreicht werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bezüglich des Verfahrens vorgesehen,
daß beim Einstellen die von einem antriebsseitigen, fest justierten Inkrementalgeber
schrittweise abgegebenen Impulse und die von den werkzeugseitigen Kontrollgebern
in
der jeweils zugeordneten Stellung abgegebenen Kontrollimpulse
einem Mikroprozessor eingegeben werden, in dem die Zuordnung der Impulse pro Schritt
tabellarisch gespeichert wird, und daß im a-utomatischen Betrieb der Werkzeugmaschine
die Lontrollimpulse mit den Speichertabellenwerten im Mikroprozessor verglichen
werden, wobei der zugeordnete Impuls vom Inkrementalgeber jeweils bestimmt, welcher
der gespeicherten Werte zum Vergleich heranzuziehen ist.
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Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß antriebsseitig ein fest justierter Inkrementalgeber vorgesehen
ist, der ebenso wie die Kontrollgeber mit einem Mikroprozessor verbunden ist, in
dem bei der Werkzeugmaschineneinstellung die Zuordnung der Werte gespeichert und
während des Betriebs die betreffende Zuordnung wieder verglichen wird.
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Gemäß der Erfindung wird also beim Einstellen im Mikroprozessor eine
tabellarische Übersicht gespeichert, in der die Impulse der antriebsseitigen und
der werkzeugseitigen Geber in kleinen Schritten geordnet angegeben sind. Diestedeutet,
daß mit dem ersten Betriebsvorgang bzw. -ablauf bereits die Einstellung für den
automatischen Betrieb vorgenommen ist, so daß die Einstellzeit erheblich verkürzt
ist. Während des Betriebes braucht dann nur noch der jeweilige Wert des Kontrollgebers
in die Tabelle und mit dem dort gespeicherten Wert verglichen eingegeben werden,
was automatisch erfolgt, wobei die Stelle des verglichenen Wertes durch den Inkrementalgeber
angezeigt wird. 8timnen die Werte jeweils überein, so kann die Werkzeugmaschine
weiterlaufen. Ist dagegen eine Differenz festzustellen,
so wird
der Antrieb abgeschaltet und der Fehler kann derart angezeigt werden, daß er für
den Bedienenden sichtbar einem bestimmten Schritt des Inkrementalgebers zugeordnet
ist.
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Dabei kann es zweckmäßig sein, dem Mikroprozessor gewisse Toleranzgrenzen
vorzugeben, die er beim Vergleich der Werte berücksichtigen soll. Auf diese Weise
können bereits vor Beginn des automatischen Betriebes bestimmte Temperaturänderungen
aL Werk-Zeug, die während des Betriebes auftreten, mit erfaß bund mit berücksichtigt
werden. Es versteht sich, daß der Mikroprozessor nur solche Temperaturänderungen
mit einbezieht bzw. bei nur solchen Temperaturänderungen die Werkzeugmaschine weiterlaufen
läßt, die für den Betriebsablauf und die Genauigkeit der Werkstücke unschädlich
sind. Da die Maßabweichuhgen am Werkzeug in Abhängigkeit von deren Temperaturänderung
im wese-ntlichen bekannt sind, kann damit automatisch eine Temperaturänderung über
diesen Weg erfaßt werden, ohne daß es dazu einer besonderen Temperaturüberwachung
bedarf.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
Busfuhrungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Die einzige Figur zeigt
in schematischer Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel die Vorrichtung zum
Einrichten und Überwachen des Betriebes einer ebenfalls schematisch und nur teilweise
dargestellten Exzenterpresse.
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Von der Exzenterpresse 12, an der die erfindungsgemäße Vorrichtung
11 zum Einrichten und tberwachen des Betriebes
angewendet wird,
ist der Antrieb 13, eine mit diesem über eine Antriebswelle 14 verbundene Exzenterscheibe
16, an der eine Zwischenstange 17 angreift, ferner das gemäß Doppelpfeil A über
eine Hubstange 18 verfahrbare odere Werkzeug 19 und das untere Werkzeug 21 in Form
eines Pressentisches dargestellt.
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Autdem unteren Werkzeug 21 wird beispielsweise ein bandförmiges Werkstück
22 gemäß Pfeil B schrittweise zugeführt. Die Presse 12 kann beispielsweise zum Verformen
des Werkstücks 22 oder auch zum Stanzen des Werkstücks ausgebildet sein und beispielsweise
die Form einer Großpresse für die Automobilindustrie od.dgl.
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besitzen. Es versteht sich, daß jede beliebige andere Werkzeugmaschine,
deren Betrieb überwacht werden soll, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 versehen
werden kann. Insbesondere ist es auch möglic-h, die Vorrichtung 11 an einer Presse
mit linearem Antrieb zu verwenden.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind an der Exzenterscheibe 16 und
neben dieser ortsfest die Teile eines fest justierten Inkrementalgebers 26 vorgesehen.
Der Inkrementalgeber 26, der beispielsweise elektrooptische Bauteile besitzen kann,
ist derart ausgebildet, daß er bei Drehung der Exzenterscheibe 16 gemäß Pfeil C
in konstanten Abständen einen Impuls erzeugt. Beim dargestellten Außführungsbeispiel
werden über eine Kreisbewegung von 3600 abschnittweise Impulse abgegeben. Beim Ausführungsbeispiel
erfolgt dies in 100 Abschnitten, d. h., es wird jeweils nach einer Winkeldrehung
von 3,6° ein Impuls abgegeben.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Schrittweiten bzw.
-größen zu wählen, beispielsweise eine Winkeldrehung von
jeweils
1 oder 6 . Wird ein derartiger Geber an einem längsverschiebbaren Bauteil angewendet,
so werden Impulse nach jeweils konstanten Bruchteilen des Gesamthubes abgegeben.
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Der Inkrementalgeber 26 ist mit einem Mikroprozessor 27, der ein bestimmtes
festes Programm besitzt, verbunden. Ferner ist bzw. sind am unteren Werkzeug 21
ein oder mehrere Kontrollgeber 28 vorgesehen, die die Lage und/oder Form und/oder
dergleichen Werte des zu bearbeitenden Werkstücks 22 erfassen. Der oder die Kontrollgeber
28 sind ebenfalls über eine Leitung 31 mit dem Mikroprozessor 27 verbunden. Eine
Ausgangsleitung 32 des Mikroprozessors 27 ist mit dem Antrieb 13 der Presse 12 und
eine andere Ausgangsleitung 33 mit einer ein Anzeigefeld besitzenden Anzeigevorrichtung
34 verbunden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, anhand der auch
der Aufbau und die Wirkung des Mikroprozessors 27 näher erläutert wird, ist folgende:
Beim Einstellen der Werkzeugmaschine 12 wird nach jedem Winkelschritt, also beispielsweise
0°, 6°, 120 usw. vom Inkrementalgeber 26 über die Leitung 29 ein Impuls an den Zähler
des Mikroprozessors 27 gegeben. Jeder Zählerstellung wird dabei die Stellung des
oder der Kontrollgeber 28 am unteren und/oder oberen Werkzeug zugeordnet, indem
der oder die Kontrollgeber 28 über die Leitung 31 einen Impuls an den Mikroprozessor
27 abgeben. Bei diesem ersten zur Einstellung dienenden Arbeitsvorgang wird in einer
in der Zeichnung der Anschaulichkeit halber in den Block für den Mikroprozessor
schematisch ein
gezeichneten Tabelle eines Speichers 36 die Zuordnung
der Werte vom Inkrementalgeber 26 und derjenigen vom Kontrollgeber 28 gespeichert.
Der Winkelstellung von 00 entspricht also die in der Binärzahl 0110 ausgedrückten
Stellung des oder der Kontrollgeber, in der Winkelstellung 6° der Kontrollgeberwert
0010 usw. Dies wird über die gesamte Winkelteilung von 3600 in den Bpeicher 36 eingegeben,
womit die gewünschte Arbeitsweise der Presse 12 bzw. der das Werkstück 22 verformenden
bzw. bearbeitenden Werkzeuge 19, 21 eingespeichert ist. Der Mikroprozessor 27 legt
sich also im Speicher 36 eine Tabelle an, in der die Schaltstellung des oder der
Kontrollgeber 28 im Werkzeug 19, 21 der Winkelstellung der Exzenterscheibe 16 zugeordnet
ist.
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Es kann nun die Presse 12 auf Automatikbetrieb umgeschaltet werden.
Während dieses Betriebes werden ebenfalls die Impulse des oder der Kontrollgeber
28 an den Mikroprozessor 27 abgegeben und dort mit den bei der Einstellung bzw.
Einrichtung gespeicherten Werten verglichen. Mit welchem Wert die jeweils nacheinander
kommenden Werte vom Kontrollgeb-er 28 verglichen werden müssen, wird von den vom
Inkrementalgeber 26 in konstanten ibständen ankoinienden Impulsen bestimmt. Mit
anderen Worten, die Impulse vom Inkrementalgeber 26 bestimmen diejenige Reihe der
Tabelle, in der der zugeordnete, gespeicherte Einstellwert vom Kontrollgeber 28
steht. Dieser Vergleich wird nach jedem oben genannten Winkelschritt der Exzenterscheibe
16, also nach jeweils 60 vorgenommen. Solange die miteinander verglichenen Werte
übereinstixsen, läuft die Presse 12 weiter. Differieren jedoch diese zu vergleichenden
Werte, so wird über die Ausgangsleitung 32 ein Impuls abgegeben, der den Antrieb
13 stillsetzt. Gleichzeitig
wird über die Ausgangsleitung 33 ein
Impuls an die Anzeigevorrichtung 34 abgegeben, so daß in dem Anzeigefeld eine Störung
angezeigt wird, beispielsweise durch eine Lampe.
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Dabei sind so viele Lampen od. dgl. optische oder andere Anzeigeelemente
vorgesehen, wie der Anzahl der Schritte des Inkrementalgebers 26 entspricht. Es
ist deshalb die Fehleranzeige derart vorgenommen, daß diejenige Lampe anzeigt, die
dem betreffenden wbtastschritt des Inkrementalgebers 26 entspricht, in welchem der
Fehler aufgetreten ist, d. h. in welchem die verglichenen Werte nicht übereinstimmen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 ist ferner vorgesehen, eine
bestimmte Toleranz in der Werkstückbearbeitung durch die Werkzeuge 19, zu vorzusehen.
Diese Toleranzen während des Betriebes rühren im wesentlichen von den Temperaturänderungen
in den Werkzeugen 19, E1 her. Diese Temperaturänderungen bewirken eine entsprechende
Materialdehnung oder -schrumpfung in den Werkzeugen, die der Temperaturänderung
zugeordnet werden kann, und damit ein zeitlich versetztes Schalten des oder der
Eontrollgeber. Bis zu einem gewissen Grade können derartige Temperaturänderungen
hingenommen werden. Man gibt deshalb in den Mikroprozessor 2<? dadurch eine bestimmte
Toleranzmarke nach oben und/oder unten ein, daß der während des Betriebes jeweils
auftretende Wert vom Kontrollgeber 28 nicht nur mit demjenigen gespeicherten Wert
verglichen wird, der der betreffenden Winkelstellung zugeordnet ist, sondern auch
mit demjenigen Wert, der einem der vorhergehenden und/oder der nachfolgenden Winkelschritte
zugeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die Toleranz in Winkelschritten
von + 1 bis + 3 eineinstellbar
vorzusehen. Die Größe der Toleranz
kann für die beiden Bewegungsrichtungen des oberen Werkzeugs 19 , was einer Exzenterdrehung
von 0 bis 1800 bzw. einer solchen von 1800 bis 3600 entspricht, auch unterschiedlich
gewählt werden.
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Es ist auch möglich, am Werkzeug eine Vorrichtung zur Temperaturmessung
vorzusehen, die die entsprechenden Werte dem Mikroprozessor 27 eingibt, der diese
entsprechend der gewählten, noch zulässigen Bearbeitungstoleranz verarbeitet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtun; und das erlindungsgemäße Verfahren
werden zweckmäßigerweise bei Pressen bis 1500 U/min eingesetzt.
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Zu der Erfindung gehört noch die in folgenden beschriebene Zusatzmaßnahme,
die für den Fall von bestimmten Störungen gedacht ist.
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Wenn bei der Einrichtung ein Geber ausfallen sollte oder wenn er gar
nicht angeschlossen sein sollte, z. B. wenn ein Kabel abgequetsch sein sollte, dann
könnte u.U. - z.B. falls der Einrichter 'eine besondere Kontrolle durchführen sollte
- dieser Fehler nicht bemerkt werden, wenn mann nicht folgendes machen würde: Im
Werkzeug wird ein Codierschalter eingebaut und dieser Codierschalter wo wird auf
die Geberstellung eingestellt, die einer kritischen Werkzeugstellung, z.B. beim
Wirksamwerden eines Stanzwerkzeugs, oder der Stellung, bei der der Werkstückvorschuß
erfolgt ist oder das Werkzeug gerade zugeht, entspricht. Diese Codierung wird im
betreffenden Schritt in Einstellbereich vorglichen, und die Maschine läßt sich gar
nicht im Automatikbereichh einschalten, wenn die Codierung nicht stimmt.
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L e e r s e i t e