DE2910399C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine automatisierte Pressenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine bekannte Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art ist in der DE-OS 22 18 966 beschrieben. Diese Schaltungsanordnung ist mit einem numerischen Steuersystem versehen, welches auf digital inkrementaler Basis aufgebaut ist. Hierbei werden von einem Impulsgeber, der mit dem Pressenantrieb gekoppelt ist, Impulse gewonnen, deren Anzahl proportional dem zurückgelegten Weg eines Pressenstößels an dem Kurbelkreis gewesen ist. Einer Auswertschaltung zugeführt, bewirken die Impulse mittelbar, daß von Positioniersteuerkreisen, beispielsweise Drehzahl-Lage-Regelkreisen, die Stellantriebe und damit die Automationseinrichtung einer durch programmierbare Sollpunkte vorgegebenen Bewegungscharakteristik folgen. Die einzelnen anzufahrenden Punkte werden an Zählern eingestellt, denen die Impulse von dem Impulsgeber zugeführt werden. Mittels einer Matrixschaltung werden weiterhin Kontrollpunkte bestimmt, über die die Automationseinrichtung nur dann bewegt werden kann, wenn der Pressenstößel eine bestimmte Stellung, über den Kurbelkreis gesehen, erreicht hat. Die vorstehend beschriebene Maßnahme wird durch Vergleichseinrichtungen, die Bestandteile der Auswerteschaltung sind, gewährleistet, indem Positioniersteuerkreise nur dann angesteuert werden, wenn die Sollpunkte angefahren werden und die neuen Daten für den nächsten Sollpunkt auslesbar sind. Bei dieser Schaltungsanordnung wird ein kontinuierlicher Betrieb, d. h. Dauerlaufbetrieb der Presse vorausgesetzt, während die Automationseinrichtung im Start-Stop-Betrieb gefahren wird. Die bekannte Schaltungsanordnung ist durch einen hohen Bauteileaufwand, eine umfangreiche, im wesentlichen manuell vorzunehmende Programmierung und den unvollkommenen Versuch, eine synchronisierte Pressestraße mit mechanisch fest angekoppelten Automationseinrichtungen, wie sie in der DE-AS 14 63 080 beschrieben ist, nachzubilden gekennzeichnet. Die wesentlichen Mängel sind in der begrenzten Zahl der Soll- und Kontrollpunkte und der damit verbundenen, in Grenzen veränderbaren Bewegungscharakteristik zu sehen. Die Begrenzung der Zahl der Soll- und Kontrollpunkte wird durch die Anzahl der Zähler in der Auswertschaltung, also durch den schaltungstechnischen Aufwand bestimmt. Die Funktionssicherheit ist weiterhin dadurch beeinträchtigt, daß Impulse von dem Impulsgeber während der Übertragung zu der Auswerteschaltung verloren gehen können bzw. zusätzliche Störimpulse übertragen werden, so daß sich eine falsche Zuordnung der Position des Pressenstößels ergibt. Ein weiterer Mangel liegt folglich auch in der Herstellung der Synchronbedingungen zwischen der Presse und der Automationseinrichtung.

Aus der DE 25 45 764 A1 ist allerdings bereits eine Schaltungsanordnung für eine automatisierte Pressenanordnung bekannt, bei der durch Stellglieder Schaltvorgänge zum Einleiten und/oder Beenden von Arbeitsschritten, z. B. von Automationseinrichtungen, bewirkbar sind. Hierbei dient als Impulsgeber ein absoluter Winkelschrittgeber, an dessen Ausgang direkt kodierte Stellungssignale eines Pressenstößels abgreifbar sind. Ferner werden dort den für jedes Stellglied vorhandenen Impulswandlern zusätzlich Steuerimpulse eines die Hubzahl der Presse erfassenden Generators aufgeschaltet, wobei die Ausgänge der Impulswandler mit den zugeordneten Stellgliedern verbunden sind. Diese Maßnahmen dienen dort nur dazu, die Ansteuerung der Stellglieder zum Einleiten und/oder Beenden von Arbeitsschritten zeitlich automatisch an die jeweilige Hubzahl der Presse anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine automatisierte Pressenanordnung der eingangs genannten Gattung so weiterzuentwickeln, daß die Schaltungsanordnung eine unmittelbare Zuordnung der tatsächlichen Position des Pressenstößels zu einer durch eine Bahnkurve vorgebbaren Bewegungscharakteristik sichert, und einen Start-Stop-Betrieb der Presse erlaubt und daß durch die Schaltungsanordnung eine automatische Anpassung an die Arbeitsgeschwindigkeit bzw. Hubzahl der Presse erreicht wird.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergibt sich durch die genaue Nachbildung einer durch eine mechanische Verkopplung erzielbaren Koppelkurve mittels elektronischer Mittel, insbesondere durch einen absolutem Winkelschrittgeber und einen nachgeschalteten elektronischen Kurvenformer sowie die automatische, hubzahlabhängige Beeinflussung der Stellantriebe der Automationseinrichtung. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Presse im Start-Stop-Betrieb gefahren werden kann, wobei die Automationseinrichtung während des Stillstandes der Presse unabhängig von der Presse bewegt wird. Durch den Start-Stop-Betrieb wird eine Verlängerung der Förderzeit zum Fördern von großen und tiefen Teilen erreicht, die gemäß der DE-OS 22 18 966 im Dauerlaufbetrieb nur durch eine Vergrößerung des Hubes der Presse erreicht werden kann. Derartige Hubvergrößerungen sind jedoch in der Realisierung durch wirtschaftliche und konstruktive Gründe - Aufwand, Baugröße - begrenzt.

Anhand einer Zeichnung ist nachfolgend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine automatisierte Pressenanordnung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für eine automatisierte Pressenanordnung.

Die in Fig. 1 dargestellte Pressenanordnung ist prinzipiell aus einer ersten Presse 10, einer zweiten Presse 11 und zugehörigen Automationseinrichtung, nämlich einer Entstapeleinrichtung 12, einer Transporteinrichtung 13 und einer Abstapeleinrichtung 14 aufgebaut. Die Entstapeleinrichtung 12 enthält beispielsweise Hubtische 15, von denen einer dargestellt ist, auf denen Platinen 16 gestapelt sind. Mittels einer Platinenladeeinrichtung, die beispielsweise entsprechend der DE 28 00 381 A1 der Anmelderin aufgebaut sein kann, werden die Platinen in einen Werkzeugraum 17 der ersten Presse 10 gefördert. Das in der ersten Presse 10 aus einer Platine 16 geformte Teil 18, wird durch die Transporteinrichtung 13 über eine erste Zwischenablage 19, eine Wendeablänge 20 bzw. eine weitere Ablage und eine zweite Zwischenablage 21 in einen Werkzeugraum 22 der zweiten Presse 11 gebracht. Nach der Bearbeitung in der zweiten Presse 11 wird das fertige Teil 18 mittels einer Abstapeleinrichtung 14 aus dem Werkzeugraum 22 der zweiten Presse 11 herausgefördert. Die Abstapeleinrichtung 14 ist beispielsweise wie in der DE 27 67 629 A1 der Anmelderin aufgebaut. Stellvertretend für alle drei Automationseinrichtungen, die prinzipiell aus den gleichen Baugruppen bestehen können, ist die Transporteinrichtung 13 näher erläutert. Zu beiden Seiten einer Führungsschiene 23, die als Trägergerüst zwischen der ersten Presse 10 und der zweiten Presse 11 im sogenannten Über-Kopf-Prinzip (Over-head) angeordnet ist, sind je ein Förderschlitten 24 horizontal verfahrbar gelagert. Ein Förderschlitten 24 weist weiterhin eine, eine vertikale Bewegung übertragende, Hubführung 25 auf, an der ein Träger 26 angebracht ist, an dem selbst wiederum sich paarweise gegenüberliegende in entgegengesetzte Richtungen weisende steuerbare Greiferelemente 27 lageeinstellbar montiert sind. Als Greiferelemente 27 können Greiferzangen, mittels magnetischer Wirkung arbeitende Hubelemente oder auch auf der Basis von Unterdruck wirkende Hubelemente oder sinnvolle Kombinationen von Greiferzangen und Hubelementen verwendet werden. Für besondere Anwendungsfälle kann anstelle der Ablagen 19, 20, 21 auch ein Bandförderer eingesetzt werden. Die in der Abstapeleinrichtung 14 äquivalent zur Transporteinrichtung 13 gezeigten Baugruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei die Führungsschiene 23′ jedoch nur an der zweiten Presse 11 befestigt ist und auch nur einen Förderschlitten 24 trägt.

Jeder Förderschlitten 24 ist mit zwei Stellantrieben, nämlich einen Gleichstrom-Servo-Antrieb 30 für die horizontale Bewegung und einen Gleichstrom-Servo-Antrieb 31 für die vertikale Bewegung ausgerüstet (Fig. 2). Den Gleichstrom-Servo-Antrieben 30, 31 sind die üblicherweise verwendeten Positioniersteuerkreise zugeordnet, die aus je einem Beschleunigungsbegrenzer 32, der Beschleunigungen und Verzögerungen nach einer Exponentialfunktion zuläßt, einem Lageregler 33 und einem Drehzahlregler 34 bzw. Stromrichter aufgebaut sind. Der Drehzahlistwert wird von einem Tachogenerator 35 erzeugt, während der Lageistwert durch einen inkrementalen Impulsgeber 36 geliefert wird. Die Positioniersteuerkreise, die die Drehzahl-Lage-Regelkreise beinhalten, arbeiten auf analoger Basis. Den Positioniersteuerkreisen ist je ein Impulswandler 37 vorgeschaltet. Die Impulswandler 37 wiederum sind mit einer Auswertschaltung, bestehend aus einem Umsetzer 38 und einer Ablaufsteuerung 39, über Datenkanäle verbunden. Die Auswertschaltung selbst wird ebenfalls über Datenkanäle von einem absoluten Winkelschrittgeber 40 gespeist, wobei kontinuierlich direkt kodierte Stellungssignale eines Pressestößels einer Presse 10, 11 auf den Kurbelkreis bezogen, beispielsweise im Gray-Kode erzeugt und in den BCD-Kode umgesetzt, übertragen werden. Den Impulswandlern 37 werden weiterhin Steuerimpulse über Datenkanäle zugeführt, die von einem Generator 41 gespeist werden, wobei diese Steuerimpulse ein Maß für die Hubzahl der Presse 10, 11 und damit der Arbeitsgeschwindigkeit darstellen. Der Generator 41 ist aus einem inkrementalen Impulsgeber 42 und einem die Geschwindigkeit ermittelnden und kodiert ausgegebenen A/D-Wandler 43 aufgebaut. Als Umsetzer 38 kann ein elektronischer Kurvenformer verwendet werden, während die Ablaufsteuerung 39 durch eine handelsübliche mehrachsensteuernde CNC-Steuerung realisierbar ist. Die Impulswandler 37 sind im weitesten Sinne Digital/Analog-Wandler, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ist für einen Förderschlitten 24, der mit dem einen Gleichstrom-Servo-Antrieb 30 für die Horizontalbewegung und dem anderen Gleichstrom-Antrieb 31 für die Vertiaklbewegung ausgerüstet ist, ausgelegt, d. h., daß jedem Förderschlitten 24 an sich eine derartige Schaltungsanordnung zugerechnet werden muß.

Von dem absoluten Winkelschrittgeber 40 gelangen kontinuierlich direkt kodierte Stellungssignale des Pressenstößels der Presse 10, 11 über einen Datenkanal (Datenbus) einerseits zu dem Umsetzer 38 und andererseits zu der Ablaufsteuerung 39. In dem Umsetzer 38 wird jedem Stellungssignal entsprechend eine Kurve nachgebildet, deren Form frei wählbar ist und die eine exakte, elektronische Nachbildung einer mechanischen Kurve ist. Diese Kurve bestimmt die Bewegungscharakteristik der Automationseinrichtung, insbesondere der Förderschlitten 24, während des Betriebes der Presse 10, 11. Wird die Presse 10, 11 jedoch nicht im Dauerlauf betrieben, liefert die Ablaufsteuerung 39 während der Stillstandsphasen der Presse 10, 11 die elektronische Kurve, die die Bewegungscharakteristik der Förderschlitten 24 bestimmt. Vom Umsetzer 38 oder von der Ablaufsteuerung 39 werden die der Kurve entsprechenden parallel ausgegebenen, kodierten Werte über weitere Datenkanäle (Datenbus) den Impulswandlern 37 zugeführt. Jeder Impulswandler 37 setzt die der Kurve entsprechenden kodierten Werte in eine Steuerimpulsfolge um, wobei die Anzahl der Steuerimpulse dem jeweils abzufahrenden Wegstück der Kurve proportional ist, während durch die Frequenz der Steuerimpulsfolge die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der das entsprechende Wegstück der Kurve abgefahren wird. Die Frequenzen der Steuerimpulsfolgen werden bestimmt durch die von dem Generator 41 gewonnenen Informationen über die Geschwindigkeit des Pressestößels. Die Steuerimpulsfolgen stellen analoge Signale dar, die direkt in den Drehzahl-Lage-Regelkreisen 32, 33, 34, 35, 36 der Gleichstrom-Servo-Antriebe 30, 31 verarbeitet werden können.

Im Dauerlaufbetrieb der Pressen 10, 11 werden die Kurven, die die Bewegungscharakteristik der Förderschlitten 24 bzw. der Automationseinrichtungen bestimmen, ausschließlich von den vorhandenen Umsetzern 38 bestimmt. Im Start-Stop-Betrieb dagegen werden während des Hubes der Pressen 10, 11 die Kurven von den Umsetzern 38 bestimmt und während der Stillstandsphasen der Pressen 10, 11 von den Ablaufsteuerungen 39 vorgegeben. Hierdurch können die Automationseinrichtungen optimal und mit kleinstmöglichen Sicherheitsabständen zu den Pressen 10, 11 bzw. deren Pressenstößeln bewegt werden, wodurch sich eine Verkürzung der Transportphasen erzielen läßt. Durch den Start-Stop-Betrieb der Pressen 10, 11 wird eine Verlängerung der Förderzeit der Teile 18 in den Bereichen der Werkzeugräume 17, 22 erreicht, ohne daß die Pressen 10, 11 konstruktiv verändert werden müssen, wie dies bei im Dauerlauf betriebenen automatisierten Pressenanordnungen notwendig wäre. Diese Änderungen würden im wesentlichen in einer Vergrößerung des Hubes zu sehen sein. Erforderlich wäre die Maßnahme bei der Bearbeitung von relativ großen und tiefen Teilen.

Der Generator 41, durch den die Stößelgeschwindigkeit (Hubzahl der Presse 10, 11) erfaßt wird, kann selbstverständlich auch Bestandteil des aboluten Winkelschrittgebers 40 sein.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung können in einfacher Weise, nämlich durch Änderung der Programmierung, beispielsweise durch Austausch einer Programmkassette, die Kurven und damit die Bewegungscharakteristiken der Automationseinrichtungen 12, 13, 14 an die herzustellenden Teile 18 und damit auch an die konstruktiven Merkmale der verwendeten nicht näher dargestellten Werkzeuge optimal angepaßt werden. Die Parallelanordnung des Umsetzers 38 und der Ablaufsteuerung 39, sowie die hubzahlabhängig gesteuerte Ausgabe der Steuerimpulsfolgen des Impulswandlers 37 erlaubt einen kontinuierlichen Betrieb der Automationseinrichtungen 12, 13, 14 sowohl im Dauerlaufbetrieb als auch im Start-Stop-Betrieb der Pressen 10, 11. Hierdurch werden unnötige Beschleunigungs- und Verzögerungssprünge vermieden, die zu einer Beeinträchtigung der Qualität der herzustellenden Teile 18, beispielsweise durch Deformation, führen können.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung für eine automatisierte Pressenanordnung mit mindestens einer Presse und mindestens einer Automationseinrichtung, wobei abhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit der Presse ein mit der Presse gekoppelter Impulsgeber über eine Auswertschaltung Positioniersteuerkreise ansteuert, wodurch Stellantriebe der Automationseinrichtung beaufschlagt werden und wobei durch Anfahren programmierbarer Sollpunkte die Automationseinrichtung einer vorgegebenen Bewegungscharakteristik folgt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als Impulsgeber ein absoluter Winkelschrittgeber (40) verwendet ist, an dessen Ausgang kontinuierlich direkt kodierte Stellungssignale eines Pressenstößels abgreifbar sind,
• - daß die Auswertschaltung aus einer Parallelanordnung eines Umsetzers (38) und einer Ablaufsteuerung (39) aufgebaut ist, deren Ausgänge mit einem Impulswandler (37) je Stellantrieb (30, 31) verbunden sind,
• - daß den Impulswandlern (37) Steuerimpulse eines die Hubzahl der Presse (10, 11) erfassenden Generators (41) zusätzlich aufgeschaltet sind, und
• - daß die Ausgänge der Impulswandler (37) mit je einem als Positioniersteuerkreis wirkenden Drehzahl-Lage-Regelkreis (32, 33, 34, 35, 36) des jeweiligen Stellantriebes (30, 31) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (38) ein elektronischer Kurvenformer ist, dessen Kurve frei wählbar ist, die jedoch einer Nachbildung einer mechanischen Kurve der Bewegungscharakteristik der Automationseinrichtung entspricht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufsteuerung (39) mit einer CNC-Steuerung aufgebaut ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (41) ein Tachogenerator (42) mit nachgeschaltetem A/D-Wandler (43) ist.