DE3010853A1

DE3010853A1 - Vorrichtung zur ueberwachung des gleichlaufs von antriebselementen an werkzeugmaschinen, insbesondere an pressen

Info

Publication number: DE3010853A1
Application number: DE19803010853
Authority: DE
Inventors: Hermann 7987 Weingarten Reincke
Original assignee: Maschinenfabrik Weingarten AG
Current assignee: Maschinenfabrik Mueller Weingarten AG
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3010853C2; FR2478532A1

Description

Vorrichtung zur überwachung des Gleichlaufs von Antriebselementen an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Pressen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur überwachung des Gleichlaufs von Antriebselementen an Werkzeugmaschinen/ insbesondere Pressen.. Hierzu wurden bereits Wellenbruchsicherungen vorgeschlagen.

Eine Aufgabe dieser Wellenbruchsicherung dient zum Schutz der Bedienungsperson bei Einlegearbeiten beispielsweise an Exzenter- und verwandten Pressen, bei welchen die Bedienungsperson hochgradig gefährdet ist, wenn die Stösselbewegung im oberen Totpunkt nicht unterbrochen wird. Ursachen hierfür können ein Wellenbruch oder das Rutschen eines Spannsatzes im Antrieb des die Pressenkupplung und -bremse steuernden Nockenschaltwerkes sein. In vielen Ländern ist daher eine Wellenbruchsicherung als Bestandteil der Pressensteuerung vorgeschrieben. Die Wellenbruchsicherung soll seibetüberwachend arbeiten und die Pressensteuerung sofort unterbrechen, wenn der winkelsynchrone Lauf von Nockenschaltwerk und Exzenterwelle gestört wird.

Sterner dient eine solche Wellenbruchsicherung zum Schutz von Presse, Werkzeug und Teilezuführung bei starrer Koppelung der Antriebe.

An Pressenautonaten ist der winkelsyndirone Bewegungslauf von Stössel und Teilezuführung unerlässlich. Im Störungsfall könnte sonst das Oberwerkzeug auf die Greiferschienen der Stufenpresse oder auf die Greiferzange eines Feeders aufsetzen. Der Bewegungsablauf wird daher meist durch ein elektrisches Nockenschaltwerk kontrolliert, welches ebenso wie das Zuführsystem durch die Exzenterwelle der Presse angetrieben wird. Diese überwachung ist jedoch nur unvollständig, weil sie auf einen Bruch des Zuführantriebes oft erst zu spät, auf einen Bruch des Nockenantriebes oft überhaupt nicht reagiert. Anzustreben wäre daher eine Überwachung, welche die Winkelstellungen des Zuführantriebes und des Nockenantriebes ständig vergleicht und beim überschreiten des zulässigen Differenzwinkels unverzögert anspricht.

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Letztlich dient die ifellenbruchsicherung auch zum. Schutz von Presse, iferkzeug und Teilezuführung bei nicht starrer Koppelung der Antriebe. Dieser Fall liegt z.B. dann vor, wenn mehrere einzeln angetriebene Pressen durch ein gemeinsames, übergeordnetes Greiferschienensystem zur Transferstrasse verbunden werden. Hierbei ist für jede einzelne Presse eine bestimmte, vom iferkzeug abhängige Winkeidifferens zum GrejJEerschienenantrieb zulässig. Es wird daher ein übergeordnetes Kontrollsystem erforderlich, welches die gesamte Strasse sofort stillsetzt, wenn der für eine beliebige Presse zulässige Differenzwinkel überschritten wird.

Bekannte technische Lösungen hierfür verwenden bei drehzahlabhängigen Systemen in den meisten Fällen Wellenbruchsicherungen entsprechend der DE-OSen 14 36 066, 22 37 199 oder 23 38 449.

Diese bekannten Lösungen haben gemeinsam, dass anstelle des Drehwinkels nur die Drehzahl der zu überwachenden Welle kontrolliert wird. Das verwendete Gebersystem erfasst die Drehzahl, in Form einer Impulsfolgefrequenz oder einer Tachospannung. Es stoppt die Presse, wenn der eingestellte Drehzahlwert nach dem Einkuppeln der Presse innerhalb einer eingestellten Anlaufzeit nicht erreicht wird.

Dieses System hat drei entscheidende Mängel:

a) Die Überwachung wird beim Einkuppeln nur verzögert und beim Z- -_:..jcAn überhaupt nicht wirksam. Die Wirksamkeit ist demnach gerade dann beeinträchtigt, wenn der Wellenbruch infolge der Winkelbeschleunigung am wahrscheinlichsten ist«.

b) Ein schrittweises Verdrehen der überwachten Welle? s=B„

im Einzelhub- oder Tippbetrieb der Presse bleust unbatisrkt.=

c) Die Kontrolle wird fest auf die niedrigste vorkomnende Drehzahl eingestellt. Bei der Einstellung muss daher der sogenannte Schlupf - ca. 10 bis 15 % - des Pressenantriebas von vornherein berücksichtigt werden, bei Verstellantrieben der gesamten Fersteilbereich (ca. 1 : 2 bis 1:3). Das bedeutet, ein Ansprechen der Überwachung findet erst nach dem Absinken der Dtrehzahl um

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mehr als 15 %, bei Verstellantrieb u.U. erst nach dem Absinken, vm. 70 % statt.

Derartige Systeme kämen Hah^r- die eingangs besdiriebenen Forderungen nicht erfüllen.

Bei wintelabhängigen Systemen (EE-CS 28 36 505) wird der Winkelsynchronismus digital erfasst. Hierzu wird an jeder Seite des zu überwachenden Antriebes je eine geschlitzte Steuerscheibe mit Signalgebern angeordnet. Eine nachgeschaltete Logik überwacht ständig die von beiden Seiten einlaufenden Signalinpulse auf Äquivalenz und Antivalenz. Das System erfüllt weitgehend die erläuterten Forderungen, besitzt allerdings nicht die (in den Unfallverhütungsvorschriften) geforderte Selbstüberwachung., weil die den Signalgebern nachgeschaltete Logik nicht zyklisch überwacht wird. Ausserdem werden die erläuterten Anforderungen z.T. nur mit Einschränkungen erfüllt, weil der zulässige Differenzwinkel nicht einstellbar, sondern durch die Impulsbreite der Steuerscheiben fest vorgegeben ist.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Überwachung einer Welle oder eines Getriebes oder zweier unabhängig angetriebener Systeme auf gleichlauf so auszuführen, dass die sofort und unabhängig von Stellung, Drehzahl und Drehrichtung der Welle auf die Überschreitung des einfach einstellbaren zulässigen Differenzwinkel reagiert. Zum Einsatz der Überwachung zur Vermeidung von Arbeitsunfällen an Exzenterpressen soll die Einrichtung selbstüberwachend ausgeführt werden kennen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfingunsgemäss bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Ausführung vorgeschlagen, dass analoge Winkeloder Weggeber auf beiden Seiten der überwachten Antriebselemente angebracht sind, wobei die Differenzspannung der Winkel- oder Weggeber auf ein einstellabres Spannungsrelais geführt ist, welches beim Überschreiten der eingestellten Differenzspannung die Werkzeugmaschine stillsetzt und eine Störmeldung auslöst.

Weitere Kennzeichen nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

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Die erfindungsgemässe überwachung erfasst somit die Winkelstellung der beiden Seiten des überwachten Antriebes analog durch Bildung einer drehwinkelabhängigen Spannung. Als Geber werden z.B. Potentiometer, Feldplatten· geber oder Synchros verwendet. Die Differenzspannung wird dem nachgeschalteten Spannungsrelais zugeführt und bewirkt beim überschreiten des dort eingestellten Grenzwertes die Stönneldung bzw. die Abschaltung des Antriebes. Die erforderte Selbstüberwachung geschieht durch zyklische Störung, indan dtie DiffeEenzspannung bei jeder Wellenuradrehung einmal verfälscht und die -Reaktion des SpannOogsrelais z.B. in der nachgeschalteten Pressenste^erong abgefragt wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung, die z.T. schematisch ein beliebeiges Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Stufenpresse,

Fig. 2 das Schema der entsprechenden elektrischen

Schaltung und

Fig. 3 den Verlauf der Geberspannungen bei einer

ifellenbruchsicherung mit Selbstüberwachung an einer Exzenterpresse.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, treibt die Kurbelwelle K den Pressenstössel S über die Pleuel P und das Greifergerät G mit den Greiferschienen G_s über die Welle W_s an. wenn die Welle W_G bricht oder sich verdreht, kann der Stössel S auf die Greiferschienen G₅ aufsetzen. On dies zu vermeiden, wird die Greiferschienenbewegung ständig durch das über Welle % angetriebene Ncckenschaltwerk N abgefragt. Bei Bruch der Welle Wjj wird diese Überwachung wirkungslos. Zur Wellenbruchsicherung wird ein als Winkelgeber wirkendes Potentiometer Pg an das Greifergerät und ein gleiches als Winkelgeber wirkendes Potentiometer Pn an das Nockenschaltwerk gesetzt. Die durch das Spannungsrelais R (Fig. 2) kontrollierte Differenzspannung ist der Winkeldifferenz proportional und bewirkt Stillsetzung der Presse, wenn der eingestellte Grenzwert überschritten wird.

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Für die ifellenbruchsicherung mit Selbstüberwachung an einer Exzenterpresse ist in Fig. 3 der Verlauf der Geberspannungen dargestellt.

Die beiden Winkelgeber sind als Sägezahnpotentiometer ausgeführt. Sie greifen an der Exzenterwelle die winkelprqportionale Spannung Ug und am Nockenschaltwerk die winkelproportionale Spannung U_n ab. Weil das Nockenschaltwerk die für die Arbeitssicherheit massgebende Abschaltung der Stösselbewegung im oberen Totpunkt bewirkt, muss sein Antrieb durch die Wellenbruchsicherung ständig überwacht werden.

Dieser Spannungsverlauf von t% und Ug ist über den Kurbelwinkel der Presse dargestellt. Beide Geber sind beispielsweise um 10° zueinander verdreht installiert, so dass am Spannungsrelais R dauernd die kleine Differenzspannung Δ U ansteht. Das Relais ist jedoch auf eine geringfügig grössere Schaltspannung eingestellt, so dass es erst am Ende jeden Einzelhubes anspricht, wenn die Differenzspannung auf den vollen Wert U der Versorgungsspannung springt. Wenn das Spannungsrelais während eines Einzelhubes anspricht - z.B. infolge Vfellenbruch, Drahtbruch oder Kurzschluss - wird die Presse sofort stillgesetzt. Wenn das Spannungsrelais am Ende eines Einzelhubes nicht anspricht - z.B. wegen Ausfall der Spannungsversorung oder Relais-Defekt - wird die Presse ebenfalls stillgesetzt und die Einrücksteuerung verhindert einen nachfolgenden Ei_izelhub.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Überwacnung aes Gxoxcnlaufs von Ana:iebsexeiienten an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Pressen/ dadurch gekennzeichnet, dass analoge Winkel- oder Weggeber (Pq^ %) auf beiden Seiten der überwachten Antriebselemente angebracht sind, wobei die Differenzspannung der Winkel- oder Weggeber (Pq, P_n) auf ein einstellbares -Spannungsrelais (R) geführt ist, velches beim überschreiten der eingestellten Differenzspannung die Werkzeugmaschine stillsetzt und eine Störmeldung auslöst.

tlberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsignal auch zur Ansteuerung von Bewegungen benutzbar

ist.

tfcerwachungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Selbstüberwachung der Vorrichtung ein Winkelversatz der Geber (Pq/ %) vorgesehen ist.

überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Selbstüberwachung der Vorrichtung ein zyklischer Eingriff in eine Geber spannung vorgesehen ist.

Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ dass sich die überwachung sowohl auf starr miteinander gekoppelte als auch unabhängig voneinander angetriebene Teile bezieht.

überorachungsvorrichtung nach, einem rk*r Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, class der Winkel- oder ifeggeber (Pq, Pm) als Potentiometer, Feldplattengeber oder als induktiver Geber ausführbar ist.

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