DE3228559C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Belastungsüberwachungssystem für eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das nachstehend beschriebene Belastungsüberwachungssystem ist interner Stand der Technik der Anmelderin und wird daher als herkömmlich angesehen. Bei diesem Belastungssystem wird mittels eines Belastungsdetektors, wie eines Dehnungsmessers oder eines piezoelektrischen Elementes, der bzw. das an einem Schlitten oder an einer für eine Auf- und Abwärtsbewegung vorgesehenen Stange der Presse angebracht ist, eine auf ein Werkstück ausgeübte Belastung in Form eines elektrischen Signals während des Betriebs der Presse festgestellt; ferner zeigt ein Belastungsmesser beispielsweise einen Maximalwert der festgestellten Belastung auf einer Anzeige an.

Bei diesem Belastungsüberwachungssystem werden somit ein Ausgangssignal von dem Belastungsüberwachungssystem und ein Ausgangssignal von einem in der Presse vorgesehenen Schlit­ ten-Positionsdetektor (beispielsweise von einem rotierenden, an einer Antriebswelle angebrachten Nockenschalter) für eine Anzeige gleichzeitig an einem elektromagnetischen Oszillo­ graphen angelegt. Eine Bedienungsperson der Presse setzt dann auf der Basis der geeichten Ausgangswerte die Anzeige­ ergebnisse in digitale Werte um, um Belastungsänderungen be­ züglich der Positionen des Schlittens, (d. h. bei einer Auf- und Abwärtsposition des Schlittens) in der Presse zu erhal­ ten.

Bei einem derartigen Belastungsüberwachungssystem ist je­ doch nachteilig, daß das System eine lange Eichzeit sowie Einstellen des Systems erfordert und schwierig zu handhaben ist, weshalb hierzu erfahrenes Bedienungspersonal erforder­ lich ist.

Ferner ist aus der DE 24 09 246 A1 ein Steuersystem für einen Pressenbetrieb bekannt, bei welchem die Position eines Schlittens festgestellt wird, ein theoretischer Belastungs­ wert von einem Funktionsgenerator erzeugt wird, welcher der festgestellten Schlittenposition entspricht, und der theo­ retische Belastungswert mit einem tatsächlichen Belastungs­ wert verglichen wird, welcher mittels eines an der Presse angebrachten Belastungsfühlers gefühlt wird. Das bedeutet, der Betrieb der Presse wird entsprechend dem Vergleichser­ gebnis gesteuert.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 41 16 050 u. a. bekannt, daß der maximale Wert einer dynamischen Beanspruchung wäh­ rend des Betriebs einer Presse gemessen und angezeigt wird. Diese Belastungswerte werden in festen Zeitintervallen ge­ messen; die Zeitintervalle zeigen keine Schlittenpositions­ werte an, da der Schlitten selbst während des gesamten Pressenbetriebs sowohl beschleunigt als auch verzögert wird; d. h. der Schlitten beschleunigt vor dem Aufbringen der Be­ lastung und verzögert nicht gleichförmig während eines Stanz- oder Formgebungsbetriebs. Folglich werden nicht die Schlit­ tenpositionen und die entsprechenden Belastungswerte ge­ messen.

Der in der vorstehend angeführten US-Patentschrift vorgese­ hene Speicher dient daher lediglich dazu, den maximalen Belastungswert zu speichern, welcher dadurch erhalten wird, daß der laufende Belastungswert mit einem vorher gemessenen und gespeicherte Belastungswert verglichen wird; in dem Speicher wird jedoch dann nur der größere dieser beiden Werte zurückbehalten. Der größere, auf diese Weise ausge­ wählte Wert wird dann mit dem nächsten gemessenen Belastungs­ wert verglichen; d. h. in diesem Speicher werden keine Schlittenpositionswerte und nicht die entsprechenden, ge­ messenen Belastungswerte gespeichert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Be­ lastungsüberwachungssystem für eine Presse zu schaffen, bei welchem eine beliebige Einstellung der Anfangs- und der End­ position als der jeweiligen Schlittenposition möglich ist, und bei welchem Belastungswerte bezüglich der jeweiligen Schlittenposition unmittelbar angezeigt und ohne weiteres gemessen werden können.

Diese Aufgabe ist bei einem Belastungsüberwachungssystem für eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da bei dem erfindungsgemäßen Belastungsüberwachungssystem die Anfangs- und Endposition des Schlittens ohne Schwierig­ keit beliebig eingestellt werden kann, ist hier durch die für eine Eichung und Einstellung einer Belastungsüber­ wachungssystems bisher erforderliche Zeit beträchtlich verkürzt worden. Darüber hinaus können mit dem erfindungs­ gemäßen Belastungsüberwachungssystem bei jeder beliebigen Schlittenposition die Belastungswerte unmittelbar angezeigt und damit auch ohne weiteres gemessen werden, so daß für diese Arbeiten Bedienungspersonal in verhältnismäßig kurzer Zeit eingewiesen werden kann und somit nicht mehr erfah­ renes und qualifiziertes Bedienungspersonal benötigt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben, in welcher ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Belastungsüberwachungssystems darge­ stellt ist.

Das dargestellte Belastungsüberwachungssystem weist einen Belastungsdetektor 1, wie beispielsweise einen Dehnungsmes­ ser oder ein piezoelektrisches Element, der bzw. das an einer Presse angebracht ist, eine Verstärkerschaltung 2, welche eine von dem Belastungsdetektor 1 stammende Spannung, die sich entsprechend einer angelegten Belastung ändert, ver­ stärkt, und eine automatische Ausgangswert-Eichschaltung 3 auf, welche die Spannung der Verstärkerschaltung 2 vor einem Messen der Belastung speichert und die gespeicherte Spannung mit der Spannung der Verstärkerschaltung nach dem Beginn einer Belastungsmessung vergleicht. Hierbei weist die Eich­ schaltung 3 erste, zweite und dritte analoge Schalter 31, 32 und 33 sowie erste und zweite Operationsverstärker 34 und 35 auf. Das Belastungsüberwachungssystem weist ferner eine weitere Verstärkerschaltung 4, welche die Anfangs­ spannung der Eichschaltung 3 mit der Spannung nach dem Be­ ginn einer Belastungsmessung vergleicht und verstärkt, einen Analog-Digital-(D/A-)Umsetzer 5, welcher eine Ausgangsspan­ nung der Verstärkerschaltung 4 in einen numerischen (Be­ lastungs-) Wert umsetzt, und einen Schlitten-Positionsdetek­ tor 6 auf, der an der Presse angebracht ist; der Detektor 6 weist in dieser Ausführungsform zwei Impulsgeneratoren 61 und 62 auf, welche bei jeder Umdrehung 180 Impulse bzw. einen Impuls bei einer vorbestimmten Ausgangsschlitten­ position erzeugen. Der Schlitten-Positionsdetektor 6 kann irgendeine Ausführungsform sein, soweit er nur ein Signal entsprechend den Schlitten-Positionen erzeugt. Eine Schlitten­ winkel-Zählschaltung 7 weist eine Differenzierschaltung 71, welche die 180 Impulse von dem ersten Impulsgenerator 61 an deren Vorder- und Rückflanken differenziert, um so 360 Im­ pulse zu erzeugen (d. h. für jeweils 1° (einer Umdrehung) wird ein Impuls erzeugt), einen Zähler 73, welcher die 360 Im­ pulse zählt, und eine weitere Differenzierschaltung 72 auf, welche den vorstehend angeführten einen Impuls differen­ ziert, der von dem zweiten Impulsgenerator 62 erzeugt wird.

Ein Vergleicher 10 weist erste und zweite Schaltungen 101 und 102 auf. Hierbei vergleicht die erste Schaltung 101 einen Inhalt A (die Schlitten-Position) des Zählers 73 mit einem Inhalt B einer ersten Einstelleinrichtung 8 zum Einstellen einer Schlittenposition bei Beginn einer Belastungsmessung und erzeugt ein Signal H, wenn B < A ist, während sie ein Signal L erzeugt, wenn B ≦ A ist. Die zweite Schaltung 102 vergleicht den Inhalt A des Zählers 73 mit einem Inhalt (einem eingestellten oder gesetzten Wert) C einer zweiten Einstelleinrichtung 9 zum Einstellen einer Schlittenposi­ tion am Ende einer Belastungsmessung und erzeugt ein Signal H, wenn C ≧ A ist, während sie ein Signal L erzeugt, wenn C < A ist.

Das Belastungsüberwachungssystem weist ferner einen Direkt­ zugriffs- oder Randomspeicher (RAM) 11, bei welchem Schreib- und Lese-Zugriffsoperationen zulässig sind, eine erste Meß-/Anzeige-Schaltanordnung 12, um zwischen der Schreib­ operation (bei welcher die Inhalte des A/D-Umsetzers 5 an den Randomspeicher (RAM) 11 übertragen werden) und der Lese­ operation umzuschalten (bei welcher die Inhalte des Random­ speichers (RAM) an eine erste Belastungsanzeige 16 übertragen werden, um die Inhalte des Randomspeichers (RAM) 11 anzu­ zeigen), eine zweite Meß-/Anzeige-Schaltanordnung 13, um zwischen der Schreiboperation (bei welcher die Inhalte des Zählers 73 an den Randomspeicher 11 übertragen werden) und der Leseoperation umzuschalten (bei welcher die Inhalte einer dritten Schlittenpositions-Einstelleinrichtung 15 zum Be­ lastungslesen an den Randomspeicher 11 und an eine zweite Anzeige 17 übertragen werden, um die Inhalte der Einstell­ einrichtung 15 anzuzeigen), einen Schalter 14, um zwischen dem Meß-(Schreib-)Betrieb und dem Anzeige-(Lese-)Betrieb umzuschalten, und eine Verknüpfungsschaltung 18 auf, welche ein Verknüpfungsglied 181, welches bei dem Randomspeicher (RAM) 11 den Schreibbetrieb bewirkt, und ein Verknüpfungs­ glied 182 hat, welches einen Schreib-Zeitsteuerimpuls an den A/D-Umsetzer 5 und den Randomspeicher (RAM) 11 anlegt.

Das Belastungsüberwachungssystem arbeitet folgendermaßen. Wenn sich eine Antriebswelle um 360° dreht, führt der Schlitten einen Zyklus durch (d. h. er bewegt sich aufwärts und dann abwärts in die Ausgangsstartposition). Ferner wird der Fall beschrieben, bei welchem die Position oder Stellung des Schlittens in Form des Drehwinkels der Antriebswelle dargestellt wird und die Belastung für jeweils ein Intervall von einem Grad (1°) im Bereich zwischen 135° und 220° ge­ messen und angezeigt wird (d. h. in dem Bereich, in welchem sich der Schlitten aus einer Stellung heraus bewegt, die etwas tiefer als der untere Totpunkt ist, durch den unteren Totpunkt hindurchgeht und sich dann in Richtung auf den obe­ ren Totpunkt bewegt.)

Der zweite Impulsgenerator 62 ist so eingestellt, daß er bei Null Grad (0°) angeschaltet wird, wenn der Schlitten in seiner Nullgrad-Stellung (dem oberen Totpunkt) startet. Wenn der zweite Impulsgenerator 62 angeschaltet ist, erzeugt die Differenzierschaltung 72 einen Impuls, durch welchen der Zähler 73 rückgesetzt wird, und der dritte Analogschalter 33 wird angeschaltet. Hierdurch wird ein Kondensator 36 entladen, wodurch der zuletzt erwähnte Ausgangswert gelöscht wird.

Wenn die Schlittenposition oder -stellung ein Grad (1°) oder größer wird, wird der von dem ersten Impulsgenerator 61 er­ zeugte Impuls in der Differenzierschaltung 71 differenziert und folglich in dem Zähler 73 als die Schlittenposition ge­ zählt.

Wenn die Schlittenstellung kleiner als die mittels der Ein­ stelleinrichtung 8 eingestellte Position ist (d. h. B < A), erzeugt der Vergleicher 101 das Signal H, so daß der erste Analogschalter 31 ausgeschaltet und der zweite Analogschal­ ter 32 angeschaltet wird, so daß die verstärkte Spannung von der Verstärkerschaltung 2 aus an den positiven Anschluß des zweiten Operationsverstärkers 35 angelegt wird. Diese ver­ stärkte Spannung wird dann in dem Kondensator 36 gespeichert. Da in diesem Fall keine Belastung auf die Presse ausgeübt wird, wird der Anfangs- oder Ausgangswert des Belastungs­ fühlers oder -detektors in dem Kondensator 36 gespeichert.

Wenn die Schlittenstellung die mittels der Einstelleinrich­ tung 8 eingestellte Position erreicht, (d. h. B = A), erzeugt der Vergleicher 101 das Signal L. Hierdurch wird dann der erste Analogschalter 31 angeschaltet, während der zweite Analogschalter 32 abgeschaltet wird, mit der Folge, daß die verstärkte Spannung von der Verstärkerschaltung 2 an den ersten Operationsverstärker 34 angelegt wird. In der Zwi­ schenzeit werden in der Verstärkerschaltung 4 die Ausgangs­ spannung von dem ersten und dem zweiten Operationsverstärker 34 und 35 verglichen und verstärkt, und die verglichene und verstärkte Spannung (d. h. eine geeichte Pressenbelastung) wird an den A/D-Umsetzer 5 abgegeben. Der Umsetzer 5 erhält auch über das Verknüpfungsglied 182 den Ausgangsimpuls von der Differenzierschaltung 71 und hat die Aufgabe, die analoge Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 4 entsprechend dem Impuls von der Schaltung 71 in eine digitale Spannung umzu­ setzen.

Da der Schalter 14 auf Meßbetrieb eingestellt worden ist, werden über die Schaltanordnung 12 die Inhalte des A/D- Umsetzers 5 an den Randomspeicher (RAM) 11 angelegt, während über die Schaltanordnung 13 die Inhalte des Zählers 73 an den Randomspeicher (RAM) 11 angelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt speichert der Randomspeicher (RAM) 11 entsprechend dem Impuls von dem Verknüpfungsglied 182 die Inhalte (die geeichte Belastung) des A/D-Umsetzers 12 in die durch den Zähler 73 genau festgelegte Speicheradresse.

Dieser Betrieb dauert an, bis der Vergleicher 102 das Signal L erzeugt, wenn der eingestellte Wert C gleich oder größer als der Inhalt A wird (C < A), wobei während dieses Betriebs Belastungswerte, die den Schlittenpositionen oder -stellun­ gen entsprechen, nacheinander in dem Randomspeicher (RAM) 11 gespeichert werden.

Wenn der Inhalt A des Zählers 73 gleich oder größer als der mittels der Einstelleinrichtung 9 eingestellte Wert C wird (C ≧ A), dann erzeugt der Vergleicher 102 das Signal L, um die Verknüpfungsglieder 181 und 182 zu schließen, wodurch dann der Randomspeicher (RAM) 11 die folgenden Inhalte des A/D-Umsetzers 5 nicht speichert.

Wenn der Schlitten eine vorbestimmte Position oder Stellung (einschließlich der Nullgradstellung) nach einer Bewegung über 360° erreicht und sich dann aus der anfänglichen Null­ gradstellung heraus zu bewegen beginnt, wird der Zähler 73 durch den Impuls von dem zweiten Impulsgenerator 62 rück­ gesetzt, der dritte Analogschalter 33 wird angeschaltet, und der vorher gemessene Anfangswert wird gelöscht, wodurch das System für die nächste Messung bereit ist.

Nachdem ein Zyklus durchgeführt und die Presse angehalten worden ist, wird durch den Schalter 14 auf den Anzeigebe­ trieb umgeschaltet, indem die Schaltanordnung 12 geschaltet wird, so daß die Inhalte des Randomspeichers (RAM) 11 für eine Anzeige auf der Belastungsanzeige 16 bereitgestellt wer­ den. Zur gleichen Zeit wird die Schaltungsanordnung 13 so geschal­ tet, daß die Speicheradresse in dem Randomspeicher (RAM) 11 entsprechend den Inhalten der Einstelleinrichtung 15 bestimmt wird, und die Inhalte der Einstelleinrichtung 15 für eine Anzeige auf der die Schlittenposition oder -stellung wiedergebenden Anzeige 17 angezeigt werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine geforderte, zu lesende Schlittenposition oder -stellung in der Einstelleinrichtung 15 eingestellt ist, erscheint die Schlittenposition oder -stellung auf der die Schlittenposi­ tion wiedergebenden Anzeige 17, und der entsprechende Be­ lastungswert erscheint auf der die Belastung wiedergebenden Anzeige 16.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung kann die Zeit, die zum Einstellen und Eichen des Systems erforderlich ist, be­ trächtlich verkürzt werden, und die Belastungswerte, die den jeweiligen Schlittenstellungen oder -positionen entsprechen, können ohne weiteres erhalten werden, ohne daß ein geschul­ tes und qualfiziertes Ausbildungspersonal erforderlich ist, da das erfindungsgemäße System die Schlittenposition oder -stellungen bei den jeweiligen Belastungswerten unmittelbar anzeigen kann.

Claims (4)

1. Belastungsüberwachungssystem für eine Presse, mit einem Schlitten, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Schlitten­ positions-Anzeigedaten in vorherbestimmten Intervallen der Schlittenposition, mit einem an der Presse angebrachten Be­ lastungsdetektor zum Feststellen einer Belastung an der Pres­ se zum Erzeugen eines dies anzeigenden Belastungssignals, gekennzeichnet durch
einen Speicher (11), um für vorherbestimmte Schlittenposi­ tions-Intervalle sowohl die Schlittenpositions-Anzeigesi­ gnale als auch die Belastungssignale entsprechend der ange­ zeigten Schlittenposition zu speichern;
eine Steuereinrichtung (8, 9, 15) zum Steuern der Speicher­ operation des Speichers (11) mit einer ersten Schlittenposi­ tions-Einstelleinrichtung (8) zum Einstellen einer Schlit­ tenposition bei Beginn einer Belastungsmessung und mit einer zweiten Schlittenpositions-Einstelleinrichtung (9) zum Ein­ stellen einer zweiten Schlittenposition am Ende einer Be­ lastungsmessung, wobei das Schlittenpositionssignal und das entsprechende Belastungssignal in dem Speicher (11) zwischen der eingegebenen Schlittenposition beim Start einer Bela­ stungsmessung und der eingestellten Schlittenposition am Ende einer Belastungsmessung gespeichert werden und
durch eine Anzeigeeinrichtung (16) zum Anzeigen sowohl der Schlittenposition als auch der entsprechenden Belastung, welche Werte aus dem Speicher (11) ausgelesen werden.

2. Belastungsüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung fer­ ner eine dritte Schlittenpositions-Einstelleinrichtung (15) zum Lesen der Belastung aufweist, wobei eine beliebige Schlittenposition an der dritten Einstelleinrichtung (15) einstellbar ist, und das Belastungssignal, welches der be­ liebig eingestellten Schlittenposition entspricht, aus dem Speicher (11) ausgelesen wird.

3. Belastungsüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeu­ gen der Schlittenpositions-Anzeigesignale einen Schlitten­ positionsdetektor (6) und einen Zähler (73) zum Zählen der Abgabeimpulse des Detektors (6) aufweist.

4. Belastungsüberwachungssystem nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch eine Meß-/Anzeige-Schaltan­ ordnung (12) zum Umschalten zwischen einer Belastungsmeßope­ ration und einer Belastungsanzeigeoperation, wobei die An­ zeigeeinrichtung (16) nur wirksam ist, wenn die Schaltanord­ nung (12) auf die Belastungsanzeigeoperation geschaltet ist.