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Schaltungsanordnung zur Überwachung von Drehzahldifferenzen
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an Werkzeugmaschinen, insbesondere Pressen Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Uberwachung von Drehzahldifferenzen
an Werkzeugmaschinen, insbesondere Pressen mit mechanischem Antrieb des Stößels,
der beim Bruch einer zu überwachenden Welle z. B. Unterbrechung des Antriebes zum
Nockenschaltwerk diesen sofort stillsetzt.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Nach der DE-AS 1
463 066 ist eine elektrische Sicherheitssteuerung für Eurbelpressen mit einer mit
der Kurbelwelle umlaufenden Steuerscheibe und in einer Halterung des Pressengestells
einstellbar angeordneten, auf den Vorbeigang von Diskontinuitäten am Umfang der
Steuerscheibe entsprechenden Schaltelementen bekannt, bei der die Steuerscheibe
entsprechend einer angegebenen Weglänge auf ihren Umfang eine Anzahl von ferromagnetischen
Diskontinuitäten besitzt.
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Durch deren Vorbeigang an einem ersten Schaltelement wird ein Wechselstrom
induziert sowie durch den Vorbeigang einer einzigen ferromagnetischen Diskontinuität
an einem zweiten Schaltelement wird ein vorhandener Wechselstrom gesteuert, wobei
an den Ausgängen der Schaltelemente jeweils ein Transistorverstärker mit Transformator
angeordnet ist.
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Diese elektrische Sicherheitssteuerung ist mechanisch sehr aufwendig
und das Maschinensystem wird erst nach Beendigung des Hubes stillgesetzt.
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Außerdem sind nach den DE-US 2 237 199 und 2 338 449 Uberwachungsvorrichtungen
für Pressen bekannt, bei denen einmal die Überwachung mittels Elementen zur Erzeugung
einer Me13-spannung in Abhängigkeit der Steuerwalzendrehung und elektroniecher Bausteine
zur Beeinflussung der Pressensteuerung im Sinne einer Antriebsschaltung bei einer
Störung sowie zum anderen durch eine geeignete Schaltungsanordnung zur selbsttätigen
UberpriSung der Betriebsfähigkeit der vorgenannten Überwachungsvorrichtung erreicht
wird.
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Die Nachteile bestehen vor allem in der elektromechanischen Art der
Ausbildung der Uberwachungsvorrichtung, die damit auch durch die Erschütterungen
beim Arbeiten der Presse sehr störanfällig ist. Durch die Anwendung von Sender und
EmpSänger ist diese Einrichtung sehr kostenaufwendig.
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Durch das DD-WP 85 909 ist eine Vorrichtung zur Überwachung von.Antrieben
für Sommando- oder Steuergeräte an Werkzeugmaschinen bekannt, bei der an der Antriebswelle
der Presse und am Kommando~ oder Steuergerät je ein Drehmelder angeordnet ist, deren
Offner- bzw. SchliePerkontakte in WirWverbindung stehen. Diese Vorrichtung ist-drehzahlabhängig
und durch die Drehmelder kostenintensiv.
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Außerdem ist keine Kontakts ic herheit gegeben.
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Im DD-WP 136 029 werden mit wahlweise ein oder zwei berührungslosen
Meßwandlern von der antriebs- bzw. abtriebszeitigen Steuerscheibe Impulse abgenommen
und in einer logischen Verknüpfung ausgewertet.
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Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung aus, daß die Steuerscheiben
fest zueinander zugeordnet sein müssen. Pür Pressen mit verstellbarem Hub erfordert
diese Lösung nach weder Hubverstellung aufwendige Einstellarbeiten, um die geforderte
Zuordnung wieder zu erreichen.
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Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung
zur Uberwachung von Drehzahldifferenzen für Werkzeugmaschinen, insbesondere zur
Vermeidung von Arbeitsunfällen an Pressen zu schaffen, die unabhängig von Drehzahländerung,
Drehrichtung sowie gewählter Betriebsart, wie Einzel- oder Dauerhub, Schleichgang,
Einrichtbetrieb, die Maschine bei einem Wellenbruch unmittelbar stillsetzt.
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Darleun des Wesens der Erfindun Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Drehzahldifferenzen für Werkzeugmascllinen
zu schaffen, die ohne Einstellarbeiten von Steuerelementen z. B. am Nockenschaltwerk
bei Hubverstellung einer Exzenterpresse über eine volle Drehung funktionssicher
arbeitet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf der zu
überwachenden Welle sowohl antriebs- als auch abtriebsseitig befindlichen Steuerscheiben
in ibren Stellungen zueinander beliebig zugeordnet sein können. Das Verhältnis der
Anzahl der Steuerfahnen der beiden Steuerscheiben liegt im Bereich kleiner 2 : 1.
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Über mindestens je einen berührungslosen Meßwandler werden die durch
Drehung der Steuerscheiben angegebenen Impulse erfaßt und an ein jeweils nachgeordnetes
Freigabe- und Löschimpulsglied sowie einem Impulsspeicher weitergeleitet.
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Dabei sind jeweils ein Freigabe- und Löschimpulsglied des einen ßeSwandlers
mit dem lmpulsspeicher des anderen bdeßwandlers verbunden. Sowohl eins der Freigabe~
und Löschimpulsglieder als auch einer der Impulsspeicher sind mit je einem Impulstor
logisch so verknüpft, daß eine Impulsspeicher registrierte Impulsperiode registriert
und nach Abschluß dieser impulsperiode gemeinsam mit dem Freigabe-und Löschimpulsglied
das Impulstor kurzzeitig zur Signalgabe an einem nachgeschalteten Fehlerspeicher
öffnet und dabei gleichzeitig den Impulsspeicher löscht.
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In der weiteren Ausgestaltung ist für zweikanalige Steuerungen mit
dem zweiten Freigabe- und Löschimpulsglied und dem zweiten Impulsspeicher ein weiteres
Impulstor logisch verknüpft. Dabei erfolgt die Auswertung in einem weiteren Fehlerspeicher,
Die Impulstore überwachen dabei die Fehlerspeicher wechselseitig.
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Ausführunsbeisie 1 Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Prinzipdarstellung
der Schaltungsanordnung Fig. 2 Signalverarbeitung bei Zwanglauf der Steuerscheiben
Fig. 3 Signalverarbeitung bei Drehzahlabfall der Steuerscheiben untereinander bzw.
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We llenbruch.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist auf der zu überwachenden Welle 9 antriebs-
als auch abtriebsseitig je eine Steuerscheibe 1; 2 angeordnet.
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Die Überwachung einer unterbrechbaren Drehbewegung kann auch bei Ubertragung
z. B. Ketten- oder Zahnradtrieb durchgeführt werden.
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Am Umfang der beiden Steuerscheiben 1; 2 sind gleichmäßig verteilte
Steuerfahnen angeordnet. Die Anzahl der Steuerfahnen der antriebsseitigen Steuerscheibe
1 zur abtriebsseitigen Steuerscheibe können sich im Bereich des Verhältnisses kleiner
2 : 1 bzw. 1 : 2 unterscheiden. An jeder Steuerscheibe 1; 2 ist ein berührungsloser
Meßwandler 3; 4 angeordnet. Die Ausgangssignale der meßwandler 3; 4 werden in einer
Auswerteeinrichtung 10 verarbeitet.
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Die Auswerteeinrichtung 10 besteht aus jeweils zwei Breigabe- und
Löschimpulsgliedern 5.1; 5.2, Impulsspeichern 6.1; 6.2, Impulstoren 7.1; 7.2 und
Behlerspeichern 8.1; 8.2.
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Die Ausgänge der Meßwandler 3; 4 können wahlweise reell oder negiert
mit den Eingängen der Auswerteeinrichtung 10 verbunden sein. Jeder der beiden Meßwandler
3; 4 ist mit einem gleichartig aufgebauten Teil der Auswerteeinrichtung 10 logisch
verknüpft. Sowohl antriebs- als auch abtriebsseitig viurde diese Verknüpfung unter
den Funktionsgruppen Freigabe-und Loschimpulsglied 5.1 bzw. 5.2 Impulsspeicher 6.2
bzw.
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6.1, Impulstor 7.1 bzw. 7.2 und dem Fehlerspeicher 8.1 bzw.
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8.2 durchgeführt.
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Ist die Pressensteuerung einkanalig, ist ein Fehlerspeicher 8.1 ausreichend.
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Bei Drehung der antriebsseitigen Steuerscheibe 1 gibt der MeBwandler
3 an den Impulsspeicher 6.2 und das Freigabe- und Löschimpulsglied 5.1 Impulse ab.
Dabei wird im Impulsspeicher 6.2 eine volle Impulsperiode gespeichert und im Freigabe-
und Löschimpulsglied 5.1 wird nach Ablauf einer Impulsperiode ein Freigabeimpuls
gebildet und an das Impulstor 7.1 weitergeleitet.
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Das Impulstor 7.1 wird dann freigegeben, wenn über eine weitere logische
Verknüpfung im abtriebsseitigen Impulsspeicher 6.1. die Meldung vorliegt, daß dort
ebenfalls eine volle Impulsperiode gespeichert, d. h., eine Steuerfahne und Bücke
vom abtriebsseitigen Meßwandler 4 erfaßt wurden. Ist diZs nicht der Fall, wird über
die logische Verknüpfung zum Fehlerspeicher 8.1 das Fehlen dieses Impulses registriert
und als ellenbruchsignal an die nachgeschaltete nicht dargestellte Pressensteuerung
weitergeleitet und die Presse stillgesetzt.
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Sofort nach dem i'reigabeimpuls wird vom Freigabe- und Lösch-.
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impulsglied 5.1 ein Löschimpuls gebildet, der im fehlerfreien Fall
den abtriebsseitigen Impulsspeicher 6.1. über eine weitere logische Verknüpfung
mit diesem löscht und damit zur Speicherung der folgenden Impulsperiode freigibt.
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Die beschriebene Signalverarbeitung wird je nach Stellung der beiden
Steuerscheiben 1; 2 zueinander und je nach dem konkret gewählten Verhältnis der
Anzahl der Steuerfahnen der Steuerscheibe 1 zur Steuerscheibe 2 (innerhalb der Bedingung
2 < ( / Sab < 0,5) ab der Steuerscheibe 2 über den Meßwandler 4 zeitlich und
impulslängenmäßig abtriebsseitig verschoben analog durchgeführt.
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In der Fig. 2 wird die Signalverarbeitung für den Fall dargestellt,
daß antriebsseiti-g und abtriebsseitig im Verhältnis gleiche Drehzahlen, d. h.,starre
Verbindung vom Antrieb zum Abtrieb vorliegen.
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Vom Impulsspeicher 6.2. wird die über den Meßwandler 3 von der rotierenden
Steuerscheibe 1 abgenommene Impulsperiode 11 des Antriebes als L-Signal 17 und als
H-Signal 18 gespeichert.
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Die Dauer der Signalspeicherung im Impulsspeicher 6.2. wird dabei
durch den Löschimpuls 16 des Freigabe- und Löschimpulsgliedes 5.2 bestimmt.
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Analog erfolgt die Signalverarbeitung auf der Abtriebsseite.
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In Fig. 3 soll nun dargestellt werden, daß bei geringer Drehzahländerung
zwischen Antrieb und Abtrieb ein Fehler registriert und die Maschine stillgesetzt
wird,
Vom I t ulstor 7.1 wird nur dann ein Fehlersignal weitergegeben,
wenn im Impulsspeicher 6.1 ein L-Signal 29 bzw. H-Signali30 zum Abfragezeitpunkt
a ... i fehlt. Das gleiche gilt, wenn am Impulstor 7.2. zum Abfragezeitpunkt a ...
i ein L-ignal 27 bzw. H-Signal 28 vom Impulsspeicher 6.2 fehlt.
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Aus Fig. 3 ist zu erkennen, wie sich durch Verzögerung der Drehbewegung
die Signalverarbeitung ändert.
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Von den dargestellten Abfragezeitpunkten a ... i ist erkennbar, daß
im Impulsspeicher 6.1 zum Abfragezeitpunkt d erstmali kein 1-Signal 29 gespeichert
ist. Das Impulstor 7.1 gibt ein Fehlersignal an den Fehlerspeicher 8.1 bzw. 8.2
weiter. Die mit der Pressensteuerung verbundenen Fehlerspeicher 8.1; 8.2 lösen Stillstand
im Pressenantrieb aus. Eine Inbetriebnahme ist erst dann wieder möglich, wenn nach
Ursachenbeseitigung die Fehlerspeicher 8.1 bzw. 8.2 gelöscht wurden.
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Aufstellung der mit Bezugszahlen gekennzeichneten Teile des Ausführungsbeispieles
zur Erfindungsanmeldung "Schaltungsanordnung zur Uberwachung von Antriebselementen
von Werkzeugmaschinen, insbesondere Pressen" 1; 2 Steuerscheibe 3; 4 teBwandler
5.1; 5.2 Freigabe- und Löschimpulsglied 6.1; 6.2 Impulsspeicher 7.1; 7.2 Impulstor
8.1; 8.2 Fehlerspeicher 9 Welle 10 Auswerteeinrichtung 11; 21 Impulspetiode vom
Antrieb 12; 22 Impulsperiode vom Abtrieb 13; 23 Freigabeimpuls in 5.1 bzw. an 7.1
14; 24 Freigabeimpuls in 5.2 bzw. an 7.2 15; 25 Löschimpuls an Impulsspeicher 6.1
16; 26 Löschimpuls an Impulsspeicher 6.2 17; 27 Speicherung L-Signal im Impulsspeicher
6,2 18; 28 Speicherung H-Signal im Impulsspeicher 6.2 19; 29 Speicherung :6-Signal
im Impulsspeicher 6.1 20; 30 Speicherung E-Signal im Lmpulsspeicher 6.1 a ... i
1Abfragezeitpunkte