DE3411151A1

DE3411151A1 - Vorrichtung zum automatischen ueberwachen und einregeln des luftdruckes

Info

Publication number: DE3411151A1
Application number: DE19843411151
Authority: DE
Inventors: Heribert Dipl.-Ing. 4948 Grevenbroich Czerny; Horst 7022 Leinfelden-Echterdingen Gosslar; Alfred 4006 Erkrath Krekel
Original assignee: Hofmann & Co KG W GmbH
Current assignee: Hofmann & Co KG W GmbH
Priority date: 1983-07-15
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1985-01-31

Description

"" PAT E NTA N-WA LT E ^ / Λ 1 1 C 1 DIPL.-ING. ALEX ST E N G E R

Kaiser-Friedrich-King 70 0 ^ \ I IO I DIP L.-I NG. WOLFRAM WATZK E

D-4000 DÜSSELDORF Π - DIPL.-ING.H E I N Z J. RING

Uns« Zeichen: 24 821 _ Datum: 19. März;1984

W. Hofmann GmbH & Co. KG, Ginsterweg 19, 5657 Haan/Rhld. .1

Vorrichtung zum automatischen überwachen und Einregeln des

Luftdruckes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen überwachen und Einregeln des Luftdruckes bei mit Windkesseln (Ausgleichsbehältern) versehenen Pneumatikvorrichtungen yon Arbeitsmaschinen, insbesondere pneumatisch betriebenen Werkzeugen an Pressen, mit einem soll-Wert-Geber und einem in den Ausgleichsbehälter führenden Ist-Wert-Geber,sowie einem die Soll- und Ist-Werte vergleichenden Regler, der bei Abweichungen des Ist-Wertes vom Soll-Wert Ventile für die Zu- bzw. Abluft des Ausgleichsbehälters betätigt.

Bei Pressen, insbesondere bei mechanischen Pressen, werden mehrere Arbeitsfunktionen durch ein besonderes Arbeitsfluid, zumeist Druckluft, ausgeübt. Hierzu sind jeweils unabhängige Druckluftversorgungs-Einheiten für z.B. den Stößelgewichtsausgleich (Ausbalancieren) für Ziehkissen, für Auswerfer, für Kupplung und Bremse, für überlastungssicherung und für Transfer erforderlich. Pur jede dieser Funktionen stehen, zumal wenn sie unterschiedlich hohe Druckniveaus erfordern, jeweils eigene Druckluftkessel (Ausgleichsbehälter) im Kellergeschoß des Pressengebäudes. Von dort gehen einzelne Druckluftleitungen zum Bedienstand der Presse ein oder zwei Stockwerke höher im Pressengebäude. Dort werden dann manuell an Druckregelventilen die erforderlichen Drücke von Hand eingestellt. Bei jedem Umrüsten der Presse ist dann ein neues Einstellen der Druckluftversorgung von Hand erforderlich (Einregeln). Außerdem muß die Aufrechterhaltung des eingestellter. Luftdruckes permanent überwacht werden (Überwachen). Diese Vorgehensweise ist nicht nur hinsichtlich der umfangreichen Rohrverlegearbeiten für die Druckluft zum Bedienstand,

sondern auch hinsichtlich des Zeitaufwandes zum Einregulieren des neuen Druckes beim Umrüsten oder der Inbetriebnahme der Presse sehr zeitaufwendig.

Zur Vermeidung dieser Probleme ist vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 23 00 972) - in der eingangs genannten Art und Weise - den Ausgleichsbehälter mit einem Ist-Wert-Geber für Luftdruck auszustatten, und den jeweiligen Ist-Wert mit einem einstellbaren Soll-Wert zu vergleichen und bei Druckabweichungen entsprechende Steuerventile für Zu- bzw. Abluft zu betätigen. Die hierzu vorgeschlagene Vergleichsvorrichtung arbeitet rein mechanisch und besteht aus einem Druckmeßgerät, das über eine Leitung mit einem oder mehreren Ventilen verbunden ist, welche in Leitungen von und zum Ausgleichsbehälter angeordnet sind, wobei ein den Ist-Wert des Druckes registrierender Zeiger mit einem Kontaktpaar als Soll-Wert-Geber zusammenwirkt. Solche mechanisch arbeitenden Vorrichtungen arbeiten aber relativ träge und es ist weiterhin eine relativ lange Druckluftleitung zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Vergleichsvorrichtung am Pressenbedienstand erforderlich, so daß Änderungen des Ist-Druckes im Ausgleichsbehälter im Falle periodischer Druckschwankungen phasenverschoben in der Vergleichsvorrichtung registriert werden. Daher kann es vorkommen, daß die Betätigung der Zu- und Abluftventile eine Druckänderung im falschen Richtungssinn bewirken.

Statt derartiger mechanisch arbeitender, die Druck-Soll- und -Ist-Werte vergleichender Regler sind aber auch schon rein elektrisch arbeitende Regler vorgescnlagen worden. Uo ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 10 899 bekannt, zum selbsttätigen Ausgleichen des Gewichtes des Stößels mit Oberwerkzeug an Pressen mittels mindestens einer mit dem Stößel verbundenen und diesen tragenden, druckgasbeaufschlagten Zylinder-Kolben-Einheit, zunächst Gewichtsungleichheiten festzustellen und über eine Regeleinrichtung

durch die Zu- und Abfuhr von Druckgas zu" beseitigen, -wobei zum Einleiten des Gewichtsausgleiches der Stößel über einen Teil seines Bewegungsweges von den Antriebselementen lösbar ist und dieser Bewegungsweg von einem Fühler überwacht wird. Während des sich daran anschließenden Betriebes der Presse wird der zum Gewichtsausgleich erforderliche Gasdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit durch eine Kontrolleinrichtung aufrechterhalten, wobei ein Geber ein dem Gasdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit proportionales elektrisches Ist-Signal liefert, das in einer Vergleichsschaltung mit einem Soll-Signal aus einem einstellbaren Speicher verglichen und zum richtungsriahtigen Betätigen von Ventilen verwendet wird, die die Zu- und Abfuhr von Druckgas zu bzw. von der Kolben-Zylinder-Einheit bewirken. Diese Art des Ausbalancierens des Stößelgewichtes weist drei entscheidende Nachteile auf: Erstens schwankt der Luftdruck in der Zylinder-Kolben-Einheit periodisch mit der Kolbenbewegung und weicht daher gezwungenermaßen - auch unabhängig von Leckagen im System und dergl. - von dem auf das Stößelgewicht abgestimmten Soll-Druck ab; hierdurch wird die Druckkontrolleinrichtung unentwegt angesprochen und verschlexßbeansprucht. Zweitens ist das Arbeitsvolumen der Zylinder-Kolben-Einheit relativ klein, was das druckgenaue Dosieren von Zu- oder Abluft erschwert und die relativen Druckschwankungen sind sehr hoch, wenn ein Puffervolumen (Ausgleichsbehälter) für Druckluft fehlt. Drittens werden wegabhängig arbeitende Potentiometer für Soll- und Ist-Werte benötigt; diese unterliegen hohem Verschleiß.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgab e zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Versorgung mit Arbeitsfluid (Druckluft) zu vereinfachen; insbesondere soll das Einstellen und Überwachen der Versorgung mit Arbeitsfluid schneller, genauer und sicherer werden, Regeleingriffe sollen phasengenau sowie trotz möglichst weitgehend genauer Druckeinhal-

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tung auf ein Mindestmaß beschränkt sein und Fehler in der Signalübertragung sollen ausgeschaltet werden. _ *

Als technische Lösung wird hierzu vorgeschlagen:

a) Der Ist-Wert-Geber besteht aus einem piezoelektrisch arbeitenden Luftdruckmeßgerät mit einer Digitalisiereinheit für das dem Luftdruck entsprechende elektrische Signal;

b) der Regler ist mit einer Nockensteuerung derart versehen und die Nockensteuerung derart an einer Nocken- oder Kurbelwelle der Arbeitsmaschine angeordnet, daß der Regler nur dann arbeitet, wenn die Drehstellung der Nockenwelle einem vorbestimmten Winkelbereich um den oberen Totpunkt des zu betätigenden Werkzeuges ..entspricht .

Bei der Erfindung sind demnach regelmäßig an sich bekannte Ausgleichsbehälter vorgesehen, deren Volumen erheblich größer als das der Pneumatikvorrichtungen der Arbeitsmaschine ist. Systembedingte periodische Druckschwankungen in der Pneumatikvorrichtung wirken sich daher auf die Änderung des mittleren Luftdruckes in der aus Pneumatikvorrichtung und Ausgleichsbehälter bestehenden Luftdruckeinheit erheblich weniger stark als beim Fehlen eines Ausgleichsbehälters aus. Die verbleibenden Druckschwankungen werden aber von einem piezoelektrisch arbeitenden Druckluftmeßgerät, das bevorzugt als aufsteckbare Einheit unmittelbar an dem Ausgleichsbehälter angeordnet ist, ohne Phasenverzögerung außerordentlich genau registriert und aufgrund der Digitalisierung des dem Luftdruck entsprechenden elektrischen Signals des Luftdruckmeßgerätes frei von elektromagnetischen Einflüssen der Arbeitsmaschine oder ihrer Peripherieeinrichtungen ohne Phasenverschub an den die Soll- und Ist-Werte vergleichenden Regler weitergemeldet. Es ist daher grundsätzlich möglich, die Ventile für Zu- und Abluft des

Ausgleichsbehälters phasenrichtig zu bestätigen. Ein ständiges Nachführen des Luftdruckes und Ausgleichen der'vorerwähnten periodischen Luftdruckschwankungen wäre aber wenig sinnvoll, weil die unentwegten Regeleingriffe zu hohem Verschleiß führen und die systembedingten periodischen Druckschwankungen bei ausreichend großem Ausgleichsbehältervolumen in vertretbaren Grenzen bleiben. Diese Druckschwankungen sind aber immer noch so groß, daß sie beim automatischen Überwachen und Einregeln des Luftdruckes zu berücksichtigen sind. Hierzu ist erfindungsgemäß der Regler mit einer mit der Arbeitsmaschine zusammenarbeitenden Nockensteuerung versehen, die den Regler nur dann arbeiten läßt, wenn die Drehstellung der Nockenwelle einem vorbestimmten Winkelbereich um eine vorgegebene Drehstellung entspricht. Demzufolge kann ein Regeleingriff, insbesondere die Ist-Wert-Messung nur während einer vorgegebenen Dauer einer Arbeitsperiode der Arbeitsmaschine erfolgen. Der Winkelbereich, innerhalb dessen die Drehstellung der Nockenwelle zum Arbeiten des Reglers führt, beträgt in der Regel maximal 80°, d.h. maximal 40° zu jeder Seite einer vorgegebenen Drehstellung (ein größerer Winkelbereich von z.B. bis zu l80° ist allenfalls für die Druckregelung beim sogenannten Ziehkissenbetrieb geeignet; demgegenüber empfiehlt sich beim Ausbalancieren des Stößelgewichtes ein Winkelbereich von etwa 4θ bis 60°). Diese vorgegebene Drehstellung ist bevorzugt gleich dem oberen Totpunkt des zu betätigenden Werkzeuges, da in einem kleineren Winkelbereich um diesen Totpunkt herum systembedingte Druckschwankungen nur noch äußerst gering sind.

Mit der erfindungsgemäßen Merkmalskombination ist es erstmals gelungen, die als wesentlich erkannte vorerwähnte Aufgabe zu lösen.

Wenn die Steuerventile gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nur eine Auf- und eine Zustellung besitzen, können ununterbrochene Regeleingriffe vermieden und genau definierte Strömungsverhältnisse an den Ventilen gewährleistet werden.

Der Regler weist bevorzugt eine Schnittstelle für Befehle aus einer EDV-Anlage auf, so daß die Soll-Werte nicht nur von Hand,

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sondern auch nach einem Rechenprogramm, insbesondere nach erst durch Rechenoperationen gewonnenen Druckvorgab.ewerten eingestellt werden.

Bevorzugt ist der Regler mit zwei gleichen, insbesondere handbetätigten, Soll-Wert-Einheitenausgerüstet, so daß der für den nächsten Arbeitsschritt erforderliche Fluiddruck lediglich voreingestellt werden und der Regler zum Zeitpunkt des erwünschten Druckwechsels nur auf die zweite Soll-Wert-Einheit umgeschaltet werden muß .{Die Systemsicherheit wird erhöht und De.fekte werden leichter erkannt, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Regler eine Steuerung besitzt, welche bei Fehleinstellungen oder unzulässigen Leckagen durch Defekte im Druckluftsystem die Offenstellung der Ventile zwecks Verhinderung von hohen Luftverlusten zeitlich begrenzt ist. Bevorzugt ist diese Ventil-Einschaltzeit intern im Regler stufenlos einstellbar.

Eine Maschinenfreigabe - z.B. nach einem Werkzeugwechsel-und Neueinstellung des für das neue Werkzeug erforderlichen Luftdrucks erfolgt erfindungsgemäß durch eine Steuerung des Reglers, welche die Maschinenfreigabe nur·erteilt, wenn sich der Ist-Wert des Luftdruckes in einem vorgegebenen Toleranzbereich befindet und der Soll-Wert in einer intern einstellbaren Zeit erreicht wird. Hierbei wird eine etwa erforderliche Fehlersuche dadurch ermöglicht, daß der Regler eine Steuerung besitzt, welche bei nicht Erreichen des Soll-Wertes eine'maschinenseitig verwertbare Störmeldung gibt.

Um zu erreichen, daß in verschiedenen Arbeitsphasen der erfindungsgemäßen Vorrichtung stets optimale Störmeldung möglich ist, besitzt der Regler gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für die Freigabe- und Störmeldeerkennung Zeitglieder, wobei für große Soll/Ist-Wert-Abweichungen ein Zeitglied für die Anfangsphase eines Regeleingriffs eine lange und ein anderes Zeitglied, für die Endphase um den SoIl-

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Wert herumj eine kurze Zeitbasis erhält, und die Umschaltung von lange auf kurze Zeitbasis automatisch erfolgt. D ._h_.,. daß während der Anfangsphase erst dann eine Störmeldung erfolgt,, wenn die gewünschte Druckänderung in der vorbestimmten - relativ langen Zeit - nicht erreicht wird; für die Endphase (also kurz vor Erreichen des Soll-Druckes) ist die entsprechende Zeit, nach der eine Stürmeldung erfolgt, entsprechend kürzer. Es ist auch eine variable Zeitbasio möglich, wobei dann die Länge der Zeitbasis an die Größe der aktuellen Soll/Ist-Wert-Abweichung automatisch anpaßbar ist.

Für das Neu-Einregeln des Luftdruckes für Stößelgewichtausbalancierung und dgl. übernimmt - gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung - ein Zusatzregler die Punktion des Reglers derart, daß das Ventil für Zuluft bei Unterbalancierung und das Ventil für Abluft bei überbalancierung bis zum Erreichen des optimalen Balancierungsluftdruckes automatisch betätigt werden. Beim Erreichen des optimalen Balancierungsluftdruckes werden durch ein Signal der Arbeitsmaschine an den Zusatzregler beide Ventile geschlossen und der dann im Ausgleichsbehälter anstehende Luftdruck als Soll-Wert von dem Zusatzregler automatisch gespeichert und dem Regler vorgegeben, woraufhin der Regler nach Quittierung seine Punktion anstelle des Zusatzreglers wieder aufnimmt. Ein so abgespeicherter Soll-Wert kann bevorzugt auch beim Ausschalten des Reglers noch eine vorgebbare Anzahl von Stunden gehalten.werden und steht beim Wiedereinschalten des Reglers zur Verfügung. Bei Reparatur oder schichtbedingten Arbeitsunterbrechungen ist es daher nicht erforderlich, den optimalen Balancierungsluftdruck erneut zu bestimmen. - Methoden zum Auffinden des optimalen Balancierungsluftdruckes sind u.a. aus den deutschen Offenlegungsschriften 30 07 774, 20 07 617 und 30 32 440 bekannt.

Bei Verwendung mehrerer Regler ist gemäß einer anderen Weiterbildung eine Kommunikation mit einem Rechner über eine Decodiereinheit derart möglich, daß die Decodiereinheit über einen für nur einen Regler ausreichenden Leitungsstrang mit dem Rechner einerseits und mit allen Reglern andererseits verbunden ist. Auf ein Codesignal hin.stellt die Decodiereinheit die Verbindung zwischen dem Rechner und einem durch das Codesignal

angesprochenen Regler her. Hierdurch sind die Regler mit dem Rechner nur noch über einen einzigen, von der Zahl der Regler unabhängigen Leitungsstrang verbunden.

Schließlich ist der Regler bevorzugt derart einstellbar, daß Regeleingriffe nur dann erfolgen, wenn Ist-Wert-Abweichungen vom Soll-Wert einen vorgebbaren von Hundertsatz, bevorzugt 20 %, übersteigen. Hierdurch führen systembedingte Ist-Wert-Druckschwankungen während der Arbeitsphasen des Reglers, wenn nämlich die Drehstellung der Nockenwelle dem erfindungsgemäßen Winkelbereich um die vorgegebene Drehstellung entspricht, nicht zu einem Regeleingriff, so daß unnötiger Verschleiß an Ventilen und dgl. vermieden wird. Desgleichen können im Regler auch solche Zeitglieder vorgesehen sein, durch die der Regler immer nur nach Ablauf mehrerer Arbeitsperioden der Arbeitsmaschine arbeiten kann. Hierdurch wird bei Arbeitsmaschinen mit schneller Taktfolge ein Arbeiten des Reglers bei jedem Arbeitstakt vermieden.

Grundsätzlich werden die Ventile für Zu- bzw. Abluft nur während der Zeitdauer betätigt, in welcher der Regler arbeitet. Im Falle großer Soll/Ist-Wert-Abweichungen kann der Zeitpunkt für die Ventilabschaltung über die Arbeitsphase des Reglers hinaus verzögert werden. Dies ist intern gμt einstellbar oder derart variabel, daß die Verzögerungsdauer laufend veränderbar ist und an die Größe der aktuellen Soll/Ist-Wert-Abweichung automatisch angepaßt wird; sie ist umso größer je größer die Differenz ist.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nicht nur die Installationen bei der Druckluftversorgung von Pressen vereinfacht und ein aufwendiges Leitungssystem zwischen der Presse, dem Ausgleichsbehälter und dem Steuerstand vermieden, sondern er; werden auch die Umrüstzeiten der Presse drastisch verkürzt und eine optimale, insbesondere phasengenaue, automatische überwachung der Pressenfunktionen gewährleistet, so daß Ausfallzeiten weitgehend verhindert werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darge-

stellt worden ist. In der Zeichnung zeigt die einzige Fig. eine rjchcinatiijche Darstellung einer Vorrichtung zum Versorgen eines pneumatisch betriebenen Gewichtsausgleiches (für Stößel 'mit Oberworkf.oug) an einer Presse mit Druckluft.

Unmittelbar an einem Windkessel 1 (Ausgleichsbehälter) ist ein fest verschraubter Pneumatikdruckaufnehmer (Ist-Wert-Geber) an einer durch Luftströmung wenig gestörten Stelle angeordnet. Hierbei handelt es sich um einen Druckumformer mit piezoresistiver Vollbrücke mit mechanischer Steckkupplung zum Druckeingang. Der Druckumformer dient zur Überwachung des Kesseldruckes (Ist-Wertes) und Umformung des gemes rinnen Wertes in ein digitales elektrisches Signal. Durch diese Umformung werden Störeinflüsse auf die Übertragungsstrecke zu einem Regler 3 ausgeschlossen. Ein bevorzugter Druckbereich liegt zwischen' 0 und 20 bar,, die am Spannungsausgang in eine Gleichspannung von 0 bis 10 V umgeformt werden.

Der j-eweils gewünschte Druck-Soll-Wert wird in den Regler 3 eingegeben und mit dem Ist-Wert, d.h. mit dem vorhandenen Betriebsdruck im Windkessel 1, verglichen. Bei Abweichungen löst der Regler pneumatische Arbeitsfunktionen einer Ventileinheit 4 aus. Hierfür sind zwei für die Zu- und Abluft für den Windkessel 1 vorgesehene baugleiche servogesteuerte Magnetventile 5j6 vorgesehen. Beide Ventile sind im stromlosen Zustand geschlossen, um zu verhindern, daß bei Stromausfall eine nicht gewollte Funktion ausgelöst wird. Eine Druckluftleitung 7 verbindet den Windkessel 1 mit beiden Magnetventilen 5 und 6 und über diese mit einem Abluftsammeikanal 8 oder mit einer Lufteinspeiseleitung 9· Die Leitungen 8 und können an weitere baugleiche, aus einem Windkessel, einem Pneumatikdruckaufnehmer, einem Regler und einer Ventileinheit bestehenden Druckversorgungsvorrichtung für eine in der Fig. in den Einzelheiten nicht näher dargestellte mechanische Presse (Arbeitsmaschine) 10 angeschlossen sein.

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Die Ist-Wert-Messung erfolgt bei dynamischem Druckbetrieb. Z.B. bei Stößelgewichtsausgleich für einen Stößel (Werkzeug) 11 der Presse 10 mittels Pneumatikkolben/Zylinder-Einheiten (Pneumatikvorrichtung) 12 wird die Regelfunktion nur bei bestimmten Betriebszuständen freigegeben. Hierzu ist eine Nockensteuerung 13 mit der Nocken- oder Kurbelwelle l4 für den Stößel 11 derart verbunden₃ daß der der Nockensteuerung 13 nachgeordnete Regler 3 nur dann arbeitet, wenn die Drehstellung der Nockenwelle 14 einen Winkelbereich von vorzugsweise*20 bis 30° um den in der Fig. dargestellten oberen Totpunkt des zu betätigenden Werkzeuges entspricht.

Bei dem Regler 3 erfolgt die manuelle Soll-Wert-Eingabe jeweils durch einen Codierschalter (Soll-Wert-Geber) 15 oder 16 mit digitaler dreistelliger Anzeige. Wenn der Regler 3 mit zwei Codierschaltern 15 und l6 ausgerüstet ist, kann während des Produktionsprozesses mit den aktuellen Soll-Werten (in der Zeichnung Codierschalter 15) dem dann freien Codierschalter 16 bereits der für das nächste Werkstück benötigte Soll-Wert eingegeben werden. Hierdurch entfallen die bisher beim Umrüsten notwendigen Druckeinstellungen. Beim Umrüsten der Maschine wird dann der vorprogrammierte Wert durch Umschaltung auf den jeweils voreingestellten Codierschalter abgerufen. Hierdurch werden die Rüstzeiten rapide reduziert. Diese Umschaltung kann in einer mehrere Regler 3 aufnehmenden Zentralsteuereinheit gemeinsam für alle eingebauten Regler vorgenommen werden.

Der Regler 3 ist auch mit einer üblichen Schnittstelle für EDV-Betrieb, d.h. Koppler an einen Rechner 17, ausgestattet.

Wenn das maschinenseitig vorhandene Nockenschaltwerk (Nockensteuerung) den Regler 3 freigibt₃ kann dieser den Ist/Soll-Wert-Vergleich durchführen und bei Abweichungen entsprechende Punktionen der Mag-

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netventile 5j6 in der Ventileinheit 4 auslösen. Wenn der Ist-Wert niedriger als der Soll-Wert ist, wird das. Zuluftventil 6 bevorzugt ganz geöffnet, im umgekehrten Fall stattdessen "das Abluftventil 5. Wenn der Ist-Wert im Umfang eines vorgebbaren Toleranzbereiches gleich dem Soll-Wert ist, sind beide Ventile geschlossen.

Um Störungen des Pneumatiksystems rechtzeitig festzustellen, erfolgt nur dann eine Maschinenfreigabe (Freigabe der Arbeitsfunktion an der Presse)^ wenn sich der gemessene Ist-Wert im Soll-Wert-Toleranzbereich befindet und nur wenn der Soll-Wert innerhalb einer intern eingestellten Zeit erreicht wird. Wenn"diese Bedingungen nicht erfüllt sind, erfolgt eine Störmeldung. Der Toleranzbereich ist intern im Regler einstellbar.

Der Regler besitzt eine Steuerung, welche eine dauernde Offenstellung der Ventile verhindert. Diese Offenstellung wird zeitlich begrenzt, wobei diese Zeit je nach erforderlichen Betriebsbedingungen intern einstellbar (vorzugsweise bis etwa 10 min). Dies verhindert Luftverluste (also Energieverluste) bei Fehleinstellungen oder großen Leckagen durch Defekte innerhalb des Druckluftsystems. Fehleinstellungen liegen z.B. vor, wenn der Soll-Wert höher eingestellt ist, als der Betriebsdruck des einspeisenden Druckluftnetzes. Defekte im Luftnetz können sein: Rohr- und Schlauchleitungsschäden, schlecht montierte Verbindungsteile, wie Verschraubungen, verschlissene Zylinderkolben, Schaden an den Ventilen.

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Bezugszeichenliste _

1 Windkessel (Ausgleichsbehälter)

2 Pneumatikdruckaufnehmer (Ist-Wert-Geber)

3 Regler

4 Ventileinheit

5 Magnetventil (-Abluftventil)

6 Magnetventil (-Zuluftventil)

7 Leitung

8 Abluftsammelkanal

9 Lufteinspeiseleitung

Presse (Arbeitsmaschine) Stößel (Werkzeug) Kolben/Zylinder-Einheiten (Pneumatikvorrichtung) Nockensteuerung (-schaltwerk) Nockenwelle (Kurbelwelle) Codierschalter (Soll-Wert-Geber) Codierschalter (Soll-Wert-Geber) Rechner (EDV-Eingabe)

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Claims

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K.miT-Fncdricli-Rinf. 70 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DUSSELtH)RF Il 3411151 DII'L.-ING. HEINZ J . RING

EUROPEAN PATENT ,ATTORNEYS

Unser Zeichen: 24 821 Datum: 19- März

W. Hofmann GmbH & Co. KG, Ginsterweg 19, 5657 Haan/ hid. I'

Ansprüche

ί !./Vorrichtung zum automatischen überwachen und Einregeln des

Luftdruckes bei mit Ausgleichsbehaltern (1) versehenen Pneumatikvorrichtungen (12) von Arbeitsmaschinen, insbesondere
pneumatisch betriebenen Werkzeugen (1Γ) an Pressen (10), mit einem Soll-Wert-Geber (15,16) und einem in den Ausgleichsbehälter führenden Ist-Wert-Geber (2), sowie einem die Soll- und Ist-Werte vergleichenden Regler (3), der bei Abweichungen des Ist-Wertes vom Soll-Wert Ventile (4; 5₃6) für die Zu- bzw.
Abluft des Ausgleichsbehälters (1) betätigt,
dadurch gekennzeichnet,
daß

a) der Ist-Wert-Geber (2) aus einem piezoelektrisch arbeitenden Luftdruckmeßgerät mit einer Digitalisiereinheit für das dem Luftdruck entsprechende elektrische Signal besteht;

b) der Regler (3) mit einer Nockensteuerung (13) derart versehen ist und die Nockensteuerung (13) derart an einer Nocken- oder Kurbelwelle (14) der Arbeitsmaschine (10) angeordnet ist, daß der Regler (3) nur dann arbeitet, wenn die Drehstellung der Nockenwelle (14) einem vorbestimmten Winkelbereich

um den oberen Totpunkt -des zu betätigenden Werkzeuges entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (4;5,6) nur eine Auf- und eine Zu-Stellung besitzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet", daß

der Regler (3) eine Schnittstelle für Befehle aus einem Rechner I (17) aufweist. j

Telefon (OZ v>\ 57 21 H · Telex: 85 88 429 pate d · Tclcgrammadri-^p: Rheinpatent · Postscheckkonto Köln <^{Br 7} ""100 50) 2276 10 - 503

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₃-dadurch gekennzeichnet, daß der Regler zwei wahlweise verwendbare Soll-Wert-Einheiten zum Voreinstellen bzw. Vergleichen des Druck-Soll-Wertes mit dem Druck-Ist-Wert aufweist.
5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (3) eine Steuerung besitzt, welche bei Fehleinstellungen oder unzulässigen Leckagen durch Defekte irn Druckluft system die Offenstellung der Ventile (4;5₃6) zwecks Verminderung von hohen Luftverlusten (Energieverlusten), zeitlich begrenzt, und daß vorzugsweise diese Ventil-Einschaltzeit intern im Regler stufenlos einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (3) eine Steuerung besitzt, welche die Maschinenfreigabe nur erteilt, wenn sich der Ist-Wert in einem vorgegebenen Toleranzbereich des Soll-Wertes befindet und der Soll-Wert in einer intern einstellbaren Zeit erreicht wird.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (3) eine Steuerung besitzt, welche bei Nichterreichen des Soll-Wertes eine maschinenseitig verwertbare Störmeldung gibt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (3) für die Freigabe- und Störmeldeerkennung Zeitglieder besitzt, wobei für große Sol.1 /Iot-Wer-t-Abweichungen ein Zeitglied für die Anfangsphar,e oincG Regeleingriffs eine lange, sowie ein anderes Zeiti^lied, für die Endphase um den Soll-Wert herum, eine kurze Zeitbasis erhält, und die Umschaltung von langer auf kurze Zeitbasis automatisch erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Zeitbasis an die Größe der aktuellen Soll/Ist-Wert^Abweichung automatisch anpaßbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für"das Neu-Einregeln des Luftdruckes für Stößelgewichtsausbalancierung und dgl. ein Zusatzregler die Punktionen des Reglers (3) derart übernimmt, daß das Ventil-(6) für Zuluft bei Unterbalancierung und das Ventil (5) Tür Abluft bei überbalancierung bis zum Erreichen des optimalen Balancierungsluftdruckes automatisch betätigt werden, und daß auf ein Signal der Arbeitsmaschine an den Zusatzregler beim Erreichen des optimalen Balancierungsluftdruckes hin, beide Ventile (5*6) geschlossen und der dann im Ausgleichsbehälter (1) anstehende Luftdruck als Soll-Wert für den Regler (3) automatisch gespeichert wird, woraufhin der Regler (3) seine Funktion anstelle des Zusatzreglers wieder aufnimmt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Regler (3) abgespeicherte Soll-Wert auch bei Ausschalten des Reglers (3) noch eine vorgebbare Anzahl von Stunden gehalten wird und beim Wiedereinschalten des Reglers (3) verfügbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Regler ein Rechner (17) mit den Reglern über eine Decodiereinheit derart kommuniziert, daß die Decodiereinheit über einen für nur einen Regler ausreichenden Leitungsstrang mit dem Rechner (17) einerseits und allen Reglern andererseits verbunden ist, und auf ein Codesignal hin, die Verbindung zwischen dem Rechner und dem angesprochenen Regler herstellt.
13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ist-Wert-Abweichungen bis zu einem vorgebbaren von Hundertsatz vom Soll-Wert kein Regeleingriff erfolgt
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13_a dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert-Geber (2)" unmittelb-ar;an dem Ausgleichsbehälter (1) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle großer Soll/Ist-Wert-Abweichungen der Zeitpunkt für die Ventilabschaltung über die Arbeitsphase des Reglers hinaus verzögerbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsdauer an die Größe der aktuellen Soll/Ist-Wert-Abweichung automatisch, anpaßbar ist.

W/SCH/td