DE3542817A1 - Verfahren zur steuerung der zustellung einer buerstmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Zustellung der einzelnen Bürsten einer Bürstmaschine zur Beibehaltung eines konstanten Anpreßdruckes jeder Bürste an ein durchlaufendes, zu bürstendes Werkstück unabhängig vom Verschleiß jeder einzelnen Bürste und von der Dicke des Werkstückes, bei dem die Antriebsleistung jedes An­ triebsmotors einer Bürste absolut oder als Prozentanteil der Vollastleistung gemessen und angezeigt wird und die Zustellung einer Bürste geändert wird, wenn die Leistungs­ anzeige einen vorgegebenen Sollwertbereich unter- oder überschreitet.

Obwohl Bürstmaschinen und Schleifmaschinen von Hause aus verwandt sind, kommt es in der Regel bei einer Bürst­ maschine nicht auf Maßhaltigkeit des Werkstückes an, sondern auf die Güte seiner Oberfläche, also auf die optische Erscheinung, die Rauhtiefe, die Gratfreiheit und dergleichen. Aus diesem Grunde sind die für Schleif­ maschinen bekannten Meßsteuerungen unbrauchbar, da beim Schleifen die Maßhaltigkeit grundsätzlich eine überge­ ordnete Rolle spielt und die gesamte Meßsteuerung auf die Einhaltung eines Sollmaßes ausgerichtet ist.

Bei Bürstmaschinen kommt es hingegen darauf an, daß unab­ hängig von dem Bürstendurchmesser infolge Verschleißes eine stets gleichbleibende Bürstgeschwindigkeit und ein gleichbleibender Anpreßdruck eingehalten werden. Mit ab­ nehmendem Durchmesser werden also bei qualitativ hoch­ wertigen Bürstmaschinen die Bürsten schneller angetrieben, wobei der Anpreßdruck indirekt über die Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren gemessen wird. Es hat sich gezeigt, daß eine gleichbleibende Leistungsaufnahme mit der ge­ nannten Drehgeschwindigkeitskompensation bis zum endgül­ tigen Verschleiß einer Bürste zu einer konstanten Qualität führt.

Aufwendige Bürstmaschinen zur Erzielung guter Oberflächen­ qualitäten an Blechen, Laminaten und sonstigen flachen Werkstücken sind daher mit einer Leistungsanzeige für jeden Antriebsmotor einer Bürste ausgestattet, wobei selbst­ tätig eine von der Zustellung jeder Bürste abhängige Dreh­ zahlanpassung zur Beibehaltung einer konstanten Geschwindig­ keit vorhanden ist. Im laufenden Betrieb werden die zu bürstenden Werkstücke der Dicke nach ausgesucht und sortiert und anschließend die einzelnen Dickenbereiche auf der Bürst­ maschine bearbeitet, wobei die Bedienungsperson anhand der angezeigten Leistungsaufnahme der einzelnen Antriebsmotoren für die Bürsten von Hand die Zustellung so ändert, daß ein vorgegebener Leistungsbereich eingehalten wird, beispielsweise eine Leistung von 35 bis 45% der Vollastleistung. Das vorherige Aussortieren der Werkstücke nach Dickengruppen ist deshalb erforderlich, weil wechselnde Dicken bei sonst unverändertem Bürstspalt selbstverständlich den Anpreßdruck und damit die Leistungsaufnahme beeinflussen würden. Bei wahllos ein­ laufenden Dicken der Werkstücke müßte eine dauernde Ver­ stellung der Bürstmaschine vorgenommen werden. Dabei wäre wegen der Zeitverzögerung bei der Einstellung mit einer erheblichen Einbuße bezüglich der Qualität zu rechnen, wenn nicht sogar mit der Beschädigung der Maschine, falls nach einem sehr dünnen Werkstück ein sehr dickes Werkstück in den ersten Bürstspalt eintritt.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung der Zustellung der einzelnen Bürsten einer Bürst­ maschine vorzuschlagen, bei dem auf das vorherige Aussor­ tieren der Werkstücke der Dicke nach verzichtet werden kann und die manuelle Nachstellung der Maschine zum Aus­ gleich des Bürstenverschleißes selbsttätig vorgenommen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Dicke des in eine Meßstation einlaufenden Werkstückes vor der Bearbeitung gemessen und zu einer analogen Ein­ stellung aller Bürstspalte durch Einwirkung auf die elektrisch angetriebene Zustellung jeder Bürste verwertet wird, daß bei Unter- oder Überschreiten des Sollwertbe­ reiches bei einer einzigen Bürste ein elektrisches Signal erzeugt wird, das die elektrische Zustellung dieser Bürste solange in Richtung "enger" oder "weiter" verstellt, bis das Signal erloschen ist, und daß die Veränderung der Zustellung aufgrund der Leistungsanzeige der Zustellung aufgrund der Dickenmessung dauernd überlagert bleibt.

Alternativ schlägt die Erfindung ausgehend von einem Ver­ fahren zur Steuerung der Zustellung der einzelnen Bürsten einer Bürstmaschine zur Beibehaltung eines konstanten Anpreßdruckes jeder Bürste an ein durchlaufendes, zu bürstendes Werkstück unabhängig vom Verschleiß jeder einzelnen Bürste und von der Dicke des Werkstückes vor, daß die Anpreßkraft jeder Bürste durch Kraftaufnehmer an der Lagerung oder an der Lageraufhängung gemessen und die Zustellung einer Bürste geändert wird, wenn die Anpreß­ kraft einen vorgegebenen Sollwertbereich unter- oder über­ schreitet, daß die Dicke des in eine Meßstation einlaufen­ den Werkstückes vor der Bearbeitung gemessen und zu einer analogen Einstellung aller Bürstspalte durch Einwirkung auf die elektrisch angetriebene Zustellung jeder Bürste ver­ wertet wird, daß bei Unter- oder Überschreiten des Sollwert­ bereiches bei einer einzigen Bürste ein elektrisches Signal erzeugt wird, das die elektrische Zustellung dieser Bürste solange in Richtung "enger" oder "weiter" verstellt, bis das Signal erloschen ist, und daß die Veränderung der Zustellung aufgrund der Anpreßkraftmessung der Zustellung aufgrund der Dickenmessung dauernd überlagert bleibt.

Die Erfindung führt also gegenüber dem herkömmlichen Ver­ fahren eine Dickenmessung des Werkstücks ein, die eine erste Einflußnahme auf die Zustellung jeder Bürste bewirkt. Eine zweite Einflußnahme erfolgt aus der Leistungsmessung des Antriebsmotors jeder Bürste bzw. aus der Anpreßkraft­ messung jeder Bürste, wobei beide Einflußnahmen so ver­ quickt werden, daß der Sollwert für den Bürstspalt auf­ grund der Dickenmessung permanent von dem Bürstenver­ schleiß, also dem abnehmenden Durchmesser der Bürste, modifiziert wird.

Bei der alternativ angegebenen zweiten Lösung der gestellten Aufgabe gemäß der Erfindung fehlt es an einem manuell be­ treibbaren Vorbild. Diesbezüglich schlägt also die Erfin­ dung erstmals vor, die Anpreßkraft zu messen, in einen Zustellwert umzusetzen und den so gewonnen Zustellwert mit dem Zustellwert aus der Dickenmessung in der angege­ benen Weise zu verbinden.

Zu Steigerung der Genauigkeit der Dickenmessung kann das Werkstück kurz angehalten werden, darüber hinaus kann parallel zu einem Meßstempel ein Niederhalter auf das Werkstück gefahren werden, damit eine möglicherweise vorhandene Werfung des Werkstückes nicht in die Dicken­ messung eingeht. Falls versehentlich zwei Werkstücke über­ einander in den Bürstspalt einlaufen und diese Schichtung von der Dickenmessung zufällig nicht erfaßt worden ist, empfiehlt sich eine Sicherheitsabschaltung der Bürst­ maschine über die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors bzw. über die Anpreßkraftmessung zumindest der vordersten Bürststation, die beispielsweise bei 80% der Vollastlei­ stung im Falle der Leistungsaufnahmenmessung oder bei Überschreitung des Anpreßdrucks um das Doppelte des Soll­ wertbereiches anspricht durch Öffnen des Bürstspaltes und gleichzeitiges Abschalten der Maschine. Da die Leistungs­ messung bzw. die Anpreßkraftmessung ohnehin erfindungsge­ mäß vorgesehen ist, wird durch diese Maßnahme ein besonders hohes Maß an Sicherheit mit geringem Aufwand gewährleistet.

Die Stellung der einzelnen Bürsten kann durch Schrittmotore verändert und durch Zählen der einzelnen Schritte in beiden Richtungen überwacht werden. Abweichend davon können normale Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstrom­ motoren für die Zustellung der Bürsten verwendet werden, wobei dann ein unabhängiger Weggeber für die Überwachung der Bürstspaltstellung erforderlich ist. In einer bevor­ zugten Ausführungsform bedient sich die Erfindung der letzteren Art der Bürstspaltbestimmung. Zwischen der Dickenmessung und der Größe des Bürstspaltes besteht Identität der Größen unter Berücksichtigung eines Grund­ wertes, der von dem Durchmesser der Bürste abhängt. Wenn also bei vorgegebenem Bürstendurchmesser und gewünschter Leistungsaufnahme des zugehörigen Antriebsmotors bzw. bei gewünschter Anpreßkraft der entsprechenden Bürste ge­ arbeitet wird, bewirkt eine Dickenänderung des Werkstückes beispielsweise um 2/10 mm eine Änderung des Bürstspaltes um den gleichen Betrag.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Zustellung im Tippbetrieb verfahrbar, was insbesondere für die Einrichtung der Steuerung besondere Erleichterungen schafft. Dabei wird zunächst bei zu großem Bürstspalt ein Werkstück in die Maschine eingelegt und der Durch­ lauf mit eingeschalteter Dickenmessung gestartet. Dabei wird von Hand im Tippbetrieb der Bürstspalt solange ver­ kleinert, bis an dem zugeordneten Anzeigegerät zur Kennt­ lichmachung der Leistungsaufnahme des zugehörigen Antriebs­ motors der gewünschte Leistungsbereich angezeigt wird. Durch ein Startsignal wird dabei automatisch die dann vor­ handene Abhängigkeit zwischen der Dickenmessung einerseits und der Stellung des Weggebers andererseits als Anfangs­ sollwert gespeichert, von dem aus dann zunächst alle Dickenvariationen im automatischen Betrieb gefahren werden.

Bei einer Messung der Anpreßkraft ist es für die Einrichtung der Bürstmaschine ebenfalls besonders wünschenswert, wenn der Bedienungsperson das Ergebnis der Anpreßkraftmessung angezeigt wird, zumindest jedoch die Lage der Messung zum Sollwertbereich angezeigt wird. Die Einrichtung kann dann in entsprechender Weise wie voranstehend vorgenommen werden.

Wenn nun im Verlauf einer längeren Bearbeitung eine der Bürsteninfolge Verschleißes an Anpreßdruck verliert, sinkt auch die Leistungsaufnahme des zugeordneten An­ triebsmotors bzw. wird diese Abnahme des Anpreßdruckes direkt gemessen. Sobald dabei eine untere Grenze eines vorgegebenen Sollbereiches unterschritten wird, entsteht ein Signal, das zur Ansteuerung der Zustellung der zuge­ ordneten Bürste über die zentrale Elektronik verwendet wird und solange die Zustellung in Richtung "enger" ver­ fährt, bis das Signal aufgrund der Rückkehr in den vor­ gegebenen Bereich wieder erloschen ist. Dabei wird selbst­ verständlich die Grundeinstellung zwischen der Dickenmessung und dem Weggeber verändert, nämlich neu festgelegt. Das kann ähnlich dem Vorgang des Einrichtens erfolgen, also in der Weise, daß in der zentralen Elektronik ein dem Startsignal vergleichbares Signal am Ende der Zustellung aus der Leistungsmessung bzw. aus der Anpreßkraftmessung abgegeben wird. Abweichend davon kann der infolge der Leistungsmessung bzw. Anpreßkraftmessung zurückgelegte Weg über den Weggeber gemessen, gespeichert und mit späteren Verstellungen dieser Art aufsummiert werden, und die jeweils letzte Summe als bleibende Sollwertänderung zu dem Ausgangssollwert aus der Dickenmessung addiert werden. In dieser Weise wird der Verschleiß jeder Bürste automatisch nachgeführt, was sich in einem gleichbleibenden Bürstspalt niederschlägt, der lediglich in Abhängigkeit der Dickenmessung variiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in einer ein­ zigen Figur schematisch dargestellt ist, wird nachfolgend näher erläutert. Die Figur zeigt

• ein Steuerungsdiagramm für eine schematisch wiedergegebene Bürstmaschine mit zwei Bürst­ stationen und einer Dickenmeßstation.

Mit einer geraden Linie 1 ist ein Bearbeitungsweg skizziert, an dessen Anfang sich eine Dickenmeßstation 2 befindet, die ebenfalls nur schematisch angedeutet ist. Anschließend gelangt ein auf dem Bearbeitungsweg 1 durch die Bürst­ maschine hindurch transportiertes Werkstück zu einem ersten Bürstspalt, der durch eine Bürste 3 und eine Gegen­ walze 4 gebildet wird. Die Bürste 3 ist fliegend an einer Schwinge 5 befestigt, die an einem Lager 6 ortsfest an dem Maschinenbett gehalten und an ihrem freien Ende mit Hilfe eines Stellmotors 8 auf und ab bewegt werden kann. Durch diese Bewegung wird der Bürstspalt eingestellt. Für den Antrieb der Bürste ist ein Getriebemotor 7 vorhanden, der auf der Schwinge 5 reitet. Neben dem Stellmotor 8 ist schließlich ein Weggeber 9 installiert, der an dem Funda­ ment des Stellmotors 8 einerseits und an der Schwinge 5 andererseits befestigt ist.

Eine eben solche Station zum Bürsten der Unterseite des Werkstückes befindet sich nach dieser ersten Bürststation auf dem Bearbeitungsweg 1, und diese drehsymmetrisch ange­ ordnete Bürststation ist mit identischen Bezugszeichen ver­ sehen, die zur Unterscheidung allerdings mit einem Strich markiert sind. In der Regel schließen sich noch zwei weitere Bürststationen an, die jedoch aus Gründen der besseren Über­ sichtlichkeit nicht dargestellt sind.

An für eine Bedienungsperson sichtbarer Stelle ist die An­ zeige einer Leistungsmessung 10 angebracht, durch die die Leistungsaufnahme der Antriebsmotoren 7 und 7′ gemessen und mit Hilfe von Zeigerinstrumenten erkennbar gemacht wird. Alle Meß- und Befehlssignale werden schließlich in einer zentralen Elektronik 11 verarbeitet bzw. ausgegeben, die beispielsweise die Gestalt eines Mikroprozessors aufweisen kann. Mit Hilfe eines Öffners 12 ist angedeutet, daß über die Leistungsmessung 10 die gesamte Bürstmaschine abge­ schaltet werden kann, falls ein vorgegebener Sollwert über­ schritten wird, der beispielsweise bei 80 bis 90% der Voll­ lastleistung eingestellt ist.

Zunächst sei davon ausgegangen, daß beide Bürstspalte so eingestellt sind, daß bei einem durchlaufenden Werkstück, das gebürstet werden soll, gerade die vorgegebene Leistungs­ aufnahme der Antriebsmotoren 7 und 7′ stattfindet, also keine Korrektur aus der Leistungsmessung erforderlich ist. Sobald ein neues Werkstück die Dickenmeßstation 2 erreicht, wird es kurz angehalten, gemessen, und nun werden über die Stell­ motoren 8 und 8′ beide Bürstspalte auf die neue Dicke ein­ gestellt, falls sich gegenüber der vorhergehenden ein Dickenunterschied ergibt. Die Verstellung kann gegebenen­ falls nacheinander erfolgen, damit ein noch in der zweiten Bearbeitungsstation befindliches Werkstück von dieser Messung unbeeinflußt bleibt, jedoch das gemessene einen korrigierten Spalt vorfindet,wenn es die zweite Bürststation erreicht. Es bleibt festzuhalten, daß über die Dicken­ messung beide Bürststationen um gleiche Beträge verstellt werden falls die Dickenmessung danach verlangt.

Da die Bürsten 3 und 3′ unterschiedliche Verschleiß­ charakteristiken haben können - dies gilt insbesondere für Bürstmaschinen mit wesentlich mehr Bürststationen - muß die Verstellung infolge der Leistungsmessung individuell erfolgen. Wenn also zum Beispiel die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 7 der ersten Bürststation unter einen vorge­ gebenen unteren Grenzwert abfällt,wird ein entsprechendes Signal an die zentrale Elektronik 11 gegeben, die unver­ züglich einen Befehl an den Stellmotor 8 abgibt, den Bürst­ spalt zu verengen. Der Befehl zur Zustellung wird solange aufrecht erhalten, bis in der Leistungsmessung 10 das Signal erlischt, also der vorgewählte Leistungsbereich wieder erreicht ist. Der dabei übliche Nachlauf stört nicht weiter, da nicht ein bestimmter Sollwert vorgegeben ist, sondern ein Sollwertbereich, beispielsweise 35 bis 45% der maximalen Leistung. Die Verstellung aufgrund der Leistungsmessung wird von dem Wegaufnehmer neu registriert und zukünftig der Dickenmessung als Grundwert zugefügt. Dies geschieht in einem entsprechenden Speicher, aus dem fortlaufend bei einer Dickenmessung der letzte Stand der aufsummierten Verstellung aus der Leistungsmessung abge­ fragt wird.

Die zweite Bürststation funktioniert in gleicher Weise, jedoch selbstverständlich unabhängig von der ersten Bürst­ station.

Es versteht sich von selbst, daß die Lage der Wegaufnehmer 9 und 9′ außerhalb der Ebene des Bürstspaltes elektronisch kompensiert wird, also eine entsprechende "Übersetzung" berücksichtigt wird. Zwischen der Dickenmeßstation 2 und dem Weggeber 9 bzw. 9′ besteht also im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel keine Identität sondern nur Proportiona­ lität. Es handelt es sich dabei jedoch um banale Anpassungen, die jedem Fachmann ohne weiteres möglich sind.

Die vorangehend beschriebenen manuellen Bedienungsmöglich­ keiten zur Einrichtung der Steuerung können beispiels­ weise auf der die Leistungsmessungsanzeigegeräte tragenden Tafel untergebracht sein, also zumindest die Tippsteuerung für die Stellmotoren 8 und 8′ sowie entsprechende Taster für das Startsignal, das die Anfangssollwerte der Weggeber 9 und 9′ gegenüber dem Ergebnis der Dickenmeßstation 2 festlegt. Diese Einzelheiten sind nicht dargestellt, da die Anordnung von Bedienungselementen nicht Gegenstand der Er­ findung ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung der Zustellung der einzelnen Bürsten einer Bürstmaschine zur Beibehaltung eines konstanten Anpreßdruckes jeder Bürste an ein durch­ laufendes, zu bürstendes Werkstück unabhängig vom Verschleiß jeder einzelnen Bürste und von der Dicke des Werkstücks, bei dem die Antriebsleistung jedes Antriebsmotors einer Bürste absolut oder als Prozent­ anteil der Vollastleistung gemessen und angezeigt wird und die Zustellung einer Bürste geändert wird, wenn die Leistungsanzeige einen vorgegebenen Sollwert­ bereich unter- oder überschreitet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dicke des in eine Meßstation einlaufenden Werkstückes vor der Bearbei­ tung gemessen und zu einer analogen Einstellung aller Bürstenspalte durch Einwirkung auf die elektrisch an­ getriebene Zustellung jeder Bürste verwendet wird, daß bei Unter- oder Überschreiten des Sollwertbereiches bei einer einzigen Bürste ein elektrisches Signal er­ zeugt wird, das die elektrische Zustellung dieser Bürste solange in Richtung "enger" oder "weiter" ver­ stellt, bis das Signal erloschen ist, und daß die Ver­ änderung der Zustellung aufgrund der Leistungsanzeige der Zustellung aufgrund der Dickenmessung dauernd überlagert bleibt.

2. Verfahren zur Steuerung der Zustellung der einzelnen Bürsten einer Bürstmaschine zur Beibehaltung eines konstanten Anpreßdruckes jeder Bürste an ein durch­ laufendes zu bürstendes Werkstück unabhängig vom Ver­ schleiß jeder einzelnen Bürste und von der Dicke des Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßkraft jeder Bürste durch Kraftaufnehmer an der Lagerung oder an der Lageraufhängung gemessen und die Zustellung einer Bürste geändert wird, wenn die Anpreßkraft einen vorgegebenen Sollwertbereich unter­ oder überschreitet, daß die Dicke des in eine Meß­ station einlaufenden Werkstückes vor der Bearbeitung gemessen und zu einer analogen Einstellung aller Bürstenspalte durch Einwirkung auf die elektrisch an­ getriebene Zustellung jeder Bürste verwendet wird, daß bei Unter- oder Überschreiten des Sollwertbereiches bei einer einzigen Bürste ein elektrisches Signal er­ zeugt wird, das die elektrische Zustellung dieser Bürste solange in Richtung "enger" oder "weiter" ver­ stellt, bis das Signal erloschen ist, und daß die Ver­ änderung der Zustellung aufgrund der Anpreßkraftmessung der Zustellung aufgrund der Dickenmessung dauernd über­ lagert bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Werkstück für die Dauer der Dickenmessung angehalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zu­ stellungen mit Hilfe eines Weggebers gemessen werden, daß die Zustellungen aufgrund der Leistungsanzeige bzw. der Anpreßkraftmessung gespeichert und auf­ summiert werden und die jeweils letzte Summe als bleibende Sollwertänderung zu dem Ausgangssollwert aus der Dickenmessung addiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Einrichten der Steuerung die elektrische Zustellung jeder Bürste von Hand im Tippbetrieb verstellbar ist, daß bei durchlaufendem Werkstück jeder Bürstenspalt bis zum Erreichen des Sollwertbereiches von Hand zusammengefahren wird, und daß durch ein manuelles Startsignal die dann vorhan­ dene Stellung des Weggebers als Sollwert für die gerade gemessene Dicke des Werkstückes gespeichert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgangssollwert der Dicken­ messung und die letzte Sollwertänderung aus der Leistungsmessung bzw. aus der Anpreßkraftmessung je­ weils nullspannungssicher gespeichert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert der Dickenmessung einer analogen Stellung des Weggebers entspricht, die über die Dauer eines Ansteuerimpulses an die elektrische Zustellung angefahren wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Leistungsanzeige von ca. 80% der Vollastleistung ein Signal zur Abschaltung der Bürstmaschine abgegeben wird.