DE4038270A1 - Hubsteuervorrichtung - Google Patents
HubsteuervorrichtungInfo
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J15/00—Riveting
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hubsteuervorrichtung insbesondere zum Positionieren eines
Nietkopf-Formwerkzeugs einer Nietmaschine oder dergleichen.
Fig. 3 zeigt eine konventionelle Nietmaschine, bei der eine rotierende Welle 3 zur
Kraftübertragung zwischen einem Motor 1 und einem Nietkopf-Formwerkzeug 2 in ei
ner Kolbenstange 5 eines Hydraulikzylinders 4 drehbar gelagert ist. Der Abwärtshub des
Kolbens 5 (d. h. der Hub des Hydraulikzylinders) wird mittels einer Positioniervorrich
tung 6 eingestellt.
Diese Positioniervorrichtung weist eine drehbare Steuerhülse 6a, die auf dem oberen
Ende des Hydraulikzylinders 4 drehbar gelagert ist, eine ringförmige Gewindeplatte 6b,
die mit dem Innengewinde der Steuerhülse 6a in Gewindeeingriff steht und auf der Kol
benstange 5 gelagert ist, einen Gegenblock 6c, der am oberen Ende der Kolbenstange 5
angebracht und in senkrechter Richtung in die drehbare Steuerhülse 6a eingesetzt ist,
sowie einen Stift 6d auf, dessen eines Ende an der Gewindeplatte 6b befestigt ist und
dessen anderes Ende in eine langgestreckte Öffnung eingreift, die in dem Gegenblock
6c ausgebildet ist. Der Abwärtshub der Kolbenstange 5 wird dadurch gesteuert, daß sich
der Gegenblock 6c gegen die Gewindeplatte 6b anlegt.
Weil die Gewindeplatte 6b mittels des Stifts 6d an einer Drehbewegung gehindert wird,
erfolgt beim Drehen der Steuerhülse 6a eine Auf- und Abbewegung der Gewindeplatte.
Der Abwärtshub kann daher durch Justieren der Lage der Gewindeplatte 6b eingestellt
werden. Bei einer solchen konventionellen Positioniervorrichtung war es jedoch schwie
rig, den Abwärtshub in einem Arbeitsvorgang verläßlich einzustellen, weil die Steuer
hülse 6a von Hand gedreht werden muß. Die Einstellung war daher zeitaufwendig, und
ein präzises Positionieren war schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubsteuervorrichtung zu schaffen, die
ein einfaches und präzises Positionieren durch die Eingabe von numerischen Daten er
laubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hubsteuervorrichtung mit ei
nem Servomotor, einem einen Kolben aufweisenden Hydraulikzylinder, einer den Ser
vomotor mit dem Kolben koppelnden Kugel-Gewindeanordnung, einem Hydraulikkreis,
der Drucksteuerventile zum Betätigen des Hydraulikzylinders aufweist, und einer nume
rischen Steuereinheit zum Steuern des Servomotors aufgrund von numerischen Einga
bedaten, die kennzeichnend für die Bewegung und die Bewegungsgeschwindigkeit des
Kolbens sind, zum Erfassen von Signalen, die kennzeichnend für die auf den Servomo
tor einwirkende Last sind, und zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern der
Drucksteuerventile in dem Hydraulikkreis in Abhängigkeit von den Lastsignalen zwecks
Verstellung des Kolbens derart, daß die auf den Servomotor einwirkende Last zu Null
wird.
Entsprechend der in die numerische Steuereinheit eingegebenen numerischen Informa
tion bezüglich der Bewegung und der Bewegungsgeschwindigkeit dreht sich der Servo
motor, und der Servomotor verschiebt den Kolben des Hydraulikzylinders über die Ku
gel-Gewindeanordnung. In diesem Zustand erzeugt der Servomotor ein Drehmoment.
Die numerische Steuereinheit sorgt für eine Steuerung derart, daß der Kolben des
Hydraulikzylinders um einen Betrag verschoben wird, welcher der Drehbewegung des
Servomotors entspricht, während der Fluiddruck in dem Hydraulikzylinder mittels des
Drucksteuerventils so gesteuert wird, daß das Drehmoment im Bereich von Null gehal
ten wird. In dem Augenblick, in welchem der Servomotor anhält, wird der Hydraulik
kreis durch das Rückstellsignal von der numerischen Steuereinheit geschlossen. Da
durch wird das in dem Hydraulikzylinder befindliche Öl abgelassen, und der Kolben
wird durch Umsteuern des Servomotors in seine Ausgangsposition zurückgebracht.
Weil sich der Kolben des Hydraulikzylinders der Drehung des Servomotors folgend be
wegt, ohne das Drehmoment des Servomotors zu beeinflussen, können die eingegebene
Bewegung und die eingegebene Bewegungsgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit er
reicht werden.
Bei der Hubsteuervorrichtung nach der Erfindung wird durch Betätigen des eine hohe
Ausgangsgenauigkeit aufweisenden Motors mittels der numerische Daten aufnehmen
den numerischen Steuereinheit und durch Ändern des Einstelldruckes des Drucksteuer
ventils in dem Hydraulikkreis das Drehmoment des Servomotors derart rückführge
steuert (geregelt), daß der Hydraulikzylinder, der eine große Ausgangskraft erzeugen
kann, dem Servomotor folgt. Die Hubsteuerung kann daher mit hoher Genauigkeit
durchgeführt werden.
Beim Einsatz der vorliegenden Hubsteuervorrichtung in Verbindung mit einem Antrieb
für eine Nietmaschine läßt sich die Einstellung durch Ändern der numerischen Einga
bedaten mit Leichtigkeit ändern.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens zwischen der
numerischen Steuereinheit und dem Hydraulikkreis bei einer Ausfüh
rungsform der Hubsteuervorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Hubsteuervorrichtung bei Anbrin
gung auf einer Nietmaschine; und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer bekannten Vorrichtung.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Hubsteuervorrichtung nach der Erfindung.
Wie in dieser Figur dargestellt ist, weist eine numerische Steuereinheit 10 ein numeri
sches Steuergerät 11, einen Servoverstärker 12 und einen Konverter 13 auf. Die Bewe
gung und die Bewegungsgeschwindigkeit, die in die numerische Steuereinheit 10 als
numerische Daten eingegeben werden, werden vom dem numerischen Steuergerät 11
einem Servomotor 20 über den Servoverstärker 12 zugeführt. Der Servomotor 20 ist in
einer vorbestimmten Position fixiert und mit einem eine Druckbeaufschlagungsstange
42 aufweisenden Kolben 41 eines Hydraulikzylinders 40 über eine Kugel-Gewindean
ordnung 30 gekoppelt.
In einem dem Antrieb des Hydraulikzylinders 40 dienenden Hydraulikkreis wird der
Öldruck in dem Hydraulikzylinder 40 dadurch eingestellt, daß der Förderdruck einer
Hydraulikpumpe 51 über ein magnetbetätigtes Druckentlastungsventil 53 zu einem Be
hälter 52 hin entspannt wird.
Die Druckeinstellung für das Druckentlastungsventil 53 wird mittels der numerischen
Steuereinheit gesteuert, die elektrische Drehmomentsignale von dem Servomotor 20
aufnimmt und die anhand dieser elektrischen Signale Steuersignale erzeugt, um das
Drehmoment auf Null zu halten.
Die erläuterte Hubsteuervorrichtung wird beispielsweise als Antriebsmechanismus be
nutzt, indem die Druckbeaufschlagungsstange 42 mit einem Drehkopf a einer Nietma
schine gekoppelt wird, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist.
In einem solchen Fall werden die Bewegung und die Bewegungsgeschwindigkeit des
Drehkopfes a in die numerische Steuereinheit 10 als numerische Information eingege
ben. Wenn die Vorrichtung gestartet wird, geht die numerische Information von dem
numerischen Steuergerät 11 in Form von elektrischen Signalen über den Servoverstär
ker 12 zu dem Servomotor 20. Der Servomotor 20 beginnt, sich in Abhängigkeit von die
sen Signalen zu drehen. In diesem Stadium wurde eine hydraulische Pumpeinheit 50 ak
tiviert, und Öl wird über ein Magnetventil 54 zu dem Behälter 52 zurückgeleitet. Wenn
der Servomotor 20 jedoch zu rotieren beginnt, öffnet das Magnetventil 54, so daß der
Hydraulikzylinder 40 mit Öldruck beaufschlagt wird.
Wenn das über die Kugel-Gewindeanordnung 30 übertragene Drehmoment des Servo
motors auf den Kolben 41 einwirkt, und diesen nach unten drückt, wird eine Last oder
ein Drehmoment erzeugt. In Abhängigkeit von den vom Servomotor 20 kommenden
Drehmomentsignalen erzeugt die numerische Steuereinheit 10 Steuersignale, die an das
magnetisch betätigte Druckentlastungsventil gehen, um das Drehmoment auf Null zu
halten.
Das Druckentlastungsventil 53 erhöht, auf die Steuersignale ansprechend, den Druck in
dem Hydraulikzylinder 40 unter Änderung des eingestellten Druckes. Auf diese Weise
wird der Kolben 41 nach unten geschoben, bis das Drehmoment zu Null wird. In diesem
Stadium wird der Kolben 41 über den Servomotor 20 nach unten geschoben, so daß ein
Drehmoment erzeugt wird. Dieses Arbeitsspiel wird ständig wiederholt.
Weil aufgrund einer solchen Rückführungssteuerung (Regelung) das Drehmoment
normalerweise auf Null gehalten werden kann, lassen sich der Kolben 41, ebenso wie
dessen Verstellkraft und der zum Nieten notwendige Druck, derart steuern, daß sie der
Bewegung des Hochpräzisions-Servomotors 20 folgen. Wenn der Servomotor 20 anhält,
ist daher der Nietvorgang in optimaler Weise abgeschlossen.
Nachdem der Servomotor 20, auf einen Rückstellbefehl von der numerischen
Steuereinheit 10 ansprechend, stoppt, wird das Magnetventil 54 geschlossen, wodurch
der Ölspeisekreis geschlossen wird, während das Magnetventil 55 geöffnet wird, so daß
das in dem Hydraulikzylinder 40 befindliche Öl in den Behälter 52 abströmt. Der Ser
vomotor 20 wird in umgekehrter Richtung gedreht, um den Kolben anzuheben. Wenn
das im Hydraulikzylinder 40 befindliche Öl in den Behälter 52 zurückgeströmt ist und
der Kolben 41 in seine Ausgangsposition angehoben ist, wird das Magnetventil 55 ge
schlossen, wodurch der Hydraulikzylinder 40 verriegelt wird.
Claims (1)
- Hubsteuervorrichtung mit einem Servomotor (20), einem einen Kolben (41) aufweisen den Hydraulikzylinder (40), einer den Servomotor mit dem Kolben koppelnden Kugel- Gewindeanordnung, einem Hydraulikkreis, der Drucksteuerventile (53, 54, 55) zum Be tätigen des Hydraulikzylinders aufweist, und einer numerischen Steuereinheit (10) zum Steuern des Servomotors aufgrund von numerischen Eingabedaten, die kennzeichnend für die Bewegung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens sind, zum Erfassen von Signalen, die kennzeichnend für die auf den Servomotor einwirkende Last sind, und zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern der Drucksteuerventile in dem Hydrau likkreis in Abhängigkeit von den Lastsignalen zwecks Verstellung des Kolbens derart, daß die auf den Servomotor einwirkende Last zu Null wird.
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