EP0198055A1 - Einrichtung zur überwachung der position eines maschinenelementes. - Google Patents

Einrichtung zur überwachung der position eines maschinenelementes.

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EP0198055A1
EP0198055A1 EP85905387A EP85905387A EP0198055A1 EP 0198055 A1 EP0198055 A1 EP 0198055A1 EP 85905387 A EP85905387 A EP 85905387A EP 85905387 A EP85905387 A EP 85905387A EP 0198055 A1 EP0198055 A1 EP 0198055A1
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EP
European Patent Office
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valve
proximity switch
tool
actuator
control valve
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Eckehart Schulze
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Voith Turbo H and L Hydraulic GmbH and Co KG
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Hartmann and Lammle GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/12—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which both the controlling element and the servomotor control the same member influencing a fluid passage and are connected to that member by means of a differential gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/002—Drive of the tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring the position of a machine element, such as the Maschinen ⁇ head of a processing machine, the back in the course of machining of a workpiece on this and * away-directed advancing and retracting movements executes by •, whose course control
  • An electro-hydraulic drive device is provided, which comprises a follow-up control valve working with an electrical target value specification and mechanical actual value feedback, and with the further generic features mentioned in the preamble of claim 1. -.
  • Tool position compared to an electronically predetermined target value of the tool position with respect to the workpiece to be machined, due to the type of control of the motion sequence, delayed by a tracking error
  • a monitoring device by means of which it can be determined whether and / or when the tool has reached a certain position, either in order to be able to determine whether the tool has actually carried out its working stroke or whether To be able to record exactly the end point of his work stroke if the work result depends on the fact that a defined end position is actually reached, as is the case with a press or embossing machine, for example.
  • the duty cycle should be feasible high with • possible repetition frequency, it will be sufficient in most cases to monitor a position of the workpiece, it can be considered safe for their achievement that the work actually his Has completed the working stroke.
  • limit switches that can be switched over by an actuating element that moves with the tool.
  • Monitoring with limit switches is difficult, however, since such switches have to be adjusted very precisely and, depending on the nature of the workpiece and the tool itself, must be able to be adjusted very precisely to different stroke paths.
  • the response behavior of limit switches can change after prolonged use, so that readjustments can also be necessary if a machine is always equipped with one certain tool type and is only used for machining one and the same type of workpieces.
  • the object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned at the outset which ensures simple and precise adjustment of the tool position to be monitored and in cases in which the tool carries out its advancing and retracting movements in periodically running working cycles high repetition 's- frequency executes times enables a significant reduction in Zyklus ⁇ .
  • the device according to the invention has the advantage that the monitoring device can be adapted very precisely to the stroke distances to be carried out by the tool by electronic specification of suitable end position setpoints and without complex adjustment or adjustment work.
  • the monitoring device is easily sensitive to changes in the position of the valve actuating element and thus high precision of the actual position value monitoring can also be achieved.
  • the setpoint specification is controlled in such a way that an end position is specified which is beyond the end position which must be reached by the tool and the proximity switch is further adjusted so that the actual position display signal occurs shortly before the tool has executed its necessary working stroke and then the display signal of the proximity switch then triggers the setpoint specification for the retraction movement, otherwise settling times which would otherwise have to be waited and which would elapse before the tool would have reached its setpoint end position can be "cut off" as it were.
  • This is of great advantage in particular for periodically operating machines, since the cycle times * can be drastically reduced, as a result of which increased efficiency of a machine equipped with the device according to the invention is achieved.
  • a device according to the invention is intended to be monitored by the, as it is "necessary z-.B at a molding press or stamping machine, the running-in of the workpiece in a precisely to reach the end position, the setpoint input will also be controlled in such a way with respect to that a one greater than the setpoint value corresponding to the actual travel to be traversed, and as soon as the actual position display signal of the proximity switch indicates that the tool is in the immediate vicinity of its position linked to the desired workpiece deformation, the setpoint value returns to this position As a result, the required feed times can be shortened as a result.
  • claim 2 outline the basic structure of a proximity switch that can be used within the scope of the device according to the invention, which is more detailed as specified by the features of claims 3 and 4, with the aid of a Hall generator as a switching element, alternatively as indicated by the features of claim 5, can be realized with the help of one or more light barriers.
  • the design of the proximity switch according to the features of claim 6 has the advantage that the proximity switch can be easily adapted to the flow characteristics of various overrun control valves in a simple manner.
  • claim 7 indicate possible uses of the device according to the invention, for which its use is particularly advantageous from the point of view of shortening the cycle time.
  • 1a is a block diagram of an overrun-controlled and 1b electrohydraulic drive device with a device according to the invention for monitoring the position of the valve actuating member of an overrun control valve provided as part of the overrun control circuit and the structure of this overrun control valve,
  • FIGS. 1a and 1b shows a simplified schematic view of the monitoring device according to the invention provided in the context of the drive device according to FIGS. 1a and 1b,
  • FIG. 3 the monitoring device according to Figure 2, partly in section along the line III-III of Figure 2 and
  • FIGS. 2 and 3 each a diagram for explaining the function and 5 he monitoring device shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIGS. 1a and 1b To explain the device according to the invention shown in detail in FIGS. 2 and 3 for monitoring the actual position value of a tool which can be driven by means of a hydraulic drive device, for example a punching tool or a press bar, reference is first made to FIGS. 1a and 1b, on the basis of which the intended use of the device 10 according to the invention is explained in advance:
  • a punching machine which is represented only schematically by a double-acting hydraulic cylinder 11 and a punching tool 12 driven by this, for example a so-called nipple machine which works with periodically repeated punching cycles, the rapid feed Load, feed and rapid retraction movements, an overall designation 13 known as an electrohydraulic follow-up control valve is provided which is known per se and which has an electrical setpoint specification and a mechanical one. Actual value feedback works.
  • the overrun control valve is designed as a 4/3-way valve with a total of four valve inserts which have control edges which can be set independently of one another.
  • these valve inserts are designed as cone seat valves 16, 17, 18 and 19; these valves can be controlled in pairs by axially displacing a valve actuating element 14 into an open or flow-through position: the open control being carried out against the action of return springs.
  • piston valves could also be provided instead of cone seat valves.
  • the position setpoint value specification is done by stepper motor-controlled rotation - a spindle nut 26 which is rotatably mounted in a sleeve 27 which is oriented in the direction of the longitudinal axis 28 of the Ventil ⁇ housing 29 arranged in this in the axial direction back and forth - slidable, but is not rotatable relative to the housing.
  • a spindle nut 26 which is rotatably mounted in a sleeve 27 which is oriented in the direction of the longitudinal axis 28 of the Ventil ⁇ housing 29 arranged in this in the axial direction back and forth - slidable, but is not rotatable relative to the housing.
  • the valve actuating member 14 By turning the spindle nut, viewed in the direction of arrow 29, in a clockwise direction, the valve actuating member 14 experiences a deflection ⁇ , according to FIG. 1b, to the left, whereby the two poppet valves 16 and 17 are opened and thereby the upper working chamber 22 of the drive cylinder 11 to the .
  • P-pressure outlet and the lower working chamber 23 of the drive * cylinder 11 are connected to the tank of the hydraulic supply pressure source (not shown). This corresponds to the flow position I, in which the piston 24 moves "down".
  • the valve actuating member 14 Upon rotation of the spindle nut 26 in the counterclockwise direction, the valve actuating member 14 experiences a deflection £ 2, as shown in FIG.
  • the function of the follow-up control valve 13, as far as its structure is concerned, consists in the fact that the rotational movements of the feedback spindle 36, mediated by the rack and pinion drive 32, deflections of the valve actuating member 14, which are directed in the opposite direction to the position setpoint value movements of the spindle nut 26, with the result that, if the actual position and target position value are identical, the valve actuating member 14 is in one another its basic position 0 shown in FIG. 1b.
  • the Einrichtuno invention. 10 for the target / actual value monitoring of the position of the tool 12 is designed in such a way that it detects this basic position of the valve actuating member 14 or responds to positions of the valve actuating member 14 which it assumes when the tool is still in one defined distance eg from its end position, which is characteristic of the conclusion of a work cycle.
  • the target of the present invention / actual value überwachungsein- device 10 is its basic structure according to a proximity switch which generates a characteristic ⁇ • signal when the valve actuator 14 after it Maschinen.die position target value setting to a specific with a Following error ⁇ s linked path £ * or £ 2 was deflected from its basic position, it returns to its basic position, which is the case, for example, in the final phase of the working feed movement, if the target that occurs in the sense of the tool feed -Value specification has ended.
  • the drive cylinder 11 runs with a settling time T determined by the loop gain of the control loop, which is determined by the relationship
  • KK ⁇ X- ⁇ '' VV is given gradually into the position determined by the final value of the setpoint specification, in the above relationship with K the circuit gain of the overtravel control circuit and with ⁇ x the permissible position error denoted by The adjustment period still expires or can be accepted, this position error being smaller than the step size of the setpoint specification.
  • This settling time can be very long in practical cases - because of the reduction in the loop gain associated with, for example, a switchover from rapid to load operation and, in extreme cases, a multiple of the time period required for the rapid feed and the load feed of the Punching tool 12 is required.
  • the target / actual value monitoring according to the invention.
  • the proximity switch designated as a whole by 40, generates an output signal which switches the switchover of the drive device 11, 13 from load feed to rapid pull back operation when the valve actuating element .4 is in its basic position, which would be characteristic of the equality of the actual position value and the desired position value, has not yet been reached, but is still located at a small, defined distance from this basic position which corresponds to a fraction of its maximum deflection.
  • a circular disk 41 is provided as an actuating element for the proximity switch 40, which rotates the housing 29 of the follow-up control valve around an axis 42, which is at right angles to the longitudinal axis 28 of the follow-up control valve 13, along the latter the displacement movements of the valve actuating member 14 take place. 2, this longitudinal axis 28 of the follow-up control valve runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the valve actuator 14 is connected via a finger clutch 43, de ⁇ ren coupling finger 44 in a lateral distance from the rotational axis 42 of the actuator 41 of the devisrungs ⁇ switch runs 40, drivingly coupled to the actuator 41, in such a way 'that deflections of the valve actuator 14 in Disc 41 turns are implemented, which take place in the direction of arrow 46 ′ of FIG. 3.
  • the disk-side coupling element 47 *, the finger clutch is designed as a U-shaped spring steel bracket, one leg of which is inserted into a radial bore of the rotary shaft 48 of the disk 41 and is in play-free engagement with the clutch finger 44 of the finger clutch 43, this bracket being one Elongated hole 49 is limited, which enables the compensatory movements between the disk 41 and the clutch finger 44 that are required when the disk 41 rotates.
  • the disk 41 has a radius R, which in typical deflection is approximately five times larger than the distance between the axis 42 of the bearing shaft 48 and the central axis 51 of the 44. This means that the deflection of the edges 52 and 53 of a recess 54 of the disc 41 which is open along the periphery of the disc 41 is five times greater than the axial deflections £... And £ " 2 of the valve actuating member 14. With this translation The position of the Veritil actuator 14 can be measured to within 1/10 mm by means of the proximity switch 40, which responds to angular movements of the edges 52 and 53 of the recess 54 within a range of 0.5 mm.
  • this comprises a Hall generator 56, in the working magnetic field H of which, as indicated by the arrow 57, directed transversely to the disk 41, the outer edge 58 of the disk protrudes, it being assumed that this
  • the output signal of the Hall generator 56 is a high level signal when the disk edge 58 is in the region of the magnetic field 57 and a low level output signal when the edge recess 54 of the disk 41 enters the magnetic field 57.
  • edges 52 and 53 of the U-shaped edge recess 54 are arranged with respect to the radial center plane 59 of the edge recess 54 such that the change in the output signal level of the Hall generator 56 in both possible directions of rotation 46 of the disk occurs when the valve is turned -Actuator 14, seen in the two alternative displacement directions, is each at the same distance from its home position.
  • the recess 54 can also be designed such that the proximity switch, when the valve actuating element moves towards its basic position in alternative directions, responds at different distances from the basic position.
  • a pane with a recess 54 which is open at the edge
  • a pane with a radially projecting wing can also be used.
  • a light barrier instead of a Hall generator, the luminous flux of which can be interrupted either by the disk edge 58, 52, 53 or by a radial wing provided instead of a recess 54.
  • Inductive or capacitive proximity switches can also be used in the context of a target / actual value monitoring device according to the invention. The typical function of a device 10 according to the invention is explained below with reference to the diagram in FIG. 4, using the example of a punching machine that works with periodically repeated working cycles.
  • the punching tool 12 first moves towards the workpiece 38 at a constant speed, touching the top of the workpiece 38 at the time t *.
  • the target value specification already corresponds to the working stroke, that is to say that if the actual position corresponds to the target value specification, the tool 12 does this Workpiece 38 would have already penetrated and its punching edge would be at the level of the lower boundary surface of workpiece 38.
  • the setpoint value specification also specifies a downward stroke of the tool 12 which corresponds to an end position 63 below the workpiece 38. With this type of target value specification, a target "below" the workpiece 38 is targeted, so that the drive device drives the tool 12 into the workpiece 38 with full force.
  • the target value specification is kept at a constant value which corresponds to an end position of the tool 12 below the workpiece 38, thus a position which the tool only takes after a relative. long adjustment period, ie would reach approximately at the time t5, since from the time t.2 on the speed of the tool 12 with which it is. a approaches the position determined by the target value specification, decreases exponentially.
  • the monitoring device 10 is now set so that it changes its output signal level when the tool 12 has penetrated the workpiece 38, which is the case at time t. From this point in time, the retraction movement of the workpiece is predefined by the setpoint value specification device, as illustrated by the ascending branch 64 of the setpoint value curve 61, with the setpoint value and the actual Value is reached.
  • target value specification and position / actual value feedback explained and used according to the invention to this extent is particularly advantageous if the working movements which the tool 12 has to perform are to be carried out periodically in the shortest possible cycle times, like it for example is the case with a nipple machine. In such an application it is not important to know 5 when exactly the position required for achieving the work result - the punching through of the workpiece 38 - has been reached, but only that this position has been reached.
  • the device 10 according to the invention can also be used to indicate when a position of the tool 12 required for achieving the work result has been reached, i.e. For example, when the stroke required to achieve a specific workpiece deformation with an embossing press has been completed, beyond which the tool 12 should not be moved further.
  • the device 10 according to the invention is set so that the position-characteristic output signal of the monitoring device 10
  • the monitoring device 10 is therefore set such that the change in its output signal level in the illustration in FIG. 4 occurs at a point in time t 3 'in which the tool has reached a position which is practically the target end position corresponds.
  • FIG. 5 shows, in a course-curve representation analogous to FIG. 4, in dash-dotted lines the temporal development of the target value specification and in drawn-out lines the temporal development of the actual position of the addressing tool.
  • the straight line 66 running parallel to the time axis - the abscissa of the diagram - marks the position of the pressing tool in which it touches the workpiece, coming from above during load operation, which is the case at time t2 be.
  • the straight line 67 that runs parallel to the abscissa represents the end position of the tool to be reached, which it achieves must achieve the desired permanent deformation of the workpiece.
  • the target value specification corresponds to this position for the first time, represented by the curve 61 *. As already explained with reference to FIG. 4, the target value specification is continued beyond this time t.
  • the proximity switch 40 responds and thereby triggers a reset of the position setpoint to the value corresponding to the end position of the tool, represented by the straight line 67, the setpoint specification being given at time t 5
  • the target value specification and the actual position of the tool practically matched, from this point on the target value specification is kept at the value corresponding to the end position at, which is significantly shorter than the settling time to be waited that would result if the target value setting t- already at the time

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Description

Einrichtung zur Überwachung der Position eines Maschinenelementes
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Position eines Maschinenelementes, z.B. des Maschinen¬ kopfes einer Bearbeitungsmaschine, das im Verlauf der Bearbeitung eines Werkstückes zu diesem hin- und von •* diesem weg-gerichtete Vorschub- und Rückzugsbewegungen ausführt, zu deren Verlaufs-Steuerung eine elektro- hydraulische Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die ein mit elektrischer Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer Ist-Wert-Rückmeldung arbeitendes Nachlauf-Regelventil umfaßt und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen. -.
Bei hydraulisch angetriebenen Maschinen, bei denen die Arbeitsbewegungen des Werkzeuges nachlaufgesteuert sind, das heißt ein z.B. mechanisch überwachter Ist-Wert der
Werkzeugposition gegenüber einem elektronisch vorgegebenen Soll-Wert der Werkzeugposition bezüglich des zu bearbeitenden Werkstückes, bedingt durch die Art der Steuerung des Bewegungsblaufes, um einen Schleppfehler As verzögert ist, ist es in der Regel erforderlich, eine Überwachungs¬ einrichtung vorzusehen, mittels derer feststellbar ist, ob und/oder wann das Werkzeug eine bestimmte Position erreicht hat, sei es um feststellen zu können, ob das Werkzeug überhaupt seinen Arbeitshub ausgeführt hat, sei es um genau den Endpunkt seines Arbeitshubes erfassen zu können, wenn das Arbeitsergebnis davon abhängig ist, daß eine definierte Endposition tatsächlich erreicht wird, wie es z.B. bei einer Presse oder Prägemaschine der Fall ist. Bei periodisch arbeitenden Stanz- oder Nippelmaschinen hingegen, deren Arbeitszyklus mit •möglichst hoher Wiederholungsfrequenz durchführbar sein sollen, wird es in aller Regel genügen, eine Position des Werkstückes zu überwachen, nach deren Erreichen es als sicher angesehen werden kann, daß das Werkstück auch tatsächlich seinen Arbeitshub vollständig ausgeführt hat.
Zum Zweck einer derartigen Überwachung ist es bekannt, Endschalter einzusetzen, die .durch ein sich mit dem Werkzeug bewegendes Betätigungselement umschaltbar sind. Die Überwachung mit Endschaltern ist jedoch schwierig, da solche Schalter sehr genau justiert werden müssen und, je nach der Beschaffenheit des Werkstückes und des Werk¬ zeuges selbst auf verschiedene Hubwege sehr genau ein- stellbar sein müssen. Es kommt hinzu, daß sich bei End¬ schaltern nach längerem Gebrauch das Ansprechverhalten ändern kann, so daß NachJustierungen auch dann erforderlich werden können, wenn eine Maschine stets mit einem bestimmten Werkzeugtyp und lediglich zur Bearbeitung ein und derselben Art von Werkstücken benutzt wird. Es kommt weiter hinzu, daß oftmals, wenn mit niedrigen Werten der Kreisverstärkung des Nachlaufregelkreises gearbeitet werden muß, unerwünscht lange Zykluszeiten inkauf zu nehmen sind, da abgewartet werden muß, bis das Werkstück nach einer durch die niedrige Kreisver¬ stärkung bedingten langen Einregelzeit den für eine Erfassung mittels eines Endschalters am besten geeigneten Tod seiner Arbeitsbewegung erreicht hat.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine- Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und präzise Einstellung der zu überwachenden Werkzeug- position gewährleistet und in Fällen, in denen das Werk¬ zeug in periodisch ablaufenden Arbeitszyklen seine Vorschub- und Rückzugsbewegungen mit hoher Wiederholung's- frequenz ausführt, eine deutliche Verringerung der Zyklus¬ zeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merk¬ male gelöst.
Hiernach wird die Überwachung einer bestimmten Position des Werkzeuges in der Nähe eines durch die Soll-Wert- Vorgabe markierten End- bzw. Totpunktes der Werkzeug-
zeugbewegung dadurch erzielt, daß der Abstand des Regelventil-Betätigungsgliedes von dessen Grundstellung überwacht wird, und, wenn dieser Abstand einen vor¬ gebbaren, definierten Mindestwer't unterschreitet, was gleichbedeutend damit ist, daß sich das Werkzeug dem Totpunkt nähert, das positionscharakteristische Überwachungssignal eines Näherungsschalters auslöst.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß die Überwachungseinrichtung durch elektronische Vor¬ gabe geeigneter End-Positions-Sollwerte sehr genau und ohne aufwendige Εinstell- oder Justierarbeiten auf die vom Werkzeug auszuführenden Hubstrecken an¬ gepaßt werden kann. Zum Einstellen der Einrichtung auf eine bestimmte Hubhöhe des Werkzeuges und eine bestimmte Materialdicke des Werkstückes bzw. Ver¬ formungstiefe desselben bedarf es lediglich einer zweckgerechten Programmierung der Sollwert-Vorgabe- Einrichtung, wobei, im Verlauf einiger weniger Last- arbeitshübe die zweckmäßigste Sollwert-Vorgabe rasch und mühelos ermittelt werden kann. Durch Wahl eines genügend großen Übersetzungsverhältnisses, mit den Auslenkungen des Ventil-Betätigungsgliedes in, z.B. rotatorische, Auslenkungen des Betätigungs- gliedes des Näherungsschalters umgesetzt werden, ist auf einfache Weise eine hohe Empfindlichkeit der Über¬ wachungseinrichtung gegenüber Änderungen der Position des Ventil-Betätigungsgliedes und damit auch eine hohe Präzision der Positions-Istwert-Überwachung erreichbar. Wird die Sollwert-Vorgabe so gesteuert, daß eine End¬ position vorgegeben wird, die jenseits der Endposition liegt, die vom Werkzeug erreicht werden muß und weiter der Näherungsschalter so eingestellt, daß das Ist- Positions-Anzeigesignal eintritt, kurz bevor das Werk¬ zeug seinen notwendigen Arbeitshub ausgeführt hat und weiter das Anzeigesignal des Näherungsschalters dann die Sollwert-Vorgabe für die Rückzugsbewegung auslöst, so können ansonsten abzuwartende Einregelzeiten, die verstreichen würden, bis das Werkzeug seine Soll-End¬ position erreicht hätte, gleichsam "abgeschnitten" werden. Dies ist insbesondere für periodisch arbeitende Maschinen von großem Vorteil, ei≥ die Zykluszeiten * drastisch herabgesetzt werden können, wodurch eine erhöhte Wirtschaftlichkeit einer mit der erfindungs¬ gemäßen Einrichtung ausgerüsteten Maschine erzielt wird. Eine erfindungsgemäße Einrichtung, durch die, wie es z-.B bei einer Formpresse oder einer Prägemaschine "erforderlich ist, das Einlaufen des Werkstückes in eine genau zu erreichende Endposition überwachen soll, kann bezüglich der Sollwert-Vorgabe auch dahingehend gesteuert werden, daß eine einem größeren als dem tatsächlich zu durchlaufenden Hubweg entsprechende Sollwert-Vorgabe vorgenommen wird und, sobald das Ist- Positions-Anzeigesignal des Näherungsschalters anzeigt, daß sich das Werkzeug in unmittelbarer Nähe seiner mit der erwünschten Werkstückverformung verknüpften Position befindet, die Sollwert-Vorgabe auf diese Position zurück¬ genommen wird. Auch hierdurch können im Ergebnis Ver- kürzungen der erforderlichen Vorschub-Zeiten erzielt werden. Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist dem grundsätz¬ lichen Aufbau nach ein im Rahmen der erfindungsgemäßen Einrichtung einsetzbarer Näherungsschalter umrissen, der mehr im einzelnen wie durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 angegeben, mit Hilfe eines Hall- Generators als Schaltelement, alternativ, wie durch die Merkmale des Anspruchs 5 angegeben, mit Hilfe von einer oder mehreren Lichtschranken realisiert sein kann.
Die Gestaltung des Näherungsschalters gemäß den Merk¬ malen des Anspruchs 6 hat den Vorteil, daß der Nähe¬ rungsschalter auf einfache Weise an die Durchfluß - Charakteristiken verschiedener Nachlauf-Regelventile auf einfache Weise angepaßt werden kann.
Durch die- Merkmale des Anspruchs 7 sind Einsatzmöglich¬ keiten der erfindungsgemäßen Einrichtung angegeben, für die deren Einsatz unter Gesichtspunkten der Zykluszeit- Verkürzung besonders vorteilhaft ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1a ein Blockschaltbild einer nachlaufgesteuerten und 1b elektrohydraulischen AntriebsVorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Über¬ wachung der Position des Ventil-Betätigungs- gliedes eines im Rahmen des Nachlauf-Regel¬ kreises vorgesehenen Nachlauf-Regelventils sowie den Aufbau dieses Nachlauf-Regelventils,
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Ansicht der im Rahmen der AntriebsVorrichtung gemäß den Fi¬ guren 1a und 1b vorgesehenen erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,
Fig. 3 die Überwachungseinrichtung gemäß Figur 2, teilweise im Schnitt längs der Linie III-III der Figur 2 sowie
Fig. 4 je ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion und 5 er in den Figuren 2 und 3 dargestellten über- wachungseinrichtung.
Zur Erläuterung der im einzelnen in den Figuren 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung zur Posi¬ tions-Ist-Wert-Überwachung eines mittels einer hydrau- lischen AntriebsVorrichtung antreibbaren Werkzeuges, z.B. eines Stanz-Werkzeuges oder eines Pressenbärs, sei zunächst auf die Figuren 1a und 1b verwiesen, an¬ hand derer der Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Ein¬ richtung 10 vorab erläutert wird: Im Rahmen einer lediglich schematisch durch einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 11 und ein durch diesen angetriebenes Stanz-Werkzeug 12 repräsen¬ tierten Stanz-Maschine, z.B. einer sogenannten Nippel- Maschine, die mit periodisch wiederholten Stanzzyklen arbeitet, ist zur Steuerung der Eil-Vorschub-, Last- Vorschub- und Eil-Rückzugsbewegungen ein insgesamt mit 13 bezeichnetes elektrohydraulisches Nachlauf-Regelventil an sich bekannten Aufbaues vorgesehen, das mit elektri- scher Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer. Ist-Wert-Rück¬ meldung arbeitet.
Der prinzipielle Aufbau dieses Nachlauf-Regelventils ist, soweit, für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 erforderlich, der Figur 1b, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, entnehmbar. Das Nachlauf-Regelventil ist als 4/3-Wege-Ventil aus¬ gebildet mit insgesamt vier Ventil-Einsätzen, die un¬ abhängig voneinander einstellbare Steuerkanten haben. Diese Ventil-Einsätze sind beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel als Kegelsitzventils 16, 17, 18 und 19 ausgebildet; diese Ventile sind paarweise durch axiale Verschiebung eines Ventil-Betätigungsgliedes 14 in eine Offen- bzw. Durchflußstellung steuerbar:, wobei die Auf-Steuerung gegen die Wirkung von Rückstellfedern er¬ folgt. Es versteht sich, daß anstelle von Kegel-Sitz¬ ventilen auch Kolben-Ventile vorgesehen sein könnten. In den alternativen Durchfluß-Stellungen I und II dieses Nachlauf-Regelventiles 13 sind die beiden Arbeits- räume 22 und 23 des Antriebszylinders 11 alternativ an den P-Hochdruck-Ausgang der hydraulischen Druck¬ versorgungsquelle bzw. den Tank T derselben angeschlossen. In der Darstellung der Figur 1a ist die mit I bezeichnete Durchflußstellung des Nachlauf-Regelventils den Eil- und Last-Vorschubbewegungen des Stanz-Werkzeuges 12 zugeordnet und die mit II bezeichnete Durchflußstellung den Eil- Rückzugsbewegungen des Stanz-Werkzeuges 12 bzw. des Kolbens 24 des Antriebszylinders 11.
Die Positions-Soll-Wert-Vorgabe,durch deren zeitliche Folge im Ergebnis auch eine Werkzeug-Geschwindigkeits-Vorgabe erfolgt, geschieht durch Schrittmotor gesteuerte Rotation - einer Spindelmutter 26, die drehbar in einer Hülse 27 gelagert ist, die in Richtung der Längsachse 28 des Ventil¬ gehäuses 29 in diesem in axialer Richtung in-und her-ver-- schiebbar angeordnet, jedoch gegenüber dem Gehäuse nicht verdrehbar ist. Mit dieser Hülse ist das deren axiale Bewegungen mit ausführende Ventil Betätigungsglied 14 verbunden. In der dargestellten Grundstellung des Nach¬ lauf-Regelventils 13 sind sämtliche 4 Kegel-Sitzventile gesperrt. Durch eine Verdrehung der Spindelmutter, in Richtung des Pfeils 29 gesehen, im Uhrzeigersinn erfährt das Ventil Betätigungsglied 14 eine Auslenkung \ , gemäß Figur 1b nach links, wodurch die beiden Kegel¬ sitzventile 16 und 17 aufgesteuert werden und dadurch der obere Arbeitsraum 22 des AntriebsZylinders 11 an den . P-Druckausgang und der untere Arbeitsraum 23 des Antriebs-* Zylinders 11 an den Tank der - nicht dargestellten - hydraulischen Versorgungs-Druckquelle angeschlossen sind. Dies entspricht der Durchflußstellung I, in der sich der Kolben 24 "nach unten" bewegt. Bei einer Drehung der , Spindelmutter 26 im gegen Uhrzeigersinn erfährt das Ventilbetätigungsglied 14 eine Auslenkung £2, gemäß Figur 1b nach rechts, und das Nachlauf-Regelventil 13 wird dadurch in seine den Rückzugsbewegungen des Hydraulik¬ zylinders 11 zugeordnete Durchflußstellung II gesteuert. Die Ist-Wert-Rückmeldung der Position des Kolbens 24 des Antriebszylinders 11 bzw. des von diesem angetriebenen Stanz-Werkzeuges 12 erfolgt über einen insgesamt mit 32 bezeichneten Zahnstangentrieb , dessen Zahnstange 33 die Bewegungen des Kolbens 24 mit ausführt, und dessen Ritzel 34 mit einer Rückmeldespindel 36 drehfest ver¬ bunden ist, die ihrerseits in dem Gehäuse 29 des Nach¬ lauf-Regelventils in axialer Richtung nicht verschiebbar gelagert ist. Diese Rückmeldespindel 36 kämmt, beim dar- gestellten speziellen Ausführungsbeispiel über Gewinde¬ kugeln 37 mit einem Innengewinde der Spindelmutter 26. Die Funktion des insoweit seinem Aufbau nach erläuterten Nachlauf-Regelventils 13 besteht darin, daß die durch den Zahnstangentrieb 32 vermittelten Rotationsbewegungen der Rückmeldespindel 36 Auslenkungen des Ventilbetätigungs¬ gliedes 14 bewirken, welche den durch die Positions-Soll- wert- orgabewegungen der Spindelmutter 26 entgegengesetzt gerichtet sind, mit der Folge, daß bei Gleichheit von Positions-Ist- und Positions-Soll-Wert das Ventilbetätigungs- glied 14 sich in seiner in der Figur 1b dargestellten Grund¬ stellung 0 befindet.
Die erfindungsgemäße Einrichtuno. 10 zur Soll/Ist-Wert- überwachung der Position des Werkzeuges 12 ist dahingehend ausgebildet, daß sie diese Grundstellung des Ventilbetäti¬ gungsgliedes 14 erfaßt bzw. auf Positionen des Ventil¬ betätigungsgliedes 14 anspricht, die dieses einnimmt, wenn sich das Werkzeug noch in einem definierten Abstand z.B. von seiner für den Abschluß eines Arbeitszyklus charakte- ristischen End-Stellung befindet.
Zur Erläuterung des Aufbaues der Soll/Ist-Wert-Überwachungs- einrichtung 10 sei nunmehr auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen und auf deren Einzelheiten wiederum ausdrücklich verwiesen : Die erfindungsgemäße Soll/Ist-Wert-überwachungsein- richtung 10 ist ihrem grundsätzlichen Aufbau nach ein Näherungsschalter, der ein charakteristisches ■• Signal erzeugt, wenn das Ventilbetätigungsglied 14, nachdem es durch.die Positions-Soll-Wert-Vorgabe um eine mit einem bestimmten Schleppfehler Δ s verknüpfte Strecke £ * bzw. £ 2 aus seiner Grundstellung aus¬ gelenkt war, wieder in seine Grundstellung zurück¬ kehrt, was z.B. in der Abschlußphase der Arbeits- Vorschubbewegung der Fall ist, wenn die im Sinne des Werkzeug-Vorschubes erfolgende Soll-Wert-Vorgabe be¬ endet ist. In dieser Betriebsphase läuft der Antriebs¬ zylinder 11 mit einer durch die Kreisverstärkung des Regelkreises bestimmten Einregelzeit T, die durch die Beziehung
K K Δ X- ■ ' ' V V gegeben ist, allmählich in die durch den Endwert der Sollwert-Vorgabe bestimmte Stellung ein, wobei in der vorstehenden Beziehung mit K die Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises und mit Δ x der zulässige Positionsfehler bezeichnet sind, der nach Ablauf der Einregelzeitspanne noch besteht bzw. hingenommen werden kann, wobei dieser Positionsfehler kleiner ist als die Schrittweite der Sollwert-Vorgabe.
Diese Einregelzeit kann in praktischen Fällen - wegen der z.B. mit einer Umschaltung von Eil- auf Last-Betrieb verknüpften Reduzierung der Kreisverstärkung sehr groß sein und in Extremfällen ein Mehrfaches der Zeitspanne betragen, die für den Eil-Vorschub und den Last-Vor¬ schub des Stanzwerkzeugs 12 benötigt wird. Um diese Einregelzeit nicht abwarten zu müssen, sondern, nach¬ dem das Werkzeug 12 seinen Arbeitshub durchgeführt, d.h. z.B. das Werkstück 38 (vgl. Fig. 1a) durchstoßen hat, ist die erfindungsgemäße Soll/Ist-Wert-überwachungs- =. einrichtung weiter so ausgebildet, daß der insgesamt mit 40 bezeichnete Näherungsschalter ein Ausgangssignal, das die Umschaltung der AntriebsVorrichtung 11,13 von Last-Vorschub- auf Eil-Rückzugs-Betrieb umschaltet, schon dann erzeugt, wenn das Ventil-Betätigungsglied .4 seine Grundstellung , die für Gleichheit von Positions- Ist- und Positions-Soll-Wert charakteristisch wäre, noch nicht erreicht hat, sondern sich noch in einem kleinen, einem Bruchteil seiner maximalen Auslenkung entsprechen¬ den, definierten Abstand von dieser Grundstellung be- findet.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 ist als Betätigungsglied für den Näherungsschalter 40 eine kreisrunde Scheibe 41 vorgesehen, die dem Gehäuse 29 des Nachlauf-Regelventils um eine Achse 42, welche recht¬ winklig zur Längsachse 28 des Nachlauf-Regelventils 13, entlang derer die Verschiebebewegungen des Ventil-Betäti¬ gungsgliedes 14 erfolgen, verläuft. In der Darstellung der Fig. 2 verläuft diese Längsachse 28 des Nachlauf- Regelventils senkrecht zur Zeichenebene. Das Ventil- Betätigungsglied 14 ist über eine Fingerkupplung 43, de¬ ren Kupplungsfinger 44 in seitlichem Abstand von der Drehachse 42 des Betätigungsgliedes 41 des Näherungs¬ schalters 40 verläuft, mit dem Betätigungsglied 41 antriebsgekoppelt, derart,' daß Auslenkungen des Ventil- Betätigungsgliedes 14 in Drehungen der Scheibe 41 umgesetzt werden, die in Richtung des Pfeils 46'der Fig. 3 erfolgen. Das scheibenseitige Kupplungselement 47 *, der Fingerkupplung ist als U-förmiger Federstahlbügel ausgebildet, dessen einer Schenkel in eine radiale Bohrung der Drehwelle 48 der Scheibe 41 eingesteckt ist und in spielfreiem Eingriff mit dem Kupplungs¬ finger 44 der Fingerkupplung 43 steht, wobei dieser Bügel ein Langloch 49 begrenzt, das die bei einer Rotation der Scheibe 41 erforderlichen Ausgleichs- bewegungen zwischen dieser und dem Kupplungsfinger 44 ermöglicht.
Die Scheibe 41 hat einen Radius R, der in typischer Auslenkung etwa fünfmal größer ist als der Abstand der Achse 42 der La'gerwelle 48 von der zentralen Achse 51 des 44. Dies bedeutet, daß die entlang des Umfangs der Scheibe gemessene Auslenkung der Ränder 52 und 53 einer randoffenen Ausnehmung 54 der Scheibe 41 fünfmal größer als die axialen Auslenkungen £.. und £" 2 des Ventil-Betäti¬ gungsgliedes 14. Bei dieser Übersetzung kann die Position des Veritil-Betätigungsgliedes 14 mittels des Näherungsschalters 40, der innerhalb eines Bereiches von 0,5 mm auf Winkelbewegungen der Ränder 52 und 53 der Ausnehmung 54 anspricht, auf 1/10 mm genau gemessen werden. In spezieller Gestaltung des Näherungsschalter umfaßt dieser einen Hall-Generator 56, in dessen Arbeits-Magnetfeld H, das, wie durch den Pfeil 57 angedeutet, transversal zur Scheibe 41 gerichtet ist, der äußere Rand 58 der Scheibe hineinragt, wobei angenommen sei, daß das Ausgangssignal des Hall-Generators 56 ein Hoch-Pegelsignal ist, wenn sich der Scheibenrand 58 im Bereich des Magnetfeldes 57 befindet, und ein Niedrig-Pegel-Ausgangssignal, wenn die Randausnehmung 54 der Scheibe 41 in das Magnetfeld 57 gelangt. Die Ränder 52 und 53 der U-förmigen Randaus¬ nehmung 54 sind bezüglich der radialen Mittelebene 59 der Randausnehmung 54 so angeordnet, daß der Wechsel des Ausgangssingalpegels des Hall-Generators 56 in beiden möglichen Drehrichtungen 46 der Scheibe jeweils dann eintritt, wenn sich das Ventil-Betätigungsglied 14, in den beiden alternativen Verschieberichtungen gesehen, jeweils in demselben Abstand von seiner Grundstellung befindet.
Es versteht sich, daß, je nach Zweck der Überwachungs- Einrichtung die Ausnehmung 54 auch so gestaltet sein kann, daß der Näherungsschalter, wenn sich das Ventil- Betätigungsglied in alternativen Richtungen auf seine Grundstellung zu bewegt, in verschiedenen Abständen desselben von der Grundstellung anspricht.
Alternativ zu einer Scheibe mit einer randoffenen Aus¬ nehmung 54 kann auch eine Scheibe mit einem radial vor¬ springenden Flügel benutzt werden. Des weiteren ist es auch möglich, anstelle eines Hall-Generators eine Lichtschranke vorzusehen, deren Lichtstrom entweder durch den Scheibenrand 58, 52, 53 oder durch einen an¬ stelle einer Ausnehmung 54 vorgesehenen radialen Flügel unterbrechbar ist. Auch induktive oder kapazitive Näherungsschalter können im Rahmen einer erfindungs¬ gemäßen Soll/Ist-Wert-Überwachungseinrichtung Einsatz finden. Im Folgenden wird anhand des Diagramms der Fig. 4, am am Beispiel einer Stanzmaschine, die mit periodisch wiederholten Arbeitszyklen arbeitet, die typische Funktion einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 er- b läutert.
In der Darstellung der Fig. 4 ist davon ausgegangen, daß die zum Werkstück 38 hin gerichtete Abwärtsbewe¬ gung des Werkzeuges 12, die zunächst als Eilbewegung o abläuft, schon vor dem Zeitpunkt tQ in eine Last- Bewegungsphase übergegangen sei, in der sich das Werk¬ zeug 12 langsamer bewegt, die AntriebsVorrichtung dafür aber eine größere Vorschubkraft entfaltet, die für das Durchstanzen des Werkstückes 38 erforderlich ist. Die 5 Ist-Position des Werkzeuges 12, deren zeitliche Ent¬ wicklung durch die in ausgezogenen Linien dargestellte Verlaufskurve 62 der Fig. 4 wiedergegeben ist und die Soll-Wert-Vorgabe, deren zeitliche Entwicklung durch die insgesamt mit 61 bezeichnete, strich-punktiert 0 gezeichnete Verlaufskurve der Fig. 4 wiedergegeben ist, unterscheiden sich dann um ein Δ s, das durch die Beziehung Δ s = V/Kv gegeben ist, wobei v die Vorschub¬ geschwindigkeit und Kv die sogenannte Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises bezeichnen. Es sei ohne Be- 5 schränkung der Allgemeinheit angenommen, daß dieser Schleppfehler Δ s etwa gleich der Dicke des Werk¬ stückes 38 sei.
Das Stanzwerkzeug 12 bewegt sich zunächst mit konstanter 0 Geschwindigkeit auf Werkstück 38 zu, wobei es im Zeit¬ punkt t-* die Oberseite des Werkstückes 38 berührt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Soll-Wert-Vorgabe schon dem Arbeitshub, d.h., daß, falls die Ist-Position der Soll-Wert-Vorgabe entspräche, das Werkzeug 12 das Werkstück 38 schon durchstoßen hätte und seine Stanz¬ kante in Höhe der unteren Begrenzungsfläche des Werk¬ stückes 38 verliefe. Durch die Soll-Wert-Vorgabe wird aber weiterhin ein Abwärtshub des Werkzeuges 12 vorge- geben, der einer Endposition 63 unterhalb des Werk¬ stückes 38 entspricht. Durch diese Art der Soll-Wert- Vorgabe wird gleichsam ein Ziel "unterhalb" des Werk¬ stückes 38 anvisiert, damit die AntriebsVorrichtung das Werkzeug 12 mit voller Kraft in das Werkstück 38 hinein- treibt. Vom Zeitpunkt t2 an wird die Soll-Wert-Vorgabe auf einem konstanten Wert gehalten, der einer Endposition des Werkzeuges 12 unterhalb des Werkstückes 38 entspricht, somit einer Position, die das Werkzeug erst nach einer relativ. langen Einregelzeitspanne, d.h. etwa im Zeit- punkt t5 erreichen würde, da vom Zeitpunkt t.2 an äie Geschwindigkeit des Werkzeuges 12, mit der es sich.ader durch die Soll-Wert-Vorgabe bestimmten Position nähert, exponentiell abnimmt. Die Überwachungseinrichtung 10 ist nun so eingestellt, daß sie ihren Ausgangssignalpegel wechselt, wenn das Werkzeug 12 das Werkstück 38 durch¬ stoßen hat, was im Zeitpunkt t der Fall ist. Von diesem Zeitpunkt an wird durch die Soll-Wert-Vorgabe-Einrichtung eine Rückzugsbewegung des Werkstückes vorgegeben, wie durch den aufsteigenden Ast 64 der Soll-Wert-Verlaufs- kurve 61 veranschaulicht ist, wobei im Zeitpunkt t Gleichheit von Soll-Wert und Ist-Wert erreicht wird.
Aufgrund der mittels der Überwachungseinrichtung 10 er¬ zielten Positions-Ist-Wert-Meldung, durch die erkannt wird, daß das Werkstück 38 durchgestanzt ist, d.h., daß Werkzeug 12 seinen Arbeitshub ausgeführt hat, kann un¬ mittelbar im Anschluß hier'an die Rückzugsbewegung des Werkzeuges 12 eingeleitet werden. Es wird nicht abge¬ wartet, bis das Werkzeug 12 in eine durch die Soll-Wert- Vorgabe markierte Position eingelaufen ist, sondern es wird die Einregelzeit gleichsam "abgeschnitten" und dadurch erreicht, daß das Werkstück schon zu einem Zeit¬ punkt, z.B. dem Zeitpunkt t5 in seine Ausgangssstellung für den nächsten Arbeitszyklus gelangt sein kann, zu dem zr> es ansonsten erst seine vom Zeitpunkt t2 an vorgegebene Soll-Position erreicht hätte.
Die insoweit erläuterte und erfindungsgemäß ausgenutzte Art der Soll-Wert-Vorgabe und Positions-Ist-Wert-Rück- 0 meidung ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Arbeits¬ bewegungen, die das Werkzeug 12 auszuführen hat, periodisch in möglichst kurzen Zykluszeiten auszuführen sind, wie es z.B. bei einer Nippel-Maschine der Fall ist. Bei einer solchen Anwendung kommt es nicht darauf an zu wissen, 5 wann genau die für die Erzielung des Arbeitsergebnisses - - des Durchstanzeήs des Werkstückes 38 - erforderliche Position erreicht ist, sondern nur darauf, daß diese Position erreicht worden ist.
0 Die erfindungsgemäße Einrichtung 10 kann aber auch zur Anzeige dafür eingesetzt werden, wann eine für die Er¬ zielung des Arbeitsergebnisses erforderliche Position des Werkzeuges 12 erreicht ist, d.h. z.B., wann der für die Erzielung einer bestimmten Werkstücksverformung bei 5 einer Präge-Presse erforderliche Hub vollzogen ist, über den hinaus das Werkzeug 12 nicht weiterbewegt werden soll. Für einen solchen Einsatzfall wird die erfindungsgemäße Einrichtung 10 so eingestellt, daß das positionscharakte¬ ristische Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung 10
30 dann ausgelöst wird, wenn das Werkzeug den größten Teil seines für die erwünschte Werkstückverformung erforder¬ lichen Hubes ausgeführt hat und somit davon ausgegangen werden kann, daß es im Verlauf der durch die Kreisver¬ stärkung des Nachlauf-Regelkreises bestimmten Einregel- zeit auch seine der Soll-Wert-Vorgabe entsprechende Endposition sicher erreichen wird. In einem solchen Einsatzfall wird daher die Überwachungseinrichtung 10 so eingestellt, daß der Wechsel ihres Ausgangssignal- pegels in der Darstellung der Fig. 4 in einem Zeit¬ punkt tß' eintritt, in dem das Werkzeug eine Position erreicht hat, die praktisch der Soll-Endposition ent¬ spricht.
Abschließend sei anhand der Fig. 5 noch auf eine Ein¬ satzmöglichkeit bzw. Betriebsart der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 eingegangen, die auch bei Bearbeitungs- . Vorgängen, wie Präge- oder Pressvorgängen, eine deut¬ liche Verkürzung der Zeitspanne ermöglicht ist, die bis- zur Beendigung des eine erwünschte Verformung vermit¬ telnden Arbeitshubes des Presswerkzeuges verstreicht.
Als Erläuterungsbeispiel für diese Betriebsart sei ein Pressvorgang angenommen, bei dem z.B, ein Karosserieblech in eine vorgegebene Form gepreßt werden soll.
Die Fig. 5 zeigt in einer zur Fig. 4 analogen Verlaufs^ kurven-Darstellung in strich-punktierten Linien die zeit¬ liche Entwicklung der Soll-Wert-Vorgabe und in ausgezocenen Linien die zeitliche Entwicklung der Ist-Position des ∑ress- werkzeuges.
In der Fig. 5 ist durch die parallel zur Zeit-Achse - der Abszisse des Diagramms - verlaufende Gerade 66 die Position des Presswerkzeuges markiert, in der dieses das Werkstück, im Lastbetrieb von obenher kommend, berührt, was im Zeit¬ punkt t2 der Fall sei. Durch die parallel zur Abszisse verlaufende Gerade 67 ist die zu erreichende Endposition des Werkzeuges repräsentiert, die dieses zur Erzielung der erwünschten bleibenden Verformung des Werkstückes er¬ reichen muß. Im Zeitpunkt -j entspricht die Soll-Wert-Vor¬ gabe, repräsentiert durch die Verlaufskurve 61* erstmalig dieser Position. Die Soll-Wert-Vorgabe wird, wie schon an- hand der Fig. 4 erläutert, über diesen Zeitpunkt t., und den Zeitpunkt t2 hinaus weiterhin zu größeren Werten hin fort¬ gesetzt, bis zum Zeitpunkt t3 die Soll-Wert-Vorgabe einen Hub des Werkzeuges "unterhalb" der zu erreichenden Position erreicht ist. Das Werkzeug hat zu diesem Zeitpunkt t3ι wie durch die Ist-Wert-Verlaufskurve 62' wiedergegeben, diese End-Position mit Sicherheit noch nicht erreicht. Vom Zeit¬ punkt t~ an wird die Soll-Wert-Vorgabe auf dem durch den Kurvenabschnitt 61" repräsentierten, konstanten Wert gehal¬ ten. Im Zeitpunkt t^. zu dem sich das Werkzeug nur noch in einem sehr geringen Abstand von seiner End-Position befindet, spricht der Näherungsschalter 40 an und _löst dadurch ein Zu¬ rücksetzen des Positions-Sollwertes auf den der End-Position des Werkzeuges entsprechenden, durch die Gerade 67 repräsen¬ tierten Wert aus, wobei die Soll-Wert-Vorgabe im Zeitpunkt t5 auf diesen Wert gesetzt ist. Im Zeitpunkt te stimmten dann Soll-Wert-Vorgabe und Ist-Position des Werkzeuges praktisch überein, wobei von diesem Zeitpunkt an die Soll-Wert-Vorgabe auf dem der End-Position entsprechenden Wert gehalten wird. Nach einer Zeitspanne Δt, die wesentlich kürzer ist als die abzuwartende Einregelzeit, die sich ergäbe, wenn die Soll- Wert-Vorgabe schon im Zeitpunkt t-| auf dem der End-Position des Werkstückes entsprechenden Wert gehalten würde, wobei das Werkzeug, gemäß der Darstellung der Fig. 5, etwa im Zeit¬ punkt t erst seine End-Position erreicht hätte,kann dann schon im Zeitpunkt tg der Bearbeitungsvorgang als abgeschlos¬ sen vorausgesetzt werden und die Rückzugsbewegung des Press¬ werkzeuges eingeleitet werden.
Auch bei dieser Betriebsart der erfindungsgemäßen Einrich- tung 10 kann eine erhebliche Verkürzung eines Press- oder Prägevorganges erzielt werden.

Claims

Patentansprüche
1.. Einrichtung zur Überwachung der Position eines
Maschinenelementes, z.B. des Maschinenkopfes einer Bearbeitungsmaschine, das im Verlauf der Bearbei¬ tung eines Werkstückes zu diesem hin- und von die- 5 sem weg-gerichtete Vorschub- und Rückzugsbewegungen ausführt, zu deren Verlaufs-Steuer ng eine elektro- hydraulische AntriebsVorrichtung vorgesehen ist,die ein mit elektrischer Soll-Wert-Vorgabe und mechani¬ scher Ist-Wert-Rückmeldung arbeitendes Nachlauf- o Regelventil umfaßt, das ein Ventilstellglied auf¬ weist, das durch die Sollwertvorgabe aus einer Grund¬ stellung, in der es sich bei Gleichheit von Soll- und Ist-Wert befindet, auslenkbar ist .und dadurch Ventile aufsteuert, über die zur Auslenkung pro- 5 portionale Arbeitsmedium-Ströme fließen, durch die die Antriebsvorrichtung im Sinne einer Angleichung des Ist-Wertes an den Soll-Wert beaufschlagt ist, wobei Auslenkungen des Ventilstellgliedes in alter¬ native Richtungen bezüglich der Grundstellung auch 0 alternative Bewegungsrichtungen des Maschinenelementes entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine mecha¬ nische übersetZungseinrichtung (43, 48, 41) vorgesehen ist, die Auslenkungen des Stellgliedes (14) des Nach¬ lauf-Regelventils (13) in damit korrelierte - größere - Auslenkungen des mechanischen Betätigungsgliedes (41) eines Näherungsschalters (40) umsetzt, der, in Aus¬ lenkungsrichtung seines Betätigungsgliedes (41) ge¬ sehen, in einem definierten Abstand vcr derjenigen 5 Position angeordnet ist, die das Betätigungsglied (41, 54) einnimmt, wenn das Ventilstellglied (14) sich in seiner Grundstellung befindet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 10 daß als Betätigungsglied (41) für den Näherungs¬ schalter (40) ein durch die Auslenkungs-Bewegungen des Ventilstellgliedes (14) rotatorisch antreibbarer Flügel (41) vorgesehen ist, der an seinem Rand (58) eine Aussparung (54) oder einen Vorsprung aufweist, 15 durch deren bzw. dessen Eintreten in"das ortsfest angeordnete Funktionselement (40) des Näherungs¬ schalters (40, 41) dessen positions-charakteristisches Ausgangssignal auslösbar ist.
203. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (14) des Nachlauf- Regelventils (13) als entlang dessen Achse hin- und her-verschiebbares Ventilbetätigungsglied ausgebildet ist, das über eine Fingerkupplung (43) mit einer
25 Welle (48) antriebsgekoppelt ist, die im Ventil¬ gehäuse (29) um eine rechtwinklig zur Verschiebe¬ richtung des Ventilbetätigungsgliedes (14) verlaufende Achse (42) drehbar gelagert ist, und daß an einem aus dem Ventilgehäuse (29) herausragenden Abschnitt dieser
30 Welle (48) ein Schalterbetätigungsglied (41) aus ferro-magnetischem Material befestigt ist, das in das Betriebs-Magnetfeld (57) eines als Näherungsschalter eingesetzten Hall-Generators (40) einschwenkbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (41) des Näherungsschal¬ ters (40, 41) als eine kreisrunde Scheibe oder als Sektor-Scheibe ausgebildet ist, deren Rand (58) in einen Spaltbereich hineinragt, der von dem Betriebs¬ magnetfeld (57) des Hall-Generators (40) in trans¬ versaler Richtung durchsetzt ist, und daß der Rand dieser Scheibe (41) mit einer Ausnehmung (54) ver¬ sehen ist, die bei einer Annäherung des Stellgliedes (14) des Nachlauf-Regelventils (13) an seine Grundstellung in den Spaltbereich eintritt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfest angeordnete Funktionselement des Näherungsschalters (40) eine Lichtschranke umfaßt, deren aus einer Auslenkung des Schalter-Betätigungs¬ gliedes (41) resultierende*Lichtstrom-Unterbrechung bzw. -Freigabe das positions-charakteristische Schalter- Ausgangssignal auslöst.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Näherungs¬ schalters (40) , in der dieser sein mit der Annäherung des Ventilbetätigungsgliedes (14) des Nachlauf-Regel- ventils (13) verknüpftes Positions-Anzeigesignal er¬ zeugt, einstellbar ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihren Einsatz bei Pressen-Antrieben, zur Überwachung des Erreichens einer vorgegebenen*End¬ stellung, oder bei Antrieben von Maschinen, z.B. Stanz¬ maschinen, die mit häufiger Wiederholung von Arbeits¬ zyklen arbeiten, zur Überprüfung, daß im Verlauf der Arbeitszyklen jeweils eine bestimmte Werkzeugposition durchlaufen worden ist.
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