CH662078A5 - Verfahren zum positionieren von werkzeugen. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen, bei dem mehrere Werkzeuge oder Werkzeugpaare, die auf einer Tragachse oder einem Tragachsenpaar gelagert sind, längs der Tragachse oder des Tragachsenpaares mittels mehrerer Verschiebeeinrichtungen bewegt und positioniert werden, die entsprechend der Anzahl der Werkzeuge oder Werkzeugpaare vorgesehen sind, auf einer drehbaren Welle, die parallel zu der Tragachse oder dem Tragachsenpaar angeordnet ist, gelagert sind und durch ein Steuersystem so gesteuert werden, dass jede längs der drehbaren Welle bewegt oder nicht bewegt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: gleichzeitiges Bewegen einer gewünschten Anzahl von Werkzeugen (1 —4) oder Werkzeugpaaren aus einem Bereitschaftsbereich, in welchem die Werkzeuge in Bereitschaft gehalten werden, in einen Positionierbereich, in welchem die Werkzeuge positioniert werden sollen, auf der Tragachse (40) oder dem Tragachsenpaar, so dass jedes in den Positionierbereich nach dem Passieren eines Ursprungs (60) eintritt, der auf einer Grenzlinie (BL) zwischen dem Bereitschaftsbereich und dem Positionierbereich angeordnet ist; und Kompensieren der Sollwerte für die Sollpositionen der Werkzeuge oder Werkzeugpaare hinsichtlich der Strecke (a, b, c), über die jedes Werkzeug oder Werkzeugpaar in dem Bereitschaftsbereich bis zum Erreichen des Ursprungs (60) bewegt worden ist, wobei die Sollwerte gemäss der Strecke zwischen dem Ursprung und der Sollposition jedes Werkzeuges oder Werkzeugpaares vorbestimmt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren von mehreren Werkzeugen oder Werkzeugpaaren, die auf einer Tragachse oder einem Tragachsenpaar verschiebbar gelagert sind, längs der Tragachse oder -achsen in gewünschten Positionen.

Bekannte Verfahren dieser Art sind in der US-PS 3 646 418 und in der JA-Patentveröffentlichung 57-50 667 beschrieben.

Die vorgenannte US-Patentschrift beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen. Diese Vorrichtung wird üblicherweise für vier Schneid-Kerb-Einheiten benutzt und hat demgemäss die für diesen Zweck notwendigen Teile. Zum Positionieren von Schneid-und Kerbwerkzeugen für eine der vier Einheiten ist die Vorrichtung mit Verschiebeeinrichtungen versehen, deren Anzahl gleich der Gesamtzahl der Schneid- und Kerbwerkzeugpaare der Einheit ist, wobei jede Verschiebeeinrichtung in der Lage ist, ein Paar Schneid- und Kerbwerkzeuge zu erfassen und sich von demselben zu trennen. Die Vorrichtung ist ausserdem mit einer umlaufenden Welle versehen, bei der es sich um eine Antriebsspindel zum Bewegen der Verschiebeeinrichtungen handelt. Jede Verschiebeeinrichtung wird gesteuert, so dass die Verschiebeeinrichtung bewegt oder nichtbewegt werden kann, wenn die Antriebsspindel gedreht wird, und die Werkzeugpaare werden gleichzeitig mittels der Verschiebeeinrichtungen längs eines Tragachsenpaares bewegt, wenn die Werkzeuge in derselben Richtung bewegt werden sollen, und dann in Sollpositionen positioniert.

Da jede Verschiebeeinrichtung mit einem Impulsgenerator versehen ist, der deren Istlage einem Steuersystem meldet, und da das Steuersystem mit mehreren reversiblen Zählern oder Vor-Rückwärtszählern versehen ist, deren Anzahl gleich der Anzahl der Verschiebeeinrichtungen ist, muss das Steuersystem die Impulssignale, die durch den Impulsgenerator an jeder Verschiebeeinrichtung erzeugt worden sind,

mit Impulssignalen, die einer Istlage eines Werkzeugpaares entsprechen, mit dem die Verschiebeeinrichtung in Eingriff zu bringen ist, oder mit Impulssignalen, die eine Sollposition eines Werkzeugpaares darstellen, mit welchem die Verschiebeeinrichtung in Eingriff gebracht worden ist, vergleichen und jede Verschiebeeinrichtung veranlassen, sich gemäss der Drehung der Antriebsspindel zu bewegen oder nicht zu bewegen. Demgemäss können die Verschiebeeinrichtungen gleichzeitig bewegt werden, wenn sie in derselben Richtung bewegt werden sollen. Die Impulssignale, die in dem Steuersystem als die Istlage jedes Werkzeugpaares gespeichert werden, sind der Zählwert der Impulssignale, die durch den Impulsgenerator erzeugt worden sind, der an der Verschiebeeinrichtung angebracht ist, um deren Istlage dem Steuersystem zu übermitteln.

Jeder Vor-Rückwärtszähler beginnt mit dem Zählen von Impulssignalen, wenn zugeordnete Werkzeugpaare eine von mehreren Grenzlinien (oder Ursprüngen) zwischen einem von mehreren Bereitschaftsbereichen, die sich an entgegengesetzten Enden eines Tragachsenpaares befinden, und einem Positionierbereich, der sich über die Mittelteile der Tragachsenpaare erstreckt, passieren, und subtrahiert Impulssignale, die von zugeordneten Generatoren gesendet werden, wenn die Antriebsspindel in der umgekehrten Richtung gedreht wird. Demgemäss entspricht der Zählwert, der in jedem Zähler vorhanden ist, der Strecke zwischen der Lage der zugeordneten Verschiebeeinrichtung und dem Ursprung.

Ein Nachteil des aus der vorgenannten US-Patentschrift bekannten Verfahrens zum Positionieren von Werkzeugen besteht darin, dass es viele Arten von Signalen gibt, weil jede Verschiebeeinrichtung mit ihrem eigenen Impulsgenerator versehen ist, und dass deshalb das Steuersystem kompliziert ist.

Die vorgenannte JA-Patentveröffentlichung 57-50 667 beschreibt ein Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen, bei dem mehrere Werkzeuge, die auf einer Tragachse gelagert sind, längs der Tragachse in einer Gruppe mittels einer einzigen Verschiebeeinrichtung verschoben werden, die auf einer Antriebsspindel parallel zu der Tragachse angeordnet ist und gemäss der Drehung der Antriebsspindel bewegt wird, wobei die Verschiebeeinrichtung in der Lage ist, ein an einem Ende der Gruppe angeordnetes Werkzeug zu erfassen, um die Werkzeuggruppe zu verschieben und die Werkzeuge eines nach dem anderen von der Gruppe zu trennen, wenn die Gruppe Sollpositionen längs der Tragachse erreicht.

Bei diesem Verfahren hat das Steuersystem einen einfacheren Aufbau, weil nur ein Impulsgenerator an der Antriebsspindel angeordnet und nur ein Zähler in dem Steuersystem vorgesehen ist. Es ist jedoch notwendig, dass die Verschiebeeinrichtung ein Werkzeug freigibt, das seine Sollposition erreicht hat, und ein Werkzeug erfasst, das sich an dem Ende der Werkzeuggruppe befindet, mit Ausnahme desjenigen Werkzeuges, das in der Sollposition positioniert bleibt. Demgemäss benötigt das Steuersystem für diesen Zweck zusätzliche Teile, und dieses Verfahren benötigt zum Positionieren der Werkzeuge viel Zeit.

Weiter wird auf die JA-Patentveröffentlichung 57-168 893 Bezug genommen, die eine Vorrichtung zum Positionieren von Werkzeugen beschreibt, welche mehrere Spindeln aufweist, die einen anderen Aufbau als bei der aus der vorgenannten US-Patentschrift bekannten Vorrichtung zum Positionieren von Werkzeugen haben. Bei der Vorrichtung gemäss der vorgenannten JA-Patentveröffentlichung sind die Spindeln fest und werden nicht gedreht, es ist aber eine drehbare Welle vorgesehen, die mehrere Muttern antreibt, welche mit den Spindeln in Eingriff sind, wodurch Verschiebeein2

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richtungen längs der Spindeln vor- oder zurückbewegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen, bei dem mehrere Werkzeuge oder Werkzeugpaare, die auf einer Tragachse oder einem Tragachsenpaar gelagert sind, längs der Tragachse oder -achsen mittels mehrerer Verschiebeeinrichtungen bewegt und positioniert werden, die entsprechend der Anzahl der Werkzeuge oder Werkzeugpaare vorhanden sind, auf einer drehbaren Welle gelagert sind und durch das Steuersystem so gesteuert werden, dass sie längs der drehbaren Welle gemäss der Drehung derselben bewegt oder nichtbewegt werden, wie es aus der vorgenannten US-PS 3 646 418 oder der vorgenannten JA-Patentveröffentlichung 57-168 893 bekannt ist, so zu verbessern, dass die Steuerung durch ein einfacheres Steuersystem mit einem einzigen Zähler erfolgen kann und ausserdem das Positionieren der Werkzeuge in einer kürzeren Zeit als durch das Verfahren gemäss der weiter oben erwähnten JA-Patentveröffentlichung 57-50 667 ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen gelöst, bei dem mehrere Werkzeuge oder Werkzeugpaare, die auf einer Tragachse oder einem Tragachsenpaar gelagert sind, längs der Tragachse oder des Tragachsenpaares mittels mehrerer Verschiebeeinrichtungen bewegt und positioniert werden, die entsprechend der Anzahl der Werkzeuge oder Werkzeugpaare vorgesehen sind, auf einer drehbaren Welle, die parallel zu der Tragachse oder dem Tragachsenpaar angeordnet ist, gelagert sind und durch ein Steuersystem so gesteuert werden, dass sie längs der drehbaren Welle jeweils bewegt oder nicht bewegt werden, und das gemäss der Erfindung durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: gleichzeitiges Bewegen einer gewünschten Anzahl von Werkzeugen oder Werkzeugpaaren aus einem Bereitschaftsbereich, in welchem die Werkzeuge in Bereitschaft gehalten werden, in einem Positionierbereich, in welchem die Werkzeuge zu positionieren sind, auf der Tragachse oder einem Tragachsenpaar, so dass jedes in den Positionierbereich nach dem Passieren eines Ursprungs eintritt, der sich an einer Grenzlinie zwischen dem Bereitschaftsbereich und dem Positionierbereich befindet, und Kompensieren von Sollwerten für die Sollpositionen der Werkzeuge oder Werkzeugpaare hinsichtlich der Strecke, über die jedes Werkzeug oder Werkzeugpaar in dem Bereitschaftsbereich bis zum Erreichen des Ursprungs bewegt worden ist, wobei diese Sollwerte jeweils gemäss der Strecke zwischen dem Ursprung und der Sollposition jedes Werkzeuges oder Werkzeugpaares vorbestimmt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen die Fig. IS — 1Z schematische Darstellungen, die das er-fmdungsgemässe Positionieren von Werkzeugen veranschaulichen, und

Fig. 2 ein Schema eines Steuersystems, das zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird.

In Fig. 1 bildet ein Bereich, der sich von einer Grenzlinie BL, die ungefähr in der Mitte gezogen ist, nach rechts erstreckt, einen Positionierbereich, in welchem Werkzeuge zu positionieren sind, und der andere Bereich, der sich von der Grenzlinie BL nach links erstreckt, bildet einen Bereit-schaftsbereich, in welchem die Werkzeuge in Bereitschaft gehalten werden. Gemäss Fig. 2 ist ein Ursprung 60 ein Standardpunkt zum Positionieren der Werkzeuge, der sich auf der Grenzlinie BL befindet.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren sind vier Werkzeuge, die in dem Positionierbereich auf einer Tragachse 40 angeordnet sind, in den Bereitschaftsbereich zu bewegen, wobei in diesem Fall ein Motor 51 in der umgekehrten Drehrichtung gedreht wird, und dann sind drei Werkzeuge, die in dem Bereitschaftsbereich auf der Tragachse 40 angeordnet sind, in den Positionierbereich zu bewegen, wobei in diesem Fall der Motor 51 in der normalen Drehrichtung gedreht wird.

Es wird nun die Arbeitsweise des vorgenannten Verfahrens erläutert.

1) Bewegen von in dem Positionierbereich angeordneten Werkzeugen in den Bereitschaftsbereich:

Zum Erregen von Kupplungen 21 bis 24 von Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 für Werkzeuge 1 bis 4 und zum Starten des Motors 51 derart, dass eine drehbare Welle (Antriebsspindel) 50 in der umgekehrten Drehrichtung gedreht wird, werden aus einer Eingabeschaltung 61 über eine Schnittstelle 621 Befehle an Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 gegeben. Die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 geben über eine Schnittstelle 622 den Kupplungen 21 bis 24 Befehle zum Erregen derselben und ausserdem über eine Motorsteuereinheit 64 Befehle an den Motor 51, in der umgekehrten Drehrichtung anzulaufen.

Der Motor 51 läuft daher an, und die drehbare Welle 50 beginnt sich zu drehen. Die Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 bewegen sich längs der drehbaren Welle 50. Gleichzeitig werden die Werkzeuge 1 bis 4 längs der Tragachse 40 von ihren Stellen in dem Positionierbereich, gezeigt bei S in Fig. 1, in ihre Bereitschaftspositionen in dem Bereitschaftsbereich bewegt, gezeigt bei T in Fig. 1.

Wenn die Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 ihre Bereitschaftspositionen erreichen, werden erfassbare Teile derselben (nicht dargestellt) durch Fühler 31 bis 34 erfasst, die entsprechend den Bereitschaftspositionen derselben angeordnet sind. Immer dann, wenn die Fühler 31 bis 34 ihre zugeordneten Teile erkennen, werden Signale über eine Schnittstelle 623 an die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 abgegeben. Auf diese Signale hin geben die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 den Kupplungen 21 bis 24 der Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 Befehle zum Abkuppeln. Die Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 stoppen daher in ihren Bereitschaftspositionen, obgleich sich die drehbare Welle 50 weiterhin dreht. Wenn sämtliche Verschiebeeinrichtungen 11 bis 14 gestoppt sind, bewirkt die Motorsteuereinrichtung 64, dass der Motor 51 gemäss Befehlen aus den Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 gestoppt wird.

2) Registrieren von Sollwerten für die Sollpositionen der Werkzeuge in den Zentralrechnersteuereinrichtungen:

Die Sollwerte für die Sollpositionen der Werkzeuge 1 bis 3, die in dem Positionierbereich positioniert werden sollen, d.h. Positionsdaten a, b, c, welche jeweils der Strecke zwischen dem Ursprung 60 und jedem Werkzeug in einer Richtung parallel zu der Richtung der drehbaren Welle 50 entsprechen, werden in den Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 über eine Schnittstelle 624 aus einer Dateneingabevorrichtung 65 registriert.

3) Gleichzeitiges Bewegen sämtlicher Werkzeuge aus dem Bereitschaftsbereich in den Positionierbereich und Erzeugen von Impulssignalen durch den Generator:

Zum Erregen der Kupplungen 21 bis 23 der Verschiebeeinrichtungen 11 bis 13 und zum Steuern des Motors 51 derart, dass er sich in der normalen Drehrichtung unter der Steuerung der Motorsteuereinheit 64 dreht, werden Befehle aus der Eingabeschaltung 61 über die Schnittstelle 621 an die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 gegeben. Der Motor 51 wird daher gestartet, und die Werkzeuge 1 bis 3 werden gemeinsam aus ihren Bereitschaftspositionen in dem Bereitschaftsbereich, gezeigt bei T in Fig. 1, in den Positionierbereich bewegt. Ein Impulsgenerator 52, der an der drehbaren

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Welle 50 angeordnet ist, erzeugt Impulssignale synchron mit der Drehung der drehbaren Welle 50, und die Impulssignale werden durch einen Zähler 66 gezählt.

4) Kompensieren der Sollwerte:

Immer dann, wenn ein Ursprungsdetektor 67, der entsprechend an dem Ursprung 60 angeordnet ist, erkennbare Teile (nicht dargestellt) erfasst, die an den Verschiebeeinrichtungen 11 bis 13 angebracht sind, d.h., wenn das Werkzeug 1 die Grenzlinie BL passiert, was bei U in Fig. 1 gezeigt ist, wenn das Werkzeug 2 die Grenzlinie BL passiert, was bei V in Fig. 1 gezeigt ist, und wenn das Werkzeug 3 die Grenzlinie BL passiert, was bei W in Fig. 1 gezeigt ist, werden Signale von dem Ursprungsdetektor 67 über eine Schnittstelle 623 zu den Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 gesendet, und auf jedes von dem Ursprungsdetektor 67 gesendete Signal hin speichern die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 den in dem Zähler 66 vorhandenen Zählwert. In den Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 wird der Zählwert zu dem Sollwert für das Werkzeug, das die Grenzlinie BL passiert hat, addiert, wobei dieser Zählwert der Strecke entspricht, über die jedes Werkzeug in dem Bereitschaftsbereich bis zum Erreichen des Ursprungs 60 bewegt worden ist. Auf diese Weise werden sämtliche Sollwerte der Reihe nach kompensiert.

5) Vergleichen des in dem Zähler vorhandenen Zählwertes mit den kompensierten Sollwerten:

Der Zähler 66 zählt die Impulssignale, die durch den Generator 52 erzeugt werden, und der in dem Zähler 66 vorhandene Zählwert wird immer mit den vorgenannten kompensierten Sollwerten durch die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 verglichen.

6) Stoppen der Werkzeuge:

Immer dann, wenn der in dem Zähler 66 vorhandene Zählwert mit einem der kompensierten Sollwerte übereinstimmt, geben die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 der Motorsteuereinheit 64 Befehle, den Motor 51 zu stoppen, und ausserdem einer der Kupplungen 21 bis 23 der Werkzeuge 1 bis 3, deren Sollwert mit diesem Zählwert übereinstimmt, Befehle zum Entkuppeln. Das Stoppen des Motors 51 erfolgt, nachdem der Motor 51 auf niedrige Drehzahl umgeschaltet worden ist, wenn der in dem Zähler 66 vorhandene Zählwert eine gewisse Grösse erreicht, die etwas kleiner ist als einer der kompensierten Sollwerte.

Die Zentralrechnersteuereinrichtungen 63 geben wieder der Motorsteuereinheit 64 Befehle, den Motor 51 zu starten, und dann beginnt wieder die Operation gemäss Abschnitt 5). Die Operation gemäss Abschnitt 6) geht auf diese Weise weiter, und weitere Werkzeuge werden der Reihe nach positioniert. Bei X in Fig. 1 ist der Zustand gezeigt, in welchem das Werkzeug 3 positioniert worden ist, bei Y in Fig. 1 ist der Zustand gezeigt, in welchem das Werkzeug 2 positioniert worden ist, und bei Z in Fig. 1 ist der Zustand gezeigt, in welchem das Werkzeug 1 positioniert worden ist.

Bei Bedarf kann das erfindungsgemässe Verfahren zum Positionieren von Werkzeugen geändert werden, so dass es so ausgeführt wird, dass der Zähler 66 die von dem Impulsgenerator 52 gesendeten Impulssignale zu der Zeit zu zählen beginnt, zu der das Werkzeug 1 den Ursprung 60 erreicht hat, mit anderen Worten, der Sollwert für die Sollposition des Werkzeuges 1 wird niemals kompensiert, aber die Sollwerte für alle anderen Werkzeuge werden hinsichtlich der Strecke kompensiert, über die jedes Werkzeug in dem Bereitschaftsbereich bewegt wird, nachdem das Werkzeug 1 den Ursprung 60 erreicht hat.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens zum Positionieren von Werkzeugen besteht wie erwähnt darin, dass die Werkzeuge unter der Steuerung eines vereinfachten Steuersystems in kurzer Zeit positioniert werden. Daneben bringt die Erfindung den weiteren Vorteil, dass die Istbereitschaftspositionen der Werkzeuge in dem Bereitschaftsbereich nur grob gesteuert zu werden brauchen. Wenn beispielsweise das Werkzeug 1 in dem Bereitschaftsbereich extrem weit entfernt von dem Werkzeug 2 angeordnet ist, kann das Werkzeug 1 früher als das Werkzeug 2 in dem Positionierbereich positioniert werden.

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