CH681244A5

CH681244A5 -

Info

Publication number: CH681244A5
Application number: CH3816/90A
Authority: CH
Inventors: Noritaka Yoshikawa
Original assignee: Yoshikawa Iron Works
Priority date: 1990-12-05
Filing date: 1990-12-04
Publication date: 1993-02-15
Also published as: GB2250612A; GB9026415D0; GB2250612B; DE4038270C2; DE4038270A1; US5105719A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hubsteuervorrichtung insbesondere zum Positionieren eines Niet-kopf-Formwerkzeugs einer Nietmaschine oder der- 5 gleichen.

Fig. 3 zeigt eine konventionelle Nietmaschine, bei der eine rotierende Welle 3 zur Kraftübertragung zwischen einem Motor 1 und einem Nietkopf-Form-werkzeug 2 in einer Kolbenstange 5 eines Hydrau- 10 likzylinders 4 drehbar gelagert ist. Der Abwärtshub des Kolbens 5 (d.h. der Hub des Hydraulikzylinders) wird mittels einer Positioniervorrichtung 6 eingestellt.

Diese Positioniervorrichtung weist eine drehbare 15 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 Kolbenstange 5 gelagert ist, einen Gegenblock 20 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 langge- 25 streckte 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 30 einer Drehbewegung gehindert wird, erfolgt beim Drehen der Steuerhülse 6a eine Auf- und Abbewe-gung der Gewindeplatte. Der Abwärtshub kann daher durch Justieren der Lage der Gewindeplatte 6b eingestellt werden. Bei einer solchen konventionel- 35 len Positioniervorrichtung war es jedoch schwierig, den Abwärtshub in einem Arbeitsvorgang verlässlich einzustellen, weil die Steuerhülse 6a von Hand gedreht werden muss. Die Einstellung war daher zeitaufwendig, und ein präzises Positionieren 40 war schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubsteuervorrichtung zu schaffen, die ein einfaches und präzises Positionieren durch die Eingabe von numerischen Daten erlaubt. 45

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Hubsteuervorrichtung mit einem Servomotor, einem einen Kolben aufweisenden Hydraulikzylinder, einer den Servomotor mit dem Kolben koppelnden Kugel-Gewindeanordnung, einem Hydrau- 50 iikkreis, der Drucksteuerventile zum Betätigen des Hydraulikzylinders aufweist, und einer numerischen Steuereinheit zum Steuern des Servomotors aufgrund von numerischen Eingabedaten, die kennzeichnend für die Bewegung und die Bewegungsge- 55 schwindigkeit 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 Hydraulikkreis in Abhängigkeit von den 60 Lastsignalen zwecks Verstellung des Kolbens derart, dass die auf den Servomotor einwirkende Last zu Null wird.

Entsprechend der in die numerische Steuereinheit eingegebenen numerischen Information bezüg- 65

lieh der Bewegung und der Bewegungsgeschwindigkeit dreht sich der Servomotor, und der Servomotor verschiebt den Kolben des Hydraulikzylinders über die Kugel-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 gehalten wird. In dem Augenblick, in welchem der Servomotor anhält, wird der Hydraulikkreis durch das Rückstellsignal von der numerischen Steuereinheit geschlossen. Dadurch 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 bewegt, ohne das Drehmoment des Servomotors zu beeinflussen, können die eingegebene Bewegung und die eingegebene Bewegungsgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit erreicht werden.

Bei der Hubsteuervorrichtung nach der Erfindung wird durch Betätigen des eine hohe Ausgangsgenauigkeit aufweisenden Motors mittels der numerische Daten aufnehmenden numerischen Steuereinheit und durch Ändern des Einstelldruckes des Drucksteuerventils 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 Eingabedaten mit Leichtigkeit ändern.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens zwischen der numerischen Steuereinheit und dem Hydraulikkreis bei einer Ausführungsform der Hubsteuervorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Hubsteuervorrichtung bei Anbringung 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 numerisches Steuergerät 11, einen Servoverstärker 12 und einen Konverter 13 auf. Die Bewegung und die Bewegungsgeschwindigkeit, die in die numerische Steuereinheit 10 als numerische Daten eingegeben werden, werden von dem numerischen Steuergerät 11 einem Servomotor 20

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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-Gewindeanordnung 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 Behälter 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 benutzt, indem die Druckbeaufschlagungsstange 42 mit einem Drehkopf a einer Nietmaschine 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 eingegeben. Wenn die Vorrichtung gestartet wird, geht die numerische Information von dem numerischen Steuergerät 11 in Form von elektrischen Signalen über den Servoverstärker 12 zu dem Servomotor 20. Der Servomotor 20 beginnt, sich in Abhängigkeit von diesen Signalen zu drehen. In diesem Stadium wurde eine hydraulische Pumpeinheit 50 aktiviert, 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 Servomotors 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-Servomo-tors 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 Servomotor 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 geschlossen, wodurch der Hydraulikzylinder 40 verriegelt wird.

Claims

Patentanspruch

Hubsteuervorrichtung mit einem Servomotor (20), einem einen Kolben (41) aufweisenden Hydraulikzylinder (40), einer den Servomotor mit dem Kolben koppelnden Kugel-Gewindeanordnung, einem Hydraulikkreis, der Drucksteuerventile (53, 54, 55) zum Betätigen 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 Hydraulikkreis in Abhängigkeit von den Lastsignalen zwecks Verstellung des Kolbens derart, dass die auf den Servomotor einwirkende Last zu Null wird.

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