DD227349A1 - RULES FOR CONTROLLABLE PNEUMATIC CUSHIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung fuer Pneumatikkissen, deren anfaenglich gesperrte und dann gedaempfte Aufwaertsbewegung durch ein Drosselventil zwischen Oelvorratsbehaelter und Sperrzylinder steuerbar ist. Waehrend das Ziel eine kostenguenstigere, umruestungs- und automatisierungsfreundliche Kissensteuerung ist, besteht die Aufgabe in der Schaffung einer Regelanordnung ohne mechanische Regler. Die Loesung besteht darin, dass einem programmgesteuerten Vergleicher (38) auf Mikrorechnerbasis die Ist-Stellungen der Kissenplatte (11) und des Drosselventils (20) sowie der Ist-Druck im Kissendruckbehaelter (32) ueber Messwertaufnehmer (34; 35; 36) und entsprechende werkzeugabhaengige Sollwerte (W1...W6) ueber eine Eingabeeinheit (39) zugefuehrt werden. Ausgangsseitig ist der Vergleicher (38) mit einer Kissendruck-Regeleinrichtung (33) und ueber ein Servoventil (42) mit einem Stellzylinder (25) des Drosselventils (20) verbunden. Die Erfindung findet Anwendung in mechanischen Pressen, insbesondere beim Ziehen von Blechteilen. FigurThe invention relates to a control arrangement for pneumatic pillows whose initially locked and then gedaempfte Upward movement is controlled by a throttle valve between Oelvorratsbehaelter and lock cylinder. While the goal is a more cost-effective, refurbishment and automation-friendly pad control, the object is to provide a control arrangement without mechanical controls. The solution consists in that a program-controlled comparator (38) based on microcomputer the actual positions of the cushion plate (11) and the throttle valve (20) and the actual pressure in the pad pressure vessel (32) via transducer (34, 35, 36) and corresponding Tool-dependent setpoints (W1 ... W6) are supplied via an input unit (39). On the output side, the comparator (38) with a pad pressure control device (33) and via a servo valve (42) with a control cylinder (25) of the throttle valve (20) is connected. The invention finds application in mechanical presses, in particular when drawing sheet metal parts. figure
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Regelanordnung für steuerbare PneumatikkissenControl arrangement for controllable pneumatic cushions
Anwendung der Erfindung ,Application of the invention,
Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für Pneumatikkissen, deren anfänglich gesperrte und dann gedämpfte Aufwärtsbewegung durch ein in Sperrichtung federbelastetes hydraulisches Drosselventil zwischen Ölvorratsbehälter und Sperrzylinder steuerbar ist. Sie findet Anwendung an mechanischen Pressen, insbesondere beim Ziehen von Blechteilen,The invention relates to a control arrangement for pneumatic cushion, the initially locked and then damped upward movement is controlled by a spring-loaded in the reverse direction hydraulic throttle valve between oil reservoir and locking cylinder. It is used in mechanical presses, in particular when drawing sheet metal parts,
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist nach DD-PS 159 24-5 eine Einrichtung der genannten Art bekannt, bei der der Drosselventilstößel über eine Verlängerung mittels eines mechanischen Reglers durch den geregelten Kissendruck gestellt wird. Bei dieser bekannten Einrichtung ist von Nachteil, daß sie durch die mechanischen Regler material- und montageaufwendig sowie mit hohem Verschleiß behaftet ist, daß beim Entsperren des Kissens hydraulische Stöße auftreten, die zur vorzeitigen Ermüdung der belasteten Teile - insbe-It is known from DD-PS 159 24-5 a device of the type mentioned, in which the throttle valve tappet is placed over an extension by means of a mechanical regulator by the controlled cushion pressure. In this known device is a disadvantage that it is complicated by the mechanical regulator material and installation and high wear, that occur when unlocking the pad hydraulic shocks that premature fatigue of the loaded parts - in particular
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sondere des Drosselventils - führen, daß die mechanischen Einstellarbeiten infolge technologischer Umstellungen zeitaufwendig sind und den automatisierten Betrieb von Pressenlinien erschweren unddaß eine Veränderung des Dämpfungsweges sowie der Synchronlauf mehrerer getrennter Kissen in einer Maschine, "beispielsweise Transferpresse, nicht möglich sind.special of the throttle valve - cause the mechanical adjustments due to technological changes are time consuming and complicate the automated operation of press lines and that a change in the damping path and the synchronism of several separate pads in a machine, "such as heat press, are not possible.
Weiterhin ist nach EP-PA 76 OpO eine regelbare Druckquelle bekannt, bei welcher der Ist-Druckwert in ein digitales elektrisches Signal umgewandelt wird, das mit einem digitalen Soll-Druckwert in einem digitalen Vergleicher, beispielsweise auf der Basis eines Mikroprozessors, zu Steuerimpulsen für einen Schrittmotor verarbeitet wird, der schließlich auf den Kolben eines Drückzylinders wirkt. Diese Anordnung ist für steuerbare Kissen wegen des notwendigerweise großen Druckbehälters und der Vielzahl der Steuerfunktionen unzureichend. .Furthermore, EP-PA 76 OpO a controllable pressure source is known in which the actual pressure value is converted into a digital electrical signal with a digital target pressure value in a digital comparator, for example on the basis of a microprocessor to control pulses for a Stepper motor is processed, which finally acts on the piston of a spinning cylinder. This arrangement is insufficient for controllable pads because of the necessarily large pressure vessel and the variety of control functions. ,
Ziel der Erfindung .Object of the invention.
Es ist daher Ziel der Erfindung, die Kissensteuerung kostengünstiger, umrüstungs- und automatisierungsfreundlich zu gestalten.It is therefore an object of the invention to make the pillow control cost-effective, conversion and automation friendly.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Daraus ergibt sich als technische Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung mechanischer Regler eine Regelanordnung für steuerbare Pneumatikkissen, deren anfänglich gesperrte und dann gedämpfte Aufwärtsbewegung durch ein in Sperrichtung federbelastetes hydraulisches DrosselventilIt follows as a technical object of the invention, while avoiding mechanical controller, a control arrangement for controllable pneumatic cushion whose initially blocked and then dampened upward movement by a spring-loaded in the reverse direction hydraulic throttle valve
zwischen Ölvorratsbehält er und Sperrzylinder steuerbar, deren Kissendruck durch eine pneumatische Druckregeleinrichtung einstellbar und deren Dämpfungsgrad vorgebbar ist, zu schaffen.between Ölvorratsbehält he and lock cylinder controllable, the pad pressure adjustable by a pneumatic pressure control device and the degree of damping can be specified to create.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß die Kissenplatte und der Drosselventilkolben mit je einem elektrischen Weg-Meßwertaufnehmer und der Kissendruckbehälter mit einem elektrischen Druck-Meßwertaufnehmer verbunden sind. Weiterhin sind an einen.programmgesteuerten Vergleicher auf Mikrorechnerbasis eingangsseitig einerseits die digitalisierten Ausgangssignale . der Meßwertaufnehmer und anderseits eine digitale Eingabeeinheit für Soll-KIssenhub, Soll-Auswerfgeschwindigkeit, Soll-Kissendruck, Soll-Dämpfungsgrad und bedarfsweise für Soll-Dämpfungsweg und/oder ein Synchronlaufsignal geführt. Schließlich sind entsprechende Stellausgänge des Vergleichers an zugehörige Stelleingänge der Druckregeleinrichtung und eines elektrohydraulischen, stetig regelbaren Servoventils geführt, welches ausgangsseitig mit einem Stellzylinder des Drosselventils verbunden ist. ' *The object is achieved erfindungsgemäB in that the cushion plate and the throttle valve piston, each with an electrical path transducer and the pad pressure vessel are connected to an electrical pressure transducer. Furthermore, on the input side, the digitized output signals are input to a program-controlled comparator on the microcomputer base. the transducer and on the other hand, a digital input unit for target KIssenhub, target ejection speed, target pad pressure, target damping level and, if necessary, for target damping travel and / or a synchronizing signal out. Finally, corresponding control outputs of the comparator are guided to associated control inputs of the pressure control device and an electro-hydraulic, continuously variable servo valve, which is connected on the output side to a control cylinder of the throttle valve. '*
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Eingabeeinheit Eingänge für zusätzliche Bedien- und/oder Maschinenzustandssignale hat.An advantageous embodiment is that the input unit has inputs for additional operating and / or machine status signals.
Zum schnellen und bequemen Umrüsten ist es vorteilhaft, an der Eingabeeinheit eingangsseitig ein Speichermedium, wie EPROM, Magnetkarte ο.dgl., für ein Steuerprogramm und die Sollwerte oder einen Teil derselben vorzusehen.For fast and convenient retooling, it is advantageous to provide on the input unit on the input side a storage medium, such as EPROM, magnetic card or the like, for a control program and the setpoint values or a part thereof.
Zur Kontrolle der Regelanordnung ist es von Vorteil, den Vergleicher mit einer Bildschirmeinheit zur DarstellungTo control the control arrangement, it is advantageous to use the comparator with a display unit for display
von Fehlerzuständen, überschrittenen vorgebbaren Grenzwerten o.dgl, zu verbinden.of fault conditions, exceeded predefinable limit values or the like.
Das Einregeln des erforderlichen Kissendruckes geschieht in an sich bekannter Weise durch Vergleich des Istwertes mit dem vorgegebenen Sollwert. Das Einregeln der erfor- . derlichen Werte des Kissenhubes, der Auswerfgeschwindigkeit, des Dämpfungsgrades und Im Bedarfsfalle des Dämpfungsweges erfolgt durch Erfassen der Istwerte für die momentanen Stellungen der Kissenplatte und des Drosselventilkolbens und deren programmgemäße Verarbeitung mit den vorgegebenen Sollwerten im Vergleicher. Die Sollwerte und ein augehöriges Steuerprogramm werden entsprechend den werkzeugabhängigen Parametern, vorzugsweise in gespeicherter Form (beispielsweise EPROM oder Magnetkarte)j zusammen mit anderen Bedien- und/oder Maschinenzustandssignalen in die Eingabeeinheit bzw. den Vergleicher eingegeben. Soll- und Istwerte werden nach einer kombinierten Ablauf-/Folge-/Zeitplansteuerung zu den Stellgrößen verarbeitet, welche über das Servoventil schließlich zu der programm- und sollwertgemäßen Einstellung des Drosselventils führen. Dabei ist i.a. ein und dasselbe Steuerprogramm für mehrere w'erkzeuge verwendbar. Bei Vorhandensein eines Synchronlaufsignals wird der geregelte Synchronlauf mehrerer getrennter Kissen in einer Presse, beispielsweise Transferpresse, durch den Vergleich der Momentanstellungen der einzelnen Kissenplatten bewirkt.The adjustment of the required cushion pressure is done in a conventional manner by comparing the actual value with the predetermined target value. The adjustment of the required. The values of the cushion stroke, the ejection speed, the degree of damping and, if required, the damping travel are determined by acquiring the actual values for the current positions of the cushion plate and the throttle valve piston and processing them according to the predetermined reference values in the comparator. The setpoint values and an associated control program are entered into the input unit or the comparator in accordance with the tool-dependent parameters, preferably in stored form (for example EPROM or magnetic card), together with other operating and / or machine status signals. Setpoints and actual values are processed according to a combined sequence / follow-up / schedule control to the manipulated variables, which finally lead via the servo valve to the program and Sollwertgemäßen adjustment of the throttle valve. I.a. One and the same control program can be used for several tools. In the presence of a synchronous running signal, the controlled synchronism of several separate pads in a press, for example a transfer press, is effected by comparing the instantaneous positions of the individual pad plates.
Durch die vorgeschlagene programmgesteuerte Digitalregelung auf Mikrorechnerbasis und das Einstellen des hydraulischen Drosselventils über ein stetig regelbares Servoventil wird eine zeitsparende Umstellung auf veränderte technologische Gegebenheiten und ein schnelles und genaues Einregeln auf die entsprechenden KissenparameterThe proposed program-controlled micro-computer-based digital control and the adjustment of the hydraulic throttle valve via a continuously adjustable servo valve make a time-saving changeover to changed technological conditions and a quick and accurate adjustment to the corresponding cushion parameters
erreicht. Dabei werden keine mechanischen Regler verwendet und durch die programmierbare stetige Änderung der Drosselkolbenstellung hydraulische Stöße vermieden. Der vorgesehene Vergleicher läßt sich auch vorteilhaft zur Selbstüberwachung der Regelanordnung, wie Bildschirmdarstellung und Auswertung fehlerhafter Zustände, nutzen. Die erfindungsgemäße Regelanordnung ist also gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik kostengünstiger, schneller umzurüsten, für automatisierte Pressenlinien geeignet und besitzt ein erweitertes Einsatzgebiet, wobei in modernen Pressen für den Vergleicher und die Eingabeeinheit in der Regel ein bex^eits vorhandenes Mikrorechnersystem verwendbar ist.reached. In this case, no mechanical controller are used and avoided by the programmable steady change of the throttle piston position hydraulic shocks. The intended comparator can also be used advantageously for self-monitoring of the control arrangement, such as screen display and evaluation of faulty states. Compared to the known prior art, the control arrangement according to the invention is thus more cost-effective, faster to convert, suitable for automated press lines and has an extended field of use, wherein in modern presses for the comparator and the input unit a usually existing microcomputer system can be used.
ÄusführungsbeispielÄusführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden* In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Regelanordnung für ein steuerbares Pneumatikkissen einer, mechanischen Presse dargestellt.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows an advantageous embodiment of the control arrangement for a controllable pneumatic cushion of a mechanical press.
Ein Kissen 10 im Pressentisch besteht aus einer Kissenplatte 11, zwei von einem Kissendruckbehälter 32 mit Druckluft versorgten, einfachwirkenden Druckzylindern 12 mit je einem Druckkolben 13, einem von einer Druckluft speisung 31 beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Ölvorratsbehälter 14 und einem einfachwirkenden Sperrzylinder 15? der über ein Rückschlagventil 17 vom Ölvorratsbehälter 14 beim Ausfahren eines Sperrkolbens 16 gefüllt wird. Kissenplatte 11, Druckkolben 13 und Sperrkolben 16 sind über eine Kolbenstange 1S verbunden, an deren unterem Ende sich ein verstellbarer Anschlag 19 für die oberste Arbeitslage befindet. DieA cushion 10 in the press table consists of a cushion plate 11, two of a cushion pressure vessel 32 supplied with compressed air, single-acting pressure cylinders 12 each with a pressure piston 13 , one of a compressed air supply 31 acted upon hydraulic fluid containing oil reservoir 14 and a single-acting lock cylinder 15? which is filled via a check valve 17 from the oil reservoir 14 during extension of a locking piston 16. Cushion plate 11, plunger 13 and locking piston 16 are connected via a piston rod 1 S, at the lower end of which is an adjustable stop 19 for the uppermost working position. The
anfänglich gesperrte und danach gebremste bzw, gedämpfte Aufwärtsbewegung der Kissenplatte 11 wird durch ein hydraulisches Drosselventil 20 zwischen Sρerrzylinder 15 und ölvorratsbehälter 14 gesteuert, indem ein Ventilkolben 22 mehr oder weniger gegen einen Kegelsitz 21 schließt bzw, öffnet. Der Ventilkolben 22 sperrt im unbelasteten Zustand durch eine Schließfeder 23 und ist über einen Ventilstößel 26 mit einem Stellkolben 24 in einem doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinder 25 verbunden..Initially locked and then braked or dampened upward movement of the cushion plate 11 is controlled by a hydraulic throttle valve 20 between Sρerrzylinder 15 and oil reservoir 14 by a valve piston 22 more or less against a conical seat 21 closes or opens. The valve piston 22 locks in the unloaded state by a closing spring 23 and is connected via a valve tappet 26 with a control piston 24 in a double-acting hydraulic actuating cylinder 25.
Die momentanen Ist-Stellungen der Kissenplatte 11 und des Ventilkolbens 22 sowie der Ist-Druck im Kissendruckbehälter 32 werden durch je einen elektrischen Weg-Meßwertaufnehmer 34 bzw. 35 bzw« einen elektrischen Druck-Meßwertaufnehmer 36 erfaßt, deren analoge Ausgangsspannungen 11, Σ2, Σ3 durch einen Analog-Digital-Umsetzer 37 digitalisiert und einem digitalen Vergleicher 38 als Regelgrößen X zugeführt werden. Es können auch Meßwertumsetzer 34,35,36 mit Digitalausgängen verwendet werden, wobei natürlich der Analog-Digital-Umsetzer 37 entfällt. Als digitale Pührungsg-rößen W werden dem Vergleicher 38 über eine digitale Eingabeeinheit 39 Sollwerte W1, W2,.,.W5 für den Kissenhub, die Auswerfgeschwindigkeit, den Kissendruck, den Dämpfungsgrad und den· Dämpfungsweg zugeführt. Der Vergleicher 38 ist auf der . Basis eines Mikrorechners aufgebaut und verarbeitet die Regelgrößen X und die Führungsgrößen W nach einem Rechenprogramm P1, welches über die Eingabeeinheit 39 als Kombination eines Steuerprogramms 3? und zusätzlicher Sedien- und/oder Maschinenzustandssignale 3 eingelesen wird, zu Stellgrößen S1 und -S2 für ein elektrohydraulisches, zweistufiges, stetig regelbares Servoventil 42 sowie zu einer Stellgröße S3 für eine pneumatische Druckregeleinrichtung 33· Letztere liefert aus der Druckluft speisung 31 einen .je-The current actual positions of the cushion plate 11 and the valve piston 22 and the actual pressure in the pad pressure vessel 32 are each detected by an electrical displacement transducer 34 and 35 or «an electrical pressure transducer 36 whose analog output voltages 11, Σ2, Σ3 digitized by an analog-to-digital converter 37 and supplied to a digital comparator 38 as controlled variables X. It is also possible to use measured value converters 34, 35, 36 with digital outputs, whereby, of course, the analog-to-digital converter 37 is dispensed with. As digital paw values W, the setpoint values W1, W2,., W5 for the poppet stroke, the ejection speed, the pad pressure, the degree of attenuation, and the attenuation path are supplied to the comparator 38 via a digital input unit 39. The comparator 38 is on the. Basis of a microcomputer constructed and processes the controlled variables X and the command values W for a computer program P 1 , which via the input unit 39 as a combination of a control program 3? and additional Sedien- and / or machine status signals 3 is read to manipulated variables S1 and -S2 for an electro-hydraulic, two-stage, continuously variable servo valve 42 and a manipulated variable S3 for a pneumatic pressure control device 33 · The latter provides from the compressed air supply 31 a .je-
weils konstanten Kissendruck entsprechend dem Soll-Kissendruck V/3. Sollen mehrere mechanisch getrennte Ki s- . sen in einer Presse (Stufen- oder Transferpresse) synchron gesteuert werden, wird über die Singabeeinheit 39 ein zusätzliches Synchronlaufsignal W6 eingegeben. Die Sollwerte W1, W2,...V/6' repräsentieren jeweils die technologischen Parameter für eine"bestimmte Werkzeug-Werkstück-Kombination. Der Soll-Kissenhub V/1 wird automatisch von der elektronischen Kissenhubverstellanzeige übernommen, und die übrigen Sollwerte V/2...V/6 werden zusammen mit dem zugehörigen Steuerprogramm P über ein Speichermedium 41, beispielsweise eine Magnetkarte, beim Umrüsten der Presse eingegeben; sie Können aber auch über die Bedientafel eingegeben werden. Da3Servoventil 42 verbindet entsprechend den Stellgrößen S1, S2 den Stellzylinder 25 mit einem vorzugsweise eine ITuIl hub-Pumpe enthaltenden Hydraulikdruckversorger 43, so daß durch entsprechende Beaufschlagung des Steilkolbens 24 das Drosselventil 20 schließt oder mehr oder weniger weit öffnet, wodurch gemäß den jeweils eingegebenen Sollwerten W1, \72,...Y/6 und dem Steuerprogramm P zeitlich genau definierte und i.a. optimierte Aufwärtsbewegungen der Kissenplatte 11 stattfinden.because constant pad pressure corresponding to the desired pad pressure V / 3. Should several mechanically separated ki s-. sen in a press (step or transfer press) are controlled synchronously, an additional synchronous operation signal W6 is input via the input unit 39. The setpoint values W1, W2, ... V / 6 'respectively represent the technological parameters for a specific tool / workpiece combination The setpoint cushion stroke V / 1 is automatically adopted by the electronic cushion stroke adjustment display and the remaining setpoint values V / 2 ... V / 6 are entered together with the associated control program P via a storage medium 41, for example a magnetic card, when converting the press, but they can also be entered via the control panel with a preferably a ITUIl stroke pump containing hydraulic pressure supplier 43, so that closes by appropriate action on the piston 24, the throttle valve 20 or more or less wide, whereby according to the respective input set values W1, \ 72, ... Y / 6 and the Control program P temporally well-defined and ia optimized upward movements of the cushion plate 11 take place.
Claims (3)
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