DE2853143C2

DE2853143C2 - Steuerung für die Auslösung des Bremsbeginns einer Kurbelpresse

Info

Publication number: DE2853143C2
Application number: DE2853143A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Komatsu Ishikawa Nagai
Original assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Current assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1983-02-24
Also published as: DE2853143A1; JPS54119070U; JPS5553278Y2; US4246523A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Auslösung des Bremsbeginns einer mit drehzahlregelbarem Motorantrieb angetriebenen Kurbelpresse od. dgl. gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Hilfe einer Presse, die beispielsweise einen Preßschlitten umfaßt, der über eine Kurbelwelle durch einen Motor mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, ist es vielfach aus Sicherheitsgründen, zur einfachen Entnahme fertiger Werkstücke oder aus anderen Erwägungen notwendig, eine Bremszeitpunkts-Steuerung vorzusehen, die es ermöglicht, den Bremsschlitten im oberen Totpunkt bei jedem Hub exakt anzuhalten. Der wesentliche Gesichtspunkt, der in diesem Zusammenhang zu berücksichtigen ist, ist der Brems-Nachlaufwinkel oder Gleitwinkel, um den sich die Kurbelwelle nach Einleitung des Bremsvorganges weiterdreht. Die Weiterdrehung der Kurbelwelle wird durch Trägheitskräfte der beweglichen Teile, wie etwa des Preßschlittens, der Kurbelwelle usw. verursacht. Der dabei zurückgelegte Gleitwinkel ändert sich proportional zu der Drehzahl der Kurbelwelle oder der Hubfrequenz des Preßschlittens. Es ist daher erforderlich, den Bremsvorgang der Presse einzuleiten, wenn die Kurbelwelle eine Winkelstellung vor dem oberen Totpunkt erreicht, die von dem oberen Totpunkt um den Gleitwinkel bei der entsprechenden Drehzahl entfernt ist

Durch das DE-GM 19 41964 und die DE-AS 15 02 320 und 16 27 969 sind elektronische Steuerungen für die Auslösung des Bremsbeginns bekannt, die die Abhängigkeit des Gleitwinkels von der Drehzahl der Kurbelwelle berücksichtigen. Die bekannten Steuerungen umfassen in der Regel einen Digitalzähler, der Impulse eines Impulssignals zählt, dessen Frequenz der Drehzahl der Kurbelwelle proportional ist. Bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle vor dem oberen Totpunkt wird der Zähler ausgelöst und beginnt, eine vorgegebene Anzahl von Pulsen abzuzählen. Sobald der Zähler die vorgegebene Pulszahl abgezählt hat, wird ein Bremsvorgang ausgelöst. Der Abhängigkeit des Gleitwinkels von der Drehzahl der Kurbelwelle wird dadurch Rechnung getragen, daß die vorgegebene Anzahl der abzuzählenden Pulse um einen zu der Drehzahl der Kurbelwelle proportionalen Betrag vermindert wird. Dies führt dazu, daß bei einer mit höherer Drehzahl laufender Kurbelwelle der Bremsvorgang zu einem früheren Zeitpunkt ausgelöst wird.

Bei diesen bekannten Steuerungen ist zur Ermittlung der Kurbelwellendrehzahl ein mit der Kurbelwelle in

Verbindung stehender Impulsgeber erforderlich, der während einer Umdrehung der Kurbelwelle eine möglichst große Anzahl von Pulsen erzeugt Der Digitalzähler wird durch eine Torsteuerung derart gesteuert, daß er die während eines vorgegebenen Zeitintervall? auftretenden Pulse zählt und auf diese Weise eine für die Drehzahl der Kurbelwelle repräsentative GröEs liefert Während dieser Zeitintervalle, die gewöhnlich einen Bruchteil der Umlaufdauer der Kurbelwelle betragen, steht der Digitalzähler daher nicht für die Bestimmung des Auslösezeitpunktes des Bremsbeginns zur Verfügung. Aus diesem Grunde ist der Spielraum, in dem der Auslösezeitpunkt entsprechend der drehzahlbedingten Veränderung des Gleitwinkels variiert werden kann, bei herkömmlichen Steuerungen begrenzt

Bei Pressen, bei denen die Drehzahl der Kurbelwelle in einem weiten Bereich regelbar ist, macht sich ferner zunehmend der Umstand bemerkbar, daß der Gleitwinkel überproportional mit der Drehzahl der Kurbelwelle zunimmt Hier wirkt es sich bei den herkömmlichen Steuerungen nachteilig aus, daß nur eine zur Drehzahl proportionale Korrektur des Auslösezeifpunkts erfolgt Die herkömmlichen Steuerungen lassen sich· nur mit entsprechendem Aufwand dahingehend ergänzen, daß Korrekturen höherer Ordnung nachträglich vorgenommen werden können.

Des weiteren wird als unbefriedigend empfunden, daß die bekannten Steuerungen die Drehzahl der Kurbelwelle lediglich in Form eines digitalen Signals verarbeiten und daß daher verhältnismäßig aufwendige Einrichtungen, wie ein Impulsgeber und eine Torsteuerung zur Erzeugung dieses Signals erforderlich sind. Demgegenüber wäre es wünschenswert, eine mit Analogsignalen arbeitende Steuerung vorzusehen, da bei Antrieben für Pressen, die eine Regelung der Drehzahl gestatten, im allgemeinen ohnehin ein für die einzuregelnde Drehzahl repräsentatives analoges Spannungssigna! vorhanden ist

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine aus Analogbausteinen aufzubauende Steuerung ai.zugeben, die eine Anpassung des Zeitpunktes des Bremsbeginns an den veränderten Gleitwinkel über einen großen Drehzahlbereich gestattet und die derart nachrüstbar ist, daß auch eine überproportionale Zunahme des Gleitwinkels mit der Drehzahl berücksichtigt werden kann.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Bei der erfindungsgemäPen Steuerung wird eine für die Motor- oder Kurbelwellendrehzahl η repräsentative Spannung Vi zur Erzeugung einer Spannung Vf mit einem einstellbaren Proportionalitätsfaktor multipliziert. Des weiteren wird die Spannung Vi, beginnend bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle, beispielsweise dem oberen Totpunkt, integriert Durch die Integration wird eine Spannung Vo erzeugt, die für den Drehwinkel der Kurbelwelle repräsentativ ist Die Spannungen Vo und Vf werden von einer festen Bezugsspannung abgezogen. Da die durch Integration erhaltene Spannung Vo mit der Zeit größer wird, nimmt die erhaltene Differenz ständig ab. Sobald sie den Wert Null erreicht, wird ein Signal erzeugt, das einen Bremsvorgang auslöst. Bei zunehmender Drehzahl η nimmt der Betrag der Spannung Vf proportional zu der Drehzahl η zu. Dies hat zur Folge, daß der Wert der Spannung Vo, bei dem die Differenz zwischen der festen Bezugsspannung und der Summe aus den Spannungen Vo und Vif" den Wert Null annimmt, und damit der auf den oberen Totpunkt bezogene Drehwinkel der Kurbelwelle, bei dem der Bremsvorgang ausgelöst wird, linear mit der Drehzahl π abnimmt

Der Beginn der Integration der Spannung Vi kann bei einer beliebigen Winkelstellung der Kurbelwelle als Bezugspunkt erfolgen. Wenn als Bezugspunkt der obere Totpunkt gewählt wird, ist es bei sehr hohen Drehzahlen im Prinzip möglich, den Bremsvorgang bereits unmittelbar hinter dem oberen Totpunkt einzuleiten, was einem Gleitwinkel von annähernd 360° entspräche.

Das Signal, das zur Auslösung des Bremsvorganges mit der festen Bezugsspannung verglichen wird, enthält einen zu der Drehzahl proportionalen Anteil Vf und einen unabhängig von der Drehzahl mit einer vorgegebenen Zeitkonstanten ansteigenden Anteil Vo. Der Winkelabstand zwischen dem Punkt, an dem der Bremsvorgang ausgelöst wird, und dem Punkt (O. T.), an dem der Bremsvorgang beendet sein soll, läßt sich daher als lineare Funktion der Drehzahl darstellen:

S=K, ■ n-ß

Der Koeffizient ^i ist durch die Proportionalitätskonstante festgelegt, durch die die Spannung Vf aus der Spannung V/hervorgeht Das absolute Glied -/?iitvon der Wahl der Zeitkonstanten bei der Erzeugung der Spannung Vo abhängig. Durch eine geeignete Wahl der Parameter K] und β läßt sich erreichen, daß bei der erfindungsgemäßen Steuerung eine lineare Approximation des Gleitwinkels in Abhängigkeil von der Drehzahl erfolgt

Die Genauigkeit dieser Approximation läßt sich dadurch beliebig steigern, daß die Spanne, in der die Drehzahl der Presse veränderbar ist, in eine Anzahl von Drehzahlbereichen unterteilt wird, in denen zur Approximation des Gleitwinkels jeweils ein anderer Satz von Parametern Ki,/verwendet wird.

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Steuerung einen Inverter I auf, in dem die Spannung Vi invsttiert wird. In einem Inverter II wird die Spannung Vi erneut invertiert und einem integrierenden Inverter zugeführt, der %n seinem Ausgang die Spannung Vo erzeugt Eine Spannungsquelle zur Erzeugung der festen Bezugsspannung und die Ausgänge des Inverters 1 und des integrierenden Inverters sind über eine Sumrriierschaltung mit einem Komparator verbunden, dessen zweiter Eingang auf Masse liegt. Der Komparator weist eine Rückkopplungsleitung mit einem Widerstand auf. Das Verhältnis dieses Widerstands zu dem Gesamtwiderstand zwischen dem Ausgang des Inverters I und dem Eingang des Komparator legt den Proportionalitätsfaktor fest, mit dem die Spannung Vi zur Erzeugung der Spannung Vf multipliziert wird. Da die Spannungen V/ und Vo bei ihrer Erzeugung ein- bzw. dreimal invertiert wurden, werden sie bei der Summation am Eingang des Komparators neg?iiv gezählt Der Auojjang des !Comparators liefert ein Haltesignal zur Einleitung des Bremsvorganges.

Bevorzugt ist der Ausgang des Inverters II mit einer Anzahl von Steue. kanälen einer Steuerschaltung zur Abtastung bsstimmter Drehzahlbereiche verbunden. In diesem Fall ist der Ausgang des Inverters I mit dem Eingang des Komparators über eins dir Zahl der Steuerkanäle entsprechende Anzahl von Parallelleitungen verbunden. Jede dieser Parallelleitungen ist einem bestimmten Steuerkai.al unü damit einem bestimmten Drehzahlbereich zugeordnet und enthält einen Wider-

stand, der den Proportionalitätsfaktor für die Bildung der Spannung Vf auf den fCir die Approximation des Gleitwinkels in diesem Drehzahlbereich geeigneten Wert festlegt. Ebenso ist der Ausgang des Inverters Il über eine entsprechende Anzahl von Parallelleitungen mit dem Eingang des integrierenden Inverters verbunden. Auch jede dieser Parallelleitungen ist einem bestimmten Drehzahlbereich zugeordnet und enthält einen Widerstand, der die dem jeweiligen Drehzahlbereich entsprechende Zeitkonstante für die Integration der Spannung V/festlegt. Die Steuerschaltung ermittelt, in welchem Drehzahlbereich die durch das Ausgangssignal des Inverters Il repräsentierte Drehzahl augenblicklich liegt und öffnet nur den diesem Drehzahlbereich zugeordneten Steuerkanal. Durch bevorzugt als Feldeffekt-Transistoren ausgeführte Schalter werden die diesem Steuerkanal zugeordneten Parallelleitungen geöffnet, während alle übrigen Parallelleitungen gesperrt sind. Auf Ηίρςρ Weise werden die für die Approximation des Gleitwinkels in dem betreffenden Drehzahlbereich geeigneten Parameter ausgewählt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. I ist ein Diagramm, das den Gleitwinkel als Funktion der Hubfrequenz des Preßschlittens und eine Annäherungskurve an diese zeigt;

F i g. 2 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremszeitpunkts-Steuervorrichtung;

Fig.3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Integrator-Ausgangsspannung und dem Kurbelwellen-Drehwinkel zeigt;

Fig.4 ist ein Diagramm, das den angenäherten Gleitwinkel als Funktion der Hubfrequenz des Preß-Schlittens zeigt;

Fig. 5 ist ein Schaltbild, das eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Bremszeitpunktsteuerung zur Verwendung für eine Presse oder Stanze od. dgl., die etwa einen Preßschlitten umfaßt, der über eine Kurbelwelle durch einen Motor mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird. Dieser Schlitten soll im oberen Totpunkt bei jedem Hub unabhängig von der Drehzahl des Motors anhalten. Zunächst ist der Gleitwinkel in Betracht zu ziehen, um den sich die Kurbelwelle zusammen mit dem Preßschlitten weiterbewegt, nachdem der Bremsvorgang eingeleitet worden ist. Fig. 1 zeigt, daß sich der Gleitwinkel als Funktion der Drehzahl der Kurbelwelle oder der Anzahl der Hübe des Preßsrhlittens pro Minute ändert. Es ist daher die Drehzahl (l/min) in Fig. 1 angegeben. Die durchgezogene Linie in F i g. 1 gibt die Werte eines tatsächlich gemessenen Gleitwinkels wieder. Dieser Linie ist eine Gerade angenähert die strichpunktiert dargestellt ist Durch diese Annäherung ergibt sich ein relativ geringer Fehler von allenfalls wenigen Hüben pro min unterhalb von ±1,5%, so daß in der Praxis keine Probleme entstehen. Wenn jedoch der Bereich der Anzahl der Hübe pro min um mehr ais ±3% von der angenäherten geraden Linie abweicht, beträgt die Summe des Fehlers aufgrund der linearen Annäherung und des Fehlers aufgrund von elektrischen und magnetischen Schwingungen mehr als ±8%, so daß der auf 10° eingestellte Bremsmonitor während des normalen Betriebes einen Bremsvorgang hervorruft in diesem Falle ist es daher erforderlich, ein anderes Verfahren, wie etwa eine Annäherung mit einer Kurve zweiten Grades oder ein später beschriebenes Verfahren zu verwenden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Bremszeitpunkts-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung. Mit 1 ist ein Schalter bezeichnet, der durch einen drehbaren, nicht gezeigten Schaltnocken gesteuert wird, der sich synchron mit der Kurbelwelle dreht. Ein Relais 2 wird erregt und öffnet Ruheschalter 31 und 32 entsprechend der Schließung des Schalters 1.

Die Vorrichtung umfaßt einen Geber 3 in Verbindung mit dem drehzahlregelbaren Motor zur Erzeugung einer Spannung proportional zu der Drehzahl des Motors und damit der Zahl de Hübe des Preßschlittens pro min. Die Ausgangsspannung des Gebers 3 gelangt an einen Inverter I, der einen Eingangswiderstand 4 aufweist, der mit einem Ende mit dem Ausgang des Gebers 3 verbunden ist, sowie einen Rückkopplungswiderstand 5 und einen ersten, invertierenden Operationsverstärker 6, dessen einer Eingang mit der anderen Klemme des Eingangswiderstandes 4 und dessen anderer Eingang mit Masse verbunden ist. Der Ausgang des Inverters I ist mit einem Inverter Il verbunden, der einen Eingangswiderstand 7, der mit einer Klemme mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 6 in Verbindung steht, einen Rückkopplungs-Widerstand 8 und einen zweiten invertierenden Operationsverstärker 9 einschließt, der mit einem Eingang mit dem anderen Ende des Eingar?sverstärkers 7 und mit dem anderen Eingang mit Masse in Verbindung steht. Der Ausgang des Inverters Il ist mit einem Integrator verbunden, der einen verstellbaren Eingangswiderstand 10a, dessen eines Ende mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 9 verbunden ist, einen Kondensator 11, der parallel zu dem relais-gesteuerten Ruheschalter 32 geschaltet ist, und einen dritten, invertierenden Operationsverstärker 12 einschließt, der mit einem Eingang mit dem anderen Ende des Eingangswiderstandes 10a und mit dem anderen Ende mit Masse in Verbindung steht.

Weiterhin umfaßt die Vorrichtung einen Komparator mit einem Rückkopplungs-Widerstand 17 und einem vierten invertierenden Operationsverstärker 18, der mit einem Ende über einen Widerstand 13 mit dem Ausgang des dritten Ope:ationsverstärkers 12 und über einen Widerstand 15 parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 16 und den relaisgesteuerten Ruheschalter 31 mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, während der andere Eingang auf Masse geschaltet ist. Der Ausgang des vierten Operationsverstärkers 18 ist über eine Opto-Kupplung 19 mit dem Gatter eines doppelrichtenden Trioden-Thyristors 20 verbunden, wie er etwa von der Firma General Electric Company unter dem Handelsnamen »Triac« vertrieben wird.

Weiterhin ist in der Vorrichtung ein Funktionsgenerator vorgesehen, der auf die Ausgangsspannung des Gebers 3 anspricht oder eine Spannung liefert, die proportional zu dem angenäherten Gleitwinkel ist Im dargestellten Beispiel weist der Funktionsgenerator die Form einer Schaltung 14 auf, die einen Widerstand 14a einschließt, der mit einem Ende mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 6 und mit dem anderen Ende mit dem einen Eingang des vierten Operationsverstärkers 18 verbunden ist

Anschließend soll die Arbeitsweise der in Fig.2 gezeigten Vorrichtung beschrieben werden. Zunächst soii angenommen werden, daS der Integrator seinen Betrieb zu dem Zeitpunkt aufnimmt an dem die Kurbelwelle bei jedem Preßhub in der Nullstellung

steht. Dadurch erleichtert sich das Verständnis der Erfindung.

Die Spannung Vi am Ausgang des Gebers 3, die proportional zu der Drehzahl des Motors oder der Anzahl der Hübe λ des Preßschlittens pro min ist, kann durch folgende Gleichung widergegeben werden:

W=ZC₂ · η

(2)

K₇ t:;,e ist Konstante. Die Ausgangsspannung Vi des Gebers 3 gelangt an den Inverter I, der an seinem Ausgang eine invertierte Spannung liefert. Die invertierte Spannung gelangt an den Inverter I., durch den die Spannung wiederum invertiert wird und dieselbe Polarität wie die Ausgangsspannung Vi des Gebers 3 erlangt. Die Ausgangsspannung Vi des Inverters Il gelangt an den Integrator, der an seinem Ausgang eine Spannung Vo liefert, die sich aus folgender Gleichung ergibt:

Vo

CR J

CR

1
CA

Vi dl

Vi ■ ι.

(3)

In diesem Falle ist Cdie Kapazität des Kondensators 11, R der Widerstandswert des Widerstandes 10a und t die Zeit nach dem Einschalten des Integrators.

Wenn die Zeit / diejenige Zeit ist, die für eine Drehung der Kurbelwelle um 360° aus ihrer Nullstellung oder für einen Hub des Preßschlittens erforderlich ist, so ergibt sich t aus folgender Gleichung:

(4)

In dieser Gleichung ist Ki eine Konstante. Die Spannung am Ausgang des Integrators am Ende eines Hubes des Preßschlittens ergibt sich durch Einsetzen der Gleichungen 2 und 4 in die Gleichung 3:

Vo_x

1 CA

K₂ ■ η ■ -^-
π

K₁ K₁ CR

(5)

Aus der Gleichung 5 geht hervor, daß die Ausgangsspannung Vo\ des Integrators nach Beendigung des Hubes des Preßschlittens stets konstant ist, unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle. Fig. 3 zeigt in einer Linie die Ausgangsspannung des Integrators in bezug auf den Drehwinkel der Kurbelwelle, der sich aus folgender Formel ergibt:

Vo=K₄ ■ «

(6)

In dieser Gleichung ist λ der Winkel, um den sich die Kurbelwelle aus ihrer Null-Grad-Position gedreht hat, und Ka ist eine Konstante, nämlich K2 ■ K^IWiCR.

Wenn die Vergleichsspannung, die an einen Eingang des vierten Operationsverstärkers 18 gelangt, auf VOi eingestellt wird, liefert der Komparator ein Haltesignal zur Einleitung des Bremsvorganges an der Presse, sobald der Preßschlitten den oberen Totpunkt erreicht

Zum Anhalten des Preßschlittens an seinem oberen Totpunkt ist es in der Praxis weiterhin erforderlich, den Gleitwinkel zu berücksichtigen, übei den die Kurbelwelle ihre Drehung nach Einleitung des Bremsvorganges fortsetzt. Der Funktionsgenerator der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung dient diesem Zweck und liefert eine Spannung V/gemäß folgender Gleichung:

(K_{ ■ n-ß)

In dieser Gleichung ist Ks eine Konstante.

Die Spannung Wdes Funktionsgenerators gelangt an einen Eingang des Operationsverstärkers 18 des Komparators zusammen mit der Ausgangsspannung Vo des Integrators und der Vergleichsspannung, die auf Vo\ eingestellt ist. Der Komparator addiert die Spannungen Vf und Vo und vergleicht die Summe der Spannungen Vfund Vomit der Vergleichsspannung Vo, und liefert ein Haltesignal zur Einleitung des Bremsvorganges an der Presse, wenn die Summe der Spannungen Vf und Vo

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Obwohl die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Bremszeitpunkts-Steuervorrichtung unter der Annahme beschrieben worden ist, daß der Integrator seinen Betrieb zum Zeitpunkt des Beginns des Hubes des Preßschlittens von seinem oberen Totpunkt her aufnimmt, ist es vielfach notwendig, daß der Pre3schlitten seinen Hub an einem anderen Punkt beginnt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn an der Presse eine Nothaltsteuerung bekannter Art vorgesehen ist. In diesem Fall kann die Integration bei einer vom oberen Totpunkt verschiedenen Stellung der Kurbelwelle beginnen.

Der Integrator ist während eines Zeitraumes in Betrieb, in dem die Kurbelwelle einen vorgegebenen Winkelbereich durchläuft und der Schalter 1 geschlossen ist. Durch Schließen des Schalters 1 werden die Ruheschalter 31 und 32 geöffnet. Wenn der relaisgesteuerte Schalter 31 geschlossen ist, verbindet er den Widerstand 16 parallel zu dem Widerstand 15, so daß sich eine höhere Bezugsspannung am Komparator ergibt und der Ausgang des Operationsverstärkers 18 positiv bleibt. Dadurch bleibt der Trioden-Thyristor 20 eingeschaltet. Wenn der relaisgesteuerte Schalter 32 geschlossen wird, hält er den Integrator ausgeschaltet. Obgleich der in F i g. I gezeigte Gleitwinkel anwendbar ist in Verbindung mit einer Presse, die innerhalb eines relativ geringen Frequenzbereichs des Schlittenhubes arbeitet, reicht die Genauigkeit nicht aus für Pressen mit sehr unterschiedlichen Hubzahlen des Preßschlittens. Fig.4 zeigt eine alternative Gleitwinkel-Annäherung, die in diesem Falle geeignet ist. Der zur Verfügung stehende Bereich der Anzahl der Prellschlitten-Hübe pro Zeiteinheit ist unterteilt in eine geeignete Anzahl von Unterbereichen, so daß der Gleitwinkel in jedem Unterbereich annähernd als gerade Linie behandelt werden kann.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die von dieser alternativen Gleitwinkeleo Annäherung Gebrauch macht Es werden gleiche Bezugsziffern wie in F i g. 2 verwendet Die Ausgangsspannung des zweiten Operationsverstärkers 9, die proportional ist zu der Anzahl der Hübe des PreBschlittens, gelangt an einen Eingang der ersten bis

es vierten, umkehrenden Operationsverstärker 91 bis 94, die an den anderen Eingängen Vergleichsspannungen F, F. G und / aufnehmen, die für die entsprechenden Unterbereiche der Hubzahl gemäß Fig.4 eingestellt

sind. Jeder Operationsverstärker wird invertiert, wenn die Ausgangsspannung des zweiten Operationsverstärkers 9 die Vergleichsspannung erreicht.

Erste, zweite und dritte UND-Gatter 301 bis 303 sind dazu vorgesehen, daß ein Signal von einem ausgewählten Gatter und dem vierten, invertierenden Operationsverstärker 94 erhalten werden kann, je nach der Ausgangsspannung des zweiten Operationsverstärkers 9. Mit 201 jis 204 sind erste bis vierte Inverter bezeichnet.

Die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers 6 gelangt über eine erste Schaltung 14 an einen Komparator, der den Operationsverstärker 18 einschließt. Die Ausgangsspannung des zweiten Operationsverstärkers 9 gelangt über eine zweite Schaltung 10 an den Integrator, der den Operationsverstärker 12 einschließt. Die erste Schaltung 14 umfaßt erste bis vierte Stellwiderstände 141 bis 144, die in Reihe mit Feldeffekt-Transistoren (FET) 151 bis 154 verbunden sind, wohpi dip verschiedenen Reihenschaltungen parallel zueinander geschaltet sind. Die zweite Schaltung 10 umfaßt fünfte bis achte Stellwiderstände 101 bis 104 in Reihenverbindung mit Feldeffekt-Transistoren

111 bis 114, wobei die verschiedenen Reihenschaltungen parallel zueinander geschaltet sind. Die ersten und fünften Stellwiderstände 141 und 101 dienen zur Einstellung der Spannung E auf eine Spannung £'(siehe F i g. 4), die zweiten und sechsten Stellwiderstände 142 und 102 dienen zur Einstellung der Spannung F auf eine Spannung F, und die dritten und siebten Stellwiderstände 143 und 103 sind zur Einstellung der Spannung C auf eine Spannung C vorgesehen. Die vierten und achten Stellwiderstände 144 und 104 dienen zur Einstellung der Spannung / auf eine Spannung /' und damit zur Spannungskompensation, wenn der Unterbereich der Hubzahl gewechselt wird.

Die ersten und fünften Feldeffekt-Transistoren 15t und 111 werden eingeschaltet entsprechend der Ausgangsspannung des ersten UND-Gatters 301. Die zweiten und sechsten Feldeffekt-Transistoren 152 und

112 werden eingeschaltet entsprechend der Ausgangsspannung des zweiten UND-Gatters 302. Die dritten und siebten Feldeffekt-Transistoren 153 und 113 werden eingeschaltet entsprechend der Ausgangsspannung des dritten UND-Gatters 303. Die vierten und achten Feldeffekt-Transistoren 154 und 114 werden eingeschaltet entsprechend der Ausgangsspannung des vierten Inverter 204.

Die Arbeitsweise der Ausführungsform der F i g. 5 soll anschließend beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Vergleichsspannung auf den Wert

Vo₂ = K₅ · (K₁ ■ n_m._t-fl

eingestellt. Dieser Wert stimmt überein mit der bei maximaler Hubfrequenz erreichten Ausgangsspannung Vf_n,,, des Funktionsgenerators, die ihrerseits annähernd dem maximalen Gleitwinkel entspricht. Wenn die Presse mit maximaler Hubfrequenz läuft, d. h., wenn Vf maximal ist, ist die Bedingung Vo₂ = Vo+ Vf bereits

ίο erfüllt, wenn Vo=O ist. In diesem Fall wird das Haltesignal erzeugt, sobald die Integration ausgelöst wird. Bei dieser Ausführungsform wird daher die Integration während des PreDvorgangs bei einem Kurbelwinkel ausgelöst, der um den maximal zu

is erwartenden Gleitwinkel vor dem oberen Totpunkt liegt.

Im folgenden soll als Beispiel angenommen werden, daß die Hubfrequenz zwischen 100 l/min und iiO I/min liegt, so daß gemäß Fig. 4 die Ausgangssptnnung des Gebers über der Spannung E aber unter der Spannung F liegt. In diesem Fall befindet sich der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 91 auf einem niedrigen, negativen Wert, während die Ausgänge der zweiten bis vierten Operationsverstärker 92 bis 94 auf einem hohen, positiven Wert liegen. Das erste UND-Gatter 301 weist daher an seinem Ausgang einen hohen, positiven Wert auf, so daß der erste und der fünfte Feldeffekt-Transistor 151,111 leitend werden und der Integrator einschließlich des Operationsverstärkers 12 die eingestellte Spannung E' aufnimmt. Dadurch ergibt sich ein Haltesignal zur Einleitung des Bremsvorganges der Presse bei einem Gleitwinkel //,oo (Fig.4). Die Ausgänge der zweiten und dritten UN D-Gatter 302, 303 und des Inverters 204 liegen auf einem niedrigen Wert, so daß die übrigen Feldeffekt-Transistoren 152 bis 154 und 102 bis 104 gesperrt sind.

In ähnlicher Weise wird ein Haltesignal bei einem Gleitwinkel /?iso bei einer Hubfrequenz im Bereich von 150 bis 200 l/min, ein Gleitwinkel ß^o bei einer Hubfrequenz im Bereich von 200 bis 250 1 /min und ein Gleitwinkel #50 bei einer Hubfrequenz oberhalb 250 l/min erzeugt.

Die Erfindung ermöglicht daher eine Brcmszeitsteuerung, die verwendet werden kann in Verbindung mit einer Presse, die einen Preßschütten aufweist, der durch eine Kurbelwelle und einen Motor mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird. Erfindungsgemäß kann der Preßschlitten zuverlässig im oberen Totpunkt angehalten werden, unabhängig von der Drehzahl des Motors oder der Hubfrequenz des Preöschlittens. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen Bereichen als im Bereich der Pressen angewendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Sieuerung für die Auslösung des Bremsbeginns einer mit drehzahlregelbarem Motorantrieb angetriebenen Kurbelpresse od. dgl., damit der bei Bremsauslösung von Motor und Schwungrad abgekuppelte Antrieb der Presse stets in vorbestimmter Winkellage der Kurbelwelle (O. T.) zum Stillstand kommt, mit einem Geber, der ab einer bestimmten Winkelstellung ein der Winkelgeschwindigkeit entsprechendes Signal abgibt, welches zusammen mit einem von dem Signal abhängigen, den geschwindigkeitsbedingt unterschiedlich großen Brems-Nachlaufwinkel berücksichtigenden Zusatzsignal in die weitere Steuerung eingeht, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Gebers (3) als Spannung (Vi) in eine Schaltung eingeht, die einen Zeitintegrator enthält, der so lange integriert, L/is die algebraisch Summe der aus dem Integralwert entstandenen Spannung (Vo) sowie der durch einen Proportionalitätsfaktor aus der Spannung (Vi) des erstgenannten Signals entstandenen Spannung (Vf). welche beide Spannungen (Vi, Vf) in negative Werte umgewandelt worden sind, und einer festen Bezugsspannung Null geworden ist

Z Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Inverter I (4, 5, 6) zur Aufnahme der Ausgangsspannung des Gebers (3), einen Inverter Il (7, 8, 9) zur Aufnahme des Ausgangssignals des inverters I, "Mnen integrierenden Inverter (10,11,12) zum Integrieren und Invertieren der Ausgangsspannung des Inverters II, eine Einrichtung zur Betätigung und Rückstellung des integrierenden Inverters während jeder Umdrehung der Kurbelwelle und einen Komparator (17, 18) zum Nullvergleich der aus den Spannungen Va Wund der festen Bezugsspannung gebildeten Summe, welcher Komparator (17, 18) mit einem Eingang über parallel geschaltete Widerstände (13, 14a, IS, 16) mit dem Ausgang des integrierenden Inverters (10, 11, 12), dem Ausgang des Inverters I und mit einer Spannungsquelle für die feste Bezugsspannung verbunden ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2 für eine Presse mit sehr großem Drehzahlregelbereich, gekennzeichnet durch eine Nebenleitung vom Ausgang des Inverters II, die an einer Mehrkanal-Steuerschaltung anliegt, die für verschiedene Stufen der Größe der Spannung der Nebenleitung jeweils nur für einen Kanal durchlässig ist, ferner durch eine der Stufenzahl entsprechende Anzahl der Parallelleitungen mit unterschiedlichem Proportionalitätsfaktor (Verstärkungsfaktor) für die Bildung der Spannung Vf und ebenso viel Parallelleitungen für das Ausgangssignal aus dem Inverter II mit ebenfalls unterschiedlich großen Proportionalitätsfaktoren, wobei das Signal aus dem Ausgang eines bestimmten Steuerkanals jeweils gerade die Leitungen für Vf und das Ausgangssignal vom Inverter II aufsteuert, die diesem Steuerkanal zugeordnet sind.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelleitungen für das Ausgangssignal des Inverters Il je einen Widerstand (101,102, 103, 104) in Reihe mit einem Feldeffekt-Transistor (111, 112, 113, 114) enthalten und daß die Feldeffekt-Transistoren (111-114) durch den Ausgang des jeweils zugeordneten Steucrkanals ge steuert werden und den jeweiligen Widerstand (101-104) zwischen den Ausgang des Inverters II und den Eingang des integrierenden Inverters (U, 12) schalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ParaUelleitungen (14), die dem Komparator (18) die Spannung Vf zuführen, je einen Widerstand (141,142,143,144) in Reihe mit je einem Feldeffekt-Transistor (151, 152, <53, 154) enthalten und daß die Feldeffekt-Transistoren (151 -154) durch den jeweils zugeordneten Steuerkanal gesteuert werden und den jeweiligen Widerstand (141-144) zwischen den Ausgang des Inverters I und den Eingang des Komparator (18) schalten.