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Die Erfindung betrifft eine Servosteuerung für eine Presse gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die US-A-3 046 875 betrifft eine Presse für Arbeitsmaterialien, wie
beispielsweise Papier und Kartonbogen, und betrifft insbesondere Pressen, die diese
Bogen Prägeoperationen unterwerfen. Es ist Aufgabe der beschriebenen
Erfindung, die Produktionsrate zu steigern. Die Presse gemäß der Druckschrift
umfaßt wenigstens zwei mögliche Arbeitsraten.
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Verschiedene Typen von Pressen werden ausgewählt und verwendet gemäß
der Art der plastischen Bearbeitung. Die Pressen können grob in zwei Typen
unterteilt werden, nämlich in mechanische Pressen, die mechanische Kraft
als Antriebsquelle zum Antrieben derselben verwenden, und in
Hydraulikpressen, die Hydraulikdruck, wie den Druck von Öl oder Wasser, verwenden.
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Mechanische Pressen haben eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und eine hohe
Produktivität. Hydraulikpressen haben die folgenden besseren Eigenschaften:
Die Anpreßdauer kann vergrößert werden; es kann veranlaßt werden, daß
der Druck andauert; es ist leicht, den Pegel des Druckes einzustellen; und es
ist möglich, hohen Druck zu erzeugen. Als Kraftübertragungsmechanismen für
mechanische Pressen sind Mechanismen wie Kurbelgetriebe,
Kniehebelmechanismen, Kurvengetriebe, Schrauben-, Zahnstangenmechanismen und
Hebelgetriebe bekannt. Mechanische Pressen ohne Schwungrad haben
Schrauben-, Zahnstangen- oder Hebel-Kraftübertragungsmechanismen und viele von
ihnen weisen geringe Abmessungen auf. Die Energiespeicherung ist gering,
der Hub ist bestimmt in Übereinstimmung mit der Widerstandsfähigkeit
eines Arbeitsstückes, und der untere Totpunkt ist instabil.
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Andererseits werden Leitungsrahmen für ICs durch Stanzen von Metallblech
hergestellt. Pressen werden zum Erzeugen des Druckes für dieses Stanzen
verwendet. In den meisten Fällen werden Hydraulikpressen als Pressen für
diesen Zweck verwendet. Dies beruht auf der Notwendigkeit, einen
möglichen Fehler der Arbeitsstellung mit einem Sensor, wie einem Kontrollstift,
zu erfassen und die Presse sofort abzustellen, um die Erzeugung von
fehlerhaften Produkten aufgrund beispielsweise einer verschobenen Stellung des
Arbeitsstücks innerhalb der Stanzform zu verhindern. Mit anderen Worten
weisen Hydraulikpressen bessere Steuercharakteristika, beispielsweise
Stoppen und Starten, auf und werden daher für den oben beschriebenen Zweck
verwendet.
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Hydraulikpressen leiden jedoch unter starkem unangenehmem Lärm
einschließlich des in einer Hydraulikpumpe erzeugten Pumpgeräusches, eines
aussetzenden hochtönenden Geräusches, das erzeugt wird, wenn das
Hydraulikrohr zum Pressen expandiert, eines Betriebsgeräusches von
Elektromagnetventilen, usw. Selbst wenn eine Hydraulikpresse stillsteht, wird, wenn
der Schalter für die Hydraulikpumpe auf EIN ist, mehr elektrische Energie
verbraucht als in dem Fall, daß die Presse in Betrieb ist, was unökonomisch
ist.
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Mechanische Pressen erzeugen ein hohes Maß an Lärm einschließlich des
Lärmes, der erzeugt wird, wenn das Schwungrad sich dreht, Getriebelärm,
Lärm, der erzeugt wird, wenn die Kupplung ein- und ausgekuppelt wird,
mechanische Reibgeräusche, die aufgrund von Spiel erzeugt werden. Darüber
hinaus wird sowohl bei Hydraulik- als auch mechanischen Pumpen ein
extrem starker Aufschlaglärm erzeugt, wenn ein Werkzeug auf ein Arbeitsstück
zum plastischen Verformen schlägt, und auch wenn das geschnittene
Arbeitsstück von dem Werkzeug entfernt wird, wird ein Geräusch erzeugt (das in
dieser Beschreibung auch als "Abstreifgeräusch" bezeichnet wird). Daher
stellten Pressen bisher Hauptquellen der Erzeugung eines hohen Lärmpegels
in Fabriken dar. Aus diesem Grund ist die Reduzierung der unangenehmen
Geräusche von sowohl Hydraulik- als auch mechanischen Pressen das
wichtigste Anliegen von Leuten, die in dieser Industrie beschäftigt sind.
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Im allgemeinen veranlaßt der Lärm in Fabriken oder ähnlichem die
Menschen nicht nur, sich unwohl zu führen, sondern macht sie auch mental
müde. Folglich steigt das Auftreten von Arbeitsunfällen und sinkt die
Arbeitseffizienz. Hinzu kommt, daß Hörschäden verursacht werden können. Wenn eine
Person für eine lange Zeit mit einer Tätigkeit beschäftigt ist, bei der sie
erheblichem Lärm ausgesetzt ist, wie der Tätigkeit an einer Presse, besteht die
Gefahr, daß sie an berufsbedingter Bradyacusia leidet. Es ist nötig, gewisse
Maßnahmen im Hinblick auf die Gesundheit der Arbeiter zu ergreifen. Unter
diesen Umständen sind Standards durch akademische Gesellschaften und
Gesetze erlassen worden, die dieses Thema betreffen, auf der Basis von drei
Faktoren, nämlich der Mittenfrequenz und der Expositionszeit pro Tag, so
daß keine Hörschäden verursacht werden.
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Die Japanische Arbeitsgesundheits-Gesellschaft hat beispielsweise 1975 einen
zulässigen Lärmpegel erstellt. Nach diesem Standard ist die Expositionszeit
pro Tag auf 2 Stunden bei 85 Phon beschränkt. Um diesen Standard zu
erreichen, ist es übliche Praxis, eine Presse mit beispielsweise einem
lärmreduzierenden Schirm in Form eines Kastens zu umgeben oder die
Arbeitsgeschwindigkeit zu senken. Wenn jedoch eine Presse mit einer kastenförmigen
Struktur abgedeckt wird, steigen die äußeren Abmessungen und werden das
Aussehen der Fabrik und die Arbeitsfähigkeit extrem beeinträchtigt.
Zusätzlich wird entsprechend der Fabrikraum verbraucht.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Servosteuerung für eine Presse zu
schaffen, durch die eine Reduzierung des Lärms möglich ist, der während
einer Operation oder einer Reihe von Operationen erzeugt wird, während der
Preßvorgang optimiert wird.
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Zum Lösen dieser Aufgabe ist eine Servosteuerung erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht in einer Servosteuerung für eine
Presse mit einem Rahmen, einem an dem Rahmen angebrachten Servomotor,
einem Kraftübertragungsmechanismus zur Übertragung der
Rotationsantriebskraft des Servomotors und einem Mechanismus zur Umwandlung einer
hin- und hergehenden Bewegung, der die von dem
Kraftübertragungsmechanismus aufgenommene Kraft in eine hin- und hergehende Bewegung eines
Druckstempels umwandelt, welche Servosteuerung eine Steuer- und
Anzeigetafel umfaßt, die eine Anzahl von Schaltern zur Bestimmung eines Ortes der
Bewegung des Druckstempels durch Steuerung der Drehung des
Servomotors, eine Servo-Steuereinheit zur Steuerung der Bewegung des Servomotors
und einen Zentralrechner umfaßt, der Befehle an die Servo-Steuereinheit auf
der Basis von Eingangs-Befehlssignalen der Steuer- und Anzeigetafel abgibt.
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Wenn die vorliegende Erfindung auf eine herkömmliche Hydraulikpresse
angewendet wird, ergeben sich die folgenden Probleme. Da Luftdruck, Öldruck
(Luft ist im allgemeinen mit dem Öl vermischt) oder das Rohrnetz als Polster
wirken, startet das Stanzen, selbst wenn die Stanzgeschwindigkeit des
Druckstempels zu dem Zeitpunkt, wenn ein Metallblech gestanzt wird,
offenbar verringert wird, erst, nachdem das Eindringen des an dem entfernten
Ende des Druckstempels befestigten Werkzeuges in das Arbeitsstück
fortgeschritten ist und Druck zum Stanzen in dem Rohrnetz gespeichert wurde.
Demgemäß speichern der oben erwähnte Luftdruck, Öldruck und das
Rohrnetz unerwünscht Energie, und daher wird die Geschwindigkeit des
Druckstempels in dem Moment, wenn das Arbeitsstück gestanzt wird, erhöht statt
verringert, was zur Erzeugung von Lärm führt. Daher ist diese Anwendung
weniger effektiv.
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Da die erfindungsgemäße Presse einen mechanischen Mechanismus zum
Übertragen des Preßdruckes verwendet, weist sie eine geringere Polsterung
als im Falle einer Hydraulikpresse (Luft ist im allgemeinen mit der Flüssigkeit
vermischt) oder einer Pneumatikpresse auf. Die vorliegende Erfindung
ermöglicht ein ruhiges und sanftes Arbeiten, als ob Eisenblech mit einer
Blechschere geschnitten würde. Gemäß einem experimentellen Beispiel bei einer
später beschriebenen Ausführungsform war es möglich, mit der Presse der
vorliegenden Erfindung den Lärm auf 65 oder weniger Phon bei einem
Betrieb von 40 Hüben pro Minute zu reduzieren, indem einfach die
Drehgeschwindigkeit des Servomotors auf die Hälfte der normalen nur in der
momentanen Periode reduziert wird, während der Lärm erzeugt wurde,
wohingegen der in einer herkömmlichen Öl-Hydraulikpresse zur Herstellung von
IC-Leitungsrahmen erzeugte Lärm 85 Phon bei demselben Betrieb betrug, das
heißt 40 Hüben pro Minute.
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Darüber hinaus war es möglich, den Energieverbrauch um einen großen
Betrag im Vergleich mit der konventionellen Öl-Hydraulikpresse zu senken.
Gemäß einem experimentellen Beispiel in einer später beschriebenen
Ausführungsform wurde der Motor der konventionellen Öl-Hydraulikpresse zu
100% bei 2,2 kW betrieben. Im Gegensatz hierzu wurde bei der Presse der
vorliegenden Erfindung mit derselben Leistungsfähigkeit ein Servomotor von
0,5 kW mit 50%iger Zeitauslastung betrieben, und die Menge an benötigter
elektrischer Energie betrug im Mittel 1/10 der im Falle der
Öl-Hydraulikpresse.
In einem den Lärmpegel betreffenden Vergleich zwischen der
Betriebsmethode einer erfindungsgemäßen Presse und einer herkömmlichen
mechanischen Presse wurde außerdem festgestellt, daß der Lärm um einen
großen Betrag auf im wesentlichen demselben Weg wie in dem Falle der oben
beschriebenen herkömmlichen Öl-Hydraulikpresse reduziert wurde. In
einem Größenvergleich zwischen der vorliegenden Erfindung und der
herkömmlichen Öl-Hydraulikpresse war es möglich, eine Presse mit einer Größe
zu realisieren, die der des Zylinderteiles der herkömmlichen
Öl-Hydraulikpresse gleicht, obwohl die realisierte Presse eine im wesentlichen der
letzteren Presse gleichende Leistung hatte. Mit anderen Worten kann die
erfindungsgemäße Presse wesentlich in ihrer Größe reduziert werden.
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In dem Fall, daß der Druckstempel einer Presse entworfen ist, einen
gewissen Hub zu durchlaufen, durchläuft der Druckstempel der herkömmlichen
mechanischen Presse während des Betriebes den gesamten
Konstruktionshub, selbst wenn es für die Arbeit des Druckstempels unnötig ist. Es ist daher
das Auftreten von Drift extrem gefährlich; daher war es bisher nötig,
vollständige Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen. Da die erfindungsgemäße
Servosteuerung ermöglicht, daß der Druckstempel unverzüglich mit voller
Geschwindigkeit bewegt und auch angehalten wird, wenn beispielsweise ein
fehlerhaftes Arbeitsstück mit Hilfe eines in der Matrize installierten
Detektors erkannt wird, kann der Druckstempel unverzüglich innerhalb einer
kurzen Strecke angehalten werden.
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Da der Weg des Druckstempels kurz ist und er sich nicht weiter als nötig
bewegt wie im Falle der herkömmlichen mechanischen Presse, kann die
erfindungsgemäße Presse sicher ohne die Gefahr verwendet werden, daß der
Finger der Bedienperson in den Zwischenraum zwischen dem am fernen Ende
des Druckstempels befestigten Werkzeug und dem Arbeitsstück eintritt. Da
es keine unnötige Bewegung gibt, wird außerdem die Arbeitseffizienz der
Presse verbessert. Zusätzlich ist es wesentlich, den Mechanismusteil der
mechanischen Presse zu ölen, und falls die Bedienperson vergißt, ihn zu ölen,
kann Pressen auftreten, und es kann unmöglich werden, die Maschine zu
verwenden. Daher war bisher die Notwendigkeit zu Ölen eine lästige
Angelegenheit. Es gab die Unannehmlichkeit, daß die ganze Presse mit Öl verschmiert
war.
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Bei der erfindungsgemäßen Presse ist der Mechanismusteil in einem
vollständig geschlossenen Kasten angeordnet, und dieser Kasten ist mit Öl
gefüllt. Es ist daher möglich, das lästige Ölen zu vermeiden, die Gefahr von
Fressen aufgrund von Ölmangel zu beseitigen und die Maschine stabil für eine
lange Zeitdauer zu verwenden. Darüber hinaus besteht der größte Vorzug
darin, daß das Öl, das in den den Kraftübertragungsmechanismus aufnehmenden
Rahmen gefüllt ist, eine Verringerung des mechanischen Lärmes ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung weist die oben beschriebenen Merkmale auf und
ist darauf gerichtet, die folgenden Gegenstände zu erreichen.
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Fig. 1 ist ein funktionelles Blockbild, das einen Überblick über die
Funktion der vorliegenden Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Sicht, die eine
allgemeine Sicht einer in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Presse 1 zeigt;
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Fig. 3 zeigt eine Steuer- und Anzeigetafel der erfindungsgemäßen
Servosteuerung;
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Fig. 4 ist ein Graph, der die Ortskurve der Bewegung des
Druckstempels zeigt;
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Fig. 5 ist ein funktionelles Blockbild, das die erfindungsgemäße
Servosteuerung im Detail zeigt;
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Fig. 6 zeigt Signale, die der Servosteuerung zugeführt und von diese
ausgegeben werden;
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Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der
erfindungsgemäßen Servosteuerung zeigt;
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Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Presse;
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Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Presse; und
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Fig. 10 ist ein Graph, der andere Beispiele der Ortskurve der Bewegung
des Druckstempels zeigt.
Beste Weise zum Durchführen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten
Zeichnungen näher beschrieben.
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Fig. 1 ist ein funktionelles Blockbild, das einen Überblick der Arbeitsweise
einer Presse und einer erfindungsgemäßen Servosteuerung für diese zeigt.
Eine Presse 1 ist mit einem Kraftübertragungsmechanismus zum Umwandeln
der Rotationskraft von einem Servomotor 20 in eine hin- und hergehende
Bewegung eines Druckstempels versehen, wie später beschrieben wird. Eine
Matrize 2 ist vorgesehen zum Durchführen eines gewünschten
Bearbeitungsprozesses, wie Schneiden, Stanzen oder Biegen. Aufbau und Funktion der
Matrize 2 sind bekannt und werden daher nicht näher beschrieben.
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Eine Steuer- und Anzeigetafel 3 ist eine Vorrichtung zum Eingeben und
Anzeigen von Befehlen für eine Reihe von Operationen der Presse 1 und von
anzuzeigenden Daten. Eine Servosteuerung 4 steuert und betreibt den
Servomotor 20 der Presse 1 als Reaktion auf durch die Bedienperson gegebene
Befehle von der Steuer- und Anzeigetafel 3. Die Servosteuerung 4 empfängt
außerdem Signale, beispielsweise ein Signale von einem an der Presse 1
befestigten Druckstempel-Positionsdetektor 5, Eingabe-/Ausgabe-Signale von einem
Zentralrechner oder ähnlichem, ein vom Inneren der Matrize 2 geliefertes
erfaßtes Signal und Eingabesignale 6 von verschiedenen Sensoren und Relais,
und sie verarbeitet diese Signale.
Presse
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Fig. 2 zeigt den Kraftübertragungsmechanismus der erfindungsgemäßen
Presse 1 und ist eine perspektivische Sicht davon, in der der Rahmen 10
teilweise aufgeschnitten ist. In dieser Ausführungsform ist die technische Idee der
vorliegenden Erfindung auf eine Kniehebelpresse angewendet. Der Rahmen
10 hat einen hohlen, parallelepipeden, kastenförmigen Aufbau. In dieser
Ausführungsform ist der Rahmen 10 durch Bearbeitung eines
Gußaluminiumstückes hergestellt. Diese Ausführungsform ist eine 1-5t-Presse zum Stanzen
von Leitungsrahmen von ICs, welche Presse eine Grundfläche von ungefähr
200·200 mm und eine Länge von ungefähr 300 mm aufweist. Der Rahmen
10 kann durch Schweißen von Stahlplatten hergestellt werden. Der Rahmen
10
weist ein Druckstempel-Führungsloch 13 auf, durch das ein Druckstempel
36 (später beschrieben) verläuft und sich absenkt, sowie eine Bohrung zur
Aufnahme der Ausgangswelle eines Servomotors 20, eine Montagebohrung
(nicht gezeigt) zur Aufnahme und Montage einer Kurbelwelle 24 und
ähnliches innerhalb des Rahmens 10.
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Diese Aufnahme- und Montagebohrungen sind mit entsprechenden O-Ringen
(nicht gezeigt) zum Verhindern des Auslaufens von in den Rahmen 10
gefülltem Getriebeöl versehen. Die seitliche Oberfläche des Bodens des Rahmens
10 ist mit Montagenuten 12 versehen, die durch U-förmige Schlitze gebildet
werden. Die Montagenuten 12 sind zum Befestigen des Rahmens 10 an einer
Struktur oder ähnlichem mit Hilfe von Bolzen gedacht, wenn die Presse 1
installiert wird. Eine Ölablaßöffnung 14 ist in dem Rahmen 10 in der Nähe
seines Bodens zum Ablassen des in dem Rahmen 10 enthaltenen Getriebeöls
ausgebildet.
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Die Ölablaßöffnung 14 ist so angeordnet, daß, wenn das das Innere des
Rahmens 10 füllende Getriebeöl abzulassen ist, eine in die Ölablaßöffnung 14
eingeschraubte Schraube zum Ablassen des Getriebeöls herausgedreht wird. Die
Oberseite des Rahmens 10 ist mit einer Öleinfüllöffnung 15 zum Einfüllen
von Getriebeöl versehen. Die Öleinfüllöffnung 15 zum Einfüllen von Getriebeöl
in den Rahmen 10 weist eine der Ölablaßöffnung 14 ähnliche Struktur auf.
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Getriebeöl wird in den Raum innerhalb des Rahmens 10 eingefüllt zum
Dämpfen von Geräuschen, die durch einen
Geschwindigkeitsreduziergetriebemechanismus (später beschrieben) und einen Kniehebelmechanismus 40
erzeugt werden, und zum Schmieren dieser Mechanismen. Vorzugsweise
wird ein Getriebeöl unter Berücksichtigung der Frequenz der erzeugten
Geräusche ausgewählt, so daß das verwendete Getriebeöl ausgezeichnete
Frequenz-Verringerungscharakteristika aufweist (in dieser Ausführungsform
wurde eine Reduktion von 8 Phon allein durch den Effekt des Getriebeöls
erreicht). Der Servomotor 20 ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie Bolzen,
an einem Einschnitt 11 des Rahmens 10 befestigt. Der Servomotor 20 ist in
der Lage, mit hoher Frequenz umzuschalten, das heißt mit 100 bis 500
Vorwärts- und Rückwärts-Umdrehungen pro Minute.
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Ein Ende einer Schneckenwelle 22 ist auf die Ausgangswelle (nicht gezeigt)
des Servomotors 20 gekeilt. Die Zähne einer Schnecke 21 kämmen mit den
Zähnen eines Schneckenrades 23. Die Zahnformen der Schnecke 21 und des
Schneckenrades 23 sind standardisiert. Die Schnecke 21 und das
Schneckenrad 23 bilden zusammen einen
Geschwindigkeitsreduziergetriebemechanismus. Eine scheibenförmige Kurbelwelle 24 ist auf die Welle des
Schneckenrades 23 gekeilt (nicht gezeigt).
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Ein Kurbelzapfen 25 ist an der Kurbelwelle 24 an einer Stelle befestigt, die
um einen vorgegebenen Betrag exzentrisch in bezug auf die Mitte der
Kurbelwelle 24 ist. Ein Ende eines Verbinders 30 sitzt drehbar auf dem
Kurbelzapfen 25. Das andere Ende des Verbinders 30 ist drehbar auf einer Welle 31
einer Kniehebelvorrichtung 40 angeordnet. Ein Ende eines oberen Arms 32,
der aus zwei parallelen Zweigen besteht, ist drehbar auf der Welle 31
angeordnet. Das andere Ende des oberen Armes 32 ist drehbar auf einer Welle 33
angeordnet.
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Darüber hinaus ist die Welle 31 drehbar mit einem Ende eines unteren
Armes 34 verbunden, der durch zwei parallele Zweige gebildet wird. Das andere
Ende des unteren Armes 34 ist drehbar auf einer Welle 35 angeordnet. Die
Welle 35 ist parallel zu der oben beschriebenen Welle 31 angeordnet. Die
Welle 35 ist drehbar mit einem Ende des Druckstempels 36 verbunden. Ein
Werkzeug (nicht gezeigt) zum Arbeiten ist mit bekannten Mitteln am fernen
Ende des Druckstempels 36 befestigt.
Steuer- und Anzeigetafel 3
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Fig. 3 zeigt detailliert die Steuer- und Anzeigetafel 3. Ein Netzschalter 51 ist
ein Schalter zum EIN-/AUS-Schalten der Stromversorgung der
Servosteuerung 4 und des Servomotors 20. Ein Start-Schalter 52 wird zum Starten
eines Automatikbetriebes (später beschrieben) der Servosteuerung 4 betätigt.
Ein Motoranfangs-Schalter 53 wird betätigt zum veranlassen, daß die
Servosteuerung 4 einen Anfangsbetrieb ausführt. Ein Automatik-/Manuell-Schalter
54 ist ein Umschalter zum Auswählen entweder eines Automatikbetriebes
oder eines Handbetriebes.
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Ein AUF-Schalter 55 ist ein Schalter zum Aktivieren des Druckstempels 36,
so daß dieser sich bei Handbetrieb aufwärts bewegt. Ein AB-Schalter 56 ist
ein Schalter zum Aktivieren des Druckstempels 36, so daß dieser sich bei
Handbetrieb abwärts bewegt. Ein Stop-Schalter 57 ist ein Schalter zum
Anhalten der Presse 1, wenn diese kontinuierlich unter Programmsteuerung
(später beschrieben) läuft. Eine Motorstromversorgungsüberwachungs-LED
58 ist ein Überwachungsgerät, das sich einschaltet, wenn die Presse 1
OFF-line ist, das heißt, wenn die Presse 1 nicht elektrisch mit einer anderen
Maschinen verbunden ist, und wenn eine Servomotor-Stromversorgungseinheit
110 eingeschaltet ist. Eine Pressenautomatikbetriebserlaubnis-LED 59 ist ein
so ausgebildetes Überwachungsgerät, das sich die LED einschaltet, wenn die
Presse 1 OFF-line und in einem Starterlaubnis-Zustand ist.
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Im folgenden werden die Funktionen der auf dem oberen Abschnitt der
Steuer- und Anzeigetafel 3 angeordneten Schalter beschrieben. Diese Schalter
werden gebraucht zum Setzen einer Bewegung des Druckstempels 36. Der
Hubsetzschalter 60 wird betätigt zum Setzen eines Bereiches, in dem sich
der Druckstempel 36 bewegen kann, das heißt, einer Länge der Bewegung
des Druckstempels 36. Der Schalter 60 hat einen Anzeigebereich 62 zur
numerischen Anzeige einer gesetzten Entfernung, das heißt, einer Länge. Ein
Negativstufen-Schalter 61a zum Dekrementieren ist an der Oberseite des
Anzeigebereichs 62 für jede darin angezeigte Ziffer angeordnet. Der
Negativstufen-Schalter 61a ist so ausgebildet, daß jedesmal, wenn er gedrückt wird, die
entsprechende in dem Anzeigebereich 62 angezeigte Ziffer um eine
Minimaleinheit vermindert wird.
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Ein Positivstufen-Schalter 61b, der an der Unterseite des Anzeigebereichs 62
angeordnet ist, ist derart ausgebildet, daß jedesmal, wenn er gedrückt wird,
die entsprechende angezeigte Ziffer im umgekehrten Sinne wie oben erhöht
wird. In dieser Ausführungsform ermöglicht es der Hubsetzschalter 60, einen
Hub in Einheiten von 1 mm (Minimalschritt) innerhalb eines Bereiches von 1
bis 29 mm zu setzen. Vom Gesichtspunkt des Mechanismus ist der
Druckstempel 36 in der Lage, sich um 80 mm zu bewegen; trotzdem genügt es, nur
einen Teil davon als Hub bei einem Preßvorgang zu verwenden. Demnach gibt
es keine Verschwendung bei dem Preßvorgang. Es wird darauf hingewiesen,
daß die in dieser Ausführungsform spezifizierten Zahlenwerte lediglich
Beispiele zum Erleichtern des Verständnisses dieser Ausführungsform
darstellen und in keiner Weise die vorliegende Erfindung beschränken.
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Alle im folgenden beschriebenen Schalter 63, 64, 65, 66, 67, 68 und 69 haben
dieselbe Funktion und Aufbau wie der oben beschriebene Hubsetzschalter 60
und unterscheiden sich voneinander lediglich durch die Stufen und
Einheiten von Daten, die durch sie zu setzen sind. Der Geschwindigkeit
A-Setzschalter 63 wird zum Setzen einer Operationsgeschwindigkeit des
Druckstempels 36 der Presse verwendet. Die Geschwindigkeit A ist eine gesetzte
Drehzahl des Servomotors 20 zur Steuerung desselben. In dieser
Ausführungsform kann die Geschwindigkeit A in Stufeneinheiten von 10 U/min.
innerhalb eines Bereiches von 10 U/min. bis 90 U/min. gesetzt werden. Der
Bremsstartpunkt-(S.D.P-)Setzschalter 64 wird verwendet zum Setzen einer
Position, an der der Druckstempel 36 seine Abstiegsgeschwindigkeit vor der
Durchführung eines Arbeitsvorganges verringert, was eines der bedeutenden
Merkmale der vorliegenden Erfindung ist. Dieser gesetzte Wert repräsentiert
einen Abstand vom unteren Totpunkt des Druckstempels 36. In dieser
Ausführungsform kann der gesetzte Wert in einem Schritt von 0,5 mm innerhalb
eines Bereichs von 0 mm bis 9,5 mm gesetzt werden.
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Falls der S.D.P-Setzschalter 64 auf 0 mm gesetzt ist, bewegt sich der
Druckstempel 36 ohne Abbremsen bis zum unteren Totpunkt. Der Geschwindigkeit
B-Setzschalter 65 wird zum Setzen einer Abstiegsgeschwindigkeit des
Druckstempels 36 ab einer mit dem S.D.P-Setzschalter 64 gesetzten Position. Die
Geschwindigkeit B wird prozentual in bezug auf einen durch den
Geschwindigkeit A-Setzschalter 63 gesetzten Wert gesetzt. In dieser Ausführungsform
wird die Geschwindigkeit B in Schritten von 10% innerhalb eines Bereichs
von 10 bis 100% gesetzt. Der Schaltuhr B-Setzschalter 66 ist ein Schalter,
der zum Setzen einer Anhaltperiode dient, während der der Druckstempel
36 an seinem unteren Totpunkt ruht.
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In dieser Ausführungsform kann die Aussetzdauer in Schritten von 0,1
Sekunden innerhalb eines Bereichs von 0 bis 9,9 Sekunden gesetzt werden. Der
Geschwindigkeit C-Setzschalter 67 wird zum Setzen einer
Aufstiegsgeschwindigkeit des Druckstempels 36 verwendet. In dieser Ausführungsform
kann die Geschwindigkeit C in Schritten von 10% innerhalb eines Bereiches
von 10 bis 100% in bezug auf einen gesetzten Wert für die Geschwindigkeit A
gesetzt werden. Der Beschleunigungsstartpunkt-(S.U.P-)Setzschalter 68
wird zum Setzen eines Abstandes vom unteren Totpunkt des Druckstempels
36 verwendet. Bis zu diesem gesetzten Punkt bewegt sich der Druckstempel
36 mit einer durch den Geschwindigkeit C-Setzschalter 67 gesetzten
Geschwindigkeit aufwärts.
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Der Schaltuhr B-Setzschalter 69 ist ein Schalter, der zum Setzen einer
Aussetzdauer verwendet wird, während der der Druckstempel 39 an seinem
oberen Totpunkt ruht. In diese Ausführungsform kann die Aussetzdauer in
Schritten von 0,1 Sekunden innerhalb eines Bereiches von 0 Sekunden bis
9,9 Sekunden gesetzt werden.
Ortskurve der Bewegung des Druckstempels 36
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Der Graph in Fig. 4 zeigt die Bewegung des Druckstempels 36. Die Abszisse
repräsentiert die Zeit t, während die Ordinate den Druckstempelhub S des
Druckstempels 36 repräsentiert. Die Bewegung des Druckstempels 36 wird
im folgenden anhand von Fig. 4 beschrieben. Zu Beginn befindet sich der
Druckstempel 36 an der Stelle (Ursprung O) des oberen Totpunkts, der
durch den in Fig. 2 gezeigten mechanischen Mechanismus bestimmt ist.
Diese Stelle befindet sich dort, wo ein Werkzeug am fernen Ende des
Druckstempels 36 befestigt ist oder wo eine vorbereitende Operation durchgeführt
wird. Diese Stelle wird mit Hilfe eines später beschriebenen Sensors 70
(siehe Fig. 6) erfaßt.
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Wenn die Presse 1 aktiviert wird, bewegt sich der Druckstempel 36 von der
Stelle des Ursprungs O zu einem Operations-Vorbereitungspunkt a, der dem
oberen Totpunkt der Operation entspricht. Der
Operations-Vorbereitungspunkt a ist ein Extrempunkt des Weges des Druckstempels 36 in der
Operation, das heißt, der obere Totpunkt des Preßvorgangs. Falls der oben
beschriebene Startschalter 52 gedrückt wird, wenn sich der Druckstempel 36
am Operations-Vorbereitungspunkt a befindet, beginnt der Druckstempel 36
seine Preßbewegung, das heißt, er beginnt die Bewegung von dem Preß-
Startpunkt zu der Starklärm-Position . Während des Intervalles der
Bewegung vom Preß-Startpunkt zur Starklärm-Position bewegt sich
der Druckstempel 36 mit einer mit dem Geschwindigkeit A-Setzschalter 63
gesetzten Geschwindigkeit. Als nächstes bewegt sich der Druckstempel 36
von der Starklärm-Position zu der Stop-Position , das heißt, zum
unteren Totpunkt.
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Die Geschwindigkeit des Arbeitsvorgangs während dieser Periode wird
mit dem Geschwindigkeit B-Setzschalter 65 gesetzt, und der Druckstempel
36 bewegt sich mit der gesetzten Geschwindigkeit B. Im allgemeinen wird
die Geschwindigkeit B kleiner als die gesetzte Geschwindigkeit A gesetzt. Da
die Geschwindigkeit, mit der der Druckstempel 36 gegen ein Arbeitsstück
schlägt auf ungefähr 1/3 (variabel) verringert wird, wird der Lärm extrem
reduziert. Der Druckstempel 36 ruht an seinem unteren Totpunkt während
des Intervalls zwischen der Stop-Position und der Stop-Position . Diese
Aussetzdauer wird mit dem Schaltuhr A-Setzschalter 66 gesetzt. Als nächstes
bewegt sich der Druckstempel 36 aufwärts von der Stop-Position zu der
Endposition .
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Die Aufstiegsgeschwindigkeit während dieser Periode wird mit dem
Geschwindigkeit C-Setzschalter 67 gesetzt. Die Endposition wird mit dem
S.U.P-Setzschalter 68 als Abstand vom unteren Totpunkt des Druckstempels
36 gesetzt. Die Geschwindigkeit der Bewegung von der Endposition zur
Stop-Position ist dieselbe wie die Geschwindigkeit der Bewegung im
Intervall der Bewegung. Die Stop-Position ist dieselbe wie der
Operations-Vorbereitungspunkt a aus der Sicht der Stellung des Druckstempels 36.
Dieselbe Bewegung wie die obige wird ab dem
Operations-Vorbereitungspunkt a wiederholt. Nach Abschluß der gesamten Operation kehrt die Presse
1 zu dem durch den Mechanismus der Presse 1 bestimmten Ursprung O
zurück.
Steuerung 4
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Fig. 5 ist ein funktionelles Blockbild, das detailliert die Steuerung 4 von Fig. 1
zeigt. Eine CPU 100 ist eine 16 Bit-Zentraleinheit, die allgemein die
Servosteuerung 4 steuert. Die CPU 100 empfängt durch eine Eingabe-/Ausgabe-
Einheit 101 die Bewegung des Druckstempels 36 betreffende Befehle, die
von der Steuer- und Anzeigetafel 3 stammen. Die CPU 100 überträgt
Geschwindigkeits- und Positionsbefehle von der Steuer- und Anzeigetafel 3 zu
einer Servogruppe 103.
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Die Servogruppe 103, die ausgebildet ist zum Speichern von
Bewegungsmustern des Druckstempels 36 im voraus, umfaßt einen Speicher zum Speichern
eines Programmes und von Arbeitsdaten, eine Zentraleinheit (CPU) und
einen
Verstärkerkreis zum Liefern von elektrischer Leistung an den
Servomotor. Die Servogruppe 103 ist kommerziell erhältlich unter einer Anzahl von
Namen, und ihre Struktur und Funktion sind bekannt; daher wird auf eine
genaue Beschreibung verzichtet. Als Antwort auf einen Befehl liefert die
Servogruppe 103 eine Ausgabe an den Servomotor 20. Wenn er diese Ausgabe
empfängt, dreht sich der Servomotor 20.
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Wenn der Servomotor 20 beginnt sich zu drehen, gibt der auf der
Ausgangswelle des Servomotors 20 angeordnete Detektor 5 die Drehung des
Servomotors 20 in Form eines elektrischen Digitalsignals 105 aus. In dieser
Ausführungsform ist der Detektor 54 ein optischer Codierer. Der Detektor 5 ist
jedoch nicht notwendigerweise hierauf beschränkt, und es ist möglich, jede
Art von Detektor, beispielsweise einen Induktions- oder Magnetdetektor zu
verwenden, vorausgesetzt, daß er zum Erfassen der Drehung entworfen ist.
Eine Stromversorgungseinheit 110 umfaßt einen Leistungstransformator oder
ähnliches zur Versorgung des Servomotors 20 mit elektrischer Leistung. Ein
Stromversorgungskreis 120, der einen Transformator, einen
Gleichrichterkreis usw. umfaßt, wird mit Wechselstrom gespeist zum Erzeugen von
Gleichstrom zum Treiben der CPU 100 und einer Stromversorgung für die Ausgabe
der CPU 100.
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In dieser Ausführungsform erzeugt der Stromversorgungskreis 120 die
notwendigen Gleichströme auf der Basis einer Wechselspannung von 100 V. In
dieser Ausführungsform erzeugt der Stromversorgungskreis 120
Gleichspannungen von 5 V, 12 V und -12 V aus einer Wechselspannung von 100 V. Die
Wechselspannung wird durch einen Unterbrecher 122 und einen
Rauschfilter 121 dem Stromversorgungskreis 120 zugeführt. Der Unterbrecher 122
wird verwendet zum Abschneiden eines Überstromes oder zum Abtrennen
der Eingangs-Stromversorgung, wenn sie nicht gebraucht wird. Der
Rauschfilter 121 ist ein elektrischer Filter zum Abschneiden von elektrischem
Rauschen, das durch die Stromversorgung eingegeben werden kann. Diese
verschiedenen Elemente waren vorher bekannt.
Eingangssignale für die CPU 100 und die Servogruppe 103
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Fig. 6 zeigt schematisch Signale, die in die CPU 100 und die Servogruppe
110 eingegeben werden. Als Eingabe werden der CPU 110 Signale von den
AUF- und AB-Schaltern 55 und 56 zugeführt, die jeweils zum Aufwärts- und
Abwärtsbewegen des Druckstempels im Handbetrieb verwendet werden. Ein
Obergrenzenschalter 70 und ein Untergrenzenschalter 71 sind jeweils an der
Ober- und Untergrenzenposition angeordnet, die durch den Mechanismus
der Presse 1 bestimmt sind. Der Obergrenzenschalter 70 zeigt den oben
beschriebenen Ursprung O an.
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Zusätzlich sind ein Türschloß-Endschalter 73, ein
Schutzhaubenschloß-Endschalter 74 und ein Ersatz-Endschalter, die zum Garantieren der Sicherheit
der Bedienperson mit einer Tür, einer Schutzhaube usw. (nicht gezeigt)
verkoppelt sind, sind an der Tür, der Abdeckhaube usw. angebracht. Außerdem
ist es zum Anhalten des Druckstempels 36 an den oben beschriebenen, durch
den Mechanismus bestimmten Ober- und Untergrenzenpositionen
notwendig, den Servomotor 20 anzuhalten. Für diesen Zweck sind Relais
vorgesehen, und zwar ein Obergrenzen-Operationsstop-Relais 76 und ein
Untergrenzen-Operationsstop-Relais 77. Eine Operationserlaubnis-Anzeigelampe 78 ist
eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen, daß die Presse 1 betrieben werden
kann.
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Ein Druckstempeldruck-Anzeigeabschnitt 7 ist beispielsweise auf dem
Oberteil des Rahmens der Presse 1 vorgesehen zum Erfassen des durch den
Druckstempel 36 ausgeübten Druckes. Der Abschnitt 7 umfaßt einen
Dehnungserfassungsabschnitt, einen Konverter zum Umwandeln einer Dehnung
in ein elektrisches Signal und zum Ausgeben einer dem Betrag der Dehnung
entsprechenden Spannung und einen Druckanzeigeabschnitt. Dieser
Ausgabewert wird verwendet zum Erfassen einer Unregelmäßigkeit des durch den
Druckstempel 36 ausgeübten Druckes. Der Dehnungserfassungsabschnitt ist
an der oberen Oberfläche des Rahmens 10 angebracht (siehe Fig. 2). An die
Servogruppe 110 sind ein Rückwärtsdreh-Verhinderungs-Relais 79, ein
Vorwärtsdreh-Verhinderungs-Relais 80 und ein Alarmrelais 81 elektrisch
angeschlossen.
Operationen der Presse 1 und der Servosteuerung 4
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Im folgenden werden die Operationen der Presse 1 und der Servosteuerung
4 beschrieben. Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm zur Ausführung durch die
Servosteuerung 4. Die Operationen der Servosteuerung 4 und der Presse 1 werden
anhand dieses Flußdiagrammes erklärt. Es ist zu beachten, daß P&sub1; bis P&sub1;&sub6; in
der Figur jeweils Schritte des Flußdiagramms bezeichnen. Die Bedienperson
stellt den Netzschalter 51 an der Steuer- und Anzeigetafel 3 auf EIN. Dann
wird der Motor-Startschalter 53, der ein Tastschalter ist, gedrückt zum
Verursachen eines anfänglichen Setzens der Servosteuerung, das heißt, zum
Ausführen einer Anfangsoperation.
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Der Hubsetzschalter 60, der Geschwindigkeit A-Setzschalter 63, der S.D.P-
Setzschalter 64, der Geschwindigkeit B-Setzschalter 65, der Schaltuhr A-
Setzschalter 66, der Geschwindigkeit C-Setzschalter 67, der
S.U.P-Setzschalter 68 und der Schaltuhr B-Setzschalter 69, die sich auf der Steuer- und
Anzeigetafel 3 befinden, werden betätigt zum Eingeben von Daten gemäß den
entsprechenden Funktionen dieser Schalter, wie in Fig. 4 gezeigt.
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Wenn die Taste des Startschalters 52 gedrückt wird, liest die CPU 100 die
durch die Schalter 60, 63, 65, 66, 67, 68 und 69 auf der Steuer- und
Anzeigetafel 3 gesetzten Daten ein, gemäß einem eingebauten Programm. Die Daten
werden in Schritt P&sub2; durch die CPU 100 an die Servogruppe 103
übermittelt. Die an die Servogruppe 103 übermittelten Geschwindigkeits- und
Positionsdaten werden in dem Speicher im Inneren der Servogruppe 103
gespeichert.
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Die Servogruppe 103 gibt gemäß einem zuvor in der Servogruppe 103
abgespeicherten Programm einen Vorwärtsdreh-Startbefehl an den Servomotor
20 aus (Schritt P&sub3;). Die Drehung des Servomotors 20 bewirkt, daß sich die
Schnecke 21, das Schneckenrad 23 und die Kurbelwelle 24 in der
erwähnten Reihenfolge drehen. Die Drehung der Kurbelwelle 24 in Richtung des
Pfeiles B bewirkt, daß der Kurbelzapfen 25 sich hin- und herbewegt, so daß
der Verbinder 30 in Richtung des Pfeiles B gezogen wird. Der Verbinder 30
zieht die Welle 31, wodurch der obere und untere Arm 32 und 34 gestreckt
werden. Folglich fährt der Druckstempel 36 nach unten aus.
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Der Druckstempel 36 hält an dem Operations-Vorbereitungspunkt a an
(Schritt P&sub4;), und nach einer vorgegebenen Anhaltperiode beginnt er einen
Preßvorgang (Schritte P&sub5; und P&sub6;). Die Geschwindigkeit während dieser
Periode ist bereits durch den Geschwindigkeit A-Setzschalter 63 gesetzt worden.
In der Zwischenzeit wird das Ausgangssignal 105 vom an der Ausgangswelle
des Servomotors 20 angebrachten Detektor 104 kontinuierlich der
Servogruppe 103 rückgeführt. Die gegenwärtige Position des Druckstempels 36
wird aus dem Rückführungssignal geschlossen.
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Wenn durch Zählen der Rückführungssignale erkannt wird, daß der
Druckstempel 36 die Starklärm-Position 03 erreicht hat (Schritt P&sub7;), bewirkt das
Programm in der Servogruppe 103, daß (im Schritt P&sub8;) die
Drehgeschwindigkeit des Servomotors 20 auf eine Geschwindigkeit umgeschaltet wird, die
durch den Geschwindigkeit B-Setzschalter 65 gesetzt ist. Insbesondere wird
die Drehgeschwindigkeit des Servomotors 20 auf einen vorbestimmten Anteil
in bezug auf den durch den Geschwindigkeit-A-Setzschalter 63 gesetzten
Wert verringert. Dies ist ein Bereich, in dem bei der konventionellen Presse
der stärkste Lärm erzeugt wird.
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Denn das an dem fernen Ende des Druckstempels befestigte Werkzeug übt
einen Schlag auf das Arbeitsstück aus, und in diesem Augenblick verursachen
das Arbeitsstück, das Werkzeug, usw. Schwingungen. Angenommen, daß der
durch den Mechanismus bestimmte Hub S ist, der durch den
Geschwindigkeit A-Setzschalter gesetzte Wert V ist, der durch den Hubsetzschalter 60
gesetzte Wert S&sub1; ist, der durch den S.D.P-Setzschalter 64 gesetzte Wert S&sub2; ist
und der durch den Geschwindigkeit B-Setzschalter 65 gesetzte Wert V&sub1; ist,
dann ist die Arbeitsgeschwindigkeit der herkömmlichen Presse t = S/V,
wohingegen die der vorliegenden Erfindung t&sub2; = (S&sub1;-S&sub2;)/V + S&sub2;/V&sub1; ist.
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Wir wollen einen Vergleich machen zwischen einem Fall, bei dem die durch
die oben beschriebenen Setzschalter 60, 63, 64, 65, 66, 67, 68 und 69 gesetzten
Beträge jeweils 13 mm (S&sub1;), 60 U/min. (V), 1,0 mm (S&sub2;), 30% (V&sub1;), 0s,
50%, 1,5 mm und 0,1 s sind, und einem Fall, in dem ein Arbeitsvorgang mit
einer konventionellen Öl-Hydraulikpresse bei einer gleichförmigen
Geschwindigkeit über den gesamten Hub, das heißt, 80 mm (S), durchgeführt
wird. Falls die anderen Bedingungen dieselben sind, wird die gesamte
Arbeitszeit auf ungefähr 1/5 der Arbeitszeit im Falle des Standes der Technik
verringert. Folglich wird der Lärm um eine große Spanne verringert und die
Arbeitseffizienz verbessert.
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Wenn in Schritt P&sub9; entschieden wird, daß sich der Druckstempel 36 am
unteren Totpunkt befindet, wird dann entschieden, ob eine Anhalteperiode
bereits durch den Schaltuhr A-Setzschalter 66 gesetzt worden ist oder nicht.
Falls JA, hält der Druckstempel 36 im Schritt P&sub1;&sub0; an. Wenn die
Anhalteperiode verstrichen ist, bewegt sich der Druckstempel 36 dann mit einer durch
den Geschwindigkeit C-Setzschalter 67 gesetzten Geschwindigkeit aufwärts
(Schritt P&sub1;&sub1;). Die Aufwärtsbewegung des Druckstempels 36 wird durch
Umkehren des Servomotors 20 bewirkt.
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Genauer gesagt wird, da der Servomotor 20 wie oben beschrieben umgekehrt
wird, der gesamte Hub (bezogen auf den Mechanismus) der Presse 1 nicht
verwendet. Trotzdem ist zu beachten, daß die Verwendung des gesamten
Hubes bezogen auf den Mechanismus nicht von der vorliegenden Erfindung
abweicht. Die Aufstiegsgeschwindigkeit wird im allgemeinen auf eine
verhältnismäßig niedrige Geschwindigkeit gesetzt. Dies wird deshalb gemacht, weil
das Arbeitsstück oder der Verschnitt an dem Werkzeug, das am fernen Ende
des Druckstempels 36 befestigt ist, durch Unterdruck festgesaugt sein kann
und es daher notwendig ist, dem festgesaugten Arbeitsstück oder Verschnitt
genügend Zeit zum Ablösen vom Werkzeug zu geben.
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Wenn in Schritt P&sub1;&sub2; festgestellt wird, daß sich der Druckstempel 36 in der
Endposition befindet, bewegt sich der Druckstempel 36 aufwärts mit
einer durch den Geschwindigkeit A-Setzschalter 63 gesetzten Geschwindigkeit
(Schritt P&sub1;&sub3;). In Schritt P&sub1;&sub4; wird entschieden, ob der Druckstempel 36 die
Startposition erreicht hat oder nicht. Als nächstes wird in Schritt P&sub1;&sub5;
entschieden, ob die durch den Schaltuhr B-Setzschalter 69 gesetzte Zeit
verstrichen ist oder nicht. Falls keine Zeit gesetzt worden ist, wird ein
anschließender Zyklus ähnlich dem vorigen sofort gestartet, falls der Automatikzyklus
gesetzt worden ist (Schritt P&sub1;&sub6;). Die Entscheidung darüber, ob der
Automatikzyklus gesetzt worden ist oder nicht, wird auf der Basis der Stellung des
Automatik-/Manuell-Schalters 54 getroffen.
Zweite Ausführungsform der Presse
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Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform, in der ein
Schraubenantriebsmechanismus für die in Fig. 2 offenbarte Presse verwendet wird. Die Bauteile,
die mit der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform übereinstimmen, werden
durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Riemenscheibe 202 ist auf
eine Ausgangswelle 201 des Servomotors 20 aufgekeilt. Die Riemenscheibe
202
steht mit einem Zahnriemen 203 in Eingriff. Der Zahnriemen 203 steht
seinerseits mit einer Riemenscheibe 204 in Eingriff. Eine Vorschubspindel
205 ist auf die Riemenscheibe 204 aufgekeilt.
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Die Vorschubspindel 205 wird mittels eines Lagers (nicht gezeigt) drehbar
durch den Rahmen 10 abgestützt. Die Vorschubspindel 205 steht in
Gewindeeingriff mit einem Schieber 206. Der Schieber 206 ist verschiebbar in
einer Gleitbahnrinne 207 angeordnet, die aus einer am Rahmen 10 befestigten
schwalbenschwanzförmigen Rinne besteht. Ein Stift 208 ist an dem Schieber
206 befestigt. Der Verbinder 30 sitzt drehbar auf dem Stift 208. Die
Anordnung des anderen Teiles dieser Ausführungsform ist dieselbe wie die der in
Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, und daher wird auf ihre Beschreibung
verzichtet.
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Der Ausgang des Servomotors 20 bewirkt, daß sich die Ausgangswelle 201,
die Riemenscheibe 202, der Zahnriemen 203, die Riemenscheibe 204 und
die Vorschubspindel 205 drehen, so daß der Schieber 206 bewegt wird. Die
Bewegung des Schiebers 206 bewirkt, daß sich der Stift 208 und der
Verbinder 30 bewegen, so daß eine Operation ähnlich zu der in der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
Dritte Ausführungsform der Presse
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Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 2 offenbarten Presse 1.
Eine Riemenscheibe 251 ist auf eine Ausgangswelle 250 des Servomotors 20
aufgekeilt. Die Riemenscheibe 251 steht mit einem Zahnriemen 252 in
Eingriff. Der Zahnriemen 252 steht seinerseits mit einer Riemenscheibe 253 in
Eingriff. Eine Schneckenwelle 254 ist auf die Riemenscheibe 253 aufgekeilt.
Eine Schnecke 21 ist an der Schneckenwelle 254 befestigt und entweder
einstückig mit oder getrennt von der Schneckenwelle 254 ausgebildet.
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Die Schnecke 21 kämmt mit einem Schneckenrad 23. Eine Kurbelwelle 24
ist koaxial an dem Schneckenrad 23 angebracht. Ein Kurbelzapfen 25 ist an
einer Stelle an der Kurbelwelle 24 befestigt, die exzentrisch in bezug auf die
Kurbelwelle 24 liegt. Ein Ende eines Verbinders 30 ist drehbar an dem
Kurbelzapfen 25 angebracht. Eine Welle 31 ist am anderen Ende des Verbinders
30 befestigt. Das obere Ende eines Druckstempels 36 ist drehbar an der
Welle
31 angebracht. Demnach bilden die Kurbelwelle, der Kurbelzapfen 25, der
Verbinder 30, die Welle 31 und der Druckstempel 36 zusammen ein
Kurbelgetriebe zum Umwandeln einer Rotationsbewegung in eine Linearbewegung.
Die Rotationsausgabe des Servomotors 20 wird über die Ausgangswelle 250,
die Riemenscheibe 251, den Zahnriemen 252, die Riemenscheibe 253, die
Schneckenwelle 254 und die Schnecke 21 zum Drehen der Kurbelwelle 24
übertragen. Wenn die Kurbelwelle 24 rotiert, läuft der exzentrische
Kurbelzapfen rund um die Mitte der Kurbelwelle 24. Diese Bewegung bewirkt, daß
sich der Verbinder 30 um den Kurbelzapfen 25 dreht. Die Drehbewegung des
Verbinders 30 betätigt den Druckstempel 36, so daß dieser sich auf- und
abbewegt.
Andere Ausführungsformen
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Der Druckstempel 36 in den vorhergehenden Ausführungsformen startet von
der Position des Pressenstartes , und die Geschwindigkeit des
Servomotors wird schrittweise an der Starklärm-Position geändert. Die Änderung
der Geschwindigkeit des Servomotors 20 ist jedoch nicht notwendigerweise
ausschließlich schrittweise, und die Drehzahl des Servomotors kann stufenlos
entlang einer annähernd quadratischen Kurve geändert werden. Die
stufenlose Änderung der Geschwindigkeit des Servomotors 20 ermöglicht, daß sich
die auf das Reduziergetriebe und den Druckstempel 3 einwirkende
Trägheitskraft glatt wie in Fig. 10(a) gezeigt ändert, so daß keine unnatürliche
Kraft auf die Presse einwirkt.
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Fig. 10(b) zeigt ein Beispiel, in dem die Geschwindigkeit einmal während des
Intervalls vom Pressenstart zu der Starklärm-Position geändert wird, so daß
zwei verschiedene Geschwindigkeitspegel vorhanden sind. Fig. 10(c) zeigt
ein Beispiel, in dem eine vertikal vibrierende Operation ausgeführt wird in
dem Intervall zwischen der Stop-Position und der Stop-Position , so
daß das am fernen Ende des Druckstempels 36 befestigte Werkzeug sanft von
dem Arbeitsstück gelöst wird.
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Streng genommen zeigt Fig. 4 nicht die Bewegung des Druckstempels 36,
sondern schematisch die Bewegung des Servomotors 20. Demgemäß ist es
zum Bewirken, daß der Druckstempel 36 die dargestellte Bewegung
durchführt, auch möglich, direkt die Bewegung des Druckstempels 36 zu erfassen
und den Servomotor 20 auf der Basis des erfaßten Wertes zu steuern. In
diesem Fall wird bevorzugt, das System unter Berücksichtigung der
Umwandlungscharakteristiken des Mechanismus zur Umwandlung einer
Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zu entwerfen. Dadurch wird es möglich,
streng die Geschwindigkeit und Position des Druckstempels 36 zu steuern.
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Die oben beschriebene Servosteuerung 4 verwirklich elektrisch die
Bewegung des Druckstempels 36; wie sich jedoch aus der vorhergehenden
technischen Idee der vorliegenden Erfindung ergibt, kann die Bewegung des
Druckstempels 36 auch durch eine Kombination eines mechanischen
Mechanismus, wie eines Nocken-, Getriebe- oder Hebelmechanismus, und einer
digitalen Servosteuerung, wie der oben beschriebenen, verwirklicht werden.
Eine derartige Anordnung weicht nicht vom Geist der vorliegenden
Erfindung ab. Außerdem kann die oben beschriebene digitale Servosteuerung
durch eine Analogsteuerung ersetzt werden, voraussetzt, daß sie in der Lage
ist, den Druckstempel auf der Basis der vorhergehenden Idee anzutreiben.
Diese Mechanismen können solche sein, die in verschiedenen Arten von
Industriemaschinen, wie Werkzeugmaschinen und Robotern, bekannt sind.
Industrielle Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, kann die Methode zum Betreiben einer Presse und
einer erfindungsgemäßen Servosteuerung für diese bei der plastischen
Verarbeitung unter Verwendung einer Presse angewendet werden, wie
beispielsweise Scheren, Stanzen oder Lochen, Biegen, Tiefziehen und Druckformen.
Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen die vorliegenden
Erfindung angewendet wird auf die Herstellung von Stiften aus Metallblech für
Halbleiter, ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf die Bearbeitung von
verschiedenen Teilen, wie metallische und nichtmetallische Teile für jede
Art von Industriemaschinen, Büromaschinen-Ausrüstung und Automobilen.