Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Position eines Maschinenelementes, z.B. des Maschinen¬ kopfes einer Bearbeitungsmaschine, das im Verlauf der Bearbeitung eines Werkstückes zu diesem hin- und von ^• * diesem weg-gerichtete Vorschub- und Rückzugsbewegungen ausführt, zu deren Verlaufs-Steuerung eine elektro- hydraulische Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die ein mit elektrischer Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer Ist-Wert-Rückmeldung arbeitendes Nachlauf-Regelventil umfaßt und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen. -.

Bei hydraulisch angetriebenen Maschinen, bei denen die Arbeitsbewegungen des Werkzeuges nachlaufgesteuert sind, das heißt ein z.B. mechanisch überwachter Ist-Wert der

Werkzeugposition gegenüber einem elektronisch vorgegebenen Soll-Wert der Werkzeugposition bezüglich des zu bearbeitenden Werkstückes, bedingt durch die Art der Steuerung des Bewegungsblaufes, um einen Schleppfehler As verzögert ist,

ist es in der Regel erforderlich, eine Überwachungs¬ einrichtung vorzusehen, mittels derer feststellbar ist, ob und/oder wann das Werkzeug eine bestimmte Position erreicht hat, sei es um feststellen zu können, ob das Werkzeug überhaupt seinen Arbeitshub ausgeführt hat, sei es um genau den Endpunkt seines Arbeitshubes erfassen zu können, wenn das Arbeitsergebnis davon abhängig ist, daß eine definierte Endposition tatsächlich erreicht wird, wie es z.B. bei einer Presse oder Prägemaschine der Fall ist. Bei periodisch arbeitenden Stanz- oder Nippelmaschinen hingegen, deren Arbeitszyklus mit ^• möglichst hoher Wiederholungsfrequenz durchführbar sein sollen, wird es in aller Regel genügen, eine Position des Werkstückes zu überwachen, nach deren Erreichen es als sicher angesehen werden kann, daß das Werkstück auch tatsächlich seinen Arbeitshub vollständig ausgeführt hat.

Zum Zweck einer derartigen Überwachung ist es bekannt, Endschalter einzusetzen, die .durch ein sich mit dem Werkzeug bewegendes Betätigungselement umschaltbar sind. Die Überwachung mit Endschaltern ist jedoch schwierig, da solche Schalter sehr genau justiert werden müssen und, je nach der Beschaffenheit des Werkstückes und des Werk¬ zeuges selbst auf verschiedene Hubwege sehr genau ein- stellbar sein müssen. Es kommt hinzu, daß sich bei End¬ schaltern nach längerem Gebrauch das Ansprechverhalten ändern kann, so daß NachJustierungen auch dann erforderlich werden können, wenn eine Maschine stets mit einem

bestimmten Werkzeugtyp und lediglich zur Bearbeitung ein und derselben Art von Werkstücken benutzt wird. Es kommt weiter hinzu, daß oftmals, wenn mit niedrigen Werten der Kreisverstärkung des Nachlaufregelkreises gearbeitet werden muß, unerwünscht lange Zykluszeiten inkauf zu nehmen sind, da abgewartet werden muß, bis das Werkstück nach einer durch die niedrige Kreisver¬ stärkung bedingten langen Einregelzeit den für eine Erfassung mittels eines Endschalters am besten geeigneten Tod seiner Arbeitsbewegung erreicht hat.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine- Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und präzise Einstellung der zu überwachenden Werkzeug- position gewährleistet und in Fällen, in denen das Werk¬ zeug in periodisch ablaufenden Arbeitszyklen seine Vorschub- und Rückzugsbewegungen mit hoher Wiederholung ^' s- frequenz ausführt, eine deutliche Verringerung der Zyklus¬ zeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merk¬ male gelöst.

Hiernach wird die Überwachung einer bestimmten Position des Werkzeuges in der Nähe eines durch die Soll-Wert- Vorgabe markierten End- bzw. Totpunktes der Werkzeug-

zeugbewegung dadurch erzielt, daß der Abstand des Regelventil-Betätigungsgliedes von dessen Grundstellung überwacht wird, und, wenn dieser Abstand einen vor¬ gebbaren, definierten Mindestwer ^' t unterschreitet, was gleichbedeutend damit ist, daß sich das Werkzeug dem Totpunkt nähert, das positionscharakteristische Überwachungssignal eines Näherungsschalters auslöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß die Überwachungseinrichtung durch elektronische Vor¬ gabe geeigneter End-Positions-Sollwerte sehr genau und ohne aufwendige Εinstell- oder Justierarbeiten auf die vom Werkzeug auszuführenden Hubstrecken an¬ gepaßt werden kann. Zum Einstellen der Einrichtung auf eine bestimmte Hubhöhe des Werkzeuges und eine bestimmte Materialdicke des Werkstückes bzw. Ver¬ formungstiefe desselben bedarf es lediglich einer zweckgerechten Programmierung der Sollwert-Vorgabe- Einrichtung, wobei, im Verlauf einiger weniger Last- arbeitshübe die zweckmäßigste Sollwert-Vorgabe rasch und mühelos ermittelt werden kann. Durch Wahl eines genügend großen Übersetzungsverhältnisses, mit den Auslenkungen des Ventil-Betätigungsgliedes in, z.B. rotatorische, Auslenkungen des Betätigungs- gliedes des Näherungsschalters umgesetzt werden, ist auf einfache Weise eine hohe Empfindlichkeit der Über¬ wachungseinrichtung gegenüber Änderungen der Position des Ventil-Betätigungsgliedes und damit auch eine hohe Präzision der Positions-Istwert-Überwachung erreichbar.

Wird die Sollwert-Vorgabe so gesteuert, daß eine End¬ position vorgegeben wird, die jenseits der Endposition liegt, die vom Werkzeug erreicht werden muß und weiter der Näherungsschalter so eingestellt, daß das Ist- Positions-Anzeigesignal eintritt, kurz bevor das Werk¬ zeug seinen notwendigen Arbeitshub ausgeführt hat und weiter das Anzeigesignal des Näherungsschalters dann die Sollwert-Vorgabe für die Rückzugsbewegung auslöst, so können ansonsten abzuwartende Einregelzeiten, die verstreichen würden, bis das Werkzeug seine Soll-End¬ position erreicht hätte, gleichsam "abgeschnitten" werden. Dies ist insbesondere für periodisch arbeitende Maschinen von großem Vorteil, ei≥ die Zykluszeiten * drastisch herabgesetzt werden können, wodurch eine erhöhte Wirtschaftlichkeit einer mit der erfindungs¬ gemäßen Einrichtung ausgerüsteten Maschine erzielt wird. Eine erfindungsgemäße Einrichtung, durch die, wie es z-.B bei einer Formpresse oder einer Prägemaschine ^" erforderlich ist, das Einlaufen des Werkstückes in eine genau zu erreichende Endposition überwachen soll, kann bezüglich der Sollwert-Vorgabe auch dahingehend gesteuert werden, daß eine einem größeren als dem tatsächlich zu durchlaufenden Hubweg entsprechende Sollwert-Vorgabe vorgenommen wird und, sobald das Ist- Positions-Anzeigesignal des Näherungsschalters anzeigt, daß sich das Werkzeug in unmittelbarer Nähe seiner mit der erwünschten Werkstückverformung verknüpften Position befindet, die Sollwert-Vorgabe auf diese Position zurück¬ genommen wird. Auch hierdurch können im Ergebnis Ver- kürzungen der erforderlichen Vorschub-Zeiten erzielt werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ist dem grundsätz¬ lichen Aufbau nach ein im Rahmen der erfindungsgemäßen Einrichtung einsetzbarer Näherungsschalter umrissen, der mehr im einzelnen wie durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 angegeben, mit Hilfe eines Hall- Generators als Schaltelement, alternativ, wie durch die Merkmale des Anspruchs 5 angegeben, mit Hilfe von einer oder mehreren Lichtschranken realisiert sein kann.

Die Gestaltung des Näherungsschalters gemäß den Merk¬ malen des Anspruchs 6 hat den Vorteil, daß der Nähe¬ rungsschalter auf einfache Weise an die Durchfluß - Charakteristiken verschiedener Nachlauf-Regelventile auf einfache Weise angepaßt werden kann.

Durch die- Merkmale des Anspruchs 7 sind Einsatzmöglich¬ keiten der erfindungsgemäßen Einrichtung angegeben, für die deren Einsatz unter Gesichtspunkten der Zykluszeit- Verkürzung besonders vorteilhaft ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1a ein Blockschaltbild einer nachlaufgesteuerten und 1b elektrohydraulischen AntriebsVorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Über¬ wachung der Position des Ventil-Betätigungs- gliedes eines im Rahmen des Nachlauf-Regel¬ kreises vorgesehenen Nachlauf-Regelventils sowie den Aufbau dieses Nachlauf-Regelventils,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische Ansicht der im Rahmen der AntriebsVorrichtung gemäß den Fi¬ guren 1a und 1b vorgesehenen erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung,

Fig. 3 die Überwachungseinrichtung gemäß Figur 2, teilweise im Schnitt längs der Linie III-III der Figur 2 sowie

Fig. 4 je ein Diagramm zur Erläuterung der Funktion und 5 er in den Figuren 2 und 3 dargestellten über- wachungseinrichtung.

Zur Erläuterung der im einzelnen in den Figuren 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtung zur Posi¬ tions-Ist-Wert-Überwachung eines mittels einer hydrau- lischen AntriebsVorrichtung antreibbaren Werkzeuges, z.B. eines Stanz-Werkzeuges oder eines Pressenbärs, sei zunächst auf die Figuren 1a und 1b verwiesen, an¬ hand derer der Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Ein¬ richtung 10 vorab erläutert wird:

Im Rahmen einer lediglich schematisch durch einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 11 und ein durch diesen angetriebenes Stanz-Werkzeug 12 repräsen¬ tierten Stanz-Maschine, z.B. einer sogenannten Nippel- Maschine, die mit periodisch wiederholten Stanzzyklen arbeitet, ist zur Steuerung der Eil-Vorschub-, Last- Vorschub- und Eil-Rückzugsbewegungen ein insgesamt mit 13 bezeichnetes elektrohydraulisches Nachlauf-Regelventil an sich bekannten Aufbaues vorgesehen, das mit elektri- scher Soll-Wert-Vorgabe und mechanischer. Ist-Wert-Rück¬ meldung arbeitet.

Der prinzipielle Aufbau dieses Nachlauf-Regelventils ist, soweit, für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 erforderlich, der Figur 1b, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, entnehmbar. Das Nachlauf-Regelventil ist als 4/3-Wege-Ventil aus¬ gebildet mit insgesamt vier Ventil-Einsätzen, die un¬ abhängig voneinander einstellbare Steuerkanten haben. Diese Ventil-Einsätze sind beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel als Kegelsitzventils 16, 17, 18 und 19 ausgebildet; diese Ventile sind paarweise durch axiale Verschiebung eines Ventil-Betätigungsgliedes 14 in eine Offen- bzw. Durchflußstellung steuerbar:, wobei die Auf-Steuerung gegen die Wirkung von Rückstellfedern er¬ folgt. Es versteht sich, daß anstelle von Kegel-Sitz¬ ventilen auch Kolben-Ventile vorgesehen sein könnten. In den alternativen Durchfluß-Stellungen I und II dieses Nachlauf-Regelventiles 13 sind die beiden Arbeits- räume 22 und 23 des Antriebszylinders 11 alternativ an den P-Hochdruck-Ausgang der hydraulischen Druck¬ versorgungsquelle bzw. den Tank T derselben angeschlossen.

In der Darstellung der Figur 1a ist die mit I bezeichnete Durchflußstellung des Nachlauf-Regelventils den Eil- und Last-Vorschubbewegungen des Stanz-Werkzeuges 12 zugeordnet und die mit II bezeichnete Durchflußstellung den Eil- Rückzugsbewegungen des Stanz-Werkzeuges 12 bzw. des Kolbens 24 des Antriebszylinders 11.

Die Positions-Soll-Wert-Vorgabe,durch deren zeitliche Folge im Ergebnis auch eine Werkzeug-Geschwindigkeits-Vorgabe erfolgt, geschieht durch Schrittmotor gesteuerte Rotation - einer Spindelmutter 26, die drehbar in einer Hülse 27 gelagert ist, die in Richtung der Längsachse 28 des Ventil¬ gehäuses 29 in diesem in axialer Richtung in-und her-ver-- schiebbar angeordnet, jedoch gegenüber dem Gehäuse nicht verdrehbar ist. Mit dieser Hülse ist das deren axiale Bewegungen mit ausführende Ventil Betätigungsglied 14 verbunden. In der dargestellten Grundstellung des Nach¬ lauf-Regelventils 13 sind sämtliche 4 Kegel-Sitzventile gesperrt. Durch eine Verdrehung der Spindelmutter, in Richtung des Pfeils 29 gesehen, im Uhrzeigersinn erfährt das Ventil Betätigungsglied 14 eine Auslenkung \ , gemäß Figur 1b nach links, wodurch die beiden Kegel¬ sitzventile 16 und 17 aufgesteuert werden und dadurch der obere Arbeitsraum 22 des AntriebsZylinders 11 an den . P-Druckausgang und der untere Arbeitsraum 23 des Antriebs-* Zylinders 11 an den Tank der - nicht dargestellten - hydraulischen Versorgungs-Druckquelle angeschlossen sind. Dies entspricht der Durchflußstellung I, in der sich der Kolben 24 "nach unten" bewegt. Bei einer Drehung der , Spindelmutter 26 im gegen Uhrzeigersinn erfährt das Ventilbetätigungsglied 14 eine Auslenkung £2, gemäß Figur 1b nach rechts, und das Nachlauf-Regelventil 13 wird dadurch in seine den Rückzugsbewegungen des Hydraulik¬ zylinders 11 zugeordnete Durchflußstellung II gesteuert.

Die Ist-Wert-Rückmeldung der Position des Kolbens 24 des Antriebszylinders 11 bzw. des von diesem angetriebenen Stanz-Werkzeuges 12 erfolgt über einen insgesamt mit 32 bezeichneten Zahnstangentrieb , dessen Zahnstange 33 die Bewegungen des Kolbens 24 mit ausführt, und dessen Ritzel 34 mit einer Rückmeldespindel 36 drehfest ver¬ bunden ist, die ihrerseits in dem Gehäuse 29 des Nach¬ lauf-Regelventils in axialer Richtung nicht verschiebbar gelagert ist. Diese Rückmeldespindel 36 kämmt, beim dar- gestellten speziellen Ausführungsbeispiel über Gewinde¬ kugeln 37 mit einem Innengewinde der Spindelmutter 26. Die Funktion des insoweit seinem Aufbau nach erläuterten Nachlauf-Regelventils 13 besteht darin, daß die durch den Zahnstangentrieb 32 vermittelten Rotationsbewegungen der Rückmeldespindel 36 Auslenkungen des Ventilbetätigungs¬ gliedes 14 bewirken, welche den durch die Positions-Soll- wert- orgabewegungen der Spindelmutter 26 entgegengesetzt gerichtet sind, mit der Folge, daß bei Gleichheit von Positions-Ist- und Positions-Soll-Wert das Ventilbetätigungs- glied 14 sich in seiner in der Figur 1b dargestellten Grund¬ stellung 0 befindet.

Die erfindungsgemäße Einrichtuno. 10 zur Soll/Ist-Wert- überwachung der Position des Werkzeuges 12 ist dahingehend ausgebildet, daß sie diese Grundstellung des Ventilbetäti¬ gungsgliedes 14 erfaßt bzw. auf Positionen des Ventil¬ betätigungsgliedes 14 anspricht, die dieses einnimmt, wenn sich das Werkzeug noch in einem definierten Abstand z.B. von seiner für den Abschluß eines Arbeitszyklus charakte- ristischen End-Stellung befindet.

Zur Erläuterung des Aufbaues der Soll/Ist-Wert-Überwachungs- einrichtung 10 sei nunmehr auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen und auf deren Einzelheiten wiederum ausdrücklich verwiesen :

Die erfindungsgemäße Soll/Ist-Wert-überwachungsein- richtung 10 ist ihrem grundsätzlichen Aufbau nach ein Näherungsschalter, der ein charakteristisches ^■ • Signal erzeugt, wenn das Ventilbetätigungsglied 14, nachdem es durch.die Positions-Soll-Wert-Vorgabe um eine mit einem bestimmten Schleppfehler Δ s verknüpfte Strecke £ _* bzw. £ ₂ aus seiner Grundstellung aus¬ gelenkt war, wieder in seine Grundstellung zurück¬ kehrt, was z.B. in der Abschlußphase der Arbeits- Vorschubbewegung der Fall ist, wenn die im Sinne des Werkzeug-Vorschubes erfolgende Soll-Wert-Vorgabe be¬ endet ist. In dieser Betriebsphase läuft der Antriebs¬ zylinder 11 mit einer durch die Kreisverstärkung des Regelkreises bestimmten Einregelzeit T, die durch die Beziehung

K K Δ X- ^■ ' ' V V gegeben ist, allmählich in die durch den Endwert der Sollwert-Vorgabe bestimmte Stellung ein, wobei in der vorstehenden Beziehung mit K die Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises und mit Δ x der zulässige Positionsfehler bezeichnet sind, der nach Ablauf der Einregelzeitspanne noch besteht bzw. hingenommen werden kann, wobei dieser Positionsfehler kleiner ist als die Schrittweite der Sollwert-Vorgabe.

Diese Einregelzeit kann in praktischen Fällen - wegen der z.B. mit einer Umschaltung von Eil- auf Last-Betrieb verknüpften Reduzierung der Kreisverstärkung sehr groß sein und in Extremfällen ein Mehrfaches der Zeitspanne betragen, die für den Eil-Vorschub und den Last-Vor¬ schub des Stanzwerkzeugs 12 benötigt wird. Um diese

Einregelzeit nicht abwarten zu müssen, sondern, nach¬ dem das Werkzeug 12 seinen Arbeitshub durchgeführt, d.h. z.B. das Werkstück 38 (vgl. Fig. 1a) durchstoßen hat, ist die erfindungsgemäße Soll/Ist-Wert-überwachungs- =. einrichtung weiter so ausgebildet, daß der insgesamt mit 40 bezeichnete Näherungsschalter ein Ausgangssignal, das die Umschaltung der AntriebsVorrichtung 11,13 von Last-Vorschub- auf Eil-Rückzugs-Betrieb umschaltet, schon dann erzeugt, wenn das Ventil-Betätigungsglied .4 seine Grundstellung , die für Gleichheit von Positions- Ist- und Positions-Soll-Wert charakteristisch wäre, noch nicht erreicht hat, sondern sich noch in einem kleinen, einem Bruchteil seiner maximalen Auslenkung entsprechen¬ den, definierten Abstand von dieser Grundstellung be- findet.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 ist als Betätigungsglied für den Näherungsschalter 40 eine kreisrunde Scheibe 41 vorgesehen, die dem Gehäuse 29 des Nachlauf-Regelventils um eine Achse 42, welche recht¬ winklig zur Längsachse 28 des Nachlauf-Regelventils 13, entlang derer die Verschiebebewegungen des Ventil-Betäti¬ gungsgliedes 14 erfolgen, verläuft. In der Darstellung der Fig. 2 verläuft diese Längsachse 28 des Nachlauf- Regelventils senkrecht zur Zeichenebene. Das Ventil- Betätigungsglied 14 ist über eine Fingerkupplung 43, de¬ ren Kupplungsfinger 44 in seitlichem Abstand von der Drehachse 42 des Betätigungsgliedes 41 des Näherungs¬ schalters 40 verläuft, mit dem Betätigungsglied 41 antriebsgekoppelt, derart, ^' daß Auslenkungen des Ventil- Betätigungsgliedes 14 in Drehungen der Scheibe 41

umgesetzt werden, die in Richtung des Pfeils 46'der Fig. 3 erfolgen. Das scheibenseitige Kupplungselement 47 *, der Fingerkupplung ist als U-förmiger Federstahlbügel ausgebildet, dessen einer Schenkel in eine radiale Bohrung der Drehwelle 48 der Scheibe 41 eingesteckt ist und in spielfreiem Eingriff mit dem Kupplungs¬ finger 44 der Fingerkupplung 43 steht, wobei dieser Bügel ein Langloch 49 begrenzt, das die bei einer Rotation der Scheibe 41 erforderlichen Ausgleichs- bewegungen zwischen dieser und dem Kupplungsfinger 44 ermöglicht.

Die Scheibe 41 hat einen Radius R, der in typischer Auslenkung etwa fünfmal größer ist als der Abstand der Achse 42 der La'gerwelle 48 von der zentralen Achse 51 des 44. Dies bedeutet, daß die entlang des Umfangs der Scheibe gemessene Auslenkung der Ränder 52 und 53 einer randoffenen Ausnehmung 54 der Scheibe 41 fünfmal größer als die axialen Auslenkungen £.. und £ ^" ₂ des Ventil-Betäti¬ gungsgliedes 14. Bei dieser Übersetzung kann die Position des Veritil-Betätigungsgliedes 14 mittels des Näherungsschalters 40, der innerhalb eines Bereiches von 0,5 mm auf Winkelbewegungen der Ränder 52 und 53 der Ausnehmung 54 anspricht, auf 1/10 mm genau gemessen werden.

In spezieller Gestaltung des Näherungsschalter umfaßt dieser einen Hall-Generator 56, in dessen Arbeits-Magnetfeld H, das, wie durch den Pfeil 57 angedeutet, transversal zur Scheibe 41 gerichtet ist, der äußere Rand 58 der Scheibe hineinragt, wobei angenommen sei, daß das Ausgangssignal des Hall-Generators 56 ein Hoch-Pegelsignal ist, wenn sich der Scheibenrand 58 im Bereich des Magnetfeldes 57 befindet, und ein Niedrig-Pegel-Ausgangssignal, wenn die Randausnehmung 54 der Scheibe 41 in das Magnetfeld 57 gelangt. Die Ränder 52 und 53 der U-förmigen Randaus¬ nehmung 54 sind bezüglich der radialen Mittelebene 59 der Randausnehmung 54 so angeordnet, daß der Wechsel des Ausgangssingalpegels des Hall-Generators 56 in beiden möglichen Drehrichtungen 46 der Scheibe jeweils dann eintritt, wenn sich das Ventil-Betätigungsglied 14, in den beiden alternativen Verschieberichtungen gesehen, jeweils in demselben Abstand von seiner Grundstellung befindet.

Es versteht sich, daß, je nach Zweck der Überwachungs- Einrichtung die Ausnehmung 54 auch so gestaltet sein kann, daß der Näherungsschalter, wenn sich das Ventil- Betätigungsglied in alternativen Richtungen auf seine Grundstellung zu bewegt, in verschiedenen Abständen desselben von der Grundstellung anspricht.

Alternativ zu einer Scheibe mit einer randoffenen Aus¬ nehmung 54 kann auch eine Scheibe mit einem radial vor¬ springenden Flügel benutzt werden. Des weiteren ist es auch möglich, anstelle eines Hall-Generators eine Lichtschranke vorzusehen, deren Lichtstrom entweder durch den Scheibenrand 58, 52, 53 oder durch einen an¬ stelle einer Ausnehmung 54 vorgesehenen radialen Flügel unterbrechbar ist. Auch induktive oder kapazitive Näherungsschalter können im Rahmen einer erfindungs¬ gemäßen Soll/Ist-Wert-Überwachungseinrichtung Einsatz finden.

Im Folgenden wird anhand des Diagramms der Fig. 4, am am Beispiel einer Stanzmaschine, die mit periodisch wiederholten Arbeitszyklen arbeitet, die typische Funktion einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 er- b läutert.

In der Darstellung der Fig. 4 ist davon ausgegangen, daß die zum Werkstück 38 hin gerichtete Abwärtsbewe¬ gung des Werkzeuges 12, die zunächst als Eilbewegung o abläuft, schon vor dem Zeitpunkt t _Q in eine Last- Bewegungsphase übergegangen sei, in der sich das Werk¬ zeug 12 langsamer bewegt, die AntriebsVorrichtung dafür aber eine größere Vorschubkraft entfaltet, die für das Durchstanzen des Werkstückes 38 erforderlich ist. Die 5 Ist-Position des Werkzeuges 12, deren zeitliche Ent¬ wicklung durch die in ausgezogenen Linien dargestellte Verlaufskurve 62 der Fig. 4 wiedergegeben ist und die Soll-Wert-Vorgabe, deren zeitliche Entwicklung durch die insgesamt mit 61 bezeichnete, strich-punktiert 0 gezeichnete Verlaufskurve der Fig. 4 wiedergegeben ist, unterscheiden sich dann um ein Δ s, das durch die Beziehung Δ s = V/K _v gegeben ist, wobei v die Vorschub¬ geschwindigkeit und K _v die sogenannte Kreisverstärkung des Nachlauf-Regelkreises bezeichnen. Es sei ohne Be- 5 schränkung der Allgemeinheit angenommen, daß dieser Schleppfehler Δ s etwa gleich der Dicke des Werk¬ stückes 38 sei.

Das Stanzwerkzeug 12 bewegt sich zunächst mit konstanter 0 Geschwindigkeit auf Werkstück 38 zu, wobei es im Zeit¬ punkt t-* die Oberseite des Werkstückes 38 berührt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht die Soll-Wert-Vorgabe schon dem Arbeitshub, d.h., daß, falls die Ist-Position der Soll-Wert-Vorgabe entspräche, das Werkzeug 12 das

Werkstück 38 schon durchstoßen hätte und seine Stanz¬ kante in Höhe der unteren Begrenzungsfläche des Werk¬ stückes 38 verliefe. Durch die Soll-Wert-Vorgabe wird aber weiterhin ein Abwärtshub des Werkzeuges 12 vorge- geben, der einer Endposition 63 unterhalb des Werk¬ stückes 38 entspricht. Durch diese Art der Soll-Wert- Vorgabe wird gleichsam ein Ziel "unterhalb" des Werk¬ stückes 38 anvisiert, damit die AntriebsVorrichtung das Werkzeug 12 mit voller Kraft in das Werkstück 38 hinein- treibt. Vom Zeitpunkt t2 an wird die Soll-Wert-Vorgabe auf einem konstanten Wert gehalten, der einer Endposition des Werkzeuges 12 unterhalb des Werkstückes 38 entspricht, somit einer Position, die das Werkzeug erst nach einer relativ. langen Einregelzeitspanne, d.h. etwa im Zeit- punkt t5 erreichen würde, da vom Zeitpunkt t.2 ^an äie Geschwindigkeit des Werkzeuges 12, mit der es sich. _a der durch die Soll-Wert-Vorgabe bestimmten Position nähert, exponentiell abnimmt. Die Überwachungseinrichtung 10 ist nun so eingestellt, daß sie ihren Ausgangssignalpegel wechselt, wenn das Werkzeug 12 das Werkstück 38 durch¬ stoßen hat, was im Zeitpunkt t der Fall ist. Von diesem Zeitpunkt an wird durch die Soll-Wert-Vorgabe-Einrichtung eine Rückzugsbewegung des Werkstückes vorgegeben, wie durch den aufsteigenden Ast 64 der Soll-Wert-Verlaufs- kurve 61 veranschaulicht ist, wobei im Zeitpunkt t Gleichheit von Soll-Wert und Ist-Wert erreicht wird.

Aufgrund der mittels der Überwachungseinrichtung 10 er¬ zielten Positions-Ist-Wert-Meldung, durch die erkannt wird, daß das Werkstück 38 durchgestanzt ist, d.h., daß Werkzeug 12 seinen Arbeitshub ausgeführt hat, kann un¬ mittelbar im Anschluß hier ^' an die Rückzugsbewegung des Werkzeuges 12 eingeleitet werden. Es wird nicht abge¬ wartet, bis das Werkzeug 12 in eine durch die Soll-Wert- Vorgabe markierte Position eingelaufen ist, sondern

es wird die Einregelzeit gleichsam "abgeschnitten" und dadurch erreicht, daß das Werkstück schon zu einem Zeit¬ punkt, z.B. dem Zeitpunkt t5 in seine Ausgangssstellung für den nächsten Arbeitszyklus gelangt sein kann, zu dem zr> es ansonsten erst seine vom Zeitpunkt t2 an vorgegebene Soll-Position erreicht hätte.

Die insoweit erläuterte und erfindungsgemäß ausgenutzte Art der Soll-Wert-Vorgabe und Positions-Ist-Wert-Rück- 0 meidung ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Arbeits¬ bewegungen, die das Werkzeug 12 auszuführen hat, periodisch in möglichst kurzen Zykluszeiten auszuführen sind, wie es z.B. bei einer Nippel-Maschine der Fall ist. Bei einer solchen Anwendung kommt es nicht darauf an zu wissen, 5 wann genau die für die Erzielung des Arbeitsergebnisses - - des Durchstanzeήs des Werkstückes 38 - erforderliche Position erreicht ist, sondern nur darauf, daß diese Position erreicht worden ist.

0 Die erfindungsgemäße Einrichtung 10 kann aber auch zur Anzeige dafür eingesetzt werden, wann eine für die Er¬ zielung des Arbeitsergebnisses erforderliche Position des Werkzeuges 12 erreicht ist, d.h. z.B., wann der für die Erzielung einer bestimmten Werkstücksverformung bei 5 einer Präge-Presse erforderliche Hub vollzogen ist, über den hinaus das Werkzeug 12 nicht weiterbewegt werden soll. Für einen solchen Einsatzfall wird die erfindungsgemäße Einrichtung 10 so eingestellt, daß das positionscharakte¬ ristische Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung 10

30 dann ausgelöst wird, wenn das Werkzeug den größten Teil seines für die erwünschte Werkstückverformung erforder¬ lichen Hubes ausgeführt hat und somit davon ausgegangen werden kann, daß es im Verlauf der durch die Kreisver¬ stärkung des Nachlauf-Regelkreises bestimmten Einregel-

zeit auch seine der Soll-Wert-Vorgabe entsprechende Endposition sicher erreichen wird. In einem solchen Einsatzfall wird daher die Überwachungseinrichtung 10 so eingestellt, daß der Wechsel ihres Ausgangssignal- pegels in der Darstellung der Fig. 4 in einem Zeit¬ punkt tß' eintritt, in dem das Werkzeug eine Position erreicht hat, die praktisch der Soll-Endposition ent¬ spricht.

Abschließend sei anhand der Fig. 5 noch auf eine Ein¬ satzmöglichkeit bzw. Betriebsart der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 eingegangen, die auch bei Bearbeitungs- . Vorgängen, wie Präge- oder Pressvorgängen, eine deut¬ liche Verkürzung der Zeitspanne ermöglicht ist, die bis- zur Beendigung des eine erwünschte Verformung vermit¬ telnden Arbeitshubes des Presswerkzeuges verstreicht.

Als Erläuterungsbeispiel für diese Betriebsart sei ein Pressvorgang angenommen, bei dem z.B, ein Karosserieblech in eine vorgegebene Form gepreßt werden soll.

Die Fig. 5 zeigt in einer zur Fig. 4 analogen Verlaufs^ kurven-Darstellung in strich-punktierten Linien die zeit¬ liche Entwicklung der Soll-Wert-Vorgabe und in ausgezocenen Linien die zeitliche Entwicklung der Ist-Position des ∑ress- werkzeuges.

In der Fig. 5 ist durch die parallel zur Zeit-Achse - der Abszisse des Diagramms - verlaufende Gerade 66 die Position des Presswerkzeuges markiert, in der dieses das Werkstück, im Lastbetrieb von obenher kommend, berührt, was im Zeit¬ punkt t2 der Fall sei. Durch die parallel zur Abszisse verlaufende Gerade 67 ist die zu erreichende Endposition des Werkzeuges repräsentiert, die dieses zur Erzielung

der erwünschten bleibenden Verformung des Werkstückes er¬ reichen muß. Im Zeitpunkt - _j entspricht die Soll-Wert-Vor¬ gabe, repräsentiert durch die Verlaufskurve 61* erstmalig dieser Position. Die Soll-Wert-Vorgabe wird, wie schon an- hand der Fig. 4 erläutert, über diesen Zeitpunkt t., und den Zeitpunkt t2 hinaus weiterhin zu größeren Werten hin fort¬ gesetzt, bis zum Zeitpunkt t3 die Soll-Wert-Vorgabe einen Hub des Werkzeuges "unterhalb" der zu erreichenden Position erreicht ist. Das Werkzeug hat zu diesem Zeitpunkt t ₃ ι wie durch die Ist-Wert-Verlaufskurve 62' wiedergegeben, diese End-Position mit Sicherheit noch nicht erreicht. Vom Zeit¬ punkt t~ an wird die Soll-Wert-Vorgabe auf dem durch den Kurvenabschnitt 61" repräsentierten, konstanten Wert gehal¬ ten. Im Zeitpunkt t^. zu dem sich das Werkzeug nur noch in einem sehr geringen Abstand von seiner End-Position befindet, spricht der Näherungsschalter 40 an und _löst dadurch ein Zu¬ rücksetzen des Positions-Sollwertes auf den der End-Position des Werkzeuges entsprechenden, durch die Gerade 67 repräsen¬ tierten Wert aus, wobei die Soll-Wert-Vorgabe im Zeitpunkt t ₅ auf diesen Wert gesetzt ist. Im Zeitpunkt te stimmten dann Soll-Wert-Vorgabe und Ist-Position des Werkzeuges praktisch überein, wobei von diesem Zeitpunkt an die Soll-Wert-Vorgabe auf dem der End-Position entsprechenden Wert gehalten wird. Nach einer Zeitspanne Δt, die wesentlich kürzer ist als die abzuwartende Einregelzeit, die sich ergäbe, wenn die Soll- Wert-Vorgabe schon im Zeitpunkt t- _| auf dem der End-Position des Werkstückes entsprechenden Wert gehalten würde, wobei das Werkzeug, gemäß der Darstellung der Fig. 5, etwa im Zeit¬ punkt t erst seine End-Position erreicht hätte,kann dann schon im Zeitpunkt tg der Bearbeitungsvorgang als abgeschlos¬ sen vorausgesetzt werden und die Rückzugsbewegung des Press¬ werkzeuges eingeleitet werden.

Auch bei dieser Betriebsart der erfindungsgemäßen Einrich- tung 10 kann eine erhebliche Verkürzung eines Press- oder Prägevorganges erzielt werden.