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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes, insbesondere
eine Umformvorrichtung zum Umformen eines Niets, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben
einer solchen Vorrichtung.
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An
gattungsgemäße Vorrichtungen
werden neben hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Robustheit auch
hohe Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit und insbesondere
der Verhütung
von Betriebsunfällen
gestellt. Dies gilt insbesondere bei Vorrichtungen, bei denen im
Betrieb das Werkzeug und das Werkstück aufeinander zubewegt werden,
weil dadurch grundsätzlich
die Gefahr des Einquetschens von Extremitäten einer Bedienperson gegeben
ist. Eine gattungsgemäße Umformvorrichtung
zum Umformen eines Nietes ist beispielsweise aus der
DE 37 15 905 A1 bekannt.
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Aus
der
EP 0 465 945 B1 ist
eine Maschine zum Formen von Nietköpfen bekannt mit einem in einem
Werkzeugkopf drehbar gelagerten Formschaft zum Anformen eines Nietkopfes
an einen Nietstift. Um eine Leerlaufdrehung des Formschaftes erkennen
zu können,
weist die bekannte Vorrichtung einen Sensor auf, mit dem eine Drehbewegung
des Formschaftes gegenüber
dem Werkzeugkopf messbar ist. Durch Messung der Drehbewegung des
Formschaftes kann geprüft
werden, ob ein Niet geformt wird oder die Maschine leerläuft, beispielsweise
weil kein Niet vorhanden ist. Ein Leerlauf der Maschine kann signalisiert
werden oder die Maschine kann angehalten werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen,
welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll
eine Vorrichtung bereitgestellt werden, durch die bei gleichbleibend
hoher Präzision
und Zuverlässigkeit
auch hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt sind, insbesondere hinsichtlich
der Verhinderung des Einquetschens von Extremitäten der Bedienperson. Die Erfindung
soll auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung
bereitstellen.
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Diese
Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung sowie
durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Verfahren gelöst. Besondere
Ausführungsarten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
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Bei
dem motorischen Antrieb kann es sich um jede Form einer Einrichtung
handeln, die Kraft für einen
Antrieb erzeugt, insbesondere für
den Antrieb des Werkzeuges. Bei dem motorischen Antrieb kann es
sich beispielsweise um einen rotierenden Elektromotor oder um einen
Linearmotor handeln, oder um pneumatische oder hydraulische Antriebe,
insbesondere Arbeitszylinder. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Kombination vorgesehen
mit einem Elektromotor für
eine Rotationsbewegung und mit einem pneumatischen oder hydraulischen
Antrieb für
eine Linear- oder Hubbewegung.
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Dadurch
ist insbesondere verhindert, dass sich die Vorrichtung nach dem
Einschalten der Vorrichtung oder nach einer definierten Betriebspause, beispielsweise
von mehr als einer oder zwei Minuten, in einem unbestimmten oder
jedenfalls der Bedienperson nicht unmittelbar bewussten Betriebszustand befindet,
durch den das Gefahrenpotenzial erhöht sein kann. Durch die Relativbewegung
zwischen dem Werkzeug und der Werkzeugaufnahme, die beispielsweise
manuell oder mit einem Hilfsmittel durchgeführt werden kann, wird die Vorrichtung
initialisiert und gleichzeitig erfolgt eine Funktionsprüfung des ersten
Sensors. Bei einer Nietvorrichtung kann beispielsweise das Nietwerkzeug
manuell oder mit einem Hilfsmittel entgegen seiner Vorschubrichtung gedrückt werden.
Der erste Sensor muss daraufhin die Relativbewegung an die Steuereinrichtung
signalisieren, andernfalls kann die Vorrichtung von der Bedienperson
nicht in Betrieb genommen werden. Die Gültigkeit dieser Initialisierung
kann zeitlich befristet sein und nach Ablauf dieser Zeitdauer ist
vor einer Inbetriebnahme wiederum eine Relativbewegung zwischen
dem Werkzeug und der Werkzeugaufnahme erforderlich, um die Vorrichtung
in Betrieb setzen zu können.
Die Initialisierung kann akustisch, optisch und/oder auf andere
Weise der Bedienperson oder einer übergeordneten Steuerung signalisiert
werden.
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Grundsätzlich kann
die Erfindung bei einer Vielzahl von Bearbeitungsvorrichtungen eingesetzt werden,
insbesondere auch bei Vorrichtungen zum spanlosen oder spanabhebenden
Bearbeiten von Werkstücken.
In einer Ausführungsart
handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Nietvorrichtung
zum Umformen eines Nietes. Das Werkzeug ist dabei ein Nietstempel,
der neben einer Axialbewegung auch eine rotatorische oder eine Taumelbewegung
ausführen
kann. In einer Ausführungsart
ist das Werkzeug derart bewegbar, dass es an seinem dem Werkstück zugewandten
Ende Schleifenbahnen beschreibt, wobei alle Schleifen durch einen gemeinsamen
Punkt führen.
Dadurch lassen sich besonders dauerhafte Nietverbindungen herstellen.
Dabei muss insbesondere verhindert werden, dass sich ein möglicherweise
zwischen dem Nietstempel und dem Werkstück befindlicher Gegenstand
oder eine Extremität
der Bedienperson, beispielsweise ein Finger oder ein Arm, zwischen
Nietstempel und Werkstück
verklemmt und beim anschließenden
eigentlichen Nietvorgang beschädigt
bzw. verletzt wird.
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In
einer Ausführungsart
der Erfindung weist die Vorrichtung hierzu einen zweiten Sensor
auf, mit dem eine elektrische Verbindung zwischen dem Werkzeug und
dem Werkstück
signalisierbar ist. Nur wenn eine solche elektrische Verbindung
signalisiert wird, beispielsweise ein vorgebbarer Signalverlauf oder
ein vorgebbares Potenzial an dem Werkzeug oder dem Werkstück detektiert
wird, wird der Nietvorgang fortgesetzt. Die Prüfung, ob ein entsprechender Signalverlauf
oder ein entsprechendes Potenzial anliegt, erfolgt insbesondere
in dem Moment, wenn der erste Sensor eine Relativbewegung zwischen
Werkzeug und Werkzeugaufnahme signalisiert, weil zu diesem Augenblick
das Werkzeug an dem Werkstücke
anliegen muss. Ist dies nicht der Fall, beispielsweise weil sich
zwischen Werkzeug und Werkstück ein
Finger der Bedienperson verklemmt hat, kann der erforderliche Signalverlauf
oder das erforderliche Potenzial nicht detektiert werden und dementsprechend vom
zweiten Sensor nicht signalisiert werden, und die Steuereinrichtung
bricht den Bearbeitungsvorgang sofort ab.
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In
einer Ausführungsart
ist das Werkstück gegenüber der
Vorrichtung elektrisch isoliert und mit dem zweiten Sensor elektrisch
verbunden. An dem Werkzeug hingegen liegt ein bekanntes Potenzial oder
ein bekanntes Signal an, beispielsweise das Massepotenzial der Vorrichtung.
Der Bearbeitungsvorgang wird demnach nur fortgesetzt, wenn jedenfalls
zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Sensor eine Relativbewegung zwischen
Werkzeug und Werkzeugaufnahme signalisiert, an dem Werkstück das Potenzial
oder das Signal des Werkzeuges anliegt.
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In
einer Ausführungsart
ist das Werkzeug gegenüber
der Werkzeugaufnahme gegen die Wirkung eines Kraftspeichers beweglich.
Dadurch ist gewährleistet,
dass das Werkzeug im unbelasteten Zustand in seine Ausgangsposition
zurückkehrt.
Die Federkonstante des Kraftspeichers ist dabei so gewählt, dass
die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme auch
manuell oder mit einem geeigneten Hilfsmittel durchgeführt werden
kann, beispielsweise mit einem an der Vorrichtung angelenkten und
manuell betätigbaren
Hebel.
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Erfindungsgemäß ist das
Werkzeug gegenüber
der Werkzeugaufnahme linear beweglich, insbesondere in Richtung
einer Längsachse
des Werkzeuges linear beweglich. Dadurch kann das Werkzeug in besonders
einfacher und zuverlässiger
Weise das Werkstück
antasten, insbesondere gegen die Wirkung des Kraftspeichers antasten,
und dabei nicht nur den ersten Sensor auslösen, sondern gleichzeitig unter
der Wirkung des Kraftspeichers eine elektrische Verbindung zwischen
dem Werkzeug und dem Werkstück
herzustellen, die von dem zweiten Sensor signalisierbar ist. Durch
die Führung
des Werkzeuges in der Werkzeugaufnahme ist eine großflächige und
damit zuverlässige
elektrische Kontaktierung des Werkzeuges gewährleistet.
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In
einer Ausführungsart
weist das Werkzeug eine Bohrung auf, insbesondere eine mindestens
abschnittsweise zylindrische Bohrung, in die ein von der Werkzeugaufnahme
vorzugsweise einstückig
ausgebildeter zapfenförmiger
Fortsatz eingreift. Das Werkzeug kann darüber hinaus eine flanschartige
Verbreiterung aufweisen, um auch hohe Bearbeitungskräfte und
insbesondere Umformkräfte
von der Werkzeugaufnahme auf das Werkzeug zu übertragen. Das Werkzeug kann
grundsätzlich
einstückig
ausgebildet sein, oder aber mehrteilig, insbesondere mit einer auswechselbaren
Werkzeugspitze, die nach der vorgegebenen Standzeit ausgewechselt
werden kann.
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In
einer Ausführungsart
ist der erste Sensor ortsfest an der Vorrichtung festgelegt. Dadurch
ist die Zuführung
von Verbindungs- und Signalleitungen vereinfacht. Es sind unterschiedlichste
Sensorprinzipien zum Detektieren der Relativbewegung anwendbar,
einschließlich
optische, magnetische, elektromagnetische, kapazitive oder sonstige
Sensorprinzipien. In einer Ausführungsart
ist der erste Sensor ein optischer Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, wobei
grundsätzlich
sowohl Gabellichtschranken als auch Reflexlichtschranken eingesetzt
werden können.
In einer Ausführungsart
ist eine Gabellichtschranke eingesetzt, bei der Sender und Empfänger im
Wesentlichen gleich beabstandet in Bezug auf die Längsachse
des Werkzeuges und der Werkzeugaufnahme angeordnet sind. In einer
Ausführungsart
ist der Strahlengang dabei so ausgerichtet, dass er tangential zu
einem gedachten Kreis um die Längsachse des
Werkzeuges verläuft.
Infolge einer Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme kann
der Lichtstrahl unterbrochen werden oder – im umgekehrten Fall – der Lichtstrahl
auf den Empfänger
auftreffen. Vorzugsweise signalisiert der unterbrochene Strahlengang
den gefährlichen
Betriebszustand der Vorrichtung und umgekehrt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
beträgt
der maximale Weg der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme
mehr als 1 mm, typisch zwischen 3 und 10 mm und insbesondere etwa 5
mm. Durch diesen verhältnismäßig großen Hub
ist gewährleistet,
dass die Vorrichtung rechtzeitig abgeschaltet werden kann, wenn
die Auswertung der Sensorsignale einen unzulässigen Betriebszustand signalisiert.
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Die
Erfindung ist auch durch ein Verfahren zum Betrieb der vorstehend
beschriebenen Vorrichtung gelöst,
bei dem nach einem Einschalten der Vorrichtung und/oder nach einer
vorgebbaren Betriebspause der Vorrichtung vor einer Freigabe des
motorischen Antriebs eine Funktionsprüfung des Sicherheitssystems
durchgeführt
werden muss, insbesondere eine Funktionsprüfung des ersten Sensors durch
eine beispielsweise manuell betätigte
Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann darüber
hinaus mittels des zweiten Sensors überwachen, dass die elektrische
Verbindung zwischen Werkzeug und Werkstück nur dann vorhanden sein darf,
wenn das Werkzeug in Anlage an dem Werkstück sein kann. Wird z. B. festgestellt,
dass an dem Werkstück
das Massepotenzial des Werkzeuges schon vor dem eigentlichen Start
des Bearbeitungsvorganges anliegt, wird dies als unzulässiger Betriebszustand
erkannt und ein Start der Vorrichtung wird nicht zugelassen. Ein
solcher Fehlerfall ist beispielsweise denkbar, wenn eine elektrische
Verbindung zwischen dem Werkstück
und der Vorrichtung und insbesondere dem Werkzeug dadurch besteht, weil
das Werkstück
oder eine Werkstückaufnahme nicht
auf einer elektrisch isolierenden Unterlage auf liegt.
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In
einer Ausführungsart
ist die Sicherheit dadurch erhöht,
dass mindestens ein Teil der weiteren Komponenten der Vorrichtung
einschließlich
beispielsweise Fußschalter,
Pneumatikventile, Hydraulikventile, Steuerventile, Anschlussleitungen,
Sensoren oder dergleichen zyklisch abgefragt werden, d. h. es wird
erwartet, dass sich der Zustand dieser Komponenten abhängig von
den Bearbeitungszyklen der Vorrichtung und in zeitlichem Bezug zu
diesen Bearbeitungszyklen ändert.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein verklemmtes Ventil, eine
gequetschte oder unterbrochene elektrische Zuleitung zu einem Fußschalter
oder einem Sensor, ein Masseschluss einer angeschlossenen Komponente
oder dergleichen erkannt werden, weil sich in einem solchen Fall die
zugehörigen
Eingangssignale nicht mehr entsprechend dem Arbeitszyklus der Vorrichtung ändern.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 zeigt
eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Bearbeiten
eines Werkstückes 2 am
Beispiel einer Umformvorrichtung oder Nietvorrichtung zum Umformen
eines Nietes. Das Werkstück 2 bzw.
der Niet ist auf einem Werkstückträger 4 platziert,
der einen elektrischen Anschluss 6 aufweist, beispielsweise
eine Steckbuchse, über
den eine elektrische Verbindung von dem Werkstück 2 zu einer Steuereinrichtung 70 (2)
hergestellt werden kann. Durch Umformen des Werkstücks 2 werden
die beiden Blechstreifen 8, 10 fest miteinander
verbunden. Der Werkstückträger 4 liegt
auf einer Trägerplatte 12 auf,
die mindestens bereichsweise oder an der Oberfläche aus einem elektrische isolierenden
Werkstoff bestehen kann, und durch die der Werkstückträger 4 und
damit das Werkstück 2 gegenüber dem
Tisch 14 elektrisch isoliert ist.
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Von
der Vorrichtung 1 ist in der 1 nur der Kopfabschnitt
dargestellt, der insbesondere das Werkzeug 20 und die Werkzeugaufnahme 22 umfasst.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Werkzeug 20 zweiteilig ausgebildet, und umfasst
einen bolzenartigen Werkzeugkopf 26, der mit seiner planen
und vorzugsweise kreisförmigen
Stirnfläche 28 in
Anlage an das Werkstück 2 bringbar
ist und dessen auf der gegenüberliegenden
Seite abstehender Zapfen 30 in eine zentrische Bohrung
des Grundkörpers 24 eingesetzt
ist und mittels eines Gewindebolzens 32 fest mit dem Grundkörper 24 verbunden ist.
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An
seinem dem Werkzeugkopf 26 gegenüberliegenden Ende weist der
Grundkörper 24 einen flanschartig
verbreiterten Abschnitt 34 auf, mittels dem der Strahlengang 36 einer
durch den Sender 38 und den Empfänger 40 gebildeten
Gabellichtschranke unterbrochen werden kann, die den ersten Sensor 38, 40 bildet.
Weiterhin weist der Grundkörper 24 an seinem
dem Werkzeugkopf 26 gegenüberliegenden Ende eine stufenförmige Bohrung 42 auf,
die einen zapfenartigen Vorsprung der Werkzeugaufnahme 22 aufnimmt.
Mittels einem quer zur Längsachse
der Bohrung 42 verlaufenden Mitnehmerzapfen 44,
der in einen sich parallel zur Längsachse
der Bohrung erstreckenden Langloch 46 im Grundkörper eingreift, ist
das Werkzeug 20 gegenüber
der Werkzeugaufnahme 22 zwar in Richtung der Längsachse
der Bohrung beweglich, aber gleichzeitig drehfest mit dieser verbunden.
Die Querschnittsform der Bohrung in dem Grundkörper 24 entspricht
dabei im Wesentlichen der Außenkontur
des zapfenartigen Vorsprungs der Werkzeugaufnahme 22, wobei
die zugehörigen Flächen mindestens
abschnittsweise zylindrisch sind, sodass sich eine Führung der
Relativbewegung zwischen Werkzeug 20 und Werkzeugaufnahme 22 ergibt.
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Nahe
dem offenen Ende bildet die Bohrung 42 eine ringförmige Anschlagfläche 48 aus
für die
Anlage einer Stirnfläche 50 eines
Nietpilzes 52, der fest mit der Werkzeugaufnahme 22 verbunden
ist. Es ist auch möglich,
die Werkzeugaufnahme 22 einstückig mit dem Nietpilz 52 auszubilden.
Der Antrieb des Nietpilzes 52 erfolgt in an sich bekannter
Weise über eine
nicht dargestellte Antriebswelle, die mit einem in dem Nietpilz 52 angeordneten
Gelenklager 54 gekoppelt ist. Die Längsachse 56 der Werkzeugaufnahme 22 schließt dabei
mit der Lotrechten 58 einen Winkel 60 ein, der
typischerweise zwischen 1 und 10° beträgt, im dargestellten
Ausführungsbeispiel
etwa 5°.
Infolge dieser Schrägstellung
der Längsachse 56 kommt
es zu einer für
die vorliegende Vorrichtung 1 typischen Hypozykloidbewegung,
bei der die Stirnfläche 28 des
Werkzeuges 20 Schleifenbahnen beschreibt, wobei vorzugsweise
die Bewegung so eingestellt ist, dass alle Schleifen durch einen
gemeinsamen Punkt führen,
beispielsweise durch den Mittelpunkt des Werkstückes 2.
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Bei
einem Absenken der Vorrichtung 1 in Richtung auf das Werkstück 2 kommt
zunächst
das Werkzeug 20 in Anlage an das Werkstück 2, wodurch eine
elektrische Verbindung zwischen dem Werkzeug 20 und dem
Werkstück 2 hergestellt
wird, die über
den elektrischen Anschluss 6 zu einer Steuereinrichtung
geleitet werden kann. Bei einem weiteren Absenken kommt es zunächst zu
einer Relativbewegung des Werkzeuges 20 gegenüber dem
Werkzeugträger 22,
in deren Folge der Strahlengang 36 freigegeben oder unterbrochen
wird, und dadurch die Relativbewegung der Steuereinrichtung signalisiert wird.
Bei einem noch weiteren Absenken der Vorrichtung 1 kommt
die Stirnfläche 50 des
Nietpilzes 52 in Anlage an die Anschlagfläche 48 des
Grundkörpers 24,
und es kann die für
das Umformen des Werkstückes 2 erforderliche
Kraft von dem Nietpilz 52 auf das Werkzeug 20 und
weiter auf das Werkstück 2 übertragen
werden.
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Bei
dem in der 1 dargestellten Zustand handelt
es sich um den Ausgangszustand der Vorrichtung 1 nach einem
Einschalten oder nach einer längeren
Betriebspause. Abweichend von der Darstellung der 1 soll
nachstehend davon ausgegangen werden, dass in diesem Zustand der
Strahlengang 36 nicht unterbrochen ist, und der Empfänger 40 der
Steuereinrichtung signalisiert, dass sich das Werkzeug 20 in
seiner Ausgangsstellung befindet. Für eine Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 ist
es nun zunächst
erforderlich, dass das Werkzeug 20 gegen die Wirkung eines
innerhalb der Bohrung 42 angeordneten und sich mit einem
Ende an der Werkzeugaufnahme 22 und mit dem anderen Ende
an dem Werkzeug 20 abstützenden
Kraftspeichers 62, im Ausführungsbeispiel einer Druckfeder,
das Werkzeug 20 in Längsrichtung
bewegt wird und dabei den Strahlengang 36 unterbricht.
Dies kann beispielsweise durch manuelles Andrücken des Werkzeugs 20 an die
Werkzeugaufnahme 22 erfolgen. Dadurch ergibt sich eine
Funktionsprüfung
des ersten Sensors 38, 40. Nach dem Andrücken nimmt
das Werkzeug 20 wieder die dargestellte Ausgangsposition
ein.
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Wird
nun ein Umformvorgang gestartet, kommt es vor dem Einleiten der
Umformkraft auf das Werkzeug 20 wiederum zu der Relativbewegung
und damit zur Unterbrechung des Strahlengangs 36. Die Steuereinrichtung 70 prüft daraufhin,
ob eine elektrische Verbindung zwischen dem Werkzeug 20 und dem
Werkstück 2 besteht.
Ist dies nicht der Fall, wird der Umformvorgang sofort beendet.
Die Abmessungen des Grundkörpers 24,
insbesondere der Abstand der Anschlagfläche 48 zu der Stirnfläche 50,
sind dabei so gewählt,
dass auch unter Berücksichtigung
der Massenträgheit
der Vorrichtung 1 ein ausreichender Verfahrweg verbleibt,
zwischen dem Zeitpunkt, in dem der Strahlengang 36 unterbrochen
wird, und dem Zeitpunkt, in dem die Stirnfläche 50 in Anlage an die
Anschlagfläche 48 kommt.
Dadurch ist sichergestellt, dass die hohen Umformkräfte erst
eingeleitet werden, wenn nach Unterbrechung des Strahlengangs 36 von
der Steuereinrichtung 70 zuverlässig festgestellt werden kann,
dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Werkzeug 20 und
dem Werkstück 2 besteht.
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Die 2 zeigt
eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
Im dargestellten Ausgangszustand ist der Strahlengang 36 durch
das Werkzeug 20 nicht unterbrochen und der Empfänger 40 signalisiert
diesen Zustand an die Steuereinrichtung 70. Das Werkstück 2 liegt
auf dem Werkstückträger 4 und
ist über
den elektrischen Anschluss 6 und eine zugehörige Verbindungsleitung ebenfalls
mit der Steuereinrichtung 70 verbunden. Die Steuereinrichtung 70 kann
weitere Eingangskanäle
aufweisen, von denen in der 2 nur beispielhaft
der Fußschalter 72 dargestellt
ist, mit dem ein Bearbeitungsvorgang der Vorrichtung 1 von
einer Bedienperson gestartet werden kann.
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Die
Steuereinrichtung 70 steuert ihrerseits die Antriebseinrichtung 74,
die nur schematisch dargestellt ist, und die sowohl für einen
rotierenden Antrieb als auch für
das Absenken der Vorrichtung 1 in Richtung auf das Werkstück 2 vorgesehen
ist. In vielen Anwendungsfällen
erfolgt der rotatorische Antrieb mittels eines Elektromotors, wohingegen
das Absenken und insbesondere das Umformen mittels eines pneumatischen
oder hydraulischen Antriebs erfolgt, beispielsweise mit einem entsprechenden
Arbeitszylinder, oder auch durch einen elektrisch angetriebenen
Linearmotor.
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Die
Steuereinrichtung 70 kann auch in Baueinheit mit der Vorrichtung 1 ausgeführt sein
und kann unterschiedliche Anzeigemittel aufweisen, einschließlich eines
Displays, akustischer Signalgeber und dergleichen. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
umfasst die Steuereinrichtung jedenfalls eine Signallampe 76,
mittels der unterschiedliche Betriebszustände signalisiert werden können, beispielsweise
durch definierte Blinkcodes. Außerdem
kann die Steuereinrichtung 70 Eingabemittel wie beispielsweise
eine Tastatur, einen berührungsempfindlichen Bildschirm,
Eingabetasten und dergleichen aufweisen. In der Regel umfasst die
Steuereinrichtung 70 weiterhin eine programmierbare Speichereinrichtung und
zugehörige
Rechenmittel, beispielsweise einen Mikroprozessor.
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Wie
bereits vorstehend beschrieben, wird nach einer Inbetriebnahme oder
einer längeren
Betriebspause, deren Dauer entweder fest vorgegeben ist oder über entsprechende
Eingabemittel programmiert werden kann, zunächst das Sicherheitssystem aktiviert,
indem das Werkzeug 20 gegenüber der Werkzeugaufnahme 22 bewegt
wird. Die Steuereinrichtung 70 kann die Bedienperson zu
dieser Aktion auffordern, beispielsweise durch Aufleuchten oder Blinken
der Signallampe 76.
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Die
Steuereinrichtung 70 umfasst auch den zweiten Sensor 78,
der über
eine entsprechende Verbindungsleitung mit dem elektrischen Anschluss 6 des
Werkstückträgers 4 verbunden
ist und der signalisiert, ob an dem Werkstück 2 ein Signal oder
Potenzial anliegt, aus dem sich schließen lässt, dass das Werkzeug 20 in
Anlage an dem Werkstück 2 ist.
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Die
Steuereinrichtung 70 überprüft weiterhin das
an dem zweiten Sensor 78 anliegende Signal oder Potenzial
insbesondere dahingehend, ob eine elektrische Verbindung zwischen
dem Werkzeug 20 und dem Werkstück 2 besteht. Wenn
beispielsweise eine solche Verbindung erkannt wird, obwohl die Vorrichtung 1 nicht
in Betrieb gesetzt wurde, mithin das Werkzeug 20 nicht
in Anlage an dem Werkstück 2 sein
darf, wird eine Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 von der
Steuereinrichtung 70 verriegelt. Auch dieser Zustand kann
durch entsprechendes Blinken der Signallampe, beispielsweise vierfaches
Blinken, oder durch sonstige Signalgebung signalisiert werden.
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Auch
sonstige mögliche
Fehlerursachen können
von der Steuereinrichtung 70 detektiert werden. So kontrolliert
diese beispielsweise den zyklischen Wechsel des Zustands des ersten
Sensors 38, 40 entsprechend dem von der Steuereinrichtung 70 an
die Antriebseinrichtung 74 abgegebene Signal, d. h. das
Signal des ersten Sensors 38, 40 wird auf Plausibilität kontrolliert.
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So
muss sich beispielsweise das Signal des ersten Sensors 38, 40 ändern, wenn
nach einem Umformvorgang die Vorrichtung 1 wieder in ihren
Ausgangszustand zurückkehrt.
Andernfalls besteht die Möglichkeit,
dass der erste Sensor 38, 40 oder dessen Zuleitung
einen Defekt aufweist, oder dass sich das Werkzeug 20 an
der Werkzeugaufnahme 22 verklemmt hat. Auch dieser Zustand
wird von der Steuereinrichtung 70 signalisiert, beispielsweise
durch einen entsprechenden Blinkcode der Signallampe 76.
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In
entsprechender Weise kann auch das Signal des zweiten Sensors 78,
des Fußschalters 72 usw.
auf Plausibilität überprüft werden,
insbesondere indem die zugehörigen
Signale auf ihre vom Arbeitstakt der Vorrichtung 1 abhängige zyklische
Veränderung
hin überprüft werden.
Tritt während
des Durchlaufens eines Arbeitstaktes der Vorrichtung 1 kein entsprechender
Wechsel der Signale auf, kann dies auf einen Defekt hinweisen.
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Die
Vorrichtung 1 geht daraufhin in einen sicheren Betriebszustand.
Insbesondere bei Komponenten der Vorrichtung 1, die über eine
Anschlussleitung an die Steuereinrichtung 70 angeschlossen sind,
beispielsweise der Fußschalter 72,
können
die Verbindungsleitungen mehrkanalig vorgesehen sein, und beispielsweise
einer der Eingänge
der Steuereinrichtung 70 kann eine vorgegebene, definiert
getaktete Spannung erwarten, sodass das Anliegen einer konstanten
Spannung, wie sie beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses entstehen
kann, als Fehlerfall erkannt werden kann.
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In
Anwendungsfällen,
in denen die Umformbewegung durch pneumatische oder hydraulische Antriebe
erfolgt, können
außerdem
die zugehörigen Ventile
von der Steuereinrichtung 70 überwacht werden. Die Besonderheit
besteht insbesondere darin, dass beispielsweise neben dem eigentlichen
Nietventil, mit dem der Arbeitszylinder der Vorrichtung 1 in
der Regel unmittelbar angesteuert wird, ein separates Steuerventil
vorgesehen ist, welches den geregelten Arbeitsdruck oder einen ungeregelten
Druck auf ein pneumatisches UND-Glied schaltet, dessen zweiter Eingang
mit dem Nietventil verbunden ist. Der Arbeitsdruck wird nur dann
von dem UND-Glied auf den Arbeitszylinder durchgeschaltet, wenn
an beiden Eingängen
der erwartete Druck ansteht, d. h. wenn sowohl das Nietventil als
auch das Steuerventil durchgeschaltet sind. Kommt es zu eine Störung des Nietventils,
kann die Vorrichtung 1 allenfalls noch ein einziges Mal
in Betrieb gesetzt werden, aber anschließend nicht mehr in ihre Ausgangslage
zurückkehren.
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In
die pneumatische Verbindung zwischen dem Steuerventil und dem UND-Glied
kann außerdem
ein Drucksensor eingeschaltet sein, mittels dessen Ausgangssignal
die Steuereinrichtung 70 den auf der Verbindungsleitung
anstehenden Druck auf Plausibilität überprüfen kann. So darf beispielsweise nur
dann Druck auf der Verbindungsleitung und damit auch an dem zugeordneten
Eingang des UND-Gliedes anstehen, wenn an dem Steuerventil eine
Steuerspannung anliegt. Diese Abfrage kann zyklisch erfolgen, d.
h. regelmäßig und
abhängig
vom Arbeitstakt der Vorrichtung 1. Die Steuerausgänge der
Steuereinrichtung 70 für
das Steuerventil und das Nietventil laufen dabei synchron, d. h.
an den Steuerausgängen
liegen übereinstimmende
Ausgangssignale an.