Nockenschaltung / Interpolation

Ich denke, dass der Dozent von "früher" gesprochen hat als er die Nockenschalter meinte. "Früher" gab es noch keine Wegaufnehmer sondern Wege wurden mit entsprechenden "Rollenhebelschaltern" mechanisch-elektrisch eingestellt. Diese Schalter wurden mit "Nocken" bezeichnet und wurden durch eine Nase am beweglichen Verfahrensteil und der Schließeinheit betätigt.

Heute ersetzen Wegaufnehmer und eine Elektronik diese Nockenschalter.

Für die Geschwindigkeiten wird mit den Nocken lediglich der Start und der Stop vorgegeben. Allerdings erfolgen die Geschwindigkeiten idR. dann nicht geregelt, sondern werden damit nur gesteuert (An-Aus). Heißt: Es wird von der Maschine nicht kontrolliert, ob die vorgegebene Geschwindigkeit auch tatsächlich erreicht oder auch unterschritten wird. Auch die Position nach dem Signal wird nicht kontrolliert. Besonders bei hohen Geschwindigkeiten wird daher der Schaltpunkt STOP meistens deutlich überfahren. Es ist dann Sache des Einrichters diese Toleranz gründlich zu "erfahren".

Dieses erfolgt hingegen meistens bei den Maschinen mit Wegaufnehmern und wird dann entsprechend interpoliert. Voraussetzung ist dann allerdings wiederum, dass die Steuerung durch entsprechende Software und zusätzliche Proportionalventile den Spritzdruck und die Ölmenge für die Zylinderfahrgeschwindigkeit regeln kann. Ansonsten währe auch hier eine Geschwindigkeit nur gesteuert und nicht geregelt.

Das müsste auch aus den Bedienungsanleitungen hervorgehen. Oder man fragt beim Maschinenhersteller gezielt nach ob die betreffende Maschine geregelte oder nur gesteuerte Geschwindigkeiten verfügt. Auch die Werkzeug- und Auswerferbewegungen können bei entsprechender Maschinenausstattung geregelt ablaufen. Oft sind für geregelte Bewegungen mehrere Hydraulikpumpen bzw. Steuerkreise erforderlich.

Gesteuert: Es erfolgt keine Rückmeldung an die Steuerung bezüglich der tatsächlich gefahrenen Geschwindigkeit. Es erfolgt mehr oder weniger nur "auf gut Glück".

Geregelt: Es erfolgt ständig eine Rückmeldung wie schnell eine Bewegung erfolgt. Wenn der Sollwert nicht erreicht wird, wird im Rahmen der Vorgaben (z.B. maximaler Spritzdruck) eine entsprechende Gegensteuerung durchgeführt - automatisch. Die Regelung ermöglich auch erst das Fahren von Geschwindigkeitsrampen.

Interpolation: Beispiel: Durch einen variablen Widerstand wird ein entsprechender Strom in Abhängigkeit von der Position an die Steuerung gegeben. Durch eine vorausgehende Kalibrierung kann die Steuerung die Wegeposition genau berechnen (interpolieren). Durch die Änderung des Widerstandes während einer Bewegung in einer bestimmten Zeiteinheit kann die Steuerung außerdem die Bewegungsrichtung und -Geschwindigkeit berechnen.

(Für diese Funktionen müssen nicht zwangsläufig Widerstandswegaufnehmer genutzt werden, sondern es könnten auch optische Wegaufnehmer zur Anwendung kommen. Das kann von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein. Einen Unterschied wird man erst feststellen, wenn ein Wegaufnehmer ausgetauscht werden muss. Der optische Aufnehmer wird deutlich teurer sein. Man kann beide Systeme aber nicht gegeneinander austauschen.).

Weiter im Text:

Bei elektrischen Antrieben kann die Positionsbestimmung durch die Zählung von Umdrehungen und Winkelstellungen durch die Steuerung erfolgen.

Muss ein Widerstandswegaufnehmer auf Grund eines Defektes ausgetauscht werden, sollte ein entsprechender Aufnehmer der gleichen Genauigkeit und Messlänge verwendet werden. Idealer Weise direkt vom Maschinenhersteller, damit dieser zur Steuerung in seinen Widerständen optimal passt. Sollte das nicht möglich sein bzw. es ist eine hohe Genauigkeit erforderlich, ist eine Kalibrierung der Maschine (des Wegaufnehmers in der Maschine) unabdingbar. Durch diese Art der Weg- und Geschwindigkeitsmessung und wenn die Bewegungsachse als GEREGELT bezeichnet wird, weiß die Steuerung der Maschine immer an welcher Position sich das Aggregat gerade befindet und mit welcher Geschwindigkeit es sich gerade bewegt. Durch die Vorgabe entsprechender Sollschaltpunkte (Parameterisierung) und dem Vergleich mit dem Istwert, kann die Steuerung auf Grund ihrer internen Berechnungen einen Sollwert recht genau anfahren. Durch die REGELUNG kann die Maschine die Geschwindigkeit unmittelbar vor dem Erreichen des Sollwertes bereits in geeigneter Weise anpassen.

Bei den Rollenhebelschaltern ist die Genauigkeit höchstens "millimetergenau". Zwar lassen diese sich meistens auch einigermaßen einstellen (durch Langlöcher), jedoch ist die effektive Genauigkeit nur marginal. Solche Maschinen werden heutzutage auch meistens nur noch ausschließlich für Massenartikel benutzt, bei denen Genauigkeit keine Rolle spielt.

Zu guter Letzt gib es noch Nockenschalter als Näherungsschalter. Von der Funktion her entsprechen diese prinzipiell den Rollenhebelschaltern. Jedoch arbeiten diese berührungslos. Jedoch verlieren diese im Laufe der Zeit ihre Genauigkeit. Wird diese Abweichung zu groß oder zumindest auffällig, sollten auch diese entsprechend ausgetauscht werden. In der Regel müssen die Maschinen dadurch nicht kalibriert werden, jedoch muss der Einrichter prüfen, ob die Genauigkeit ggf. nachjustiert werden muss durch minimale Verlegung der Schaltpunkte. Also: Identisch mit den Rollenhebelschaltern. Jedoch ist auch mit diesen Schaltern eine REGELUNG der Maschine nicht möglich.

Das alles sollte eigentlich Bestandteil einer solchen "Schulung" sein und für entsprechende Erklärungen gesorgt haben. Es sei denn, es gibt noch einen Fortführungskurs, der dann auf entsprechende hydraulische oder elektrische Besonderheiten und Feinheiten eingehen wird.

Maschinen mit Nockeneinstellungen haben in der Regel nur einen zweiten Nocken, mit dem eine zweite Geschwindigkeit initiiert werden kann. Man kann also meist nur zwei Geschwindigkeiten vorgeben. Das setzt aber ebenfalls voraus, dass die Steuerung eine zweite Geschwindigkeit zulässt. Meistens auch nur eine langsamere Geschwindigkeit als die Erste. Ggf. könnte eine zweite Geschwindigkeit auch nur über eine Zeitvorgabe möglich sein: Erste Geschwindigkeit für 1 Sekunde und dann bis zum Umschaltpunkt die zweite Geschwindigkeit, weil der Nocken ausschließlich für den Umschaltpunkt auf ND genutzt werden kann. Das wird also alles recht ungenau werden. Eine Rampe von Geschwindigkeit 1 auf Geschwindigkeit 2 über 2 Sekunden kann nicht definiert werden. Man ist meistens an die Reaktionszeiten der Hydraulikventile gebunden und damit an den Druckauf- oder Abbau. (Wie schon von wichtelchen oben beschrieben: einfaches Gas wegnehmen vor einer Geschwindigkeitsbeschränkung). Das kann aber zu einer effektiv zu hohen zweiten Geschwindigkeit führen - da diese nicht geregelt werden kann.

Mit einer geregelten Anlage ohne Nocken sondern mit Wegmessung und einer entsprechenden Software (nicht immer vorhanden und oft nur als Option beim Kauf der Maschine lieferbar) ist eine entsprechende Rampe oft möglich. Eine Nachrüstung fällt meistens aus, da Software und entsprechende Proportionalventile notwendig werden.

Wie schon gesagt: Diese Optionen sind alle nur möglich, wenn die Hard- und Software der Maschine entsprechend gekauft wurde. Nockenmaschinen sind aber idR. Maschinen, die schon recht alt sind. Soweit ich weiß verschwanden die Nockensteuerungen etwa Mitte der 90er Jahre aus dem Portfolio der Maschinenhersteller, weil die Anforderungen der Kunden mehr und mehr Richtung Elektronik gingen und weil es einfacher war mit den "neuen" Steuerungen gleiche oder bessere Ergebnisse zu erreichen (Reproduzierbarkeit von Maschineneinstellungen).

Die Wegmarken, die man mit Nocken setzen kann, sind die Schaltpunkte, die erst bei Betätigung ein Signal an ein Ventil geben. Je nach Geschwindigkeit und Trägheit der Maschinenelemente erfolgt die Ausführung der Aufgabe entsprechend zeitverzögert.

Erstes Beispiel: Du fährst mit deinem Auto mit 100km/h auf deine Garage zu. Deine Frau steht am Garagentor und gibt dir das Signal zum Bremsen direkt beim Erreichen des Tores. Dann kommt deine Reaktionszeit plus der Bremsweg. Und schon hast du ein zweites Tor auf der Rückseite der Garage. Also ist der endgültig zu erreichende Endpunkt ein wenig überfahren worden. Eben eine Nockensteuerung.

Zweites Beispiel: Du fährst mit deinem Auto mit 100km/h auf deine Garage zu. Deine Frau steht am Garagentor und gibt dir das Signal zum Bremsen schon 48m vor dem Ende der Garage. Da du rechtzeitig anfängst zu bremsen, gelingt dir der Stopp genau vor der hinteren Garagenwand. Fährst du langsamer auf deine Garage zu, winkt deine Frau entsprechend später und trotzdem wirst du bei gleicher Bremsleistung genau vor der Wand zum Stehen kommen. Eine geregelte Steuerung, die erkennt wann du bremsen musst.