DD148868A3

DD148868A3 - Pressenstrasse

Info

Publication number: DD148868A3
Application number: DD78203740A
Authority: DD
Inventors: Rolf Dietze; Dieter Heinke; Karlheinz Morgenstern; Joerg Rohland; Helmut Schramm; Rolf Thormann; Rolf Zeidler; Gerhard Schmidt; Gerd Zemann; Heinz Porsch; Peter Miethbauer; Klaus Kummer
Original assignee: Rolf Dietze; Dieter Heinke; Karlheinz Morgenstern; Joerg Rohland; Helmut Schramm; Rolf Thormann; Rolf Zeidler; Schmidt Gerhard R; Gerd Zemann; Heinz Porsch; Peter Miethbauer; Klaus Kummer
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1978-02-17
Publication date: 1981-06-17
Also published as: SU1006278A1; DE2854734A1; GB2014492B; GB2014492A; FR2417388A1; DE2849552A1; IT7948019A0; RO77675B; RO77675A; CS237799B1; IT1115008B; FR2417388B3; JPS54112078A

Abstract

PRESSENSTRASZE, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen, wobei an jeder Presse eine Zufuehr- und Entnahmeeinrichtung sowie zwischen benachbarten Pressen eine als Speicher ausgebildete Transporteinrichtung angefordert ist und die Pressen bezueglich ihrer Phasenlage voneinander unabhaengig betreibbar sind. Die Aufgabe derErfindung besteht darin, eine Preseenstrasze zu schaffen, bei der gegenueber bekannten speicherbetriebenen Pressenstraszen jede Presse durchschnittlich mit der Hubzahl betrieben wird, die der Stueckleistung der Pressenstrasze entspricht bzw. nur geringfuegig davon abweicht, d.h.dasz die Stillstandszeiten der einzelnen Pressen zu Null bzw. sehr niedrig werden, ohne jedoch den technischen Aufwand wie fuer eine Pressenstrasze mit synchronisierten Antrieben zu treiben. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz die Hubzeit jeder Presse in Abhaengigkeit vom Fuellgrad des derselben vor- und nachgelagerten Speichers beeinfluszbar ist, dasz die Hubzeit der Folgepressen gegenueber der Kopfpresse zwischen einer oberen Grenze und einer unteren Grenze beeinfluszbar ist.

Description

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a) Titel der Erfindung Pressenstraße

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Pressenstrnße zur Herstellung von Blechteilen in mehreren Arbeitsstufen, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen, wobei an jeder Presse eine Zuführeinrichtung und eine Entnahmeeinrichtung sowie zwischen benachbarten Pressen eine als Speicher ausgebildete Transporteinrichtung angeordnet ist und die Steuerung in Abhängigkeit' vom Werketückfluß erfolgt.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits zahlreiche Varianten von automatisch betriebenen Pressenstraßen bekannt, denen im wesentlichen zwei im Prinzip unterschiedliche Systeme zugrunde liegen. Zu dem einen System gehören automatische synchronisierte Pressenßtraßen mit im Dauerhub betriebenen Pressen auf der Grundlage eines strengen Taktsystems zum Transport der Werkstücke von Station zu Station durch die gesamte Straße, wie z.B. in den BRD-Offenlegungssohriften Hr. 1 463 080, 1 563 803, 1 602 570, 1 552 032 und 1 94-5 172 beschrieben. Voraussetzung dazu ist eine Vollsynchronisation aller Pressen) mit einer bestimmten einzuhaltenden Toleranz der Phasenlage, bezogen auf den Kurbelwinkel aller Pressen und ständiges Regeln der Antriebe im Vergleich zu einem Leitaggregat. Ein Nachteil derartiger Pressenstraßen besteht'darin, daß sie einen hohen Aufwand an elektronischer Steuer- und Regeltechnik erfordern.

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Um die technologisch und konstruktiv bedingte Winkeltoleranz im Betrieb einzuhalten, ist eine Überdimensionierung der Hauptantriebe der Pressen gegenüber im Einzelbetrieb arbeitenden Pressen zur Erreichung der für die Regelung notwendigen Beschleunigungs- und Verzögerungsmoinente erforderlich. Außerdem erfordert eine solche Regelung den Einsatz von teueren tyristorgesteuerten 4-Quadrantenantrieben. Auf Grund der Kompliziertheit solcher Pressenstraßen ist für deren Wartung, Instandhaltung und Umrüstung beim Anwender ein hoher Aufwand sowie hochqualifiziertes Personal erforderlich, was eigentlich im Widerspruch zu den robusten Einsatzbedingungen in Hochleistungspressereien steht. Zum zweiten System gehören automatische Pressenstraßen, bei welchen alle Pressen im Einzelhub betätigt v/erden, wie z.B. in der DE-OS 2 209 233 und in der Zeitschrift "Sheet Metal Industries", März, 1962, S. 209-211, beschrieben oder bei denen die Kopfpresse im Dauerhub und die Polgepressen im Einzelhub betrieben werden, wie z.B. in der BRD-AS 1 271 067 beschrieben. Bei diesen Pressenstraßen ist ebenfalls ein Taktsystem zum Transportieren der Werkstücke von Station zu Station erforderlich. Die Steuerung der Pressenstraße erfolgt durch eine relativ einfache Polgesteuerung.

Der Nachteil dieser Pressenstraßen besteht in einer geringeren Leistung gegenüber synchronisierten Pressenstraßen und einer Höchstbelastung der Haupt- und Nebenantriebe, wie z.B. Kupplung und Bremse sowie Antriebsgetriebe der Automatisierungseinrichtungen. Diese Höchstbelastung ist mit einem sehr hohen Verschleiß, erhöhten Energieverbrauch und großer Lärmentwicklung verbunden.

Nach dem britischen Patent Nr, 1 24-9 394 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Pressenstraße bekannt, zu der mindestens 2 Pressen gehören und bei der zwischen benachbarten Pressen Werkstückspeicher angeordnet sind. Der Werkstückspeicher nimmt von der ihm vorgelagerten Presse Werkstücke auf und liefert diese an die dem Werkstückspeicher nachgeordnete Presse. In

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der Pressenstraße wird die. Hauptpresse mit einer bestimmten Geschwindigkeit betrieben. Der Betrieb der Pressenstraße wird so betrieben, daß die der Hauptpresse vorangehenden oder nachfolgenden Pressen in Abhängigkeit von einer Anzahl von Y/erkstücken im vorgelagerten Y/erkstückspeicher gesteuert werden, indem ihre Geschwindigkeiten verlangsamt oder gestoppt werden, wenn sich mehr als eine erste vorbestimmte Anzahl von Werkstücken im Speicher befinden oder indem die Pressen ihren Betrieb aufnehmen oder ihre Geschwindigkeiten beschleunigen, wenn sich weniger als eine zweite vorbestimmte Anzahl von Y/erkstücken im Speicher befinden, Y/eiterhin-wird die Pressenstraße durch die Anzahl von Y/erkstücken im Speicher so gesteuert, daß die Pressen in Setrieb gesetzt oder ihre Geschwindigkeiten beschleunigt werden, wenn sich nehr als eine erste νorfrestimmte Anzahl von Y/erkstücken im Speicher befinden oder daß der Betrieb der Pressen gestoppt wird oder die Geschwindigkeiten verlangsamt werden, wenn sich weniger als eine vorbestimmte zweite Anzahl von Y/erkstücken im vorgelagerten Speicher befinden.

Die Kachteile dieses Verfahrens zum Betreiben der Pressenstraße bestehen darin, daß aufgrund ungenauer Regelung der Kubzahlen der Pressen größere Abstände der Hubzahlen erforderlich sind. V/ird z.B. die Kopfpresso mit 20 Hüben pro Minute betrieben, müßte bei einer aus sechs Pressen bestehenden Pressenstraße die letzte Presse mit 32 Hüben pro Minute betrieben werden. Diese Hubzahlen, wie 32 oder 30 Hübe pro Minute, stellen kaum zu erfüllende Anforderungen an die Zuführ- und Entnähmeeinrichtungen an Großpressen sowie bedingen ein häufiges Schalten der Kupplung, das ebenfalls mit sehr hohem Verschleiß, erhöhtem Energieverbrauch und großer Lärmentwicklung verbunden ist. Da die Hubzahl der Hauptpresse die Werkstückausstoßzahl der Pressenstraße bestimmt, laufen diese letzten vorgenannten Pressen nur die halbe Betriebszeit. Außerdem sind bei hohen Hubzahlen, also bei über 25 Hüben pro Minute, die Y/erkstücktransporteinrichtungen sehr störanfällig.

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d) Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei Erreichung gleicher Leistungsparameter wie bei Pressenstraßen mit synchronisierten Antrieben und mit größerer Anzahl von Pressen in einer Pressenstraße gegenüber bekannten Pressenstraßen mit Speicherbetrieb eine technologisch gleichwertige Lösung wie bei synchronisierten Pressenstraßen, aber mit geringerem Aufwand zu erreichen und durch geringere Beanspruchung von hochbelasteten Maschinenteilen und durch ein einfacheres Steuersystem die Betriebssicherheit zu erhöhen und die Betriebskosten der Pressenstraße zu senken.

e) V/es en der Erfindung

Ausgehend ,vom Zial der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Pressenstraße zu schaffen, bei der gegenüber bekannten speicherbetriebenen Pressenstraßen .jede Presse durchschnittlich mit der Hubzahl betrieben wird, die der Stückleistung der Pressenstraße entspricht bzw. nur geringfügig davon abweicht, d.h., daß die Stillstandszeiten der einzelnen Pressen zu Null bzw. sehr niedrig werden, ohne jedoch den technischen Aufwand wie für eine Pressenstraße mit synchronisierten Antrieben zu treiben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Hubzeit jeder Presse in Abhängigkeit vom Füllgrad des derselben vor- und nachgelagerten Speichers beeinflußbar ist, derart, daß die Hubzeit der Folgepressen gegenüber der Kopfpresse zwischen einer oberen Grenze, die durch Einstellung eines Einquadrantenantriebes oder einer oberen Getriebestufe eines zweistufigen Getriebes mit Doppelkupplung gegeben ist, und einer unteren Grenze, die durch eine Zusatzbrerase oder der unteren Getriebestufe des zweistufigen Getriebes gebildet ist, beeinflußbar ist. Zur Einstellung der unteren Grenze ist auch die Pressenbremse verwendbar, wobei dazu zur Einstellung der oberen Grenze die Kombination mit dem Einquadrantenantrieb erforderlich ist.

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f) Ausführungsbeispiel

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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1.1., 1.2.,: Über den Werkstückfluß geregelte Pressen- und 1,3« straße mit Führungspresse als Kopfpresse, mehreren Folgepressen, zu jeder Presse ge-

* hörige Zufuhr- und Entnahmeeinrichtungjeiner ersten Transporteinrichtung zwischen Kopf- und erster Folgepresse, die die Werkstücke wendet und einer zweiten,"die als Speicher ausgebildet ist und weitere als Speicher ausgebildete Transporteinrichtungen zwischen den weiteren Folgepressen der Pressenstraße.

* Die erste Folgepresse besitzt als Regler eine Doppelkupplung mit zwei Getriebestufen zwischen Schwungrad und Kurbelwelle, die zweite Folgepresse die Kombination von Einquadrantenantrieb und Zusatzbremse und die dritte Folgepresse die Kombination von EinquGdrantenantrieb und Pressenbremse,

Fig. I«⁷!-. : Darstellung der Drehzahlverhaltnisse beim

Betrieb einer Pressenstraße, deren Folge-.pressen zwischen einer oberen und unteren Drehzahlgrenze geregelt werden.

Zur Realisierung unterschiedlicher technologischer Arbeits~ bedingungen ist es notwendig mehr als vier Pressen in einer Pressenstraße anzuordnen und diese auch mit je einem drehzahlstellbaren Antrieb auszurüsten. Dabei wird in zunehmendem Maße dem Gleichstromantrieb der Vorzug gegeben, über thyriotorgesteuerte Einquadrantenantriebe 14 erfolgt vielfach die Ansteuerung der Pressenantriebsmotoren. Die damit erreichbare Drehzahlstellung gleicht jedoch die durch die unterschiedlichen Arbeitsentnahmen und Stell- und Regelungenauigkeiten auf—

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tretenden Hubzeitunterschiede zwischen den einzelnen Pressen nicht aus. Diese Hubzeitunterschiede rufen eine Änderung der Phasenlage der Pressen zueinander hervor, auch wenn der Start der Pressen ohne Phasendifferenz erfolgte. Bei jeder technologischen Umstellung auf ein anderes Werkstück treten neue unterschiedliche Arbeitsentnahmen auf,die wiederum zu anderen Hubzeiten führen.

Durch die Regelung der Hubzeit der Pressen mit Hilfe des Füllgrades des ihnen vor- und nachgelagerten Speichers werden die Phasendifferenzen zwischen den Pressen ausgeglichen. Damit größere Phasendifferenzen zugelassen werden können, müssen die Speicher 6 ein unabhängiges Beladen und Entnehmen auf den entsprechenden Stationen9, 7 von Werkstücken 3 gestatten. Das wird durch ein eigenes Steuer- und Antriebssystem 23 des Speichers," welches über Indikatoren 24 aktiviert v/ird, ermöglicht. Der Drehzahlsollwert der Kopf presse s,,n. und der Polgepressen Sy/rvi··· ⁸y/Pn ^w^^rc^ innerhalb des Drehzahlstellbereiches 11 von ri . bis %_ax von einem zentralen Sollwertgeber 10 vorgegeben.

Bedingt durch unterschiedliche Arbeitsontnahmen an den Pressen und Regelungenauigkeiten der Drehsahlregelkreise der Pressenantriebo ist ihre Drehzahl mit einem Streubereich, z#B. 0(_%/£ für die Kopfpresse und IA, <Γ", <^f, P für die Polgepressen behaftet.

In den Figuren 1.1. bis 1.4. sind mehrere AusführungsVarianten für ein Steuerprinzip einer Pressenstraße dargestellt. Das charakteristische Merkmal dieses Steuerprinzips besteht darin, daß die Hubzeit der Folgepressen 5 gegenüber der Hubzeit der Kopfpresse 4 in Intervallen zv/ischen einer oberen und einer unteren Hubzeitgrenze in Abhängigkeit vom Füllgrad der benachbarten Speicher geregelt wird. Die Pressen sind mit Drehzahlstellantrieben, vorzugsweise über Stromrichter 26 gespeiste Einquadranten-Regelantriebe 14, ausgerüstet. Entsprechend den technologischen Bedingungen v/ird für alle Pressen ein gleicher Sollwert innerhalb eines Dreh-

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Zahlstellbereiches 11 s,.^ = s,,,p mittels zentralem Sollwertgeber 10 vorgegeben. Der Ausgleich der auftretenden Hubzeitunterschiede zwischen den Pressen 4, 5 erfolgt durch installierte Zweipunktregler an den Polgepressen 5· In Fig. 1.1. bis 1.3· sind einige Ausführungsvarianten des Reglers dargestellt, wobei selbstverständlich in der Praxis alle Pressen in einer Pressenstraße nach einer Variante ausgeführt sind. Der Regler in der Polgepresse P., gemäß Pig. 1.1., besteht aus einer Doppelkupplung 13, durch v/elche zwei unterschiedliche Getriebestufen 17, 18 abwechselnd geschaltet v/erden. D_er Drehzahlsprung i zwischen den zwei Getriebestufen kann sowohl für alle Polgepressen gleich, wie ~*in Pig. 1.4. dargestellt, als auch für jede der einzelnen Polgepressen 5 der Pressenstraße unterschiedlich ausgeführt sein. Das übersetzungsverhältnis i"der beiden Getriebestufen 17, 18 wird bestimmt durch die Breite des StreubereichcsQ^, der kleinsten Drehzahl der Kopfpresse η . . Zweckmäßigerweise ist die Doppelkupplung

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13 zwischen dem Schwungrad 19 und der Kurbelwelle 20 der Polgepressen 5 angeordnet, so daß die gespeicherte Energie des Schwungrades 19 zum schnellen Beschleunigen auf die höhere Drehzahl bzw. die Trägheit des Schwungrades 19 zum Abbremsen der bewegten Hassen auf die untere Drehzahl genutzt v/ird. An der Polgepresse Pp, gemäß Pig. 1.2·, besteht der Regler aus einer Kombination von Einquadrantenantrieb 14 und Zusatzbremse 15, an der Polgepresse P„, gemäß Pig. 1.3·, aus einer Kombination von Einquadrantenantrieb 14 und der Pressenbremee 16. Der Einquadrantenantrieb 14 ist mit einer Drehzahlmeßeinrichtung 12 versehen und dient zur Einstellung der oberen Grenze. Zur Einstellung der unteren Grenze ist entweder eine zusätzliche Bremse 15 angeordnet oder die Pressenbremse wird kurzzeitig betätigt, wobei die jeweilige Bremse mit einer Drehzahlmeßeinrichtung 28 in V/irkverbindung steht. Pur die Auswertung der eingehenden Steuerinformationen'und die Auslösung der Schaltbefehle ist eine gesonderte Auswerteschaltung 21 vorgesehen, durch die das Einschalten der Bremse oder 16 bei Erreichen der oberen Drehzahlgrenze und das Zu—

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schalten des Sollwertes für die obere Drehzahlgrenze bei Erreichen der unteren Drehzahlgrenze erfolgt. Bei den letztgenannten Ausführungen zur Einstellung der oberen und unterer. Hubzeitgrenze ist eine geringfügige Drehzahländerung des Schwungrades 19 erforderlich. Dadurch ist gegenüber der sehr kurzen Zeitspanne von ca. 0,5 Sekunden für das Ändern der Hubzeit von der oberen zur unteren Hubzeitgrenze und umgekehrt bei der Ausführung mit Doppelkupplung 13 für das Ändern der Hubzeit von der oberen zur unteren Hubzeitgrenze eine Zeitspanne von ca. 1,5 Sekunden und umgekehrt eine Zeitspanne von etwa 5-10 Sekunden erforderlich, d.h. die letztgenannten Varianten der Regelung arbeiten nicht so schnell, sind aber für die geschilderten Bedingungen noch ausreichend und gestatten die Anwendung dieses Regelprinzips auch an Pressen wo die konstruktive Einarbeitung der Doppelkupplung 13 auf Hindernisse stößt»

Für alle Varianten des Zweipunktreglers erfolgt deren Ansteuerung durch die den Pressen 5 vor- und nachgelagerten Speicher 6. Die Speicher 6 bilden über ihre Speicherplatsbelegung 8 mit Werkstücken 3 in ihrer Rechenschaltung 25 das Signal "Speicher voll¹¹ oder "Speicher leer", das in jede Auswerteschaltung 21 jeder Presse geführt wird. Dort wird es mit weiteren Signalen zur Ansteuerung der Zweipunktregler verarbeitet. Nach Art des Reglers ist die Auswerteschaltung 21 unterschiedlich in ihrem funktioneilen Aufbau, ersichtlich aus Pig. 1.1. bis 1.3..

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Pressenstraße, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepres3en, wobei an jeder Presse eine Zuführ- und Entnahmeeinrichtung sowie zwischen benachbarten Pressen eine als Speicher ausgebildete Transporteinrichtung angeordnet ist und die Pressen bezüglich ihrer Phasenlage voneinander unabhängig betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubzeit jeder Presse (4;5) in Abhängigkeit vom Füllgrad dc3 derselben vor- und nachgelagerten Speichers (6) beeinflußbar ist, derart, daß die Hubzeit der Folgepressen (5) gegenüber der Kopfpresse (4) zwischen einer oberen Grenze, die durch Einstellung eines Einquadrantenantriebes (14) oder einer oberen Getriebestufe (18) eines zweistufigen Getriebes mit Doppelkupplung (13) gegeben ist, und einer unteren Grenze, die durch eine Zusatzbrerase (15) oder der unteren Getriebestufe (17) des zweistufigen Getriebes gebildet ist, beeinflußbar ist.
2. Pressenstraße nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der unteren Grenze auch die Pressenbremse (16) verwendbar ist, wobei dazu zur Einstellung der oberen Grenze die Kombination mit dem Einquadrantenantrieb (14) erforderlich ist.

Hierzu..^„Seiten Zeichnungen