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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Steuerungssysteme von Linien von
Maschinen und insbesondere Steuerungssysteme von Linien von Pressen.
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STAND DER TECHNIK
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Linien
von Pressen oder analogen Maschinen, die zur Durchführung eines
Verfahrens des Formens von Teilen, vorwiegend von Metallplatten,
verwendet werden, sind bereits bekannt. in jeder der Pressen wird
ein spezifischer Formvorgang an den Teilen durchgeführt, die
danach nacheinanderfolgend zwischen Linien von Pressen durch Vorrichtungen
für die
Teilebeförderung,
wie zum Beispiel Traversen oder verschiedene Arten von Teile-Handhabungsrobotern, übergeben
werden. Die Vorrichtungen für
die Teilebeförderung
sind zwischen den Pressen in der Linie angeordnet und verbinden
die unmittelbar vorgelagerte Presse und die unmittelbar nachgelagerte
Presse, so dass die Teile zwischen den Pressen übergeben werden können.
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Eine
jede Presse umfasst ein Gleitstück,
das eine zyklische Bewegung zwischen einer nicht operativen Position
und einer operativen Position ausführt, so dass der entsprechende
Formvorgang durchgeführt
werden kann. Die zyklische Bewegung des Gleitstückes kann durch ein Zyklogramm
dargestellt werden, bei dem ein Winkel von 0° üblicherweise dem oberen Todpunkt
des Gleitstückes
entspricht.
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Ein
vollständiger
Hub des Gleitstückes
entspricht einer vollständigen
Umdrehung des Zyklogramms und ein jeder Winkel des Zyklogramms entspricht
einer spezifischen Position des Gleitstückes, wobei der untere Todpunkt
zum Beispiel einem Winkel von 180° entspricht.
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Systeme,
die den Betrieb von Linien von Pressen steuern, sind bereits bekannt.
Wenn dieser Steuerungsvorgang ausgeführt wird, ist zu berücksichtigen,
dass der Weg einer jeden Vorrichtung für die Teilebeförderung
einen ersten Überlagerungsbereich
durchläuft,
in dem sich die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
mit dem Gleitstück
der Presse unmittelbar davor überlagern
kann, und danach einen zweiten Überlagerungsbereich
durchläuft,
in dem sich die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
mit dem Gleitstück
unmittelbar danach überlagern
kann.
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EP 0434632 A2 beschreibt
eine Maschine und ein Verfahren zum Steuern des Betriebes einer Linie
von Maschinen, insbesondere Pressen. In dieser Maschine werden die
Betriebszyklen der Pressen und der Vorrichtungen für die Teilebeförderung
der Linie synchronisiert. Der Betriebszyklus der ersten Presse der
Linie wird als Bezug für
die Zyklen der anderen Pressen und die Vorrichtungen für die Teilebeförderung,
die in einem Kaskadenverfahren erzielt werden, genommen.
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In
der oben beschriebenen Maschine beginnt eine jede Vorrichtung für die Teilebeförderung zu
laufen, wenn das Gleitstück
der Presse unmittelbar davor einen bestimmten Punkt erreicht. Analog dazu
beginnt das Gleitstück
der Maschine unmittelbar nach der ersten Maschine die zyklische
Bewegung, wenn die Vorrichtung für
die Teilebeförderung unmittelbar
danach einen bestimmten Punkteerreicht. Infolgedessen werden die
Pressen und die Vorrichtungen für
Teilebeförderung
durch ein System von „Semaphoren" synchronisiert.
Dies gewährleistet,
dass die nebeneinanderliegenden Pressen und Vorrichtungen für die Teilebeförderung
nicht miteinander kollidieren.
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Weiterhin
arbeitet die erste Presse in der oben beschriebenen Linie von Pressen
kontinuierlich, das heißt
das Gleitstück
hält an
dem oberen Todpunkt nicht an. Das Gleitstück in den anderen Pressen führt jedoch
die zyklische Bewegung aus und hält in
dem oberen Todpunkt erst dann an, wenn es das Signal empfängt, das
besagt, dass die Vorrichtung für die
Teilebeförderung
unmittelbar davor das Teil abgelegt hat und zu einem bestimmten
Punkt zurückgekehrt
ist.
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OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
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Die
Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines synchronisierten
Steuerungssystems für
eine Linie von Pressen oder analogen Maschinen, das ermöglicht,
dass die Pressen und die Vorrichtungen für die Teilebeförderung,
die verwendet werden, um die Teile zwischen den Pressen zu übergeben,
kontinuierlich arbeiten können, das
heißt
ohne dass während
synchronisierten Betriebes Unterbrechungen oder Stillstände auftreten.
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In
dem synchronisierten Steuerungssystem der Erfindung wird ein optimaler
Weg für
die Teileaufnahme in Bezug auf das Zyklogramm des Gleitstückes der
Presse unmittelbar davor für
eine jede Vorrichtung für
Teilebeförderung
eingestellt, zusätzlich zu
einem optimalen Weg für
die Teilepositionierung in Bezug auf das Zyklogramm des Gleitstückes der Presse
unmittelbar danach. Dies gewährleistet,
dass die Synchronisation der Pressen und der Vorrichtungen für Teilebeförderung
erzielt wird, indem der Weg einer jeden Vorrichtung für die Teilebeförderung
auf den oben genannten optimalen Weg für die Teileaufnahme und auf
den oben genannten optimalen Weg für die Teilepositionierung eingestellt
wird.
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Wenn
in dem Steuerungssystem der Erfindung Phasenverzögerungen auftreten, das heißt wenn
sich eine Vorrichtung für
die Telebeförderung zu
schnell oder zu langsam im Verhältnis
zu der Presse unmittelbar davor oder der Presse unmittelbar danach
bewegt, werden die Phasenverzögerungen nicht
kompensiert, indem die Vorrichtung für die Teilebeförderung
wiederholt angehalten wird, sondern indem der Weg der Vorrichtung
für die
Teilebeförderung
an den entsprechenden optimalen Weg angepasst wird, wobei sich die
Geschwindigkeit der betreffenden Vorrichtung für die Teilebeförderung
somit infolgedessen ändert.
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Das
synchronisierte Steuerungssystem ermöglicht, dass sowohl die Vorrichtungen
für die
Teilebeförderung
als auch die Pressen kontinuierlich arbeiten können. Da die Vorrichtungen
für die
Teilebeförderung
und die Pressen nicht angehalten und erneut angefahren werden müssen, wird
die Menge der von der Linie von Pressen verbrauchten Energie reduziert.
Zusätzlich
reduziert der Umstand, dass die Pressen kontinuierlich arbeiten,
den Verschleiß an den
Komponenten der Pressen, das heißt den Kupplungen, den Bremsen,
den Getrieben u. s. w. Die Lebensdauer der Pressen wird somit verlängert.
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Indem
weiterhin der Weg der Vorrichtungen für die Teilebeförderung
an die Zyklogramme der Pressen unmittelbar davor und danach angepasst wird,
wenn die Linie von Pressen dimensioniert wird, ist es möglich, Pressen
auszuwählen,
die mit einer Geschwindigkeit arbeiten, mit der die Vorrichtungen für die Teilebeförderung
unmittelbar davor und danach ebenfalls arbeiten können, wodurch Überdimensionierung
vermieden wird, das heißt
der Einsatz von Pressen mit Betriebsgeschwindigkeiten, die in der
Praxis nicht ausgenutzt werden können.
Dies vermeidet unnötige
Kosten.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Linie von Pressen, die eine Vielzahl von Pressen und Vorrichtungen
für die
Teilebeförderung
enthält.
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2 zeigt
eine Presse in einer Linie von Pressen, den Weg für die Teilepositionierung
der Vorrichtung für
Teilebeförderung
unmittelbar davor und den Weg für
Teileaufnahme der Vorrichtung für
Teilebeförderung
unmittelbar danach.
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3 zeigt
das Zyklogramm der in 2 gezeigten Presse mit dem Weg
für die
Teileaufnahme der Vorrichtung für
die Teilebeförderung
unmittelbar danach.
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4 zeigt
zwei aufeinanderfolgende Pressen in einer Linie von Pressen und
den Weg der unmittelbar nachgeschalteten Vorrichtung für die Teilebeförderung.
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5A zeigt
das Zyklogramm der ersten in 4 gezeigten
Presse mit dem Weg der unmittelbaren Vorrichtung für die Teilebeförderung.
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5B zeigt
das Zyklogramm der zweiten in 4 gezeigten
Presse mit dem Weg der unmittelbaren Vorrichtung für die Teilebeförderung.
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6 zeigt
die Betriebsfolge der ersten drei Pressen in einer Linie von Pressen
und der zwischen diesen Pressen positionierten Vorrichtungen für die Teilebeförderung
ab dem Augenblick des Anlaufs der Linie.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das
synchronisierte Steuerungssystem der Erfindung wird auf Linien von
Pressen und analoge Linien von Formmaschinen angewendet. Unter Bezugnahme
auf 1 umfassen die Linien von Pressen eine Vielzahl
von Pressen (P1, P2 ... Pn), wobei eine jede Presse ein Gleitstück (M1,
M2 ... Mn) umfasst, das eine zyklische Bewegung zwischen einer nicht
operativen Position und einer operativen Position ausführt. 2 zeigt
eine Presse (Pi) mit den genannten Eigenschaften. Unter Bezugnahme
auf 3 wird die zyklische Bewegung eines jeden Gleitstückes (Mi)
durch ein Zyklogramm dargestellt, bei dem ein Winkel von 0° üblicherweise
dem oberen Todpunkt (S) des Gleitstückes (Mi) entspricht.
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Die
Linien von Pressen umfassen weiterhin eine Vielzahl von Vorrichtungen
für die
Teilebeförderung
(C1, C2 ... Cn – 1),
die zwischen den Pressen (P1, P2 ... Pn) positioniert sind, um die
Teile zwischen den Pressen (P1, P2 ... Pn) zu übergeben, wobei jede Vorrichtung
für die
Teilebeförderung
einen Weg (ri) zwischen der Presse (P1) unmittelbar davor und der
Presse (Pi + 1) unmittelbar danach ausführt, um die Teile zu übergeben,
wie in 4 gezeigt wird. Dieser Weg (ri) verläuft durch
einen ersten Überlagerungsbereich
(tr1i), in dem sich die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) mit dem Gleitstück
(Mi) der Presse (Pi) unmittelbar danach überlagern kann, und danach
durch einen zweiten Überlagerungsbereich (tr2i),
in dem sich die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) mit dem Gleitstück
(Mi + 1) der Presse (Pi + 1) unmittelbar danach überlagern kann.
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Für eine jede
Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) richtet das Steuerungssystem der Erfindung einen optimalen
Weg für
die Teileaufnahme (rori) im Verhältnis
zu dem Zyklogramm des Gleitstückes
(Mi) der Presse (Pi) unmittelbar davor sowie einen optimalen Weg
für die
Teilepositionierung (roci) im Verhältnis zu dem Zyklogramm des
Gleitstückes (Mi
+ 1) der Presse (Pi + 1) unmittelbar danach ein. Dies gewährleistet,
dass die Synchronisation der Pressen (P1, P2 ... Pn) und der Vorrichtungen
für die Teilebeförderung
(C1, C2 ... Cn – 1)
erzielt wird, indem der Weg (ri) einer jeden Vorrichtung für Teilebeförderung
(Ci) auf den oben genannten optimalen Weg für die Teileaufnahme (rori)
und auf den oben genannten optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
eingestellt wird. Der Weg (ri) entspricht dem optimalen Weg für die Teileaufnahme
(rori) in dem ersten Überlagerungsbereich
(tr1i) und entspricht dem optimalen Weg für die Teileaufnahme (roci)
in dem zweiten Überlagerungsbereich
(tr2i).
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3 zeigt
beispielhaft das Zyklogramm des Gleitstückes (Mi) der Presse (Pi) mit
dem optimalen Weg für
die Teileaufnahme der Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci). Die Punkte, an denen die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) vorfahren oder zustellen, zurückfahren, anheben oder absenken muss,
werden in diesem Zyklogramm eingestellt. insbesondere werden ein
Rückfahrbereich
(Ri), der sich von dem Punkt D bis zu dem Punkt erstreckt, an dem das
Teil aufgenommen wird, entlang einem Ausfahrbereich (Ai) eingestellt,
der sich von diesem Punkt bis zu einem Punkt (S1) entlang seines
Weges erstreckt, ein erster Anhebebereich (Ei), ein Absenkbereich (Di)
für Zugriff
auf das Teil und ein zweiter Anhebebereich (Ei') zum Anheben des Teiles eingestellt.
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Unter
Bezugnahme auf die 4, 5A und 5B wird
ein optimaler Weg für
die Teileaufnahme (rori) für
eine jede Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) gemäß dem Zyklogramm
des Gleitstückes
(Mi) der Presse (Pi) eingestellt (siehe 5A) sowie
ein optimaler Weg für
die Teilepositionierung (roci) gemäß dem Zyklogramm des Gleitstückes (Mi +
1) der Presse (Pi + 1) (siehe 5B). Der
entsprechende Vorschubbereich (Ai und Ai + 1), der Rückfahrbereich
(Ri und Ri + 1), der Absenkbereich (Di, Di + 1 und Di + 1') und der Anhebebereich
(Ei, Ei' und Ei +
1) werden in einem jeden Zyklogramm eingestellt. Der Weg (ri) der
Vorrichtung für
die Teilebeförderung wird
auf diese Wege (rori und roci) eingestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst die Linie von Pressen
weiterhin eine Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Cc) zur Positionierung des Teiles in der Presse (P1) und eine Vorrichtung
für die
Teilebeförderung
(Cr) für
die Aufnahme des Teiles von der Presse (Pn), nachdem der Formvorgang
abgeschlossen ist. Die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Cc) bewegt sich gemäß einem
optimalen Positionierweg, der in Bezug auf das Zyklogramm des Gleitstückes (M1)
der Presse (P1) eingestellt ist, und die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Cr) bewegt sich gemäß einem
optimalen Weg für
die Teileaufnahme, der in Bezug auf das Zyklogramm des Gleitstückes (Mn) der
Presse (Pn) eingestellt ist.
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In
dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem
und wenn die Pressen (P1, P2 ... Pn) mit den Vorrichtungen für die Teilebeförderung
(C1, C2 ... Cn – 1)
synchronisiert sind, bewegt sich eine jede Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) kontinuierlich entlang ihres gesamten Weges (ri), und die Gleitstücke (Mi)
einer jeden Presse (Pi) führen
die zyklische zyklische Bewegung kontinuierlich aus, ohne an dem oberen
Todpunkt anzuhalten, außer
wenn die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci – 1)
unmittelbar davor zu lange verzögert
wird.
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Zusätzlich,
um sicherzustellen, dass die Gleitstücke (Mi) einer jeden Presse
(Pi) die zyklische Bewegung kontinuierlich von dem Augenblick an,
an dem ein jedes Gleitstück
(Mi) anläuft,
durchführt,
wird die Verzögerung
(ti) für
ein jedes Gleitstück
(Mi) mit Ausnahme des Gleitstückes
(Mi) der ersten Presse (P1) nach dem Anfahren eingestellt, bis ihre
programmierte Geschwindigkeit erreicht wird, wobei ein jedes Gleitstück (Mi)
vorher anläuft,
um die Verzögerung
(ti) zu kompensieren.
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Der
folgende Versuch wird genutzt, um die Verzögerung (ti) für eine jede
Presse (Pi) einzustellen: ein Teil wird in der ersten Presse (P1)
geformt, die an dem oberen Todpunkt anhält. Die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(C1) nimmt das Teil und folgt dem optimalen Weg für die Teilepositionierung
mit der kleinsten Geschwindigkeit, bei der das Teil verarbeitet
werden kann, und positioniert das Teil in der nächstfolgenden Presse (P2).
Ein Anfahrsignal wird an diese Presse (P2) gesendet, wenn die Vorrichtung für die Teilebeförderung
entlang ihres Weges den Punkt des Zyklogramms erreicht, an dem sich
die Presse (P2) befindet. Die Grade der Phasenverzögerung zwischen
dem eigentlichen Zyklogramm des Gleitstückes (M2), bis dieses die programmierte
Geschwindigkeit erreicht, werden mit dem Zyklogramm verglichen,
das dem Gleitstück
(M2) entspricht, wenn dieses kontinuierlich arbeitet. Die Grade
der Phasenverzögerung
werden in einer Datenbank zusammen mit den anderen Einstelldaten
für das
Gleitstück
(M2) gespeichert. infolgedessen wird eine Verzögerungszeit (t2), die den Graden
der Phasenverzögerung
entspricht, bei dem Anfahren des Gleitstückes (M2) berücksichtigt.
Dieser Vorgang wird danach für
die verbleibenden Pressen (P3...Pn) wiederholt, wobei die jeweiligen
Verzögerungszeiten
(t3...tn) erzielt werden.
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6 zeigt
die Betriebsfolge der ersten drei Pressen (P1, P2 und P3) einer
Linie von Pressen und von Vorrichtungen für die Teilebeförderung
(C2, C3 und C4) ab dem Augenblick des Anfahrens der Linie. Unter
Bezugnahme auf 6 arbeiten die Pressen (P1,
P2 und P3) und die Vorrichtungen für die Teilebeförderung
(C2, C3 und C4) kontinuierlich.
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Zuerst
beginnt die Presse (P1), bei einer geringen Geschwindigkeit zu arbeiten.
Die Presse (P1) behält
diese geringe Geschwindigkeit bei, bis die anderen in 6 gezeigten
Pressen, P2 und P3, ebenfalls die gleiche Geschwindigkeit erreichen.
Um dies zu erzielen, ändert
sich die Geschwindigkeit der Gleitstücke (M2 und M3) der Pressen
(P2 und P3) geringfügig
in jedem Weg, was zu einem Zyklus mit kürzeren Zeiten Δt5 beziehungsweise Δt7 im Vergleich
zu denen, die man mit der Geschwindigkeit von P1 erzielt, führt. Die
Geschwindigkeit von P1 erhöht
sich allmählich,
bis sie die programmierte Geschwindigkeit oder eine Geschwindigkeit,
bei der sich einige Vorrichtungen für die Teilebeförderung
(Ci) nahe an ihrer Betriebsgrenze befinden, erreicht. infolgedessen
erhöht
sich die Geschwindigkeit der Pressen (P2, P3 ... Pn) allmählich und
auf synchronisierte Weise, wobei die Presse (Pi – 1) unmittelbar davor zu jeder
Zeit für
eine jede Presse (Pi) als Bezug genommen wird.
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird die Verzögerung (ti)
berücksichtigt,
nachdem die entsprechende Presse (Pi) anläuft, bis die programmierte
Geschwindigkeit erreicht wird. Für
die Presse (P2) wird daher der Anfahrbefehl mit einer Vorlaufzeit
(t2) gegeben. Die Zeit (t2) ist die Verzögerung, die der Presse (P2)
entspricht. Analog dazu wird der Anfahrbefehl für die Presse (P3) mit einer
Vorlaufzeit von t3 erteilt.
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In
dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem
und nachdem die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) ein Teil in der Presse (Pi) unmittelbar davor aufgenommen hat
und einen Punkt (S1) erreicht, wird ihr Weg (ri) mit dem optimalen
Weg für
die Teilepositionierung (roci) verglichen und:
- – Wenn der
Weg (ri) mit dem optimalen Weg für die
Teilepositionierung (roci) zusammenfällt, verfährt die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) weiter entlang des Weges (ri).
- – Wenn
der Weg (ri) vor dem optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
liegt, verringert sich die Geschwindigkeit der Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci), um zu ermöglichen,
dass sie sich an den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
anpasst.
- – Wenn
die Vorrichtung für
die Teilebeförderung (Ci)
in Bezug auf den optimalen Weg für
die Teilepositionierung (roci) zurückfällt, erhöht sich die Geschwindigkeit
der Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci), so dass sie sich an den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
anpassen kann. Wenn zusätzlich
dazu die Vorrichtung für die
Teilebeförderung
(Ci) in Bezug auf den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
um mehr als den größten Verbindungswert
(Xi) zurückfällt, hält das Gleitstück (Mi +
1) der Presse (Pi + 1) unmittelbar davor an dem oberen Todpunkt
für einen
ausreichenden Zeitraum an, um der Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) zu ermöglichen,
sich an den optimalen Weg für
die Teilepositionierung (roci) anzupassen.
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Der
größte Verbindungswert
(Xi) ist die größte Verzögerung,
die die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) ansammeln kann, um es dieser zu ermöglichen, sich selbst noch einmal
mit der Presse (Pi + 1) zu synchronisieren, ohne dass die Presse
(Pi + 1) anhalten muss.
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Wenn
die Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) in Bezug auf den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
zurückfällt, fällt die
Geschwindigkeit des Gleitstückes
(Mi + 1) der Presse (Pi + 1) danach ab, zum Beispiel um ein Viertel
eines Zyklus. Wenn die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) in Bezug auf den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
in dem folgenden Zyklus noch immer zurückliegt, fällt die Geschwindigkeit des Gleitstückes (Mi
+ 1) erneut ab, zum Beispiel um ein weiteres Viertel eines Zyklus,
und so weiter, bis die Presse (Pi + 1) kontinuierlich in Synchronisation
mit der Vorrichtung für
die Teilebeförderung
(Ci) arbeitet. Wenn die Vorrichtung für die Teilebeförderung
(Ci) in Bezug auf den optimalen Weg für die Teilepositionierung (roci)
voraus eilt, wird eine analoge Maßnahme mit der Geschwindigkeit
des Gleitstückes
(Mi + 1) der Presse(Pi + 1) zum Erhöhen anstelle Verringern vorgenommen.