ES2553721T3 - Método y sistema mejorados para el funcionamiento de una máquina de producción cíclica en coordinación con una máquina de carga y descarga - Google Patents
Método y sistema mejorados para el funcionamiento de una máquina de producción cíclica en coordinación con una máquina de carga y descarga Download PDFInfo
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Abstract
Un método para accionar una primera máquina de una sección de proceso de fabricación dispuesta para realizar u ciclo de producción, comprendiendo dicho ciclo de producción una parte de prensado y una parte de no-prensado, cuya dicha primera máquina es accionada en combinación con al menos una segunda máquina y cuya dicha primera máquina realiza un proceso durante la parte de trabajo del ciclo en una pieza de trabajo, que es cargada en y/o descargada desde dicha primera máquina por dicha al menos una segunda máquina durante la parte no operativa de cada ciclo del proceso, caracterizado por controlar de forma adaptable la velocidad (W) de dicha primera máquina para desacelerar dicha primera máquina en un punto (D) antes del punto de inicio (UC) después del cual se permite la descarga en función de una velocidad o posición de dicha segunda máquina y la sincronización de dicha primera máquina con dicha segunda máquina controlando la velocidad de dicha primera máquina y la aceleración o desaceleración de la misma de acuerdo con un tiempo estimado para que la segunda máquina alcance el punto inicial (UC) o punto final (DP) de una fase de descarga o de carga del ciclo de proceso.
Description
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La figura 3 es un diagrama esquemático que muestra perfiles de la velocidad y tiempo en un caso en el que el movimiento de inversión de una prensa está limitado a un ángulo pequeño, de acuerdo con otra forma de realización de la invención.
La figura 4 es un ciclo esquemático de la prensa que muestra los puntos de sincronización de los perfiles de la velocidad sobre un ciclo de la prensa, en el que no se produce inversión, de acuerdo con una forma de realización de la invención.
La figura 5 es un diagrama de flujo esquemático que muestra un método de sincronización para la sincronización de la prensa con un robot de descarga o de carga en el caso de un descargador tardío, de acuerdo con una forma de realización de la invención.
La figura 6 es un diagrama de flujo esquemático que muestra un método de sincronización para la sincronización de la prensa con un robot de carga o descarga en el caso de un cargador anterior, de acuerdo con otra forma de realización de la invención; y la figura 8 es un diagrama esquemático para in ciclo de producción de la prensa que muestra una rotación angular de avance en una dirección horaria, con inversión, junto con posiciones angulares de UC y DP de acuerdo con una forma de realización de la invención.
Descripción detallada de las formas de realización
La sincronización de la prensa con un robot de carga u otra máquina de caga como se describe aquí comprende dos partes. La primera parte se refiere a la obtención de una predicción del instante en el que el robot de carga pasará el punto de sincronización. La segunda parte consta de métodos para adaptar el movimiento de la prensa de tal manera que se obtenga la sincronización óptima.
La sincronización se puede describir en términos de dividir el ciclo de la prensa en las cuatro partes siguientes, comose muestra en la figura 1. La figura muestra un diagrama de velocidad / tiempo para el ciclo de la prensa. Éste muestra comenzando desde el lado izquierdo del diagrama el funcionamiento de la prensa a una velocidad W que puede ser una velocidad máxima. En o después de D, un punto delante de UC (leva de descarga, el punto más temprano para la descarga) puede comenzar la desaceleración de la prensa. Después de UC ha comenzado la etapa de no-prensado. La figura 1 muestra que durante la etapa de no-prensado existen tres partes T3, T1 y T4, donde:
-T3 es el tiempo entre el momento en que la prensa cruza la posición UC y el momento en el que el descargador entra en la prensa;
-T1 es el tiempo en el que el descargador y el cargador están dentro de la prensa;
-T4 es el tiempo en el que el cargador está fuera de la prensa, antes de que la prensa cruce la posición DP.
En segundo lugar y durante la etapa de prensado T2:
-T2 es el tiempo en el que la prensa está cerrada, éste incluye cerrar, prensar (parte de trabajo del ciclo) y abrir; éste es el tiempo total entre el paso de DP y el paso de UC. El tiempo total del ciclo, que determina la productividad, es T1+T2+T3+T4.
El objetivo de la sincronización del descargador con la prensa es reducir al mínimo T3, es decir, de manera que T3 se aproxime a cero o sea cero. Otro objetivo de la sincronización del descargador con la prensa es también asegurar que el descargador entre en la prensa lo más rápidamente posible, para reducir al mínimo el descargador dependiente en parte de T1. El objetivo de la sincronización del cargador con el descargador es también reducir al mínimo T1.
El objetivo de la sincronización de la prensa con el cargador puede estar relacionado con más de un periodo de tiempo. Lo primero de todo, la sincronización debe mantener al mínimo T4. Cuando T4 es cero, esto significa que la prensa cruza DP exactamente cuando el cargador abandona la prensa (aunque se puede incluir cierto margen de seguridad). En segundo lugar, se pretende reducir al mínimo el tiempo total de la etapa de prensado T2. Esto se hace asegurando que la velocidad de la prensa en DP y la velocidad de la prensa en UC son ambas lo más altas posible. En un estado estable, se encuentra un óptimo para T2 donde la velocidad en UC y la velocidad en DP pueden ser aproximadamente iguales.
En el caso de equipo de carga / descarga muy rápido, o un servo accionamiento muy potente, o una distancia angular muy grande entre DP y UC, la velocidad en UC y DP pueden ser iguales hasta la velocidad máxima de la prensa. En ese caso, la desaceleración de la prensa se puede iniciar después de UC, y la re-aceleración se completará en o antes de DP. En este caso, puede ser posible accionar el accionamiento (entre UC y DP) a menos que el par motor máximo, sin deterioro del tiempo del ciclo. Esto sería apropiado para reducir pérdidas de energía en el accionamiento.
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No obstante, típicamente estas tres condiciones no se cumplen todas. En este caso, se obtiene el tiempo del ciclo más corto posible solamente accionando el motor con par motor máximo durante la desaceleración, cualquier inversión posible y la re-aceleración. En este caso, la desaceleración comenzará antes de alcanzar UC, en un punto D, y la re-aceleración continuará incluso después de pasar el punto DP.
Puesto que el control de una servo prensa directa o servo prensa híbrida se realiza por medio de un control del motor, por ejemplo un convertidor de frecuencia o un motor controlan el movimiento de la prensa. El controlador de la prensa es capaz de calcular y predecir el momento exacto en el que la prensa cruzará el ángulo de la leva de descarga. Puesto que la velocidad de la prensa está controlada, esta predicción puede ser más exacta que una predicción tradicional (que se basa en el supuesto de operación de velocidad constante de una prensa mecánica, por ejemplo, con una rueda excéntrica). El control de la prensa comunica la estimación del momento, llegará en UC al controlador del descargador, que controlará el robot de descarga para entrar en la prensa exactamente tan pronto como el movimiento de la prensa lo permite en o después de UC. Mientras la prensa se aproxima al ángulo de la leva de descarga, el control de la prensa, si es necesario, puede emitir una predicción actualizada del tiempo de llegada en UC hasta el controlador del descargador.
El control del cargador, a su vez, comunica entonces al control de la prensa el momento en el que calcula un tiempo estimado para abandonar la prensa. El control de la prensa determina entonces cuando iniciar o reanudar el movimiento de la prensa y cómo calcular la velocidad de la prensa, de tal manera que la prensa cruce el ángulo de protección del troquel DP exactamente en el momento en el que el cargador abandona la prensa. Todo el tiempo durante la carga, el control del cargador puede emitir, si es necesario, una predicción actualizada del tiempo estimado para abandonar la prensa al control de la prensa. A diferencia de las prensas mecánicas actuales, la servo prensa permitirá un grado de adaptación del movimiento de la prensa incluso después de iniciar el movimiento.
Tres métodos para la sincronización se describen en las figuras 2 a 4, uno de los cuales, la línea C1 de la figura 4, es un resultado similar a la sincronización de una prensa mecánica, pero los otros métodos son nuevo y específicos para la servo prensa con movimiento bidireccional. Métodos para la sincronización con un cargador tardío se ilustran en la figura 2. La figura 2 muestra cuatro perfiles específicos C1, C1’, C1’’, C1’’’ sobre ejes de velocidad y tiempo de la prensa. Todos los cuatro perfiles pasan un punto al comienzo UC de una etapa de descarga, en el que un tiempo Tnp comienza a funcionar. En la figura, T3+T1+T4 es el tiempo requerido por los robots para descargar y cargar la prensa. Este tiempo comienza en UC (suponiendo que el descargados esté sincronizado idealmente con la prensa) y termina en DP (suponiendo que la prensa alcanza este punto exactamente cuando el robot ha acabado la carga).
En la figura 2, la curva C1 representa el movimiento óptimo de la prensa para un tempo dado de descarga y carga del robot Tnp. En este movimiento, la desaceleración comienza en un punto D, antes de alcanzar el punto UC donde se inicia la descarga. Desde el punto D, la prensa se desacelera con par motor completo. Para el punto UC y alcanza la velocidad cero en el punto Z1. El movimiento continúa con el mismo par motor completo, que ahora provoca la inversión de la prensa, lo que en los ejemplos en las figuras 1 a 4 y 8 significa girar en un sentido contrario a las agujas del reloj. En el punto R, que ha sido calculado para que DP sea alcanzado en un tiempo Tnp = T3+T1+T4 después de pasar UC, se cambia el signo del par motor. La prensa ralentiza ahora su movimiento de inversión hasta que se alcanza la velocidad cero durante un segundo tiempo en el punto Z2. La prensa continúa entonces con par motor completo hasta después de DP, cuando se alcanza velocidad completa y dentro de la etapa de prensado. Entonces la prensa es sincronizada de esta manera como el dispositivo auxiliar de un dispositivo cargador.
La figura 8 muestra un ciclo de producción de una prensa con inversión y en términos de rotación angular y las posiciones tradicionales del ciclo de la prensa de TDC (centro muerto superior) y BDC (centro muerto inferior). La figura 8 muestra el movimiento de la prensa en un sentido horario más allá de BDC y hacia TDC. La prensa tiene una velocidad cero o cruza la velocidad cero en Z1. Después de alcanzar Z1 en el diagrama, la prensa se invierte entonces hasta un punto mostrado R, y se invierte de nuevo en dirección hacia delante, en sentido horario y cruza de nuevo la velocidad cero en Z2. La prensa continúa acelerando, más a menudo a par motor completo, para pasar a través de DP a la velocidad máxima. Esto se puede comparar con los mismos eventos en las figuras 2, 3.
El método de sincronización a seleccionar para un cargador posterior depende del momento durante el movimiento en el que se obtiene información sobre la demora. (Ver también la figura 6). Si se obtiene información después del punto de paso R’, la sincronización consistirá en pausar el movimiento de la prensa en el punto Z2, como se muestra por la cuerva C1’ en la figura 2. Este método da un resultado que es similar a la sincronización de la prensa mecánica – la prensa esperar antes de ser reiniciada en Z2’. El perfil del movimiento de la prensa como una función de la posición de la prensa no está afectado por este método.
Si la información sobre la demora del cargador está disponible más temprana en el ciclo, es decir, después de pasar el punto D, pero antes de pasar el punto R, la sincronización se obtiene de manera ventajosa cambiando la posición del punto R. Revirtiendo sobre un ángulo mayor, como se ilustra por la curva C1’’ en la figura 2, no sólo se obtiene un tiempo más largo Tnp = T3+T1+T4, sino que se incrementa también la velocidad en DP’’-Esto da como resultado una reducción en el tiempo del ciclo comparado con el caso donde la prensa tendría que esperar a Z2 para obtener
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