JP2009539613A - サイクリックな製造マシンをローダーまたはアンローダー・マシンと調整して運転するための改善された方法及びシステム - Google Patents

サイクリックな製造マシンをローダーまたはアンローダー・マシンと調整して運転するための改善された方法及びシステム Download PDF

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Abstract

製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを同期させるための方法であって、ここで、この製造サイクルは、実働部分及び非実働部分を有している。前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。第一マシンは、ワーク・ピースに対するサイクルの実働部分の間に、プロセスを実行し、このワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間に、前記少なくとも一つの第二マシンにより、前記第一マシンの中に搬入されおよび/またはそこから搬出される。第一マシンは、好ましくは、機械的なプレスであり、第二マシンは、好ましくは、ローダー機能および/またはアンローダー機能を実行するように構成された産業用ロボットである。 上記方法を実行するためのシステム及びコンピュータ・プログラムもまた、記載されている(図1)。

Description

本発明は、製造プロセス・セクションの第一マシンを、第一マシンに対するローディングおよび/またはアンローディングのための少なくとも一つの第二マシンと同期させるための改良された方法に係る。特に、本発明は、プロセス・セクションを開示し、このプロセス・セクションにおいて、第一マシンは、プレス加工、ブランクからの金属部品の打ち抜き加工(stamping)または押し抜き加工(punching)のために使用されるタイプの機械的なプレスを有している。このプレスは、少なくとも一つの電気的なモータにより駆動され、第二マシンは、例えば産業用ロボットのような、ローダーまたはアンローダー・マシンである。
例えばリンク・プレス、クランク・プレス、または偏心プレスのような、機械的なプレスが、鋼のブランクから打ち抜かれまたはプレスされる自動車部品を製造するために広く使用されている。今日の大きな機械的なプレスは、しばしば、フライ・ホイールにより駆動される。フライ・ホイールの機能は、プレス加工の動作を実行するために必要なエネルギーを貯えることにある。比較的低電力の電気的なモータがフライ・ホイールを駆動し、それにより、プレス動作のスタートの前に、プレス加工が行われる速度でフライ・ホイールが回転しているようになる。
“ダイレクト・ドライブ”または機械的なサーボ・タイプの機械的なサーボ・プレス駆動機構は、相対的に高い電力の電気的なサーボモータの力を使用して、プレス加工のためのエネルギーを供給する。他のタイプのサーボ・プレスは、“ハイブリッド・ドライブ”タイプ、即ち、ハイブリッド・プレスである。このデザインにおいて、フライ・ホイールが、まだ、プレス加工のために必要なエネルギーを供給するが、プレスの動きのための力は、更なるサーボモータにより部分的に供給される。この更なるサーボモータは、一般的に、ハイブリッド・プレスにおいては、ダイレクト・サーボの機械的なプレスの場合と比べて、より小さいモータが使用される。
自動車産業のための大きなプレス・ラインにおいて、一つのプレスから次のプレスへ部品を移動するために、しばしば、ロボットが使用される。最適の生産性のために、各アンローディング・ロボットの動きは、プレスの動きに同期され、ローディング・ロボットの動きは、同じプレスからのアンローディングのためのロボットの動きに同期される。しかしながら、プレスの動きそれ自体は、通常、コントロールされることが可能でない。プレス動作の開始の瞬間のみ、ローディング・ロボットの動きに関係して選択されることが可能である。
ここで説明されるプレスの製造サイクルは、プレス加工ステージ及び非プレス加工ステージを含んでいる。プレス加工ステージの間に、打ち抜き加工、プレス加工、押し抜き加工(punching)、成形、その他、が行われる。プレス加工ステージの後、非プレス加工ステージは、プレスが開き始めた後に、第一の時間を含み、その中で、ツールまたはロボットがプレスの中に到達して、形成またはプレスされたワーク・ピースを搬出する。その後に、且つプレスが閉じる前に、ロボットまたは他の装置が、次のプレス加工/成形動作の準備が整ったプレスの中に新しいワーク・ピースを置く。
従来のタイプの、ロボットに対するプレスの同期の目的は、一般的に、以下のように行なわれる:
− 部品またはブランクのローディングの間で、ロボットがその動きの或るポイントを通過するよりも前ではないとき、主に、ロボット・ローダーがプレスの移動部分の間から後退している時、プレスがその動きの或るポイント(“ダイ・プロテクト”、DPと呼ばれる)に到達しなければならない。それを時間通りに行うことの失敗は、衝突が生じ、プレスダイおよび/またはロボット・ツールに損傷を与えることを意味している;
− ロボットがその動きの上記の或るポイントを通過した後、可能な限り速やかに、プレスがDPポイントを通過しなければならない。それを行うことの失敗は、時間の損失、即ち生産性の減少を意味している。
今日の同期機構は、次のような仮定に基づいている:即ち、全てのプレス・サイクルのスタート時に、プレスが正確に規定された位置に停止している;次いで、プレスが、変更されることができない予め規定された動きプロファイルで動く。これらの運転条件は、フライ・ホイール、クラッチ及びブレーキからなるプレス・ドライブの機械的な構造の直接的な結末である。これに対して、“ダイレクト・ドライブ”または”ハイブリッド・ドライブ”タイプの何れかの、サーボ・プレス・ドライブは、基本的に異なる制約を有している。
例えば、サーボ・プレスには、モータのピーク電力の10倍程度のピーク電力を有する駆動源が設けられることがあり。この駆動源が今日のプレスのフライ・ホイールを駆動する。そのようなサーボモータは、停止状態から高い速度への、プレスの非常に速い加速を可能にする。かくして、プレスは、従来のフライ・ホイール−クラッチ−ブレーキの組み合わせと、全く同一のやり方で、開始され且つ停止されることが可能になり、そして、ロボットへの同期も既存のスキームと全く同様なものになる。
しかしながら、そのような高いピーク電力は、許容しがたい程に高価な駆動源及び設置コストを伴うので、それに代わって、遥かに低いピーク電力を備えたサーボ・ドライブを備えたプレスが使用される。例えば、ダイレクトまたは補助モータのピーク電力は、従来のフライ・ホイール・モータの1倍と4倍の間であるように構成されることがある。このアプローチの弱点は、プレスを停止状態から最大の速度へ加速するために1秒〜1.5秒を要し、それが、クラッチを使用して加速する場合と比べて遥かに遅いことであり、このために、製造サイクル(典型的に、合計で約5秒になる)の大きな部分を占めることである。
本発明のアスペクトによれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記製造サイクルは、プレス部分及び非プレス部分を有している。前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転され、前記第一マシンは、ワーク・ピースについてのサイクルの実働部分の間にプロセスを実行する。このワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間、前記少なくとも一つの第二マシンにより、前記第一マシンの中に搬入されおよび/またはそこから搬出される。そして、前記第一マシンの速度をコントロールして、アンローディングが可能になるアンローディング・ステージの開始ポイントの前のポイントで、且つ、前記第二マシンの速度または位置に応じて、前記第一マシンを減速させることにより、前記第一マシンを前記第二マシンに同期させる。
本発明の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。前記第二マシンがプロセス・サイクルのアンローディングまたはローディング・ステージの開始ポイントまたは終了ポイントに到達する推定時間に基づいて、前記第一マシンの速度をコントロールすることにより、且つ前記第一マシンを加速させまたは減速させることにより、前記第一マシンの速度を前記第二マシンに同期させる。
本発明の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。前記第一マシンの速度をコントロールすることにより、且つ、前記第一マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始に到達する推定時間の前の開始ポイントで、ゼロの速度の方へ前記第一マシンを減速させ、そして、前記第一マシンを加速させて、ローディング・ステージの終了ポイントに可能な最も高い速度で到達させることにより、前記第一マシンの速度を前記第二マシンに同期させる。
本発明の他の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記製造サイクルは、プレス部分及び非プレス部分を有している。前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転され、前記第一マシンは、ワーク・ピースについてのサイクルの実働部分の間に、プロセスを実行する。前記ワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間に、前記少なくとも一つの第二マシンにより、前記第一マシンの中に搬入されおよび/またはそこから搬出される。ゼロの速度に到達した後、前記第一マシンを逆行させそれに続いて前進方向に加速させることにより同期させ、それにより、前記第一マシンが可能な最も高い速度で動いているようにする。この速度は、前記第一マシンがローディング・ステージの終了ポイントに到達するとき、通常のプレス加工の速度より大きくなることが可能である。
本発明の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。ゼロの速度に到達した後、前記第一マシンを逆行させ、それに続いて前進方向に前記第一マシンを加速させることにより同期させ、それにより、前記第一マシンがゼロの速度に二度目に到達するようにし、それにより、前記第一マシンがローディング・ステージの終了ポイントに到達するとき、前記第一マシンが可能な最も高い速度で動いているようにする。
本発明の他の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。アンローディングの開始の前、減速時間が開始する前に、ローディング・ステージが遅れていることを検知したとき、それに続いて、正のトルクから負のトルクへを切り替え、増大した逆行角度から前記第一マシン前進方向に加速させることにより、同期させ、それにより、前記第一マシンが、可能な最短時間で、ローディング・ステージの終了に到達するようにする。
本発明の他の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。 前記第二マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始(UC)に到達する時点を予測し、その予測値から、前記第一マシンがローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達する時点を計算することにより、同期させる。
本発明の他の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。前記第一マシンの減速が開始されるポイントを計算することにより、同期させ、それにより、アンローディング・フェーズのスタート時及びローディング・フェーズの終了の前記第一マシンの速度が可能な限り高いようにし、且つ、ローディングが完了される瞬間に、ローディング・フェーズの終了ポイントに到達するようにする。
本発明の実施形態によれば、製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法に対して、改善が提供される。ここで、前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転される。前記第一マシンの速度をコントロールすることにより、前記第一マシンの速度を前記第二マシンに同期させる。ここで、所望の瞬間を計算するために、有限または無限の数の先行するサイクルの間に集められた、前記第二マシンの動きを記述するデータが更に使用される。
本発明は、プレスの動きを適合させる方法を有しており、それにより、プレスがアンローダーおよび/またはローダー・ロボットの動きに同期されて、最適のサイクル・タイムをもたらすようになる。この提案された方法は、予測された同期時点に依存して、プレス動きの中のセットポイントを切り替えることを有している。また、本発明は、運転中にプレス・ラインを自動的に最適化するための方法も提供する。また、同様に、アンローダー・ロボットをプレスに同期させるために使用されることが可能であるところの、提案された方法も記載されている。
プレス・ラインおよび/またはサーボ・プレス・ラインの生産性を最適化するために、プレスの動きは、ローディング装置の動きに同期されなければならず、また、その逆もそうである。特に、逆行の(“代替的な双方向”)動きに対して、これは、従来、機械的なプレスのために使用されていたコンセプトとは異なる、同期のための新しいコンセプトを必要とする。プレス・ラインは、通常、動作のシーケンスを実行するように構成された複数のプレスを有している。この明細書において、“プレス・ライン”との用語はまた、単一のプレス及び自動化されたローダーおよび/またはアンローダーを含んでいても良い。
コントロールの目的のために、発明者等は、製造(プレス加工)サイクルを、二つの部分、即ち、プレス加工ステージ及び非プレス加工ステージを有するものとして、説明する。非プレス加工ステージにおいて、プレスが“開いている”と呼ばれる。非プレス加工ステージの間、ローダー/アンローダーがローディングおよび/またはアンローディングのためにプレスに入るために、プレスは、十分に開かれている。サイクルの開いている部分は、サイクルの中の二つのポイントにより制限される。第一のポイントは、ここでは、UCポイント(アンロード・カム・ポイント)と呼ばれ、これは、衝突が起こることなく、アンローダーがプレスに入ることができる、サイクルの中の最も早いポイントである。第二のポイントは、DPポイント(ダイ・プロテクト・ポイント)であり、これは、衝突を避けるために、その後、ローダーがプレスの外に出ていなければならないポイントである。
本発明のアスペクトによれば、DPは、サイクルの中で固定された位置として扱われることがない。プレスがゆっくり動いているとき(例えば、制動のとき)、速く動いているときと比べて、プレスは、更に下へ動くことが許容される。その理由は、非常停止がDPで開始されたときに、プレスの内側のローダーまたはアンローダーが接触されないように、DPが選択されるからである。高い速度での制動は、ブレーキングにより長い距離を要求するので、高い速度の場合には、低い速度の場合と比べて、DPはより高い位置にある(サイクルの中でより早い)。
本発明に基づく、機械的なプレスのためのサーボ・ドライブ(ダイレクト/フル及びハイブリッド)システムは、ロボットに対するプレスの同期に、二つの新しい条件を導入する。それらの条件は、下記を有している:
− プレスは、それが閉じられるとき、可能な限り速い速度でDPポイントを通過しなければならない。DPの後の速度がサイクル・タイムに影響を与えるので、このポイントの前に、プレスが可能な限り大きく加速されなければならない。ここで注意すべきことは、DPの前に、サイクル・タイムがロボットの速度に依存することであり、その理由は、ここで、プレスが、本質的に、ロボットを待つからである;
− プレスは、それが開かれるとき、可能な限り速い速度でUCポイントを通過しなければならない。
第二の条件は、更なる説明を要求するであろう。UCポイント(ここで、UCはアンロード・カムを表している)は、プレス動きの中のポイントであって、アンローダー・ロボットがプレスに入るために、プレスが十分に開かれているポイントである。例えば、図8を参照すると、(時計回り)前進サイクルの中のUCポイントは、幾らかプレス加工の後に、この場合には、TDCの前に示されている。コントロールの観点から、UCは、アンローディング・ステージの開始時点である。
従来は、このポイントの近くでプレスの動きは、DPポイントの近くでの、ローダーに対するプレスの同期に対して全く関係を有していなかった。しかしながら、ここに記載されているサーボ・コンセプトによれば、そして特に、“代替的な双方向動き”を使用するときには、UCとDPの間でプレスが完全に止まることがなくても良い。上記の“代替的な双方向動き”については、例えば、EP特許出願番号 EP 06 011 673.8 (2006年 6月 6日出願)の中に記載されており、その内容は、ここで、このリファレンスにより、全体として、この明細書の中に繰り入れられる。発明者等が決定したところによると、所与のモータ・サイズ、プレス、その他に対する、最適のプレス動きは、或る場合には、UCに到達する前に最大トルクでの減速を開始し、そして、ゼロの速度に到達するとき、また、最大トルクで、或る角度に亘ってプレスを逆行させ、次いで、停止することなく、DPを通過した後まで、最大トルクでプレス再加速すること、を要求することがある
典型的に、主要な優位性は、短縮された製造サイクル・タイムである。一つよりも多いプレスが、同じまたは関連する製造プロセスの中で働いている、または、一つのプレスが数個のプレスのラインの中にある場合の、製造のセッティングにおいて、本発明の同期方法は、プロセスまたはプレス・ラインの中の、プレス及びフィーダー、または、例えばローディング/アンローディング・ロボットのような、移送機構/アンローダーのそれぞれの動きを適切にコントロールすることにより、プレス・ラインの最適化のためのより大きい機会を提供する。
例えば、全体のプロセス・セクションのライン調整は、本発明の実施形態に基づく方法を実行するように構成された単一のコントローラを使用して、そのようなラインをコントロールすることにより改善されることが可能である。それは、部分的に、ダイレクト・サーボまたはハイブリッド・サーボ・プレスの改良された制御性のためである。調整または最適化は、プレスを開く/閉じる間、速度を適合させることにより、部分的に実現されることが可能である(例えば、サイクルのプレス加工/打ち抜き加工部分の間、要求された速度及びエネルギー出力を維持しながら)。これは、サイクル・タイムの減少をもたらす。サイクル・タイムは、例えば、以下のようなパラメータに依存して、減少されることが可能である:下流プロセスの状態;または、上流プロセスの状態、または、例えば全体的な電力消費のようなの他の配慮;エネルギー消費の減少;プレス・ライン内の電力消費ピークの平滑化。
この開示された方法の特徴は、例えばUC及びDPのような同期ポイントへのプレスの到達の推定時間に対する改善された予測が使用されると言うことである。この予測値はまた、適応性があり、同期ポイントへ現実に到達する前にアップデートされることが可能である。この改善された予測値は、モータ・コントロール機能により作り出される。
ダイレクト・サーボまたはハイブリッド・サーボ・プレスのコントロールは、周波数コンバータでのモータ・コントロールによるので、モータがプレスの動きをコントロールする。プレス・コントローラは、プレスがアンロード・カム角度と交差する、正確な瞬間を計算して、予測することができる。プレス速度がダイレクト・サーボまたはハイブリッド・サーボモータによりコントロールされるので、この予測は、従来の予測と比べてより正確であることが可能である。なお、従来の予測は、例えば、偏心ホイールを備えた従来の機械的なプレスに対する、一定の速度の運転の仮定に基づいている。
プレス・コントロールは、プレスがUCに到達するであろう瞬間の予測値をアンローダー・コントローラに通信する。このアンローダー・コントローラは、プレス動きが、UCの時またはその後にそれを可能にすると正確に直ぐにプレスに入るように、アンローダー・ロボットをコントロールする。プレスがアンロード・カム・角度に近づいている間、もし必要である場合には、プレス・コントロールは、UCへの到達の時間からのアップデートされた予測をアンローダー・コントローラに送ることが可能である。
次に、ローダー・コントロールは、それから、ローダーがプレスから出る推定時間をそれが計算した瞬間に、プレス・コントロールと通信する。プレス・コントロールは、それから、何時、プレスの動きの速度を開始するか、再開するか、または、変更するか、を決定し、また、どのようにして、プレス速度をコントロールするか、を決定し、それにより、プレスがローダーがプレスから出る瞬間に正確に、ダイ・プロテクト角度DPに交差するようになる。ローディングの間、常に、ローダー・コントロールは、もし必要である場合には、アップデートされた予測を送ることが可能である。
この同期方法の結果として、今日のシステムを使用した場合と比べてより良い同期が可能になり、減少されたサイクル・タイムがもたらされる。ダイ・プロテクト角度を増大させることさえも、可能になることがあり、それは、更なる減少をもたらす。
瞬間のみが、プレス・コントロールと、アンローダーまたはローダー・コントロールの間で、通信されるので、これらのコントローラの間の要求される通信帯幅は低い。これは、プレス・コントロールが別個のユニットの場合に、即ち、アンローダーまたはローダー・コントロールに統合されない場合に好ましい。
本発明の他の優位性は、それが条件の範囲に適用可能であると言うことである。例えば、この提案された方法は、最大のモータ・トルクが一定である場合に制限されない。減速及び加速において使用されるトルクは、好ましくは、ドライブが供給することが可能な最大のトルクに等しい、しかし、この最大値は、モータ速度、モータ温度、コンバータ温度、ギアにより課される制約、他の機械的な制約、その他の関数であることが可能である。
その他の優位性は、この提案された同期方法は、偏心機構を備えた機械的なプレスに制限されないと言うことである。この方法は、同様に、いわゆるリンク−ドライブ機構を備えたプレスで、変更無しで、使用されることが可能である。幾らかの変更を加えることにより、この方法は、ボール・ネジ機構(典型的に、双方向の動作を使用する)を使用する機械的なプレスで、使用されることも可能である。また、この方法は、ハイブリッド・タイプのサーボ・プレス(プレス加工中に力を与えるクラッチ及びフライ・ホイールが使用される)、及びダイレクト・タイプ(クラッチが存在しない)の両者のために使用されることが可能である。
この方法は、プレスが全てのサイクルで同一の方向に動く場合について、記載されているが、幾らかの変更を加えることにより、この方法は、全ての他のサイクルが異なる方向に実行される(双方向の動き)プレスでも使用されることが可能である。
ロボット動きを予測するための提案された方法は、プレス動きを予測するために、使用されることも可能である。プレス動きが、多くのパラメータ(機構の異なる部分の質量、カウンター・バランス・シリンダー内の圧力調整、アッパー・ダイの質量、その他)に依存し、それらは、プレス・コントローラにおいて考慮に入れることが困難であるので、例えば、プレス加工の速度、アンローディング・ステージの開始の際またはその前に減速が開始される位置、トルクが後退される位置または時間または速度、最大プレス速度のような、所与のセッティングに対して、プレスの動きをオン・ラインで分析することが提案される。有限または無限の数の先行するプレス・サイクルの間に得られた動きに基づいて、上記のセッティングが適合されることが可能であり、それにより、最適のサイクル・タイム及びDPを通過する瞬間が得られるようになる。
この方法は、プレス・ラインに対する可能な最も高い生産性を提供する。例えば、ブランクがプレスの中に搬入されるとき、および/または、打ち抜かれる部分が、移送デバイスまたは他の自動化されたデバイスにより、プレスから搬出されるとき、動きは、製造シーケンスの中の他のマシンに対して、最適化されることが可能である。製造シーケンスの中のそのような他のマシンは、一つまたはそれ以上のロボットであることが可能である。
プレスを、自動的なフィーダー、他のフィーダー、ドッピン(doppins)、ロボット・ローダー/アンローダー、その他、による供給のコントロールと同期させて、コントロールすることは、フィーダー/ローダー動き及びプレス動きの同期の優位性を提供し、プレス加工の質を損なうことなく、全体的な製造プロセス・サイクル・タイムの減少をもたらすことになる。プレス・ラインは、通常、シーケンス動作を実行するように構成された、複数のプレスを有している。この明細書において、プレス・ラインとの用語は、単一のプレス及び自動化されたローダーおよび/またはアンローダーを含んでいても良い。
好ましい本発明の実施形態の方法において、この方法は、一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ・ユニットまたはコンピュータを有するコンピューティング・デバイスにより、実行されることが可能である。一つまたはそれ以上のコントロール・ユニットは、機械的なプレスの運転をコントロールするための改良された方法を実行するための一つまたはそれ以上のコンピュータ・プログラムを貯えるための記憶手段または記憶貯蔵デバイスを有している。好ましくは、そのようなコンピュータ・プログラムは、上述したような方法、及び以下においてより詳細に記載されている方法を実行するための、プロセッサに対する指示を含んでいる。他の実施形態において、コンピュータ・プログラムが、例えばDVDのような、コンピュータで読み出し可能なデータ・キャリアで提供され、またはコンピュータで読み出し可能な貯蔵デバイスの中に貯えられる。
次に、本発明の実施形態が、単に例示として、添付図面を特別に参照しながら、説明される。
ローダー・ロボットまたは他のローダー・マシンに対するプレスの同期は、ここに記載されているように、二つの部分を有している。第一の部分は、ローダー・ロボットが同期ポイントを通過する瞬間の予測を得ることに関係している。第二の部分は、最適の同期が得られるように、プレス動きを適合させるための方法からなる。
同期は、図1に示されているように、プレスのサイクルを以下の四つの部分に分割することにより、説明されることが可能である。この図は、プレス・サイクルに対する速度/時間図を示している。この図は、図の左側から開始して、プレスが、最大の速度であることがある速度Wで動いているところを示している。Dでまたはその後に、UC(アンロード・カム:アンローディングのための最も早いポイント)の前のポイントで、プレスの減速が開始することがある。UCの後に、非プレス加工ステージが開始している。
図1は、非プレス加工ステージの間に、三つの部分T3、T1及びT4があることを示している。ここで、
− T3は、プレスがUC位置に交差する瞬間と、アンローダーがプレスの中に入る瞬間との間の時間である;
− T1は、アンローダー及びローダーがプレスの内側にある時間である;
− T4は、プレスがDP位置に交差する前に、ローダーがプレスの外側にある時間である。
第二に、及びプレス加工ステージT2の間に:
− T2は、プレスが閉じられている時間であり、これは、閉じる、プレスをする(サイクルの実働部分)、及び開くを含んでいる;これは、DPの通過とUCの通過の間のトータルの時間である。トータルのサイクル・タイムは、生産性を決定するものであって、 T1+T2+T3+T4 である。
プレスに対するアンローダーの同期の目的は、T3を最小化することにあり、即ち、T3がゼロに近づくかまたはゼロになるようにすることである。プレスに対するアンローダーの同期の他の目的はまた、アンローダーが可能な限り速くプレスの中に入ると言うことを確保することでもあり、それにより、T1のアンローダーに依存する部分を最小化するようにすることである。アンローダーに対するローダーの同期の目的はまた、T1を最小化することでもある。
ローダーに対するプレスの同期の目的は、一つよりも多い期間に関係していても良い。先ず最初に、同期は、T4を最小化する。T4がゼロのとき、これは、ローダーがプレスから出るときに正確に、プレスがDPに交差することを意味している(但し、それに幾らかのセーフティ・マージンが含まれていても良い)。第二に、同期は、トータルのプレス加工ステージ時間T2を最小化することを狙っている。これは、DPでのプレスの速度とUCでのプレスの速度の両者が、可能な限り高いと言うことを確保することにより行われる。定常状態において、UCでの速度とDPでの速度がほぼ等しいことがある場合に、T2に対する最適値が見付け出される。
非常に速いアンローダー/ローダー装置、または非常に強力なサーボ・ドライブ、またはDPとUCの間の非常に大きな角度間隔の場合には、UC及びDPでの速度がプレスの最大の速度に等しいことがある。その場合には、プレスの減速が、UCの後に開始されることが可能であり、再加速が、DPでまたはその前に完了する。この場合には、再加速が、サイクル・タイムを犠牲にすることなく、最大のトルクより低いトルクで、(UCとDPの間で)ドライブを運転することが可能であることがある。これは、ドライブの中でのエネルギー損失を減らすために適切であろう。
しかしながら、典型的に、これら三つの条件が全て満足されることはない。この場合には、減速、可能性のある逆行、及び再加速の間、最大のトルクでモータを、運転することにより、可能な最小のサイクル・タイムが得られる。この場合には、UCに到達する前に、減速がポイントDで開始される、ポイントDPを通過する後でも、再加速が続けられる。
ダイレクト・サーボまたはハイブリッド・サーボ・プレスのコントロールは、モータ・コントロール(例えば周波数コンバータ)により行われ、モータは、プレスの動きをコントロールするので、プレス・コントローラは、プレスがアンロード・カム・角度と交差する正確な瞬間を計算して、予測することができる。プレス速度がコントロールされるので、この予測は、従来の予測と比べて、より正確であることが可能である。なお、従来の予測は、例えば偏心ホイールを使用する、機械的なプレスの一定の速度運転の仮定に基づいている。
プレス・コントロールは、プレスがUCに到達する瞬間の予測値をアンローダー・コントローラに通信し、このアンローダー・コントローラは、アンローダー・ロボットをコントロールして、UCでまたはその後に、プレス動きがそれを可能にすると正確に直ちにプレスの中に入るようにする。プレスがアンロード・カム・角度に近づいている間、プレス・コントロールは、もし必要である場合には、UCへの到達の時間のアップデートされた予測をアンローダー・コントローラへ送ることが可能である
ローダー・コントロールは、次に、それがプレスから出る推定時間を計算した瞬間にプレス・コントロールに通信する。プレス・コントロールは、次に、何時プレス動きを開始または再開するか、及びどのようにしてプレス速度をコントロールするかについて決定し、それにより、ローダーがプレスから出る瞬間に正確に、プレスがダイ・プロテクト角度DPに交差するするようになる。ローディングの間、何時でも、ローダー・コントロールは、もし必要である場合には、プレスから出る推定時間のアップデートされた予測をプレス・コントロールへ送ることが可能である。今日の機械的なプレスにおけるものとは異なり、サーボ・プレスは、動きを開始した後であっても、プレス動きのいくらかの適合を許容する。
同期のための三つの方法が、図2〜4の中に記載されている。その内の一つは、図4のC1のラインであって、それは、機械的なプレスの同期と同様な結果である。しかし、その他の方法は、新しく、且つ、双方向の動きを備えたサーボ・プレスに特有なものである。
遅れているローダーに対して同期させるための方法が、図2に示されている。図2は、プレス速度及び時間の軸上の、四つの速度プロファイルC1,C1’,C1'',C1'''を示している。四つのプロファイルは全て、アンローディング・ステージの開始UCのポイントを通過する、このポイントで、時間Tnpが走り始める。この図は、第一のプロファイルC1を示している。この図において、T3+T1+T4 は、プレスのアンローディング及びローディングのために、ロボットにより必要とされる時間である。この時間は、UCで開始し(アンローダーがプレスに理想的に同期されると仮定して)、DPで終了する(ロボットがローディングを終了した時に正確に、プレスがこのポイントに到達すると仮定して)。
図2の中で、C1曲線は、所与のロボット・アンローディング及びローディング時間Tnpに対する、最適のプレス動きを表している。この動きの中で、減速は、アンローディングが開始されるポイントUCに到達する前に、ポイントDで開始される。ポイントDから、プレスは、最大トルクで減速する。プレスは、ポイントUCを通過して、ポイントZ1で、ゼロの速度に到達する。動きは、同一の最大トルクで続けられ、そのトルクは、プレスを後退させ、それは、図1〜4及び8に示された例において、反時計回りの方向に回転することを意味している。
ポイントRで、トルクの符号が切り替えられる。このRは、UCを通過した後に、時間 Tnp=T3+T1+T4 にDPに到達するように、計算されたものである。プレスは、ポイントZ2で二度目にゼロの速度に到達するまで、その逆行動きを減速し。プレスは、次に、最大速度に到達しDPの後まで、最大トルクで続き、プレス加工ステージの中に入る。かくして、プレスは、このように、ローダー・デバイスのスレーブとして同期される。
図8は、逆行のあるプレスの製造サイクルを、回転角度で示し、及び、TDC(トップのデッド・センター)及びBDC(ボトムのデッド・センター)の従来のプレス・サイクル位置を示している。図8は、プレスが、BDCを過ぎて、TDCの方へ、時計回りの方向に移動しているところを示ている。プレスは、Z1で、ゼロの速度を有し、または、ゼロの速度に交差する。この図において、Z1に到達したとき、プレスは、次に、Rで示されたポイントに後退し、そして、前進(時計回り)方向に再び後退し、Z2でゼロの速度に再び交差する。プレスは、しばしば、最大トルクで加速を続け、最大の速度でDPを通過する。これは、図2,3の中の同一のイベントと比較されることが可能である。
より遅いローダーに対する、どの同期の方法が選択されるかは、遅れに関する情報が得られる、動きの間の瞬間に依存する(図6も参照方)。もし、情報が、ポイントR’を通過した後に得られた場合、図2の中にC1’曲線により示されているように、同期は、ポイントZ2でプレスの動きを停止することからなる。この方法は、機械的なプレスの同期(Z2’で再開される前にプレスが待機する)と同様な結果を与え。プレスの動きプロファイルは、プレスの位置の関数として、この方法により影響を与えられることがない。
もし、ローダーの遅れについての情報が、サイクルの中のより早い時期に、即ち、ポイントDを通過する後ではあるが、ポイントRを通過する前に、得ることが可能である場合には、同期は、好ましくは、ポイントRの位置を変更することにより得られる。図2の中の曲線C1''により示されているように、より大きい角度に亘って逆行させることにより、より長い Tnp=T3+T1+T4 時間が得られるのみではなく、DP''での速度も増大される。これは、同一のTnpを得るために、プレスがZ2で待機する場合と比較して、サイクル・タイムの減少をもたらす。
もし、ローダーの遅れについての情報が、サイクルの中の更により早い時期に、即ち、ポイントDを通過する前に得ることが可能である場合には、同期は、好ましくは、減速が開始されるポイントDを変更することにより得られる。減速を遅く開始することにより、そして同時に、ポイントRを適合させることにより、ポイントRを変更することのみによる場合と比べて、所与のTnpに対するより短いサイクル・タイムが得られる。これは、減速が遅く開始されるとき、より長い時間の間、高い速度が維持され、DPで、より高い速度に到達すると言う事実に起因している。
図7は、一般的な減速/加速の適合を示す。図5は、どの時点で遅れたアンローダーに関する情報が知られるかに依存する、プレスの減速/加速の適合を示す。かくして、図5に示されているように、以下のステップが実行されることが可能である:
60 Dの前に見出す
61 アンローダー・ロボットがDに遅れるであろう
その場合、62で、より遅くにDを設定する
60 Dの前を見出す
64 アンローダー・ロボットは、時間通りであろう
50a 最大トルクで、Dから駆動モータを減速する
52 モータ・トルクを、最大トルクで、後退に設定して、ゼロの速度Z1を通過する;
65 Rの前、Dの後に、次のことを見出す
66 ローダー・ロボットがDPに遅れるであろう
その場合、67で、Rへ、より大きい角度に亘って後退する
54 Rで、モータを設定してトルクの符号を変更し、前進最大トルクで加速し、Z2を再びゼロの速度で通過する
68 Rの後に、ローダー・ロボットがDPに遅れるであろうことを見出す
その場合、70で、ポイントZ2で停止し、それから、
56 プレスがDPに到達したとき、プレスが最大の速度であるように、駆動モータを最大速度即ちW1に加速する。
同様に、図6には、どの時点で、より早いローダーに関する情報が知られるようになるかに依存する、プレスの減速/加速の適合について、まとめられている。かくして、図6に示されているように、以下のステップが実行されることが可能である:
71 Dの充分前に、次のことを見出す
72 ローダー・ロボットがDに早期に到達するであろう
その場合、62で、Dをより早く設定する
50a 最大のトルクで、ポイントDから駆動モータを減速する
52 最大トルクで、モータを後退に設定し、ゼロの速度Z1を通過する
74 Rの前、Dの後に、ローダー・ロボットが早期にDPに到達するであろうことを見出す
その場合、76で、より小さい角度に亘って、Rに後退する
54 Rで、モータを設定して、トルクの符号を変更し、前進最大トルクで加速しZ2で再びゼロの速度を通過する
56 プレスが最大の速度でDPに到達するように、駆動モータを最大速度即ちW1に加速する。
これらの方法の適用は、後退するために利用可能なプレス動きの角度により制限される。プレスが後退し過ぎた場合には、そのことは、例えば、ポイントZ2の近くで、プレスとアンローダーおよび/またはローダーの間の衝突を引き起こすことがある。同様に、もし、例えば、減速の開始が遅過ぎる場合には、ポイントZ1の近くで、プレスが近付き過ぎて衝突が生ずると言う危険性がある。
図3は、プレスが小さい角度に亘ってのみ後退する場合(以下の図を参照方)に、如何にして、様々なポイントD,Z1,R,Z2及びDPが配置されることが可能であるかについての例を与える。
図4に示されているように、より早いローダーに対する同期は、同様な方法で行われる。しかしながら、もし、より早いローダーに関する情報が、ポイントRを通過する後にのみ得られる場合には、プレスがその動きに適合する可能性がない。その理由は、このポイントの後で、プレスが、既に、最大トルクで加速されているからである。もし、ローダーが早いことに関する情報が、減速のスタートの後ではあるがポイントRの前に知られる場合には、図3の中のC1’曲線により示されているように、同期は、ポイントRをポイントZ1の近くに移動することにより得られる。残念ながら、この曲線が示しているように、DPは、より低い速度で通過される、しかし、DPの後のより長い加速で失われるサイクル・タイムは、サイクル・タイムのゲインにより補償されるものと比べて大きい。その理由は、DPが遥かにより早く到達されるからである。
もし、ローダーの早いことに関する情報が、減速のスタートの前に知られた場合には、C1''曲線により示されているように、同期は、より早く減速を開始することにより得られる。再び、このより早い減速は、プレス時間の悪化をもたらす(UC''及びDP''がより低い速度で通過される)、これは、DPが遥かにより早く到達するので、Tnpのゲインにより補償されるもの以上である。この方法は、早いことに関する情報が、減速のスタートの後に知られる場合と比較して、僅かに改良されたサイクル・タイムを与える。
以上から、最適の同期のために、ロボット動きの信頼できる予測が不可欠であることが明らかである。インバータは、ロボット・コントローラが、プレスがDP位置に到達する瞬間に対する予測(予測値)を計算するために、そして、ロボットの動きの間にこの予測値をアップデートするために、使用されることを推奨する。ここに記載されている、プレスがDP位置に到達する瞬間を予測するための方法は、先に挙げたように、二つの部分を有している。
プレスのコントロールのために、プレス・サイクルの終了の際の減速のスタートの前に既に、要求された瞬間を知ることが重要であるので、リアルタイム予測値またはロボット動きの予測のみに頼ることは、可能ではない。事実、ローダー・ロボットの動きは、サイクルの早期には、正確に知られていない場合が多い。その理由は、ローダー・ロボットが、サイクルの早期に、その他のプレスのためのアンローダー・ロボットとしてまだ働いていることがあり、または、このプレスのアンローダー・ロボットに同期されているからである。
つまり、サイクルの部分に対して、ローダー・ロボットは、アンローダー・ロボットに対するスレーブとして、同期される。しかしながら、このロボットの動きは、全てのサイクルにおいて、典型的に同一である。それ故に、有限または無限の数の先行するプレス・サイクルの間、ローダー・ロボットの動きに基づいて、予測値、予測を、計算することが提案され、そして、プレスの減速のためのスタート時点を決定するために、そして恐らくはプレス動きのポイントRを決定するために、この予測値を使用することが提案される。
ローダー・ロボットが、最早、アンローダー・ロボットに同期されない場合には、それ自身の動きの正確な予測値を提供することが可能である。この瞬間に、ローダー・ロボット・コントローラは、プレスがDPに到達する推定時間に対してアップデートされた正確な目標時間を、現在のサイクルの間に、提供することが可能である。この目標時間は、それから、先行するサイクルに基づいて、計算される目標時間を置き換えることができる。
プレスへのローディング及びそこからのアンローディングのためのロボットの代わりに、例えば、このタスクのために特別にデザインされた移送機構のような、他のタイプのローディング/アンローディング装置が使用されることも可能である。他の実施形態において、ローダー/アンローダーが或るポイントに到達するであろう時の予測のための計算が、ロボット・コントローラ以外の、コントロール・デバイスまたはコントロール・ユニットの中で実行されることが可能である。
ここに記載されている、プレスの双方向の動きを何か他の物(他のデバイス)の動きに同期させるための方法は、同様に、(アンローダー)ロボットの動きに適用されることも可能である。可能な限り速くプレスをアンローディングするために、アンローダーが、プレスがUC位置に交差する正確な瞬間に、プレスに入ることのみではなく、可能な限り速い速度でこれを行うことも、重要である。アンローダー・ロボットに対する“代替的な双方向の”動きを導入することにより、そして、この動きをプレスに同期させることにより、アンローディングが、今日の同期方法と比べて速くなるであろう。
この明細書において、“代替的な双方向動き”と言う言葉は、以下を意味するものとして使用されている:即ち、二つのポイントの間の中間で動きを停止させて、同期のための待機する代わりに、より長い距離に亘って減速を可能にし、次に、或る距離に亘って後方に移動し、そして最終的に、より早い位置から再加速する。
代替的な双方向動きのために十分な時間が利用可能でない場合、または、逆行が何らかの理由で許容されないまたは可能でない場合に、この提案された方法が一方向の動きに適合されることも可能である。これは、図4に示されている。短いアンローディング/ローディング時間に対して、動きが連続的になる。即ち、ゼロの速度に到達するポイントがない。図4は、プレス・サイクル上の速度プロファイル上の同期ポイントを示す、このプレス・サイクルにおいて、逆行は行われず、その代わりに可変の待機時間が採用される。
ここに記載されている方法は、最大のモータ・トルクが一定の場合に制限されることはない。減速及び加速において使用されるトルクは、好ましくは、ドライブが供給することが可能な最大のトルクに等しい。しかし、この最大のトルクは、モータ速度、モータ温度、使用可能な電圧、コンバータ温度、ギアによりもたらされる制約、他の機械的な制約、その他の関数であることが可能である。記載されている同期方法は、偏心機構を備えたプレスに制限されることはない。この同期方法は、いわゆるリンク−ドライブ機構を備えたプレスで、変更無しで、同様に、使用されることが可能である。幾らかの変更を加えれば、この方法は、ボール・ネジ機構を使用するプレス(典型的に、双方向の動作を使用する)に使用されることが可能である。また、同様な変更を加えれば、この方法は、双方向の運転を使用するまたは代替的な双方向動作を使用する、ダイレクト(即ち、ハイブリッドではない)サーボ・プレスに使用されることが可能である。
ロボット動きを予測するための、提案された方法は、プレス動きを予測するために使用されることも可能である。プレス動きは、多くのパラメータ(機構の異なる部分の質量、カウンター・バランス・シリンダーの中の圧力の調整、アッパー・ダイの質量、その他)に依存する。それらはプレス・コントローラにおいて考慮に入れることが困難であるので、所与のセッティングに対するプレスの動き(例えば、プレス加工の速度、減速が開始される位置D、トルクが逆転される位置R、最大プレス速度、など)をオン・ラインで分析することが提案される。有限または無限の数の先行するプレス・サイクルの間に得られた動きに基づいて、上記のセッティングが適合されることが可能であり、それにより、最適のサイクル・タイム及びDPを通過するための要求される瞬間が得られるようになる。
図8は、本発明の実施形態に基づく、機械的なプレスを運転するための、改良された方法に基づく、プレス・サイクルのための概略的な図を示す。この図は、この場合には時計回りの方向の回転に対して、プレスが、UCポイントの直前にポイント8で、減速ポイントDに近づくところを示している。アンローダー/ローダーがプレスの中に入って部品を搬出するとき、減速が開始され、プレスがUCを通って回転する。プレスは、最大のトルクで減速し続け、Z1で、ゼロの速度を通過し、それから、Z1からR’まで、小さい角度に亘って後退される。ポイントR’で、プレスは、再び、前進、時計回りの方向に最大トルクで加速され、Z2’で、二度目にゼロを通過し、Z2’からDPの方へ加速し、それにより、ポイント1の方へ、最大の可能である速度で、DPを通過する。プレスがDPに到達する時間までには、新しい部品を搬入したローダー/アンローダー・ロボットは、プレスの外に出てなければならない。
プレス加工ステージで、フライ・ホイールを備えた従来の機械的なプレスにおいて、プレス加工の実働部分は、通常、プレスがBDC位置に到達する時間にまたはその間に生ずる。この時間に、従来のプレスの速度は、低下する傾向がある。その理由は、エネルギーがワーク・ピースに移されるからである。しかしながら、本発明の実施形態に基づくハイブリッド・サーボまたはダイレクト・サーボ・プレスにおいては、ハイブリッドまたはダイレクト・サーボモータは、インパクトの後に選択された時間に再加速されることが可能であり、その時間は、BDCに到達する前であることが可能である、例えば、図8の中にポイントdpである。
プレスの駆動モータの電力消費は、回生制動(regenerative breaking)を使用することにより、改善または平滑化されることが可能である。特に、第二のモータは、部分的に回生制動により、減少された速度またはゼロの速度まで減速されることが可能である。それは、例えば、プレス加工ステージの間の、W1からWpまでの速度減少、及び、非プレス加工ステージにおける、UCの後の、W1からゼロまでの速度減少などである。
本発明の実施形態に基づく方法を実行するシステムは、減速または制動の間、プレスまたは第一マシンの第一または第二のモータからエネルギーを回収するための、エネルギー回収手段を有することが可能である。これは、例えば、電気的な、機械的なまたは化学的な回収手段などの、如何なる回収手段でも良い。これは、一つまたはそれ以上の、キャパシタ、バッテリー、例えばフライ・ホイールのような機械的なデバイス、機械的なスプリング、または、圧縮可能な流体の貯槽を有するデバイスの使用を含んでいても良い。例えば、第二のモータから回収されたエネルギーが、第一駆動モータにより駆動されるフライ・ホイールの中に貯えられても良い。貯えられたエネルギーは、プレス・サイクルの以下の期間の内の一つまたはそれ以上の間に、主として、再使用される:プレス・サイクルのスタートの初期加速;プレス加工;プレス加工の後の再加速;逆行中の加速;プレス加工の後のフライ・ホイールの再加速。
同様なやり方で、ダイレクト・サーボ・プレスの駆動モータの電力消費が、回生制動を使用することにより、改善される(または平滑化される)ことが可能である。再発生される(および/または平滑化される)エネルギーの量は、同様なプレス重量のハイブリッド・サーボ・マシンに対するものと比べて、大きくなるであろう。特に、サーボモータは、部分的に回生制動により、減少された速度またはゼロの速度まで減速されることが可能である。それは、例えば、プレス加工ステージの間の、W1からWpまでの速度減少、及び、非プレス加工ステージにおける、W1からゼロまでの速度減少などである。
本発明の実施形態に基づく方法を実行するシステムは、例えば、ハイブリッド・プレスのための先行するパラグラフにおける、上記の例の中のいずれかのような、エネルギー回収手段を有することが可能であり、それらは、減速または制動の間に、プレスまたは第一マシンのサーボモータからエネルギーを回収するために使用される。
他の実施形態において:
− ローダー・コントロールは、典型的に、ラインの中の先行するプレスのアンローダー(図の中には示されていない)との間でも同期をとる;アンローダー・コントロールは、典型的に、ラインの中の次のプレスのローダーに同期信号を与える;
− この図は、モータ上の位置センサーを使用するモータ・コントロールを示しているが、このセンサーは、位置推定アルゴリズム(センサーレス・コントロール)により置き換えられても良い;
− 典型的に、回転のセンサーが偏心ホイールの位置のために使用されているが、その代わりに、ダイ位置を与えるリニアなセンサーが使用されることが可能である;
− プレス・コントロールがモータ・コントロールに統合されることが可能であり、恐らくは、単一のプロセッサに統合されることが可能である(プレス・コントロール、モータ・コントロール及びコンバータからなるドライブ・ユニットの部分として);
− プレス・コントロールは、ロボット・コントローラの中の外部の軸のコントロールと同等な、アンロード・コントロールまたはローダー・コントロールに統合されることが可能である;
− 完全なプレス・ラインまたはその一部をコントロールするより高いレベルのコントロールがあっても良い。示されたコントロールの間の通信は、より高いレベルのコントロール、またはバスを通っても良い;
− 一つのプレスのアンローダーが、次のプレスのローダーと同じ物理的なユニットであっても良い。その場合には、一つのプレスに対するアンローダー・コントロールが、次のプレスのローダー・コントロールと同じハードウエアであっても良い。即ち、提案された方法は、アンローディング及びローディングが、単一のロボット、二つの別個なロボット、または更に多くの数のロボットの中のいずれで実行されるか関係なく、適用されることが可能である。標準的なロボットの代わりに、専用のローディング/アンローディング装置も使用されることが可能である。
一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ(またはプロセッサまたはコンピュータ)は、本発明の一つまたはそれ以上のアスペクトに基づく方法のステップを実行する中央演算装置CPUを有している。それは、例えば、図7のフローチャートまたは図5及び6のフロー図を参照しながら説明されている。この方法またはこれらの方法は、一つまたはそれ以上のコンピュータ・プログラムの助けで実行される。そのようなコンピュータ・プログラムは、少なくとも部分的に、メモリーの中に、または一つまたはそれ以上のプロセッサによりアクセス可能なコンピュータで読み出し可能な貯蔵デバイスの中に貯えられる。ここで理解すべきことは,本発明に基づく方法を実行するためのコンピュータ・プログラムはまた、一つまたはそれ以上の特別に適合されたコンピュータまたはプロセッサの代わりに、一つまたはそれ以上の汎用の産業用マイクロプロセッサまたはコンピュータの上で実行されても良い。
コンピュータ・プログラムは、これらの方法のための、式、アルゴリズム、データ、貯えられた値、計算などを使用して、これらの方法をコンピュータまたはプロセッサに実行させるコンピュータ・プログラム・コード要素またはソフトウエア・コード部分を有している。それらの方法は、先に、例えば、図5〜7に関係して、図2〜5の速度プロファイルに関係して、図5〜6に関係して、記載されている。
コンピュータ・プログラムは、一つまたはそれ以上の小さい実行可能なプログラムを含むことができる。プログラムの一部は、上記のようなプロセッサの中に貯えられるされることが可能であるが、ROM、RAM、PROM、EPROMまたはEEPROMチップ、または同様な記憶手段の中に、貯えることも可能である。それらのプログラムまたはその一部は、部分的にまたは全体で、ローカルにまたは集中的に貯えられることも可能であり、他の適切なコンピュータで読み出し可能な媒体に貯えられることが可能である。それらは、例えば磁気ディスク、CD−ROMまたはDVDディスク、ハードディスク、磁気的−光学的記憶貯蔵手段、揮発性メモリー、フラッシュメモリー、取外し可能な記憶メディアを含むファームウエアとして、などである。または、データ・サーバに貯えられる。プログラムは、例えばインターネットのような公共ネットワークを含む、データ・ネットワークから、部分的に供給されるても良い。
説明されたコンピュータ・プログラムは、多かれ少なかれ同一の時間に、数個の異なるコンピュータまたはコンピュータ・システム上で実行されることが可能な分散アプリケーションとして、部分的に配置されことも可能である。
ここで留意すべきことは、以上において、本発明の実施形態について説明されているが、添付されたクレームに規定された本発明の範囲から外れることなく、開示されたソリューションに対してなされることが可能である、多数の変形及び変更があることである。
図1は、本発明の実施形態に基づく、製造サイクルを示す概略的な図であって、この製造サイクルにおいて、非プレス部分が、第二マシンを備えたプレスを同期させることに関係する三つの時間インターバルに分割されている。 図2は、本発明の実施形態に基づく、プレス・サイクルに対する速度−時間プロファイルを示す概略的な図であって、この図は、第二マシンを備えたプレスを同期させることに関係するプロファイル上での同期ポイントを示していて、この第二マシンは、遅れることがあるローダーとして動作している。 図3は、本発明の他の実施形態に基づく、速度−時間プロファイルを示す概略的な図であって、このプロファイルは、逆行するプレスの動きが小さい角度に制限される場合のものである。 図4は、本発明の実施形態に基づく、逆行が生じないプレス・サイクル上の速度プロファイル上の同期ポイントを示す概略的なプレス・サイクルである。 図5は、本発明の実施形態に基づく、アンローダーが遅れた場合についての、プレスをアンローダーまたはローダー・ロボットに同期させるための同期方法を示す概略的なフローチャートである。 図6は、本発明の他の実施形態に基づく、ローダーがより早くなった場合についての、プレスをローダーまたはアンローダー・ロボットに同期させるための同期方法を示す概略的なフローチャートである。 図8は、本発明の実施形態に基づく、プレス製造サイクルに対する概略的な図であって、時計回りの方向の前進回転角度を、逆行とともに、UC及びDPの角度位置とともに、示している。

Claims (61)

  1. 製造サイクルを実行するように構成された製造プロセス・セクションの第一マシンを運転するための方法であって:
    前記製造サイクルは、プレス部分及び非プレス部分を有し;前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転され;前記第一マシンは、ワーク・ピースに対するサイクルの実働部分の間にプロセスを実行し;このワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間に、前記少なくとも一つの第二マシンにより、前記第一マシンの中に搬入されおよび/またはそこから搬出される;
    方法において、
    前記第一マシンの速度をコントロールし、アンローディングが可能になる開始ポイント(UC)より前のポイント(D)で、且つ、前記第二マシンの速度または位置に応じて、前記第一マシンを減速させることにより、前記第一マシンを前記第二マシンに同期させること、
    を特徴とする方法。
  2. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    前記第一マシンの速度をコントロールし、前記第二マシンがプロセス・サイクルのアンローディングまたはローディング・ステージの開始ポイント(UC)または終了ポイント(DP)に到達する推定時間に基づいて、前記第一マシンを加速させまたは減速させることにより、前記第一マシンの速度を前記第二マシンに同期させる。
  3. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    前記第一マシンの速度をコントロールし、且つ、
    − 前記第一マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始(UC)に到達する推定時間より前の開始ポイント(D)で、ゼロの速度(Z1)に向けて、前記第一マシンを減速させることにより;且つ、
    − 前記第一マシンを加速させて、可能な最高速度(W1)で、ローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達することにより;
    前記第一マシンの速度を前記第二マシンに同期させる。
  4. 下記特徴を有する請求項1または2に記載の方法:
    ゼロの速度(Z1)に到達した後に、前記第一マシンを逆行させ、次いで前進方向に加速させ、それにより、前記第一マシンがローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達するとき、可能な最高速度(W1)で動いているようにする。
  5. 下記特徴を有する請求項2または3に記載の方法:
    ゼロの速度(Z1)に到達した後に、前記第一マシンを逆行させ、次いで、前記第一マシンを前進方向に加速させ、それによって、前記第一マシンがゼロの速度に二度目(Z2)に到達するようにし、それにより、前記第一マシンがローディング・ステージの終了ポイント(DP)に到達するとき、前記第一マシンが可能な最高速度(W1)で動いているようにする。
  6. 下記特徴を有する請求項2または3に記載の方法:
    ゼロの速度(Z1)に到達した後に、選択された角度まで前記第一マシンを逆行させ(R)、次いで方向を切り替え、前記第一マシンを前進方向に加速させ、それによって、前記第一マシンが、可能な限り速い速度で動きながら、ローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達するようにする。
  7. 下記特徴を有する請求項1から5のいずれか1項に記載の方法:
    アンローディングの開始(UC)前、減速時間が開始する(D)前に、ローディング・ステージが遅れていることを検知したとき、
    次いで、正のトルクから負のトルクへ切り替え、前記第一マシンを、増大した逆行角度(R’,R'')(T1P2,P3)から、前進方向に加速し、それによって、前記第一マシンが、可能な最小時間(T1)で、ローディング・ステージの終了(UC)に到達するようにする。
  8. 下記特徴を有する請求項2または3または6のいずれか1項に記載の方法:
    減速が開始した(D)後、且つ前記第一マシンが負のトルクから正のトルクに切り替わって(R)前進方向に移動する前に、ローディング・ステージが遅れるであろうことを検知したとき、
    代わりに、負のトルクで続け、より大きい角度(R’)(C1'')に亘って逆行させ、計画されたものよりも遅い時点で、正のトルクに切り替え、次いで、最高の前進速度(W1)まで前進方向に加速する。
  9. 下記特徴を有する請求項2または3または6に記載の方法:
    前進方向へ方向を切り替えた(R)後に、ローディング・ステージが遅れるであろうことを検知したとき、
    正のトルクに切り替える前に、ある期間(Z2−Z1)の間、前記第一マシンをゼロの速度で保持し、最高の前進速度(W1)まで前進方向に加速する。
  10. 下記特徴を有する請求項8に記載の方法:
    アンローディングを開始する(UC)前、減速時間(D)の前の時点に、ローディング・ステージが遅れるであろうことを検知したとき、
    トルクの切り替え及び減速のスタートをより遅い時間(D'')に遅らせる。
  11. 下記特徴を有する請求項2または3に記載の方法:
    アンローディングが開始する(UC)前、減速時間(D)より前に、ローディング・ステージが遅れるであろうことを検知したとき、
    トルクの切り替え及び減速のスタートをより遅い時間(D'')まで遅らせ, 且つより広い角度に亘って逆行させ、前記プレスを前進方向に駆動する前に計画されたものより遅い時点(R''')で、負のトルクから正のトルクに切り替える。
  12. 下記特徴を有する請求項2または3または10に記載の方法:
    減速が開始した(D)後、且つ前記第一マシンが前進方向切り替わる前の時点(R)に、ローディング・ステージが早く開始するであろうことを検知したとき、
    より狭い角度に亘って逆行させ、前記プレスを前進方向に駆動する前に計画されたものよりも早い時点(R’)で、負のトルクから正のトルクに切り替える。
  13. 下記特徴を有する請求項11に記載の方法:
    アンローディングが開始する(UC)前、減速時間(D)の前の時点に、ローディング・ステージが早く開始するであろうことを検知したとき、
    更により狭い角度に亘って逆行させ、プレスを前進方向に駆動する前に計画されたものよりも更に早い時点(R’)で、負のトルクから正のトルクに切り替える。
  14. 下記特徴を有する請求項1から12のいずれか1項に記載の方法:
    ゼロの速度(Z1)に到達した後に、前記第一マシンを逆行させ、
    アンローディングを開始する(UC)前、減速時間(D)の前に、ローディング・ステージが遅れるであろうことを検知したとき、
    次いで、より遅い時点(R’,R'')(T1P2,P3)で、負のトルクから正のトルクへ切り替え、かくして、前記第一マシンを前進方向に加速し、それにより、可能な最短時間(T1’,T1'')内に、プレスがローディング・ステージの終了(UC)に到達するようにする。
  15. 下記特徴を有する請求項1または2に記載の方法:
    − 前記第二マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始(UC)に到達するであろう時点を予測し;
    − この予測値から、前記第一マシンがローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達するであろう時点を計算する。
  16. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    駆動トルクが、最大の負から最大の正に切り替えられるポイント(R)を計算し、それにより、ローディング・ステージ終了ポイント(DP)へ、可能な限り速い速度で、所望の瞬間に到達するようにする。
  17. 下記特徴を有する請求項15に記載の方法:
    前記所望の瞬間は、前記第二マシンの現実の位置および/または速度に基づいて、計算される。
  18. 下記特徴を有する請求項16に記載の方法:
    前記所望の瞬間を計算するために、有限または無限の数の先行するサイクルの間に集められた前記第二マシンの動きを記述するデータが、更に使用される。
  19. 下記特徴を有する請求項15に記載の方法:
    ポイント(R)の計算は、有限または無限の数の先行するサイクルの間の、前記第一マシンの動きを記述するデータを使用する。
  20. 下記特徴を有する請求項15に記載の方法:
    ポイント(R)の計算は、第一マシンの動きが前記第二のマシンまたは他のマシンの動きと干渉することがないと言う条件により拘束される。
  21. 下記特徴を有する請求項15に記載の方法:
    ポイント(R)での前記第一マシンの速度は、負である。
  22. 下記特徴を有する請求項20に記載の方法:
    方向の切り替えのポイント(R)を計算するときに予測されたものに対して、前記マシン2が遅れていることが、このポイントでまたはその直前に検知された場合に、方向の切り替えのポイント(R)とローディング・ステージ・ポイントの終了ポイント(DP)の間で、ゼロの速度(Z)に交差するときに、プレス動きが停止される。
  23. 下記特徴を有する請求項20に記載の方法:
    ポイントRに対する可能な値は、ポイント(R)の後のゼロ速度ポイント(Z2)が、マシン1とマシン2の間の衝突を回避するするために決定された位置の限界範囲の外側に外れることがないように、制限される。
  24. 下記特徴を有する請求項20に記載の方法:
    アンローディング・フェーズの開始時(UC)及びローディング・フェーズの終了時(DP)に、前記第一マシンの速度が可能な限り高くなるように、且つ、ローディングが完了される瞬間に、ローディング・フェーズ・ポイントの終了(DP)に到達するように、前記第一マシンの減速が開始されるポイント(D)を計算する。
  25. 下記特徴を有する請求項23に記載の方法:
    前記所望の瞬間は、前記第二マシンの現実の位置および/または速度に基づいて計算される。
  26. 下記特徴を有する請求項24に記載の方法:
    有限または無限の数の先行するサイクルの間に集められた、前記第二マシンの動きを記述するデータが、前記所望の瞬間を計算するために、更に使用される。
  27. 下記特徴を有する請求項23に記載の方法:
    減速の開始ポイント(D)の計算は、有限または無限の数の先行するサイクルの間の、前記第一マシンの動きを記述するデータを使用する。
  28. 下記特徴を有する請求項23に記載の方法:
    減速の開始ポイント(D)の計算は、第一マシンの動きが、前記第二のマシンまたは他のマシンの動きと干渉することがないと言う条件により拘束される。
  29. 下記特徴を有する請求項14に記載の方法:
    − サイクルの中でローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達する時間に対する、先行する予測値を、それがUCに到達するため掛かった実際の時間に基づいて、アップデートする。
  30. 下記特徴を有する請求項1または2または13に記載の方法:
    − プレス加工とアンローディング・ポイント・ステージ(UC)の間の、前記プロセス・サイクルの非プレス部分の間に、プレス加工の速度(Wp)より大きい速度(W1)で、前記第一マシンを前進または後退の方向へ運転する。
  31. 下記特徴を有する請求項17に記載の方法:
    − ローディング/アンローディングが行われる、前記プロセス・サイクルの非プレス部分の間に、前記第一マシンを前進または後退の方向へ運転し;
    − プロセス・サイクルのローディング部分の終了ポイント(DP)で、前記第一マシンが、プロセス・サイクルの実働部分の間の速度(Wp)より大きい速度(W1)に到達するように、前記第一マシンの速度を最適化する。
  32. 下記特徴を有する請求項1または2または13に記載の方法:
    ローディング/アンローディングが行われる前記プロセス・サイクルの一部の間、前記第一マシンを、前進または後退方向のいずれかに運転し、前記第一マシンが、プロセス・サイクルのローディング/アンローディング部分に対する可能な最短時間(Tnp=T3+T1+T4)を得るように、前記第一マシンの速度を最適化する。
  33. 下記特徴を有する請求項1または13に記載の方法:
    前記第一マシンを運転し、プロセス・サイクルの非プレス部分のアンローディングの開始(UC)の時に、前記第一マシンが可能な最も高い速度を得、それと同時に、ローダーのプレスからの退出とローディング・ステージ終了ポイント(DP)の間の時間差(T4)を最小にするように、前記第一マシンの速度を最適化する。
  34. 下記特徴を有する請求項1または13に記載の方法:
    前記第一マシンを運転し、プロセス・サイクルの非プレス部分のアンローディングの開始(UC)の時に、前記第一マシンが可能な最も高い速度を得、それと同時に、ローディング・ステージ終了ポイント(DP)で最大の速度に到達するように、前記第一マシンの速度を最適化する。
  35. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    前記第一マシンまたは前記少なくとも一つの第二マシンの何れもが、サイクルのローディング/アンローディング部分の間に、後退されることが可能である。
  36. 下記特徴を有する請求項15に記載の方法:
    前記第二マシンの前進動きまたは後退動きのトルクの符号を切り替える時点、または逆行角度(R)、または速度を決定する。
  37. 下記特徴を有する請求項15または16に記載の方法:
    前記第二マシンの前進動きの速度をゼロの方へ減少させ始める時点を決定する。
  38. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    前記第一マシンは、プロセス・サイクルの実働部分即ちプレス部分の間に、ワーク・ピースに対してプレス動作を実行する機械的なプレスである。
  39. 下記特徴を有する請求項1に記載の方法:
    前記第二マシンは、プロセス・サイクルの、ローディング/アンローディング部分即ち非プレス部分の間に、ワーク・ピースを前記第一マシンの中へ搬入しおよび/またはその中から搬出するロボット・ローダーおよび/またはアンローダーである。
  40. 製造プロセス・セクション、及び、実働部分及び非実働部分を有する製造サイクルを実行するように構成された、製造プロセス・セクションの第一マシンを有するシステムであって、
    前記第一マシンは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転され、且つ、前記第一マシンは、サイクルの実働部分の間に、ワーク・ピースに対してプロセスを実行し、このワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間に、前記少なくとも一つの第二マシンにより前記第一マシンの中に搬入されおよび/またはそこから搬出される、
    システムにおいて、
    当該システムが、少なくとも一つのコントロール・デバイスを更に有し、
    このコントロール・デバイスは、前記第一マシンをコントロールして、前記第二マシンの速度または位置に応じて、アンローディングが可能になる開始ポイント(UC)の前のポイント(D)から前記第一マシンを減速させ、それによって、前記第一マシンの速度をコントロールすることにより、前記第一マシンを前記第二マシンに同期させるように構成されていること、を特徴とするシステム。
  41. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、前記第一マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始(UC)に到達するであろう推定時間より前のポイント(D)(から)、ゼロの速度(Z1)に向けて、前記第一マシンを減速させるための手段を有し;
    − ゼロの速度に到達した後、前記第一マシンを加速させて、可能な最高速度(W1)で、ローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達させる。
  42. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、少なくとも一つの前記第二マシンの位置を決定するためのセンサー手段を有している。
  43. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、前記第一マシンを搬出するために、前記第二マシンがアンローディング・ポイント・ステージの開始(UC)に到達するであろう時点を予測するための、ハードウエアおよび/またはソフトウエアを有している。
  44. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、前記第二マシンがローディング・ステージ終了ポイント(DP)に到達するであろう時点を予測するための装置を有している。
  45. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、前記第一マシンの少なくとも一つの駆動モータの速度および/または方向を切り替えるための手段を有している。
  46. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、前記第一マシンの少なくとも一つの駆動モータのトルクの強さおよび/または符号を切り替えるための手段を有している。
  47. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    少なくとも一つの前記第一マシンは、機械的なプレスであって、
    この機械的なプレスは、
    少なくとも一つの電気的な駆動モータと;
    このモータをコントロールするための駆動コントロール手段と;
    ラムと;
    フライ・ホイールと;
    クラッチと;
    前記フライ・ホイールの、第一の回転方向の回転運動を、前記ラムの直線運動に変換するための部材と;
    を有し、
    前記部材は、前記プレスを運転して、前記サイクルのプレス部分及び一つまたはそれ以上の非プレス部分を含むプレス製造サイクルを実行するために、リニアな経路に沿って、下降され及び上昇されるように構成されている。
  48. 下記特徴を有する請求項46に記載のシステム:
    前記機械的なプレスは、前記ラムに接続されるように構成された第二の駆動モータ即ちアクチュエータを有し、
    前記第二の駆動モータの駆動コントロール手段へコントロール出力を送り、それにより、前記プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間に、前記第二の駆動モータの速度が変更されるようにする。
  49. 下記特徴を有する請求項46または47に記載のシステム:
    前記機械的なプレスには、少なくとも一つの駆動モータの回転運動を、プレスのラムの直線運動に変換するための装置が設けられ、この装置は、クランク、ナックル、リンク、カム、ネジ、ボール・ネジ、ラック・タイプ機構からなるグループの中から選択される何れかのトランスミッション・タイプを有している。
  50. 下記特徴を有する請求項39または46または48に記載のシステム:
    前記第一マシンは、機械的なプレスであり、このプレスに単一の電気的なサーボモータが設けられている。
  51. 下記特徴を有する請求項46または48に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、プレスのクランク回転角度、および/または、TDCとBDCの間での前記ラムの位置を決定するための位置センサー手段を有している。
  52. 下記特徴を有する請求項39または48に記載のシステム:
    前記第二マシンは、プロセス・サイクルのローディング/アンローディング部分の間、ワーク・ピースを第一マシンの中へ搬入しおよび/またはその中から搬出するロボット・ローダーおよび/またはアンローダーである。
  53. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記第二マシンは、ローダーおよび/またはアンローダー装置である。
  54. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記第二マシンは、移送装置である。
  55. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    サイクルのローディングおよび/またはアンローディング部分の間に、前記第一マシンまたは前記少なくとも一つの第二マシンの何れもが後退されることが可能である。
  56. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・デバイスは、トルクの符号を変更することにより、前記第二マシンの前進動きまたは後退動きの速度を切り替える時点または逆行角度(R)または速度を決定するための、ハードウエアおよび/またはソフトウエアを有している。
  57. 下記特徴を有する請求項39に記載のシステム:
    前記少なくとも一つのコントロール・ユニットは、機械的なプレスの少なくとも一つの駆動モータの速度またはトルクをコントロールするための、一つまたはそれ以上のコンピュータ・プログラムを有している。
  58. 請求項1から38の何れか1項に記載の方法を、コンピュータまたはプロセッサに実行させるコンピュータ・コード手段および/またはソフトウエア・コード部分を有するコンピュータ・プログラム。
  59. コンピュータで読み出し可能な媒体であって、請求項57に記載のコンピュータ・プログラムを、その上に記録された状態で有するコンピュータで読み出し可能な媒体。
  60. 打ち抜き加工、ホット・スタンピング、プレス加工、深絞り加工、切断、押し抜き加工からなるリストの中から選択される、何れかの作業のためのセットアップまたはプロダクション・セット作業を実行するための、請求項39から56の何れか1項に記載のシステムの使用。
  61. プレス・ラインを運転するための方法であって、
    少なくとも一つの電気的な駆動モータを備えた少なくとも一つの機械的なプレスと;ラムと;前記プレスを運転するための機械的な手段と;一つの他のデバイスと;を有し、
    前記プロセス・セクションは、製造サイクルを実行するように構成され、
    前記製造サイクルは、プレス部分及び非プレス部分を有し、
    前記機械的なプレスは、少なくとも一つの第二マシンとともに運転され、
    前記機械的なプレスは、ワーク・ピースに対するサイクルの実働部分の間にプロセスを実行し、このワーク・ピースは、各プロセス・サイクルの非実働部分の間に、前記少なくとも一つの第二マシンにより、前記機械的なプレスの中に搬入されおよび/またはその中から搬出される、
    方法において、
    プレス・サイクルの、少なくとも一つのプレス加工または非プレス部分の間に、少なくとも一つの前記電気的な駆動モータの速度が、変更されることが可能であるように、且つ、前記モータをコントロールすることにより、前記プレスの動きが、前記プレス・ライン内の少なくとも一つの前記他のデバイスの動きまたは位置に同期されることが可能であるように、前記プレスが構成されていることを特徴とする方法。
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