KR101306463B1

KR101306463B1 - 프레스 라인 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101306463B1
Application number: KR1020117006352A
Authority: KR
Inventors: 쇠르드 보스가; 골로론스 마르크 세구라
Original assignee: 에이비비 리써치 리미티드
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2013-09-09
Also published as: KR20080091800A; ES2586661T3; CN101370646B; ES2452022T3; US20090177306A1; EP1815972A3; CN101015961A; US8423159B2; CN101024309A; CN101015961B; JP5252561B2; US20090007622A1; KR20110036776A; CN101024309B; BRPI0707669A2; US20100234974A1; WO2007091118A1; BRPI0621325A2; CN101370646A; EP1815972A2

Abstract

적어도 하나의 전기 구동 모터 (20), 램 (23), 프레스를 작동시키기 위한 기계적 수단 (27, 25) 및 하나의 다른 장치 또는 보조 생산 장치를 갖는 적어도 하나의 기계적 프레스를 포함하는 개선된 프레스 라인이 설명되고, 상기 프레스는 적어도 하나의 상기 전기 구동 모터의 속도 (W)는 프레스 사이클의 일부인 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 동안 변할 수 있도록 구성된다. 개선된 작동 특징 및 최적화된 에너지 사용 및 사이클 시간은 상기 모터의 속도의 제어 및 상기 프레스의 이동을 적어도 다른 장치, 로더 또는 다른 프레스의 이동 및 위치와 동기화함으로써 얻어진다. 이러한 프레스, 및 프레스 라인을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 시스템이 설명된다.

Description

프레스 라인 시스템 및 방법{PRESS LINE SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 주로 블랭크로부터의 금속 부품의 프레싱, 스탬핑, 드로잉 또는 펀칭에 사용되는 종류의 프레스 라인에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 프레스 라인의 다른 장치와 동적인 또는 적응적인 방법으로 동기성을 가질 수 있는 개선된 기계적 프레스를 포함하는 프레스 라인을 기재한다. 본 발명은 자동차 산업 및 대형 가정용품을 위한 스탬프된 또는 프레스된 부품을 생산하는데 사용하기에 특히 유리하다.

기계적 프레스는 강 블랭크 또는 작업물과 같은 금속 종류로부터 스탬프된 자동차 부품을 생산하는데 공통적으로 사용된다. 하나 이상의 이러한 기계적 프레스는 보통 블랭크 또는 작업물에 일련의 공정을 실행하기 위해 프레스 라인에 구성된다.

프레스 라인은 1970 년대 후반 프레스로부터 부품을 로드-언로드 하기 위해 기계적 암을 사용함으로써 자동화되었다. 1980 년대 후반 동안 로봇이 이와 동일한 역할을 하도록 프레스 공장에 도입되었다. 제어 시스템 (보통 프로그램 가능 로직 제어기 (Programmable Logic Controller 또는 PLC) 는 통상적으로 로봇 및 프레스 라인으로부터 나오는 모든 정보를 관리하였고 로드, 스탬프 및 언로드 하기 위해 프레스와 프레스 라인의 다른 장치에 디지털 승인을 주었다. 프레스 라인 시스템은 비동기적 방식으로 작동되었고, 따라서 로봇이 언로드하기 위해 일찍 도착했다면 이는 프레스가 충분히 개방될 때까지 기다려야만 했다. 유사하게 로봇이 로드하기 위해 늦게 도착하는 것이 발생할 수 있으며, 이는 프레스가 기다리는 것을 의미한다. 이러한 그리고 다른 동작은 로봇에 대한 이동-정지-이동 순환을 초래하고 프레스에 대해서 이는 기어 박스의 별도의 마모가 야기되고, 또한 모터 브레이크에 마모가 야기될 수 있다. 또한 라인의 스피드 레이트는 어떤 한계를 초과하지 않을 수 있다. 로봇 로더/언로더를 포함하는 프레스 라인의 중요한 개선은 센서와의 동기 (Sync to sensor) 라고 불리는 기능을 통합한 ABB 사의 산업 로봇에 의해 달성되었다. 센서 또는 엔코더에 의해, 센서와 동기화하는 로봇은 프레스의 위치를 읽고 그 후 로봇 제어기는 동적으로 로봇의 속도를 조절하며 따라서 로봇은 언로딩 포인트에 "제시간에" 도달한다. 대응하는 개선이 로딩 공정에 대해 이루어졌다. 로딩 로봇은 버스 연결을 통해 언로더의 위치를 읽고 로봇 제어기는 마찬가지로 로드하도록 "제시간" 이 되도록 로봇 속도를 조절한다. 따라서 한참 후에 로봇 로더/언로더가 프레스의 어떤 운동과 동기화될 수 있는 프레스 라인이 개발되었다.

하지만 기계적 프레스는 고정된 사이클을 갖는다. 전통적으로 기계적 프레스의 프레스 구동장치 및 동력 전달 시스템, 또는 운동 에너지는 플라이휠을 통해 구동된다. 플라이휠의 기능은 사이클을 이루기 위해 필요한 에너지를 저장하는 것이다. 플라이휠은 클러치 및 브레이크 시스템 (공압 또는 유압일 수 있음) 에 의해 운동학에 연결 및 단절된다. 구동장치 체인 내의 어떠한 클러치 또는 브레이크에 대해 정비가 요구된다.

주어진 다이와 실행되도록 한번 설정되면, 기계적 프레스, 링크 프레스, 크랭크 프레스 및 이와 유사한 것들에 의해 구동되는 전통적인 플라이휠의 작업 사이클은 고정된다. 예컨대 플라이휠의 속도가 한번 정해지고 클러치가 연결되면, 프레스는 요구되는 만큼 반복되는 도 7a, 8 (종래 기술) 과 같은 고정된 패턴을 따라 이동할 것이다. 프레스 속도는 여기서 모터 또는 편심기와 같은 기계적 전달부의 회전 속도 또는 프레스 램 (ram) 또는 슬라이드의 직선 속도로서 설명된다. 고정된 사이클을 갖는 것은 프레스 사이클에 대한 어떠한 조정 또는 이의 최적화는 프레스 사이클을 변경하기 위해 생산의 중단과 구동 전달기, 플라이휠 등의 기계적 요소의 조정을 요구한다. 도 8 (종래 기술) 은 전통적인 기계적 프레스, 시간에 대한 편심기 속도 (W₂₇) 로 표현된 속도 프로파일의 프레스 생산 사이클에 대한 일반적인 다이어그램을 나타낸다. 시작에서 마지막까지의 생산 사이클의 완료 및 한 번의 프레스 사이클을 포함하는 전체 시간인 생산 사이클 시간은 보통 프레스 사이클의 시작에서 프레싱 속도 (Wp) 까지 가속하는 짧은 가속 시간, 일정 프레싱 속도 (Wp) 의 시간 기간, 속도가 일반적으로 떨어지는 실제 프레싱 공정 동안의 시간 기간 (P), 속도가 프레싱 속도까지 점진적으로 다시 증가하는 동안 프레싱 이후의 시간, 및 최종적으로 프레스 사이클의 마지막에서 프레스가 정지될 때 감속 또는 브레이킹의 시간 기간을 포함한다. 마지막으로, 그리고 보통 프레스가 언로드되고 다시 로드될 때, 프레스는 보통 시간의 기간에 있어 정지 상태이다. 생산 사이클은 따라서 프레스 사이클의 시작과 함께 시작하고 어떠한 정지 시간 이외에 프레스 사이클의 마지막에서 끝난다.

프레스는 보통 기계적 브레이킹에 의해 정지하게 된다. 도 8 (종래 기술) 은 램 또는 시간에 대한 슬라이드 속도로 나타낸 완료된 생산 사이클을 포함하는 일반적인 속도 프로파일 다이어그램을 나타낸다. 속도 프로파일은 상사점 (TDC) 에서 램 위치로 시작하고 그 후에 램은 프레스 다이와 작업물 사이에 충격점 (I) 으로 시작하는 프레싱 단계까지 더 낮은 위치로 이동하는 사이클을 나타낸다. 램은 가장 낮은 램 위치이고 프레스가 완전히 밀폐된 하사점 (BDC) 으로 계속하여 이동한다. BDC 이후 램은 다시 완전히 개방된 위치인 TDC 로 다시 가속된다. 전통적인 기계적 프레스는 고정된 사이클을 실행하도록 제한되고, 프레스 라인의 다른 장치는 전체 프레스 라인의 완료된 생산 사이클에 대한 것과 같은 어떠한 다른 제약에 대해 프레스 사이클을 최적화하기 위해 짧은 사이클 주기를 달성하기 위해 프레스와 동기화 되어야 한다. 프레스 사이클의 시작점만이 더 빠른 또는 더 느린 로더에 대해 적응하도록 변할 수 있다.

본 발명의 목적은 프레스 라인의 작동을 위한 개선된 방법 및 이러한 개선된 프레스 라인을 포함하는 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 그리고 다른 목적은 첨부된 독립 청구항에 의해 특징지어진 방법 및 시스템에 의해 얻어진다. 유리한 실시형태가 상기 독립 청구항에 대한 종속 청구항에서 설명된다.

본 발명의 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 상기 프레스 라인은 적어도 하나의 전기 구동 모터, 램, 프레스를 작동시키기 위한 기계적 수단을 포함하고, 상기 프레스 라인은 적어도 하나의 다른 관련 장치를 포함하고, 상기 프레스는 적어도 하나의 상기 전기 구동 모터의 속도는 프레스 사이클의 일부인 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 동안 변할 수 있도록 구성되고 상기 모터를 제어함으로써 상기 프레스의 운동은 상기 프레스 라인의 적어도 하나의 다른 장치의 운동 또는 위치와 동기화될 수 있도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인의 작동을 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 프레스 사이클의 일부인 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 동안 상기 다른 장치의 제어 및 상기 프레스, 다른 장치 또는 상기 프레스 라인의 다른 프레스의 운동에 대한 상기 다른 장치의 운동의 동기화를 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 프레스 라인의 다른 장치의 하류에 있는 장치의 운동 또는 위치에 대하여 동기화하기 위해 상기 다른 장치를 제어하는 것을 포함하고, 상기 프레스 사이클의 제 2 부분 동안 상기 프레스 라인의 다른 장치의 상류에 있는 장치의 운동 또는 위치에 대해 이를 동기화하기 위해 상기 다른 장치의 운동을 제어하는 것에 의한 방법이다.

본 발명의 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 가능한 빠르게 작동시키기 위해 상기 다른 장치를 제어하는 것을 포함하고 상기 프레스 사이클의 제 2 부분에서 가능한 빠르게 작동시키기 위해 상기 프레스의 운동을 제어하는 것에 의한 방법이며, 상기 다른 장치는 로더, 언로더, 로봇, 다른 프레스로 이루어진 그룹으로부터의 어떠한 것일 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 로더 또는 언로더 장치 또는 로드하기 위해 설치되는 로봇의 제어를 포함하고, 각각 상기 프레스를 언로드하고 언로더로서 작동하기 위한 장치를 또한 제어하고, 각각 다른 프레스의 로더인 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 로봇 제어 유닛이 로봇의 경로를 계산하고, 프레스에 대한 동작 및 위치 설정값 및 프레스의 제어 유닛 또는 구동 유닛에 속도 및/또는 위치 제어값을 계산한다.

본 발명의 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 적어도 하나의 전기 구동 모터의 속도를 제어하는 것과, 하류 처리의 상태, 상류 처리의 상태, 전체 전력 또는 에너지 소비, 전력 소비 피크의 보정으로 이루어진 그룹으로부터의 어떠한 파라미터에 따라 상기 프레스 라인을 최적화하는 것을 포함하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 상기 프레스의 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 부분 동안 상기 적어도 하나의 전기 구동 모터의 속도는 변하도록 제어되고 프레스 사이클의 프레싱 부분 동안 상기 구동 모터의 속도보다 더 크게 제어하는 것을 포함하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 상기 적어도 하나의 구동 모터를 상기 제 1 회전 방향으로 실행되는 상기 프레스 사이클은 각각의 완료된 프레스 사이클의 끝에서 반전되는 단계를 포함하고 제 2 회전 방향으로 작동시키는 단계를 포함하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 상기 적어도 하나의 구동 모터를 상기 제 1 회전 방향으로 실행되는 상기 프레스 사이클은 제 1 회전 방향으로 새로운 프레스 사이클이 시작되기 전에 각각의 완료된 프레스 사이클의 끝에서 반전되는 단계를 포함하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 상기 모터가 부분적으로 재생 브레이킹에 의해 줄어든 속도 또는 속도 0 으로 감속되도록 상기 모터를 제어하는 것을 포함하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 프레스 라인을 작동시키기 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 상기 프레스 라인은 상기 제 2 구동 모터 속도를 제어함으로써 상기 램에 연결되도록 구성되는 제 2 구동 모터 또는 액츄에이터를 포함하는 적어도 하나의 프레스를 포함하고 상기 프레스의 운동은 프레스 사이클의 적어도 한 부분 동안 변할 수 있는 방법이다.

본 발명의 양태에 따르면 프레스 라인은 적어도 하나의 전기 구동 모터를 포함하는 개선된 기계적 프레스 및 주파수 컨버터 및 상기 프레스를 작동시키기 위한 기계적 결합과 같은 모터 제어 수단을 포함하는 것으로 설명되고, 상기 프레스 라인은 적어도 하나의 다른 장치를 포함하고, 상기 프레스는 적어도 하나의 상기 전기 구동 모터의 속도가 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 동안 변할 수 있도록 구성되고, 상기 모터의 속도를 제어함으로써 상기 프레스의 운동은 상기 프레스 라인의 적어도 하나의 상기 다른 장치의 운동과 동기화될 수 있다.

모터와 크랭크 (또는 캠) 사이의 가변 속도 직접 구동 장치는 프레스 사이클의 상이한 부분 동안 슬라이드 스트로크를 따르는 프레스의 속도가 동적으로 제어될 수 있게 한다. 프레스 사이클의 부분은 이동하는 다이가 프레스 되는 작업물 또는 블랭크에 접촉하기 전, 다이가 밀폐된 이후 및 작업물이 프레스되는 부분 사이클 동안, 및 다이가 다시 개방된 이후 및 프레싱의 끝과 다음 작업물을 프레싱하는 시작 사이의 부분 사이클 동안과 같은 부분이다.

개선된 프레스 라인의 제어 시스템은 바람직하게는 장치-프레스 동기화, 장치-장치 동기화, 및 프레스-장치 동기화로 구성된 밀폐 루프 장비를 포함한다. 따라서 어떤 실시형태에서는 이는 적어도 로봇-프레스 동기화, 로봇-로봇의 동기화 및 프레스-로봇의 동기화의 삼각형 구성의 일부를 포함할 수 있다. 프레스를 외부 장치와 동기화시키는 능력은 가변 속도에서 작동하는 프레스를 위한 수단을 제공하는 가변 속도 구동 모터에 의한 작동을 위해 구성된 기계적 프레스에 의해 가능하다. 개선된 프레스 라인의 제어 시스템은 로봇과 프레스의 이동의 프레스 라인이 조정의 최적화함으로써 더 높은 생산율을 달성할 수 있게 한다.

개선된 모터 구동 장치 및 제어 방법은 전체 생산 사이클의 부분 동안 모터 속도를 변하게 하며, 이는 종래 기술의 플라이휠 프레스에서는 가능하지 않은 것이다. 모터 속도는 연속적인 또는 동적인 또는 적응적인 방법으로도 변할 수 있으며 따라서 모터 속도 및/또는 램 속도는 하나 이상의 미리 정해진 속도에 제한되지 않는다. 종래 기술의 프레스와 대조적으로, 특허 출원 US 60/765183 에서 기재되어 있고 여기서 이러한 참조에 의해 이 명세서에서 전체로 통합되는 것과 같은 개선된 기계적 프레스에는 편심기의 프레싱 속도 (Wp) 보다 더 클 수 있는 편심기 또는 크랭크축의 회전 속도 (W1) 를 제공하는 0 에서 최고 속도 사이에서 가변하는 모터 속도 제어 수단이 구성된다. 어떤 실시형태에서 이하의 바람직한 실시형태의 설명에서 자세하게 설명된 것과 같이 이 속도는 음의 속도, 즉 역방향의 속도 사이에서 0 에서 전방 방향으로의 상기 W1 의 최대까지 변할 수 있다. 종래 기술에서, 플라이휠을 갖는 기계적 프레스는 플라이휠 속도는 보통 다소 일정하기 때문에 고정된 크랭크축 속도로 제한된다.

하나의 전통적인 기계적 프레스를 포함하는 종래기술의 프레스 라인이 도 2 에 개략적으로 나타나있다. 주 프레스 모터를 위한 전기 구동 제어기 (101), 프레스 동작의 제어를 위한 프레스 제어 프로그램가능 로직 제어기 또는 PLC (110), 및 프레스 안전 스위치를 제어하기 위한 프레스 안전 제어기 (120), 및 프레스 상에 및 주위에 구성된 긴급 정지 스위치가 구성된 프레스 (99) 를 나타낸다.

개선된 프레스 라인에서 개선된 기계적 프레스의 동작은 생산 순서 내에 관련된 다른 기계의 작동에 적응될 수 있다. 프레스 동작은 생산 순서 내의 다른 기계와 관련하여 최적화될 수 있다. 예컨대 프레스 동작은, 예컨대 작업물이 이송 장치 또는 다른 자동화된 장치에 의해 프레스에 로드되고/되거나 스탬프된 부품이 프레스로부터 언로드될 때 외부 장치에 의한 작용에 대해 최적화될 수 있다. 생산 순서 내의 이러한 다른 기계는 하나 이상의 산업용 로봇 또는 매니퓰레이터 암을 포함한다. 자동 공급기, 다른 공급기, 로봇 로더/언로더 등에 의한 공급의 제어에 의한 동기화에서 프레스를 제어하는 것은 개선된 제어 및 공급기/로더/언로더 동작과 프레스 동작의 동기화의 기회를 제공하고, 따라서 예컨대 프레싱의 질을 떨어뜨리지 않고 줄어든 전체 생산 사이클 시간을 제공한다. 제어에 있어서, 개선된 프레스 라인에 포함된 개선된 프레스는 프레스가 프레스 사이클의 부분에서 언로더 장치에 대해 종속 장치가 되도록 실행될 수 있다. 프레스 구성 및 제어 시스템은 또한 프레스가 동일한 프레스 사이클의 다른 부분에서 언로더 장치에 대해 종속 장치로서 실행되는 것을 가능하게 한다. 제어 구성에서의 이러한 가변성은 프레스 사이클의 프레스 동작이 클러치가 연결된 순간으로부터 고정되는 플라이휠에 의해 전력이 공급되는 전통적인 기계적 프레스를 사용하는 것은 가능하지 않다.

통상적으로 하나 이상의 전통적인 기계적 프레스를 사용하는 프레스 라인과 비교한 개선된 프레스 라인의 바람직한 이점은 짧아진 생산 사이클 시간이다. 전통적인 기계적 프레스로 구성된 프레스 라인과 비교할 때, 본 발명은

ㆍ 제어성 : 현재의 동작이 프레스 사이클의 스탬핑 처리 동안 적절할 수 있지만, 제어가 동작 사이클의 나머지 동안에 가해질 수 있다. 따라서 이하의 이점 및 특징이 얻어질 수 있다

ㆍ 다른 장치를 프레스 사이클의 하나 이상의 부분에서의 프레스에 대해 종속 장치로서 동기화하는 것뿐만 아니라, 또는 그 대신에 프레스가 다른 장치에 대해 종속 장치로서 동기화하도록 구성하는 것에 의해 프레스 사이클 시간을 최적화하는 새로운 기회

ㆍ 프레스의 개방/밀폐 동안 증가된 속도 (예컨대 사이클의 스탬핑 부분 동안 원래 속도를 유지), 그 결과 줄어든 사이클 시간

ㆍ 예컨대, 프레스 밀폐 동안 충돌 직전에 속도를 줄임으로써 들리는 소음, 진동, 스트레스를 줄이기 위해 속도 제어를 사용한 속도 프로파일의 적응

ㆍ 프레싱 동안 프레싱 처리 결과 또는 질을 최적화하기 위한 목표 프레싱 속도 (Wp) 와 0 사이의 속도 변화와 같은 이점을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 개선된 프레스 라인은 국제 출원 WO/SE2006/050055 에 기재되어 있고 여기서 이러한 참조에 의해 이 명세서에서 전체로 통합되는 두 개 이상의 전기 구동 모터를 갖는 적어도 하나의 기계적 프레스를 포함한다. 이렇나 개선된 프레스에서, 제 2 모터가 기계적 프레스에 추가된다. 제 1 모터의 가장 중요한 기능은 프레스가 실질적으로 프레싱되지 않는 사이클의 부분 (들) 동안 프레스를 구동하는 것이다. 실제 프레싱 단계에 대하여, 플라이휠이 오늘날에도 여전히 사용될 수 있다. 여전히 필요하지만, 클러치와 브레이크는 전통적인 기계적 프레스에서보다 더욱 간단하고 더 저렴할 수 있다. 이러한 해결책은 매우 큰 전력 설비의 필요 없이 서보 구동 프레스 종류의 실행을 달성한다. 이 해결책은 기존의 프레스에 대한 주변기기, 새로 설치된 장치 (retrofit) 또는 개장 (refurbishment) 옵션으로서 특히 적절하다. 게다가, 바람직하게는 예컨대 프레스 사이클의 작업 (프레싱) 부분 동안 두 개의 모터를 동시에 사용하는 옵션이 제공된다.

종래 기술의 프레스와 대조적으로, 개선된 기계적 프레스의 모터는, 이것이 US 60/765183 에 처음 기재된 것인지, 또는 WO/SE2006/050055 의 하이브리드 서보 프레스인지 간에 프레스 사이클 동안의 속도가 0 에서 편심기의 프레싱 속도 (Wp) 보다 더 클 수 있는 편심기의 회전 속도 (W1) 를 제공하는 최대 속도 사이에서 변할 수 있도록 작동된다. 어떤 실시형태에서 속도는 이하의 바람직한 실시형태의 설명에서 자세하게 설명되듯이 0 에서 W1 사이의 전방 방향의 속도뿐만 아니라 역방향의 속도를 의미하는 음의 속도와 0 사이에서 변할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서 개선된 프레스의 모터의 요구되는 치수는 프레스와 프레스 제어기를 모터가 요구되는 속도까지 가속하는데 프레스 사이클의 더 큰 부분을 허락하도록 구성함으로써 줄어든다. 하나 이상의 유리한 실시형태에서 개선된 프레스 제어 방법은 전통적인 360 도 크랭크 회전각을 초과하거나 TDC 위치에 있어서 TDC 를 두 번 지난 완료된 프레스 사이클이 제공되고, 유사한 용적량의 플라이휠을 기본으로 한 기계적 프레스와 비교할 때 완료된 생산 사이클에 대해 여전히 더 짧은 전체 생산 사이클 시간을 갖도록 구성된다. 360 도 이상의 크랭크 각 회전을 포함하는 프레스 사이클은 US 60/765183 서보 또는 WO/SE2006/050055 하이브리드 프레스에 자세하게 기재된 것과 같이, 적어도 두 가지 방법으로 달성될 수 있다. 요약적으로 이러한 실시형태의 방법은 사이클의 끝에서 프레스를 반전시키는 것과 이전 사이클의 정지위치 전의 위치로부터 다음 사이클을 시작하거나, 또는 사이클의 끝에서 프레스를 반전시키고 제 1 프레스 사이클의 회전 방향에 대해 역방향으로 뒤따르는 완료된 사이클을 실행하는 것을 포함한다.

본 발명의 실시형태에 따른 로봇-프레스, 로봇-로봇 및/또는 프레스-로봇 동기화 간의 동기화에 있어서, 로더 로봇은 예컨대,

언로더에 대해 동기화되고, 자유롭게 되고, 프레스에 대해 동기화된 이전의 프레스를 언로딩하고, 자유롭게 되는 단계,

언로더 로봇은 또한 프레스에 대해 동기화되고, 자유롭게 되고, 다음 언로더에 대해 동기화된 다음 프레스를 로딩하고, 자유롭게 되는 단계와 같이 4 단계로 제어될 수 있다.

*물론 라인의 시작 및 끝에서 약간의 변화가 있을 수 있다. 프레스는 통상적으로, 로더 또는 언로더에 대해 동기화되고 자유롭게 되는 두 개의 단계를 갖는다.

개선된 프레스 라인의 주된 이점은 프레스 라인의 하나의 프레스, 어떠한 프레스 또는 모든 프레스의 동작과 공급기 또는 로딩/언로딩 로봇과 같은 처리 또는 프레스 라인의 로더/언로더 이송 기구의 조정에 의한 프레스 라인의 최적화를 위한 더 많은 기회를 준다는 것이다. 프레스 사이 및/또는 프레스와 로더/언로더 사이의 조정은 예컨대 단일 제어기를 사용하는 라인을 제어함으로써 실행될 수 있다. 조정은 하류 처리의 상태, 또는 상류 처리 또는 전체 전력 또는 에너지 소비와 같은 다른 고려사항의 상태, 프레스 라인의 전력 소비 피크의 보정과 같은 파라미터에 의해 최적화될 수 있다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시형태에서 방법은 하나 이상의 마이크로프로세서 유닛 또는 컴퓨터를 포함하는 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 의해 실행 또는 제어될 수 있다. 제어 유닛은 하나 이상의 기계적 프레스의 작동을 제어하기 위한 개선된 방법을 실행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 저장을 위한 저장 수단을 포함한다. 바람직하게는 이러한 컴퓨터 프로그램은 상기 설명된 것과 같고 이하에 더 자세하게 설명되는 방법을 실행하기 위한 프로세서를 위한 설명을 포함한다. 다른 실시형태에서 컴퓨터 프로그램은 DVD, 광 또는 자기 데이터 장치와 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 데이터 저장 매체에 기록되어 제공되거나, 또는 서버, 데이터 서버 또는 이와 유사한 것으로부터의 데이터 네트워크를 통해 공급된다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인에 대한 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2 (종래 기술) 는 알려진 프레스 라인을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4 (종래 기술) 는 전통적인 기계적 프레스에 대한 개략적인 다이어그램이며 또한 종래 기술에 따른 프레스 사이클에 대한 다이어그램을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5 는 개선된 프레스 라인의 실시형태에 따른 서보 종류의 개선된 기계적 프레스에 대한 개략적인 다이어그램이다.
도 6 은 개선된 프레스 라인의 실시형태에 따른 하이브리드 종류의 개선된 기계적 프레스에 대한 개략적인 다이어그램이다.
도 7a (종래 기술) 는 알려진 프레스 사이클에 따른 표준 360 도 프레스 사이클을 나타낸다.
도 7b ~ 7d 는 본 발명의 실시형태에 따른 시작/정지 위치 및 회전 방향에 대한 프레스 사이클을 개략적인 다이어그램으로 나타낸다.
도 8 (종래 기술) 은 알려진 프레스 라인의 알려진 기계적 프레스에 대한 프레스 사이클을 따른 속도-시간 프로파일을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 9 는 개선된 프레스 라인의 실시형태에 포함될 수 있는 개선된 프레스의 프레스 사이클에 대한 속도-시간 프로파일을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태에 따른 플라이휠 및 클러치를 포함하는 개선된 기계적 프레스를 작동시키는 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 11 은 하나 이상의 장치를 동기화하는 방법 및 본 발명의 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인에 종속된 또는 자유로운 동기화 상태를 포함하는 프레스에 대한 개략적인 도표이다.
도 12 는 개선된 프레스 라인 발명의 다른 실시형태에 포함될 수 있는 플라이휠과 클러치를 포함하는 개선된 기계적 프레스의 작동 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 13 은 개선된 프레스 라인 발명의 다른 실시형태에 따른 개선된 기계적 프레스의 작동 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 14 는 하이브리드 종류의 프레스를 포함하는 개선된 프레스 라인 발명의 실시형태에 따른 개선된 기계적 프레스의 작동 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 15 는 프레스에 대해 종속적인 또는 자유로운 동기화 상태와 동기화 상태가 프레스 사이클 동안 변할 수 있는 로더/언로더를 나타내는 개략적인 흐름도이다.
도 16 은 DP 및 UC 의 위치에 대한 양방향 프레스 사이클의 부분을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 17 은 동기화 계산 수단 및 프레스에 대한 제어 명령 발생 수단 및 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 다른 장치 및 프레스에 대한 제어 명령 발생 수단을 포함하는 로봇 제어 수단이 있는 개선된 프레스 라인을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 18 은 삼각형 패턴의 로봇-프레스-로봇 동기화에 대한 개략적인 다이어그램이다.
도 19 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인의 양방향 프레스 사이클에 대한 속도 프로파일이다.
도 20 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인의 프레스 사이클의 부분에 대한 두 개의 프레스에 대한 로봇 동기화의 다이어그램이다.

도 2 는 상기 언급한 것과 같이 종래 기술에 따른 프레스 라인의 레이아웃을 나타낸다. 이 종래 기술 구성의 레이아웃은 본 발명에 따른 개선의 설명을 간단히 하기 위해 먼저 설명될 것이다. 도 2 는 프레스의 주 전기 구동 모터를 위해 구동장치 (101) (또는 전기 구동 제어기 (101)) 가 설치되는 프레스 (99) 를 나타낸다. 프레스의 움직임은 프레스 제어기 (110) 에 의해 제어된다. 프레스 제어기 (11) 는 프레스 제어기 (111) PLC (프로그램 가능 로직 제어기) 를 포함한다. 프레스 제어기 (110) 는 구동장치 (101) 로의 동력을 제어하고, 분산된 I/O 장치 (112) 로부터, 엔코더 (113) 또는 센서로부터의 입력값을 수용할 수 있고 프레스 HMI (인간 기계 인터페이스) (114), 즉 프레스 제어 패널 또는 그래픽 프레스 제어 패널이 설치될 수 있다.

별도의 제어기인, 모든 프레스 안전 스위치에 연결된 프레스 안전 제어기 (120) 가 설치되고, 긴급 정지 스위치가 프레스 상에 그리고 주위에 설치된다. 프레스 안전 제어기 (120) 는 또한 모터 구동장치 (101) 에 연결되고 개방 스위치 또는 알람 또는 긴급 버튼이 눌려있는 것에 의해 위험한 상황이 탐지될 때 프레스 동작을 정지시키는 프레스 안전 제어기 PLC (121) 를 포함한다. 프레스 안전 제어기 PLC (121) 는 또한 클러치 및 브레이크 작동 밸브 또는 스위치 (126) 에 연결되고, 또한 위험한 상황이 발생한다면 프레스 동작을 정지시키도록 되어 있다. 프레스 안전 제어기 PLC 는 긴급 정지 버튼 (122), 도어 스위치 (123), 라이트 커튼 (124), 안전 블록 (125) 및/또는 클러치 및 브레이크 밸브 (126) 와 같은 안전 장치로부터 입력값을 수용할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인에 대한 개략적인 레이아웃을 나타낸다. 이 레이아웃 또는 제어 위상은 자동화 시스템에 부가된 장치 대신 자동화 시스템에 통합 부분으로서 프레스를 둔다.

도 1 은 간단한 프레스 라인을 나타내며, 간단한 셀은 하나의 개선된 기계적 프레스 (100) 를 포함한다. 프레스 (100) 에는 프레스의 주 전기 구동 모터를 위해 구동장치 (101) (또는 전기 구동 제어기 (101)) 가 설치된다. 프레스의 동작은 도 2 의 종래 기술에서와 같이 프레스 제어기 (110) 에 의해 제어된다. 하지만, 본 발명의 실시형태에 따른 더 높은 수준의 제어 수준에서 프레스 (100) 의 동작은 PLC 일 수 있는 자동화 제어기 (200) 에 의해 또한 제어된다. 자동화 제어기 (200) 는 제어 필드버스 (117) 에 의해 제 1 로딩 장치 (118), 프레스 제어기 (110) 및 제 2 로딩 또는 언로딩 장치 (119) 에 연결된다. 자동화 제어기 (200) 에는 프레스 로딩 공정을 제어, 프로그램 및/또는 감시하기 위해 로딩 HMI (115) 및/또는 프레스 로딩/언로딩 공정을 제어, 프로그램 및/또는 감시하기 위해 언로딩 HMI (116) 가 구성될 수 있다. 자동화 제어기 (200) 에는 프레스 라인의 제어, 프로그래밍 및/또는 감시하기 위해 HMI (214) 가 또한 설치될 수 있다.

도 1 은 또한 PLC 일 수 있는 별도의 자동화 안전 제어기 (128) 를 나타낸다. 자동화 안전 제어기 (128) 는 안전 필드버스 (127) 에 의해 프레스 안전 제어기 (120) 에 연결되고 따라서 두 개의 로딩 장치 (118, 119) 뿐만 아니라 안전 제어 PLC (121) 에 연결된다. 이러한 대표적인 도에서, 로봇 (118) 은 로딩 장치가 되는 것으로 나타나 있고 제 2 로봇 (119) 은 언로딩 장치로서 작동한다. 작업의 흐름 방향은 화살표 (F) 에 의해 표시된 것과 같이 좌측에서 우측이다. 도에서 나타내는 것과 같이, 프레스 라인의 모든 안전 기능은 하나의 제어기, 자동화 안전 제어기 (128) 에 의해 제어된다. 프레스 제어기 (110) 는 종래 기술과 동일한 방식으로 별도의 프레스 안전 제어기 (120) 에 연결되어 개방 스위치 또는 알람 또는 긴급 버튼이 눌려져 있는 것에 의해 위험한 상황이 탐지될 때 프레스 동작을 정지시킨다. 프레스 제어기 (110) 에는 예컨대 프레스 동작의 제어 및/또는 감시를 위해 프레스 HMI (114), 그래픽 사용자 인터페이스가 설치될 수 있다. 프레스 제어기 (111) 와 같은 제어기는 PLC 일 수 있고, 또는 어떠한 적절한 산업용 제어기, 또는 산업용 PC, 또는 내구성 있는 PC 또는 산업용 프로세서 또는 이와 유사한 것일 수 있다.

도 1 의 레이아웃 또는 제어 위상의 중요한 양태는 자동화 제어 PLC (200) 는 제어 필드버스 (117) 에 의해 프레스 제어기 PLC (111) 에 연결된다는 것이다. 자동화 제어기 PLC (200) 는 로봇 (118, 119) 인 로딩/언로딩 장치의 제어기 (도시되지 않음) 에 또한 연결된다. 이러한 제어 위상에서, 자동화 제어기 (200) 에 의해 제어되는 어떠한 제어 대상이 어떠한 다른 장치의 종속 장치로서 제어하기 위해 설치된다. 따라서 프레스 사이클의 어떠한 지점에서, 프레스 (100) 는 로딩 로봇 (118) 에 대한 종속 장치로서 제어될 수 있고, 또는 그 역으로, 언로딩 장치 (119) 는 프레스 (100) 에 대한 종속 장치로서 제어될 수 있고, 또는 그 역도 가능하다. 예컨대, 본 발명의 실시형태에 따른 제어 신호의 타이밍은 상이한 장치가 이하의 위치,

- 프레스가 언로드 위치에 도달, 그 후

- 언로더 로봇은 작업물을 언로드 하기 위해 이동, 완료한 이후

- 로더 로봇은 새로운 작업물로 이동, 프레스를 떠난 이후

- 프레스는 다이-보호 위치를 지나고 새로운 프레스 사이클을 실행하는 위치에 도달할 때 이에 따라 어떠한 주어진 프레스 사이클에 구성될 수 있다.

도 15 는 하나의 제 1 장치가 다른 장치에 대한 종속 장치로서, 즉 종속 상태로서 작용하거나 또는 장치가 다른 장치에 대한 종속 장치가 아닌 "자유" 상태로 작용하는 동기화에 대한 개략도를 나타낸다. 따라서 프레스에 대해 더 높은 수준에서, 다이어그램은

- 프레스 자유 (pf) 는 언로드 캠 (UC) 직전에 변하고

- 다이 보호 (DP) 까지 로더에 대한 프레스 동기 (p s to L), 그 후

- 프레스 자유 (pf) ...

로부터의 사이클 동안 그 동기화 상태가 변할 수 있다는 것을 나타낸다.

중간 수준 상의 언로더 장치 또는 로봇에 대한 동기화 상태는

- DP 가 언로더를 자유 (UL f) 로 설정한 이후

*- UC 가 언로더를 프레스에 대해 동기화 되도록 (UL s to p) 설정하도록 접근

- UC 가 언로더를 자유 (UL f) 로 설정한 이후

- DP 언로더는 다음 프레스를 위해 기능을 로더로 전환하고, 다음 프레스의 언로더와 동기화 되도록 (UL 〉L next p, s to n UL) 접근하기 전

- DP 가 언로더를 자유 (UL f) 로 설정한 이후에 나타난다.

가장 낮은 수준 상의 로더 장치 또는 로봇에 대한 동기화 상태는

- UC 가 로더를 자유 (L f) 로 설정하여 접근

- UC 가 로더를 언로더에 대해 동기화 되도록 (L s to UL) 설정한 이후

- 언로더가 프레스를 빠져나가기 시작하고, 로더를 로더 자유 (L f) 로 설정한 이후, 및

- DP 로더는 이전의 프레스에 대해 기능을 언로더로 전환하고, 이전 프레스와 동기화한 이후에 나타난다 (L 〉UL prev p, s to pp).

이러한 동기화 모드에서, 로드/언로더와 같은 프레스 또는 장치는 단지 종속 또는 자유 상태를 가질 수 있다.

도 18 은 프레스 또는 다른 장치 또는 로봇이 주 장치 및/또는 종속 장치일 수 있는 동기화 개요를 나타낸다. 도면은 좌측에, 로봇 (R1) 은 프레스 (1) 에 대한 주 장치가 될 수 있고, 즉 R1 은 로더로서 작동하고 프레스 (1) 는 R1 과 동기화되는 것을 나타낸다. 사이클의 결과 또는 다르거나 겹치는 부분에서 프레스 (1) 는 프레스 (1) 에 대해 언로더로서 작동하는 로봇 (R2) 에 대한 주 장치이다. 언로더 동작은 프레스 (1) 의 진행에 의해 사이클의 이 부분에 대해 관리된다. 로봇 (R2) 은 또한 프레스 (2) 에 대한 로더일 수 있다. 이러한 경우, 제 2 "삼각형", 로봇 (R2) 은 프레스 (2) 를 로드하는 동안 프레스 (2) 에 대한 주 장치일 수 있다. 프레스 (2) 는 그 후 그의 언로더, 로봇 (R3) 에 대한 주 장치가 된다. 상기 프레스 사이클의 시작에서, 로더 로봇 (R1) 은 언로더 로봇 (R2) 에 대한 종속 장치로서 작동하고, 언로더 로봇 (R2) 이 프레스를 떠나기 시작할 때에만 프레스에 완전히 들어간다. 따라서 사이클의 한 부분 동안, 프레스 또는 다른 장치는 주 장치의 동기화 상태를 가질 수 있고 사이클의 다른 (또는 동일하거나 겹치는) 부분 동안 종속 장치의 동기화 상태를 가질 수 있다. 이는 로봇 (R1, R2) 등과 같은 장치가 사이클의 한 부분에서 하나의 프레스에 대한 언로더로서 및 사이클의 다른 부분에 대한 로더로서 하나 이상의 역할 및 기능을 갖는 것을 나타낸다. 로봇 또는 프레스가 프레스 사이클의 한 부분에서 종속 장치로서 구동될 수 있고 동일한 프레스 사이클의 다른 부분에서 주 장치로서 자유롭게 실행되거나 구동될 수 있는 이러한 방법은 또한 로봇 제어 유닛이 동기화 기능을 포함하는 실시형태를 나타내는 도 17 과 관련하여 이하에서 설명된다.

본 발명에 따른 다른 중요한 양태는 US 60/765183 에 기재된 서보 프레스 및/또는 WO/SE2006/050055 에 기재된 하이브리드 프레스와 같은 가변 프레스 사이클일 수 있는 개선된 기계적 프레스의 사용이다. 이러한 프레스는 가변적으로 제어될 수 있는 속도로 구동될 수 있고 따라서 프레스 운동을 다른 장치의 운동과 동기화시키도록 제어된다. 플라이휠 및 클러치를 갖는 전통적인 기계적 프레스는 한번 클러치가 연결되고 프레스 사이클에 대한 운동이 시작되면 고정된 운동 사이클을 갖는다. 품질의 요구 및/또는 생산 및/또는 에너지 사용 제약을 최적화하기 위해 더 많은 자유도가 가능한 개선된 프레스 라인은 따라서 도 1 과 관련하여 상기에 설명된 개선된 프레스 제어 위상을 조합하고 이를 가변 속도 프레스에 적용함으로써 달성된다.

통상적으로 두 로봇 사이의 동기화는 "종속 장치" 로봇의 동작을 "주 장치" 로봇의 동작에 연속하여 적응시킴으로써 달성된다. 따라서, 어떠한 순간에서 주 장치 로봇의 동작이 어떠한 이유로 인해 지연된다면, 이러한 지연은 종속 장치 로봇의 동작에 즉시 반영된다. 동일한 방식으로, 어떠한 순간에서 주 장치가 가속된다면, 이러한 편차는 또한 종속 장치에 의해 모방된다. 이러한 종류의 동기화는 주 장치의 동작이 비교적 매끄럽고, 즉 종속 장치는 큰 소음 또는 요구되는 평균값 전후의 변동 없이 동작 기준을 수용하는 경우 적절하게 작용한다. 이러한 것이 작용하기 위한 다른 조건은 종속 장치는 그의 질량 또는 관성에 관하여 사용 가능한 충분한 동력을 갖고 따라서 종속 장치의 동작을 따를 수 있어야 한다는 것이다. 이는 보통 주 장치 및 종속 장치가 유사한 동작 성능을 갖는 유사한 기계일 때의 경우이다.

로더 로봇에 대한 프레스의 동기화의 경우는 프레스 구동장치가 프레스 관성과 비교하여 단지 제한된 사용 가능한 동력만을 갖는 점에서 더 어렵다. 이는 프레스가 로더에 대해 동기화되는 것이 요구되는 프레스 사이클의 부분 동안 최초에서 프레스를 정지할 때까지 감속시키는 최대 모터 토크로 작동될 수 있고, 그 후 다음 프레스 사이클의 요구되는 시작 위치로 프레스를 복귀시킬 수 있고, 최종적으로 프레스를 정지에서 고속으로 가속할 수 있다. 각 최대 양성 동작 토크 또는 최대 음의 동작 토크에서의 동작의 부분 사이에, 프레스 정지 또는 일정 속도 (토크가 0) 의 짧은 기간이 있을 수 있지만, 대부분의 경우 공정은 가능한 가장 짧은 프레스 시간을 얻기 위해 최대 토크를 사용한다 (예컨대 도 8 (종래 기술), 도 9 의 T₂ 참조). 또한, 언로더 및 로더 로봇이 프레스 안쪽으로 자유롭게 이동할 수 있도록 프레스가 충분히 개방되어 있는 한, 프레스의 동작을 로더 (또는 언로더) 의 동작에 적응할 필요는 없을 것이다. 이는 예컨대 연속적인 동기화가 로딩의 어떤 시간 동안 로더가 언로더에 대해 최대한 근접하는 것을 필요로 하는 로더-언로더 동기화와 상이하다. 로더에 대한 프레스의 동기화는 단지 한 순간 제시간에서 (로더 동작의 한 위치에서) 프레스는 어떤 점 (DP) 에 있는 것을 보장한다.

프레스 구동장치가 최대 토크를 사용하는 동작 프로파일에서, 전통적인 방식의 동기화는 이하의 이유로 인해 가능하지 않거나 바람직하지 않다. 프레스의 동작 프로파일은 보통 가능한 가장 짧은 사이클 시간을 주기 위해 최적화된다. 이를 위해, 프레스 - 로더 로봇에 의존하지 않는 동작의 부분 내의 - 는 가능한 가장 빠른 또는 허용 속도로 이동해야 한다. 따라서, 로더가 프레스를 떠나는 점, 즉 프레스-로봇의 동기화가 정지되는 점에서, 프레스는 이미 매우 고속이어야만 한다. 이러한 속도에 도달하기 위해, 구동장치는 통상적으로 시작 위치에서부터 최대 토크로 가속되어야 한다. 동작의 이 부분에서 프레스를 감속하는 (동기화를 위해) 어떠한 시도는 사이클의 동기화되지 않는 부분에서 프레스 동작의 지속에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 동기화를 위해, 프레스를 더욱더 가속하기 위한 어떠한 시도는 구동장치가 이미 최대 토크를 주고 있기 때문에 실패할 것이다.

발명자는 로더 로봇의 동작 및 특히 이러한 동작의 마지막 부분이 매우 예측 가능한 것으로 판단했다. 로봇의 정확한 동작과는 상관없이, 이는 예컨대 로더 로봇이 프레스를 떠나는 어떤 순간에 조금 앞선 것보다 충분히 더 잘 알려질 것이다. 이러한 지식은 로봇이 프레스를 떠날 때에 동일한 순간에 프레스가 동기화의 요구되는 점에 도달하는 것뿐만 아니라, 가능한 가장 짧은 사이클 시간이 얻어지도록 프레스가 이 점에 매우 고속으로 도달하는 방식으로 미리 프레스의 동작을 계획하는데 사용될 수 있다. 얼마나 많은 시간이 이러한 동기화의 지점에 도달하기 전에 남아있는지에 따라, 프레스의 동작은,

- 토크의 변화, 속도의 변화,

- 적절한 지점에서의 동작의 중단 (약간의 시간 동안 정지), 예컨대

- 원래 계획된 동작에 중단이 없는 지점에서 중단의 도입,

- 중단의 기간을 증가,

- 중단의 기간을 감소,

- 동작의 반전에서의 변화, 예컨대

- 원래는 없는 동작 내의 반전 부분의 시작 (단향성 프레싱, 단향성 동작에서 "양자 택일적 양방향성" 동작으로의 변화),

- 프레스가 회전 방향을 바꾸는 위치 또는 위치들의 변화 (양방향성 동작 및 "양자 택일적 양방향성" 동작 모두에 적용 가능),

- 반전 부분의 제거,

- 속도 0 인 지점 없이 동작에서 최소 속도점의 변화 (프레스가 언로더 및 로더에 시간을 주기 위해 감속되는 연속적인 프레스 동작이라고 가정),

- 프레스 사이클의 마지막에서 이른 또는 더 늦은 감속과 같은 어떠한 방법 또는 조합을 사용하여 최적의 방식으로 동기화 지점에 도달하도록 적응될 수 있다.

따라서 실시형태에서, 제어 계층은,

1 : 프레스의 종속 장치인 언로더 로봇, 그 후

2 : 언로더 로봇의 종속 장치인 로더 로봇, 그 후

3 : 로더 로봇의 종속 장치인 프레스

와 같이 구성될 수 있으며, 제 1 수준에서 프레스가 언로드 캠 위치에 도달하는 시간은 동기화에 대해 매우 정확하게 예측될 수 있다. 제 3 수준은 특히 상기 설명된 종류의 서보 프레스 또는 하이브리드 프레스에 사용할 수 있는 프레스 동작의 가변 속도 제어를 위한 성능을 이용한다.

도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인을 나타낸다. 다시 한번 각 장치 제어기가 제어 필드버스 (117) 에 연결되어 있고 자동화 제어기 PLC (200) 의 하위에 있다. 자동화 안전 제어기, 즉 프레스 라인 HMI 및 안전 필드버스는 도 1 에 나타낸 것과 같이 될 수 있지만, 이들은 다이어그램을 간단히 하기 위해 도 3 에서 생략되었다. 자동화 제어기 PLC (200) 는 세 개의 프레스 (100a ~ 100c) 를 제어하기 위해 설치된다. 프레스 (100a) 에는 로더 로봇 (118a) 와 언로더 로봇 (119a) 이 설치된다. 언로더 로봇 (119a) 은 또한 제 2 프레스 (100b) 에 대한 로더로서의 역할을 할 수 있고, 이러한 경우 이러한 하나 이상의 역할의 가능성을 나타내기 위해 119a/118b 로 표시할 수 있다. 프레스 (100a) 에는 앞서와 같이 프레스 제어기 (110a) 와 안전 제어기 (120a) 가 구성되고, 이는 도 1 에 나타낸 것과 같이 안전 필드버스 (도시되지 않음) 에 연결될 수 있다.

개선된 전기 구동 제어기 구성 (210) 이 나타나 있다. 프레스 (100a ~ 100c) 의 세 개의 구동 모터 (Ma ~ Mc) 가 나타나 있고, 이들은 구동장치 (101c) 와 같은 구동장치에 의해 각각 공급된다. 이러한 예에서 이러한 전기 구동 장치는 제어된 방식으로 모터에 전력을 공급할 수 있는 컨버터이다. 이러한 개선에 의해, 세 개의 컨버터 모두는 정류기 (201), 즉 다수의 프레스 중 하나를 각각 구동하는 하나 이상의 모터에 전력을 공급하는 인버터와 같은 단일 전력 장치에 의해 공급된다. 다중 구동장치가 선택적으로 하나 이상의 인버터를 포함할 수 있다. 이러한 다중 구동장치 (201) 는 또한 선택적으로 유압 펌프, 냉각 장치, 이송 장치, 전차대 등과 같은 다른 프레스 라인 장치에 전력을 공급할 수 있다. 전력 공급 장비는 전력 그리드로의 연결 (PWR), 및 전력 관리 장치, 장비 또는 기능을 포함한다. 예컨대, 플라이휠 모터의 전체 전력 또는 피크 전력을 제한하기 위한 전력 제한 장비에 보조 제 2 모터가 부가된다. 전력 공급 장비의 제어 기능과 관련된 것은 유닛 또는 다이 정보를 처리하기 위한 함수 (D) 및 유닛 또는 로봇 이동을 동기화하기 위한 함수 (SC) 이다. 유닛 또는 함수 (D) 는 또한 예컨대 제어 필드버스 (117) 를 통하여 자동화 제어 PLC (200) 에 연결된다. 다이 정보 처리 함수 (D) 는 또한 자동화 제어기 PLC (200) 에 포함될 수 있고, 또는 약간 다른 방식으로 SC 함수가 분배되는 것과 유사한 방식으로 분배될 수 있다.

장치, 로봇 및 프레스 이동에 대한 동기화의 계산의 함수 (SC) 는 다이어그램에서 SC 로 나타낸 것과 같은 독립 유닛에 포함될 수 있다. 동기화의 계산 및 동기화 함수에 대한 알고리즘은 선택적으로 로봇 (118, 119) 등을 제어하기 위한 하나 이상의 로봇 제어 유닛에 포함될 수 있고 (이하의 도 17 의 실시형태 참조), 또는 구동장치 (101a ~ 101c) 중 하나, 또는 다중 구동장치 (210) 에 포함될 수 있다. 이러한 함수는 어떠한 방식으로 시스템에 분산될 수 있다. 동기화 계산 함수 (SC) 는 통상적으로 프레스 또는 프레스들, 로봇 및 다른 장치로부터의 위치 정보를 사용하며, 이는 지점 작동과 동기화하기 위해서뿐만 아니라 동작 작동과 동기화하기 위해 동기화 데이터를 계산하는 것이 필요하기 때문이다.

도 3 의 프레스 라인과 같은 개선된 프레스 라인은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따른 하나 이상의 개선된 프레스를 포함할 수 있다. 예컨대 하나 이상의 프레스는 다수의 프레스가 동일한 제품 또는 관련 제품에 대해 작동하는 프레스 라인에 포함될 수 있다. 프레스 라인에서 단일 독립형 프레스를 위한 프레스 사이클을 최적화하기에 적용할 수 있는 최적화 및 조정 방법의 어떠한 정황은 처리 그룹을 넘어 확장될 수 있다. 따라서 회수되는 에너지는 예컨대 하나의 독립형인 개선된 프레스만이 아니라 다른 기계에 의해서도 소비될 수 있다. 조합된 피크 전력, 또는 하나 이상의 기계에 의한 에너지 사용은 예컨대 전체 피크 전력 소비를 줄이기 위해 또는 전력의 사용에서 잠재적으로 분열될 수 있는 피킹 또는 급상승 (spiking) 을 줄이기 위해 최적화 또는 조정될 수 있다. 프레스 라인에 의한 전체 전력 사용에 대한 이러한 고려는 또한 도 7b ~ 7d 를 참조하여 설명된 것과 같은 주어진 프레스 사이클 또는 방법에 요인으로 포함될 수 있는 가속, 감속 시간 등에 대한 제약을 초래할 수 있다. 예컨대, 생산 사이클에 대해 가능한 가장 짧은 시간을 얻기 위해 프레스는 도 13 의 단계 (60) 와 같이 가능한 빨리 가속되지만, 이 가속은 전체의 프레스 라인에 대한 순간적인 전력 피크를 피하기 위해 최대값보다 작게 변할 수 있다. 제 1 가속 단계 (60) 는 선형이 아닐 수 있고, 작업물에 삽입하기 위해 로더에 의해 필요한 시간인, 시간 기간을 매치시키기 위해 구성되며, 따라서 최대 및/또는 직선 가속보다는 적어도 DP 각에 도달하기 위해 주어진 시간이 걸린다. 유사하게, 예컨대 도 13 의 단계 (62, 66) 와 관련하여 보통 실행되는 재생 브레이킹은 어떠한 동일한 프레스, 다른 기계, 프레스 라인 또는 그리드에 회수 에너지를 제공하기 위해 제약을 갖는다. 프레스 사이의 이러한 조정 또는 최적화는 개선된 프레스의 다른 양태에 관하여 구성될 수 있다. 예컨대 프레스 라인을 최적화할 때, 각 프레스에서 실행되는 각 프레스 사이클에서의 시작/정지 위치는 선택되거나 조정될 수 있다. 이는 프레스에 대한 최상의 전체 생산 시간을 구성하는데 더욱 큰 자유를 준다.

도 5 는 본 발명의 실시형태에 따른 개선된 기계적 프레스에 대한 개략적인 레이아웃을 나타낸다. 이는 간단한 방식으로 프레스 램 (23), 편심기 구동 휠 (27), 프레스 기어 메커니즘 (29) 및 전기 구동 모터 (22) 를 나타낸다. 이는 또한 모터 전력 공급원 및 제어 수단 (22a 및 21b) 을 나타낸다. 도는 편심기 구동 휠 (27) 또는 크랭크와 링크 (25) 에 의해 상하 동작 (S) 으로 구동되는 프레스 램 (23) 을 나타낸다. 편심기 구동 휠은 기어 이 (teeth) 가 크로스-해칭으로 표시된 간단한 단면에 나타낸 프레스 기어 기구 (29) 에 의해 차례로 구동된다. 편심기 휠은 구동 모터 (22) 에 의해 프레스 기어 기구를 통해 구동된다. 서보 모터일 수 있는 구동 모터 (22) 에는 그리드 또는 전력 네트워크 (도시되지 않음) 에 연결된 인버터 (22a) 와 정류기 (21b) 가 설치된다. 다른 모터 제어 수단이 대체될 수 있다. 도는 또한 선택적인 긴급 브레이크 (31a) 및 기어박스 (33) 를 나타내며, 두 가지 중 하나는 필요하다면 프레스에 첨가될 수 있다. 이러한 실시형태는 보통 플라이휠 및 클러치를 포함하지 않는다는 것이 관찰되어야 한다.

도 5 는 편심 구동 휠 (27) 또는 크랭크와 링크 (25) 에 의해 상하 동작 (S) 으로 구동되는 프레스 램 (23) 을 나타낸다. 다른 기계적 전달이 알려져 있으며, 이들 중 일부는 모터로부터 전력을 전달하는데 적절하고 기계적으로 슬라이드를 구동시킨다. 예컨대 프레스의 가변 속도 전기 모터로부터의 회전 구동 동작을 프레스의 선형 동작으로 전달하기 위한 볼 스크류 (ball-screw) 시스템은 슬라이드 또는 램된다. 유사하게, 어떤 이중 링크 및 또는 너클 기구는 또한 편심기 기구로 대체된다.

구동 모터는 나타낸 것과 같이 AC 공급원 또는 DC 공급원을 갖는다. 모터 속도 제어 수단은 주파수 변환기, 즉 나타낸 것과 같이 인버터/정류기 또는 다른 모터 속도 제어 수단일 수 있다. 나타낸 실시형태는 비교적 큰 구동 모터를 갖는다. 대안적으로 더 작은 모터가 여분의 관성을 포함하는 구성에 사용 및 구성된다. 여분의 관성은 항상 연결되는 작은 플라이휠, 또는 높은 관성을 갖는 모터, 또는 높은 관성의 기어박스 (33) 또는 다른 기계적 수단의 형태일 수 있다. 여분의 관성은 또한 어떠한 방식으로 변할 수 있거나 분리 가능할 수 있다.

도 6 은 WO/SE2006/050055 에 기재된 것과 같은 하이브리드 종류의 개선된 프레스를 나타낸다. 이는 프레스의 플라이휠 (35) 을 구동하기 위한 제 1 구동 모터 (20) 에 더하여, 적어도 하나의 제 2 구동 모터 (22) 를 포함한다. 이러한 예에서, 하나의 정류기 (21b) 는 플라이휠 구동 모터 (20) 와 보조 제 2 구동 모터 (22) 에 각각 전력을 공급하는 적어도 두 개의 인버터 (21a, 22a) 에 공급된다. 이러한 구성은 전력이 모터에 의해 소비되기 전에 하나의 정류기에서 다른 정류기로 통과되는 위상보다 손실이 더 적은 이점을 갖는다. 대신 전력은 하나의 모터에서 정류기 (21b) 와 인버터 (21a, 22a) 사이의 공유된 DC 링크를 통해 다른 모터로 흐른다. 선택적인 긴급 브레이크 (31) 뿐만 아니라, 선택적인 기어박스 (39) 가 나타나 있다.

종래 기술인 도 4 는 전통적인 기계적 프레스로서 간단히 논의된다. 도 4 는 또한 종래 기술에 따른 전통적인 프레스 사이클에 대한 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 프레스 사이클은 보통 상사점 또는 TDC 에서 예컨대 시계방향으로 이동한다. 프레스가 전-프레싱 단계에서 밀폐되기 시작할 때, 프레스가 프레스 다이 또는 로더를 손상시키지 않고 작업물에 로드할 수 있는 충분한 여유가 없을 정도로 밀폐된 이후 한 지점이 나온다. 크랭크 각에 의해 측정된 이 지점은 다이 보호 또는 다이 보호각 (DP) 으로 불린다. (이 지점은 다른 방법으로 프레스 스트로크 내의 위치, 램과 다이 사이의 EDC 또는 BDC 로부터의 직선 거리 등과 같은 다른 말로 참조될 수 있다.) 프레스 사이클은 180 도 와 하사점 (BDC) 으로 연속하여 향한다. 점 (I) 에서, 프레싱 단계 (P) 동안 작업물은 충격을 받고, 프레스되거나 스탬프되고, 펀칭되고, 딥 드로잉 등을 받는다. 사이클은 하사점 (BDC) 을 지나 시계방향으로 계속되고 프레스는 개방되며 점 (UC), 즉 언로드 캠에 도달한다. 언로드 캠 각 (UC) 은 여기서 다이가 형성 이후의 부품을 끌어내고 언로드하기에 충분히 개방되었을 때의 제한점 또는 시간을 의미하는데 사용된다. 다이 보호각과 언로드 캠 각 모두는 상이한 품목의 생산 사이에서, 통상적으로 사용되는 블랭크와 블랭크가 다이 상에서 드로잉되는 깊이에 따라, 그리고 프레스 스트로크의 길이에 따라 다소 변할 수 있다.

처리된 작업물을 언로딩하기 위해 또는 새로운 블랭크, 즉 작업물을 로딩하기 위해 프레스에 접근하는 것은 UC 와 DP 사이의 시간 T₁ 동안인 것을 도 4 의 사이클 다이어그램에서 볼 수 있다. 이러한 시간은 프레스가 사이클 사이에 정지된다고 하더라도 제한되고, 보통 가능한 짧게 계획된다. 언로딩/로딩을 위해 사용 가능한 시간은 DP 와 P 사이 그리고 프레싱 (P) 과 UC 사이의 기간 (C) 으로 제한된다. 전통적인 프레스 사이클의 모든 점 (DP, P, UC) 은 고정된다.

도 9 는 블랭크 또는 작업물을 프레스에 로딩하고 그 후에 프레싱 (스탬핑, 펀칭 등) 단계 이후에 작업물을 제거하는 것과 관련된 개선된 프레스 생산 사이클의 다른 양태를 나타낸다. 프레스 사이클의 시작에서 프레스는 개방되고 플랭크가 로드될 수 있다. 프레스가 전 프레싱 단계에서 밀폐되기 시작할 때, 여기서 다이 보호각 (DP) 으로 불리는 지점이 나온다. 대응적으로, 비 프레싱 단계에서 프레스가 작업물 또는 다이가 손상되지 않고 작업물이 제거될 수 있기에 충분하게 개방된 이후 프레싱 단계를 따르는 지점이 또한 있다. 크랭크 각에 의해 측정된 이 지점은 언로드 캠 각으로 불린다. 언로드 캠 각 (UC) 은 여기서 다이가 개방되고 형성 이후에 작업물을 끌어내고 언로드 하기에 충분히 개방되었을 때의 제한 지점 또는 시간을 의미하는데 사용된다. 다이 보호 각과 언로드 캠 각 모두는 상이한 품목의 생산 사이에서, 통상적으로 사용된 블랭크 또는 작업물과 다이 상에서 작업물이 드로운되는 깊이에 따라 변할 수 있다.

따라서 도 9 에서, 나타낸 프레스 사이클의 단계는 전 프레싱 단계, 프레싱 단계, 그리고 후 프레싱 단계를 포함한다. 프레스 사이클은 따라서

- 제 1 비 프레싱 단계, 즉 보통 최대 프레스 속도 (W1) 가 가능한 빨리 도달되도록 가속하고, 또는 동기화할 때, DP 에서 가능한 빠른 속도록 가속하지만 언로더의 도착에 동기화되고, 그 후 DP 는 W1 로 가속되며,

- 제 2 단계는 최대 프레스 속도 (W1) 를 유지,

- 제 3 비 프레싱 단계는 가능한 늦게 Wp 로 감소시키고,

- 예컨대 Wp 의 프레싱을 위한 목표 속도를 갖는 프레싱 단계,

- 프레싱 단계 내에서 목표 속도 (Wp) 는 구체적인 스탬핑/드로잉/프레싱 기법에 따라 감소 및/또는 중단으로 유지할 수 있고,

*- 제 4 비 프레싱 단계는 가능한 빨리 (보통) W1 로 가속되고,

- 제 5 비 프레싱 단계는 고속 예컨대 W1 로 유지되고,

- 동기화할 때 예컨대 언로더 장치 또는 로봇에 대한 종속 장치인 프레스에 의해 UC 로 감속하고,

- 제 6 비 프레싱 단계는 가능한 늦게 속도를 0 으로 줄이고, 따라서 프레스는 요구되는 위치에 정지할 수 있다.

개선된 제어 방법에 의해 제공되는 개선된 프레스 사이클은 DP 와 UC사이인 프레스의 비 프레싱 시간을 실행하는 데 걸리는 시간을 짧게 함으로써 생산 사이클의 전체 시간이 종래 기술의 전통적인 기계적 프레스의 생산 사이클 시간보다 더 짧게 되는 것을 가능하게 한다. 특히, T₂ 로 나타낸 마지막 로딩점 (DP) 에서 가장 빠른 언로딩점 (UC) 까지의 시간 기간은 편심기를 프레싱 속도 (Wp) 보다 더 큰 속도로 구동하기 위해 W1 과 같은 증가된 속도로 구동 모터를 실행시키고 그 후 사이클의 마지막에서 프레싱 속도 (Wp) 또는 0 으로 감소시키는 것에 의해 짧아질 수 있다. 이는 도 8 (종래 기술) 과 비교한 도 9 의 속도 프로파일에서 T₂, ΔT₂ 에 대한 시간의 차이에 의해 다이어그램에 개략적으로 나타나 있다. 비록 개선된 프레스 사이클이 사이클 또는 별도의 사이클에 대하여 주로 설명되지만 이는 단일 스트로크 공정 및/또는 연속 공정에 적용될 수 있다. 후자의 경우 프레스는 생산 사이클 사이에 전혀 정지하지 않는다.

도 10 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적어도 하나의 제 2 구동 모터를 포함하는 하이브리드 기계적 프레스를 포함하는 개선된 프레스 라인의 작동 방법에 대한 흐름도이다. 방법은 프레스 사이클이 프레싱 단계와 다수의 비 프레싱 단계를 포함하는 것을 나타낸다. 방법은 또한 전 프레싱 단계, 프레싱 단계, 및 후 프레싱 단계를 포함함으로써 설명될 수 있고 이러한 경우 프레스 사이클의 마지막에서 반전 동작에 의한 실시형태이다. 흐름도는 개선된 프레스 라인의 프레스의 제어를 위한 이하의 블록을 포함한다.

139 프레스는 시작 전에 동기화를 기초로 하여 계산된 시간 동안 대기한다.

140a 예컨대 언로더와 동기화된 프레스를 가능한 빨리 가속하여 고속에서 DP 에 도달하게 한다.

140b DP 이후 가능한 빨리 최대 속도 (W1) 까지 가속한다.

141 W1 을 유지한다.

142 가능한 늦게 제 2 모터를 프레싱 속도 (Wp) 까지 감속한다.

142.5 플라이휠과 편심기 사이에 위치/속도 동기화에 의해 클러치가 연결되거나 되지 않는다.

143 프레싱 단계 (P) 동안, 예컨대 시간 (T_HS) 동안 가압되어 유지하는 것과 같이 프레싱/스탬핑 공정에 변동이 요구되지 않는다면 목표 속도를 Wp 로 설정한다.

143.5 플라이휠과 편심기 사이의 클러치의 연결을 해제한다.

144 제 2 모터를 W1 까지 가속한다.

145 가능한한 제 2 모터의 속도를 W1 로 유지한다.

147 다음 사이클에서의 로더에 대한 동기화를 준비한다.

149 다음 사이클에서 로더에 대한 최적의 동기화를 위해 선택된 시작 위치로 제 2 모터를 반전시킨다.

150 139 로 루프백 한다 (또는 정지한다).

따라서 하이브리드 종류의 프레스가 프레스 라인에 존재할 때, 제 1 (플라이휠) 구동 모터뿐만 아니라 제 2 구동 모터를 포함하는 프레스의 동기화는 제 1 모터 (20) 가 상기 프레스에 항상 기계적으로 결합되어 있지는 않고 제 2 모터 (22) 는 상기 프레스에 항상 기계적으로 결합되는 프레스 라인에서 실행될 수 있다.

도 11 은 다음 프레스 사이클의 시작 전에, 프레스가 사이클의 마지막에서 어떤 거리 동안 반전될 때 프레스 라인 내의 프레스의 제어 방법을 나타낸다. 제 1 (시계방향) 회전 방향 (R_C) 및 제 2 (반시계방향) 회전 (R_AC) 을 나타내는 도 16 의 다이어그램을 또한 참조한다. 이러한 변경식 양방향 사이클의 종류의 이점은 다이 보호까지 더 긴 가속 단계를 허락한다는 것이다. 따라서 단계 (40) ~ 단계 (47) 는 도 10 의 단계 (137 ~ 149) 와 유사하다.

도 12 는 제 1 모터 (20), 즉 프레스 라인의 하이브리드 프레스의 플라이휠 모터를 나타내는 제어 방법을 나타낸다. 이는 프레싱 단계 (P) 에 대해 클러치 (52) 가 연결되기 전에 요구된다면, 프레스의 제 2 모터가 제 1 모터 (20) 즉 플라이휠 모터와 동기화될 수 있는 블록 (51) 을 나타낸다. 이는 또한 이후의 프레싱 단계 (54) 에서 어떻게 플라이휠이 클러치에 의해 연결 해제되어 프레스는 Wp 보다 더 빠르게 구동될 수 있는지를 나타낸다.

도 13 은 동기화가 사용되지 않을 때 프레스 라인의 프레스의 제어 방법을 설명한다. 이 방법은

60 예컨대 가능한 빠르게 시작에서 W1 까지 가속,

61 모터 속도를 최대 속도 (W1) 로 유지,

62 가능한 늦게 모터 속도를 W1 에서 프레싱 속도 (Wp) 로 줄이고,

63 프레싱 단계 (P) 를 위한 Wp 와 같이 또는 요구되는 드로잉/스탬핑/벤딩/프레싱 처리에 따른 프레싱 속도 (예컨대 63") 의 변화로 모터 목표 속도를 설정,

64 제 4 비 프레싱 단계는 예컨대 가능한 빨리 W1 로 가속,

65 제 5 비 프레싱 단계는 가능한한 모터 속도를 최대 속도로 유지,

66 제 6 비 프레싱 단계는 0 으로 줄어드는 것에 의해 시작된다.

이러한 방법은 하이브리드 종류뿐만 아니라 개선된 서보 종류 프레스에도 적용될 수 있다. 프레싱 속도가 프레싱 동안 줄어든다면, 또는 프레스가 프레싱 단계 (P) 동안 가압되는 정지 상태로 유지된다면 그 후 클러치는 하이브리드 프레스의 경우 플라이휠을 편심기로부터 분리시키기 위해 반드시 연결 해제되어야 한다는 것을 주목해야 한다.

하나 이상의 구동 모터는 약계자 (field weakening) 로 알려진 제어 방법에 의해 프레스 사이클의 부분 동안 고속으로 실행하기 위해 제어될 수 있다.

이 방법은 가능한 적은 시간이 걸리는 전체 생산 사이클을 달성하기 위해 개선된 프레스를 제어하는 단계를 포함한다. 다른 제약은 예컨대 프레스에 대한 로딩/언로딩과의 조정 또는 동기화 및/또는 피크 전력 및/또는 이러한 프레스에 대한 에너지 소비를 최적화하기 위해, 상기 프레스 라인의 제어 방법에 포함 또는 조건적으로 포함될 수 있다. 이러한 피크 전력 및/또는 에너지 소비는 예컨대 속도 감속 기간 동안 가속 및 재생 브레이킹에 대해 최적화될 수 있다.

도 13 은 또한 도 10 및 도 11 의 흐름도와 관련하여 설명된 방법의 변화를 나타낸다. 어떤 작동에서, 예컨대 고온 스탬핑에서, 프레스는 프레싱 단계 동안 정지되고 (63") T_HS 로 나타낸 시간의 기간 동안 가해지는 압력 하에 작업물을 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 정지는 보통 BDC 의 위치, 또는 그 근처에서 실행된다. 하나 이상의 실시형태에 따른 개선된 프레스의 제어를 위해 하나 이상의 추가적인 기능 단계를 포함하는 것은 간단한 일이다.

도 14 는 로더 장치 또는 로더 로봇의 동작에 대한 프레스의 동기화를 위한 흐름도를 나타낸다. 나타낸 구동 모터는 단일 구동 모터 (20) 또는 제 2 또는 하이브리드 모터 (22) 일 수 있다. 도는

40a 로더가 DP 이전 또는 DP 에서 시간 내의 점에서 프레스를 떠나게 되는 시간에 의해 프레스가 도달할 수 있는 최대 속도인 WmaxDP 를 향해 가속,

40b 로더 장치 또는 로봇이 프레스를 벗어나는 신호를 수신,

40c 최대 속력 W1 까지 가속,

41 구동 모터를 W1 로 유지,

와 같은 블록에 의해 시작하는 프레스 사이클을 나타낸다.

로더가 프레스를 떠나는 시간은 예측할 수 있다. 제어 유닛은 DP 또는 DP 직전에서 로더가 떠날 때까지의 시간의 기간 내의 구동 모터에 대한 최대 가속을 계산한다. 구동 모터는 따라서 가속되지만 예측된 시간 이전에는 밀폐되지 않을 것이다.

프레스의 구동 모터의 전기 에너지 소비는 재생 브레이킹을 사용하여 개선 또는 매끄럽게 될 수 있다. 모터는 부분적으로 재생 브레이킹에 의해 줄어든 속도 또는 속도 0 으로 감속될 수 있다. 이는 예컨대 제 1 전 프레싱 단계 동안의 W1 ~ Wp 까지의 모터 속도의 감속, 및 프레싱 이후 W1 ~ 0 까지의 속도 감속이다. 본 발명의 실시형태에 따른 개선된 프레스를 포함하는 시스템이, 예컨대 감속 또는 브레이킹 동안 모터로부터 에너지 회수를 위한 에너지 회수 수단을 포함할 수 있다. 에너지 회수는 또한 시스템의 운동 에너지의 어떠한 다른 감소 또는 프레스 시스템의 관성의 변화 동안과 같은 것의 일부에서 발생하도록 구성될 수 있다. 에너지 회수 수단은 예컨대 전기적, 기계적 또는 화학적과 같은 어떠한 회수 수단일 수 있다. 예컨대 도 3 에서 기능 및/또는 장치의 조합을 포함하는 에너지 관리 장치/시스템 (210) 이 나타나 있다. 에너지 회수 및 관리는 하나 이상의 커패시터, 배터리, 플라이휠, 기계적 스프링 또는 압축성 유체의 저장소를 포함하는 장치와 같은 기계적 장치의 사용과 관계가 있을 수 있다. 예컨대, 프레스의 플라이휠에 저장된 에너지는 다른 프레스의 구동 모터 (20 또는 22)에 의해 에너지 최적화 방법에 사용되거나 또는 프레스 사이클의 일부 동안 제 2 모터 (22) 에 의해 전력 소비를 줄이는 데 사용될 수 있다.

저장된 에너지는 하나 이상의 프레스 사이클의 이하의 기간, 즉 프레스 사이클의 시작에서의 초기 가속, 프레싱, 프레싱 이후의 재가속 동안 주로 재사용된다. 회수된 에너지는 또한 또는 대신에 공급 그리드에 다시 공급될 수 있다. 도 3 은 100a ~ 100c 로 나타낸 세 개의 프레스의 구동 모터 Ma ~ Mc 에 각각 전력을 공급하는 세 개의 인버터를 제공하는 하나의 정류기를 나타낸다. 이러한 구성은 모터에 의해 소비되기 전에 전력이 하나의 정류기에서 다른 정류기로 흐르는 위상보다 손실이 더 적다는 이점을 갖는다. 대신에 전력은 정류기 (201) 와 프레스 (100a ~ 100c) 의 인버터 (101a ~ 101c) 사이의 공유된 DC 링크를 통해 하나의 모터에서 다른 모터로 흐른다.

예컨대 자동차 산업에서 통상적인 생산량은 개선된 프레스 라인의 에너지 최적화 특성은 예컨대 에너지 소비를 줄이는데 매우 유익한 것을 의미한다. 하지만 개선된 프레스 라인은 또한 기계적인 프레스가 발견되고, 가전 제품 또는 가정 용품, 산업용 선반, 금속 클래드 패널, 금속 캐비넷 및 금속 가구의 생산과 같은 적용을 위해 유압 프레스가 사용되는 어떠한 경우, 및 동전 블랭킹 또는 동전 주조를 위한 다른 스탬핑, 절단, 블랭킹, 노칭, 프레싱 및 딥 드로잉 적용에 사용될 수 있다.

금속 부품의 형성, 벤딩, 스탬핑, 펀칭, 딥 드로잉 등을 위해 사용되는 프레스에 대한 개선된 프레스 라인을 제공하는 것뿐만 아니라, 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 특성을 포함하는 프레스 라인이 또한 플라스틱 재료로부터 부품을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 상기 설명된 것과 같은 하나 이상의 개선된 기계적 프레스를 포함하는 개선된 프레스 라인이, 열가소성과 열경화성 플라스틱 두 가지 모두 및/또는 중합체 혼합물 및 복합물인 플라스틱 재료의 성형을 위해 적절하게 구성될 수 있다. 열가소성 플라스틱은 사출 성형, 열성형, 블로우 성형, 압출 및 다른 처리 기술의 사용을 가능하게 한다. 예컨대 적어도 사출 성형의 프레스 기능 부분, 다이 홀더 및 다이 클램핑 기능은 본 발명의 실시형태에 따른 기계적 프레스에 의해 실행될 수 있다. 열가소성 성형 프레스 성형 처리 속도가 통상적으로 100 ipm 일 때 프레스에 1,000 ipm 에 달하는 빠른 밀폐를 실행하는 능력을 주는 고속 서보 제어된 모터를 포함할 수 있다. 프레스는 수백 톤에서 1,500 톤의 압력, 또는 그 이상의 적절한 크기일 수 있다.

열경화성 플라스틱은 중합체 분자량 사이에 또한 교차결합이라고 불리는, 또는 때때로 고무 재료에 적용될 때, 경화라고 불리는 결합을 형성한다. 어떠한 열경화성 수지는 또한 열을 가함으로써 중합될 수 있다. 페놀 및 에폭시와 같은 재료는 압출 또는 이송되거나 고온의 주형 내에 압축될 수 있다. RIM (반동 사출 성형) - 성형된 폴리우레탄은 주형 내에 제어된 화학적 반작용을 요구한다. 이들이 주형에 들어갈 때 성분이 혼합되고 반작용할 때 주형은 또한 중합 반작용 베슬일 때, 만들어지는 것은 부품뿐만 아니라 플라스틱 재료가 또한 생성된다. 폴리우레탄 RIM 공정은 매우 가변적인 폼 코어 (foam-core) 부품에서 단단한 고형 부품까지 변하는 부품을 생산할 수 있다. 부품 밀도는 매우 광범위하게 변할 수 있고 또한 그 비중은 0.2 ~ 1.6 이다. 이 공정은 계기판과 같은 내부 부품과 또한 후드, 펜더, 범퍼와 같은 외부 부품 모두의 자동차 산업에서 광범위하게 사용된다. 유압 프레스는 종종 압축 성형에 사용된다. 본 발명은 프레스 사이클의 파라미터는 생산품을 성형에 맞게 적절하게 변화될 수 있고 이는 플라스틱 재료의 공정 요구 사항 및 부품의 벽 두께 등에 따라 변할 수 있는 용이함 때문에 매우 적절하다. 예컨대, 휴지 시간을 조정하기 위해, 여전히 가압되고 있는 다이가 정지하는 시간은 개선된 프레스에 의해 쉽게 설정될 수 있다. 프레스는 수 초에서 한 시간 이상까지의 가열 또는 경화 사이클을 위해 구성될 수 있다. 성형 치수 공차는 전기 프레스 모터의 서보 제어에 의한 프레싱 공정 동안 정확한 속도/위치 제어의 기회가 증가함으로써 개선된다. 압축 성형을 위한 프레스 크기는 또한 수백 톤에서 2,000 톤까지, 또는 그 이상의 적절한 크기일 수 있다.

이러한 플라스틱 성형 프레스 라인은 언로더 또는 다른 장치를 프레스에 대해 동기화 시킬 수 있다. 프레스는 또한 프레스 라인에서 언로더, 트리머, 스택커 또는 다른 장치에 대해 동기화될 수 있다. 로봇에 의해 성형을 위해 플라스틱 재료를 다이에 로딩하는 것은 대부분의 플라스틱 재료에 대해 필수적이지 않지만, 로봇 또는 매니퓰레이터 암은 플라스틱이 인서트 주위에 성형되기 전에 인서트 등을 다이에 위치시키는데 사용될 수 있다. 성형된 생산품의 제거 및 이들을 클리핑, 클리닝, 스푸르 (sprue) 제거 공구 또는 이와 유사한 공정으로 이송하는 것은 언로더 또는 로봇 언로더에 의해 실행될 수 있다. 성형된 부품을 쌓는 것, 또는 다른 공정으로 이송하는 것은 또한 로봇 또는 다른 장치에 의해 실행될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 프레스의 구동 모터는 360 도 크랭크 각보다 더 크게 뻗어 있거나 프레스 개방 거리에 관하여 표현될 때에는 동일한 개선된 프레스 사이클로 프레스를 작동하도록 제어된다. 종래의 기계적 프레스는 최대 360 의 프레스 사이클을 갖고 통상적으로 상사점 (TDC) 에서 시작하고 끝난다.

도 7a 는 종래 기술의 표준 프레스 사이클을 나타낸다. 이는 단일 회전 방향으로 360 도 사이클을 나타낸다. 사이클은 0/360 도에서 시작하고 정지한다. DP 와 UC 에 대한 상대적 위치는 개략적으로 나타나 있다.

도 7b 는 일반적인 실시형태를 나타낸다. UC 와 DP 사이인 기간 T₁ 의 위치가 도 7b 에 나타나 있다. 도 7c 는 프레스가 양방향성으로 작동하는 실시형태를 나타낸다. 실선으로 나타낸 시계방향 사이클 (S_C) 이 약 10 시 방향인 시작 (1) 에서 시작하고 약 2 시 방향의 DP_C 까지 시계방향으로 계속하여 이동하고, 약 10 시 방향의 UC_C 까지 돌고 약 2 시 방향인 정지 (1) 에서 마무리된다. 공정 또는 제품 요구 사항에 따라 시작/정치 위치는 도면에 나타낸 위치보다 TDC 에 더 가까울 수 있지만, 드물게는 UC 각 보다 더 멀리 떨어지게 된다. 유사하게 프레스는 그 후 파선으로 나타낸 반대 방향으로 회전하고, 약 2 시 방향의 시작 (2) 에서 시작하고 약 11 시 방향의 DP_AC 까지 반시계방향으로 계속하여 이동하고, 약 2 시 방향의 UC_AC 까지 계속하여 돌고 시계방향 회전에 대한 시작 (1) 위치와 동일한 위치인 약 10 시 방향의 정지 (2) 에서 마무리된다.

도 7d 는 프레스가 360 도 보다 더 큰 프레스 사이클을 통해 제 1 회전 방향으로 회전하는 대안적인 실시형태를 나타낸다. 생산 사이클의 마지막에서 프레스는 그 후 시작 위치로 반전된다. 이것이 도 10 에 흐름도로 나타낸 방법의 종류이다. 도 7d 는 실선이며 시계방향으로 약 1 시 방향의 DP_C 까지, 약 10 시방향의 UC_C 까지 시계방향으로 돌고 약 2 시 방향인 정지에서 마무리하기 위해 계속하는 약 10 시 방향에서의 시작을 나타낸다. 프레스는 그 후 약 10 시 방향의 시작 위치 (R_AC) 로 반시계방향으로 반전된다. 시작 및 정지 위치는 상기 실시예에서 나타낸 것과 같이 TDC 에 대해 대칭으로 구성될 수 있고, 또는 아닐 수도 있고, 시작 및 정지는 또한 도면 개략적으로 표시된 것보다 TDC 에 더 근접하여 위치될 수 있다. 시작/정지는 보통 UC 각 또는 그 부근보다 TDC 에서 더 떨어져서 위치되지 않는다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면 개선은 모든 번갈아 일어나는 사이클에 대한 프레스 공정의 회전 방향을 변경하는 대신 프레스가 연속적인 프레스 생산 사이클 공정 사이에서 뒤로 이동하는 전기 구동 모터를 포함하는 기계적 프레스를 작동하기 위한 방법에 제공된다. 이 실시형태는 설계 또는 다른 이유에 의해 프레스 사이클의 완료를 위해 역으로 구동될 수 없는 프레스에 대해 특히 유리하다.

본 발명의 다른 그리고 바람직한 실시형태에 따르면 개선은 프레스가 로봇 제어 유닛에 의해 일부 제어되는 전기 구동 모터를 포함하는 기계적 프레스를 작동하기 위한 방법에 제공된다. 도 17 은 두 개의 로봇 제어 유닛이 또한 프레스에 대한 제어 수단을 포함하는 프레스 라인에 대한 간단한 단일 프레스 예를 나타낸다. 도 17 은 로더 위치에 있는 로봇 (118) 과 언로더 위치에 있는 제 2 로봇 (119) 이 설치된 프레스 (100) 를 나타낸다. 로봇 (118) 은 로봇 제어 유닛 (218) 에 의해 그리고 로봇 (119) 은 제어 유닛 (219) 에 의해 제어된다. 프레스 (100) 가 나타나 있고, 이러한 경우 두 개의 구동 모터를 가지며, 이는 도 6 의 모터 (20, 22) 로 간주될 수 있다. 자동화 제어기 (200) 는 도 1, 3 의 프레스 자동화에 대한 관리상의 제어기이며, 앞서와 같이 필드버스를 통해 통신하며, 이러한 경우 프로피버스 (profibus) (117) 를 통해 프레스 제어기 (110) 와 통신한다. 게다가 자동화 제어기 (200) 는 각각의 로봇 제어 유닛 (218 및 219) 과 통신한다. 두 개의 로봇 제어 유닛은 이 실시예에 나타낸 것과 같은 디바이스 넷 (Device Net) (DN) 연결일 수 있는 다른 필드버스에 의해 연결된다. 로봇 제어기 (218) 에 포함된 로봇 제어기 동기화 기능 (RS) 주 장치는 프로피버스 라인 (117') 을 통해 RS 종속 장치 (1) 및 RS 종속 장치 (2) 에 연결된다. 로봇 제어 유닛 (219) 은 또한 RS 주 장치 및 RS 종속 장치를 포함한다.

이러한 실시형태에서, 프레스에 대한 동기화 및 어떤 필요한 속도 기준을 위한 계산은 로봇 제어 유닛 (218, 219) 에서 실행된다. 적어도 하나의 로봇 제어 유닛 (218, 219) 은 로봇에 대해 외부에 있는 축선을 제어할 수 있게 구성된다. 따라서 프레스 사이클의 적어도 일부 동안 로봇 제어기는 마치 로봇의 추가적인 축선인 것처럼 프레스를 제어한다. 예컨대 도 17 의 개요에서 제어기 개요는 이하와 같이,

a) 제어 유닛 (218) 은 로봇 (118) (로더로서의 로봇) 의 경로를 계산,

b) 제어 유닛 (218) 은 W1 의 값을 계산,

c) 제어 유닛 (218) 은 프레스 속도가 제어되는 것을 나타내는, 프레스 사이클 (도 9 참조) 의 시작의 제 1 W1 속도 부분을 위한 프레스 구동 장치에 속도 기준을 전송하고, 이는

(ⅰ) 가속하여 가능한 빨리 최대 프레스 속도 (W1) 에 도달, 또는 동기화할 때, 가능한 빠른 속도록 DP 로 가속하지만 언로더의 도착에 대해 동기화되고,

(ⅱ) DP 이후에 W1 으로 가속,

(ⅲ) 가능한한 W1 에 유지하는 단계를 포함한다.

제 1 단계 (ⅰ) 에서 프레스 및 로더 로봇은 언로딩이 발생할 때의 시간 동안 로더에 대해 종속 장치로서 구동될 수 있고, 그 후 로딩이 발생하는 시간 동안, 프레스는 로더에 대해 종속 장치가 되는 것을 주목해야 한다.

도 19 는 다른 바람직한 실시형태에 따른 개선된 프레스 라인의 양방향성 프레스 사이클에 대한 속도 프로파일이다. 도는 프레스 사이클에서 모터 속도 (W) 에 대한 설정 지점을 계산하는 하나의 방식을 나타낸다. 나타낸 프레스 사이클에서, 모터는 Z₁ 에서 0 점을 지나고 최대 음의 속도 (Wr) 에서 반전되고, 그 후 감속되고 Z₂ 에서 0 점을 지난다. 설정 지점은 최대 속도 (W1), DP 에서의 속도 (W_DP) 및 프레싱 (Wp) 동안의 속도에 대해 계산된다. 이러한 설정 지점은 도 17 에 나타낸 구성의 제어 유닛 (218, 219) 와 같은, 동기화 제어 신호를 계산하고 발생하는 로봇 제어 유닛에 의해 발생된다.

도 20 은 개선된 프레스 라인에 의한 프레스 사이클의 일부 동안 두 개의 프레스 (100n 및 100 n+1) 에 관한 로봇 동기화에 대한 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 다이어그램은 좌측에서 우측으로 향하는 작업 흐름 방향인 화살표 (F) 에 의해 나타난다. 동기화된 이동은 SS 에서 시작하고 ES 에서 끝난다. 이는 로봇이 이를 언로드 하기 위해 프레스에 들어갈 수 있는 위치 (언로드 캠 UC) 를 프레스가 지날 때 언로딩을 위해 기다리기 위한 점에 도달해야 하는 하나의 동기화 전략의 목적을 나타낸다. 프레스 사이클에 대하여서 다이어그램의 원형 부분은 약 1 시 방향에서 시작해서 약 10 시 방향 직전인 ES 에서 끝나는 동기화된 이동 사이클을 나타낸다.

하나 이상의 마이크로프로세서 (또는 프로세서 또는 컴퓨터) 는, 예컨대 도 10 ~ 14 를 참조로 설명된 것과 같은 본 발명의 하나 이상의 양태에 따른 방법의 단계를 수행하는 중앙 처리 장치 (CPU) 를 포함한다. 방법 또는 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 접속할 수 있는 메모리의 적어도 일부에 저장된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램의 도움으로 실행된다. 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 특별히 개조된 컴퓨터 또는 프로세서 대신에 하나 이상의 일반적인 목적의 산업용 마이크로프로세서 또는 컴퓨터에서 또한 실행될 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 또는 프로세서가 예컨대 도 10 ~ 14 및 도 9 의 속도 프로파일과 관련되고, 하나 이상의 회전 방향으로 프레스를 구동하는 것에 관한 도 7c, 7d 및 도 16 과 관련되어 설명된 방법, 동기화에 관한 도 15, 17, 18 과 관련되는 전술된 방법을 위한 방정식, 알고리즘, 데이터, 저장된 값, 계산 등을 사용하여 실행되게 하는 컴퓨터 프로그램 코드 구성 요소 또는 소프트웨어 코드 부분을 포함한다. 프로그램의 일부는 상기와 같이 프로세서에 저장될 수도 있지만, 또한 ROM, RAM, PROM, EPROM 또는 EEPROM 칩 또는 이와 유사한 것 또는 다른 적절한 저장 수단에 저장될 수 있다. 이 프로그램 또는 어떤 프로그램의 일부 또는 전체는 또한 자기 디스크, CD-ROM 또는 DVD 디스크, 하드 디스크, 자기 광학 메모리 저장 수단, 휘발성 메모리, 펌웨어와 같은 플래쉬 메모리와 같은 적절한 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체에 부분적으로 (또는 중심적으로) 저장되거나, 또는 데이터 서버에 저장된다. Sony 메모리 스틱 (TM) 과 같은 제거 가능한 메모리 매체 및 다른 제거 가능한 플래쉬 메모리, 하드 드라이브 등을 포함하는 다른 알려진 및 적절한 매체가 또한 사용될 수 있다. 프로그램은 또한 인터넷과 같은 공용 네트워크를 포함하는 데이터 네트워크로부터 일부가 공급될 수 있다. 설명된 컴퓨터 프로그램은 또한 동일한 시간 이상 또는 이하에서 다수의 상이한 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템에서 실행할 수 있는 분산된 적용으로서 일부가 구성될 수 있다.

상기의 것이 본 발명의 대표적인 실시형태를 설명하지만, 첨부된 청구항에서 정의된 것과 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 나타낸 해결책에 대해 어떠한 변동 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 주목해야 한다.

Claims

변속 전기 구동 모터 (22) 를 갖는 적어도 하나의 기계적 프레스, 램 (23), 프레스를 작동시키기 위한 기계적 수단 (27, 25) 및 로딩 (118), 언로딩 (119) 또는 프레스 (100) 하기 위한 적어도 하나의 다른 장치를 포함하고,
또한, 상기 프레스 라인은 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱의 일부분 동안 동기화를 수행하는 과정을 포함하고,
상기 동기화는 연속적 또는 동적 또는 적응적인 방법으로 상기 변속 전기 구동 모터 (22) 를 제어하고 변속 전기 구동 모터의 속도를 변경하여, 상기 프레스 라인에서의 상기 적어도 하나의 다른 장치의 운동 또는 위치에 상기 프레스의 운동을 동기화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 프레스 사이클의 일부분을 적어도 하나의 프레싱 또는 비프레싱 동안 상기 다른 장치를 제어하고, 상기 다른 장치의 운동을 상기 프레스 또는 상기 프레스 라인의 다른 프레스가 될 수 있는 다른 장치의 운동 또는 위치에 동기화하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 프레스를 제어하고, 상기 프레스 사이클의 일부분을 적어도 하나의 프레싱 또는 비프레싱 동안 상기 프레스 또는 상기 다른 장치의 운동을 동기화하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 프레스 및 상기 다른 장치는 서로 종속되거나 독립적인 것을 특징으로 하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 다른 장치를 제어하여 상기 프레스, 다른 프레스 또는 상기 라인의 또 다른 장치 중 어느 하나의 장치의 운동에 대해 동기화하고, 프레스 사이클의 제 2 부분 동안 상기 프레스, 다른 프레스 또는 상기 라인의 또 다른 장치 중 다른 하나의 장치의 운동에 대해 동기화하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 프레스 라인의 다른 장치의 하류에 있는 장치의 운동 또는 위치에 대하여 동기화하기 위해 상기 다른 장치를 제어하는 것을 포함하고, 상기 프레스 사이클의 제 2 부분 동안 상기 프레스 라인의 다른 장치의 상류에 있는 장치의 운동 또는 위치에 대해 이를 동기화하기 위해 상기 다른 장치의 운동을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 가능한 빠르게 작동시키기 위해 상기 다른 장치를 제어하고, 상기 프레스 사이클의 제 2 부분에서 가능한 빠르게 작동시키기 위해 상기 프레스의 운동을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 장치 (100, 118, 119) 가 프레스 사이클의 일부에서 어떤 지점에 도달할 때의 예상 시간을 계산하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 다른 장치 또는 제어기에 상기 예상 시간을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다른 장치는 로더, 언로더, 로봇, 다른 프레스로 이루어진 그룹으로부터의 어떠한 것일 수 있는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다른 장치는 상기 프레스를 로드하기 위해 설치되는 적어도 하나의 로더 장치 또는 적어도 하나의 로봇인 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다른 장치는 상기 프레스를 언로드하기 위해 설치되는 적어도 하나의 언로더 장치 또는 적어도 하나의 로봇인 프레스 라인의 작동 방법.
제 9 항에 있어서, 프레스 사이클의 적어도 한 부분 동안 상기 프레스에 대한 종속 장치로서 언로더 장치 또는 로봇의 동기화, 및 상기 언로더 장치 또는 로봇에 대한 종속 장치로서 로더 장치 또는 로봇의 동기화, 및 상기 로더 장치 또는 로봇에 대한 종속 장치로서 상기 프레스를 동기화하는 것을 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 로더 또는 언로더 장치 또는 로드하기 위해 설치되는 로봇의 제어를 포함하고, 각각 상기 프레스를 언로드하고 언로더로서 작동하기 위한 장치를 또한 제어하고, 각각 다른 프레스의 로더인 것을 특징으로 하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로더 장치 또는 언로더 장치 중 하나 이상은 쌍으로서 로드 또는 언로드를 수행하기 위해 함께 작동하는 두 개의 장치 또는 로봇으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 14 항에 있어서, 함께 작동하는 상기 두 개의 장치 중 제 1 장치 또는 로봇은 쌍으로 된 제 2 장치 또는 로봇에 종속하여 동기화되도록 제어되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 로봇 제어 유닛 (218, 219) 이 로봇 (118, 119) 의 경로를 계산하고, 프레스에 대한 동작 및 위치를 계산하며 동기화된 운동을 위한 제어 값을 제어 유닛 (110) 또는 프레스 (100) 의 구동 유닛 (111) 에 전송하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 로봇 제어 유닛 (218, 219) 이 로봇 (118, 119) 의 경로를 계산하고, 프레스에 대한 동작 및 위치를 계산하며 토크 또는 속도 또는 위치 셋포인트 값 중 어느 하나를 제어 유닛 (110) 또는 프레스 (100) 의 구동 유닛 (111) 에 전송하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 프레스의 적어도 하나의 프레스 사이클에 맞추기 위해 전기 구동 모터 (22) 의 속도를 제어어하는 것을 추가로 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 구동 모터의 속도를 제어하여, 하류 처리의 상태, 상류 처리의 상태, 전체 전력 또는 에너지 소비, 전력 소비 피크의 보정으로 이루어진 그룹으로부터의 파라미터에 따라 상기 프레스 라인을 최적화하는 것을 또한 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 전체로서 정해진 프레스 사이클의 대상 시간에 맞도록, 적어도 하나의 프레스 사이클 동안 감소된 전력 요구 또는 에너지 소비를 기다리거나 더 늦게 작동하거나 맞추도록 상기 전기 구동 모터의 속도를 제어하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스의 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 부분 동안 상기 적어도 하나의 전기 구동 모터 (20, 22) 의 속도 (W)는 변하도록 제어되고 프레스 사이클의 프레싱 부분 동안 상기 구동 모터의 속도 (Wp) 보다 더 큰 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프레스 사이클은 생산 사이클의 제 1 회전 방향으로 실행될 수 있고 크랭크 각 또는 편심기 (27) 회전의 360 도 이상으로 뻗어 있는 프레스 라인의 작동 방법.
제 22 항에 있어서, 상기 제 1 회전 방향 (S_C) 으로 실행되는 상기 프레스 사이클은 각각의 완료된 프레스 사이클의 끝에서 상기 구동 모터를 반전하고 제 2 회전 방향 (S_AC) 으로 작동하는 단계를 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 모터의 속도는 시간의 기간 동안 프레싱 동안의 모터 속도 (Wp) 보다 더 큰 고속 또는 최고 속도 (W1) 로 유지되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 구동 모터의 속도는 프레싱 속도 (Wp) 로부터 줄어들고 상기 프레스 사이클의 프레싱 부분 동안 시간의 기간 동안 속도 0 에 접근할 수 있는 프레스 라인의 작동 방법.
제 25 항에 있어서, 제어 출력값을 전기 구동 모터의 구동 제어 수단에 제공하고, 일 주기 동안 (T_HS) 상기 모터는 감속되고, 프레스는 정지에서 BDC 또는 그 근사값에 이르는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 또는 제 23 항에 있어서, 이전의 앞선 프레스 사이클 정지 위치 또는 속도 0 위치로부터 제 2 회전 방향 (R_AC) 으로 후퇴한 크랭크 각의 복수의 각도인 각각의 프레스 사이클에 대한 사이클 시작 위치로 상기 램을 운동시키기 위해 w전기 구동 모터의 상기 구동 제어 수단에 제어 출력을 제공하는 것을 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 프레스는 제 1 회전 방향 (R_C) 으로부터 제 1 프레스 사이클의 정지 (정지 1) 와 제 2 프레스 사이클의 시작 (시작 2) 사이의 복수의 각도를 넘어 제 2 회전 방향 (R_AC) 까지 반전하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 모터는 각각의 연속적이고 완료된 프레스 사이클 사이에서 상기 모터 회전 동작은 제 1 회전 방향 (C) 으로부터 제 2 및 반대 회전 방향 (AC) 으로 반전되도록 제어되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터는 부분적으로 재생 브레이킹에 의해 줄어든 속도 또는 속도 0 으로 감속되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 모터 속도는 동기화를 위해 시간의 기간 동안 언로드 캠 (UC) 또는 그 근처에 도달할 때 프레스를 느리게 하도록 가변적으로 제어되고 다음 프레스 사이클의 다이 보호 (DP) 위치 또는 그 근처에 도달하기 전에 프레스를 재가속하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스 라인은 플라이휠 (35) 을 포함하는 추가적인 구동 모터 (20) 를 포함하는 프레스 라인의 작동 방법.
제 32 항에 있어서, 상기 변속 구동 모터 (22) 속도 또는 위치는 상기 프레스의 클러치의 연결 이전 단계 및 연결 단계 중 하나 이상의 단계 동안 상기 추가 구동 모터 (20) 또는 상기 플라이휠 (35) 의 속도 또는 위치와 동기화되도록 제어되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 클러치의 작동은 상기 프레스의 상기 변속 전기 구동 모터 (22) 에 상기 프레스의 운동 또는 위치를 동기화하도록 작동되는 프레스 라인의 작동 방법.
제 33 항에 있어서, 플라이휠 구동 모터 (20) 는 상기 프레스 또는 상기 프레스 라인에 대해 피크 전력 소비, 에너지 소비 및 사이클 시간 중 하나 이상을 최적화 또는 최소화하도록 제어되는 프레스 라인의 작동 방법.
변속 전기 구동 모터 (22) 를 갖는 적어도 하나의 기계적 프레스, 램 (23), 프레스를 작동시키기 위한 기계적 수단 (27, 25) 및 로딩 (118), 언로딩 (119) 또는 프레스 (100) 하기 위한 적어도 하나의 다른 장치를 포함하고, 상기 프레스는 적어도 하나의 상기 전기 구동 모터의 속도가 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비 프레싱 부분 동안상기 프레스가 동기화 상태로 들어가고, 상기 모터의 속도는 연속적 또는 동적 또는 적응적인 방법으로 제어되고, 프레스 사이클의 적어도 하나의 프레싱 또는 비프레싱 부분에 있어서, 상기 프레스 라인에서의 적어도 하나의 다른 장치의 운동 또는 위치와 동기화되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 다른 장치를 제어하고 또한 상기 다른 장치의 운동을 상기 프레스, 상기 프레스 라인에서 다른 프레스일 수 있는 다른 장치의 운동 또는 위치와 동기화하기 위한 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 로더 또는 로더 로봇이 상기 적어도 하나의 다른 장치이고 상기 프레스는 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 로더 또는 로더 로봇의 운동과 동기화되도록 제어되는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항 또는 제 38 항에 있어서, 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 다른 장치를 제어하여 상기 프레스, 다른 프레스 또는 상기 프레스 라인의 또 다른 장치 중 어느 하나의 장치의 운동 또는 위치에 동기화하고, 프레스 사이클의 제 2 부분 동안 상기 프레스의 운동을 제어하여 상기 프레스, 다른 프레스 또는 상기 프레스 라인의 또 다른 장치 중 다른 하나의 장치의 운동 또는 위치에 동기화하는 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 프레스 사이클의 제 1 부분 동안 상기 프레스 라인에 있어서 상기 프레스, 다른 프레스 또는 다른 장치가 될 수 있는 하류 장치의 운동 또는 위치와 동기화하기 위한 다른 장치를 제어하고, 상기 프레스 사이클의 제 2 부분 동안 상기 다른 장치의 상류의 운동 또는 위치와 동기화하기 위한 상기 다른 장치의 운동을 제어하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 제 1 및 제 2 로봇 (118, 119) 과 같은 움직임을 일정하게 하는 방법으로서, 상기 프레스 라인에서 상기 제 1 장치를 제 2 장치와 동기화하도록 제어하는 수단을 추가로 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 프레스 (100a-c) 및 로봇 (118, 119) 과 같은 장치를 통해 지점 또는 위치를 동기화하는 방법으로서, 상기 프레스 라인에서 상지 제 1 장치를 제 2 장치와 동기화하도록 제어하는 수단을 추가로 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 장치 (100, 118, 119) 가 프레스 사이클의 일부에서 어떤 지점에 도달할 때의 예상 시간을 계산하기 위한 수단을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 43 항에 있어서, 장치 (100, 118, 119) 가 다른 장치 또는 제어기의 일부에서 어떤 지점에 도달할 때의 예상 시간을 계산하기 위한 수단을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항 내지 제 38 항 및 제 40 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇 (118, 119) 의 경로를 계산하기 위한, 그리고 프레스에 대한 운동 또는 위치의 계산을 위한 수단 및 계산을 기초로 한 동기화된 운동을 위한 제어값을 프레스 (100) 의 제어 유닛 (110) 또는 구동 유닛 (111) 에 전송하기 위한 수단을 갖는 로봇 제어 유닛 (218, 219) 을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항 내지 제 38 항 및 제 40 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 로봇 (118, 119) 의 경로를 계산하기 위한, 그리고 프레스에 대한 동작 설정값의 계산을 위한 수단 및 토크, 속도 및 위치 중 하나 이상의 설정값을 프레스 (100) 의 제어 유닛 (110) 또는 구동 유닛 (111) 에 전송하기 위한 수단을 갖는 로봇 제어 유닛 (218, 219) 을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스가 제 1 프레스 사이클의 정지 (정지) 와 제 2 프레스 사이클의 시작 (시작) 사이의 복수의 각도를 넘어 제 1 회전 방향 (R_C) 으로부터 제 2 회전 방향 (R_AC) 까지 반전할 수 있도록 상기 프레스를 제어하기 위한 수단을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스 사이클이 제 1 회전 방향 (S_C 또는 R_C) 으로 실행될 수 있고 각각의 완료된 프레스 사이클의 끝에서 상기 구동 모터를 반전하고 제 2 회전 방향 (S_AC 또는 R_AC) 으로 작동하는 단계를 포함하도록 상기 프레스를 제어하기 위한 수단을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 변속 전기 구동 모터 (22) 와 추가적인 플라이휠 구동 모터 (20) 의 전체 소비의 전체 전력 또는 피크 전력을 제한하기 위한 전력 제한기 장치를 포함하는 에너지 또는 전력 관리 수단을 또한 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스는 하나의 처리 장치는 안전 당치를 제어하고, 다른 처리 장치는 장치의 유지부를 제어하는 적어도 두 개의 처리기 (111, 121) 또는 CPU 에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항 또는 제 50 항에 있어서, 상기 프레스의 구동 모터 (22) 는 처리기 또는 CPU 에 의해 제어되고, 한 속도에서 다른 속도로 프레스를 가속하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 처리기 (111, 121) 또는 CPU 는 인더스트리얼 필드 버스 (117, 127) 에 연결되는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스 라인은 다수의 프레스 라인 중 하나인 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 프레스 동작 및 장치 동작 중 하나 이상을 위한 제어기가 프레스 라인의 동기화를 위한 계산을 실행하기 위해 수단 (SC, 218, 219) 을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스 라인을 위한 제어기는 프레스 라인의 동기화를 위한 계산을 실행하기 위해 수단 (SC, 218, 219) 을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 프레스 라인에는 상기 프레스, 다른 프레스 (Ma ~ Mc) 또는 상기 프레스 라인의 다른 장치 (118, 119) 에 포함된 하나 이상의 전기 모터 (20, 22) 에 대해 동시에 전력을 공급할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 정류기 (201) 를 포함하는 적어도 하나의 전력 공급 장치가 설치되는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항 또는 제 56 항에 있어서, 상기 프레스 라인에 대한 적어도 하나의 전력 공급원은 단일 정류기, 단일 DC-링크, 다중 인버터로 이루어진 그룹으로부터의 어떠한 장치를 포함할 수 있는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 57 항에 있어서, 적어도 하나의 전기 전력 공급 중 하나의 전기 전력 공급 장치 (21b, 201) 는 하나 이상의 전기 모터를 포함하는 프레스에 전력을 공급하도록 배치되는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기계적 프레스는 크랭크, 너클, 링크, 캠, 스크류, 볼 스류, 랙 타입 기계구조 중에서 선택된 전달 형태를 포함하는 프레스를 작동하기 위한 기계적인 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기계적 프레스는 상기 구동 모터의 속도 또는 위치를 측정하기 위한 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 시스템은 플라이휠 (35) 을 포함하는 추가적인 구동 모터 (20) 를 포함하는 기계적 프레스를 적어도 하나 포함하고, 상기 추가적인 구동 모터 (20) 는 상기 프레스를 구동하도록 연결되는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 시스템은 동기화되거나 상기 프레스 라인의 피크 전력 소비에 최소한으로 최적화된 상기 프레스에 에너지를 회수하기 위한 에너지 회수 수단 또는 저장 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 프레스 라인의 에너지 소비를 최소화하기 위해 동기화, 최적화, 또는 동기화 및 최적화되는 상기 프레스 내의 에너지 회수를 위한 에너지 회수 수단 또는 저장 수단을 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
제 36 항에 있어서, 상기 시스템은 하나의 제 1 모터 (20) 는 상기 프레스에 항상 기계적으로만 연결되지는 않고 제 2 모터 (22) 는 상기 프레스에 항상 기계적으로 연결되도록 하나 이상의 모터가 상기 프레스의 운동을 적어도 하나의 상기 다른 장치에 동기화하도록 제어되는 상기 프레스를 포함하는 프레스 라인을 포함하는 시스템.
프레스 라인의 작동을 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터-판독 가능한 매체로서, 상기 프레스 라인은 적어도 하나의 전기 구동 모터 (23) 를 갖는 적어도 하나의 기계적 프레스, 램 (23), 프레스를 작동하기 위한 기계적 수단 (27, 25), 및 로딩 (118), 언로딩 (119) 또는 프레스 (100) 하기 위한 적어도 하나의 다른 장치를 포함하고, 상기 프레스에는 적어도 하나의 상기 구동 모터의 속도는 프레스 사이클의 적어도 하나의 상기 프레싱 또는 비 프레싱 부분 동안 변하도록 프레스의 작동을 위한 적어도 하나의 전기 구동 모터 (22) 가 설치되고, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 또는 프로세서가 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터 코드 수단 및 소프트웨어 코드 부분 중 하나 이상을 포함하는 프레스 라인의 작동을 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터-판독 가능한 매체.
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블랭크 또는 작업물 상에 프레싱, 벤딩, 스탬핑, 열간 스탬핑, 딥 드로잉, 커팅, 노칭, 블랭킹, 주조, 펀칭으로 이루어진 그룹으로부터의 어떠한 공정을 위한 단일 스트로크, 연속 작업 또는 두 가지 모두를 위해 제 36 항 내지 제 38 항 및 제 40 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 라인을 포함하는 시스템의 사용 방법.
플라스틱을 포함하는 재료 상에 프레싱, 성형, 압축 성형, 반작용 성형, 반작용 사출 성형, 블로우 성형, 도우 (dough) 성형, 사출 성형, 열가소성 성형으로 이루어진 그룹으로부터의 공정을 위한 단일 스트로크 또는 연속 작업 또는 두 가지 모두를 위해 제 36 항 내지 제 38 항 및 제 40 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 라인을 포함하는 시스템의 사용 방법.