CZ19211U1 - Řídicí systém k řízení mechanismů, zejména řízení mechanismu odstávky sklářského tvarovacího stroje - Google Patents

Description

Řídicí systém k řízení mechanismů, zejména řízení mechanismu odstávky sklářského tvarovacího stroje

Oblast techniky

Technické řešení se týká systému k řízení mechanismů, zejména řízení mechanismu odstávky sklářského tvarovacího stroje. Dále se týká návrhu a rozboru průběhu pohybu pro toto řízení s vlastními parametry řízení.

Dosavadní stav techniky

Mechanismus odstávky sklářského tvarovacího stroje slouží k přemisťování vytvarovaného skleněného výrobku nebo skupiny vytvarovaných skleněných výrobků z pevné odstávkové desky, která se obvykle nazyva odstávka, sklářského tvarovacího stroje, na pohybující se dopravní pás. K tomuto účelu je mechanismus odstávky vybaven přesouvacím členem, jehož úkolem je zachytit skleněné výrobky na odstávkové desce sklářského tvarovacího stroje a po celou dobu jejich přesunu na dopravní pás zajišťovat jak jejich vzájemnou polohu, tak ale také i jejich polohu vůči mechanismu. To vše za účelem zajištění jejich bezpečného, co nej rychlejšího a nejpresnějšího přesunu z odstávkové desky na dopravní pás stroje. Požadované pohyby mechanismu a nastavení jeho přesouvacího členu jsou přímo závislé na počtu sekcí a výrobní rychlostí řadového tvarovacího stroje, rozměrech, výchozí a požadované cílové poloze výrobků na dopravním pásu.

Řídicí systémy, určené k řízení těchto mechanismů, jsou většinou určené k řízení většího počtu stejných mechanismů. Vlastní řízení může být určeno pouze k řízení jedné nebo více odstávek. Další možností je, že řízení je součástí řídicího systému i dalších částí sklářského tvarovacího stroje. Je nutné, aby mechanismy odstávek byly řízeny v synchronizaci s výrobním cyklem celého sklářského tvarovacího stroje. Je proto potřeba zajistit synchronizační signál. To lze u společného řízení zajistit pomocí vhodné interní komunikace, u vlastního řízení pak většinou pomocí digitálního signálu pro každý mechanismus odstávky. Obvykle je tento signál přiveden v okamžiku, kdy je odstávka ve výchozí (čekací) poloze. Ta je sice běžné seřizovatelné, ale signál přichází pouze v době, kdy je odstávka v této poloze, Motory k pohonu odstávek mohou být podle použitého principu vybaveny zpětnou vazbou a také seřizovatelnými referenčními snímači, což je běžně používaný princip u pohonů v průmyslové automatizaci. Běžně se používá princip řízení rychlosti a směru otáčení, změny pohybu podle jednoho z předem definovaných vačkových průběhů a korekce průběhu. Řízení je obvykle přizpůsobeno k řízení pouze jednoho typu odstávkového mechanismu. Nevýhodou současných systémů je skutečnost, že pokud nevyhovuje předem definovaný vačkový průběh a nelze jej správně definovat pomocí předem definovaných korekcí, nemá uživatel možnost ovlivnit průběh pohybu.

Známé řešení takového řízení je obsaženo v dokumentu EP 1873 091 A2, a v jeho ekvivalentech US 2007/0297874 Al, JP 2008007401, AU 2007205513, o názvu „Mechanism for conveying an artikle¹' (Mechanismus k dopravě výrobků). Tento mechanismus obsahuje alespoň jeden servořízený člen, dále první servomotor k ovládání uvedeného členu v souladu s vačkovým profilem, kde uvedený vačkový profil má řadu segmentu s kontinuální Bezierovou křivkou, kde každý segment je definován vstupy segmentu s Bezierovou křivkou. Tento řídicí mechanismus je značně složitý, existuje zde mnoho korekčních parametru, ktere mohou být pro uživatele obtížně srozumitelné tak. aby správné ovlivnil průběh pohybu.

Známá řešení jsou také obsažena v zaniklém dokumentu CZ 296596, „Mechanizmus odstávky sklářského tvarovacího stroje“ a v dokumentu, který byl vzat zpět (withdrawn) EP 1630 112, „A pusher systém for hollow glassware forming machine“ (Presouvací systém pro stroj na tvarování dutých skleněných výrobků). Platí pro né v podstatě totéž, co pro předchozí dokument.

- 1 CZ 19211 Ul

Podstata technického řešeni

Uvedené nedostatky odstraňuje řídicí systém k řízení mechanismů, které obsahují dvě rotační osy a alespoň jeden z výstupů k ovládání dalších funkcí, zejména k řízení mechanismu odstávky sklářského stroje, opatřeného dvěma rotačními pohánčcími jednotkami, propojenými pomocí převodů s rotačními osami, a dále s přesouvacim čienem, přičemž řídicí systém je vybaven řídicím elektronickým vačkovým profilem pro každou z poháněčích jednotek, kde tvar vačkového profiluje stanoven simulačním a editačním počítačovým programem k ověřeni správného průběhu pohybu, podle technického řešení, jehož podstatou je, že systém obsahuje první obvod pro mechanismus odstávky a druhý obvod pro řídicí systém odstávky, přičemž vačkový profil je vyto jádřen spojitým průběhem úhlových rychlostí obou rotačních os v závislosti na čase.

V jednom příkladu provedení se první obvod skládá z následujících prvků: z první hnací jednotky, propojené s první rotační osou, ze druhé hnací jednotky, propojené se druhou rotační osou, z ventilové jednotky, propojené s pneumatickým mechanismem k ovládání pomocných funkcí a z přesouvacího členu, propojeného s první a druhou rotační osou,

V dalším příkladu provedení se druhý obvod skládá z následujících prvků: programovatelné řídicí jednotky, dále pro každý mechanismus se skládá z první jednotky digitálních vstupů, jednotek k řízení rotačních os, ze druhé jednotky digitálních vstupu, alespoň z jednoho ze zařízení pro diagnostiku a vstup dat, propojených drátovými nebo bezdrátovým spojením, a dále obsahuje napojení na řídicí systém k řízení celého stroje.

:o V dalším příkladu provedení je vačkový profil uspořádán s možností ovládání výstupu podpůrných funkcí s automatickým přizpůsobením aktuálnímu nastavení, s možností řízení alespoň jedné z uživatelských stanic s různým nastavením, s možností použití parametrů ke korekci jednotlivých fází průběhu vačkového profilu, s možností vypnutí části stroje, s možností změny vačkového profilu během chodu, s možností přístupu k uživatelskému rozhraní z více míst a s možností vypnutí mechanismu při překročení mezního momentu.

V dalším příkladu provedení je vačkový profil uspořádán s možností startu nového cyklu z jiné než výchozí polohy, v uspořádání jednotlivých fází přesunu podle režimu I nebo režimu II a s možností vypnutí části stroje.

Výhodou tohoto řídicího systému je jeho použití k řízení systémů, obsahujících dvě rotační osy a ío jeden nebo více výstupů k ovládání dalších podpůrných funkcí. Podpůrnou funkcí může být takzvaný „poeket air“, ovládaný ventilem, nebo jiný mechanismus, který mění působení čelistí na výrobku a napomáhá správnému přesunutí, Řídicí systém lze použít pro více typů odstávek, včetně stávajících odstávek, používaných ve sklářském průmyslu u sklářských tvarovacích strojů.

Toto řízení je možné přesto, že tvar vačkových profilů u obou mechanismů i rozsahy a typy ro35 tačních pohybů u obou mechanismů se liší. Pohyb kolem jednotlivých os během jednoho cyklu může být jak kruhový o 360°, tak kývavý s libovolným úhlem a počtem zdvihů. To je výhodné k testování jiných typů odstávek na jednom stroji, k provozu části stroje s jiným typem odstávky, s výhodným použitím jak pro „duplex“ (dvoukapkový tvarovací stroj), tak í pro „triplex“ (tríkapkový tvarovací stroj) apod. Řídicí systém tím, zeje modulární, také umožňuje vypnutí a odpojení některých částí stroje - stanic - za chodu. Motor může být jakéhokoliv známého typu, u krokových motorů je výhodné, že se nemusí používat snímač zpětné vazby, konektory a kabely pro přenos zpětné vazby, a pohon je celkově hospodárnější. U servomotoru s použitím absolutního snímače je zase výhodné, že se nemusí používat referenční senzory a odpadá proces „reťereneování“ pohonu.

Dalším výhodným prvkem je program k simulaci průběhu vačkového profilu, který slouží jak k návrhu vačkového profilu, tak k ověření správnosti pohybu a ke správnému nastavení případných korekcí pohybu. Vačkový profil je vyjádřen spojitým průběhem úhlových rychlostí obou rotačních os v čase. Tím, že lze zadat reálné parametry přímo z výroby, tj. mechanické nastavení čelistí odstávky, ti spořádání polohy odstávky vůči dopravníku, výchozí polohu lahví před přesunu5o tím. rozteč na dopravníku, rychlost pohybu dopravníku atd„ lze ověřovat a upravovat správnost

CZ 19211 Ul pohybu přímo pří výrobě. Tím, že je simulační program propojen přímo s editorem vačkového profilu pohybu, lze v případě problémů s přesunutím, porovnáním reálné situace a simulace průběhu pohybu snadno korigovat vačkový profil a přímo jej použít k řízení pohybu. Vačkový profil lze měnit za chodu stroje tak, že uživatel ještě před použitím nového vačkového profilu vidí účinek změn na simulátoru. Program pro simulaci a editaci vačkového profilu, stejně jako řízení, lze použít u stávajících odstávek, používaných ve sklářském průmyslu u sklářských tvarovacích strojů.

Výhodou je také, že u tohoto řízení může uživatel zvolit nastavení na libovolných stanicích, což lze použít k výrobě různých výrobků, testování apod. Výhodou je také, že lze uživatelsky měnit okamžik (etapu - polohu mechanismu), ve kterém dojde ke spuštění dalšího cyklu pohybu synchronizačním signálem. To uživatel využije pro snazší nastavení spouštěcího signálu od řídicího systému celého stroje. Řídicí systém odstávek lze kombinovat s různými jinými řídícími systémy strojů jiných výrobců, což lze využít při částečné modernizaci stroje.

Parametry pro korekci vačkového profilu jsou zvoleny tak, aby uživatel mohl jednoduše a účinně ovlivňovat jednotlivé fáze pohybu. Lze tedy uživatelsky korigovat - přizpůsobovat jak celkovou rychlost pohybu (dobu trvání), tak zvlášť rychlost pohybu fáze přiblížení k výrobkům a zachycení výrobků, a zvlášť rychlost pohybu fáze návratu. Lze také ovlivnit polohu, kde čekají výrobky, tedy úhel fáze přiblížení, dobu čekání a velikost úhlu bezpečného pomalého najetí k výrobkům, tedy úhel fáze zachycení. Pro případy, kdy tyto korekce nestačí, lze použít uživatelský editor vačkového profilu, spojený se simulaci výsledného pohybu, a tento nový vačkový profil také použít za chodu pro výrobu na libovolné stanici.

Řízení také umožňuje ovládat digitální výstupy pro podpůrné funkce ve vhodný okamžik, podle průběhu vačkového profilu. Okamžiky zapnutí a vypnutí funkcí jsou řídicím systémem automaticky přizpůsobovány pri změnách rychlosti stroje, průběhu vačkového profilu a korekcí.

Uživatelské rozhraní, například dotykový panel, umístěný na dveřích rozvaděče, je přímo součástí řídicího systému, ale také umožňuje připojení dalších stanic pro uživatelský přístup, který může s výhodou používat webový prohlížeč na libovolném PC v sítí intranetu nebo internetu a také může s výhodou používat bezdrátový přistup k uživatelskému rozhraní pomocí známých principů. To je výhodné pro nastavení a diagnostiku parametrů ze snadno volitelného místa. Přes vzdálené rozhraní je také umožněna správa SW v řídícím systému - aktualizace verzí atd.

Přehled obrázku na výkresech

Technické řešení bude blíže vysvětleno pomocí výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněn první a druhý obvod, obsahující příslušné prvky, na obr. 2 je znázorněn průběh vačkového profilu pro první a druhou rotační osu pomocí úhlové rychlosti v závislosti na čase a na obr. 3 jsou znázorněny dva možné základní režimy provozu, a to režim I a režim II.

Příklady provedení technického řešení

Řídicí systém je uspořádán k řízení jednoho nebo více mechanismů, zejména odstávky sklářského stroje. Na obr, 1 je schematicky znázorněn první obvod 1_ a druhý obvod, resp. řídicí systém 2. První obvod i obsahuje dvě rotační osy, a to první rotační osu 3 a druhou rotační osu 4, spojené mechanicky s presouvacím členem 21, jeden nebo více pneumatických mechanismů, zajišťujících pomocné funkce 5, ventilovou jednotku 6 pro ovládání těchto funkcí, první motor Ml, tvořící první hnací jednotku 7, opatřenou prvním referenčním snímačem 9 k pohonu první rotační osy 3, a druhý motor M2, tvořící druhou hnací jednotku 8, opatřenou druhým referenčním snímačem LQ k pohonu druhé rotační osy 4. Druhý obvod, resp. řídicí systém 2, obsahuje programovatelnou řídicí jednotku L5, představující řídicí systém odstávky, dále vždy pro každý mechanismus jeden blok. složený z jednotky JT digitálních vstupů, propojených s referenčními snímači 9, 10, jednotky 12 k řízení motoru, propojené s motorem M4, tvořícím první hnací jednotku 7, jednotky 14 k řízení motoru, propojené s motorem M2, tvořícím druhou hnací jednotku 8, a jedCZ 19211 Ul notky Π, digitálních výstupu, propojené s ventilovou jednotkou ó. Druhý obvod, resp. řídicí systém 2, dále obsahuje rozhraní pro diagnostiku a zadávání dat - operátorský terminál J_6 (UT).

který může být dále datově propojen s dalšími terminály 17 pro diagnostiku a sběr dat, přičemž ještě další terminály 18 mohou být spojeny s operátorským terminálem 16 (OT) drátovým i bezs drátovým spojením 19. Druhy obvod, resp. řídicí systém 2, je také propojen s řídicím systémem celého tvarovacího stroje.

Na obr. 2 je grafické znázornění průběhu 22 prvního vačkového profilu 22 k řízení první rotační osy 3 a průběhu druhého vačkového profilu 23 k řízení druhé rotační osy 4. Jde o průběh úhlové rychlosti obou os v závislosti na čase.

ío Na obr, 3 jsou pomocí vývojových diagramů znázorněna dvě možná uspořádání jednotlivých fází pohybu mechanismu. Oba diagramy začínají okamžikem start, kdy z řídicího systému stroje přijde startovací signál. V režimu I následuje fáze přiblížení, kdy se přesouvací člen mechanismu rychle přiblíží k výrobkům, dále fáze zachycení, kdy se přesouvací člen mechanismu rychle přiblíží k výrobkům a kdy se přesouvací člen dotkne výrobků bezpečnou rychlostí, dále fáze čekání, kterou lze využít na chlazení výrobků, dále fáze přesunu, kdy se výrobky přesunou na dopravní pás, a fáze návratu, kdy se přesouvací člen vrací již bez výrobků do výchozí polohy. V režimu II jsou stejné fáze uspořádány v jiném časovém sledu.

Claims (5)

1. Řídicí systém k řízení mechanismů, které obsahují dvě rotační osy (3, 4) a alespoň jeden z zo výstupů (5) k ovládání dalších funkcí, zejména k řízení mechanismu odstávky sklářského stroje, opatřeného dvěma rotačními poháněcími jednotkami (7, 8), propojenými pomocí převodů s rotačními osami (3, 4), a dále s přesouvacím členem (21), přičemž řídicí systém (2) je vybaven řídicím elektronickým vačkovým profilem (22, 23) pro každou i poháněčích jednotek (7, 8), kde tvar vačkového profilu (22, 23) je stanoven simulačním a editačním počítačovým programem k

25 ověření správného průběhu pohybu, vyznačující se tím, že systém obsahuje první obvod (1) pro mechanismus odstávky a druhý obvod (2) pro řídicí systém odstávky, přičemž vačka vačkového profilu (22, 23) je vyjádřena spojitým průběhem úhlových rychlostí obou rotačních os (3, 4) v závislosti na čase.

2. Řídicí systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že první obvod (1) se skládá jo z první hnací jednotky (7), propojené s první rotační osou (3), ze druhé hnací jednotky (8), propojené s druhou rotační osou (4), ventilové jednotky (6), propojené s pneumatickým mechanismem (5), k ovládání pomocných funkcí, a z přesouvacího členu (21), propojeného s rotačními osami (3, 4).

3. Řídicí systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhý obvod (2) se skládá

35 z programovatelné řídicí jednotky (15), dále pro každý mechanismus se skládá z první jednotky (11) digitálních vstupů, jednotek (12, 14) k řízení rotačních os, ze druhé druhé jednotky (13) digitálních vstupu, alespoň z jednoho ze zařízení (16, 17. 18) pro diagnostiku a vstup dat, propojených drátovým nebo bezdrátovým spojením (19), dále obsahuje napojení na řídicí systém (20) k řízení celého stroje.

4o 4, Řídicí systém podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vačkový profil (22, 23) je uspořádán s možností ovládání výstupu podpůrných funkcí s automatickým přizpůsobením aktuálnímu nastavení, s možností řízení alespoň jedné z uživatelských stanic s různým nastavením, s možností použití parametrů ke korekci jednotlivých fází průběhu vačkového profilu <22, 23), s možností vypnutí části stroje, s možností změny vačkového profilu (22, 23) během chodu.

-4CZ 19211 ui s možností přístupu k uživatelskému rozhraní z více míst a s možností vypnutí mechanismu při překročení mezního momentu.

5. Řídicí systém podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, žc vačkový profil (22, 23) je uspořádán s možností startu nového cyklu z jiné než výchozí polohy, v uspořádání jednot5 li vých fází přesunu podle režimu I nebo režimu Has možností vypnuti části stroje.