DD141645B1

DD141645B1 - Pressenstrasse

Info

Publication number: DD141645B1
Application number: DD21190779A
Authority: DD
Inventors: Karlheinz Morgenstern; Joerg Rohland; Helmut Schramm; Rolf Zeidler; Gerhard Schmidt; Peter Miethbauer
Original assignee: Karlheinz Morgenstern; Joerg Rohland; Helmut Schramm; Rolf Zeidler; Schmidt Gerhard R; Peter Miethbauer
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1982-07-28
Also published as: DD141645A1; SU1065245A1; DE3008035A1; CS230953B1

Description

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a) Titel der Erfindung Steuerung einer Pressenstraße

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung einer Pressenstraße, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen mit je einem Antrieb, die zueinander synchronisiert in einem zulässigen Bereich ihrer Phasenlage betrieben sind, wobei an jeder Presse eine Zuführeinrichtung und eine Entnahmeeinrichtung angeordnet ist und zwischen benachbarter Entnahme- und Zuführeinrichtung auch eine Transporteinrichtung angeordnet sein kann,

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits zahlreiche Varianten von automatisch betriebenen Pressenstraßen bekannt, denen im wesentlichen zwei im Prinzip unterschiedliche Systeme zugrunde liegen. Zu dem einen System gehören automatische, synchronisierte Pressenstraßen mit im Dauerhub betriebenen Pressen auf der Grundlage eines strengen Taktsystems zum Transport der Werkstücke von Station zu Station durch die gesamte Straße, wie z«B, in den DE-Offenlegungsschriften 1 463 080; 1 602 570, US-Patent 3 199 439 beschrieben.

Voraussetzung dazu ist eine Vollsynchronisation aller Pressen mit einer bestimmten eng einzuhaltenden Toleranz der Phasenlage, bezogen auf den Kurbelwinkel aller Pressen und Regeln der Antriebe im Vergleich zu einem Leitaggregat oder zur Kopfpresse, wie sie durch aufwendige Steuerungen realisiert

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werden, wie in DL 95948 und DE-AuslegeschrifѢ 1563803» 1752946, 1763397, DE-Offenlegungsschrift 1777355 beschrieben ist.

Ein Nachteil derartiger Pressenstraßen besteht darin, daß sie den kompletten Motor-Schwungrad-Antrieb in seiner Drehzahl nach einer Führungsgröße ständig oder stufenförmig verändern. Das erfordert hohen Aufwand an elektronischer Steuer- und Regeltechnik*

Um kurze Ausregelzeiten bei den großen Trägheitsmomenten zu erreichen, d.h. die Winkeltoleranz im Betrieb einzuhalten, ist eine Überdimensionierung der Hauptantriebe der Pressen gegenüber im Einzelbetrieb arbeitenden Pressen zur Eineichung der für die Regelung notwendigen Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente erforderlich.

Außerdem erfordert eine solche Regelung den Einsatz von teueren thyristorgesteuerten 4-Quadrantenantrieben. Auf Grund der Kompliziertheit solcher Pressenstraßen ist für deren Wartung, Instandhaltung und Umrüstung beim Anwender ein hoher Aufwand sowie hochqualifiziertes Personal erforderlich, was eigentlich im Widerspruch zu den robusten Einsatzbedingungen in Hochleistungspressereien steht.

Zum zweiten System gehören automatische Pressenstraßen, bei welchen alle Pressen im Einzelhub betätigt werden, wie z,B. in der DE-OS 2209 233 und in der Zeitschrift Sheet Metal Industries, März, 1962, S« 209-211, beschrieben oder bei denen die Kopfpresse im Dauerhub und die Folgepressen im Binzelhub betrieben werden, wie z,B, in der DE-AS 1271 067 beschrieben.

Bei diesen Pressenstraßen ist ebenfalls ein Taktsystem zum Transportieren der Werkstücke von Station zu Station erforderlich. Die Steuerung erfolgt durch eine relativ einfache Folgesteuerung, Der Nachteil dieser Pressenstraßen besteht in einer geringeren Leistung gegenüber synchronisierten Pressenstraßen und einer Höchstbelastung der Haupt- und Nebenantriebe, wie z,B, Kupplung und Bremse sowie Antriebsge-

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triebe der Automatisierungseinrichtungen. Diese Höchstbelastung ist mit einem sehr hohen Verschleiß, erhöhtem Energieverbrauch und großer Lärmentwicklung verbunden. Nach dem DD-Y/P 14-8 870 ist eine Pressenstraße zur Herstellung von Blechteilen in mehreren Arbeitsstufen bekannt, die aus einer Kopfpresse und mehreren Polgepressen besteht. An jeder Presse ist eine Zuführeinrichtung und eine Entnahmeeinrichtung sowie zwischen zwei benachbarten Pressen jeweils eine Transporteinrichtung angeordnet und die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit vom Werkstückfluß. Dabei ist zum Ausgleich der auftretenden Phasen- und Drehzahldifferenzen die Hubzeit jeder der Folgepressen gegenüber der jeweils vorhergehenden Presse in Abhängigkeit vom Werkstückfluß steuer- bzw, regelbar. Als Steuer- oder Regelorgan zwischen Schwungrad und Kurbelwelle ist eine Doppelkupplung mit zwei unterschiedlichen Getriebestufen vorgesehen, die wahlweise diese Getriebestufen als obere und untere Grenze schaltet bzw. zur Hubzeitregelung jeder Presse eingesetzt ist· Es ist auch möglich, daß zur Einstellung der oberen Grenze ein Einquadrantenantrieb, vorzugsweise mit einer Drehzahlmeßeinrichtung versehen und zur Einstellung der unteren Grenze eine Zusatzbremse oder die Pressenbremse verwendet wird, wobei die jeweilige Bremse auch mit einer Drehzahlmeßeinrichtung in WirkVerbindung steht. Dabei wird die Kombination von Einquadrantenantrieb und Zusatzbremse oder Pressenbremse mit den jeweils zugehörigen Drehzahlmeßeinrichtungen für die Hubzeitregelung der Pressen eingesetzt.

Der Nachteil dieses DD-Y/P liegt darin, daß keine Lösung zur Bildung der Regelabweichungen des Zweipunktreglers aufgezeigt wird.

d) Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Erreichung gleicher Leistungsparameter, wie bei bisher bekannten synchronisierten Pressenstraßen den fertigungstechnischen Auf-

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wand bei der Herstellung, Betriebskosten sowie die Kosten für Wartung und Instandhaltung beim Anwender gegenüber den bekannten technischen Lösungen zu verringern,,

e) Wesen der Erfindung

Ausgehend vom Ziel der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Steuerung einer Pressenstraße zu schaffen, die durch Erfassen der Regelabweichung des Zweipunktreglers in Forin eines Soll-Istwert-Yergleiches die Pressen einer Pressenstraße innerhalb des zulässigen Bereiches ihrer Phasenlage zueinander synchronisiert,

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Erfindungsanspruches gelöst.

Für die Synchronisierung der Pressen innerhalb eines zulässigen Bereiches ihrer Phasenlage zueinander sind di.e Folgepressen mit einem Zweipunktregler zusätzlich zu dem vorhandenen Drehzahlstellantrieb ausgerüstet. Damit ist das Einstellen einer oberen und unteren Grenzdrehzahl innerhalb des Drehzahlstellbereiches je nach der Phasenlage jeder Folgepresse zur Kopfpresse oder jeder Presse zu ihrer vorhergehenden Presse gewährleistet. Als Stellglied des Zweipunktreglers ist beispielsweise eine zwischen Schwungrad und Kurbelwelle angeordnete Doppelkupplung mit zwei nachgeschalteten unterschiedlichen Getriebestufen für die obere und untere Grenzdrehzahl angeordnet.

Die Phasenlage, d.h. der Istwert des Zweipunktreglers, wird an der Zuführeinrichtung jeder Folgepresse zur Entnahmeeinrichtung der Kopfpresse oder zur Entnahmeeinrichtung der vorhergehenden Presse oder jeweils direkt an jeder Presse ermittelt,

Die Regelabweichung, d_eh. der Soll-Istwert-Vergleich des Zweipunktreglers, wird erfaßt über je ein oder zwei Schalter an jeder Presse. Die Regelabweichung zwischen den Pressen wird mit einer Auswerteschaltung, die die Stellglieder für die obere und untere Drehzahlgrenze schaltet, gebildet.

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f) Ausführimgsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen;

Fig. 1.1. Pressenstraße aus Kopfpresse mit mehreren Folgepressen mit je einem -eigenen Drehzahlstellantrieb, die synchronisiert in einem zulässigen Bereich ihrer Phasenlage zueinander betrieben sind, wobei an jeder Presse eine Zuführ- und Entnahmeeinrichtung angeordnet ist, wobei die erste Folgepresse mit dem Stellglied des Zweipunktreglers, beispielsweise einer Doppelkupplung mit zwei Getriebestufen zwischen Schwungrad und Kurbelwelle, ausgerüstet ist.

Fig, 1.2, Darstellung der Drehzahlverhältnisse beim Betrieb einer Pressenstraße, deren Folgepressen zwischen einer oberen und unteren Grenzdrehzahl innerhalb des Drehzahlstellbereiches gesteuert bzw, geregelt werden.

Fig, 2„2. Blockschaltbild des Funktionsprinzips einer Pressenstraße mit Drehzahlstellantrieben und Synchronisierung der Phasenlage mittels Zweipunktregler nach Fig. 3,2,

Fig« 3*1· Prinzipdarstellung der Bildung der Regelabweichung der Phasenlage mittels zwei Schalter an der Kopfpresse und je einem Schalter an der Folgepresse mit Auswerteschaltung der Phasenlage zwischen Kopf- und jeder Folgepresse,

Fig, 3·2, Prinzipdarstellung der Bildung der Regelabweichung der Phasenlage mittels eines Schalters je Presse mit Auswerteschaltung der Phasenlage zwischen Kopf- und jeder Folgepresse,

Fig. 3·3· Prinzipdarstellung der Bildung der Regelabweichung der Phasenlage mittels eines Schalters an jeder Presse und mittels eines zweiten Schalters an jeder zweiten Presse und einer Auswerteschaltung der Phasenlage zwischen jeweils einer Presse und ihrer vorhergehenden Pressen,

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Zur Anpassung an unterschiedliche technologische Arbeitsbedingungen ist es vorteilhaft, jede der in der Straße angeordneten Pressen mit einem drehzahlstellbaren Antrieb auszurüsten. Dabei wird in zunehmendem Maße dem Gleichstromantrieb der Vorzug gegeben. Die Ansteuerung des Motors erfolgt vielfach über Einquadranten—Thyristorsteuerungen» Der Stellbereich der Hub- oder Drehzahl η . bis η einer solchen

min max

Pressenstraße bewegt sich im Verhältnis von etwa 1:2. Die Hubzahlstellung gleicht ,jedoch nicht die durch die unterschiedliche Arbeitsentnahme der Pressen und der Stellungenauigkeiten für die Antriebe eintretenden Phasenunterschiede aus. Diese Änderung der Phasenlage der Pressen zueinander tritt ein, auch wenn der Start der Phasenlage der Pressen ohne Phasendifferenz erfolgte. Bei jeder technologischen Umstellung auf ein anderes Werkstück treten neue unterschiedliche Arbeitsentnahmen auf, die wiederum zu anderen Phasenlagen führen.

Durch die erfinderische Lösung, die Folgepressen5 mit einer oberen und unteren Grenzdrehzahl 8 und 9 auszurüsten, werden mittels einer Zweipunktregelung die unterschiedlichen Phasenlagen der Folgepressen 5 zur Kopfpresse 4 bzw, zur jeweils vorhergehenden Presse 4 oder 5 ausgeglichen. Die Zuführung der Blechplatinen zur Zuführeinrichtung 1 der Kop.fpresse 4 erfolgt mittels einer an sich' bekannten Platinenzuführeinrichtung 27. Zwischen benachbarten Pressen 4;5 ist jeweils eine getaktete Transporteinrichtung 22 angeordnet. Die Entnahmeeinrichtung 2 der Kopfpresse 4 übergibt das Werkstück 3 auf den Beladeplatz der Transporteinrichtung 22. Die Transporteinrichtung 22 fördert das Werkstück 3 getaktet zum Entnahmeplatz. Die Transporteinrichtung 22 kann sowohl von der vor- als auch nachgelagerten Presse 4;f? angetrieben bzw, mittels Eigenantrieb getaktet betrieben werden. Je nach der Art des ausgeführten Antriebes der Transporteinrichtung 22 befindet sich der Übergabeplatz von Presse 4 oder 5 zu Presse 5 entweder auf dem Beladeplatz oder auf dem Entnahmeplatz der Transporteinrichtung 22.

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Ist keine Transporteinrichtung 22 vorhanden, so ist die Ablagestation der Entnahmeeinrichtung 2 gleichzeitig Ladestation der Zuführeinrichtung 1.

V/ie weiter aus Fig. 1.2, hervorgeht, ergeben sich bei der Kopfpresse 4 andere mittlere Hubzahlen im Bereich vonoC und für den Drehzahlstellbereich 11, der durch den Sollwert SW„ vorgegeben wird, als für die Folgepresseη 5 mit den mittleren Hubzahlen у , <f~, f, tf . Die Änderung der mittleren Hubzahlen werden durch Hubzeitdifferenzen hervorgerufen, die zu diesen Phasenverschiebungen führen·

Das charakteristische Merkmal des Zweipunktreglers besteht darin, daß die Hubzahl der Folgepressen 5 gegenüber der mittleren Hubzahl der Kopfpresse 4· in Intervallen zwischen einer oberen und einer unteren Grenzdrehzahl 8 und 9 pendelt. Bedingt durch die unterschiedlichen Arbeitsentnahmen der Pressen 4-j5 sowie durch Einstellungenauigkeiten treten Differenzen der mittleren Hubzahl^y^an der Kopf presse 4 und u,, /\ ft P an den Folgepressen 5 auf. Die Pressen 4;5 sind mit Drehzahlstellantrieben, vorzugsweise über Stromrichter gespeisten Einquadranten-Thyristorantrieben 14, ausgerüstet» Entsprechend den technologischen Bedingungen wird für alle Pressen der Pressenstraße ein gleicher Sollwert innerhalb eines Drehzahlstellbereiches 11 S,.,_T, bzw, S_rn,„.,.S_11n-. mittels

нп. WJJ I WJJ η

zentralem Sollwertgeber 10 vorgegeben.

In den Zeichnungen 2,2 und 3,1 bis 3*3 sind Ausführungsvarianten für die Synchronisierung der Phasenlage in Pressenstraßen mit Zweipunktreglern dargestellt.

Das Stellglied des Reglers in der Folgepresse F1 gemäß Fig. 1,1 besteht beispielsweise aus einer Doppelkupplung 13, durch welche zwei unterschiedliche Getriebestufen 1?;18 abwechselnd geschaltet werden. Das erforderliche Übersetzungsverhältnis der beiden Getriebestufen 17;1S zueinander ergibt sich aus der mittleren Hubzahl der Kopfpresse 4 bei kleinster Drehzahl η . · Zweckmäßigerweise ist die Doppelkupplung 13 zwischen dem Schwungrad 19 und der Kurbelwelle 20 der Folge-

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pressen 5 angeordnet, so daß die gespeicherte Energie des Schwungrades 19 zum schnellen Beschleunigen auf die höhere Drehzahl bzw, die Trägheit des Schwungrades 19 zum Abbremsen der bewegten blassen auf die untere Drehzahl genutzt wird. Zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage der Folgepressen 5 zur Kopfpresse 4 steht eine jeder Folgepresse 5 zugeordnete Auswerteschaltung 21 eingangsseitig in Y/irkverbindung mit je einem Schalter б an jedem Folgepressenkomplex und ausgangsseitig mit dem Stellglied der Doppelkupplung 13· Außerdem sind alle Auswerteschaltungen eingangsseitig mit einem Schalter 5 und 34 an der Kopfpresse verbunden. Alle Schalter 6 werden von einer vorzugsweise über 180 wirkenden Steuerkurve betätigt, die in Verbindung mit der Kurbelwelle 20 der zugeordneten Presse stehen.

Bei nichtsynchronem Lauf einer Folgepresse 5 zur Kopfpresse 4 laufen auch die Ausgangssignale der diesen Pressen zugeordneten Schalter 6 phasenverschoben in die entsprechende Auswerteschaltung ein. Mittels der ILnd-Gatter 29 und 30 wird daraus die Richtung der Phasenverschiebung ermittelt. Zur Festlegung der oberen und unteren Schaltgrenze der Phasenverschiebung ist der Schalter 34 vorgesehen, weshalb dieser über eine mehr als 180° wirkende Steuerkurve betätigt wird, die in Verbindung mit der Kurbelwelle 20 der Kopfpresse steht. Die Steuerkurve des Schalters 34 der Kopfpresse 4 ist vorzugsweise symmetrisch zu der des Schalters 5 eingestellt. Alle Schalter 6 und ihre zugehörigen Steuerkurven sind so angeordnet, daß sie bei Synchronlauf gleichzeitig betätigt werden. Wird von einer Folgepresse 5 eine größere Phasenverschiebung als die halbe Differenz der wirksamen Steuerkurven б bzw, 34 erreicht, wird die im Und-Gatter 29 bzw. 30 gebildete Impulsfolge auf den nachgeschalteten bistabilen Ilultivibrator 31 ausgegeben und wirkt als Dauersignal auf das dem entsprechenden Ausgang zugeordnete Stellglied 25 bzw. 26 zur Einschaltung der oberen bzw. unteren Grenzdrehzahl 8 bzw. 9·

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Eine weitere Variante der Bildung der Regelabweichung im Regler ist in Fig· 3·2· dargestellt. Dabei wird der Schalter 34- aus Pig· 3·1· ^und· di^e zugehörigen Eingänge der Und-Gatter 29 bzw. 30 durch eine Impulsbreitenreduzierung 32, die aus einem Verzögerungsglied sowie einem Und-Gatter besteht, ersetzt. Damit wird erreicht, daß erst ab einer bestimmten Impulsbreite, die der zulässigen Phasenverschiebung der Pressen entspricht, die durch die Und-Gatter 29 bzw· ЗО gebildete Impulsfolge weiterverarbeitet wird. In Fig. 3·3· ist ein Ausführungsbeispiel mit der gleichen Auswerteschaltung 21 wie in Fig* 3·1· dargestellt. Dabei wird die Phasenverschiebung aller Pressen zur jeweils vorhergehenden Presse ermittelt und wirkt in gleicher Weise wie in Fig· 3·1· regelnd auf die Drehzahl bzw. Phasenlage der zugehörigen Presse ein. Daraus resultiert, daß Schalter nur für jeweils zwei benachbarte Folgepressen genutzt werden kann und deshalb mehrfach vorhanden ist.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Steuerung einer Pressenstraße, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen mit je einem Antrieb, die zueinander synchronisiert in einem zulässigen Bereich ihrer Phasenlage betrieben sind, wobei an jeder Presse eine Zuführeinrichtung und eine Entnahmeeinrichtung angeordnet ist und zwischen benachbarter Entnahme- und Zuführeinrichtung auch eine Transporteinrichtung angeordnet sein kann, wobei die Drehzahlen der Folgepressen zusätzlich zu dem Drehsahlstellantrieb durch einen Zweipunktregler innerhalb einer oberen und unteren Grenze mittels

eines Stellgliedes sprungförnig stellbar sind, gekennzeichnet dadurch,

daß die Drehzahlen der Polgepressen in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Phasenlage zur Kopfpresse oder zu ihrer vorhergehenden Presse stellbar sind, wobei zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage der Polgepressen (5>) zur Kopfpresse (4) zwei Schalter (6,3²O nit einer über 180° wirkenden Steuerkurve an der Kopfpresse (4) und je ein Schalter (6) mit einer über 180° wirkenden Steuerkurve an jeder Folgepresse (5) angeordnet sind, Me mit einer Auswerteschaltung (21) in Y/irkverbindung stehen, be- stehend aus je einem Und-Gatter (29,30) zur Bestimmung der positiven oder negativen Abweichung der Phasenlage sowie zur Impulsbreitenreduzierung (32), deren Ausgangssignale über einen bistabilen Multivibrator (31) die obere und untere Grenzdrehzahl (8,9) über die Stellglieder (25,26)

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schalten, wobei die Schalter (6,3^-) ^2Ш? Bildung der Regelabweichung «der Phasenlage an der Entnahmeeinrichtung der Kopfpresse (4) und an jeder Zuführeinrichtung jeder Folgepresse (5) angeordnet sind.

Steuerung einer Pressenstraße nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

daß zur Bildung der Regelabweichung für die Phasenlage jeder Presse (5) zu ihrer vorhergehenden Presse (4,5) an jeder zweiten Presse zwei Schalter (6,34·) mit je einer über 180° wirkenden Steuerkurve angeordnet sind.

Steuerung einer Pressenstraße nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

daß die Schalter (6,34) zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage an der Zuführeinrichtung jeder zweiten Presse und der Entnahmeeinrichtung ihrer vorhergehenden Presse angeordnet sind.

Rierzu^iL..Seiien Zeichnungen