DD226146A3

DD226146A3 - Steuerung einer pressenstrasse

Info

Publication number: DD226146A3
Application number: DD24156882A
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: 1982-07-12
Filing date: 1982-07-12
Publication date: 1985-08-14

Abstract

Steuerung einer Pressenstrasse, bestehend aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen mit je einem Antrieb, die zueinander synchronisiert in einem zulaessigen Bereich ihrer Phasenlage betrieben sind. Das Ziel liegt in der Verringerung des fertigungstechnischen Aufwandes bei der Herstellung, der Betriebskosten sowie der Kosten fuer Wartung und Instandhaltung beim Anwender. Die Aufgabe liegt in der Schaffung der Steuerung einer Pressenstrasse, die durch Erfassen der Regelabweichung des Zweipunktreglers in Form eines Soll-Istwert-Vergleiches die Pressen einer Pressenstrasse innerhalb des zulaessigen Bereiches ihrer Phasenlage zueinander synchronisiert. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass die Drehzahlen der Folgepressen in Abhaengigkeit ihrer jeweiligen Phasenlage zur Kopfpresse oder zu ihrer vorhergehenden Presse stellbar sind, wobei zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage von zwei Pressen zueinander eine Schlaufe Anwendung findet, die von beiden Pressen schlupffrei angetrieben ist, wobei der oberen und unteren Lage der Schlaufe die durch Schalter abgetastete obere und untere Grenzdrehzahl zugeordnet ist. Fig. 3.4

Description

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 Form eines Soll-Istwert-Vergieiches 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 die Foigepressen mit einem Zweipunktregler zusätzlich zu dem vorhandenen Drehzahlstellantrieb ausgerüstet. Damit ist das Einsteilen 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 direkt an jeder Presse ermittelt.

Die Regelabweichung, d. h. der Soll-Istwert-Vergleich des Zweipunktreglers, wird gebildet mittels einer Schlaufe, die von zwei Pressen schlupffrei angetrieben wird. Es ist möglich, eine Schlaufe zwischen Kopfpresse und jeder Folgepresse oder zwischen jeder Presse und ihrer vorhergehenden Presse zu bilden. Die Schlaufe wird über eine Tastrolle abgetastet, die auf zwei Schalter führt, die die obere bzw. untere Grenzdrehzahl schalten.

Ausführungsbeispiel

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, wobei an jeder Presse eine Zuführ- und Entnahmeeinrichtung angeordnet ist sowie 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.2.1. Blockschaltbild des Funktionsprinzips einer Pressenstraße mit Drehzahlstellantrieben und Synchronisierung der Phasenlage mittels Zweipunktregler nach Fig.3.4.

Fig.3.4. Prinzipdarsteliung der Bildung der Regelabweichung der Phasenlage über Schlaufe.

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 n_min bis n_max einer solchen Pressenstraße bewegt sich im Verhältnis von etwa Jj2. Die Hubzahlstellung gleicht jedoch nicht die durch die unterschiediiche 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 ain anderes Werkstück treten neue unterschiedliche Arbeitsentnahmen auf, die wiederum zu anderen Phasenlagen führen.

Durch die erfinderische Lösung, die Folgepressen 5 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 Kopfpresse 4 erfolgt mittels einer an sich bekannten Platinenzuführeinrichtung 27. Zwischen benachbarten Pressen 4;S ist jeweüs 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;5 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.

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

Wie weiter aus Fig. 1.2. hervorgeht, ergeben sich bei der Kopfpresse 4 andere mittlere Hubzahlen im Bereich von α und β für den Drehzahlstellbereich 11, der durch den Sollwert SW_K vorgegeben wird, als für die Folgepressen 5 mit den mittleren Hubzahlen -y, δ, ζ,-f. Die Änderung der mittleren Hubzahlen werden durch Hubzeitdifferenzen hervorgerufen, die zu diesen Phasenverschiebungen führen. ......

Das charakteristische Merkmal des Zweipunktreglers besteht darin, daß die Hubzahi der Folgepressen 5 gegenüber der mittleren Hubzahl der Kopfpresse 4 in Intervallen zwischen einer oberen und einer unteren Grenzdrehzahl 8 und 9 pendelt. Sedingt durch die unterschiedlichen Arbeitsentnahmen der Pressen 4;5 sowie durch Einstellungenauigkeiten treten Differenzen der mittleren Hubzahl α, β an der Kopfpresse 4 und y, δ, ε,./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 Prsssenstraße ein gleicher Sollwert innerhalb eines Drehzahlstellbereiches 11 S_wk bzw. SwFi ...SwFn mittels zentralem Sollwertgeber 10 vorgegeben.

Das Stellglied des Reglers in der Folgepresse FI gemäß Fig. 1.1 besteht beispielsweise aus einer Doppelkupplung 13, durch welche zwei unterschiedliche Getriebestufen 17;18 abwechselnd geschaltet werden. Das erforderliche Übersetzungsverhältnis der beiden Getriebestufen 17; 18 zueinander ergibt sich aus der mittleren Hubzahl der Kopfpresse 4 bei kleinster Drehzahl n_min. Zweckmäßigerweise ist die Doppelkupplung 13 zwischen dem Schwungrad 19 und der Kurbelwelle 20 der Folgepressen 5 angeordnet, so daß die gespeicherte Energie des Schwungrades 19 zum schnellen Beschleunigen auf die höhere Drehzahl bzw. die Trägheit des Schwungrades IS zum Abbremsen der bewegter) Massen auf die untere Drehzahl genutzt wird. Zur

Synchronisierung der Phasenlage von Pressen in Pressenstraßen dient ein Zweipunktregler. In der Einrichtung 33 zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage mittels Schlaufe 23 wird mit einer elektrischen Welle 28, bestehend aus einem mit der Kurbelwelle in Verbindung stehenden Drehmeldergeber 12 und einem Drehmelderempfänger 15, die Phasenlage jeder Folgepresse 5 zur Kopfpresse bzw. zur vorhergehenden Presse schlupffrei auf eine durch eine feingliedrige Kette gebildete Schlaufe 23 übertragen. Die in der Schlaufe 23 abgebildete Phasenverschiebung der Pressen zueinander wird über je eine Tastrolle 24 auf zwei Schalter 7, die auf die zulässige positive bzw. negative Phasenverschiebung eingestellt sind, übertragen.

Die Ausgänge der Schalter 7 wirken über den bistabilen Multivibrator 31 auf die Stellglieder 25 bzw. 26 zur Einschaltung der unteren bzw. oberen Grenzdrehzahl 8 bzw. 9.

Claims

Erfindungsanspruch:

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 Drehzahlstellantrieb durch einen Zweipunktregler innerhalb einer oberen und unteren Grenze mittels eines Stellgliedes sprungförmig stellbar sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehzahlen der Folgepressen (5) in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Phasenlage zur Kopfpresse (4) oder zu ihrer vorhergehenden Presse stellbar sind, wobei zur Bildung der Regelabweichung der Phasenlage von zwei Pressen (4;5 oder 5;5) zueinander eine Schlaufe (23) Anwendung findet, die von beiden Pressen (4;5 oder 5;5) schlupffrei angetrieben ist, wobei der oberen und unteren Lage der Schlaufe (23) die durch Schalter (7) abgetastete obere und untere Grenzdrehzahl (8;9) zugeordnet ist.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung einer Pressenstraße, bestehend aus einer Kopf presse 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.

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-Offeniegungsschriften 1 463080,1602570, US-Patent 3199439beschrieben.

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 werden wie in DL 95948 und DE-Auslegeschrift 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 2209233 und in der Zeitschrift Sheet Metal Industries, März, 1962, S.209-211, beschrieben oder bei denen die Kopfpresse im Dauerhub und die Folgepressen im Einzelhub betrieben werden, wie z. B. in der DE-AS 1 271 067 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 Antriebsgetriebe der Automatisierungseinrichtungen. Diese Höchstbelastung ist mit einem sehr hohen Verschleiß, erhöhtem Energieverbrauch und großer Lärmentwicklung verbunden.

Nach dem DD-WP 148870 ist eine Pressenstraße zur Herstellung von Blechteilen in mehreren Arbeitsstufen bekannt, die aus einer Kopfpresse und mehreren Folgepressen besteht. An jeder Presse ist eine Zuführeinrichtung und eine Entnahmeeinrichtung sowie zwischen zwei benachbarten.Pressen jeweils eine Transporteinrichtung angeordnet, und die Steuerung srfolgt 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 Regeiorgan 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 Drehzahlmeßei.nrichtung 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-WP liegt darin, daß keine Lösung zur Bildung der Regelabweichungen des Zweipunktreglers aufgezeigt __wird. _ . . . -

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der Erreichung gleicher Leistungsparameter, wie bei bisher bekannten synchronisierten Pressenstraßen den fertigungstechnischen Aufwand bei der Herstellung, Betriebskosten sowie die Kosten für Wartung und Instandhaltung beim Anwender gegenüber den bekannten technischen Lösungen zu verringern.