專利名稱：壓力機線系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓力機線(press line)，用于由毛坯壓制、模鍛、沖壓成形(drawing)或沖孔出主要為金屬的部件。更具體而言，本發(fā)明公開了一種壓力機線，其包括可以以動態(tài)或自適應的方式與壓力機線中的其它設備同步的改良機械壓力機。本發(fā)明對于生產(chǎn)用于汽車工業(yè)和白色貨物的模鍛或壓制部件特別有利。
背景技術：
機械壓力機一般用來由金屬模板如鋼坯或工件生產(chǎn)模鍛的汽車部件。通常在壓力機線中設置一個或多個這樣的機械壓力機，以對毛坯或工件執(zhí)行一系列的操作。
二十世紀七十年代后期，通過使用機械臂對壓力機進行部件的裝載-卸載，使壓力機線成為自動化的壓力機線。二十世紀八十年代后期，機器人被引入壓力機車間來執(zhí)行相同的功能?？刂葡到y(tǒng)(通常為可編程邏輯控制器，或者說PLC)典型地對來自機器人和壓力機的所有信息進行管理，并給予壓力機以及壓力機線中的其它設備進行裝載、模鍛和卸載的數(shù)字授權。壓力機線系統(tǒng)以異步方式工作，這樣，如果機器人在卸載時早到，則它必須等待，直到壓力機充分打開。同樣可發(fā)生機器人在裝載時晚到的情況，這意味著壓力機需等待。這樣的動作和其它動作導致機器人移動-停止-移動的循環(huán)，而對于壓力機，這會引起齒輪箱的額外磨損，且亦可引起馬達制動器的磨損。而且，線的速率不可超過特定極限。壓力機線的重要改良包括機器人裝載器/卸載器是用結合了被稱作與傳感器同步功能的ABB的工業(yè)機器人來實現(xiàn)的。借助于傳感器或編碼器，具有與傳感器同步的機器人可讀取壓力機的位置，然后機器人控制器動態(tài)地調(diào)節(jié)機器人的速度，以使機器人“準時”到達卸載點。對于裝載操作，實現(xiàn)了對應的改良。裝載機器人通過總線連接來讀取卸載器的位置，而機器人控制器同樣調(diào)節(jié)機器人速度，以“準時”裝載。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)了其中機器人裝載器/卸載器可與壓力機的特定運動同步的壓力機線。
然而，機械壓力機具有固定的循環(huán)。傳統(tǒng)上，機械壓力機的壓力機驅(qū)動和動力傳輸系統(tǒng)或者說運動機構(kinematics)是經(jīng)由飛輪來驅(qū)動的。飛輪的功能是存儲必要的能量以進行循環(huán)。飛輪借助于離合器和制動器系統(tǒng)(其可為氣力或液力的)連接或斷開于運動機構。驅(qū)動鏈中的任何離合器或制動器均需要維護。
一旦設置成以給定模具來運行，則固定了傳統(tǒng)的飛輪驅(qū)動的機械壓力機、連桿式壓力機、曲柄壓力機等的工作循環(huán)。例如，一旦設置了飛輪的速度且離合器接合，則壓力機將以如圖7a、8(現(xiàn)有技術)的固定模式移動，并根據(jù)需要重復多次。這里，壓力機速度按照馬達或機械傳動部件的旋轉(zhuǎn)速度如壓力機壓頭或滑塊的偏心速度或線速度來描述。具有固定循環(huán)意味著對壓力機循環(huán)的任何調(diào)整或優(yōu)化均需要中斷生產(chǎn)并調(diào)整驅(qū)動傳動裝置、飛輪等的機械部件，以便修改壓力機循環(huán)。圖8(現(xiàn)有技術)示出了傳統(tǒng)機械壓力機的壓力機生產(chǎn)循環(huán)的概圖，即以偏心速度W27相對于時間來表示的速度分布。生產(chǎn)循環(huán)時間，即從開始到結束且包括一個壓力機循環(huán)的完整生產(chǎn)循環(huán)的總時間，通常包括在壓力機循環(huán)開始、直到壓制速度Wp的短加速時間，處于恒定壓制速度Wp的時間段，在實際壓制操作期間、速度正常下降的時間段P，在壓制后、速度逐漸回升到壓制速度的時間，以及最后在壓力機循環(huán)結束時使壓力機靜止時的減速或制動時間段。最后，且通常在壓力機正被卸載和重新裝載時，壓力機一般保持一段時間的靜止。這樣，生產(chǎn)循環(huán)始于壓力機循環(huán)的起始，并終于壓力機循環(huán)的結束加上任何靜止時間。
通常通過機械制動使壓力機靜止。圖8(現(xiàn)有技術)示出了概括的速度分布圖，其包括以壓頭或滑塊速度相對于時間來表示的完整的生產(chǎn)循環(huán)。該速度分布示出的循環(huán)以壓頭位置位于上止點(TDC)開始，然后壓頭移到較低的位置，直到壓制階段開始，壓制階段始于壓力機模具和工件之間撞擊的點I。壓頭繼續(xù)下移到下止點(BDC)，即最低壓頭位置，壓力機完全關閉。在BDC之后，壓頭加速回升到TDC，在該點其又處于完全打開的位置。傳統(tǒng)壓力機局限于運行固定的循環(huán)，而壓力機線中的其它設備必須與壓力機同步，以獲得短循環(huán)時間，以便針對諸如整個壓力機線的完整生產(chǎn)循環(huán)的其它任何約束來優(yōu)化壓力機循環(huán)。為了適應于更快或更慢的裝載器，只可改變壓力機循環(huán)的起始點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于操作壓力機線的改良方法以及包括這樣的改良壓力機線的系統(tǒng)。這個目的及其它目的通過以所附獨立權利要求表征的方法和系統(tǒng)來實現(xiàn)。上述獨立權利要求的從屬權利要求描述了有利的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述壓力機線包括具有至少一個電驅(qū)動馬達的至少一個機械壓力機、壓頭、用于操作所述壓力機的機械裝置，所述壓力機線包括至少一個其它關聯(lián)設備，其中所述壓力機如此設置，使得可在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間改變至少一個所述電驅(qū)動馬達的速度，并且通過控制所述馬達的速度，所述壓力機的運動可與所述壓力機線中的至少一個所述其它設備的運動或位置同步。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間控制所述其它設備，以及使所述其它設備的運動與所述壓力機、所述壓力機線中的另一個設備或另一個壓力機的運動同步。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間，控制所述其它設備，以便與所述壓力機線中所述其它設備下游的設備的運動或位置同步；以及在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間，控制所述其它設備的移動，以便使其與所述壓力機線中所述其它設備上游的設備的運動或位置同步。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間，控制所述其它設備，以便使其盡快操作；以及在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間，控制所述其它設備的運動，以便使其盡快地操作所述壓力機，其中所述其它設備可以是下列組中的任何一個裝載器、卸載器、機器人、另一個壓力機。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括控制所設置的裝載器或卸載器設備或機器人來裝載、相應地卸載所述壓力機，以及還控制所述設備作為另一個壓力機的卸載器、相應裝載器來工作。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，其中機器人控制單元計算機器人的路徑，并計算壓力機的運動或位置設置點值以及到壓力機的控制單元或驅(qū)動單元的速度和/或位置控制值。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括控制至少一個電驅(qū)動馬達的速度，以及根據(jù)以下組中的任何一個的參數(shù)來優(yōu)化所述壓力機線下游工藝的狀態(tài)、上游工藝的狀態(tài)、總的功率或能量消耗、對功率消耗峰的平滑。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括在所述壓力機的壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間，控制所述至少一個電驅(qū)動馬達的速度，以便使其改變，并大于所述驅(qū)動馬達在所述壓力機循環(huán)的壓制部分期間的速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括控制所述至少一個驅(qū)動馬達，使得以所述第一旋轉(zhuǎn)方向執(zhí)行的所述壓力機循環(huán)包括在每個完整壓力機循環(huán)結束時反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動馬達并以第二旋轉(zhuǎn)方向工作的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括控制所述至少一個驅(qū)動馬達，使得以所述第一旋轉(zhuǎn)方向執(zhí)行的所述壓力機循環(huán)包括在每個完整壓力機循環(huán)結束時、在以所述第一旋轉(zhuǎn)方向開始新的壓力機循環(huán)之前反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動馬達的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，所述方法包括控制所述馬達，以便部分地通過再生制動使所述馬達減速至降低的速度或零速度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于操作壓力機線的方法，其中所述壓力機線包括至少一個壓力機，所述壓力機包括第二驅(qū)動馬達或致動器，所述第二驅(qū)動馬達或致動器設置為連接至所述壓頭，使得在壓力機循環(huán)的至少一個部分期間，通過控制所述第二驅(qū)動馬達的速度，可改變所述壓力機的運動。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，描述了一種壓力機線，所述壓力機線包括包括至少一個電驅(qū)動馬達的至少一個改良機械壓力機；及馬達控制裝置，如頻率轉(zhuǎn)換器和機械聯(lián)接器，用于操作所述壓力機，所述壓力機線包括至少一個其它設備，其中所述壓力機如此設置，使得在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間可改變至少一個所述電驅(qū)動馬達的速度，并且其中，通過控制所述馬達的速度，所述壓力機的運動可與所述壓力機線中至少一個所述其它設備的運動同步。
馬達和曲柄(或壓頭)之間的可變速直接驅(qū)動使得能夠在壓力機循環(huán)的不同部分期間動態(tài)控制壓力機沿滑塊行程的速度。壓力機循環(huán)的部分是諸如在移動的模具與待壓制的工件或毛坯接觸之前；在模具閉合之后和在壓制工件的部分循環(huán)期間；以及在模具再次打開之后和在壓制結束與開始壓制下一工件之間的部分循環(huán)期間。
改良壓力機線的控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括由設備與壓力機的同步、設備與設備的同步、以及壓力機與設備的同步所構成的閉環(huán)設置。因此，在某些實施例中，這可至少部分地包括機器人與壓力機的同步、機器人與機器人的同步以及壓力機與機器人的同步的三角設置。借助于設置成與可變速驅(qū)動馬達一起工作的機械壓力機，實現(xiàn)了使壓力機與外部設備同步的能力，所述可變速驅(qū)動馬達為壓力機提供了以可變的速度來工作的裝置。通過對機器人和壓力機運動的協(xié)調(diào)進行優(yōu)化，所述改良壓力機線的控制系統(tǒng)使壓力機線實現(xiàn)了較高的生產(chǎn)率。
所述改良馬達驅(qū)動和控制方法允許改變總生產(chǎn)循環(huán)的部分期間的馬達速度，這對于現(xiàn)有技術的飛輪壓力機是不可能的。甚至，可以以連續(xù)或動態(tài)或自適應的方式來改變馬達速度，使得馬達速度和/或壓頭速度不限于一個或多個預定速度。與現(xiàn)有技術壓力機相比，改良機械壓力機、如美國申請US60/765183中所述的壓力機(該申請的全部內(nèi)容通過引用結合于本說明書中)設置有馬達速度控制裝置，其可在零和最大速度之間變化，該最大速度提供了可大于偏心輪(eccentric)的壓制速度Wp的偏心輪或曲軸的旋轉(zhuǎn)速度W1。在一些實施例中，速度可以在負速度即反向速度、零、直到最大正向速度比方說W1之間改變，如下面對優(yōu)選實施例的描述中所詳細說明的。在現(xiàn)有技術中，具有飛輪的機械壓力機局限于固定曲軸速度，原因是飛輪速度通常或多或少是恒定的。
圖2示意性示出了包括一個傳統(tǒng)機械壓力機的現(xiàn)有技術壓力機線。其示出了壓力機99，設置有用于主壓力機馬達的電驅(qū)動控制器101、用于控制壓力機運動的壓力機控制可編程邏輯控制器或者說PLC 110以及用于控制壓力機安全開關以及設置在壓力機上或周圍的緊急停止開關的壓力機安全控制器120。
在改良壓力機線中，改良機械壓力機的運動可適應于生產(chǎn)序列中所涉及的其它機器的操作?？申P于生產(chǎn)序列中的其它機器對壓力機運動進行優(yōu)化。舉例來說，壓力機運動可相對于外部設備的動作進行優(yōu)化，例如，當通過轉(zhuǎn)移設備或其它自動設備將工件裝載于壓力機中和/或從壓力機卸載模鍛部件的時候。生產(chǎn)序列中這樣的其它機器可包括一個或多個工業(yè)機器人或操縱臂。與控制自動進給器、其它進給器、機器人裝載器/卸載器等的進給相同步地控制壓力機，提供了對進給器/裝載器/卸載器運動與壓力機運動的同步的改良控制和機會，從而例如又提供了減少的總生產(chǎn)循環(huán)時間，而不必犧牲壓制質(zhì)量。在控制方面，改良壓力機線中所包括的改良壓力機可如此運行，使得壓力機在壓力機循環(huán)的部分期間是卸載器設備的從設備。壓力機構造和控制系統(tǒng)還允許壓力機在同一壓力機循環(huán)的另一個部分期間作為裝載器設備的從設備而運行。這種控制配置中的可變性對于通過飛輪來提供動力的傳統(tǒng)機械壓力機是不可能的，在傳統(tǒng)機械壓力機中，壓力機循環(huán)中的壓力機運動從離合器接合的時刻起就固定了。
與使用一個或多個傳統(tǒng)機械壓力機的壓力機線相比，改良壓力機線的優(yōu)選優(yōu)點典型地在于生產(chǎn)循環(huán)時間的縮短。與由傳統(tǒng)機械壓力機構成的壓力機線相比，本發(fā)明的優(yōu)點可包括●可控性盡管在壓力機循環(huán)的模鍛工藝部分期間，預設的運動將是恰當?shù)?，但可在運動循環(huán)的其余部分期間施加控制。由此可實現(xiàn)下列優(yōu)點和特征●通過在壓力機循環(huán)的一個或多個部分期間除了使其它設備作為從設備而與壓力機同步以外或者取代使其它設備作為從設備而與壓力機同步，還將壓力機配置成使其作為從設備而與另一個設備同步，從而對壓力機循環(huán)時間進行優(yōu)化的新機會，●打開/關閉壓力機期間的速度的增加(例如，同時在循環(huán)的模鍛部分期間維持原始速度)，從而導致循環(huán)時間的減少，●利用速度控制來調(diào)節(jié)速度分布，以例如通過在壓力機關閉期間、剛好在撞擊之前降低速度來減少可聽噪音、振動、應力，●壓制期間的目標壓制速度Wp和零之間的速度變化，以便對壓制工藝結果或質(zhì)量進行優(yōu)化。
在本發(fā)明的另一方面，改良壓力機線包括至少一個機械壓力機，所述機械壓力機具有兩個或更多個電驅(qū)動馬達，所述馬達如國際申請WO/SE2006/050055所述，該國際申請的全部內(nèi)容通過引用結合在本說明書中。在該改良壓力機中，為機械壓力機添加了第二馬達。所述第二馬達的最重要的功能是在壓力機實際上未進行壓制的循環(huán)的那個/那些部分期間驅(qū)動壓力機。對于實際壓制的階段，仍可如現(xiàn)今一樣使用飛輪。離合器和制動器仍是需要的，但與傳統(tǒng)機械壓力機中的離合器和制動器相比可以簡單而便宜得多。這種方案實現(xiàn)了伺服驅(qū)動壓力機類型的性能，而無需很大的電功率設備。該方案尤其適于作為現(xiàn)有壓力機的附加、翻新或整修選項。此外，提供了優(yōu)選地在例如壓力機循環(huán)的工作(壓制)部分期間同時使用兩個馬達的選項。
與現(xiàn)有技術壓力機相比，不論是US60/765183中首先描述的伺服壓力機還是WO/SE2006/050055的混合伺服壓力機，改良機械壓力機的馬達如此操作，使得壓力機循環(huán)期間的速度可在零和最大速度之間變化，該最大速度提供了可大于偏心輪的壓制速度Wp的偏心輪的旋轉(zhuǎn)速度W1。在一些實施例中，速度可在負速度和零之間變化，即反向速度，也可以是零和W1之間的正向速度，如下面對優(yōu)選實施例中的描述中所詳細說明的。
在本發(fā)明的另一實施例中，通過將壓力機和壓力機控制設置成為馬達留出壓力機循環(huán)的較大部分以便加速到所需的速度，減少了所述的改良壓力機的馬達的所需尺度。在一個或多個有利實施例中，改良壓力機控制方法如此設置，以便提供完整的壓力機循環(huán)，其超過傳統(tǒng)的360度曲柄旋轉(zhuǎn)角，或者就TDC位置而言為過去的TDC的兩倍，并且與相似噸位的基于飛輪的機械壓力機相比，對于完整的生產(chǎn)循環(huán)，仍可具有較短的總生產(chǎn)循環(huán)時間。可通過至少兩種方式中的任何一種來實現(xiàn)包括大于360度的曲柄角旋轉(zhuǎn)的壓力機循環(huán)，如US60/765183的伺服壓力機或WO/SE2006/050055的混合壓力機中所詳細說明的?？傊?，這些實施例的方法包括在循環(huán)結束時反轉(zhuǎn)壓力機、以及從前一循環(huán)的停止位置之前的位置開始下一循環(huán)，或者，在循環(huán)結束時反轉(zhuǎn)壓力機并在第一壓力機循環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向上運行隨后的完整循環(huán)。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的機器人與壓力機、機器人與機器人和/或壓力機與機器人同步之間的同步中，例如，可分4個階段來對裝載器機器人進行控制，如與卸載器同步、自由、卸載與壓力機同步的前一壓力機、自由；卸載器機器人亦與壓力機同步、自由、裝載與下一卸載器同步的下一壓力機、自由。
當然，在所述線的開始和結束可以有某些變化。壓力機典型地具有兩個階段與裝載器或卸載器同步、以及自由。
改良壓力機線的主要優(yōu)點在于，其通過對壓力機線中的一個壓力機、任何壓力機或所有壓力機以及工藝或壓力機線中的進給器或轉(zhuǎn)移機構裝載器/卸載器如裝載/卸載機器人的運動進行協(xié)調(diào)，提供了優(yōu)化壓力機線的較好機會。例如，壓力機之間和/或壓力機與裝載器/卸載器之間的協(xié)調(diào)可通過使用單個控制器對這樣的線進行控制來進行?？梢蕾囉谙铝袇?shù)來對協(xié)調(diào)進行優(yōu)化，如下游工藝的狀態(tài)；或上游工藝的狀態(tài)或者另外的考慮如總功率或能量消耗；壓力機線中的功率消耗峰的平滑。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例中，所述方法可由一個或多個計算設備來執(zhí)行或控制，所述計算設備包括一個或多個微處理器單元或計算機?？刂茊卧ù鎯ζ餮b置，用于存儲一個或多個計算機程序，所述計算機程序用于執(zhí)行對一個或多個機械壓力機的操作進行控制的改良方法。優(yōu)選地，這種計算機程序包含用于處理器執(zhí)行上述和下面詳細描述的方法的指令。在另一實施例中，提供了計算機程序，該計算機程序記錄于計算機可讀數(shù)據(jù)載體如DVD、光或磁數(shù)據(jù)設備上，或經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡提供自服務器、數(shù)據(jù)服務器等。


下面參考附圖、僅為示例性地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的改良壓力機線的示意性框圖；圖2是示出公知壓力機線的示意圖(現(xiàn)有技術)；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的改良壓力機線的示意圖；圖4(現(xiàn)有技術)是傳統(tǒng)機械壓力機的示意圖，并亦示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的壓力機循環(huán)的示圖；圖5是根據(jù)改良壓力機線的一實施例的伺服型改良機械壓力機的示意圖；圖6是根據(jù)改良壓力機線的一實施例的混合型改良機械壓力機的示意圖；
圖7a(現(xiàn)有技術)示出了根據(jù)公知壓力機循環(huán)的標準360度壓力機循環(huán)；圖7b-7d示出了根據(jù)本發(fā)明實施例與開始/停止位置和旋轉(zhuǎn)方向有關的壓力機循環(huán)的示意圖；圖8(現(xiàn)有技術)是示出根據(jù)公知壓力機線的公知機械壓力機的壓力機循環(huán)的速度-時間分布的示意圖；圖9是示出了可包括于改良壓力機線的一實施例中的改良壓力機的壓力機循環(huán)的速度-時間分布的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例用于操作包括飛輪和離合器的改良機械壓力機的方法的示意性流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一實施例使改良壓力機線中的一個或多個設備與包括從設備或自由同步狀態(tài)的壓力機同步的方法的示意圖；圖12是對可包括于改良壓力機線發(fā)明的另一實施例中的包括飛輪和離合器的改良機械壓力機進行操作的方法的示意性流程圖；圖13是對根據(jù)改良壓力機線發(fā)明的另一實施例的改良機械壓力機進行操作的方法的示意性流程圖；圖14是對根據(jù)包括混合型壓力機的改良壓力機線發(fā)明的一實施例的改良機械壓力機進行操作的方法的示意性流程圖；圖15是示出其同步狀態(tài)可在壓力機循環(huán)期間改變的壓力機及裝載器/卸載器的從設備或自由同步狀態(tài)的示意性流程圖；圖16是示出關于DP和UC角的位置的雙向壓力機循環(huán)的部分的示意圖；圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的改良壓力機線的示意圖，其中機器人控制單元包括用于壓力機和其它設備的同步計算裝置和控制指令生成裝置。
圖18是三角模式的機器人-壓力機-機器人同步的示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的改良壓力機線的雙向壓力機循環(huán)的速度分布；圖20是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的改良壓力機線的壓力機循環(huán)的部分中相對兩個壓力機的機器人同步的示圖。
具體實施例方式
如上所述，圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的壓力機線布局。首先將描述該現(xiàn)有技術配置的布局，以便簡化對根據(jù)本發(fā)明的改良的說明。圖2示出了壓力機99，其配置有用于該壓力機的主電驅(qū)動馬達的驅(qū)動器101(或電驅(qū)動控制器101)。壓力機的運動由壓力機控制器110控制。壓力機控制器110包括壓力機控制器PLC(PLC，可編程邏輯控制器)111。壓力機控制器110控制供給驅(qū)動器101的功率，可以接收來自分布式I/O設備112、來自編碼器113或傳感器的輸入，并且還可以配置有壓力機HMI 114(人機接口)，即壓力機控制面板或圖形化壓力機控制面板。
單獨的控制器即壓力機安全控制器120被配置成連接到所有壓力機安全開關、以及配置在壓力機上或其周圍的緊急停止開關。壓力機安全控制器120包括壓力機安全控制器PLC 121，其也連接到馬達驅(qū)動器101，并且配置成在通過斷開開關或通過按壓警報或緊急按鈕而檢測到不安全情形時停止壓力機運動。壓力機安全控制器PLC 121也連接到離合器和制動器操作閥或開關126，并且也配置成在出現(xiàn)不安全情形時停止壓力機運動。壓力機安全控制器PLC可以從安全設備如緊急停止按鈕122、門開關123、光簾(light curtain)124、安全塊(safety block)125和/或從離合器和制動器閥126接收輸入。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的改良壓力機線的示意性布局。該布局或控制拓撲結構將壓力機設置為自動化系統(tǒng)中的集成部件，而非將其設置為附加到自動化系統(tǒng)的設備。
圖1示出了簡單的壓力機線，包括一個改良機械壓力機100的簡單單元。壓力機100配置有用于該壓力機的主電驅(qū)動馬達的驅(qū)動器101(或電驅(qū)動控制器101)。如同圖2的現(xiàn)有技術一樣，壓力機的運動由壓力機控制器110控制。然而，在根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制層次的較高級別，壓力機100的運動還由自動化控制器200控制，其中自動化控制器200可以是PLC。自動化控制器200通過控制現(xiàn)場總線117連接到第一裝載設備118、壓力機控制器110、以及第二裝載或卸載設備119。自動化控制器200可以配置有裝載HMI 115，以便對壓力機裝載操作進行控制、編程和/或監(jiān)視，并且/或者配置有卸載HMI 116，以便對壓力機裝載/卸載操作進行控制、編程和/或監(jiān)視。自動化控制器200還可以配置有用于壓力機線的控制、編程和/或監(jiān)視的HMI 214。
圖1還示出了單獨的自動化安全控制器128，其可以是PLC。自動化安全控制器128通過安全現(xiàn)場總線127連接到壓力機安全控制器120，并且由此連接到安全控制PLC 121、以及兩個裝載設備118、119。在該示例性視圖中，示出了機器人118是裝載設備，而第二機器人119作為卸載設備工作。工作流方向如箭頭F所示從左向右。如該圖所示，壓力機線的所有安全功能由一個控制器即自動化安全控制器128控制。壓力機控制器110可以以與現(xiàn)有技術相同的方式連接到單獨的壓力機安全控制器120，以便如果在斷開開關或者通過按壓警報或緊急按鈕而檢測到不安全情形時停止壓力機運動。壓力機控制器110可以配置有用于壓力機運動的控制和/或監(jiān)視的壓力機HMI 114，例如圖形用戶接口。諸如壓力機控制器111的控制器可以是PLC或者可以是任何適合的工業(yè)控制器、工業(yè)PC、耐震PC或工業(yè)處理器等。
圖1的布局或控制拓撲結構的一個重要方面是自動化控制PLC 200通過控制現(xiàn)場總線117連接到壓力機控制器PLC 111。它還連接到裝載/卸載設備即機器人118、119的控制器(未示出)。在該控制拓撲結構中，由自動化控制器200控制的任何控制對象可以被配置成作為任何其它設備的從設備進行控制。這樣，在壓力機循環(huán)中的任何點，壓力機110可以作為裝載機器人118的從設備進行控制，或者相反；卸載設備119可以作為壓力機100的從設備進行控制，或者相反。例如，根據(jù)不同的設備到達下列位置的時間，可以在任何給定的壓力機循環(huán)中安排根據(jù)本發(fā)明一實施例的控制信號的時序-壓力機到達卸載位置；接著-卸載器機器人移動以卸載工件；在清除時，接著-裝載器機器人移動到新工件；在離開壓力機時，接著-壓力機通過模具保護位置，并且運行新壓力機循環(huán)。
圖15示出了同步的示意圖，其中一個第一設備作為另一個設備的從設備工作，即處于從設備狀態(tài)，或者在“自由”狀態(tài)下工作，其中該設備不是另一個設備的從設備。這樣，在針對壓力機的高層，該圖示出了壓力機可以在循環(huán)期間改變其同步狀態(tài)
-從壓力機自由(Pf)開始，剛好在卸載凸輪(UC)之前變成-壓力機與裝載器同步(p s to L)，直到模具保護(DP)，接著-壓力機自由(pf)...
接著，位于中層的卸載器設備或機器人的同步狀態(tài)被示出為-在DP之后，設為卸載器自由(UL f)-接近UC，設為卸載器與壓力機同步(UL s to p)-在UC之后，設為卸載器自由(UL f)-在接近DP之前，卸載器將角色切換為用于下一壓力機的裝載器，并且與下一壓力機的卸載器同步(UL＞L next p，s to n UL)-在DP之后，設為卸載器自由(UL f)。
接著，位于最低層的裝載器設備或機器人的同步狀態(tài)被示出為-接近UC，設為裝載器自由(L f)-在UC之后，設為裝載器與卸載器同步(L s to UL)-在卸載器開始離開壓力機之后，將裝載器設為裝載器自由(L f)，并且-在DP之后，裝載器將角色切換為用于前一壓力機的卸載器，并且與前一壓力機同步(L＞UL prev p，s to pp)。
在這些同步模式中，壓力機或諸如裝載器/卸載器的設備可以僅具有從設備狀態(tài)或自由狀態(tài)。
圖18示出了同步機制，其中壓力機或其它設備或機器人可以是主設備和/或從設備。該圖在左邊示出了機器人R1可以是壓力機1的主設備，即R1作為裝載器工作，并且壓力機1與R1同步。在循環(huán)的后繼或其它或重疊部分，壓力機1是機器人R2的主設備，機器人R2擔當壓力機1的卸載器。對于循環(huán)的這一部分，卸載器運動由壓力機1的前進支配。機器人R2也可以是壓力機2的裝載器。在這種情況下，第二“三角形”，在對壓力機2裝載時，機器人R2是壓力機2的主設備。接著，壓力機2又變成其卸載器即機器人R3的主設備。在上述壓力機循環(huán)的開頭，裝載器機器人1作為卸載器機器人R2的從設備工作，僅僅在卸載器機器人R2開始離開壓力機時，才完全進入壓力機。這樣，在循環(huán)的一個部分期間，壓力機或其它設備可以具有主設備的同步狀態(tài)，而在該循環(huán)的另一個(或同一或重疊)部分期間，它可以具有從設備的同步狀態(tài)。還示出了諸如機器人R1、R2等的設備可以具有多于一個角色，并且在循環(huán)的一個部分用作一個壓力機的卸載器，而在該循環(huán)的另一個部分用作裝載器。下面還結合圖17即機器人控制單元包括同步功能的實施例來描述此方法，其中機器人或壓力機可以在壓力機循環(huán)的一個部分作為從設備被驅(qū)動，而在同一壓力機循環(huán)的另一個部分自由運行、或者作為主設備進行驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的另一個重要方面是使用能夠具有可變壓力機循環(huán)的改良機械壓力機，如在美國60/765183中公開的伺服壓力機和/或在WO/SE2006/050055中公開的混合型壓力機?？梢砸钥勺兓刂频乃俣葋眚?qū)動并且因此控制這樣的壓力機，以便使壓力機運動與其它設備的運動同步。一旦離合器接合并且壓力機循環(huán)的運動開始，傳統(tǒng)的具有飛輪和離合器的機械壓力機就具有固定的運動循環(huán)。這樣，通過組合上面結合圖1所述的改良壓力機控制拓撲結構并且將其應用到變速壓力機上，實現(xiàn)了改良壓力機線，其具有可用于對質(zhì)量要求和/或生產(chǎn)和/或能量使用約束進行優(yōu)化的更多的自由度。
典型地，通過連續(xù)地使“從”機器人的運動與“主”機器人的運動相適配來實現(xiàn)兩個機器人之間的同步。這樣，如果在任何時刻主機器人的運動由于某種原因而延遲，則該延遲立即反映到從機器人的運動中。以同樣的方式，如果主設備在任何時刻加速，則該偏差也被從設備模仿。如果主設備的運動相對平穩(wěn)，則這種同步正確地起作用，即，從設備接收運動基準，而沒有太多噪聲或者期望平均值左右的變化。讓其起作用的另一個條件是從設備應該具有足夠的與其質(zhì)量或慣性相關的可用功率，以便使其能夠遵循主設備的運動。主設備和從設備是具有類似運動能力的類似機器時通常是這樣。
因為與壓力機慣性相比，壓力機驅(qū)動器僅僅具有有限的可用功率，所以使壓力機與裝載器機器人同步的情況更具挑戰(zhàn)性?？赡苁窃谝髩毫C與裝載器同步的壓力機循環(huán)部分的期間，它可能以全馬達轉(zhuǎn)矩工作，首先將壓力機減速到靜止，然后可能將壓力機反轉(zhuǎn)到下一壓力機循環(huán)的期望開始位置，并且最后將壓力機從靜止加速直至高速度。在以正或負全運動轉(zhuǎn)矩的這些運動部分之間，可能存在短的壓力機靜止或恒速(零轉(zhuǎn)矩)的時段，但是在很多情況下，該工作使用全轉(zhuǎn)矩，以獲得最短可能壓力機時間(例如，參見圖8(現(xiàn)有技術)、圖9中的T2)。此外，只要充分地打開壓力機，以便卸載器和裝載器機器人在壓力機內(nèi)自由地移動，就可能不需要使壓力機運動與裝載器(或卸載器)運動相適配。例如，這不同于裝載器與卸載器同步，其中需要連續(xù)同步，以便在裝載的某個時間期間使裝載器盡可能地接近于卸載器。壓力機與裝載器的同步應當僅僅確保在一個時刻(裝載器運動中的一個位置)，壓力機位于特定點DP。
在壓力機驅(qū)動器使用全轉(zhuǎn)矩的運動分布中，由于下列原因，傳統(tǒng)方式的同步是不可能的或不期望的。通常優(yōu)化壓力機的運動分布，以便給出最短可能循環(huán)時間。為此，壓力機-在不依賴于裝載器機器人的運動部分中-必須以最高的可能或容許速度運動。這樣，在裝載器離開壓力機的點，即，壓力機與機器人的同步停止的點，壓力機必須已經(jīng)處于非常高的速度。為了達到該速度，驅(qū)動器典型地必須從開始位置以全轉(zhuǎn)矩加速。在該運動部分中使壓力機減速(以便同步)的任何企圖將負面地影響該循環(huán)的非同步部分中的壓力機運動的持續(xù)時間。因為驅(qū)動器已經(jīng)給予全轉(zhuǎn)矩，所以進一步加速壓力機以便同步的任何企圖可能失敗。
發(fā)明人已經(jīng)確定裝載器機器人的運動，特別是該運動的最后部分是高度可預測的。不考慮機器人的精確運動，將提前例如一秒以上充分知道在什么時刻裝載器機器人將離開壓力機。可以使用該知識來以這樣的方式預先計劃壓力機的運動，使得不僅壓力機在機器人離開壓力機的同一時刻達到期望的同步點，而且壓力機以非常高的速度達到該點以便獲得最短可能循環(huán)時間。根據(jù)在達到這樣的同步點之前剩下多長時間，通過使用下列方法中的任何一種或任何組合，可以將壓力機的運動調(diào)節(jié)成以最優(yōu)方式達到同步點-轉(zhuǎn)矩改變、速度改變；-在適當點(位置、時刻)暫停運動(一段時間的靜止)，如-在最初計劃的運動中沒有暫停的點引入暫停；-增加暫停的持續(xù)時間；-減小暫停的持續(xù)時間；-運動中的反轉(zhuǎn)的改變，例如-在運動中引入最初沒有的反轉(zhuǎn)部分(單向壓制，從單向運動改變?yōu)椤敖惶骐p向”運動)；
-壓力機改變旋轉(zhuǎn)方向的一個或多個位置的改變(適用于雙向運動和“交替雙向”運動兩者)；-去除反轉(zhuǎn)部分；-沒有零速點的運動中的最小速度點的改變(假定連續(xù)壓力機運動，其中使壓力機減速，以便向卸載器和裝載器給予時間)；-在壓力機循環(huán)結束時更早地或更晚地減速。
這樣，在一實施例中，可以如下配置控制層次1壓力機的卸載器機器人從設備；接著2卸載器機器人的裝載器機器人從設備；接著3裝載器機器人的壓力機從設備；其中，在第一級別可以以高精度來預測壓力機將到達卸載凸輪位置的時間，以便進行同步。第三級別特別地采用壓力機運動的變速控制的能力，其對于上述類型的伺服壓力機或混合型壓力機可用。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的改良壓力機線。同樣，每個設備控制器連接到控制現(xiàn)場總線117，并且從屬于自動化控制器PLC 200。自動化安全控制器、壓力機線HMI和安全現(xiàn)場總線將如圖1所示，但是已經(jīng)從圖3中省去以便簡化該圖。示出了自動化控制器PLC 200被配置成控制三個壓力機100a-c。壓力機100a配置有裝載器機器人118a和卸載器機器人119a。卸載器機器人119a還可以用作第二壓力機100b的裝載器，在這種情況下可以將其表示為119a/118b，以表示這種多于一個功能的可能性。壓力機100a如前所述配置有壓力機控制器110a和安全控制器120a，其將如圖1所示連接到安全現(xiàn)場總線(未示出)。
示出了改良的電驅(qū)動控制器配置210。示出了壓力機100a-c的三個驅(qū)動馬達Ma-c，每個由諸如驅(qū)動器101c的驅(qū)動設備供電。在該示例中，該電驅(qū)動設備是可以以受控方式向馬達供給功率的轉(zhuǎn)換器。通過該改良，所有三個轉(zhuǎn)換器由一個整流器201即諸如逆變器的單個功率設備供電，其中該單個功率設備向一個或多個馬達供給功率，每個馬達驅(qū)動多個壓力機中的一個。多驅(qū)動器可以任選地包括一個或多個逆變器。這樣的多驅(qū)動器201還可以任選地向其它壓力機線設備供給功率，如液力泵、冷卻設備、轉(zhuǎn)移設備、轉(zhuǎn)盤等。功率供給裝置包括與電力網(wǎng)的連接PWR、以及功率管理設備、裝置或功能。例如，限制飛輪馬達加上輔助第二馬達的總功率或峰值功率的功率限制器裝置。用于處理模具信息的單元或功能D、以及用于同步機器人運動的單元或功能SC與功率供給裝置的控制功能相關聯(lián)。單元或功能D還例如通過控制現(xiàn)場總線117連接到自動化控制PLC200。模具信息處理功能D還可以包括在自動化控制器PLC 200內(nèi)，或者可以以與SC功能可分布的方式類似的某種其它方式分布。
用于設備、機器人和壓力機運動的同步計算(SC)的功能可以包括在獨立的單元內(nèi)，如圖中的SC所示。同步計算和用于同步功能的算法可以任選地包括在用于控制機器人118、119等的一個或多個機器人控制單元中(參見下面圖17的實施例)或包括在驅(qū)動器101a-c之一中、或在多驅(qū)動器210中。該功能還可以以某種方式分布在系統(tǒng)中。同步計算功能SC典型地在必要時使用來自一個或多個壓力機、機器人及其它設備的位置信息來計算用于與運動同步操作和與點同步操作的同步數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，諸如圖3的壓力機線的改良壓力機線可以包括一個或多個改良壓力機。例如，一個或多個壓力機可以包括在壓力機線內(nèi)，其中多個壓力機對相同或相關產(chǎn)品操作。在壓力機線環(huán)境中，適用于優(yōu)化單個獨立壓力機的壓力機循環(huán)的優(yōu)化和協(xié)調(diào)方法中的一些可以擴展于多種工藝上。這樣，例如，所回收的能量可以由其它機器而不僅僅由一個獨立的改良壓力機消耗?？梢詢?yōu)化或協(xié)調(diào)多于一個機器的組合峰值功率或能量使用，以例如減少總的峰值功率消耗、或者減少功率使用中的潛在破壞性峰值或尖峰。這樣的對壓力機線的總體功率使用的考慮還可能引入對加速、減速時間等的約束，其可以在如參考圖7b-d所述的給定壓力機循環(huán)或方法中被考慮到。例如，為了實現(xiàn)生產(chǎn)循環(huán)的最短可能時間，如在圖13的步驟60中，盡可能快地對壓力機加速；但是可以將該加速改變?yōu)樾∮谧畲笾?，以避免整個壓力機線的瞬時功率峰值。第一加速步驟60可以不是線性的，并且可以被配置成與一時間段，即裝載器插入工件所需的時間量相匹配，并因此花費至少給定時間而達到DP角而非最大和/或直線加速。類似地，通常例如結合圖13的步驟62、66而執(zhí)行的再生制動可以配置有這樣的約束，即將返回能量提供給同一壓力機、另一機器、壓力機線或電網(wǎng)中的任何一個?？梢試@改良壓力機的其它方面配置壓力機之間的這種協(xié)調(diào)或優(yōu)化。例如，在優(yōu)化壓力機線時，可以選擇或者調(diào)整每個壓力機上運行的每個壓力機循環(huán)中的開始/停止位置。這允許以更大的自由度來配置壓力機線的最優(yōu)總生產(chǎn)時間。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的改良機械壓力機的示意性布局。它以簡化的方式示出了壓力機壓頭23、偏心驅(qū)動輪27、壓力機齒輪機構29和電驅(qū)動馬達22。它還示出了馬達電源和控制裝置22a和21b。該圖示出了壓力機壓頭23，其由偏心驅(qū)動輪27或曲柄和連桿25以上下運動S來驅(qū)動。偏心驅(qū)動輪反過來由壓力機齒輪機構29驅(qū)動，壓力機齒輪機構29以簡化的橫截面示出，其中齒輪齒用交叉影線表示。由驅(qū)動馬達22通過壓力機齒輪機構來驅(qū)動偏心輪?？梢允撬欧R達的驅(qū)動馬達22配置有逆變器22a和整流器21b，其連接到電網(wǎng)或電力網(wǎng)(未示出)。其它馬達控制裝置可以替代。該圖還示出了任選的緊急制動器31a和任選的齒輪箱33，需要時可以將其中的任一個添加到壓力機。應當觀察到，該實施例通常不包括飛輪和離合器。
圖5示出了壓力機壓頭23，其由偏心驅(qū)動輪27或曲柄和連桿25以上下運動S來驅(qū)動。其它機械傳動是公知的，其中一些適于從馬達傳送動力并且機械地驅(qū)動滑塊。例如，滾珠螺旋系統(tǒng)，用于將來自壓力機中的變速電馬達的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動運動轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫C滑塊或壓頭的線性運動。類似地，特定雙連桿和/或關節(jié)機構還可以替代為偏心機構。
驅(qū)動馬達可以具有如同所示的交流電源，或直流電源。馬達速度控制裝置可以是頻率轉(zhuǎn)換器、如同所示的逆變器/整流器、或者其它馬達速度控制裝置。所示實施例具有相對大的驅(qū)動馬達。可替換地，使用較小的馬達，并且將其布置在包括額外慣性的配置中。該額外慣性可以采取小的恒定連接的飛輪、或具有高慣性的馬達、或高慣性齒輪箱33或其它機械裝置的形式。該額外慣性還可以是以某種方式可變的或可拆卸的。
圖6示出了如WO/SE2006/050055中所述的改良混合型壓力機。除了用于驅(qū)動壓力機的飛輪35的第一驅(qū)動馬達20之外，它還包括至少一個第二驅(qū)動馬達22。在該示例中，一個整流器21b向至少兩個逆變器21a、22a供電，逆變器21a、22a分別向飛輪驅(qū)動馬達20和輔助第二驅(qū)動馬達22供電。與功率在由馬達消耗之前從一個整流器傳遞到另一整流器的拓撲結構相比，該配置具有較低損耗的優(yōu)點。取而代之，功率通過整流器21b和逆變器21a、22a之間的共享直流鏈路從一個馬達去往另一個馬達。示出了任選的齒輪箱39、以及任選的緊急制動器31。
以傳統(tǒng)的機械壓力機來簡要地討論圖4的現(xiàn)有技術。圖4還示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)壓力機循環(huán)的示意圖。壓力機循環(huán)通常在上止點或者說TDC開始，并且例如以順時針方向移動。在壓力機在預壓制階段開始關閉時，出現(xiàn)這樣的點，在其之后壓力機已經(jīng)關閉到如此程度，使得不再有足夠的間隙來裝入工件而不損壞壓力機模具或裝載器。按照曲柄角測量的該點被稱作模具保護或模具保護角DP。(該點可以用其它術語以其它方式引用，例如，壓力機沖程中的位置、壓頭和模具之間的離TDC或BDC的直線距離等。)壓力機循環(huán)向著180度和下止點BDC繼續(xù)。撞擊工件，點I，并且在壓制階段P期間對工件進行壓制或模鍛、沖孔、深沖壓成形等。該循環(huán)以順時針方向繼續(xù)而通過下止點BDC，并且壓力機打開并達到點UC，即卸載凸輪。卸載凸輪角(UC)在此用來表示在成型之后充分打開模具以取回和卸載部件的限制點或時間。模具保護角和卸載凸輪角兩者都可以隨著不同物品的生產(chǎn)而在一定程度上變化，典型地取決于所使用的毛坯、以及通過模具對毛坯向下沖壓成形的深度、以及壓力機沖程的長度。
從圖4的循環(huán)圖中可以看出，為了卸載已加工的工件或裝載新的毛坯、工件而接近壓力機是在UC和DP之間的時間T1期間。即使壓力機可能在循環(huán)之間停止，該時間也是受限的，并且通常被計劃成盡可能短。可用于卸載/裝載的時間由DP和P之間、以及同樣地壓制P和UC之間的時段C來限制。傳統(tǒng)壓力機循環(huán)中的所有點DP、P、DC是固定的。
圖9示出了改良壓力機生產(chǎn)循環(huán)的其它方面，其涉及將毛坯或工件裝載到壓力機中，并且隨后在壓制(模鍛、沖孔等)階段之后移除工件。在壓力機循環(huán)開始時壓力機是打開的并且可以裝載毛坯。當壓力機在預壓制階段開始關閉時，出現(xiàn)在此被稱作模具保護角的點DP。相應地，在壓制階段之后的非壓制階段也存在一個點，在其后壓力機已經(jīng)充分打開，使得可以移除工件而不損壞工件或模具。按照曲柄角來測量的該點被稱作卸載凸輪角。卸載凸輪角(UC)在此用來表示在成型之后模具正在打開并且已經(jīng)打開得足以取回和卸載工件的限制點或時間。模具保護角和卸載凸輪角兩者都可以隨著不同物品的生產(chǎn)而在一定程度上變化，典型地取決于所使用的毛坯或工件、以及通過模具對工件向下沖壓成形的深度。
因此在圖9中，所示的壓力機循環(huán)的階段包括預壓制階段、壓制階段和后壓制階段?？梢匀绱嗣枋鰤毫C循環(huán)●第一非壓制階段，正常加速，使得盡快達到最大壓力機速度W1，或在同步時，在DP加速到盡可能快但與卸載機的到達同步的速度，并且在DP之后加速到W1；
●第二階段保持最大壓力機速度W1；●第三非壓制階段盡可能晚地減小到Wp；●壓制階段，具有目標壓制速度，例如Wp●在壓制階段內(nèi)，根據(jù)特定的模鍛/沖壓成形/壓制技術，目標速度Wp可以減小并且/或者保持靜止；●第四非壓制階段盡可能快地(正常)加速到W1；●第五非壓制階段保持高速度，例如W1；●在同步時，例如以壓力機作為卸載器設備或機器人的從設備而減速到UC；●第六非壓制階段，盡可能晚地將速度減小到零，從而使壓力機在所需位置停止。
由改良控制方法提供的改良壓力機循環(huán)通過縮短執(zhí)行DP和UC之間的壓力機循環(huán)的非壓制部分所占用的時間，使生產(chǎn)循環(huán)的總時間短于現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)機械壓力機的生產(chǎn)循環(huán)時間。具體而言，通過以諸如W1的增大速度來運行驅(qū)動馬達，以便以大于壓制速度Wp的速度驅(qū)動偏心輪，然后減小到偏心速度Wp或在循環(huán)結束時減小到零，可以縮短以T2表示的從最晚裝載點DP到最早卸載點UC的時間段，這是。這通過與圖8(現(xiàn)有技術)相比較的圖9的速度分布中的T2時間差即ΔT2示意性地表示在該圖上。雖然改良壓力機循環(huán)主要是按照一個循環(huán)或單獨的多個循環(huán)來描述的，但是其可以應用于單沖程操作和/或連續(xù)操作。在后者的情況下，壓力機在生產(chǎn)循環(huán)之間根本不停止。
圖10是根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的操作改良壓力機線的方法的流程圖，其中該壓力機線包括混合型機械壓力機，該壓力機包括至少一個第二驅(qū)動馬達。該方法示出了壓力機循環(huán)，包括壓制階段和多個非壓制階段。還可以將該方法描述為包括預壓制階段、壓制階段和后壓制階段，并且在這種情況下，其是在壓力機循環(huán)的結束時具有反轉(zhuǎn)運動的實施例。該流程圖包括下列用于控制改良壓力機線的壓力機的塊。
139壓力機在開始之前等待基于同步而算出的時刻；140a盡可能快地加速壓力機，以便例如與卸載器同步，并且以高速度到達DP；
140b在DP之后盡可能快地加速到最大速度W1；141維持W1；142盡可能晚地將第二馬達減速到壓制速度Wp；142.5接合飛輪和偏心輪之間的離合器，具有或不具有位置/速度同步；143在壓制階段p期間，除非壓制/模鍛工藝所需的變化例如在壓力下保持時間THS，將目標速度設置為Wp，；143.5分離飛輪和偏心輪之間的離合器；144將第二馬達加速到W1；145盡可能長地將第二馬達維持在W1；147準備在下一循環(huán)中與裝載器同步；148將第二馬達反轉(zhuǎn)到為了在下一循環(huán)中與裝載器的最優(yōu)同步而選擇的開始位置。
150循環(huán)返回到139(否則停止)因此，當在壓力機線中存在混合型壓力機即包括第二驅(qū)動馬達以及第一(飛輪)驅(qū)動馬達的壓力機時，可以執(zhí)行同步，其中第一馬達(20)不總是機械地耦合到所述壓力機，并且其中第二馬達(22)總是機械地耦合到所述壓力機。
圖11示出了在循環(huán)結束時、在下一壓力機循環(huán)開始之前，當反轉(zhuǎn)壓力機某個距離時，壓力機線中的壓力機的控制方法。還參見圖16的示圖，其示出了第一(順時針)旋轉(zhuǎn)方向RC和第二(逆時針)旋轉(zhuǎn)RAC。這種交替雙向循環(huán)的優(yōu)點是允許直至模具保護的較長的加速期。因此，步驟40到47類似于圖10的步驟137-149。
圖12示出了以第一馬達20即壓力機線中的混合型壓力機的飛輪馬達為特征的控制方法。它示出了塊51，其中當在壓制階段P接合離合器52之前，需要時可以將壓力機的第二馬達與第一馬達20即飛輪馬達同步。它還示出了如何在壓制階段之后，在54通過離合器分離飛輪，從而可以比Wp更快地驅(qū)動壓力機。
圖13描述了在不使用同步時，壓力機線中的壓力機的控制方法。該方法開始于
60例如盡可能快地從開始加速到W1；61將馬達速度維持在最大速度W1；62盡可能晚地將馬達速度從W1減小到壓制速度Wp；63根據(jù)所需的沖壓成形/模鍛/彎曲/壓制工藝，將馬達目標速度設置為壓制階段P的Wp，或者設置為可變壓制速度(例如，63″)；64第四非壓制階段，例如盡可能快地加速到W1；65第五非壓制階段，將馬達速度盡可能長地維持在最大速度；66第六非壓制階段，減小到零。
該方法可以應用于改良伺服型壓力機以及混合型。應當注意，在混合型壓力機的情況下，如果要在壓制期間減小壓制速度，或者在壓制階段P期間壓力機在壓力下保持靜止，則必須分離離合器以將飛輪從偏心輪脫離。
可以通過被稱為場弱化(field weakening)的控制方法，控制多個驅(qū)動馬達中的一個，以在壓力機循環(huán)的一部分期間高速運行。
該方法包括控制改良壓力機以便實現(xiàn)占用盡可能短的時間的總生產(chǎn)循環(huán)的步驟。可以將其它約束包括或者有條件地包括在上面用于控制壓力機線的方法中，以便例如與壓力機的裝載/卸載要求協(xié)調(diào)或同步，和/或優(yōu)化該壓力機的峰值功率和/或能量消耗。例如，可以關于減速時段期間的再生制動以及加速來優(yōu)化該峰值功率和/或能量消耗。
圖13還示出了關于圖10和11的流程圖而描述的方法的變化。在特定操作中，例如在熱模鍛中，期望壓力機在壓制階段63″期間停止，并且將工件在所施加的壓力下保持一段時間，如THS所示。通常在BDC的位置或其附近執(zhí)行該靜止。包括一個或多個用于控制根據(jù)一個或多個實施例的改良壓力機的附加功能步驟是簡單的任務。
圖14示出了用于將壓力機與裝載器設備或裝載器機器人的運動同步的流程圖。所涉及的驅(qū)動馬達可以是單個驅(qū)動馬達20或者第二或混合型馬達22。該圖示出了壓力機循環(huán)，其開始于塊40a向著WmaxDP加速，WmaxDP是到裝載器在DP或者DP之前的時間點已經(jīng)離開壓力機時壓力機可達到的最大速度；40b接收裝載器設備或機器人離開壓力機的信號；
40c加速到最大速度W1；41將驅(qū)動馬達維持在W1。
裝載器將離開壓力機的時間是可預測的?？刂茊卧嬎阍谥钡窖b載器在DP或剛好在DP之前離開的時間段內(nèi)驅(qū)動馬達的最大加速度。驅(qū)動馬達如此加速，但不會在預測時間之前關閉壓力機。
可以通過利用再生制動來改良或者平穩(wěn)壓力機的驅(qū)動馬達的電能消耗。可以部分地通過再生制動來將馬達減速到減小的速度或零速度。例如，在第一預壓制階段期間，馬達速度從W1減小到Wp，并且在壓制之后馬達速度從W1減小到零。根據(jù)本發(fā)明一實施例的包括改良壓力機的系統(tǒng)可以包括能量回收裝置，其用于例如在減速或制動期間從馬達回收能量。能量回收還可以配置成在系統(tǒng)動能的任何其它減小期間進行、或者在諸如壓力機系統(tǒng)的慣性變化期間的部分進行。能量回收裝置可以是任何回收裝置，例如電的、機械的或化學的。例如，在圖3中示出了能量管理設備/系統(tǒng)210，其可以包括功能和/或設備的組合。能量回收和管理可以涉及一個或多個電容器、電池、機械設備如飛輪、機械彈簧、或者包括可壓縮流體的儲蓄器的設備的使用。例如，存儲在壓力機的飛輪中的能量可以由另一個壓力機的驅(qū)動馬達20或22在能量優(yōu)化方法中使用，或者在壓力機循環(huán)的一部分期間由第二馬達22使用以減小功耗。
所存儲的能量主要在壓力機循環(huán)的下列時段中的一個或多個時段期間再利用壓力機循環(huán)開始時的初始加速；壓制；壓制之后的再加速。所回收的能量還可以或可以替代地反饋到供電網(wǎng)。圖3示出了向三個逆變器供電的一個整流器，這三個逆變器中的每個為100a-c所示的三個壓力機的驅(qū)動馬達Ma-c供電。與功率在被馬達消耗之前從一個整流器傳遞到另一個整流器的拓撲結構相比，該配置具有較低損耗的優(yōu)點。取而代之，功率通過整流器201和壓力機100a-c的逆變器101a-c之間的共享直流鏈路從一個馬達去往另一個馬達。
在例如汽車工業(yè)中，典型的產(chǎn)量意味著改良壓力機線的能量優(yōu)化特性在例如減小能量消耗方面可能是非常有益的。然而，改良壓力機線還可以用于需要機械壓力機的其它模鍛、切割、沖切(blanking)、開槽、壓制或深沖壓成形應用，以及甚至某種使用液壓機的應用，如生產(chǎn)家庭用具或白色貨物、工業(yè)用架(industrial shelving)、金屬覆層面板、金屬箱和金屬家具、以及沖切硬幣或鑄造硬幣的應用。
除了為用于成型、彎曲、模鍛、沖孔、深沖壓成形出金屬部件等的壓力機提供改良壓力機線之外，包括本發(fā)明的一個或多個實施例的特征的壓力機線還可以用來由塑性材料形成部件。包括如前所述的一個或多個改良機械壓力機的改良壓力機線還可以配置成適于模制塑性材料，熱塑性和熱固性塑料和/或聚合物混合物和組合物。熱塑性塑料允許使用注模、熱成型、吹模、擠壓及其它加工技術。例如，至少注模機的壓力機功能部件、模具支持器和模具夾緊功能可以由根據(jù)本發(fā)明一實施例的機械壓力機實現(xiàn)。熱塑成型壓力機可以包括高速伺服控制馬達，其給予壓力機這樣的能力，即在模制加工速度典型地達到100ipm時，以高達1,000ipm執(zhí)行快速關閉。壓力機可以具有幾百噸直到1500噸壓力或更大的中等大小。
熱固性塑料在聚合物分子之間形成化學鍵，也被稱作交聯(lián)，或者在應用于橡膠材料時有時被稱作硫化。某些熱固物可以通過加熱而進一步聚合?？梢詫⒅T如酚醛塑料和環(huán)氧樹脂的材料注射或轉(zhuǎn)移到熱模內(nèi)或擠壓在熱模內(nèi)。RIM模制聚氨酯(反應注模)要求模子內(nèi)的受控化學反應。當各成分在進入模子時混合并且反應時，由于模子也是聚合反應容器，因此不僅制造出部件，而且產(chǎn)生了塑性材料。聚氨酯RIM加工可以產(chǎn)生從非常柔性的泡沫芯部件變化到剛性實心部件的部件。部件密度也可以廣泛地變化、具有從0.2到1.6的范圍內(nèi)的比重。在汽車工業(yè)中，該工藝廣泛地用于諸如儀表板的內(nèi)部部件以及諸如遮光板、擋泥板、減震器的外部部件。液壓機通常用于壓模。由于可以容易地改變壓力機循環(huán)的參數(shù)以適應可根據(jù)塑性材料的工藝要求和部件的壁厚等而變化的產(chǎn)品，因此本發(fā)明是非常適合的。例如，為了調(diào)整停留時間，使用改良壓力機而容易地配置模具在壓力下靜止的靜止時間。壓力機可以配置成用于范圍從幾秒直到一小時以上的加熱或固化周期。由于因電壓力機馬達的伺服控制而導致的在壓制工藝期間精確速度/位置控制的機會增加，改善了模制尺度容限。用于壓模的壓力機大小也可以是中等大小，從幾百噸直到2000噸或更大。
這樣的塑模壓力機線可以將卸載器或其它設備與壓力機同步。還可以將壓力機與壓力機線中的卸載器、修整器、堆疊機或其它設備同步。通過機器人將塑性材料裝載到模具中以便進行模制對于大多數(shù)塑性材料將是不必要的，但是機器人或操縱臂可以用來將插入物等放置到模具中，然后在插入物的周圍對塑料進行模制?？梢酝ㄟ^卸載器或機器人卸載器移除模制產(chǎn)品并將其轉(zhuǎn)移到剪裁、清潔、澆口去除工具或類似工藝。還可以通過機器人或其它設備來堆疊模制部件、或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移到另一工藝。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，控制壓力機的驅(qū)動馬達，以便在改良壓力機循環(huán)中操作壓力機，其中該壓力機循環(huán)擴展到大于360度的曲柄角或按照壓力機打開距離表示的等效值。傳統(tǒng)的機械壓力機具有最大360度的壓力機循環(huán)，并且典型地在上止點(TDC)開始和結束。
圖7a示出了現(xiàn)有技術的標準壓力機循環(huán)。它示出了一個旋轉(zhuǎn)方向上的360度循環(huán)。該循環(huán)在0/360度開始和停止。示意性地表示了DP和UC的相對位置。
圖7b示出了一般實施例。在圖7b上表示了T1即UC和DP之間的時段T1的位置。圖7c示出了壓力機雙向工作的實施例。順時針循環(huán)SC，實線，從大約10點鐘的Start 1開始，并且順時針繼續(xù)到大約2點鐘的DPC，環(huán)繞直到大約10點鐘的UCC，并且在大約2點鐘的Stop 1結束。根據(jù)工藝或產(chǎn)品要求，開始/停止位置可以比圖中所示的位置更靠近TDC，但是很少比UC角更遠離。類似地，壓力機接著以相反方向旋轉(zhuǎn)，虛線，從大約2點鐘的Start 2開始，并且逆時針繼續(xù)到大約11點鐘的DPAC，繼續(xù)環(huán)繞到大約2點鐘的UCAC，并且在大約10點鐘的Stop 2結束，其中Stop 2與順時針旋轉(zhuǎn)的Start 1位置是同一位置。
圖7d示出了可替換實施例，其中壓力機經(jīng)由大于360度的壓力機循環(huán)以第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。然后，在生產(chǎn)循環(huán)結束時，壓力機反轉(zhuǎn)到開始位置。這是在圖10中以流程圖示出的那種類型的方法。圖7d示出了大約10點鐘的Start，其順時針(實線)運行到大約1點鐘的DPC，順時針環(huán)繞到大約10點鐘的UCC，繼續(xù)到在大約2點鐘的Stop結束。然后，壓力機以逆時針方向?qū)AC反轉(zhuǎn)到大約10點鐘的開始位置。開始和停止位置可以如上面示例所示關于TDC對稱地安排，或者不關于TDC對稱地安排；并且開始和停止還可以設置得比圖中示意性示出的更靠近于TDC。通常不將開始/停止設置得與UC角或其附近相比更遠離于TDC。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了對用于操作包括電驅(qū)動馬達的機械壓力機的方法的改良，其中壓力機在連續(xù)的壓力機生產(chǎn)循環(huán)操作之間向后運動，而不是每隔一個循環(huán)改變壓力機操作的旋轉(zhuǎn)方向。該實施例對于由于設計或其它原因而不能在完整的壓力機循環(huán)內(nèi)反向驅(qū)動的壓力機是特別有利的。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的另一實施例，提供了對用于操作包括電驅(qū)動馬達的機械壓力機的方法的改良，其中部分地由機器人控制單元控制壓力機。圖17示出了用于壓力機線的簡單的單個壓力機示例，其中兩個機器人控制單元還包括用于壓力機的控制裝置。圖17示出了在裝載器位置配置有機器人118和在卸載器位置配置有第二機器人119的壓力機100。機器人118由機器人控制單元218控制，并且機器人119由控制單元219控制。在本例中示出壓力機100具有兩個驅(qū)動馬達，這兩個驅(qū)動馬達可被視為如圖6所示的20、22。自動化控制器200是如圖1、3所示的用于壓力機自動化的監(jiān)控控制器，并且如前所述通過現(xiàn)場總線，在本例中為Profibus 117，與壓力機控制器110通信。另外，自動化控制器200與每一個機器人控制單元218和219通信。兩個機器人控制單元通過另一個現(xiàn)場總線連接，如該示例所示，該現(xiàn)場總線可以是設備網(wǎng)DN連接。包括在機器人控制器218中的機器人控制器同步功能RS主設備通過Profibus線117′連接到RS從設備1和RS從設備2。機器人控制單元219還包括RS主設備和RS從設備。
在該實施例中，在機器人控制單元218、219中執(zhí)行對同步和壓力機的某些必要速度基準的計算。至少一個機器人控制單元218、219配置成能夠控制機器人外部的軸。這樣，在壓力機循環(huán)的至少一個部分期間，機器人控制器控制壓力機，如同其是該機器人的附加軸一樣。例如，在圖17的圖解中，控制方案可以包括如下步驟a)控制單元218計算機器人118(作為裝載器)的路徑，b)控制單元218計算W1的值，c)控制單元218在壓力機循環(huán)開始的第一W1速度部分將速度基準發(fā)送到壓力機驅(qū)動器(還參見圖9)，這意味著壓力機速度被控制，以便(i)加速，使得盡快達到最大壓力機速度W1，或在同步時，在DP加速到盡可能快的速度，但是與卸載器的到達同步，以及(ii)在DP之后加速到W1，(iii)盡可能長地維持在W1。
還應當注意，在第一階段，(i)在進行卸載的時間期間，可以將壓力機和裝載器機器人作為卸載器的從設備來驅(qū)動，然后在進行裝載的時間期間，壓力機變?yōu)檠b載器的從設備。
圖19是根據(jù)另一優(yōu)選實施例的改良壓力機線的雙向壓力機循環(huán)的速度分布。該圖示出了用于計算壓力機循環(huán)中的馬達速度W的設置點的一個方法。在所示壓力機循環(huán)中，馬達在Z1通過零點，并且反轉(zhuǎn)到最大負速度Wr，然后減速并在Z2通過零點?？梢詾樽畲笏俣萕1、在DP的速度WDP、以及壓制期間的速度Wp計算設置點。這些設置點可以由計算和生成同步控制信號的機器人控制單元生成，如，圖17所示的配置中的控制單元218、219。
圖20示出了采用改良壓力機線、在壓力機循環(huán)的部分期間、相對兩個壓力機100n和100n+l的機器人同步的示意圖。該圖用箭頭F表示從左到右的工作流方向。同步運動在SS開始并且在ES結束。這示出了一個同步策略的目標，即機器人應當剛好在壓力機通過可以進入壓力機以對其卸載的位置(卸載凸輪UC)時，到達等待卸載的點。就壓力機循環(huán)而言，該圖的圓形部分示出了循環(huán)同步運動SS在大約1點鐘開始，并且剛好在大約10點鐘之前的ES結束。
一個或多個微處理器(或處理器或計算機)包括中央處理單元CPU，其如參考例如圖10-14所述執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的方法的步驟。借助于一個或多個計算機程序執(zhí)行該一個或多個方法，其中該一個或多個計算機程序至少部分地存儲在該一個或多個處理器可訪問的存儲器中。應當理解，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的計算機程序還可以運行在一個或多個通用工業(yè)微處理器或計算機而非一個或多個專用計算機或處理器上。
該計算機程序包括多個計算機程序代碼元素或軟件代碼部分，其使計算機或處理器執(zhí)行將方程式、算法、數(shù)據(jù)、存儲值、計算等用于以下方法的方法例如前面關于圖10-14以及關于圖9的速度分布所述的方法；在以多于一個旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動壓力機方面關于圖7c、d和16所述的方法；以及在同步方面關于圖15、17、18所述的方法。該程序的一部分可以如上所述存儲在處理器中，但是也可以存儲在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片等或者其它適合的存儲器裝置中。這些程序的全部或一些還可以部分或完全地在本地(或集中)存儲在其它適合的計算機可讀介質(zhì)如磁盤、CD-ROM或DVD盤、硬盤、磁光存儲器存儲裝置上或其中，存儲在易失性存儲器中，存儲在閃存中，作為固件來存儲，或者存儲在數(shù)據(jù)服務器上。還可以使用其它公知的適合介質(zhì)，包括諸如Sony記憶棒(TM)的可移動存儲器介質(zhì)、以及其它可移動閃存、硬驅(qū)動器等。該程序還可以部分地從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡提供，包括諸如因特網(wǎng)的公用網(wǎng)絡。所述計算機程序還可以部分地配置為能夠或多或少同時運行在若干不同計算機或計算機系統(tǒng)上的分布式應用。
應當注意，雖然上面描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是可以對所公開的解決方案進行若干變化和修改，而不脫離在所附權利要求中限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于操作壓力機線的方法，所述壓力機線包括具有至少一個電驅(qū)動馬達(20)的至少一個機械壓力機、壓頭(23)、用于操作所述壓力機的機械裝置(27、25)、及一個其它設備，其特征在于所述壓力機如此設置，使得可在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間來改變至少一個所述電驅(qū)動馬達的速度，并且通過控制所述馬達，所述壓力機的運動可與所述壓力機線中的至少一個所述其它設備的運動或位置同步。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其還包括在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間控制所述其它設備，以及使所述其它設備的運動與所述壓力機、可為所述壓力機線中另一個壓力機的另一個設備的運動同步。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其還包括控制所述壓力機，以及在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間使所述壓力機或所述其它設備的運動同步，其中所述壓力機和所述另一個設備是設備的從設備或是自由的。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其還包括控制所述其它設備，并在壓力機循環(huán)的第一部分期間與可以是所述壓力機、所述線中另一個壓力機或任何其它設備的設備的運動同步，并在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間與不同設備的運動同步。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其還包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間，控制所述其它設備，以便與所述壓力機線中所述其它設備下游的設備的運動或位置同步；以及在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間，通過控制所述其它設備的運動，使其與所述壓力機線中所述其它設備上游的設備的運動或位置同步。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其還包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間控制所述其它設備，以使其工作得盡可能快；以及通過在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間控制所述壓力機的運動，以使得盡可能快地操作所述壓力機。
7.根據(jù)權利要求1或5所述的方法，其還包括計算對設備(100、118、119)將何時到達所述壓力機循環(huán)的部分中的特定點的預測。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其還包括將所述預測提供給另一個設備或控制器。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其還包括在壓力機循環(huán)的至少一個部分期間使卸載器設備或機器人作為從設備同步于所述壓力機，以及使裝載器設備或機器人作為從設備同步于所述卸載器設備或機器人，以及使所述壓力機作為從設備同步于所述裝載器設備或機器人。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述其它設備可以是來自下列組中的任何一個裝載器、卸載器、機器人、另一個壓力機。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述其它設備是至少一個裝載器設備或設置成裝載所述壓力機的至少一個機器人。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述其它設備是至少一個卸載器設備或設置成卸載所述壓力機的至少一個機器人。
13.根據(jù)權利要求9或10或11所述的方法，其中被設置成裝載、相應地卸載所述壓力機的所述裝載器或卸載器設備或機器人還被設置為另一個壓力機的卸載器、相應裝載器。
14.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其中所述裝載器和/或卸載器設備被設置成作為一對來一起工作以裝載和/或卸載的兩個設備或機器人。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中一起工作的所述兩個設備或機器人的第一個被控制作為從設備與所述對中的第二設備或機器人同步。
16.根據(jù)權利要求1或任一前述權利要求所述的方法，其中機器人控制單元(218、219)計算機器人(118、119)的路徑，并計算壓力機的運動或位置，并將用于同步運動的控制值發(fā)送到壓力機(100)的控制單元(110)或驅(qū)動單元(111)。
17.根據(jù)權利要求1或任一前述權利要求所述的方法，其中機器人控制單元(218、219)計算機器人(118、119)的路徑，并計算壓力機的運動設置點值，并將轉(zhuǎn)矩和/或速度和/或位置設置點值發(fā)送到壓力機(100)的控制單元(110)或驅(qū)動單元(111)。
18.根據(jù)權利要求1或16或17所述的方法，其還包括控制所述至少一個電驅(qū)動馬達(20、22)的速度，以便對所述壓力機的至少一個壓力機循環(huán)進行優(yōu)化。
19.根據(jù)權利要求1-18中任一項所述的方法，其還包括控制所述至少一個電驅(qū)動馬達的速度，以及依賴于來自以下的組的參數(shù)來優(yōu)化所述壓力機線下游工藝的狀態(tài)、上游工藝的狀態(tài)、總的功率或能量消耗、對功率消耗峰的平滑。
20.根據(jù)權利要求1或19中任一項所述的方法，其還包括在壓力機循環(huán)的至少一個部分期間控制所述至少一個電驅(qū)動馬達(20、22)的速度，以等待或者更慢地或以降低的功率要求或能耗來操作，同時針對所述作為整體的壓力機循環(huán)而保持在目標時間內(nèi)。
21.根據(jù)權利要求1-20中任一項所述的方法，其中所述壓力機的壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間的所述至少一個電驅(qū)動馬達(20、22)的速度(W)被控制以便改變，并且大于所述壓力機循環(huán)的壓制部分期間的所述驅(qū)動馬達的速度(Wp)。
22.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述壓力機循環(huán)可以以生產(chǎn)循環(huán)的所述第一旋轉(zhuǎn)方向執(zhí)行，并擴展于曲柄角或偏心輪(27)旋轉(zhuǎn)的360度以上。
23.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中以所述第一旋轉(zhuǎn)方向(Sc)來執(zhí)行的所述壓力機循環(huán)包括在每個完整壓力機循環(huán)結束時反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動馬達并以第二旋轉(zhuǎn)方向(SAC)操作的步驟。
24.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在一時間段內(nèi)，所述驅(qū)動馬達的速度被維持在比壓制期間的馬達速度(Wp)大的高或最大速度(W1)。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中所述驅(qū)動馬達的速度從壓制速度(Wp)減少，并可在所述壓力機循環(huán)的壓制部分期間在一時間段內(nèi)趨于零速度。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中通過提供控制輸出給所述驅(qū)動控制裝置，所述馬達被減速，且所述壓力機在達到BDC或其周圍時在一時間段(THS)內(nèi)維持靜止。
27.根據(jù)權利要求1或23所述的方法，其包括提供控制輸出給第二驅(qū)動馬達的所述驅(qū)動控制裝置，以將所述壓頭移至每個壓力機循環(huán)的循環(huán)開始位置，所述循環(huán)開始位置在第二旋轉(zhuǎn)方向(RAC)上從前一壓力機循環(huán)停止位置或零速度位置后退曲柄角的多度。
28.根據(jù)權利要求23所述的方法，其中所述壓力機從第一旋轉(zhuǎn)方向(RC)向第二旋轉(zhuǎn)方向(RAC)在第一壓力機循環(huán)的停止(stop1)與第二壓力機循環(huán)的開始(start2)之間反轉(zhuǎn)多度。
29.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述馬達被控制，使得在每個相繼且完整的壓力機循環(huán)之間，所述馬達的旋轉(zhuǎn)運動從第一旋轉(zhuǎn)方向(C)反轉(zhuǎn)方向到第二且相對的旋轉(zhuǎn)方向(AC)。
30.根據(jù)權利要求1-29中任一項所述的方法，其中通過再生制動部分中的裝置，使至少一個所述馬達減速至降低的速度或零速度。
31.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述驅(qū)動馬達速度被可變地控制，以在到達卸載凸輪(UC)或其周圍時為同步的目的使壓力機慢下來一時間段，并在到達下一壓力機循環(huán)的模具保護(DP)位置或其周圍之前使壓力機重新加速。
32.如任一前述權利要求所述的方法，其中所述壓力機線包括至少一個壓力機，所述壓力機包括第二驅(qū)動馬達或致動器，所述第二驅(qū)動馬達或致動器設置為連接至所述壓頭，以便在壓力機循環(huán)的至少一個部分期間通過提供控制輸出給所述第二驅(qū)動馬達的驅(qū)動控制裝置來改變所述第二驅(qū)動馬達的速度。
33.根據(jù)權利要求1或32所述的方法，其中第二驅(qū)動馬達(22)的速度或位置被控制，以在接合所述壓力機的離合器(30)之前和/或同時與所述壓力機的飛輪(35)或第一驅(qū)動馬達(20)的速度或位置同步。
34.根據(jù)權利要求33或1所述的方法，其中離合器的操作與所述壓力機的運動或位置同步，或與所述壓力機的第二馬達(22)同步。
35.根據(jù)權利要求33或1所述的方法，其中第一或飛輪馬達(20)被控制，以針對所述壓力機或所述壓力機線來優(yōu)化或最小化下列組中的任一峰值功耗、能耗、循環(huán)時間、任何組合。
36.一種包括壓力機線的系統(tǒng)，所述壓力機線包括具有至少一個電驅(qū)動馬達(20、22)的至少一個機械壓力機、壓頭(23)、用于操作所述壓力機的機械裝置(27、25)、及一個其它設備，其特征在于所述系統(tǒng)的所述壓力機如此設置，使得可在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間來改變至少一個所述電驅(qū)動馬達的速度(W)，并且/或者可控制所述馬達的速度，以使所述壓力機的運動與所述壓力機線中的至少一個所述其它設備的運動或位置同步。
37.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間控制所述其它設備并使所述其它設備的運動與所述壓力機、可為所述壓力機線中另一個壓力機的另一個設備的運動或位置同步的裝置。
38.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中裝載器或裝載器機器人是至少一個其它所述設備，而所述壓力機被控制，以在壓力機循環(huán)的第一部分期間與所述裝載器或裝載器機器人的運動同步。
39.根據(jù)權利要求36或38所述的系統(tǒng)，其還包括用于在壓力機循環(huán)的第一部分期間控制所述其它設備并與可以是所述壓力機線中的所述壓力機、另一個壓力機或任何其它設備的設備的運動或位置同步以及在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間控制所述壓力機的運動并與不同設備的運動或位置同步的裝置。
40.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括在壓力機循環(huán)的第一部分期間，控制所述其它設備，以便與可以是所述壓力機線中的所述壓力機、另一個壓力機或任何其它設備的下游設備的運動或位置同步；以及在所述壓力機循環(huán)的第二部分期間，通過控制所述其它設備的運動，以便使其與所述其它設備上游的不同設備的運動或位置同步。
41.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括針對諸如為第一和第二機器人(118、119)的第一和第二設備，通過恒定運動跟隨的方法，對與所述壓力機線中第二設備同步的所述壓力機線中的一個第一設備進行控制。
42.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括針對諸如壓力機(100a-c)和機器人(118、119)的設備，通過與點或位置同步的方法，對與所述壓力機線中第二設備同步的所述壓力機線中的一個第一設備進行控制。
43.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括用于計算對設備(100、118、119)將何時到達所述壓力機循環(huán)的部分中的特定點的預測的裝置。
44.根據(jù)權利要求36或43所述的系統(tǒng)，其還包括將對設備將何時到達特定點的預測提供給另一個設備或控制器的裝置。
45.根據(jù)權利要求36或前述權利要求36-44中任一項所述的系統(tǒng)，其還包括機器人控制單元(218、219)，所述機器人控制單元具有計算機器人(118、119)的路徑并計算壓力機的運動或位置的裝置、以及將基于所述計算的用于同步運動的控制值發(fā)送到壓力機(100)的控制單元(110)或驅(qū)動單元(111)的裝置。
46.根據(jù)權利要求36或前述權利要求36-45中任一項所述的系統(tǒng)，其還包括機器人控制單元(218、219)，所述機器人控制單元具有計算機器人(118、119)的路徑并計算壓力機的運動設置點值的裝置、以及將轉(zhuǎn)矩和/或速度和/或位置設置點值發(fā)送到壓力機(100)的控制單元(110)或驅(qū)動單元(111)的裝置。
47.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括用于控制所述壓力機使其可從第一旋轉(zhuǎn)方向(Rc)向第二旋轉(zhuǎn)方向(RAC)在第一壓力機循環(huán)的停止(stop)與第二壓力機循環(huán)的開始(start)之間反轉(zhuǎn)多度的裝置。
48.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其還包括控制所述壓力機使得所述壓力機循環(huán)可以以所述第一旋轉(zhuǎn)方向(Sc或Rc)來執(zhí)行并包括在每個完整壓力機循環(huán)結束時反轉(zhuǎn)所述驅(qū)動馬達并以第二旋轉(zhuǎn)方向(SAC或RAC)操作的步驟的裝置。
49.根據(jù)權利要求36的系統(tǒng)，其還包括能量或功率管理裝置，所述管理裝置包括功率限制器設置，以限制飛輪馬達(20)和輔助第二馬達(22)的總消耗的總功率或峰功率。
50.根據(jù)權利要求36的系統(tǒng)，其中所述壓力機被設置成由至少兩個處理器(111、121)或CPU來控制，其中一個處理器對安全設備進行控制，而第二處理器對剩余的設備進行控制。
51.根據(jù)權利要求36或50的系統(tǒng)，其中所述壓力機的馬達驅(qū)動(20、22)由控制處理器或CPU來控制，并用來使壓力機從一個速度加速到另一個速度。
52.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述至少兩個處理器(111、121)或CPU被設置成借助于工業(yè)現(xiàn)場總線(117、127)連接于所述系統(tǒng)中。
53.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述壓力機線是多個壓力機線之一。
54.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中用于壓力機運動和/或設備運動的控制器包括用來對用于壓力機線中的同步的進行計算的裝置(SC、218、219)。
55.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中用于所述壓力機線的控制器包括用來對用于壓力機線中的同步進行計算的裝置(SC、218、219)。
56.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述壓力機線被設置有至少一個電源設備，所述電源設備包括至少一個整流器(201)，其被設置成為所述壓力機線的所述壓力機、另一個壓力機(Ma-c)或其它設備(118、119)中所包括的多于一個電馬達(20、22)同時供電。
57.根據(jù)權利要求36或56所述的系統(tǒng)，其中用于所述壓力機線的所述至少一個電源可包括來自下列的組中的任何設備單個整流器、單個直流鏈路、多個逆變器。
58.根據(jù)權利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個電源的電源設備(21b、201)被設置成為包括多于一個電馬達的所述壓力機供電。
59.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個機械壓力機包括用于操作壓力機的機械裝置，包括來自下列組中的任何傳動類型曲柄、轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿、壓頭、螺桿、滾珠螺桿、齒條類型的機構。
60.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個機械壓力機包括用于對至少一個所述驅(qū)動馬達(20、22)的速度和/或位置進行測量的裝置。
61.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括至少一個所述機械壓力機，所述機械壓力機包括亦設置成驅(qū)動所述壓力機的至少一個第二或輔助驅(qū)動馬達(22)。
62.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括能量恢復裝置或存儲裝置，用于恢復經(jīng)同步和/或優(yōu)化的所述壓力機中的能量，以使所述壓力機線的峰功耗最小。
63.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括能量恢復裝置或存儲裝置，用于恢復經(jīng)同步和/或優(yōu)化的所述壓力機中的能量，以使所述壓力機線的能耗最小
64.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括所述壓力機，其中一個或多個馬達被控制，以使所述壓力機的運動與至少一個所述其它設備中的一個或多個同步，使得一個第一馬達(20)不總是機械地耦合到所述壓力機，而第二馬達(22)總是機械地耦合到所述壓力機。
65.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中至少一個控制單元(110、218、219)包括一個或多個計算機程序，所述計算機程序存儲于處理器或存儲器存儲裝置中，用于控制至少一個壓力機的第二驅(qū)動馬達的速度和轉(zhuǎn)矩。
66.根據(jù)權利要求36或65所述的系統(tǒng)，其中機器人控制單元(218、219)計算機器人(118、119)的路徑，并計算壓力機的運動或位置，并將用于同步運動的控制值發(fā)送到壓力機(100)的控制單元(110)或驅(qū)動單元(111)。
67.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中至少一個控制單元(110、218、219)包括一個或多個計算機程序，所述計算機程序存儲于處理器或存儲器存儲裝置中，用于控制(50-55、60-66)壓力機來優(yōu)化壓力機循環(huán)時間。
68.根據(jù)權利要求36所述的系統(tǒng)，其中至少一個控制單元(110、218、219)包括一個或多個計算機程序，所述計算機程序存儲于處理器或存儲器存儲裝置中，用于控制(50-55、60-66)壓力機來優(yōu)化壓力機循環(huán)的峰功率使用。
69.對根據(jù)權利要求36-67中任一項所述的包括壓力機線的系統(tǒng)的應用，用于單個行程、連續(xù)操作或二者，用于來自下列的組中的對金屬毛坯或工件的操作壓制、彎曲、模鍛、熱模鍛、深沖壓成形、切割、開槽、沖切、鑄造、沖孔。
70.對根據(jù)權利要求36-69中任一項所述的包括壓力機線的系統(tǒng)的應用，用于單個行程、連續(xù)操作或二者，用于來自下列的組中任何的對包含塑料的材料的操作壓制、模制、壓模、反應模制、反應注模、吹模、捏模、注模、熱塑性模制。
全文摘要
描述了一種改良壓力機線，所述壓力機線包括具有至少一個電驅(qū)動馬達(20)的至少一個機械壓力機、壓頭(23)、用于操作所述壓力機的機械裝置(27、25)、及一個其它設備或輔助生產(chǎn)設備，所述壓力機如此設置，使得可在壓力機循環(huán)的至少一個壓制或非壓制部分期間改變至少一個所述電驅(qū)動馬達的速度(W)。通過控制所述馬達的速度并使所述壓力機的運動與至少其它設備、裝載器或其它壓力機的運動或位置同步，獲得了改良的操作特性及優(yōu)化的能量使用和循環(huán)時間。描述了包括這樣的壓力機的系統(tǒng)以及用于控制壓力機線的計算機程序。
文檔編號G05B15/02GK101024309SQ200710003549
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權日2006年2月6日
發(fā)明者斯約德·博斯加, 馬克·塞古拉·戈洛倫斯 申請人:Abb研究有限公司