DD296451B5 - Method and arrangement for the coordination of axle drives for superimposed motion sequences of flexible sheet metal part transport devices with self-propelled presses on presses - Google Patents

Abstract

A method of coordinating axle drives for superimposed motion processes of flexible plate transport systems with individual drives to presses involves controlling each drive motion via corresp. control elements. Starting times and guide functions for the axle drives are generated from a known free motion model. Monitoring displacement-time characteristics are generated with tolerance bands contg. the safety distances and used to control the axle drives. Fallback routines are generated in the form of speed-time procedures. ADVANTAGE - Increased efficiency with maximum collision avoidance during superimposed movement of the press and automation system.

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung im Automatisierungssystem von Blechteiltransporteinrichtungen mit Eigenantrieben an Pressen.The invention finds application in the automation system of sheet metal part transport devices with self-propulsion on presses.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Nach der DE-OS 3425066 ist eine Steuerschaltung mit Mikrorechner für eine Transfereinrichtung mit zwei oder drei Bewegungsachsen bekannt, die Einrichtungen besitzt, um die die Hübe festlegenden Signale getrennt von der Preßbewegung zu erzeugen, wo mit einer Pressensteuereinrichtung, die aufgrund der Ausgänge der signalerzeugenden Einrichtungen Pressenstart- und -stoppbefehl zu entsprechenden Zeitpunkten liefert, welche zumindest die Längsbewegung der Transfereinrichtung nicht stören, um intermittierend Preßvorgänge zu bewirken. Neben der abwechselnd intermittierenden Arbeitsweise von Presse und Transfervorrichtung ist es auch möglich, daß die Transfervorrichtung kontinuierlich betrieben wird, während die Start- und Stoppvorgänge der Presse mit einer entsprechenden zeitlichen Steuerung bezüglich des Materialvorschubs durchgeführt werden. Ferner kann die Presse kontinuierlich betrieben werden, während der Materialvorschub mit einer entsprechenden zeitlichen Steuerung bezüglich der Pressenbewegungen intermittierend abläuft. Diese Lösung beinhaltet zwar auch den technologisch wichtigen Einzelhub, dieser muß aber von außen angewählt werden und ergibt sich nicht aus den aktuellen Parametern beim Betreiben des Komplexes. Durch die Anwahl bestimmter Hubmuster ist die Flexibilität hinsichtlich der Verwendung verschiedenster Werkzeugsätze eingeschränkt.According to DE-OS 3425066 a control circuit with microcomputer for a transfer device with two or three axes of movement is known, which has means to generate the strokes defining signals separately from the pressing movement, where with a press control device, due to the outputs of the signal generating devices Press start and stop command provides at appropriate times, which do not interfere with at least the longitudinal movement of the transfer device to cause intermittent pressing operations. In addition to the alternately intermittent operation of press and transfer device, it is also possible that the transfer device is operated continuously, while the start and stop operations of the press are carried out with a corresponding timing with respect to the material feed. Furthermore, the press can be operated continuously while the material feed proceeds intermittently with a corresponding timing with respect to the press movements. Although this solution includes the technologically important single stroke, but this must be selected from the outside and does not result from the current parameters when operating the complex. Selecting specific strokes limits the flexibility of using different tool sets.

Ein weiteres Verfahren zur Antriebssteuerung einer Presse und einerTransfereinrichtung ist nach DD 258 382 bekannt. Hier wird der Freigängigkeitswinkel der Presse für die Erzeugung der Start- und Stoppbefehle für die Transfereinrichtung unter hubzahl- und transferschrittweitenabhängiger Berechnung der minimal notwendigen Beschleunigung und Geschwindigkeit derAnother method for drive control of a press and a transfer device is known from DD 258 382. Here, the clearance angle of the press for the generation of the start and stop commands for the transfer device under hubzahl- and Transferschrittweitenabhängiger calculation of the minimum necessary acceleration and speed of

der Transport-, Schließ- und Hebebewegung genutzt. Dabei werden die Bewegungsparameter des Teiletransportes unter den aktuellen Bedingungen von Werkstück, Werkzeug, Presse und Hubzahl so optimiert, daß eine maximale Transport- und Ablagesicherheit bei gleichzeitig minimaler dynamischer Belastung der Automatisierungseinrichtung erreicht wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Bewegungsüberlagerung von Pressenstößel und Transfereinrichtung dadurch eingeschränkt ist, daß dafür lediglich die Start- und Stoppsignale der Transferbewegung herangezogen werden und deren Bewegungsabläufe hierbei nicht berücksichtigt werden.used the transport, closing and lifting movement. The movement parameters of the parts transport under the current conditions of workpiece, tool, press and stroke rate are optimized so that a maximum transport and storage security is achieved with minimal dynamic load of the automation device. A disadvantage of this method is that the movement overlay of press ram and transfer device is limited by the fact that only the start and stop signals of the transfer movement are used and their movements are not taken into account.

Weiterhin läßt dieses Verfahren das gleichzeitige Betreiben zweier Blechteiltransporteinrichtungen in einem gemeinsamen Kollisionsgebiet aus oben genanntem Grund nicht zu.Furthermore, this method does not allow the simultaneous operation of two sheet metal parts transport facilities in a common collision area for the above reason.

Das EP0074228 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung von Werkstückhandhabemechanismen, insbesondere von Feedereinrichtungen in Pressenlinien, in welchem die aktuellen Positionsstellsignale für die einzelnen Achsantriebe aus dem Soll-Ist-Vergleich von Positions- und Geschwindigkeitssignalen innerhalb vorgegebener Zeitintervalle gewonnen werden, daraus Fehlersignale abgeleitet werden, die die Sollgeschwindigkeiten für die einzelnen Achsantriebe derart korrigieren, daß alle Achsen synchron und ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, in Abhängigkeit von der Pressenstößelbewegung gesteuert werden. Die Bewegungsabläufe der Achsantriebe basieren auf einem 3-4-5-Polynom und sind als Folge von Positionen pro Zeitintervall, die in Beziehung zu der Bewegung des Pressenstößels stehen, abgespeichert. Um eine möglichst enge Bewegungsüberlagerung zwischen den Einrichtungen und dem Pressenstößel zu erzielen, werden die aktuellen Geschwindigkeitswerte aus den benachbarten Ist-Inkrementeständen der Wegmeßsysteme steuerungsintern ermittelt und bei der Stellgrößenausgabe berücksichtigt.EP0074228 describes a method for controlling workpiece handling mechanisms, in particular of feeder devices in press lines, in which the current position control signals for the individual axle drives from the target-actual comparison of position and speed signals are obtained within predetermined time intervals, therefrom error signals are derived, which To correct target speeds for the individual axle drives such that all axes are controlled synchronously and without influencing each other, depending on the press ram movement. The movements of the final drives are based on a 3-4-5 polynomial and are stored as a sequence of positions per time interval that are related to the movement of the press ram. In order to achieve the closest possible movement overlay between the devices and the press ram, the current speed values from the adjacent actual incremental states of the position measuring systems are determined internally within the control and taken into account in the control value output.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist wiederum die elektronische „Starre" Zuordnung der Bewegungsbahn der Feedereinrichtungen zur Bewegung des Pressenstößels, was mit einer Einschränkung der Flexibilität hinsichtlich der Betriebsart der Presse und mit der Installation der erforderlichen hohen Leistungsreserven der Achsantriebe zum „Ausregeln" von Positionsabweichungen verbunden ist.A disadvantage of this method, in turn, the electronic "rigid" assignment of the trajectory of the feeder to move the press ram, which is associated with a restriction of flexibility in terms of operating mode of the press and with the installation of the required high power reserves of the axis drives for "compensating" position deviations ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Steigerung der Pressenausstoßleistung durch höchstmögliche kollisionsfreie Bewegungsüberlagerung von Presse und Automatisierungseinrichtung.The aim of the invention is to increase the press output by the highest possible collision-free motion overlay of press and automation device.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zugehörige Anordnung für die Koordinierung sich in ihrer Bewegung überlagernder Achsantriebe zu entwickeln, so daß durch Modifikation des Freigängigkeitsmodells ein an verschiedene Achskonfigurationen anpaßbares Steuerungssystem sich ständig selbständig an Veränderungen im Blechteiltransport anpaßt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Koordinierung sich gegenseitig beeinflussender Achsbewegungen nicht wie bei CNC- und Industrierobotersteuerungen durch ständiges Ausregeln von Bahnabweichungen erfolgt, sondern durch zyklische Vorgabe von kompletten „Bahnkurven" (sogenannten „Fahraufträgen"), die dann selbständig von den einzelnen Achsantrieben ausgeführt werden. Diese Fahraufträge werden so gestellt, daß der Antrieb von vornherein ihnen mit seiner Dynamik gerecht werden kann.The object of the invention is to develop a method and an associated arrangement for the coordination in their movement superimposed axle drives, so that by adapting the Freigängigkeitsmodells an adaptable to different Achskonfigurationen control system constantly adapts independently to changes in sheet metal part transport. According to the invention, the object is achieved in that the coordination of mutually influencing axis movements is not done as in CNC and industrial robot controls by constant compensation of path deviations, but by cyclical specification of complete "trajectories" (so-called "driving orders"), which then independently of the individual Axis drives are running. These driving orders are placed in such a way that the drive from the outset can satisfy them with its dynamics.

Unvorhersehbare Abweichungen werden durch Toleranzbänder „abgefangen" (Regelabweichungen, Parameterschwankungen). Sind diese Abweichungen zu groß (Toleranzbandüberschreitung) wird zentral festgestellt, ob diese zu kritischen Situationen führen (Kollisionsgefahren). Bei festgestellter Kollisionsgefahr werden situationsabhängig die entsprechenden Notroutinen eingeleitet, wobei das Risiko durch zusätzliche, zwangswirkende Sicherheitseinrichtungen abgedeckt wird.Unpredictable deviations are "intercepted" by tolerance bands (deviations from the rules, parameter fluctuations) If these deviations are too large (tolerance range exceeded), it is determined centrally whether they lead to critical situations (risk of collision) In the event of a collision risk, the appropriate emergency routines are initiated depending on the situation additional compulsory safety equipment is covered.

Bei dieser Form der zentralen Koordinaten wird also ständig überprüft, ob Toleranzbänder überschritten werden, und erst dann in den Prozeß eingegriffen, wenn diese Überschreitungen erkannt sind.In this form of central coordinates is thus constantly checked whether tolerance bands are exceeded, and only then intervened in the process when these transgressions are detected.

Gleichzeitig werden alle relevanten Prozeßänderungen registriert (z.B. Schwankungen der Pressenhubzahl), die bei Nichtbeachtung zu Kollisionssituationen führen können. Diese Änderungen werden in den zyklisch neu erstellten Fahraufträgen berücksichtigt. Aus der Abschätzung des Änderungsvermögens innerhalb eines Zyklus resultieren die Sicherheitsabstände, die bei der Festlegung der Größe des Toleranzbandes mit eingehen. Das bedeutet im einzelnen, daß auf der Grundlage eines an sich bekannten Freigängigkeismodells die Generierung und Vorgabe von Startpunkten und von als Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe ausgebildeten Führungsfunktionen für die Achsantriebe erfolgt, dann die Generierung von Überwachungsfunktionen, welche aus Weg-Zeit-Verläufen mit jeweils einem die Sicherheitsabstände beinhaltenden Toleranzband bestehen, und die Generierung der Notroutinen, welche als Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe ausgebildet sind, erfolgt. Stehen alle generierten Daten zur Verfügung, werden sie freigegeben, der Start der Bewegung eingeleitet und die Führungsfunktion abgearbeitet. Während der Bewegung werden die sich verändernden Prozeßdaten registriert und die Achsantriebe anhand der Überwachungsfunktionen kontrolliert. Anschließend erfolgt eine Korrektur der Startpunkte, Führungsfunktionen und Überwachungsfunktionen. Bei Registrierung kritischer Toleranzbandüberschreitungen werden dementsprechende Notroutinen ausgewählt und eingeleitet. Das verbleibende Restrisiko wird durch zusätzlich bei Kollisionsgefahr wirkende mechanische Sicherheitseinrichtungen vollständig abgedeckt. Die Anordnung zu diesem Verfahren setzt eine speicherprogrammierbare Steuerung voraus, deren Systembus erfindungsgemäß mit einer Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe gekoppelt ist, welche einerseits mit einem Meßsystem zum Erfassen des Kurbelwinkels und der Kurbelwellendrehzahl sowie mit je einem Meßsystem für die Achsantriebe gekoppelt ist und welche andererseits mit je einem Positiondiermodul gekoppelt ist, wobei das Programmier-und Steuerterminal direkt mit der Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe und je einem Positioniermodul gekoppelt ist. Die Eingabe der Basisdaten bzw. deren Korrektur wird über das Programmier- und Steuerterminal des Kommunikationscontrollers vorgenommen. Die Überwachungsbaugruppe beinhaltet ein für verschiedeneAt the same time, all relevant process changes are registered (for example, fluctuations in the number of press strokes), which, if ignored, can lead to collision situations. These changes are taken into account in the cyclically newly created travel orders. The estimation of the ability to change within a cycle results in the safety distances that are included when determining the size of the tolerance band. This means in detail that on the basis of a known Freigängigkeismodells the generation and specification of starting points and designed as a speed-time courses management functions for the Achsantriebe, then the generation of monitoring functions consisting of path-time-courses with each a tolerance band containing the safety distances exist, and the generation of the emergency routines, which are designed as speed-time profiles, takes place. If all generated data are available, they are released, the start of the movement is initiated and the management function is processed. During the movement, the changing process data are registered and the axis drives are controlled by means of the monitoring functions. Subsequently, the starting points, guide functions and monitoring functions are corrected. Upon registration of critical tolerance band violations, corresponding emergency routines are selected and initiated. The remaining residual risk is completely covered by mechanical safety devices that additionally act in the event of a collision hazard. The arrangement for this method requires a programmable logic controller, the system bus according to the invention is coupled to a Achskoordinations- and monitoring assembly, which is coupled on the one hand with a measuring system for detecting the crank angle and the crankshaft speed and each with a measuring system for the final drives and which on the other hand with each coupled to a Positiondiermodul, wherein the programming and control terminal is directly coupled to the axis coordination and monitoring assembly and each a positioning module. The input of the basic data or its correction is made via the programming and control terminal of the communication controller. The monitoring module includes one for various

Blechteiltransportaufgaben anpaßbares bzw. austauschbares Freigängigkeitsmodell, auf dessen Grundlage die konkrete Parametrierung erfolgt. Die aus dem Arbeitsprozeß abzuleitenden Daten für die Generierung der Führungs- und Überwachungsfunktionen werden aus den Prozeßdaten, welche über ein Meßsystem zum Erfassen des Kurbelwinkels und der Kurbelwellendrehzahl ermittelt werden, und dem Vergleich von der toleranzbehafteten Überwachungsfunktion mit dem Weg-Zeit-Verlauf des Achsantriebes erfaßt. Die der Dynamik des Achsantriebes angepaßte Führungsfunktion wird als Steuerfunktion dem Positioniermodul vorgegeben. Sie wird dann durch einen Regelkreis mit Regeleinrichtung, Stellgliedl, Achsantrieb, Wegmeßsystem und anschließender Differentiation der ermittelten Weg-Zeit-Verläufe durch ein Differentiationsglied, in eine stoß- und ruckfreie Bewegung umgesetzt. Mit Hilfe der Überwachungsfunktionen, die als Weg-Zeit-Verläufe durch formale Integration aus den Führungsgrößen (Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe) hervorgehen und durch ein die Sicherheitsabstände verkörperndes Toleranzband ergänzt werden, werden Gefahrenzustände erkennbar. Eine Toleranzbandüberschreitung wird dann als kritisch angesehen, wenn sich in Abhängigkeit von allen Stellungen der anderen am Gesamtbewegungsprozeß beteiligten Achsantriebe Kollisionsgefahren ergeben.Sheet metal part transport tasks adaptable or exchangeable clearance model, based on which the concrete parameterization takes place. The data to be derived from the work process for the generation of the guidance and monitoring functions are detected from the process data, which are determined by a measuring system for detecting the crank angle and crankshaft speed, and the comparison of the tolerant monitoring function with the path-time profile of the final drive , The dynamics of the final drive adapted leadership function is specified as a control function the positioning. It is then implemented by a control loop with control device, Stellgliedl, final drive, position measuring system and subsequent differentiation of the determined path-time profiles by a differentiation, in a shock and jerk-free movement. With the help of the monitoring functions, which emerge as path-time courses through formal integration from the reference variables (speed-time courses) and are supplemented by a tolerance band representing the safety distances, danger states become recognizable. A tolerance range violation is considered to be critical if there are collision risks depending on all the positions of the other axle drives involved in the overall movement process.

Es wird dann eine der „Abschaltgeschwindigkeit" angepaßte Notroutine ausgewählt und gegen die Führungsfunktion zwangsweise ausgetauscht. Andere am Bewegungsprozeß beteiligte Achsantriebe können ggf. zusätzlich beschleunigt werden. Vorteilhafterweise wird aus Produktivitätsgründen bei der Generierung der Führungsfunktion das Leistungsvermögen der Achsantriebe mit berücksichtigt und ausgeschöpft. Da während des Laufes nicht korrigierend in den Bewegungsablauf eingegriffen wird, können die sonst hohen erforderlichen Leistungsreserven eingespart werden.An emergency routine adapted to the "switch-off speed" is then selected and forcibly exchanged for the guiding function Other axis drives involved in the movement process can optionally be additionally accelerated Advantageously, the performance of the axle drives is taken into account and exhausted for reasons of productivity in the generation of the guiding function the course is not correcting intervened in the movement, the otherwise high required power reserves can be saved.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: Blockschaltbild zur Darstellung des Verfahrens,1 is a block diagram illustrating the method,

Fig. 2: Strukturschaltbild zur Darstellung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, Fig.3: Darstellung eines Komplexzyklus im Schaltbetrieb.2 shows a structural diagram for illustrating the arrangement for carrying out the method, FIG. 3 shows a complex cycle in switching operation.

Da es nur in wenigen prozeßbedingten Situationen zu einer Kollision zwischen den Automatisierungseinrichtungen und dem Pressenstößel kommen kann, ist eine „freie" Gestaltung des Bewegungsregimes unter Beachtung geometrischer Restriktionen, die sich aus dem Umfahren von feststehenden und bewegten Hindernissen ergeben, möglich.Since only a few process-related situations can lead to a collision between the automation equipment and the press ram, a "free" design of the movement regime is possible, taking into account geometric restrictions resulting from the avoidance of fixed and moving obstacles.

Uni Zeitverluste zu vermeiden, wurden dieStartzeitpunkteT2, T7, T9, T14, T16 der einzelnen Bewegungen so weit vorverlegt, daß gerade die eine Einrichtung den Kollisionsraum verlassen hat, wenn die andere in den Kollisionsraum eindringt. Bei der PpoHortechnik wird das Eintauchen in den Kollisionsraum durch eine Hin- und Zurückbewegung mit Rastzeit zur ... .- ,. .v, idealisiert.In order to avoid time losses, the starting times T2, T7, T9, T14, T16 of the individual movements were advanced so far that just one device has left the collision space when the other enters the collision space. When PpoHortechnik immersion in the collision chamber by a back and forth movement with rest time .. is. .-,. .v, idealized.

Diese Vorgehensweise setzt die exakte Einhaltung vorgegebener Weg-Zeit- und Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe voraus. Diese, die Bewegungen der einzelnen Achsantriebe charakterisierenden kinematischen Funktionen sind an die jeweiligen Startzeitpunkte T2, T7, T9, T14, T16 „angekoppelt". Über diese Startzeitpunkte T2, T7, T9, T14, T16 erfolgt dann die koordinierte Freigabe der Achsbewegungen, die mittels eines Freigängigkeitsmodells a realisiert wird.This procedure requires exact adherence to given path-time and speed-time profiles. These kinematic functions characterizing the movements of the individual axle drives are "coupled" to the respective starting times T2, T7, T9, T14, T16 .These start times T2, T7, T9, T14, T16 then take place via the coordinated release of the axle movements a clearance model a is realized.

Durch das Freigängigkeitsmodell a wird der konkrete Weg-Zeit-Verlauf in Form höherer Bewegungsgesetze (z. B. 3-4-5-Polynom) festgelegt und die Führungsfunktion b als Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf (dann als 2-3-4-Polynom) für den Achsantrieb 7 generiert. Die Führungsfunktionen b werden so ausgewählt, daß sie der Dynamik der Achsantriebe angepaßt sind und damit ein gutes Folgeverhalten und eine hohe Reproduzierbarkeit im Bewegungsablauf garantieren. Die Überwachungsfunktion c, welche als Weg-Zeit-Verlauf ausgebildet ist, wird erzeugt und die entsprechend freiwählbaren Sicherheitsabstände für den Bewegungsablauf mit einem Toleranzband umgeben.The free-motion model a defines the concrete path-time course in the form of higher laws of motion (eg 3-4-5 polynomial) and the guide function b as the velocity-time curve (then as a 2-3-4 polynomial ) generated for the final drive 7. The guide functions b are selected so that they are adapted to the dynamics of the final drives and thus guarantee a good follow-up behavior and a high reproducibility in the movement. The monitoring function c, which is designed as a path-time curve is generated and surrounded the corresponding freely selectable safety distances for the movement with a tolerance band.

Für die Vermeidung einer absehbaren Kollision werden Notroutinen f als Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe generiert. Die generierten Datervwerden gleichzeitig (in Form eines Fahrauftrages) dem Positioniermodul 5 übergeben, dann der Start der Bewegung eingeleitet und die Führungsfunktion b durch den Positioniermodul abgearbeitet. Der dafür notwendige Regelkreis besteht aus dem Positioniermodul 5 mit der Regeleinrichtung d, dem Stellglied 12, dem Achsantrieb 7 und dem Meßsystem 10 mit dem Differentiationsglied g. Die so gewonnenen Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe dienen zur Auswahl entsprechender Notroutinen f. Ein weiteres Meßsystem 4 erfaßt die Weg-Zeit-Verläufe des Achsantriebes 7, welche dann mit der Überwachungsfunktion ein der Toleranzbandüberwachung h auf Toleranzbandüberschreitung überwacht werden. Bei kritischer Toleranzbandüberschreitung, d.h. bei bestehender Kollisionsgefahr, werden die Notroutinen f aufgerufen und gleichzeitig die Abarbeitung der Führungsfunktionen b abgebrochen.To avoid a foreseeable collision, emergency routines f are generated as speed-time profiles. The data generated at the same time (in the form of a driving task) passed to the positioning module 5, then initiated the start of the movement and the guide function b processed by the positioning module. The necessary control loop consists of the positioning module 5 with the control device d, the actuator 12, the final drive 7 and the measuring system 10 with the differentiation g. The thus obtained speed-time profiles are used to select appropriate emergency routines f. Another measuring system 4 detects the path-time curves of the final drive 7, which are then monitored with the monitoring function one of the tolerance band monitoring h tolerance range exceeded. For critical tolerance band violation, i. in the event of a risk of collision, the emergency routines f are called and, at the same time, the execution of the guide functions b is aborted.

Das verbleibende Restrisiko wird durch zusätzliche bei Kollisionsgefahr wirkende mechanische Sicherheitseinrichtungen vollständig abgedecktThe remaining residual risk is completely covered by additional mechanical safety devices acting in the event of a collision hazard

Das notwendige Freigängigkeitsmodell a geht daher von folgenden Voraussetzungen aus: The necessary clearance model a therefore assumes the following prerequisites:

- die Bewegungsabläufe aller am Werkstücktransportprozeß beteiligten Einrichtungen wurden auf die Bewegung des Pressenstößels bezogen und wiederholen sich zyklisch,the movements of all the devices involved in the workpiece transport process were related to the movement of the press ram and are repeated cyclically,

- die zu erwartenden Toleranzen und Abweichungen im Bewegungsablauf der Automatisierungstechnik werden durch Sicherheitsabstände berücksichtigt,- the expected tolerances and deviations in the motion sequence of the automation technology are taken into account by safety distances,

- die resultierenden Bewegungsbahnen der Achsen sind von den jeweiligen geometrischen Verhältnissen des Werkstücks, des Werkzeugs und der Umbauteile sowie von den Abmessungen der Presse und der Verkettungseinrichtungen abhängig,the resulting trajectories of the axes are dependent on the respective geometric relationships of the workpiece, the tool and the conversion parts as well as on the dimensions of the press and the linking devices,

- zur Ermittlung der Freigängigkeitsverhältnisse werden alle bewegten Einrichtungen durch rechtwinklige Polygonzüge angenähert,- To determine the clearance conditions, all moving devices are approximated by rectangular polygons,

- der Nachweis der Kollisionsfreiheit geschieht durch „Anhängen" der realen geometrischen Abmessungen der Automatisierungstechnik einschließlich des Blechteils an die ermittelten Bewegungsbahnen und der fortlaufenden Abstandsermittlung zu allen Hindernissen.- The proof of collision freedom is done by "appending" the real geometric dimensions of automation technology including the sheet metal part to the determined trajectories and the continuous distance determination to all obstacles.

Die wenigen Freiheitsgrade des gesamten Bewegungszyklus ermöglichen es anhand ausgewählter fiktiver Kollisionssituationen, die durch Kollisionspunkte gekennzeichnet sind, die gefährlichen Prozeßzustände vollständig zu beschreiben. Diese ergeben sich aus den zulässigen Grenzpositionen der Automatisierungseinrichtungen und des Pressenstößels zueinander, die sie bei polygonal umgrenzten Außenkonturen und bei noch kollisionsfreier gegenseitiger Annäherung einnehmen dürfen. Die Kollisionspunkte werden ausThe few degrees of freedom of the entire movement cycle make it possible, based on selected fictive collision situations, which are characterized by collision points, to fully describe the dangerous process states. These result from the permissible limit positions of the automation devices and the press ram with respect to each other, which they may occupy in the case of polygonally delimited outer contours and with mutual collision that is still free of collision. The collision points are off

- der Geometrie des Blechteiles- the geometry of the sheet metal part

- der Geometrie des Werkzeuges bzw. des Blechniederhalterstößels- The geometry of the tool or the sheet metal retaining ram

- den Abmessungen der Sauger- und Greiferelemente und der Verkettungseinrichtungen- The dimensions of the suction and gripper elements and the linking devices

- den Sicherheitsabständen- the safety distances

- und den gegebenenfalls zu beachtenden Nachlaufwegen ermittelt und sind von der jeweils vorherrschenden Betriebsart unabhängig.- and the possibly observed follow-up paths are determined and are independent of the prevailing mode of operation.

Kollisionspunkte sind die Grenzpositionen, die die beteiligten Einrichtungen zuzüglich der Sicherheitsabstände bei folgenden fiktiven Kollisionssituationen haben dürfen:Collision points are the limit positions that the participating facilities plus the safety distances may have in the following fictitious collision situations:

a) Einfahrbewegung der Entnahmeeinrichtung in den Kollisionsraum bei Hochgang des Pressenstößels,a) retraction movement of the removal device into the collision space during high gear of the press ram,

b) Entnahme des bearbeiteten Blechteils bei gleichzeitiger Zuführung des nächsten Werkstücks,b) removal of the processed sheet metal part while feeding the next workpiece,

c) Ausfahrbewegung der Zuführeinrichtung aus dem Kollisionsraum bei Niedergang des Pressenstößels.c) extension movement of the feeder from the collision space at the demise of the press ram.

Bei Kollisionsgefahr bezüglich des Kollisionspunktes b) kann durch intelligente Reaktion ein Bremsen bzw. Beschleunigen der Kollisionspartner bzw. durch NOTAUS-Schaltung eine Kollision verhindert werden.If there is a risk of collision with regard to the collision point b), a collision can be prevented by intelligent reaction, braking or acceleration of the collision partners or by emergency switching off.

Bei Kollisionsgefahr bezüglich der Kollisionspunkte von a) und c) sind oben genannte intelligente Reaktionen allein nicht mehr ausreichend. Hier müssen, um das große Risiko abzuwenden, zusätzliche, unabhängige und zwangswirkende Sicherheitsvorrichtungen vorgesehen werden.If there is a risk of collision with respect to the collision points of a) and c), the above-mentioned intelligent reactions alone are no longer sufficient. Here, in order to avert the great risk, additional, independent and coercive safety devices must be provided.

Gemäß Figur 3 wird die Vorgehensweise zur Ermittlung der Aktionsfolge der einzelnen Achsbewegungen dargelegt. Dabei geben die Startpunkte jeweils den Beginn einer Bewegung an. Aus ihnen lassen sich unter Beachtung der jeweiligen Schaltverzögerungszeiten die Einschaltpunkte ermitteln.According to Figure 3, the procedure for determining the sequence of actions of the individual axis movements is set forth. The starting points indicate the beginning of each movement. From these, the switch-on points can be determined taking into account the respective switching delay times.

1. Bewegen des Stößels bis zum Ankoppelzeitpunkt T1, wobei innerhalb dieser Phase der gesamte Zuführ- und Entnahmeprozeß beginnt1. Moving the plunger until Ankoppelzeitpunkt T1, wherein within this phase, the entire feed and removal process begins

2. Einfahren der Entnahmeeinrichtung vom vorausberechneten Startzeitpunkt T2 aus bis zur zulässigen Position der Entnahmeeinrichtung vor Erreichen der Zielposition im Werkzeugraum2. retraction of the removal device from the predicted start time T2 off to the permissible position of the removal device before reaching the target position in the tool room

3. Eindringen der Saugertraverse bis zum Ankoppelzeitpunkt T3 in den Kollisionsraum3. penetration of the suction traverse until Ankoppelzeitpunkt T3 in the collision space

4. Start des Absenkens der Saugertraverse beginnend zum Ankoppelzeitpunkt T34. Start lowering the Saugertraverse beginning at Ankoppelzeitpunkt T3

5. Aufsetzen der Sauger auf das Blechteil bis zum Ankoppelzeitpunkt T45. Place the suckers on the sheet metal part until Ankoppelzeitpunkt T4

6. Vakuum herstellen mittels Zeitgliedes T56. Create vacuum by means of timer T5

7. Anheben des Blechteils beginnend beim Ankoppelzeitpunkt T67. Lifting the sheet metal part starting at the coupling time T6

8. Start der Ausfahrbewegung beginnend im Startzeitpunkt T78. Start of the extension movement starting at start time T7

9. Entnahmeeinrichtung erreicht den Kollisionspunkt b) im Ankoppelzeitpunkt T89. removal device reaches the collision point b) in Ankoppelzeitpunkt T8

10. Zuführeinrichtung passiert den Kollisionspunkt b) im Ankoppelzeitpunkt T8, der Start erfolgt zum vorausberechneten Startzeitpunkt T910. Feeding device passes the collision point b) in Ankoppelzeitpunkt T8, the start takes place at the predicted start time T9

11. Erreichen der Zielposition der Zuführeinrichtung im Kollisionsraum zum Ankoppelzeitpunkt T1011. Reaching the target position of the feeder in the collision space for Ankoppelzeitpunkt T10

12. Start des Absenkens der Saugertraverse beginnend zum Ankoppelzeitpunkt T1012. Start lowering the Saugertraverse beginning at Ankoppelzeitpunkt T10

13. Einlegen des Blechteils in das Werkzeug bis zum Ankoppelzeitpunkt T1113. Insert the sheet metal part into the tool until the coupling time T11

14. Lösen der Sauger mittels Zeitgliedes T1214. Release the suckers by means of timer T12

15. Anheben der Saugertraverse beginnend beim Ankoppelzeitpunkt T1315. Lifting the suction crossbar starting at the coupling time T13

16. Start der Ausfahrbewegung zum Startzeitpunkt T1416. Start of the extension movement at start time T14

17. Verlassen des Kollisionsraumes bis zum Ankoppelzeitpunkt T1517. Leaving the collision space until Ankoppelzeitpunkt T15

18. Fortführen des Niedergangs des Pressenstößels beginnend ab vorausberechnetem Startzeitpunkt T1618. Continue the decline of the press ram starting from the pre-calculated start time T16

Besonderheiten:Particularities:

- Alle Bewegungen sind zueinander wegabhängig (Kollisionspunkte), wobei die höchste Priorität die Bewegung des Pressenstößels besitzt, werden aber in einem gemeinsamen „Zeitraster" dargestellt.- All movements are path-dependent (collision points), whereby the highest priority is the movement of the press ram, but are represented in a common "time grid".

- Eine rein analytische Darstellung der funktionalen Zusammenhänge ist bei zugrunde gelegten höheren Bewegungsgesetzen, insbesondere Potenzgesetzen, als Führungsgröße nicht mehr möglich, da Gleichungen entsprechenden Grades gelöst werden müssen. Ebenso liegt die Hubkurve des Pressenstößels bei mehrgliedrigen Hebelantrieben nur noch als „Punktmenge" und nicht mehr als Gleichung vor.- A purely analytical representation of the functional relationships is no longer possible as a reference variable in higher laws of motion, in particular power laws, as equations of corresponding degree have to be solved. Likewise, the lift curve of the press ram is in multi-link lever drives only as "point amount" and no longer as an equation.

- In der Ablauffolge sind Zeitglieder T5, T12 vorhanden, die eine durchgängige Wegabhängigkeit nicht mehr gewährleisten.- Timers T5, T12 are present in the sequence, which no longer guarantee continuous path dependency.

- Es muß bei Bewegungen, die gleichzeitig ablaufen, der Startzeitpunkt T2,T7,T9,T14, T16 der „angekuppelten" Bewegung vorausberechnet werden können.- For movements that take place at the same time, the start time T2, T7, T9, T14, T16 of the "coupled" movement must be calculated in advance.

Aus diesen genannten Gründen wird die Zeit als gemeinsame Bezugsgröße gewählt, um die Ermittlung der Startzeitpunkte T2, T7, T9, T14, T16 durch entsprechende Algorithmen realisieren zu können.For these reasons, the time is chosen as a common reference to be able to realize the determination of the start times T2, T7, T9, T14, T16 by appropriate algorithms.

Die Steuerungsstruktur ist in Figur 2 am Beispiel SPS7100 aufgebaut. Diese SPS mit Selbstüberwachung benötigt für die Steuerung der Zuführ- und Entnahmeeinrichtungen u. a. folgende Baugruppen:The control structure is constructed in FIG. 2 using the example of SPS7100. This PLC with self-monitoring is required for the control of the feed and removal devices u. a. following assemblies:

- elektrisches Nockenschaltwerk 9, welches über ein Meßsystem 11 mit der Kurbelwelle verbunden ist- Electric cam switch 9, which is connected via a measuring system 11 with the crankshaft

- pro hydraulischem Achsantrieb 7 einen Positioniermodul 5 und ein Stellglied 12, welches als Proportional-oder Servoventilsteuereinheit ausgebildet ist- Per hydraulic final drive 7 a positioning module 5 and an actuator 12, which is designed as a proportional or servo valve control unit

- digitale E/A Kartenbaugruppen- Digital I / O card assemblies

- die Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe 2, in der das Freigängigkeitsmodell a abgelegt ist und- The axis coordination and monitoring module 2, in which the clearance model a is stored and

- den intelligenten Kommunikationscontroller 8 mit dem Programmier- und Steuerterminal 6.- The intelligent communication controller 8 with the programming and control terminal. 6

Mit dem Systembus 1 ist die Achskoordinierungs- und Überwachungsbaugruppe 2 gekoppelt, welche einerseits Prozeßdaten e mit einem Meßsystem 3zum Erfassendes Kurbelwinkels und der Kurbelwellendrehzahl sowie mit je einem Meßsystem 4 für den Achsantrieb 7 gekoppelt ist und welche andererseits mit je einem Positioniermodul 5 gekoppelt ist, wobei das Programmier- und Steuerterminal 6 direkt mit der Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe 2 und je einem Positioniermodul 5 gekoppelt ist.The axis coordination and monitoring module 2 is coupled to the system bus 1, which on the one hand process data e is coupled to a measuring system 3 for detecting the crank angle and crankshaft speed and each with a measuring system 4 for the final drive 7 and which is coupled to a positioning module 5 on the other hand the programming and control terminal 6 is coupled directly to the axis coordination and monitoring module 2 and each one positioning module 5.

Die Freigängigkeitsermittlung hinsichtlich der Bestimmung der Start- und Einschaltpunkte wird in der Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe 2 vorgenommenThe free movement determination with regard to the determination of the start and switch-on points is made in the axis coordination and monitoring module 2

Dazu ist es erforderlich, daß For this it is necessary that

- zu Beginn eines vollständigen Bewegungszyklus die Startzeitpunkte T2, T7, T9, T14, T16 neu ermittelt werden, wenn die Pressenhubzahl nicht konstant ist;- At the beginning of a complete cycle of movement, the start times T2, T7, T9, T14, T16 be redetermined when the press stroke is not constant;

- in dem Freigängigkeitsmodell a die maximal mögliche Abweichung der Hubzahl innerhalb eines Pressenhubes in Form von Sicherheitstoleranzen Beachtung findet;- In the clearance model a, the maximum possible deviation of the number of strokes within a press stroke in the form of safety tolerances is considered;

- die Plausibilität des erstellten Bewegungsdiagramms durch eine verkürzte Freigängigkeitssimulation nachgewiesen wird. Die Simulation der Freigängigkeit erfolgt durch „Anhängen" der Saugertraversen- und Werkstückgeometrie an die Führungsfunktion b der Achsbewegung, durch die schrittweise Änderung aller Achspositionen im einheitlichen Zeitraster und die ständige Abstandskontrolle zu den Hindernissen. Das setzt natürlich laufzeitoptimierte Algorithmen und entsprechend schnelle Hardware voraus.- The plausibility of the created motion diagram is demonstrated by a shortened clearance simulation. The freedom of movement is simulated by "attaching" the tiller and workpiece geometry to the guide function b of the axis movement, by the stepwise change of all axis positions in the uniform time grid and the constant distance control to the obstacles.This naturally requires runtime-optimized algorithms and correspondingly fast hardware.

Die Parametrierung und Eingabe der Generierdaten wird über das Programmier- und Steuerterminal 6 des Komunikationscontrollers 8 vorgenommenThe parameterization and input of the generation data is made via the programming and control terminal 6 of the communication controller 8

Dazu gehören: This includes:

- bei der Erstinbetriebnahme zu vereinbarende Parameter wie- parameters to be agreed upon initial commissioning, such as

• Schaltverzögerungszeiten• Switching delay times

• kinematische Grenzparameter der Achsantriebe 7• kinematic limit parameters of the axis drives 7

• Geometrie der Zuführ- und Entnahmeeinrichtungen und der Presse• Geometry of the feed and removal devices and the press

• Hubkurve und Nachlaufwege der Presse• Lifting curve and trailing paths of the press

• minimal zulässige Sicherheitsabstände• Minimum permissible safety distances

- frei wählbare Parameter wie- freely selectable parameters such as

• Zeitglieder T5, T12 zur Blechteilaufnahme und dessen Ablage• Timers T5, T12 for sheet metal part holder and its storage

• Maximalwert der Geschwindigkeit und Beschleunigung, Art des Bewegungsgesetzes• maximum value of speed and acceleration, type of law of motion

• Betriebsart und Hubzahl der Presse im Einzelhub• Operating mode and stroke rate of the press in the single stroke

• Geometrie des Werkstückes, des Werkzeuges und der Saugertraverse• Geometry of the workpiece, the tool and the suction traverse

• zugelassene Toleranzen im Bewegungsablauf• Permitted movement tolerances

- und die akuellen Einstellparameter der Presse.- and the current setting parameters of the press.

Claims (3)

1. Verfahren zur Koordinierung von Achsantrieben für sich überlagernde Bewegungsabläufe von flexiblen Blechteiltransporteinrichtungen mit Eigenantrieb an Pressen, wobei die Achsantriebe jeweils durch entsprechende Stellglieder in ihrer Bewegung gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet,1. A method for coordinating axle drives for superimposed movements of flexible sheet-part transport devices with self-propelled presses, wherein the axle drives are each controlled by respective actuators in their movement, characterized - daß auf der Grundlage eines an sich bekannten Freigängigkeitsmodells (a) jeweils die Generierung und Vorgabe von Startzeitpunkten (T2, T7, T9, T14, T16) und von, als Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe ausgebildeten Führungsfunktionen (b) für die Achsantriebe (7) erfolgt, dann die Generierung von Überwachungsfunktionen (c), welche als Weg-Zeit-Verläufe mit jeweils einem die Sicherheitsabstände beinhaltenden Toleranzband bestehen und die Generierung der Notroutinen (f), welche als Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe ausgebildet sind, erfolgt,- That on the basis of a per se known Freigängigkeitsmodells (a) respectively generating and specifying start times (T2, T7, T9, T14, T16) and, designed as a speed-time courses management functions (b) for the final drives (7 ), then the generation of monitoring functions (c), which exist as path-time profiles, each with a tolerance band containing the safety distances and the generation of the emergency routines (f), which are designed as speed-time profiles, - daß nachfolgend die Freigabe der generierten Daten erfolgt und daraus abgeleitet der Start der entsprechenden Bewegungen eingeleitet wird, dabei die sich ändernden Prozeßdaten (e) registriert werden und die Bewegungen der Achsantriebe entsprechend den zugehörigen Überwachungsfunktionen (c) kontrolliert werden.- That subsequently the release of the generated data takes place and derived from the start of the corresponding movements is initiated, while the changing process data (e) are registered and the movements of the final drives corresponding to the associated monitoring functions (c) are controlled. 2. Verfahren zur Koordinierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Coordination method according to claim 1, characterized - daß mit Feststellung kritischer Toleranzbandüberschreitungen entsprechende Notroutinen (f) ausgewählt und eingeleitet werden.- That are determined with determination of critical tolerance band overruns corresponding emergency routines (f) and initiated. 3. Anordnung zur Koordinierung von Achsantrieben für sich überlagernde Bewegungsabläufe von flexiblen Blechteiltransporteinrichtungen an Pressen mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung, an deren Systembus ein intelligenter Kommunikationscontroller, ein Nockenschaltwerk und Positionsmodule gekoppelt sind, wobei der intelligente Kommunikationscontroller mit einem Programmier- und Steuerterminal gekoppelt ist, das Nockenschaltwerk mit einem Meßsystem zum Erfassen des Kurbelwinkels gekoppelt ist und jeder Positioniermodul mit einem Stellglied und einem Meßsystem einen Regelkreis für je einen Achsantrieb bildet, dadurch gekennzeichnet,3. An arrangement for coordinating axle drives for overlapping movements of flexible sheet metal part conveyors on presses with a programmable logic controller, to the system bus, an intelligent communication controller, a cam controller and position modules are coupled, the intelligent communication controller is coupled to a programming and control terminal, the cam switch is coupled with a measuring system for detecting the crank angle and each positioning module with an actuator and a measuring system forms a control loop for each axle drive, characterized - daß mit dem Systembus (1) eine Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe (2) gekoppelt ist, welche einerseits mit einem Meßsystem (3) zum Erfassen des Kurbelwinkels und mit je einem Meßsystem (4) für den Achsantrieb (7) gekoppelt ist und welche andererseits mit je einem Positioniermodul (5) gekoppelt ist und- Is coupled to the system bus (1) an axis coordination and monitoring assembly (2) which is coupled on the one hand with a measuring system (3) for detecting the crank angle and each with a measuring system (4) for the final drive (7) and which on the other hand is each coupled to a positioning module (5) and - daß das Programmier- und Steuerterminal (6) direkt mit der Achskoordinations- und Überwachungsbaugruppe (2) und je einem Positioniermodul (5) gekoppelt ist.- That the programming and control terminal (6) is directly coupled to the axis coordination and monitoring module (2) and each one positioning module (5).