EP1340612A1 - Press with programmable shaft encoder - Google Patents

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EP1340612A1
EP1340612A1 EP02290372A EP02290372A EP1340612A1 EP 1340612 A1 EP1340612 A1 EP 1340612A1 EP 02290372 A EP02290372 A EP 02290372A EP 02290372 A EP02290372 A EP 02290372A EP 1340612 A1 EP1340612 A1 EP 1340612A1
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EP
European Patent Office
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press
encoder
programmable
cycle
cam
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Withdrawn
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EP02290372A
Other languages
German (de)
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Inventor
Laurent Parragi
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Cofmo Preeses
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Cofmo Preeses
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof

Definitions

  • One of these devices is the use of a cam box managing press cycles.
  • the encoder is installed by fitting onto a extension of the press shaft.
  • the encoder axis is made integral with the press shaft and the encoder body is fixed to the frame by a connection to flexible coupling. and, as a result, becomes insensitive to problems axial alignment and centering. ( Figures 2 and 3)
  • the level of security is reached by the transformation of an encoder in a programmable electronic cam box and combining it with a industrial programmable safety controller.
  • the programmable contacts are associated in pairs, one being the complement each other.
  • the processing of the encoder signals allows the failure control of the encoder and its electrical connection as well as the mechanical connection by internal rotation control.
  • the outputs D0 - D1 - D2 - D3 - D19 - D20 and the input D27 are connected to the industrial programmable safety controller. They intervene directly in the organization of the operation of the hurry.
  • the outputs D4 - D5 are connected to a standard PLC. They count the number of cycles and provide the information needed for device management.
  • Inputs D36 - D37 are connected directly to rectified-filtered power supply via protection by fuse.
  • a short circuit between the conductors will cause passage in overall logic state 1, and a fault in the electrical connection of the cams.
  • the "speed threshold" output While the press is stopped, the "speed threshold" output must be in logic 0 state, and during the cycle in logic 1 state. If during the stop its logic state is at 1, it is also possible to declare a short circuit in the connection cable. After the start of the press cycle, during the time delay, the output must change logic state. In the absence of this phenomenon we can also declare a break in the electrical connection.
  • the encoder output D5 provides us with a logic state 1 during the automatic ascent period in a press cycle. The accounting of produced parts does not intervene in management press security. This signal, during operation of the press, provide the necessary information for the daily counter, totalizer and down counter of coins.
  • output D4 can be programmed to deliver pulses during the course of the cycle.
  • the scan time of the PLC to check the status of its inputs is approximately 10 ms. So the change in the state of this signal cannot be less than this time.
  • the rising edge is used and the falling edge of the pulses.
  • This set achieves the required level IV security by regulation in a simple way to implement.
  • the direct programming of the encoder functions is done by laptop. This programming consists in defining the precision of cams and number of points per revolution, as well as Contact switching time diagram.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

The simplified mechanical press mechanism replaces the mechanical cam unit with a programmable cam unit. The programmable cam unit functions with complete management of the press to a high security level, following european standards. The peripheral press units are also managed.

Description

La réglementation européenne concernant les machines dites « dangereuses », dont les presses font partie, impose l'utilisation de dispositifs de sécurité d'un niveau très élevé.European regulations concerning so-called machines "Dangerous", of which the presses are a part, requires the use of security devices of a very high standard.

Un de ces dispositifs consiste en l'utilisation de boite à cames gérant les cycles des presses.One of these devices is the use of a cam box managing press cycles.

Ce niveau de sécurité aujourd'hui est atteint par des boites à cames mécaniques en liaison directe avec l'arbre principal de la presse. Cette installation s'avère être délicate et coûteuse.This level of security today is reached by mechanical cams in direct connection with the main shaft of the press. This installation turns out to be delicate and expensive.

L'invention consiste en le remplacement de ce dispositif mécanique par un codeur absolu, programmé comme une boíte à came, à arbre creux.(Figure 1)The invention consists in replacing this device mechanical by an absolute encoder, programmed like a cam box, with hollow shaft. (Figure 1)

L'installation du codeur se fait par emmanchement sur une extension de l'arbre de la presse. L'axe du codeur est rendu solidaire de l'arbre de la presse et le corps du codeur est fixé au bâti par une liaison à accouplement souple. et, de ce fait, devient insensible aux problèmes d'alignement axial et de centrage. (Figures 2 et 3)The encoder is installed by fitting onto a extension of the press shaft. The encoder axis is made integral with the press shaft and the encoder body is fixed to the frame by a connection to flexible coupling. and, as a result, becomes insensitive to problems axial alignment and centering. (Figures 2 and 3)

Le niveau de sécurité est atteint par la transformation d'un codeur en boíte à came électronique programmable et en l'associant avec un automate programmable industriel de sécurité.The level of security is reached by the transformation of an encoder in a programmable electronic cam box and combining it with a industrial programmable safety controller.

L'analyse des modes de défaillance du codeur et de ses liaisons avec son environnement direct a déterminé la structure du programme et le mode de gestion du codeur.Analysis of the failure modes of the encoder and its connections with its direct environment determined the structure of the program and the encoder management mode.

Les contacts programmables sont associés par paires, l'un étant le complément de l'autre. Le traitement des signaux du codeur permet le contrôle des défaillances du codeur et sa liaison électrique ainsi que la liaison mécanique par un contrôle interne de rotation.The programmable contacts are associated in pairs, one being the complement each other. The processing of the encoder signals allows the failure control of the encoder and its electrical connection as well as the mechanical connection by internal rotation control.

Configuration et alimentation de la boíte à cames électronique programmable.Configuration and power supply of the electronic cam box programmable.

Sortie D0 :D0 output:
Contact A (NO) de la fonction point mort haut.Contact A (NO) of the top dead center function.
Sortie D1 :Exit D1:
Contact B (NF) complément de la fonction point mort haut.Contact B (NC) complement the neutral function high.
Sortie D2 :Exit D2:
Contact A (NO) de la fonction remontée automatique.Contact A (NO) of the automatic ascent function.
Sortie D3 :Exit D3:
Contact B (NF) complément de la fonction remontée automatique.Contact B (NC) complement of the ascent function automatic.
Sortie D4 :Exit D4:
Contact (NO) génération des impulsions pour la reconnaissance de l'angle. Utilisée essentiellement, pour assurer l'asservissement des périphériques optionnels pouvant être utilisés avec la presse. Cette fonction n'intervient pas dans la gestion de la sécurité de la presse.Contact (NO) generation of pulses for recognition of the angle. Used primarily for enslave optional peripherals can be used with the press. This function does not intervene in the management of the security of the hurry.
Sortie D5 :Exit D5:
Contact (NO) pour assurer le comptage du nombre de cycles. Cette fonction n'intervient pas dans la gestion de sécurité de la presse.Contact (NO) to count the number of cycles. This function does not intervene in the management of press security.
Sortie D19 :Exit D19:
Contact (NO) sortie seuil de vitesse atteinte, pour le contrôle de rotation pendant le cycle.Contact (NO) speed threshold output reached, for rotation control during the cycle.
Sortie D20 :Exit D20:
Contact (NO) codeur en défaut.Encoder contact (NO) faulty.
Entrée D27Entrance D27
:Calage 0° du codeur après un changement de course.: 0 ° setting of the encoder after a stroke change.
Entrée D36Entrance D36
:Alimentation +24 VDC.: +24 VDC power supply.
Entrée D37Entrance D37
:Alimentation 0 V.: 0 V power supply.
La liaison avec l'automatisme (figure 4.).The link with the automation (figure 4.).

Les sorties D0 - D1 - D2 - D3 - D19 - D20 et l'entrée D27 sont reliées sur l'automate programmable industriel de sécurité. Elles interviennent directement dans l'organisation du fonctionnement de la presse.The outputs D0 - D1 - D2 - D3 - D19 - D20 and the input D27 are connected to the industrial programmable safety controller. They intervene directly in the organization of the operation of the hurry.

Les sorties D4 - D5 sont reliées sur un automate standard. Elles assurent le comptage du nombre de cycle et fournissent les informations nécessaires pour la gestion des périphériques.The outputs D4 - D5 are connected to a standard PLC. They count the number of cycles and provide the information needed for device management.

Les entrées D36 - D37 sont reliées directement sur l'alimentation redressée-filtrée par intermédiaire d'une protection par fusible.Inputs D36 - D37 are connected directly to rectified-filtered power supply via protection by fuse.

Traitement des informations fournies par le codeur.Processing of information provided by the coder.

Le traitement est composé de quatre parties bien distinctes.The treatment consists of four distinct parts.

1°)Contrôle des signaux et la liaison électrique (figure 5.).1 °) Control of the signals and the electrical connection (figure 5.). 2°)Contrôle de cohérence entre les signaux.2) Check consistency between signals.

Premier contrôle de cohérence entre les deux paires de signaux complémentaires D0-D1 et D2-D3 envoyés par le codeur. Le résultat positif de ce contrôle et un traitement supplémentaire génèrent les deux cames nécessaires pour la gestion de la presse : la came point mort haut et la came remontée automatique. First consistency check between the two pairs of signals D0-D1 and D2-D3 sent by the encoder. The result positive of this control and additional processing generate the two cams necessary for the management of the press: the point cam dead high and the cam raised automatically.

Deuxième contrôle de cohérence entre les signaux complémentaires qui ne peuvent avoir le même état logique en même temps avant commencer et pendant le déroulement du cycle.Second consistency check between signals complementary that cannot have the same logical state at the same time before starting and during the cycle.

En cas d'une défaillance électrique ou électronique du codeur, le blocage de l'état logique de ses sorties est incertain, donc elles peuvent se bloquer à niveau 1 ou à niveau 0. Ce contrôle permet de détecter une éventuelle défaillance d'origine électrique ou électronique du codeur.In the event of an electrical or electronic failure of the encoder, blocking the logic state of its outputs is uncertain, so they can lock at level 1 or level 0. This control allows you to detect a possible electrical fault or encoder electronics.

3°)Contrôle de rotation et de rupture de liaison mécanique:3 °) Rotation and mechanical link failure control:

La sortie D19 est en état logique 0 quant la presse est à l'arrêt et passe en état logique 1 pendant le déroulement du cycle. On ne peut pas obtenir l'autorisation de démarrage du cycle, si l'état logique 0 n'est pas disponible. Au moment du démarrage du cycle, le changement d'état de cette sortie n'est pas immédiat, donc une temporisation couvre cette période. Pour maintenir l'autorisation de déroulement du cycle en cours, cette sortie doit rester à l'état logique 1.The output D19 is in logic state 0 when the press is stopped and goes to logic state 1 during the course of the cycle. We can not not obtain authorization to start the cycle, if logic state 0 is not available. When the cycle starts, the change of state of this output is not immediate, so a time delay covers this period. To maintain the authorization of progress of the current cycle, this output must remain in the logic state 1.

4°)Contrôle de liaison électrique :4 °) Control of electrical connection:

Pendant l'arrêt ou pendant le déroulement du cycle de la presse, entre les deux signaux complémentaires, un doit se trouver en état logique 0 et l'autre en état logique 1.While the press cycle is stopped or running, between the two complementary signals, one must be in good condition logic 0 and the other in logic 1 state.

Une rupture de liaison électrique entre le codeur et l'automate provoque la disparition de l'état logique 1 et le traitement de l'information se traduira par un défaut de liaison électrique des cames.A break in the electrical connection between the encoder and the PLC causes the disappearance of logic state 1 and the processing of the information will result in a faulty electrical connection of the cams.

Un court-circuit entre les conducteurs provoquera un passage en état logique 1 global, et un défaut de liaison électrique des cames.A short circuit between the conductors will cause passage in overall logic state 1, and a fault in the electrical connection of the cams.

Pendant l'arrêt de la presse, la sortie « seuil de vitesse » doit être en état logique 0, et pendant le déroulement du cycle en état logique 1.
Si pendant l'arrêt son état logique est à 1, on peut également déclarer un court-circuit dans le câble de liaison. Après le démarrage du cycle de la presse, pendant la temporisation, la sortie doit changer d'état logique. En cas d'absence de ce phénomène nous pouvons également déclarer une rupture de liaison électrique.While the press is stopped, the "speed threshold" output must be in logic 0 state, and during the cycle in logic 1 state.
If during the stop its logic state is at 1, it is also possible to declare a short circuit in the connection cable. After the start of the press cycle, during the time delay, the output must change logic state. In the absence of this phenomenon we can also declare a break in the electrical connection.

Pendant l'arrêt ou pendant le déroulement du cycle de la presse, la sortie défaut codeur, en fonctionnement normal, doit être en état logique 0. Le principe de fonctionnement de cette sortie nous ne permet pas de détecter une rupture ou un court-circuit dans le câble de liaison électrique, c'est pourquoi nous effectuons l'ensemble des contrôles précédents pour garantir les conditions complètes de fonctionnement de la presse.While the press cycle is stopped or running, the encoder fault output, in normal operation, must be in good condition logic 0. The operating principle of this output we do not not detect a break or short circuit in the cable of electrical connection, this is why we carry out all of the previous checks to guarantee the complete conditions of press operation.

Les états logiques sont contrôlés en permanence pour autoriser le démarrage et le déroulement du cycle de la presse.Logical states are continuously monitored to allow the start and progress of the press cycle.

Gestion de la presse (figure 6.).Press management (Figure 6.). Traitement des signaux complémentaires:Processing of additional signals:

Par l'intermédiaire de l'association des deux paires de signaux complémentaires D0 - D1 et D2 - D3 envoyés par le codeur, nous avons défini les deux cames indispensables pour la gestion de la presse, la came point mort haut et la came remontée automatique. Les deux signaux complémentaires ne peuvent avoir le même état logique en même temps avant le commencement et pendant le déroulement du cycle. L'utilisation du bloc de système, de sécurité, SB74 intitulé : gestion des cames d'une presse (fourniture PILZ) nous permet de pousser plus loin le diagnostique de bon fonctionnement de la presse et de détecter des éventuels défauts. Ce bloc de système, en analysant ses entrées et en surveillant l'évolution des cames pendant le déroulement du cycle, peut nous informer sur 15 autres défauts de fonctionnement possible. L'origine de ses défauts peut venir d'une défaillance de liaison électrique ou être générée par le non-respect du diagramme des cames.Via the association of the two pairs of signals D0 - D1 and D2 - D3 sent by the encoder, we have defined the two essential cams for the management of the press, top dead center cam and automatic winding cam. The two complementary signals cannot have the same logic state at the same time before the start and during the course of the cycle. The use of the system block, safety, SB74 entitled: press cam management (PILZ supply) allows us to pushing the diagnostic of the press's operation further and detect any faults. This system block, by analyzing its inputs and by monitoring the evolution of the cams during the progress of the cycle, can inform us about 15 other faults of possible operation. The origin of its defects can come from a electrical link failure or be generated by non-compliance with the cam diagram.

Le recalage du Point Mort Haut après changement de course n'est autorisé sur le codeur que sur une plage de +/- 30° autour du point médian Petite course-Grande course et Moyenne course, par l'adjonction d'un détecteur inductif de proximité.The registration of the Top Dead Center after change of course is not allowed on the encoder only within a range of +/- 30 ° around the point median Small stroke - Large stroke and Medium stroke, by the addition of an inductive proximity sensor.

Came comptage cycle (figure 4.).Cycle counting cam (figure 4.).

Traitement de la came de comptage:Processing of the counting cam:

La sortie D5 du codeur nous fournie un état logique 1 pendant la période de remontée automatique dans un cycle de la presse. La comptabilisation des pièces produites n'intervient pas dans la gestion de sécurité de la presse. Ce signal, pendant le fonctionnement de la presse, fourni l'information nécessaire pour le compteur journalier, totalisateur et décompteur de pièces. The encoder output D5 provides us with a logic state 1 during the automatic ascent period in a press cycle. The accounting of produced parts does not intervene in management press security. This signal, during operation of the press, provide the necessary information for the daily counter, totalizer and down counter of coins.

Gestion des périphériques (figure 4.).Device management (Figure 4.). Traitement de la came d'impulsion:Pulse cam processing:

Ce signal n'intervient pas dans la gestion de la sécurité de la presse.
En dépendance à la cadence de travail d'une presse (entre 30 cps/min et 200 cps/min) et la vitesse de rotation de l'arbre entraínant le codeur, la sortie D4 peut être programmée pour délivrer des impulsions pendant le déroulement du cycle. Le temps de scrutation de l'automate, pour vérifier l'état de ses entrées est à 10ms environ. Donc le changement de l'état de ce signal ne peut être inférieur à ce temps. Dans le traitement, on exploite le front montant et le front descendent des impulsions. Ainsi, actuellement, on peut obtenir une précision de 2° à une cadence de 30 cps/min. et une précision de 15° à une cadence de 200 cps/min. Cette précision est largement suffisante pour l'asservissement des périphériques pouvant être utilisés avec la presse.(tableau 1)This signal does not intervene in the management of press security.
Depending on the working rate of a press (between 30 cps / min and 200 cps / min) and the speed of rotation of the shaft driving the encoder, output D4 can be programmed to deliver pulses during the course of the cycle. The scan time of the PLC to check the status of its inputs is approximately 10 ms. So the change in the state of this signal cannot be less than this time. In processing, the rising edge is used and the falling edge of the pulses. Thus, currently, we can obtain an accuracy of 2 ° at a rate of 30 cps / min. and an accuracy of 15 ° at a rate of 200 cps / min. This precision is more than sufficient for the control of peripherals that can be used with the press. (Table 1)

Cet ensemble permet d'atteindre le niveau IV de sécurité requis par la réglementation d'une manière simple à mettre en oeuvre.This set achieves the required level IV security by regulation in a simple way to implement.

Au de la de ce niveau de sécurité, le système, une fois installé, peut être complété, par simple programmation des autres contacts disponibles du codeur, pour la gestion des périphériques de presses, amenage, cisaille, contrôle de passage, éjection, soufflette, dérouleur-redresseur, lubrification du feuillard, transfert.Beyond this level of security, the system, once installed, can be completed by simply programming other contacts available from the encoder, for managing press peripherals, feed, shears, passage control, ejection, blow gun, decoiler-straightener, strip lubrication, transfer.

La programmation directe des fonctions du codeur se fait par ordinateur portable. Cette programmation consiste en la définition de la précision des cames et des nombres de points par tours, ainsi que le diagramme temporel de basculement des contacts.The direct programming of the encoder functions is done by laptop. This programming consists in defining the precision of cams and number of points per revolution, as well as Contact switching time diagram.

Claims (4)

Dispositif de fixation du codeur sur une presseDevice for fixing the encoder on a press Structure et programmation des contacts du codeurStructure and programming of encoder contacts Principe d'asservissement des périphériques d'une presse : aménage, dérouleur, redresseur, cisaille, contrôle de passage, éjection, soufflette, transfert, lubrification du feuillard.Principle of control of the peripherals of a press: layout, unwinder, straightener, shears, control passage, ejection, blower, transfer, lubrication of the strip. Dispositif de recalage de point mort hautTop dead center resetting device
EP02290372A 2002-02-14 2002-02-14 Press with programmable shaft encoder Withdrawn EP1340612A1 (en)

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