Servo-prensa eléctrica y método de control para servo-prensa eléctrica.

Método de control de una servo-prensa eléctrica (1) para convertir la rotación de un servomotor controlado electrónicamente (10) mediante un mecanismo de conversión/transmisión de potencia (5) en un movimiento oscilante vertical de una corredera,

para utilizar dicho movimiento oscilante vertical de la corredera para la realización de trabajos de prensado en una pieza, que comprende:

La ejecución de un comando de control de parada de la rotación del servomotor (10) conforme a un movimiento de parada inmediata predeterminado, para detener inmediatamente la prensa en respuesta a un comando de parada inmediata; y

Siempre que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado tras el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación, hacer simultáneamente que un freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) actúe realizando la frenada en una salida del servomotor (10), y deteniendo al menos un control electrónico, incluyendo al menos el control de parada de la rotación y la fuente de alimentación de impulsión del servomotor (10), en el que una vez transcurrido un período de tiempo predeterminado desde el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación se encuentra en o alrededor de un instante de parada programado en el cual se detiene la rotación del servomotor (10) por efecto de la ejecución del control de parada de la rotación, en el caso de que el servomotor opere sin anomalías ni fallos.

Servo-prensa eléctrica y método de control para servo-prensa eléctrica Campo técnico

[1] La presente invención se refiere a una tecnología para el control de una servo-prensa eléctrica, para la conversión de la rotación de un servomotor en un movimiento oscilante de una corredera a través de un mecanismo de transmisión/conversión de potencia, con el fin de utilizar el movimiento oscilante vertical de la corredera para realizar el prensado de la pieza que va a trabajarse.

Técnica anterior

[2] Son bien conocidas las máquinas de prensado (la denominada máquina servo-prensa eléctrica (una máquina de prensado); en adelante, se hará referencia a la máquina de prensado simplemente como a una prensa) para la transmisión de la rotación de un servomotor eléctrico, que está controlado electrónicamente, a una corredera, y la conversión de la rotación en un movimiento oscilante vertical de la corredera, gracias a la intermediación de un mecanismo de transmisión/conversión de potencia (por ejemplo, un mecanismo de cigüeñal) para utilizar el movimiento oscilante vertical de la corredera con el fin de realizar el prensado de la pieza que va a trabajarse.

[3] En el caso de la servo-prensa eléctrica que acaba de describirse, deben tenerse en cuenta las siguientes ventajas (el servomotor permite un movimiento libre, al tiempo que pueden eliminarse el volante y el conjunto formado por el embrague/freno que incorpora una prensa mecánica convencional).

[4] Específicamente, la prensa mecánica convencional presenta una configuración en la cual un motor (o el volante) correspondiente a un elemento motriz y un cigüeñal pueden encontrarse completamente separados (mecánicamente) el uno del otro, mediante una posición de conmutación de la unidad embrague/freno.

[5] Por otra parte, teniendo en cuenta la ventaja que representa el hecho de que un estado operativo puede controlarse con relativa libertad mediante la utilización de software, así como una reducción adicional del coste del dispositivo, de su tamaño y de otros factores semejantes, la servo-prensa eléctrica adopta en general una configuración que no permite la separación física entre el elemento motriz y un componente operativo, mientras que el servomotor y el cigüeñal se encuentran permanentemente conectados.

[6] En el caso del servomotor eléctrico, suele ser muy difícil mantener de forma fiable y garantizar un estado de detención cuando el servomotor eléctrico se encuentra detenido de forma controlada (se encuentra en situación de servo-bloqueo) o garantizar que el servomotor eléctrico se detenga de forma fiable antes de que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado, en caso de que deba detenerse el servomotor. Específicamente, resulta difícil impedir el arranque imprevisto del servomotor o situaciones similares.

[7] Concretamente, en el caso de que la servo-prensa eléctrica se utilice en una operación de carga manual de la pieza, es decir, en el caso de que la servo-prensa eléctrica se pare a cada golpe, para que la pieza se introduzca y se retire manualmente, si el servomotor eléctrico, y por tanto la corredera, se mueven cuando el servomotor eléctrico y la corredera deberían estar parados, se corre el riesgo de que pueda darse la situación en la que se vea directamente afectada la seguridad física del ser humano. Por lo tanto, es necesario construir un sistema más avanzado con el que pueda conseguirse una parada segura fiable.

[8] En el Documento de Patente N2 1, se propone una servo-prensa eléctrica que incluye un freno mecánico como complemento del servofreno o del freno dinámico, o para ser utilizado como medio de frenado, en lugar del servofreno o del freno dinámico.

[9] De acuerdo con la servo-prensa eléctrica descrita en el Documento de Patente N2 1, la adición del freno mecánico, con una potencia de frenado mayor que la del servofreno o el freno dinámico permite una parada más rápida y el mantenimiento de la situación de parada, a fin de impedir una puesta en marcha imprevista o situación similar, y por tanto, aumentar la seguridad.

[1] Sin embargo, en la prensa descrita en el Documento de Patente N2 1, se acciona el freno mecánico para cada parada. Por causa de ello, los discos de fricción se desgastan y pueden provocar un problema, ya que es necesario cambiar los discos de fricción a intervalos regulares.

[11] Asimismo, a fin de impedir la puesta en marcha inesperada u otro problema similar, la fuerza de frenado del freno mecánico debe ser superior al par máximo del servomotor. De este modo, aumenta el tamaño del freno. Además, teniendo en cuenta la necesidad de sustituir frecuentemente unos discos de fricción de mayores dimensiones, se corre el riesgo de que aumente la carga económica.

[12] Además, en el Documento de Patente N2 2 se propone una servo-prensa eléctrica en la que se interrumpe la alimentación eléctrica del servomotor para impedir la puesta en marcha inesperada (impulso rotativo) o similar, causada por el encendido del servomotor o una causa similar cuando el operador se introduce en un espacio predeterminado mientras la prensa (la rotación del motor) se encuentra detenida.

[13] La servo-prensa eléctrica que se describe en el Documento de Patente N2 2 está diseñada de forma que impida que se produzca una situación de peligro causada por una operación equivocada, la puesta en marcha inesperada del servomotor, o una causa similar, mediante la interrupción de la alimentación del servomotor cuando la mano u otra parte del cuerpo del operador se introduce en la zona de trabajo de la prensa (concretamente, en una zona peligrosa) durante la operación de configuración o similar.

[14] Específicamente, la situación de parada de la servo-prensa eléctrica que se describe en el Documento de Patente N2 2 puede mantenerse con mayor fiabilidad durante la situación de parada de la prensa (la rotación del

motor). No obstante, en el caso de que se efectúe una solicitud de parada inmediata durante el funcionamiento de la prensa, para que ésta se detenga inmediatamente, dicha solicitud no se tiene en cuenta. Por lo tanto, si una estructura como la descrita en el Documento de Patente N2 2 se utiliza directamente para una parada inmediata durante el funcionamiento de la prensa, se corre el riesgo de que, por ejemplo, continúe funcionado un rato más debido a la fuerza de la inercia.

[15] Por lo tanto, cuando una mano humana o similar accede a la zona de peligro cuando la prensa se encuentra en funcionamiento, no se garantiza que el deslizamiento de la prensa pueda detenerse con fiabilidad antes de que la mano humana llegue a la zona de peligro. De este modo, se corre el riesgo de que cualquier persona pueda resultar dañada de forma importante. Concretamente, en la prensa que incluye el mecanismo de conversión/transmisión de potencia de la prensa, consistente en un mecanismo de cigüeñal o similar, se corre el riesgo de que la prensa continúe en funcionamiento durante un cierto período debido a la fuerza de inercia de la corredera o del cigüeñal, incluso después de haberse interrumpido la alimentación del servomotor para anular la fuerza de impulsión. Por lo tanto, se corre un mayor riesgo de que se produzca un accidente que provoque lesiones o muertes.

[16] En el Documento de Patente N2 3, se propone una prensa en la que se determina que se está produciendo una situación anormal cuando la diferencia entre una posición de una corredera detectada por el codificador situado en el lado del eje del motor y la detectada por el codificador situado en el lado del cigüeñal es igual o superior a un valor predeterminado.

[17] Asimismo, en el Documento de Patente N2 4, se propone un dispositivo de control de arranques imprevistos para prensas, que controla la diferencia entre los valores detectados entre una escala lineal situada en el lado de la corredera, un codificador situado en el lado de la maquinaria principal y un codificador situado en el lado del eje del motor, a fin de determinar si se está produciendo una anomalía.

[18] Es cierto que una anomalía, como un fallo producido en el codificador del lado de la corredera, en el del lado del cigüeñal o en el del lado del eje del motor es uno de los factores que conducen a la puesta en marcha imprevista del servomotor, y por tanto, resulta eficaz detectar y abordar la anomalía para impedir la puesta en marcha imprevista. No obstante, la puesta en marcha imprevista del servomotor no sólo se produce a causa de una de las anomalías anteriormente descritas, sino que también puede producirse, por ejemplo, a causa de una anomalía en la sección computerizada del controlador de movimientos del servomotor, o en la sección de almacenamiento del control de... [Seguir leyendo]

1. Método de control de una servo-prensa eléctrica (1) para convertir la rotación de un servomotor controlado electrónicamente (1) mediante un mecanismo de conversión/transmisión de potencia (5) en un movimiento oscilante vertical de una corredera, para utilizar dicho movimiento oscilante vertical de la corredera para la realización de trabajos de prensado en una pieza, que comprende:

La ejecución de un comando de control de parada de la rotación del servomotor (1) conforme a un movimiento de parada inmediata predeterminado, para detener inmediatamente la prensa en respuesta a un comando de parada inmediata; y

Siempre que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado tras el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación, hacer simultáneamente que un freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) actúe realizando la frenada en una salida del servomotor (1), y deteniendo al menos un control electrónico, incluyendo al menos el control de parada de la rotación y la fuente de alimentación de impulsión del servomotor (1), en el que una vez transcurrido un período de tiempo predeterminado desde el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación se encuentra en o alrededor de un instante de parada programado en el cual se detiene la rotación del servomotor (1) por efecto de la ejecución del control de parada de la rotación, en el caso de que el servomotor opere sin anomalías ni fallos.

2. Una servo-prensa eléctrica (1) que comprende:

Un servomotor controlado electrónicamente (1); un freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1);

un dispositivo de control para una servo-prensa eléctrica (1) para convertir la rotación de un servomotor controlado electrónicamente (1) mediante un mecanismo de conversión/transmisión de potencia (5) en un movimiento oscilante vertical de una corredera, para utilizar dicho movimiento oscilante vertical de la corredera para la realización de trabajos de prensado en una pieza, estando el dispositivo de control configurado para:

Ejecutar un control de parada de la rotación del servomotor (1) conforme a un movimiento de parada inmediata del movimiento predeterminado, para detener inmediatamente la prensa en respuesta a un comando de parada inmediata; y

Siempre que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado tras el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación, hacer simultáneamente que un freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) actúe realizando la frenada en una salida del servomotor (1), y deteniendo al menos un control electrónico, incluyendo al menos el control de parada de la rotación y la fuente de alimentación de impulsión del servomotor (1), en el que una vez transcurrido un período de tiempo predeterminado desde el inicio de la ejecución del control de parada de la rotación se encuentra en o alrededor de un instante de parada programado en el cual se detiene la rotación del servomotor (1) por efecto de la ejecución del control de parada de la rotación, en el caso de que el servomotor opere sin anomalías ni fallos.

3. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 2, en la que la parada de al menos uno de los controles electrónicos, incluyendo al menos el control de parada de la rotación del servomotor (1) y la fuente de alimentación de impulsión, incluye la interrupción de una línea de señal de control o una línea de alimentación eléctrica de impulsión conectada al servomotor (1) por hardware.

4. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 2, en la que la parada de la fuente de alimentación de impulsión del servomotor incluye al menos la desaparición de una señal de control para los transistores de alimentación que forman parte de un circuito de impulsión de un servomotor (2) para hacer que desaparezca la señal básica de control de los transistores de alimentación (25) e interrumpir la corriente de impulsión suministrada al servomotor (1) por un contactor electromagnético (22).

5. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a una de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende:

Medios de control de parada inmediata para ejecutar un control de parada de la rotación del servomotor (1) basado en un movimiento de parada inmediata almacenado en los medios de almacenamiento al generarse el comando de parada inmediata; y

Medios de control para ordenar al freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) que inicie una operación de frenado en una salida del servomotor (1) en un momento predeterminado de inicio del accionamiento del freno, cuando el control de parada de la rotación es ejecutado por los medios de control de parada inmediata, y para ordenar que cese el control de parada de la rotación ejecutado por los medios de control de parada inmediata en un instante predeterminado de liberación del control.

6. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 5, en la que el instante predeterminado de inicio del accionamiento del freno está configurado para hacer que el freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) actúe realizando realmente la frenada en la salida del servomotor (1) en o alrededor de un instante de parada programado en el cual la rotación del servomotor (1) se detiene por la ejecución del control de parada de la rotación.

7. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 5 o 6, en la que la temporización de liberación de control predeterminada se configura de forma que el control de parada de la rotación efectuado por los medios de control de parada inmediata realiza la parada en o alrededor del instante de parada programado en el cual la rotación del servomotor (1) se detiene a causa de la ejecución del control de parada de la rotación.

8. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en la que los medios de control ejecutan el control de parada de la fuente de alimentación de impulsión del servomotor en o alrededor de un instante de parada programado en el cual la rotación del servomotor (1) se detiene a causa de la ejecución del control de parada de la rotación.

9. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en la que la parada de la ejecución del control de parada de la rotación realizada por los medios de control de parada inmediata, siendo ejecutada dicha parada por los medios de control, incluye el control de interrupción de una línea de señal de control conectada al servomotor (1) por hardware.

1. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 8 o 9, en la que el control de parada de la fuente de alimentación de impulsión del servomotor (1), siendo ejecutado dicho control por los medios de control, incluye el control de la interrupción de una línea de la fuente de alimentación de impulsión conectada al

servomotor (1) por hardware.

11. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a la reivindicación 8 o 9, en la que el control de parada de la fuente de alimentación de impulsión del servomotor (1), siendo ejecutado dicho control por los medios de control, incluye al menos un control para hacer que desaparezca una señal de control de los transistores de alimentación (25) que constituyen una parte de un circuito de control del servomotor (2), para hacer que desaparezca una señal de impulsión básica de los transistores de alimentación (25) y un control para la interrupción de una corriente de impulsión suministrada al servomotor por un contactor electromagnético (22).

12. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, que comprende asimismo al menos una sección para el almacenamiento de la temporización predeterminada del inicio de accionamiento del freno, una sección para ordenar al freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) que inicie una operación de frenado en la salida del servomotor (1) en el instante predeterminado de inicio del accionamiento del freno, una sección para almacenar la temporización predeterminada de liberación del control, y una sección para ordenar la parada de la ejecución del control de parada de la rotación realizada por los medios de control de parada inmediata en el instante de control predeterminado, que se encuentran configurados de forma redundante para incrementar la fiabilidad y la seguridad.

13. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en la que en el momento en el cual se hace que el freno mecánico (15) de la servo-prensa eléctrica (1) realice el frenado de la salida del servomotor (1) coincide con, o tiene lugar en un momento predeterminado anterior a un instante en el cual se detiene al menos un control electrónico, que incluye al menos el control de parada de la rotación y la fuente de alimentación de Impulsión del servomotor (1).

14. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, en la que el freno mecánico (15) está estructurado de forma que se acciona una válvula electromagnética para descargar aire en un cilindro para liberar un aire a presión contra la fuerza de retorno un resorte, de forma que los elementos de fricción están presionados entre sí por la fuerza de retorno del resorte, frenando la salida del servomotor (1).

15. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 14, en la que el servomotor (1) es un motor de tipo síncrono controlado en rotación en respuesta a una señal de impulsión de rotación, y que está sincronizado con una posición de un polo magnético de un rotor.

16. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 15, en la que el comando de parada inmediata se genera en función de al menos un comando de parada de emergencia generado en base a una operación manual por parte de un operador y una señal de detección de intrusiones generada por la intrusión de una mano humana en una zona peligrosa.

17. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 16, en la que el instante de parada programado es un instante de parada programado, en el que la rotación del servomotor (1) se detiene por la ejecución del control de parada de la rotación partiendo de un estado en el cual el servomotor (1) opera a su máxima velocidad, o un estado en el cual la servo-prensa eléctrica (1) opera a su máxima velocidad, independientemente de la velocidad de rotación del servomotor (1) con anterioridad a la ejecución del control de parada de la rotación.

18. Una servo-prensa eléctrica (1) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 2 a 16, en la que el instante de parada programado se modifica en función de una velocidad de rotación y de una tasa objetivo de

desaceleración del servomotor (1) con anterioridad a la ejecución del control de parada de la rotación.