CN101248399B - 用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置 - Google Patents

用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101248399B
CN101248399B CN2006800308660A CN200680030866A CN101248399B CN 101248399 B CN101248399 B CN 101248399B CN 2006800308660 A CN2006800308660 A CN 2006800308660A CN 200680030866 A CN200680030866 A CN 200680030866A CN 101248399 B CN101248399 B CN 101248399B
Authority
CN
China
Prior art keywords
torque
master axis
change curve
control
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2006800308660A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101248399A (zh
Inventor
U·达尔
S·施密特
R·黑德勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mueller Weingarten AG
Original Assignee
Mueller Weingarten AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mueller Weingarten AG filed Critical Mueller Weingarten AG
Publication of CN101248399A publication Critical patent/CN101248399A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101248399B publication Critical patent/CN101248399B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/148—Electrical control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/188—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by special applications and not provided for in the relevant subclasses, (e.g. making dies, filament winding)
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41127—Compensation for temperature variations of servo
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45131—Turret punch press
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49291—Torque, moment, drive power amplifier, movement follower
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50229—Synchronize axis by simulating several virtual axis to control real axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及用于控制和调节具有伺服电滑块驱动和/或拉深垫驱动的伺服电压力机上的力的方法和用于实施该方法的装置。该方法主要在于，利用主控轴功能一方面来产生零件特有的和工艺特有的给定转矩，另一方面来产生由于不同影响参数以及转矩系数温度补偿引起的转矩修正值以形成用于伺服电机的电流给定值，用于与传动比相关的转矩计算和/或主控轴控制的用于与加速度相关的第一修正值的功能单元和/或主控轴控制的用于与摩擦相关的第二转矩修正值的功能单元。在装置中，至少一个与伺服放大器连接的电流调节器从一个控制装置得到其给定值，该控制装置包括一个主控轴控制的力给定值控制装置、一些主控轴控制的功能单元和/或一个用于转矩系数温度补偿的功能单元并且与调节品质相关地包括一个具有力或转矩传感器的力调节回路。

Description

用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法和用于实施该方法的装置。
背景技术
在JP11058100A中描述了一种用于保护伺服压力机模具的装置和方法，它借助于电机电流传感器和位置发送器确定，滑块的压力是否在一定位置区域内超过最大允许值和是否在这种情况下触发滑块紧急停止。这种方法未考虑：根据滑块的运动过程不同，电机电流的一定分量需要用于直线的和旋转的惯量的加速和制动，由此不起到压力作用。由此这种装置和方法的使用只局限于具有恒定速度的运动阶段。
按照DE19536728A1已知一种可借助伺服电机驱动的冲床用的驱动控制装置，其中，通过用于提高冲击率的有限地可供使用的总驱动力矩可最低要求的行程高度，使得或者在冲压力矩要求高时在冲压过程之前滑块从上转向位置起的加速就结束，或者在冲压力矩要求低时在冲压过程期间仍有部分加速力矩可用。从属的用于驱动电机的滑块控制装置包含一个位置控制装置和一个加速度控制装置，借助其输出信号可通过一个放大器控制伺服电机，其中在位置调节回路内一方面借助位置探测器感测实际位置并且反馈给位置控制装置，另一方面借助速度探测器将实际速度反馈给速度控制装置。除了可调节的板高度外，从控制装置还可调出可存储的速度曲线、加速度转矩以及冲压转矩，它通过反馈由转矩探测器电流值求出的转矩实际值计算出。该总转矩此外还考虑了引起运动件的摩擦的摩擦转矩。力和从属的转矩的控制和调节没有被公开。
在EP1201416A1中公开了一种用于修正具有用于滑块运动的丝杠驱动装置的伺服压力机上的下转向点的装置。位置调节回路具有滑块位置实际值反馈用于感测下转向点，在该位置调节回路内要补偿由于负载下的弹性和热膨胀引起的下转向点移位。除了用于感测滑块位置的直线比例尺外在控制装置中还组合了一个用于感测成型模具温度的传感器。此外为了求出滑块力，或者在控制装置中分析计算伺服电机的电流值，或者直接用测力探头记录滑块力。在此，实际力反馈用于与给定的给定力比较，由此触发相应的下转向点位置修正。力或力矩本身的控制和调节没有被公开。
在EP0922562A1中描述了一种用于伺服电压力机上的转矩调节的方法，它根据加速度修正用于限制电机转矩的值。由此可以不需直接测量力地使压力在滑块的每个运动阶段中限制在期望的最大值内。在这种方法中，根据当前的给定速度或实际速度计算与加速度相关的转矩分量并由此修正用于限制电机转矩的值。因为压力机滑块的速度在成型过程期间经受变化并且为了求得加速度必须附加地将速度微分，这种方法易受到速度信号的干扰。为了改善这一点，建议，使用低通滤波器或者所谓的观察器，由此一方面有损精度并且另一方面提高了控制装置的所需计算功率。两种解决方案的缺陷还在于，未考虑可能导致通过电机转矩求得的压力的误差的其它影响参数。其中主要包括电机转矩系数与温度的相关性、系统中的摩擦和可能可变的传动比。后一个影响参数尤其在具有杠杆驱动装置或曲轴驱动装置的压力机中出现。
在DE19952941A1中建议一种用于具有多个滑块的伺服压力机的控制方法，该方法组合使用位置调节和转矩限制，以达到压力机滑块之间的确定的负荷分配和减小相互影响。因为这种方法针对具有多个滑块的压力机，因此没有给出用于调节具有多个压点的压力机滑块的倾翻的解决方案。此外与时间相关地控制运动过程，使得运动过程中的干扰参数提高了与周围装置和与多级压力设备的相邻滑块不同步的危险。
此外上述解决方案局限于用在滑块的驱动上。没有提出在压力机的伺服电拉深垫上使用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于控制和调节具有伺服电滑块驱动和/或拉深垫驱动的压力机上的力的方法和装置，其中，借助控制和调节装置的简单结构，在考虑影响参数如加速度、传动比、摩擦和温度的情况下，使用或不使用单独的感测实际值的力或转矩传感器，能够实现成型过程的精确且可重复的过程。
为达到上述目的，本发明提出一种用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，在所述压力机中伺服电机的转矩是可控的，其中，用于驱动滑块和/或拉深垫的所述伺服电机的给定转矩由可输入的、零件和工艺特有的力的变化曲线计算，该给定转矩根据以下影响参数：作为主控轴位置的函数的传动比的机器特有的变化曲线、作为主控轴位置的函数的加速度和摩擦的机器特有的变化曲线中的至少一个通过作为加速度、瞬时主控轴速度和旋转质量的函数的由主控轴和/或由拉深垫位置控制的第一转矩修正值和/或作为与主控轴相关的给定力、实际速度的函数的用于摩擦的第二转矩修正值和作为与主控轴相关的给定力和传动比的函数的与主控轴相关的给定转矩求和成一个合成的给定转矩，并且，用于电流调节器的电流给定值由该合成的给定转矩和伺服电机的与瞬时电机温度对应的转矩系数产生。
有利的是，在开始方法过程之前在第一准备阶段中将机器特有的、传动比的变化曲线；需要时摩擦的变化曲线；伺服电机转矩系数作为影响参数存储在控制装置中，在第二准备阶段中输入、计算并且在控制装置中存储用于零件和工艺特有的位置和力的给定变化曲线，并且在第三准备阶段中由用于零件和工艺特有的位置的给定变化曲线和传动比的机器特有的变化曲线计算用于伺服电机的归一化的作为主控轴位置的函数的加速度的变化曲线。
有利的是，在运动循环期间在第一方法步骤中感测或产生主控轴的位置，在进一步的方法步骤中由力变化曲线和与瞬时主控轴位置对应的传动比计算给定转矩，在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由与瞬时主控轴位置对应的归一化加速度值、由瞬时主控轴速度并且由要加速的旋转质量计算第一转矩修正值，在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由瞬时力给定值和与实际速度对应的摩擦值计算第二转矩修正值，在进一步的方法步骤中由给定转矩值与第一和第二转矩修正值构成一个和值并且在进一步的方法步骤中由该和值和与瞬时电机温度对应的转矩系数计算电流给定值，输出给电流调节器并且循环地继续该过程。
有利的是，在开始方法过程之前在第一准备阶段中将机器特有的、传动比的变化曲线；需要时摩擦的变化曲线；伺服电机转矩系数作为影响参数存储在控制装置中，在第二准备阶段中输入、计算并且在控制装置中存储用于零件和工艺特有的、位置和力的给定变化曲线，在第三准备阶段中由用于零件和工艺特有的位置的给定变化曲线和传动比的机器特有的变化曲线计算用于伺服电机的归一化的作为主控轴位置的函数的加速度的变化曲线并且在第四准备阶段由用于零件和工艺特有的力的给定变化曲线、传动比变化曲线和在需要时由摩擦的机器特有的变化曲线计算与主控轴相关的给定转矩。
有利的是，在运动循环期间在第一方法步骤中感测或产生主控轴的位置，在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由与瞬时主控轴位置对应的归一化加速度值、瞬时主控轴速度和要加速的旋转质量计算第一转矩修正值，在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由与瞬时力给定值和与实际速度对应的摩擦值计算第二转矩修正值，在进一步的方法步骤中读出与主控轴相关的给定转矩并且与所述第一和第二转矩修正值中的一个或两个构成和值，并且在进一步的方法步骤中由该和值和与瞬时电机温度对应的转矩系数计算电流给定值，输出给电流调节器并且循环地继续该过程。
本发明还提出一种用于控制和调节伺服电压力机上的力的装置，在所述压力机中伺服电机的转矩是可控的，其中，至少一个与伺服放大器连接的电流调节器从一个用于计算电流给定值的功能单元得到所述电流调节器给定值，该功能单元的输入参数一方面通过以一个主控轴控制的力给定值控制装置、一个用于与传动比相关的转矩计算的主控轴控制的功能单元、一个主控轴控制的用于与加速度相关的第一转矩修正值的功能单元和一个主控轴控制的用于与摩擦相关的第二转矩修正值的功能单元的和求得的合成的给定转矩的信号构成，另一方面通过用于与温度相关的转矩系数变化曲线的功能单元的信号构成。
本发明还提出一种用于控制和调节伺服电压力机上的力的装置，在所述压力机中伺服电机的转矩是可控的，其中，至少一个与伺服放大器连接的电流调节器从一个用于计算电流给定值的功能单元得到所述电流调节器的给定值，该功能单元的输入参数一方面通过以一个主控轴控制的转矩控制装置和一个主控轴控制的用于与加速度相关的第一转矩修正值的功能单元的和求得的、用于预控制一个具有力或转矩传感器的力调节回路的合成的给定转矩的信号构成，另一方面通过用于与温度相关的转矩系数变化曲线的功能单元的信号构成。
该方法和该装置不仅适用于滑块的驱动，而且适用于具有伺服电驱动的拉深垫，并且对于相应驱动所需的过程控制是有利的补充。在此尤其有利的是，这些过程控制基于主控轴(Leitwelle)控制的电子凸轮调节工作并且该主控轴同样被用于所提出的方法。
除了使用于滑块运动和拉深垫运动的伺服电驱动装置共同地组合使用在一个伺服电压力机中外，同样可以想到，或者在利用传统的、例如液压式拉深垫情况下仅将滑块伺服电驱动，或者仅将伺服电拉深垫使用在具有机械式或液压式驱动的传统压力机中。
所建议方法的核心思想是，利用主控轴功能一方面来产生零件特有的和工艺特有的给定转矩，另一方面来产生由于不同影响参数以及转矩系数温度补偿引起的转矩修正值以形成伺服电机的电流给定值。
例如为修正驱动转矩所需的加速度变化曲线可以由位置凸轮以归一化形式预先计算并在过程期间与主控轴相关地读出。由此得到一个稳定的加速度信号，无需相应的实时计算。
通过所建议的方法可以在第一种情况下这样多地减小主要作用于过程力的干扰参数的影响，以致可以省去单独的用于力调节的测量系统。在第二种情况下可以计算修正值，它们被用于预控制传感器支持的闭合的力调节回路，由此达到进一步改善调节品质。
附图说明
下面借助于实施例详细描述本发明。附图中示出：
图1具有伺服电拉深垫的伺服电压力机的原理结构，
图2用于控制和调节伺服电压力机的方法的第一方案的步骤顺序，
图3用于控制和调节伺服电压力机的方法的第二方案的步骤顺序，
图4用于控制和调节主控轴控制的伺服电压力机上的力的装置的原理结构，
图5具有主控轴控制的与加速度相关且与传动比相关的给定值修正的滑块力调节方框图，
图6具有主控轴控制的与加速度和摩擦相关的给定值修正和转矩系数温度补偿的拉深垫力调节方框图。
具体实施方式
图1示出一个具有用于滑块运动和拉深垫运动的伺服驱动装置的伺服电压力机的示意结构。在机架8中一方面设置下模具5，另一方面设置用于接收上模具4的垂直运动的滑块3。通过第一伺服电机1和用于将旋转运动转换成直线运动的第一传动装置2进行滑块3的驱动。下模具5包括一个垂直运动的板式固定架6，它通过拉深销7支承在拉深垫12的同样垂直运动的压力壁9上。通过第二伺服电机11和用于将旋转运动转换成直线运动的第二传动装置10进行拉深垫12的驱动。根据压力机的设计结构不同，用于驱动滑块的、带有第一传动装置2的第一伺服电机1以及用于驱动拉深垫的、带有第二传动装置10的第二伺服电机11都可以多重地存在。
为了成型过程，通过第一和第二伺服电机1和11不仅产生滑块3和拉深垫12的运动过程，而且产生力变化曲线。所建议的用于控制和调节力的方法在此可以有利地组合用于对应功能所需的滑块运动和拉深垫运动的过程控制。
下面描述的步骤顺序形式实施例综合地考虑了对力的控制和调节的影响参数，如加速度、传动比、摩擦和温度。同样可以想到，以可替换的步骤顺序只考虑个别影响参数。
在图2中以第一实施例的步骤顺序的形式描述了所建议的方法。在第一准备阶段20中一次性求出机器特有的传动比i、力传递链中的摩擦Mr和伺服电机1，11转矩系数Km的变化曲线，以表格、数学函数或两者组合的形式描述并存储在控制装置中。
杠杆驱动装置、曲轴驱动装置或偏心驱动装置的可变的传动比i可以根据主控轴位置
Figure GSB00000866218300081
通过函数：
Figure GSB00000866218300082
描述。
摩擦Mr例如在轴承、导向装置和主轴中出现并且基本按照函数
Mr＝f(Fsoll，v)
取决于所传递的力和当前速度。
伺服电机1，11的转矩系数Km按照函数
Km＝f(θ)
取决于电机温度θ。
在第二准备阶段21中，将所需的、零件和工艺特有的、滑块3和/或拉深垫12的与主控轴位置
Figure GSB00000866218300083
相关的位置和力的给定变化曲线一次性地例如手动地通过相应的操作界面输入到控制装置中。
控制装置根据输入值按照函数
Figure GSB00000866218300084
以表格、数学函数或两者各一的组合的形式计算这些真正的变化曲线。与主控轴相关的位置给定变化曲线也被称为位置凸轮。
在第三准备阶段22中，通过控制装置由在准备阶段21中输入的位置给定变化曲线根据主控轴位置按照函数
Figure GSB00000866218300085
计算分配给确定的主控轴转数(压力机行程数)的归一化加速度变化曲线。在准备阶段21，22中求得的变化曲线存储在控制装置中并且在按照另一种零件换装备时从存储器中调出。
同样可以想到，在还对于原先的零件执行运动循环期间就已经对于新的零件执行准备阶段21，22。
在起动信号23之后以第一方法步骤24开始循环过程。根据压力机控制的功能原理不同，滑块3的位置
Figure GSB00000866218300091
或者作为实际的主控轴41通过第一位置发送器51感测，或者作为虚拟的主控轴60通过控制装置产生。
在第二方法步骤25中，根据当前的给定力Fsoll和与当前主控轴位置对应的传动比
Figure GSB00000866218300093
按照函数
Figure GSB00000866218300094
计算伺服电机1，11的给定转矩Msoll。
在第三方法步骤26中，根据与当前主控轴位置
Figure GSB00000866218300095
对应的加速度值
Figure GSB00000866218300096
、瞬时主控轴速度ω和要加速的旋转质量J按照函数
Figure GSB00000866218300097
计算第一转矩修正值Mkorr1。
在此J包含电机、传动装置和电机与传动装置之间的离合器的旋转质量。根据压力机控制的功能原理不同，或者通过第一位置发送器51或测速计感测瞬时主控轴速度ω，或者使用通过控制装置产生的虚拟主控轴的速度信号。
在第四方法步骤27中，根据当前的给定力Fsoll和与实际速度v对应的摩擦Mr按照函数
Mkorr2＝Mr＝f(Fsoll，v)
求得第二转矩修正值Mkorr2。
在第五方法步骤28中，通过对在方法步骤25，26和27中计算的转矩值按照函数
Mres＝Msoll+Mkorr1+Mkorr2
求和求出合成的给定转矩Mres。
在第六方法步骤29中，根据合成的给定转矩Mres和与当前电机温度θ对应的转矩系数KM(θ)按照函数
Isoll＝f[Mres，KM(θ)]
计算电流给定值Isoll并且输出给电流调节器48。
只要循环过程已起动，该过程就以第一方法步骤24循环地继续，由此将不断更新的电流给定值Isoll输出给伺服电机1，11的电流调节器48。
在图3中以第二实施例的步骤顺序示出所建议的方法。该实施例与图2中所示实施例的不同之处在于，在循环运行方法步骤之前在准备阶段中已经将所有与主控轴位置相关的影响参数总结成一个给定转矩，由此在循环中需要较少的计算费用。
准备阶段20，21和22与图2类似。在第四准备阶段30中相应于给定力Fsoll、传动比i变化曲线和需要时相应于摩擦Mr按照函数
Figure GSB00000866218300101
进行给定转矩Msoll的计算。
在此，只有当与速度相关的摩擦分量被忽略或者被独立于与力相关的分量来描述时，才可考虑摩擦。
在起动信号31之后，以第一方法步骤24开始循环的过程。根据压力机控制的功能原理不同，滑块3的位置或者作为实际的主控轴41通过第一位置发送器51感测，或者作为虚拟的主控轴60通过控制装置产生。
在第二方法步骤32中，与图2中的方法步骤26类似地计算与加速度相关的第一转矩修正值Mkorr1。
在第三方法步骤33中，需要时与图2中的方法步骤27类似地计算与摩擦相关的第二转矩修正值Mkorr2，如果该修正值没有在第四准备阶段30中已被足够地考虑。
在第四方法步骤34中，与位置相关地读出在第四准备阶段中计算的给定转矩变化曲线并且与来自第二和第三方法步骤32，33的修正值按照函数
Figure GSB00000866218300111
求和。
在第五方法步骤35中，根据和值Mres和与瞬时转矩温度θ对应的转矩系数KM(θ)计算电流给定值Isoll并且与按照图2的方法步骤29类似地按照函数
Isoll＝f[Mres，KM(θ)]
输出给电流调节器48。
只要循环的过程已起动，该过程就以第一方法步骤24循环地继续，由此将不断更新的电流给定值Isoll输出给伺服电机1，11的电流调节器48。
图4示出该装置的原理结构，通过它可实现所建议的方法。伺服电机1，11装备有第一位置发送器51和电机温度传感器52。通过与电流调节器48连接的伺服放大器49进行控制。
也可以选择，附加地使用一个力或转矩传感器54，用于在闭合的力调节回路内感测实际值。
本装置的核心是对应于滑块或拉深垫的每个驱动装置的力给定值控制装置43，它控制给定力的变化曲线。该力给定值控制装置43可以根据主控轴41和/或伺服电机1，11位置读出存储在第二准备阶段21中的给定力变化曲线。在力给定值控制装置43的输出信号在作为输入信号控制电流调节器48之前可以被最多四个功能单元44，45，46和47影响。
用于根据与传动比相关的转矩计算的功能单元44由给定力产生一个给定转矩。在此相应于主控轴41的当前位置由在第一准备阶段20中存储在控制装置中的传动比变化曲线读出传动比，并且与给定力相关。
功能单元45产生与摩擦相关的第二转矩修正值，该第二转矩修正值根据当前的给定力和从第一位置发送器51信号求得的当前速度计算出。然后将该第二转矩修正值与功能单元44的输出信号求和。在一个有利方案中可以将力给定值控制装置43与功能单元44和45组成一个转矩控制装置42。
功能单元46产生与加速度相关的第一转矩修正值，该第一转矩修正值根据主控轴41的当前位置和速度以及在第三准备阶段22中存储在控制装置中的归一化加速度变化曲线计算出。然后将该第一转矩修正值与转矩控制装置42的输出信号求和。
功能单元47由合成给定转矩的信号、当前电机温度和在第一准备阶段20中存储在控制装置中的与温度相关的转矩系数变化曲线计算一个电流给定值，作为电流调节器48的输入信号。
图5示出滑块力调节的方框图，具有主控轴控制的与加速度和传动比相关的给定值修正。在该实施例中忽略了摩擦和电机温度的影响并且滑块力被限制在一个恒定的最大值内。这种力限制考虑了可变的传动装置传动比和滑块驱动装置的被加速和被制动的旋转质量的影响。
伺服电机1、传动装置2和滑块3是在图1中所述的伺服电压力机的组成部分。滑块3的运动过程通过位置控制装置67结合虚拟的主控轴60和伺服电机1上的第一位置发送器51来控制。位置控制装置67产生一个用于给定转矩的信号，该信号通过用于限制转矩的功能单元68和用于计算电流给定值的功能单元69传送给电流调节器48，该电流调节器通过伺服放大器49控制伺服电机1。
用于限制转矩的功能单元68将由位置控制装置67规定的给定转矩限制到一个最大值内，该最大值由功能单元44和46的输出信号的和构成。功能单元44从零件特有规定的力极限值64和相应于主控轴60当前位置读出的传动比变化曲线65计算一个静态的转矩极限值66。
功能单元46根据主控轴60当前位置、由此计算出的主控轴速度62和在控制装置中存储的归一化加速度变化曲线61产生动态的第一转矩修正值63。归一化的加速度变化曲线61相应于通过功能单元67控制的在确定的主控轴速度62(压力机行程数)时的运动过程并且通过控制装置在第三准备阶段22中在输入数据时计算出。
通过转矩限制68达到，在滑块3的任何运动阶段都不超过上模具与下模具之间的允许的力极限值64。同样可以想到，代替恒定的力极限值64，考虑给定力的与位置相关的变化曲线，使得在滑块3的不同位置中可变的力极限值64起作用。
图6示出用于拉深垫力调节的方框图，具有主控轴控制的与加速度和摩擦相关的给定值修正和伺服电机11转矩系数温度补偿。在该实施例中传动比是恒定的，拉深垫12仅力受调地运行。该力调节考虑摩擦、电机温度和拉深垫驱动装置的被加速和被制动的旋转质量的影响。
伺服电机11、传动装置10和压力壁9是图1中所述的伺服电压力机的组成部分。伺服电机11装备有电机温度传感器52和第一位置发送器51。通过第二位置发送器53感测滑块3的位置并且用作实际的主控轴41。
通过力给定值控制装置43控制拉深垫11的功能，该控制装置计算、存储并且根据主控轴41和/或拉深垫12的位置读出给定力变化曲线。读出的给定力一方面给传送给用于相应于传动比计算给定转矩的功能单元74，另一方面被传送给与摩擦相关的第二转矩修正值的功能单元45。为了求得第二转矩修正值Mkorr2，考虑从第一位置发送器41的信号计算的速度值72和在第一准备阶段20存储在控制装置中的摩擦变化曲线73。
功能单元46根据主控轴41的当前位置、由此计算的主控轴速度62和在控制装置中存储的归一化加速度变化曲线61产生动态的第一转矩修正值Mkorr163。
归一化的加速度变化曲线61在拉深范围内相应于滑块3在确定主控轴速度(压力机行程数)下的运动过程并且通过控制装置在第三准备阶段22中在输入数据时计算出。
最后将给定转矩与第一和第二转矩修正值求和并且传送给用于计算带有转矩系数温度补偿的电流给定值的功能单元47。该功能单元从合成给定转矩的信号、当前电机温度和在控制装置中存储的与温度相关的转矩系数变化曲线71计算用于电流调节器48的电流给定值69，该电流调节器通过伺服放大器49控制伺服电机11。
通过所描述的力调节达到，由力给定值控制装置43规定的给定力在拉深垫12的每个运动阶段中在压力壁9上出现。
附图标记
1第一伺服电机
2第一传动装置
3滑块
4上模具
5下模具
6板式固定架
7拉深销
8机架
9压力壁
10第二传动装置
11第二伺服电机
12拉深垫
20第一和第二实施例的第一准备阶段
21第一和第二实施例的第二准备阶段
22第一和第二实施例的第三准备阶段
23起动信号
24第一和第二实施例的第一方法步骤
25第一实施例的第二方法步骤
26第一实施例的第三方法步骤
27第一实施例的第四方法步骤
28第一实施例的第五方法步骤
29第一实施例的第六方法步骤
30第二实施例的第四准备阶段
31起动信号
32第二实施例的第二方法步骤
33第二实施例的第三方法步骤
34第二实施例的第四方法步骤
35第二实施例的第五方法步骤
41(实际的)主控轴
42转矩控制装置
43力给定值控制装置
44用于与传动比相关地计算转矩的功能单元
45用于与摩擦相关的第二转矩修正值的功能单元
46用于与加速度相关的第一转矩修正值的功能单元
47用于计算带有转矩系数温度补偿的电流给定值的功能单元
48电流调节器
49伺服放大器
51第一位置发送器
52用于电机温度的传感器
53第二位置发送器
54力或转矩传感器
55拉深垫位置
60虚拟的主控轴
61归一化的加速度变化曲线
62主控轴速度
63第一转矩修正值
64力极限值
65传动比
66静态的转矩极限值
67位置控制装置
68用于限制转矩的功能单元
69用于计算电流给定值的功能单元
71转矩系数变化曲线
72速度值
73摩擦变化曲线
74用于计算给定转矩的功能单元

Claims (7)

1.用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，在所述压力机中伺服电机(1，11)的转矩是可控的，其特征在于，用于驱动滑块(3)和/或拉深垫(12)的所述伺服电机(1，11)的给定转矩由可输入的、零件和工艺特有的力的给定变化曲线计算，该给定转矩根据以下影响参数：作为主控轴位置
Figure FSB00000866218200011
的函数的传动比i的机器特有的变化曲线
Figure FSB00000866218200012
作为主控轴位置
Figure FSB00000866218200013
的函数的加速度αn和摩擦Mr的机器特有的变化曲线中的至少一个通过作为加速度αn、瞬时主控轴速度ω和旋转质量J的函数的由主控轴(41，60)和/或由拉深垫位置(55)控制的第一转矩修正值
Figure FSB00000866218200015
和/或作为与主控轴相关的给定力Fsoll、实际速度v的函数的用于摩擦的第二转矩修正值Mkorr2＝Mr＝f(Fsoll，v)和作为与主控轴相关的给定力Fsoll和传动比
Figure FSB00000866218200016
的函数的与主控轴相关的给定转矩
Figure FSB00000866218200017
求和成一个合成的给定转矩Mres，并且，用于电流调节器(48)的电流给定值由该合成的给定转矩Mres和伺服电机(1，11)的与瞬时电机温度(θ)对应的转矩系数KM(θ)产生。
2.如权利要求1所述的用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，其特征在于，在开始方法过程之前在第一准备阶段(20)中将机器特有的、传动比的变化曲线；需要时摩擦的变化曲线；伺服电机(1，11)转矩系数作为影响参数存储在控制装置中，
在第二准备阶段(21)中输入、计算并且在控制装置中存储用于零件和工艺特有的位置和力的给定变化曲线，并且，
在第三准备阶段(22)中由用于零件和工艺特有的位置的给定变化曲线和传动比的机器特有的变化曲线计算用于伺服电机(1，11)的归一化的作为主控轴位置的函数的加速度的变化曲线(61)。
3.如权利要求2所述的用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，其特征在于，在运动循环期间在第一方法步骤(24)中感测或产生主控轴(41，60)的位置，
在进一步的方法步骤(25)中由力变化曲线和与瞬时主控轴位置对应的传动比计算给定转矩，
在进一步的方法步骤(26)中与压力机类型相关地由与瞬时主控轴位置对应的归一化加速度值、由瞬时主控轴速度(62)并且由要加速的旋转质量计算第一转矩修正值(63)，
在进一步的方法步骤(27)中与压力机类型相关地由瞬时力给定值和与实际速度对应的摩擦值计算第二转矩修正值，
在进一步的方法步骤(28)中由给定转矩值与第一和第二转矩修正值构成一个和值，并且
在进一步的方法步骤(29)中由该和值和与瞬时电机温度对应的转矩系数计算电流给定值，输出给电流调节器(48)并且循环地继续该过程。
4.如权利要求1所述的用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，其特征在于，在开始方法过程之前在第一准备阶段(20)中将机器特有的、传动比的变化曲线；需要时摩擦的变化曲线；伺服电机(1，11)转矩系数作为影响参数存储在控制装置中，
在第二准备阶段(21)中输入、计算并且在控制装置中存储用于零件和工艺特有的、位置和力的给定变化曲线，
在第三准备阶段(22)中由用于零件和工艺特有的位置的给定变化曲线和传动比的机器特有的变化曲线计算用于伺服电机(1，11)的归一化的作为主控轴位置的函数的加速度的变化曲线(61)，并且
在第四准备阶段(30)由用于零件和工艺特有的力的给定变化曲线、传动比变化曲线和在需要时由摩擦的机器特有的变化曲线计算与主控轴相关的给定转矩。
5.如权利要求1或4所述的用于控制和调节伺服电压力机上的力的方法，其特征在于，在运动循环期间在第一方法步骤(24)中感测或产生主控轴(41，60)的位置，
在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由与瞬时主控轴位置对应的归一化加速度值、瞬时主控轴速度和要加速的旋转质量计算第一转矩修正值Mkorr1，
在进一步的方法步骤中与压力机类型相关地由与瞬时力给定值和与实际速度对应的摩擦值计算第二转矩修正值Mkorr2，
在进一步的方法步骤中读出与主控轴相关的给定转矩并且与所述第一和第二转矩修正值Mkorr1，Mkorr2中的一个或两个构成和值，并且，
在进一步的方法步骤中由该和值和与瞬时电机温度对应的转矩系数计算电流给定值，输出给电流调节器(48)并且循环地继续该过程。
6.用于控制和调节伺服电压力机上的力的装置，在所述压力机中伺服电机(1，11)的转矩是可控的，其特征在于，至少一个与伺服放大器(49)连接的电流调节器(48)从一个用于计算电流给定值的功能单元(69)得到所述电流调节器(48)的给定值，该功能单元的输入参数一方面通过以一个主控轴控制的力给定值控制装置(43)、一个用于与传动比相关的转矩计算的主控轴控制的功能单元(44)、一个主控轴控制的用于与加速度相关的第一转矩修正值的功能单元(46)和一个主控轴控制的用于与摩擦相关的第二转矩修正值的功能单元(45)的和求得的合成的给定转矩的信号构成，另一方面通过用于与温度相关的转矩系数变化曲线(71)的功能单元的信号构成。
7.用于控制和调节伺服电压力机上的力的装置，在所述压力机中伺服电机(1，11)的转矩是可控的，其特征在于，至少一个与伺服放大器(49)连接的电流调节器(48)从一个用于计算电流给定值的功能单元(69)得到所述电流调节器(48)的给定值，该功能单元的输入参数一方面通过以一个主控轴控制的转矩控制装置(42)和一个主控轴控制的用于与加速度相关的第一转矩修正值的功能单元(46)的和求得的、用于预控制一个具有力或转矩传感器(54)的力调节回路的合成的给定转矩的信号构成，另一方面通过用于与温度相关的转矩系数变化曲线(71)的功能单元的信号构成。
CN2006800308660A 2005-08-24 2006-08-17 用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置 Active CN101248399B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005040265.8 2005-08-24
DE102005040265A DE102005040265A1 (de) 2005-08-24 2005-08-24 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von Kräften an servo-elektrischen Pressen
PCT/DE2006/001438 WO2007022755A2 (de) 2005-08-24 2006-08-17 Verfahren und vorrichtung zur steuerung und regelung von kräften an servo-elektrischen pressen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101248399A CN101248399A (zh) 2008-08-20
CN101248399B true CN101248399B (zh) 2012-12-12

Family

ID=37667370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800308660A Active CN101248399B (zh) 2005-08-24 2006-08-17 用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1917565B1 (zh)
JP (1) JP5383193B2 (zh)
CN (1) CN101248399B (zh)
AT (1) ATE451641T1 (zh)
DE (2) DE102005040265A1 (zh)
ES (1) ES2338045T3 (zh)
WO (1) WO2007022755A2 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101738978B (zh) * 2008-11-11 2011-10-12 深圳航天科技创新研究院 多轴伺服电机控制系统
JP5476106B2 (ja) 2009-12-07 2014-04-23 アイダエンジニアリング株式会社 電動サーボプレスの制御方法及び制御装置
DE102010006120B4 (de) * 2010-01-29 2013-04-11 Schuler Pressen Gmbh & Co. Kg Presse mit Servo-Zieheinrichtung und Gelenkantrieb
JP5301500B2 (ja) 2010-05-28 2013-09-25 アイダエンジニアリング株式会社 複数モータ駆動のサーボプレス装置
DE102011052860A1 (de) * 2010-08-24 2012-03-01 Schuler Pressen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Presse mit Unterantrieb und danach betriebene Presse
JP5470223B2 (ja) 2010-11-09 2014-04-16 アイダエンジニアリング株式会社 サーボプレスの制御装置及び制御方法
CN102107544B (zh) * 2010-12-21 2013-11-13 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种伺服曲柄压力机的压力控制方法
US20120227452A1 (en) 2011-03-07 2012-09-13 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method and system for controlling the quality of a stamped part
JP5711683B2 (ja) * 2012-03-19 2015-05-07 日立アプライアンス株式会社 モータ駆動装置、及びこれを備えた空気調和機、並びにモータ駆動方法
DE102013105468B4 (de) * 2013-05-28 2015-10-01 Schuler Pressen Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Presse mit variabler Getriebeübersetzung
JP6437633B2 (ja) * 2014-08-21 2018-12-12 グアンドン ウェリング モーター マニュファクチュアリング カンパニー リミテッド モータ駆動方法及び装置、電子機器
DE102015110748A1 (de) * 2015-07-03 2017-01-05 Schuler Pressen Gmbh Verfahren zur Einstellung eines Phasenversatzes einer mehrfach wirkenden mechanischen Querwellenpresse sowie eine Presse nach diesem Verfahren
JP6426691B2 (ja) * 2016-12-22 2018-11-21 ファナック株式会社 数値制御装置
IT201800002893A1 (it) * 2018-02-21 2019-08-21 Gigant Italia S R L Pressa per la deformazione di materiali metallici ad uso industriale
EP4119338A1 (en) * 2021-07-14 2023-01-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method of operating a press apparatus and forming process
CN114094910A (zh) * 2021-11-15 2022-02-25 广东美的智能科技有限公司 重力补偿方法和装置、伺服驱动器和伺服驱动系统
CN113858674B (zh) * 2021-12-06 2022-04-01 济宁科力光电产业有限责任公司 一种伺服压力机滑块位置控制及估算滑块压力的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19536728A1 (de) * 1994-10-04 1996-04-11 Murata Machinery Ltd Stanzenantriebssteuervorrichtung
DE19705462A1 (de) * 1997-02-13 1998-08-20 Schmidt Feinmech Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse
EP0922562A1 (en) * 1997-03-10 1999-06-16 Fanuc Ltd Motor torque control method for press machine and press machine
CN1247113A (zh) * 1998-09-07 2000-03-15 株式会社丰田自动织机制作所 工件接合方法及工件接合装置
DE19952941A1 (de) * 1999-04-20 2000-11-09 Mitsubishi Electric Corp Preßmaschine und Verfahren zum Herstellen gepreßter Produkte
EP1201416A1 (en) * 2000-10-16 2002-05-02 Aida Engineering Co., Ltd. Bottom dead center correction device for servo press machine
CN1563739A (zh) * 2004-04-09 2005-01-12 天津大学 主动控制扭振齿轮式双向加载执行器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3313144B2 (ja) * 1992-07-14 2002-08-12 アイダエンジニアリング株式会社 サーボモータ駆動方式プレス機械の駆動制御装置
JPH10202327A (ja) * 1997-01-22 1998-08-04 Aida Eng Ltd プレス機械のダイクッション制御装置
JPH1158100A (ja) * 1997-08-21 1999-03-02 Komatsu Ltd サーボプレスの金型保護装置及びその方法
JP3860743B2 (ja) * 2001-12-21 2006-12-20 アイダエンジニアリング株式会社 プレス機械
JP4402863B2 (ja) * 2002-02-14 2010-01-20 株式会社放電精密加工研究所 プレス機
JP3929362B2 (ja) * 2002-06-17 2007-06-13 株式会社小松製作所 サーボプレス、およびそれを用いた加工方法とその制御方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19536728A1 (de) * 1994-10-04 1996-04-11 Murata Machinery Ltd Stanzenantriebssteuervorrichtung
DE19705462A1 (de) * 1997-02-13 1998-08-20 Schmidt Feinmech Verfahren zum Betreiben einer Elektropresse
EP0922562A1 (en) * 1997-03-10 1999-06-16 Fanuc Ltd Motor torque control method for press machine and press machine
CN1247113A (zh) * 1998-09-07 2000-03-15 株式会社丰田自动织机制作所 工件接合方法及工件接合装置
DE19952941A1 (de) * 1999-04-20 2000-11-09 Mitsubishi Electric Corp Preßmaschine und Verfahren zum Herstellen gepreßter Produkte
EP1201416A1 (en) * 2000-10-16 2002-05-02 Aida Engineering Co., Ltd. Bottom dead center correction device for servo press machine
CN1563739A (zh) * 2004-04-09 2005-01-12 天津大学 主动控制扭振齿轮式双向加载执行器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平10-202327A 1998.08.04
JP特开平11-58100A 1999.03.02

Also Published As

Publication number Publication date
EP1917565B1 (de) 2009-12-09
WO2007022755A3 (de) 2007-05-10
ATE451641T1 (de) 2009-12-15
EP1917565A2 (de) 2008-05-07
JP5383193B2 (ja) 2014-01-08
CN101248399A (zh) 2008-08-20
JP2009505834A (ja) 2009-02-12
DE502006005604D1 (de) 2010-01-21
DE102005040265A1 (de) 2007-03-01
ES2338045T3 (es) 2010-05-03
WO2007022755A2 (de) 2007-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101248399B (zh) 用于控制和调节伺服电压力机的力的方法和装置
CN101248398B (zh) 用于控制及调节伺服电动压力机上的滑块运动的方法及装置
CN106239970B (zh) 压力机的压力缓冲装置
CN100551682C (zh) 伺服压力机的控制装置及其控制方法
CN103372992B (zh) 粉末成形品的制造方法以及粉末成形装置
US8302452B2 (en) Mechanical press drive system and method
CN101147939B (zh) 力控制增益变更方法以及模具缓冲机构控制装置
CN101142038B (zh) 模具缓冲机构控制装置
CN1074699C (zh) 制造压制件的设备
CN101146630B (zh) 用于控制及调节伺服电动拉深垫的方法及装置
CN101115613A (zh) 可动盘的驱动装置及压力机械的滑块驱动装置
CN103459134A (zh) 用于压制工件的压力机和方法
CN104741431B (zh) 模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置
US20140245907A1 (en) Drive apparatus and method for a press machine
CN101142039A (zh) 模具缓冲机构控制装置
CN106925653A (zh) 模具缓冲装置和控制所述模具缓冲装置的方法
EP0358770B1 (en) Electric powder molding machine
US10870251B2 (en) Method and device for closed-loop control of ram movement and ram forces in multi-point servo hybrid presses
US10065386B2 (en) Slide motion control apparatus for mechanical press
JP5995918B2 (ja) プレス機械の横方向高剛性化装置
JP2003311496A (ja) プレス機械のダイハイト調整装置
JP5072878B2 (ja) ダイクッション装置、ダイクッション装置の制御方法及びプレス機械
CN102248702A (zh) 一种压机的液压调平系统
US20200061949A1 (en) Motion generation device, press device, motion generation method, and motion generation program
Lackner Powder Compaction: The New Generation of Hydraulic Presses-The Progress of the Forming Process using Powder Presses

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant