CN104871101A - 用于材料切除地加工工件的方法 - Google Patents
用于材料切除地加工工件的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104871101A CN104871101A CN201380067347.1A CN201380067347A CN104871101A CN 104871101 A CN104871101 A CN 104871101A CN 201380067347 A CN201380067347 A CN 201380067347A CN 104871101 A CN104871101 A CN 104871101A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- workpiece
- motion
- quality
- current
- approximate value
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 238000003754 machining Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 88
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 13
- 235000015220 hamburgers Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 19
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 11
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/048—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators using a predictor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Control Of Presses (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于借助于工具机(1)特别是借助于冲压机或冲压/激光组合机对夹紧在工件接收部(3)上的工件(2)进行材料切除地加工的方法,其中,为了促成对于工件加工所需要的、对额定-工件运动的运动序列,所述工件接收部(3)以能运动的方式被支承并且被电动机驱动(7),该方法包括以下方法步骤:a)确定与工件质量无关的初始调节参数,用于调节所述电动机驱动器(7);b)基于所述调节参数来执行所述额定-工件运动之一;c)求取到当前工件质量的近似值;d)将所述调节参数匹配于该工件质量的近似值;以及e)重复执行所述方法步骤b)至d)直到运动序列结束。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于借助于工具机、特别是借助于冲压机或冲压/激光组合机对夹紧在工件接收部上的工件进行材料切除地加工的方法。
背景技术
在对可运动地支承的工件进行材料切除的加工中,加工机的动态性能(特别是可运动的且电动机驱动的工件接收部的动态性能)通过所接收的且要加工的工件的惯性和/或惯性矩来共同决定。而且工件的通过材料切除地加工所决定的在时间上渐进的质量减小超越了加工过程的持续时间地影响到动态性能。
然而,动态性能也通过调节参数来主要共同决定,该调节参数存储在加工机的调节机构中并且预给定了电动机驱动的工件接收部在工件加工期间的运动。这些调节参数在已知的加工机中典型地预调节成工件所假定的平均质量,因此在实际中经常出现如下问题,即,在对具有与该平均质量不同的质量的工件进行加工中,没有优化地适配所述调节参数,而是守恒地调节所述调节参数。工件加工的快速性和精确性进而产品结果的好坏以及经济性然而决定性地与预调节好的调节参数的品质相关。调节参数的品质甚至可能会很大地(并且必要时可能会负面地)影响到加工运行的安全。
为了使得用于工件运动的调节参数匹配于实际要加工的工件且不必以守恒的调节参数来执行工件运动,由文献EP 2 209 053 A2已知的是,在原本的工件加工之前的方法步骤中,测量具有不同的事前所限定的负荷状态的不同运动过程并且由此生成数据(例如特性曲线族),这些数据提供电动机驱动器的负荷为一方与工件的质量或惯性矩为另一方之间的关系。在执行用于设立加工机的方法之后,实际要加工的工件的质量可以通过将驱动器的负荷与事前生成的特性曲线族相比较来求取。通过该方法,虽然可以使得调节参数在加工不同工件的情况下匹配于这些工件的各自不同的工件质量,然而由此不考虑通过在工件加工时出现的材料切除所产生的质量减小或惯性矩变化。就这点而言,在已知方法中保留了在调节参数匹配于加工期间当前工件质量的情况下的剩余不准确度。该剩余不准确度或者说“剩余失调”然而可能是显著的并且可能会导致在加工持续期间不匹配的调节参数。可能会导致:由于变化的工件惯性矩所引起的不期望的不平衡以及由定位和加工误差所引起的过于缓慢或者不准确的运动过程。除此之外,要事前执行的特性曲线族生成是耗时且昂贵的。
原则上,由文献EP 1 143 316 B1还已知一种用于改善调节品质的自动化工件质量识别,其中,求取到实际在工件台上存在的工件质量。求取到的工件质量按照该教导来间接作为调节变量纳入到进给调节中并且因此影响到调节的品质。在该方法中需要多个具有不同速度和加速度预定的测试过程,以便检测机械从动轴的实际加速度。该实际加速度于是用于计算实际工件质量。然而在该方法中不利的是,一般比较小的准确度,以及如下情况,即,对内插器或额定值生成器没有产生影响。
此外,由文献DE 10 2009 058 443 A1已知一种控制器和一种控制系统,该控制器和控制系统可以在短的时间间隔中在电动机的运行范围小的情况下确定要驱动对象的惯性。用于马达的控制机构包括:惯性估算部分,该惯性估算部分具有正弦波指令生成部分,该正弦波指令生成部分将正弦波命令添加至用于马达的扭矩指令;电流反馈采样部分,其求取到马达的电流值;速度反馈采样部分,其检测到马达的速度反馈;加速度计算部分,其基于速度反馈来计算出加速度值;以及惯性估算值计算部分,其基于马达的代表的电流值、代表的加速度值和扭矩常数来计算出对象的惯性,所述电流值、加速度值和扭矩常数由在正弦波指令的多个周期中的电流值和加速度值来计算并且存储在采样数据存储部分中。
发明内容
相比之下,本发明的任务在于,提供一种方法,通过该方法能实现将机器的动态性能进行高精确地、快速地且经济地匹配于工件接收部的当前负荷状态。
该任务按照本发明通过一种用于借助于工具机、特别是借助于冲压机或冲压/激光组合机对夹紧在工件接收部上的工件进行材料切除地加工的方法来解决,其中,为了引起对于工件加工所需要的、在额定-工件运动上的运动序列,所述工件接收部被可运动地支承并且被电动机驱动,该方法包括以下方法步骤:
-确定与工件质量无关的初始调节参数,用于调节所述电动机驱动器;
-基于所述调节参数来执行所述额定-工件运动之一;
-求取到当前工件质量的近似值;
-将所述调节参数匹配于该工件质量的近似值;以及
-重复执行最后三个方法步骤,直到运动序列结束。
通过按照本发明的方法,有利地实时(并且立即)检测到通过材料切除加工所决定的质量减小,由此更精确地实现了剩余的工件质量的确定并且可以使调节参数更准确地与加工机的当前负荷情况相协调。为此,以特别有利的方式和方法不必执行具有不同的事前限定的负荷状态的、在原本的工件加工过程之前要进行的测试过程或运动过程。此外有利的是,为了工件加工过程的(品质)安全,依据已鉴别的工件质量在事前至少大致已知的工件尺寸的情况下能够检查:是否正确的工件被夹紧在工件接收部上。
在按照本发明的方法中,对工件进行材料切除地加工可以通过例如车削、铣削和/或切削来实现。优选地,然而要加工的工件涉及到板材,该板材通过冲压和/或激光切削来经受材料切除。为了加工工件,按照本发明,一个或多个工具(例如车削工具、铣削工具、切削工具或冲压工具)与夹紧在工件接收部中的工件共同作用。为此,工件根据期望的运动序列超越了工件加工的持续时间地分别不同地定位。该运动序列(总轨迹)典型地包括多个额定-工件运动(多个额定轨迹),例如从工件的第一冲压位置至另一冲压位置的首先加速而随后减速的运动。这些单个的额定-工件运动可以是直线的或者旋转的或者组合式运动过程。为了执行所述运动序列或所述单个额定-工件运动,工件接收部被可运动地支承并且被电动机驱动。为了执行运动序列或额定-工件运动,例如可以应用或采用伺服驱动器或具有小齿轮-齿轮杆-传动装置(小齿轮-齿轮杆驱动器)的扭矩驱动器、球-主轴驱动器或者线性直接驱动器。
按照本发明,首先确定与工件质量无关的初始调节参数。通过调节参数来预给定由内插器关于动力规划的额定轨迹。这些调节参数可以是加工机的预调节好的调节参数或者通过适合的估算所产生的调节参数。在这种意义上所适合的估算例如可以是基于工件材料和大致已知的工件尺寸的估算。在基于这些预调节好的或者估算出的调节参数来执行第一额定-工件运动并且求取到当前工件质量的第一近似值之后,通过与当前工件质量相匹配的调节参数来代替所述预调节好的或者估算出的调节参数。现在,按照本发明可以执行另一(第二)额定-工件运动并且求取到通过在此期间所引起的材料切除而改变的当前工件质量的另一(第二)近似值。所述的按照本发明的方法步骤可以如此依次执行,直至执行所述运动序列的所有额定-工件运动并且完全加工工件。按照本发明的工件质量减小(实时)的检测典型地在运动序列的或总轨迹的每个运动中实现。该检测尤其与运动序列是否包括恒定加速度或者恒定速度的阶段无关地实现。
在本发明的第一优选变型中,对当前工件质量的近似值的求取包括以下步骤:创建通过工件、工件接收部以及电动机驱动器所形成的驱动系的动态模型;确定当前工件质量的初始近似值;根据该模型基于当前工件质量的近似值来模拟所述额定-工件运动;基于经模拟的额定-工件运动来求取到电动机驱动器的经模拟的额定激励电流;通过将经模拟的额定激励电流与电动机驱动器在执行所述额定-工件运动期间所检测到的实际激励电流相比较来确定激励电流偏差;基于求取到的激励电流偏差来计算出当前工件质量的新的近似值;以及重复执行最后四个步骤直至所述激励电流偏差低于限定的中断值。
在按照该方法变型对当前工件质量的近似值的求取中,有利地不需要保留事前在测量技术上检测到的、电动机驱动器的负荷与工件的质量或惯性矩之间的关系。取而代之地,这种关系仅仅对于当前(负荷)情况(也就是对于实际存在的且要确定的工件质量)实时地通过驱动系的动态模型的可计算的模拟过程来求取。通过该方法变型可以在求取当前工件质量时实现高精确的结果,从而调节参数可以相应地高精确地匹配于质量减小。
在该第一方法变型中,为了求取到当前工件质量,将电动机驱动器在执行额定-工件运动期间所检测到的实际激励电流考虑作为用于分别借助于动态模型通过迭代模拟所计算出的额定激励电流的标准尺度。迭代模拟或迭代比较的目的在于,使得实际激励电流与分别计算出的额定激励电流之间的偏差或误差最小化,至少直到一预定的中断值,从而于是在模拟所述中断的时刻所存在的近似值可以理解为实际的当前的工件质量。额定激励电流的第一模拟计算还基于开始已确定的或者以适合的方式开始估算出的工件质量初始近似值,而额定激励电流的随后模拟计算则分别基于工件质量在各自事前的迭代步骤中所计算出的新的近似值来实现。按照本发明,将各自事前求取到的激励电流偏差考虑作为用于计算出工件质量的各个新的近似值的输入变量。
所述当前工件质量的实时求取理解为如下求取:该求取典型地需要10毫米以下的计算持续时间(用于依据模拟计算的迭代比较),也就是如下时间间隔:该时间间隔明显短于典型的额定-工件运动的持续时间。当前工件质量的通过前述方法变型所获得的结果必要时可以附加地通过通常的估算来检验可信度,该通常的估算基于工件材料、工件尺寸以及切除材料部分的尺寸(为此参阅例如由本申请人销售的子程序“TruTops”)。
在第一方法变型的优选改进方案中,基于模型对当前工件质量的各个新的近似值的计算借助于滤波器(特别是借助于卡尔曼滤波器和/或借助于龙伯格观测器)实现。卡尔曼滤波器或者(龙伯格)观测器的渐进稳定的方案引起了对工件质量非常准确的估算并且促成了在工件加工中精确的结果。事前求取到的激励电流偏差作为该工件质量的新计算出的近似值被反馈到动态模拟模型中的形式,此外有利地促成了模拟结果的快速一致和/或中断标准的快速实现。
在第二优选方法变型中,对当前工件质量的近似值的求取包括以下步骤:
-确定用于在没有工件的情况下按照额定-工件运动使工件接收部运动所需要的负荷;
-通过将该确定的负荷与电动机驱动器在该额定-工件运动期间所检测到的负荷相比较来求取到负荷偏差;以及
-基于所求取到的负荷偏差来计算出当前工件质量的近似值。
在按照第二方法变型来求取该当前工件质量的近似值的情况下,有利地执行负荷的实际-额定-比较,由该实际-额定-比较的负荷偏差来确定该当前的工件质量。而且在该第二方法变型中,不必考虑到事前在测量技术上要检测的、电动机驱动器的负荷与工件的质量或惯性矩之间的关系。
取而代之地,同样实时地以高的准确度来求取到实际存在的且要确定的工件质量。
在第二方法变型中,要比较的负荷通常涉及到(转)力矩,该(转)力矩例如以简单的方式和方法通过对流经驱动系的电动机驱动器的(形成力矩的激励)电流的检测或记录来确定。在负荷比较中,用于在无工件的情况下按照额定-工件运动来使工件接收部运动所需要的负荷是要求的负荷或要求的力矩,相比之下,电动机驱动器在额定-工件运动期间被检测到的负荷是真实的(实际)负荷或者说真实的实际力矩,其包含当前工件质量。实际负荷或实际力矩被提供,其方法是,一级联(kaskadieren)的调节器起作用。该级联的调节器例如可以补偿摩擦或者非优化调节的均衡性。所需要的负荷或所需要的力矩由内插器(或者说额定轨迹)以及可能激活的速度及加速度预控制来得出。在求取所述负荷偏差时,按照本发明可以共同考虑到摩擦力矩(例如通过与准静态模型的斯特里贝克曲线相结合)。总体上运动的质量典型地包括:转动的(驱动)马达件、可能存在的传动装置的转动的构件、运动的工件接收部连同相应的夹具装置的已知质量;以及经夹紧的工件的首先未知的质量。而且当前工件质量的因此获得的结果必要时可附加地能够通过一般估算来检验可信度。此外,在该方法变型中,对当前工件质量的计算借助于智能滤波器(过滤器)、例如借助于低通滤波器(通过该低通滤波器能实现对误差处理的触发)促成了当前工件质量的准确结果。
特别优选地,此外还在板式工件的情况下,为了防止由碰撞决定的波纹板形成,在计算用于中断加工方法的阈值中考虑到当前工件质量的近似值。由此,波纹板形成的识别以及加工方法的中断可以更好地匹配于板式工件的实际加工步骤,由此可以降低了次品不期望的产生以及加工机器由维修决定的停机时间。特别是可以省去了通过光学系统对加工方法进行监控,所述光学系统需要附加的和成本加强的测量技术。不同于已知的方法——所述已知的方法为了保护免于在超过确定的阈值时通过碰撞或夹住对机器构件损坏而触发了机器的紧急停止——(首先可变的)阈值可以分别调适到板式工件的质量。由此,不仅在比较大的板厚而且特别是也在薄壁的情况下阻止了波纹板形成,针对这种波纹板形成而言过载电流的已知监控是不足够的。薄板通常具有直至2毫米的厚度。
有利地,依据对工件运动而言的计算的需要的负荷与实际负荷关于阈值超过的比较、或者依据对工件运动而言需要的负荷与计算出的阈值的比较来触发所述加工方法的中断。针对产生波纹板所施加的负荷(实际负荷)引起了:为了使板式工件运动而在电动机驱动器中所消耗的(激励)电流的按照数值的上升超出了所需要的负荷值(额定负荷)。该偏差或超出能够通过额定-实际-比较以简单的方式和方法来检测并且用于加工过程的中断或者用于对应措施的引入。该计算的需要的负荷可以有利地根据当前工件质量来确定。
有利地,在夹紧的工件的运动中也分析处理该工件的振动性能(振动谱)。根据振动性能够例如基于自身不稳定的剩余格栅来识别出加速的工件的不稳定性,因为这种不稳定的工件示出了与稳定的工件不同的加速性能(“振动性能”)。
此外,本发明还涉及一种计算机程序产品,其包含程序代码器件,所述程序代码器件与调节机构如此相互作用,使得实施按照本发明的方法。计算机程序可以有利地在现有的加工机器或其NC控制机构上调用和利用,而无需附加的测量系统。加工机器的控制器和电动机驱动器典型地已经能够生成针对按照本发明的利用而言的信息本身(例如基于其它功能性对驱动器的形成力矩的激励电流进行检测)。
附图说明
本发明另外的优点由权利要求书、说明书以及附图产生。同样地,前述的和还将进一步解释的特征可以分别自身地或者多个任意组合地得以应用。所示出的和所述的实施形式不应理解为穷尽的列举,而是具有对于本发明的描述示例性的特征。附图示出:
图1:用于材料切除地加工工件的工具机;
图2:用于匹配调节参数的按照本发明的方法流程;
图3:图2的方法步骤的变型;
图4:图3的备选变型;以及
图5a、5b:用于防止波纹板形成的另外的方法变型。
具体实施方式
图1示出了工具机1,借助于该工具机能实现材料切除地加工工件2,该工件借助于夹紧装置4夹紧在工件接收部3上。工件接收部3相对于工具机1的位置固定的机器基体6可运动地(特别是绕着旋转轴线5可转动地)支承并且可以借助于电动机驱动器7驱动。驱动器7为此例如具有设置在位置固定的机器基体6上的定子8和设置在可运动的工件接收部3上的转子9。
为了材料切除地加工工件,在工具机1的加工头10上设置的工具11例如车削工具、铣削工具、(激光)切削工具或者冲压工具以相协调的方式与夹紧在工件接收部3上的工件2共同作用。在此,工件2通常在多个不同位置上通过相应的工具11加工并且为此运动到不同位置中(例如,工件2可以为了占据不同冲压位置而连续绕旋转轴线5进一步旋转),或者工件2为了材料切除地加工而相对于工具11运动(例如在铣削或车削过程中)。总而言之,工件2因此为了其加工的目的而具有运动序列,该运动序列包括多个前后相继的额定-工件运动并且与工具11或可能的工具运动相协调。
通过在该工件2上在其加工期间渐进地材料切除,使运动部分的动态性能连续改变,从而在工具机1的调节机构12中所存储的并且预给定了工件接收部3的运动流程的调节参数不再与优化值相适配,而是偏离了该优化值。为了实现快速但是却高度精确的工件加工,调节参数的品质却是决定性重要的。在图1中所示出的情况下,运动部分的已改变的动态性能典型地基于通过渐进的材料切除(质量减小)所引起的工件2的惯性矩的变化。不言而喻,在直线可运动的应用中(例如在工件支承于可移动的工件台上的情况下),质量减小也影响到运动部分的动态性能(由于工件的已改变的惯性)。
图2示出了本方法的流程,通过该方法能够实时地将调节参数匹配于工件加工期间的当前工件质量。在第一方法步骤a中,确定了初始调节参数,用于调节所述电动机驱动器7。调节参数的这些初始值能够完全与工件质量无关地确定或者有利地借助于适合的和已知的估算方法来大致地求取,所述适合的和已知的估算方法例如考虑到工件尺寸和工件质量。在紧接着的方法步骤b中,基于(已确定的)调节参数来执行(第一)额定-工件运动并且检测且暂时存储为此所需要的负荷、特别是电动机驱动器7的(实际)激励电流。在下一方法步骤c中(对此参阅图3和图4的实施方案)求取当前工件质量的近似值,从而在另一方法步骤d中可以将该调节参数匹配于之前求取到的工件质量近似值。该匹配有利地引起:调节参数在紧接的(第二或另一)额定-工件运动期间优化地匹配于实际存在的工件质量,从而在加工速度比较高的情况下也可以高精确地实现工件加工。为此,根据最后的方法步骤e如此多次重复地执行所述方法步骤b至d,直至运动序列完全结束。在此,在方法步骤b中代替开始已确定的调节参数来考虑在执行上一个额定-工件运动时分别在前一个方法步骤d中最后所匹配的调节参数。
图3示出了图2的方法的有利的方法变型的流程,其中,按照方法步骤c对当前工件质量的近似值的求取依据以下的其它步骤来实现。首先在第一步骤i中创建了通过工件2、工件接收部3以及电动机驱动器7的运动部分所形成的驱动系的动态模型。为此,典型地使得驱动系离散化,其方法是,将参数例如(点形理想化的)惯性、惯性矩、物理尺寸、衰减特征、刚性等导入用于模型化。此外,在适合描述模型的坐标系统和适合的轴承类型(固定轴承、浮动轴承等)方面进行假定。此后可以通过冲量和动量定理的公式来建立基于运动系统的运动方程(运动微分方程)。这些运动方程除了状态变量(如位置、速度和加速度)之外也具有如下项,所述项与驱动系通过电动机驱动器7所产生的强制运动相对应。驱动器7的可测量且可检测的激励电流纳入到这些项中,因为在输出的扭矩与电动机驱动器7的消耗电功率之间的关系通常(例如由驱动器7的数据页)已知。
在紧接于动态建模之后,在第二步骤ii中确定了当前工件质量的初始近似值。工件质量的该开始值可以有利地借助于适合的和已知的估算方法大致地求取,所述估算方法考虑到工件尺寸和工件材料。随后,在紧接着的步骤iii中,依据所创建的动态模型来执行按照方法步骤b所实施的额定-工件运动的模拟,其中,应用了工件质量的近似值作为该模拟的输入变量。按照另一步骤iv,随后基于经模拟的额定-工件运动来求取到电动机驱动器7的经模拟的额定激励电流。紧接着在另一步骤v中,通过将经模拟的额定激励电流与电动机驱动器7在方法步骤b中所检测到的或所存储的实际激励电流相比较来求取到激励电流偏差。随后可以在另一步骤vi中由所求取到的激励电流偏差来计算出当前工件质量的新的近似值。该计算优选借助于卡尔曼滤波器或龙伯格观测器实现。重复所述步骤iii至vi直到激励电流偏差低于限定的中断值,也就是说,直到实际激励电流和额定激励电流除了预定的公差之外相一致并且随后可以将当前工件质量的存在的近似值理解为实际的当前工件质量并且按照方法步骤d输出用于再处理。
在图4中示出了图2的方法的备选方法变型的流程,其中,按照方法步骤c对当前工件质量的近似值的求取依据以下的其它步骤来实现。在第一步骤I中,确定了用于在没有工件2的情况下按照额定-工件运动使工件接收部3运动所需要的负荷。此后可以在第二步骤II中将方法步骤b中电动机驱动器7在执行额定-工件运动时所检测的和所存储的负荷与之前所确定的负荷相比较并且由此求取到负荷偏差。该负荷偏差可以最后在最终步骤III中实现计算出当前工件质量的近似值。通过该方法变型以高的准确度来求取到当前工件质量的近似值。在此,总共运动(转动运动和/或直线运动)的质量通常包括:电动机驱动器7的转动部件、可能连接的传动装置的转动构件、运动的工件接收部3连同相应的夹紧装置4的已知的质量;以及经夹紧的工件2的首先未知的质量。
在图5a、5b中最后示出了优选的方法变型,所述优选的方法变型涉及到板式工件2的加工。在此,在应用构成为冲压机或冲压组合机的工具机1的情况下在工具11夹紧且工件2或者说工件接收部3同时移动时可能会造成该板式工件2的变形或波纹板的形成。用于监控该板式工件2的状态的已知方法通常基于图像拍摄的系统并且是比较耗费的。其次,存在关于马达电流或马达力矩的过载保护措施,所述过载保护措施在超过了确定的阈值时触发该机器1的紧急停止。波纹板的形成在此仅仅在板式工件2的情况下被防止,该板式工件的加工渐进还比较不那么先进并且因此该板式工件在构造上是稳定的。相比之下,薄板或已经渐进地加工的板式工件2没有进一步变形,因为为此所需要的力能够容易地由驱动器7轻易地施加,而无需过载保护反应。
为了防止由碰撞导致的波纹板形成,按照图5a中所示出的方法变型根据额定负荷(也就是对于工件运动的计算的所需要的负荷)与实际负荷的比较(额定力矩与实际力矩的比较)进行加工方法的中断。额定力矩通常包括所需要的力矩和摩擦/损耗力矩,其中,后者根据斯特里贝克(Stribeck)曲线结合准静态模型可计算,按照方法步骤c所求取到的当前工件质量近似值纳入到该准静态模型中。此外,当前工件质量的近似值按照方法步骤c在计算(可变的)阈值时考虑。由此,在确定阈值时总共考虑到板式工件2渐进的质量减小,并且加工过程的中断也在板式工件2的情况下实现,该板式工件的加工状态已经相对渐进并且因此可更容易变形(例如薄板)。
在按照图5b的方法变型中,为了防止由碰撞导致的波纹板形成,仅仅进行在板式工件加工时实际负荷的阈值检验。当前工件质量按照方法步骤c的近似值在计算(可变的)阈值时考虑,从而同样在确定阈值时考虑到板式工件2的渐进的质量减小,并且即使在板式工件2的情况下加工过程的中断也是可能的,该板式工件的加工状态已经相对渐进。
在经夹紧的板式工件2的运动时可以附加地测量和分析处理所述板式工件2的振动性能(振动谱)。根据该振动性能可以例如基于加工过程中变得不稳定的剩余格栅(Restgitter)来识别到加速的板式工件2的不稳定性,因为这样的不稳定的板式工件2示出了不同于稳定的板式工件2的另一加速性能(“振动性能”)。
Claims (10)
1.一种用于借助于工具机(1)特别是借助于冲压机或冲压/激光组合机对夹紧在工件接收部(3)上的工件(2)进行材料切除地加工的方法,其中,为了促成对于工件加工所需要的、关于额定-工件运动的运动序列,所述工件接收部(3)以能运动的方式被支承并且被电动机驱动(7),该方法包括以下方法步骤:
a.确定与工件质量无关的初始调节参数,用于调节所述电动机驱动器(7);
b.基于所述调节参数来执行所述额定-工件运动之一;
c.求取到当前工件质量的近似值;
d.将所述调节参数匹配于该工件质量的近似值;以及
e.重复执行所述方法步骤b至d,直到运动序列结束。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,按照方法步骤c对所述近似值的求取包括以下步骤:
i.创建通过所述工件(2)、所述工件接收部(3)以及所述电动机驱动器(7)所形成的驱动系的动态模型;
ii.确定所述当前工件质量的初始近似值;
iii.按照步骤b根据该模型基于所述当前工件质量的近似值来模拟所述额定-工件运动;
iv.基于经模拟的额定-工件运动来求取所述电动机驱动器(7)的经模拟的额定激励电流;
v.通过将经模拟的额定激励电流与所述电动机驱动器(7)在方法步骤b中被检测到的实际激励电流相比较来求取到激励电流偏差;
vi.基于求取到的激励电流偏差来计算出所述当前工件质量的新的近似值;
vii.重复执行所述步骤iii至vi直到所述激励电流偏差低于限定的中断值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,按照步骤vi对所述当前工件质量的相应的新的近似值的计算借助于滤波器、特别是借助于卡尔曼滤波器和/或借助于龙伯格观测器来实现。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,按照方法步骤c对所述近似值的求取包括以下步骤:
I.确定用于在没有所述工件(2)的情况下按照由方法步骤b的额定-工件运动使所述工件接收部(3)运动所需要的负荷;
II.通过将该确定的负荷与所述电动机驱动器(7)在方法步骤b中被检测到的负荷相比较来求取到负荷偏差;以及
III.基于求取到的负荷偏差来计算出所述当前工件质量的近似值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,按照步骤III对所述当前工件质量的近似值的计算借助于滤波器、特别是低通滤波器实现。
6.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述额定-工件运动包括平移运动和/或旋转运动。
7.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在板式工件(2)的情况下,为了防止由碰撞导致的波纹板形成,在计算用于中断所述加工方法的阈值时考虑到按照方法步骤(c)的所述当前工件质量的近似值。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,依据对所述工件运动而言计算出的需要的负荷与实际负荷关于阈值超过的比较、或者依据对所述工件运动而言需要的负荷与计算出的阈值相比较来触发所述加工方法的中断。
9.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在经夹紧的工件(2)运动时分析处理该工件(2)的振动性能。
10.一种计算机程序产品,其包含程序代码器件,所述程序代码器件与调节机构(12)如此共同作用,使得实施根据上述权利要求之一所述的、用于借助于工具机(1)对夹紧在工件接收部(3)上的工件(2)进行材料切除地加工的方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012223806.9 | 2012-12-19 | ||
DE102012223806.9A DE102012223806B4 (de) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Verfahren zum materialabtragenden Bearbeiten eines Werkstücks und zugehöriges Computerprogrammprodukt |
PCT/EP2013/075880 WO2014095439A2 (de) | 2012-12-19 | 2013-12-09 | Verfahren zum materialabtragenden bearbeiten eines werkstücks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104871101A true CN104871101A (zh) | 2015-08-26 |
CN104871101B CN104871101B (zh) | 2017-10-24 |
Family
ID=49886885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201380067347.1A Expired - Fee Related CN104871101B (zh) | 2012-12-19 | 2013-12-09 | 用于材料切除地加工工件的方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104871101B (zh) |
DE (1) | DE102012223806B4 (zh) |
WO (1) | WO2014095439A2 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108620729A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-09 | 嘉兴鹰华智能科技有限公司 | 多种激光融合式加工方法 |
CN108701165A (zh) * | 2016-03-03 | 2018-10-23 | 阿特拉斯柯普科工业技术(德国)有限公司 | 用于评估材料束质量的计算机支持的方法以及计算机程序 |
TWI790830B (zh) * | 2021-11-24 | 2023-01-21 | 台中精機廠股份有限公司 | 自動化拆裝系統 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3955072A1 (de) * | 2020-08-13 | 2022-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten eines werkstücks |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1137829A (zh) * | 1994-09-02 | 1996-12-11 | 西姆普拉斯有限公司 | 交互式机器控制系统和方法 |
US5786678A (en) * | 1995-11-27 | 1998-07-28 | Nsk Ltd. | Method and apparatus for automatically adjusting a gain of a servomechanism |
EP1143316A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-10-10 | Makino Milling Machine Co. Ltd. | Nc machine tool, and method of controlling nc machine tool |
JP2004276125A (ja) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 負荷パラメータ同定方法 |
CN1583360A (zh) * | 2004-05-26 | 2005-02-23 | 浙江大学 | 永磁直线同步电机进给装置 |
EP2209053A2 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-21 | Maschinenfabrik Berthold Hermle AG | Bearbeitungszentrum zum Fräsen und Bohren mit einer Einrichtung zur Anpassung der Vorschubbewegung an den Bearbeitungsvorgang |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0212407A (ja) | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御装置 |
DE3931143C2 (de) | 1989-09-19 | 1998-05-20 | Rolf Prof Dr Ing Isermann | Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Werkzeugmaschine |
FI113696B (fi) | 2000-11-09 | 2004-05-31 | Sandvik Tamrock Oy | Menetelmä ja sovitelma kaivosajoneuvon kuorman painon määrittämiseksi |
-
2012
- 2012-12-19 DE DE102012223806.9A patent/DE102012223806B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-12-09 CN CN201380067347.1A patent/CN104871101B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-09 WO PCT/EP2013/075880 patent/WO2014095439A2/de active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1137829A (zh) * | 1994-09-02 | 1996-12-11 | 西姆普拉斯有限公司 | 交互式机器控制系统和方法 |
US5786678A (en) * | 1995-11-27 | 1998-07-28 | Nsk Ltd. | Method and apparatus for automatically adjusting a gain of a servomechanism |
EP1143316A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-10-10 | Makino Milling Machine Co. Ltd. | Nc machine tool, and method of controlling nc machine tool |
JP2004276125A (ja) * | 2003-03-12 | 2004-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | 負荷パラメータ同定方法 |
CN1583360A (zh) * | 2004-05-26 | 2005-02-23 | 浙江大学 | 永磁直线同步电机进给装置 |
EP2209053A2 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-21 | Maschinenfabrik Berthold Hermle AG | Bearbeitungszentrum zum Fräsen und Bohren mit einer Einrichtung zur Anpassung der Vorschubbewegung an den Bearbeitungsvorgang |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108701165A (zh) * | 2016-03-03 | 2018-10-23 | 阿特拉斯柯普科工业技术(德国)有限公司 | 用于评估材料束质量的计算机支持的方法以及计算机程序 |
CN108620729A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-09 | 嘉兴鹰华智能科技有限公司 | 多种激光融合式加工方法 |
TWI790830B (zh) * | 2021-11-24 | 2023-01-21 | 台中精機廠股份有限公司 | 自動化拆裝系統 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102012223806A1 (de) | 2014-06-26 |
CN104871101B (zh) | 2017-10-24 |
WO2014095439A2 (de) | 2014-06-26 |
WO2014095439A3 (de) | 2014-12-18 |
DE102012223806B4 (de) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2634657B1 (en) | Numerical control method | |
US20040239282A1 (en) | Motion controller having sliding mode controller | |
CN101414185B (zh) | 精密伺服线性驱动系统性能试验装置 | |
CN100453237C (zh) | 焊接系统及自耗电极式焊接方法 | |
CN1971457A (zh) | 一种用于数控机床的加减速控制方法 | |
CN104871101A (zh) | 用于材料切除地加工工件的方法 | |
US10627807B2 (en) | Motor controller | |
CN104380218A (zh) | 数控装置 | |
US8150545B2 (en) | Position-dependent compliance compensation in a machine tool | |
CN110402188B (zh) | 驱动系统和其评估 | |
CN102081376A (zh) | 一种基于指令序列优化的加工负荷控制系统 | |
US8630732B2 (en) | Method for avoiding an unwanted collision between a tool and a workpiece in a machine tool | |
CN105945311A (zh) | 一种基于功率预测的数控机床进给系统调速方法 | |
Huang et al. | A novel triple-stage friction compensation for a feed system based on electromechanical characteristics | |
JP2014219911A (ja) | シミュレーション装置およびシミュレーションプログラム | |
Uchiyama et al. | Analysis of energy consumption in fundamental motion of industrial machines and experimental verification | |
CN102467113B (zh) | 机械装置的具有参数学习的控制器及其参数学习方法 | |
Kim et al. | Hardware-in-the-loop simulation for estimation of position control performance of machine tool feed drive | |
JPH09305235A (ja) | サーボモータの位置制御方法および制御装置 | |
JP2014002461A (ja) | 数値制御装置 | |
US6975086B1 (en) | Positioning control method | |
JP7460357B2 (ja) | 制御装置、及び制御システム | |
CN112236729B (zh) | 数控装置 | |
CN116057485A (zh) | 用于加工工件的设备和方法 | |
CN102563182B (zh) | 电液线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171024 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |