-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchflussregelung eines Druckmittels
mit einem elektrisch ansteuerbaren Druckregelventil, um den Durchfluss
des Druckmittels durch das Druckregelventil mittels einer elektrischen
Druckreglung zu regeln, wobei das Druckregelventil eine Arbeitsdruckseite
und zumindest einen auf der Arbeitsdruckseite angeordneten Drucksensor
aufweist, welcher eine Rückführungsgröße an eine
erste Vergleichsstelle liefert.
-
Elektropneumatische
Durchflusssteuerungen sind hinlänglich
bekannt. Dabei ist über
ein elektrisches Signal ein Durchfluss eines Fluids wie eine Druckluft
steuerbar. Zur Umsetzung dieser Durchflusssteuerungen finden hauptsächlich Servoventile, welche
auf dem Schieberprinzip beruhen, verbreitete Anwendung. Zur Regelung
Druckes eines ist darüber hinaus
auf der Arbeitsdruckseite ein Sensor angeordnet, welcher zur Regelung
der Ventilstellung einen Druckwert aufnimmt, um zur Regelung des
Arbeitsdrucks eine Rückführungsgröße zu liefern.
Zur Umsetzung von Druckregelventilen finden aufgrund ihrer Robustheit
hauptsächlich
Sitzventile Anwendung, da die Dosierung des Durchflusses häufig eine
untergeordnete Rolle spielt.
-
Durchflusssteuerungen
finden insbesondere bei mechanischen Bewegungsvorgängen Anwendung,
welche vorzugsweise durch eine Pneumatik mittels eines pneumatischen
Hubzylinders erzeugt werden. Die Position, die Verfahrgeschwindigkeit
und die Beschleunigung des pneumatischen Hubzylinders wird dabei über den
Druckluftdurchfluss sowie den Druck der Druckluft gesteuert. Vielfach
treten Anwendungen auf, bei denen der Hubzylinder eine freie Bewegung
ausführt,
welche lediglich die zur Bewegungserhaltung notwendige Kraft erfordert,
bis die mechanische Bewegungseinheit gegen einen Widerstand wie
einen Anschlag anstößt. Beispielsweise kann
eine derartige Durchflusssteuerung bei Schweißzangen angewendet werden,
wobei die Schweißzange
zunächst
einen Schließweg
durchfährt,
bis die Elektroden der Schweißzange
an die zu schweißenden
Blechkomponenten anstoßen.
Die Dosierung der Zylinderbewegung wird durch eine Durchflusssteuerung
ermöglicht.
Erst nach dem Aufsetzen der Elektroden wird eine entsprechend hohe Schließkraft erzeugt,
was einen analog zur erforderlichen Schließkraft geregelten Druck in
der Druckluftzufuhr des Hubzylinders erfordert. Für das schnelle Aufbauen
der nötigen
Kraft ist es erforderlich, dass der Zeitpunkt des Aufsetzens der
Elektroden erkannt und der Druck im Zylinder unmittelbar ausgeregelt wird.
Die Regelung erzeugt dabei ein Geschwindigkeitsprofil, welches ein
schnelles Schließen
der Schweißzange
ermöglicht,
auf das ein sanftes Aufsetzen der Elektroden und eine anschließende Aufbringung
der Schließkraft
für den
Schweißprozess folgt.
-
Eine
derartige Regelung erfordert erheblichen elektronischen Regelaufwand,
da ein geschlossener Regelkreis neben der Durchflusssteuerung über einen
aktuellen Druckwert auf der Arbeitsdruckseite geregelt wird. Die
Erkennung des Aufsetzens der Elektroden erfordert zusätzliche
Meßmethoden, damit
das Ende der Zylinderbewegung erkannt werden kann. Ohne ein angepasstes
Geschwindigkeitsprofil ist die Folge, dass die Elektroden mit Maximalgeschwindigkeit
die Schließbewegung
ausführen,
und ohne Kraftbegrenzung bis zur Maximalkraft auf die Blechkomponenten
aufsetzen, wodurch die Elektroden Schaden nehmen können, da
diese mit einem Schlag aufsetzen. Ein sanfter Ablauf ist daher nur
mit einem erheblichen elektronischen Aufwand zur Regelung des Geschwindigkeitsprofils
möglich, was
hohe Kosten zur Einrichtung und zum Aufbau der Regelung verursacht.
-
Eine
weitere Anwendung ist im Bereich des Blasumformens zu finden, bei
dem durch ein Druckmittel Glas- oder Kunststoffmaterialien im fließfähigen Zustand
in eine Form geblasen werden. Auch hier ist ein angepasster Druckverlauf über dem
Umformweg vorteilhaft, sodass sich die Glasblase mit entsprechend
kontrollierter Geschwindigkeit der Blaskontur nähert, um diese erst bei Erreichen
der Blaskontur mit Maximaldruck zu beaufschlagen. Die
DE 298 20 590 U1 offenbart
eine Pressdruckregelvorrichtung für einen Arbeitszylinder eines
Werkzeugs oder Werkzeugteils einer Glasmaschine mit einer Druckfluidquelle,
einer Fluidleitung, die die Druckfluidquelle und den Arbeitszylinder
verbindet, und einer Regeleinrichtung, die zwischen der Druckfluidquelle
und dem Arbeitzylinder in der Fluidleitung angeordnet ist und mittels
der die Druckfluidbeaufschlagung des Arbeitszylinders regelbar ist,
wobei die Regeleinrichtung als elektropneumatisches oder elektrohydraulisches
Druckregelventil ausgebildet ist, das eingangsseitig mit dem in
der Druckfluidquelle herrschenden Fluiddruck beaufschlagt ist, in
einer ersten Stellung im Fluiddurchlass durch die Fluidleitung sperrt,
in einer zweiten Stellung einen eingangsseitigen Fluiddruck auf
den Arbeitszylinder weiterleitet, solange das vom Arbeitzylinder
angetriebene Werkzeug oder Werkzeugteil nicht auf Gegendruck trifft
und in einer dritten Stellung seinen ausgangsseitigen Fluiddruck
entsprechend einem vorgegebenen Solldruck regelt, sobald das vom
Arbeitszylinder angetriebene Werkzeug oder Werkzeugteil auf Gegendruck
trifft. Bei dieser Pressdruckregelvorrichtung entsteht der Nachteil,
dass ein Antriebszylinder eingesetzt wird, welcher speziell für die hier
vorliegende Anwendung modifiziert werden muss. Mittels der Anwendung
eines standardisierten Druckmittelzylinders kann somit die hier
beschriebene Problemlösung nicht
umgesetzt werden. Die konstruktive Anpassung des Antriebszylinders
ist daher aufwendig, kostenintensiv und der Solldruck muss entsprechend
einjustiert werden.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Durchflussregelung eines Druckmittels mit einem elektrisch ansteuerbaren Druckregelventil
zu schaffen, bei dem für
eine einfache elektronische Regelung ein Regelabweichungswert vorgebbar
ist, sodass der Fluiddurchfluss unabhängig von der Druckregelabweichung
konstant bleibt.
-
Diese
Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur Durchflussregelung
eines Druckmittels mit einem elektrisch ansteuerbaren Druckregelventil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und des Anspruchs 7 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
- – Vorgabe
eines Regelabweichungssollwertes an einen Regelabweichungsregler;
- – Generierung
eines internen Drucksollwertes mittels des Regelabweichungsreglers,
wobei der interne Drucksollwert als Führungsgröße der ersten Vergleichsschnittstelle
dient;
- – Bestimmung
eines Druckregelabweichungswertes durch die erste Vergleichsstelle,
wobei die Rückführungsgröße auf den
internen Drucksollwert bezogen wird;
- – Vorgabe
des Druckregelabweichungswertes auf die Druckregelung, die in dessen
Abhängigkeit den
Durchfluss eines Fluids durch das Druckregelventil steuert;
- – Rückkopplung
des durch die erste Vergleichsstelle bestimmten Druckregelabweichungswertes auf
eine zweite Vergleichsstelle;
- – Bestimmung
einer Abweichung des Druckregelabweichungswertes vom Regelabweichungssollwert
durch die zweite Vergleichsstelle, wobei der Druckregelabweichungswert
auf den vorgegebenen Regelabweichungssollwert bezogen wird; und
- – Anpassen
des internen Drucksollwertes durch den Regelabweichungsregler, sodass
die Differenz zwischen dem internen Drucksollwert und der Rückführungsgröße einen
im Wesentlichen konstanten Wert ergibt.
-
Diese
Lösung
bietet den Vorteil, dass durch die Verschachtelung eines geschlossenen
Regelkreises mit einem übergeordneten
Regelkreis ein Regelabweichungssollwert vorgebbar ist, und damit
ein angepasstes Geschwindigkeitsprofil eines Arbeitszylinders ermöglicht werden
kann. Die Regelabweichung bleibt durch die Vorgabe des Regelabweichungssollwertes
konstant, so dass das Druckregelventil beispielsweise während eines
Schließzyklus
einer mechanischen Einrichtung den Durchfluss des Druckmittels nicht über einen
für die
Aufrechterhaltung der Bewegung erforderlichen Wert erhöht, da nicht
die zu Beginn eines Fahrweges vorliegende maximale Regelabweichung
zwischen einem Istdruck und einem vorgegebenen Maximaldruck vorliegt.
Erst bei Erreichen einer Schließposition,
bei der sich das Volumen des Druckmittels im Arbeitszylinder nicht
weiter öffnet,
erfolgt ein schneller Anstieg des Druckes des Druckmittels bis zum
vorgegebenen Maximaldruck. Dies wird durch die Schaffung eines internen
Drucksollwertes erreicht, welcher den geschlossenen Regelkreis anregelt.
Der interne Drucksollwert wird mit einer Rückführungsgröße, welche durch einen Drucksensor
zur Messung des Arbeitsdrucks ausgegeben wird, verglichen. Durch
den Vergleich ist ein Druckregelabweichungswert ermittelbar, welcher
als Führungsgröße des geschlossenen
Regelkreises dient. Sogleich dient der Druckregelabweichungswert
als Rückführungsgröße des übergeordneten Regelkreises,
welcher diesen mit dem Regelabweichungssollwert vergleicht, und
damit eine Abweichung ermittelt, welche wiederum als Regeldifferenz des übergeordneten
Regelkreises dient. Damit wird zu Beginn ein Regelabweichungssollwert
vorgegeben, wobei die Regelabweichung des geschlossenen Regelkreises
den Regelabweichungssollwert nicht überschreitet. Das Druckregelventil öffnet den
Durchfluss des Druckmittels nur so weit, dass eine Aufrechterhaltung
der Bewegung eines angeschlossenen Arbeitszylinder erreichbar ist,
und der Maximaldruck erst bei Erreichen einer Schließposition
aufgebaut wird. Beispielsweise ist somit das Zuschlagen der Elektroden
einer Schweißzange
vermeidbar, wobei die Elektroden sanft aufsetzen und erst nach dem Aufsetzen
auf die Blechkomponenten die erforderliche Schließkraft aufbringen.
Bei Anwendungen der Blasumformung erfolgt auch hier ein kontrollierter Druckverlauf,
bis der fließfähige Werkstoff
die Endkontur des Umformwerkzeugs erreicht, und erst nach Erreichen
der Endkontur der Maximaldruck aufgebracht wird. Um dennoch kurze
Zykluszeiten bei Hubvorgängen
von Arbeitszylindern zu realisieren, kann zu Beginn des Hubvorgangs
der Regelabweichungssollwert kurzzeitig überhöht werden, sodass ein schnelles
Losbrechen und Anfahren des Zylinders ermöglicht wird.
-
Vorteilhafterweise
wird der interne Drucksollwert fortlaufend angepasst, bis dieser
dem Wert einer Maximaldruckvorgabe entspricht. Die Regelung ist mit
der Maximaldruckvorgabe durch einen Bediener programmierbar, so
dass ein frei wählbarer
Maximaldruck erreicht werden kann, ohne dass das Druckregelventil
den Durchflussquerschnitt des Ventilsitzes stärker öffnet, als es der Sollwert
der Regelabweichung gestattet. Damit können sehr hohe Maximaldrücke vorgegeben
werden, während
der Druck im Arbeitszyklus, in dem sich das Zylindervolumen öffnet, nicht
höher liegt,
als der Regelabweichungssollwert dies zulässt, jedoch bei Erreichen des
Punktes, bei dem sich das Volumen des Arbeitszylinders nicht weiter öffnet, ein
beliebig vorgebbarer Maximaldruck erreicht werden kann. Der Maximaldruck
kann beispielsweise am übergeordneten
Regelkreis durch ein Eingabemittel eingegeben werden, oder über eine Schnittstelle
mittels eines externen elektronischen Mittels wie einer SPS-Einrichtung
programmiert werden.
-
Nach
einer möglichen
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass durch den Arbeitsdruck
ein Druckmittelzylinder angetrieben wird, wobei dieser einen Positionsgeber
aufweist, mit welchem ein Positionssignal von der Ausfahrposition des
Druckmittelzylinders erzeugt wird, das ein Herabsetzen des Regelabweichungssollwertes
bewirkt, um eine Verringerung des Durchflusses des Druckmittels durch
das Druckregelventil zu erzielen. Mittels eines Positionsgebers
kann der vorgegebene und entsprechend hoch eingestellte Regelabweichungssollwert niedriger
werden, um zunächst
eine schnelle Öffnung des
Zylindervolumens zu erreichen. Vor dem Erreichen des Punktes, an
dem sich das Zylindervolumen nicht weiter öffnet, wird die Öffnungsgeschwindigkeit des
Zylindervolumens durch ein Herabsetzen des Regelabweichungssollwertes
reduziert, und das Anfahren des Punktes des konstanten Zylindervolumens
erfolgt mit einer geringeren Geschwindigkeit. Damit kann trotz eines
schnellen Schließvorgangs beispielsweise
einer Schweißzange
ein Abbremsen der Schließbewegung
vor Aufsetzen der Elektroden auf die Blechkomponenten realisiert
werden. Der Positionsgeber kann ein elektrisches Signal an eine Steuerung,
beispielsweise eine SPS-Einrichtung abgeben, welche den Regelabweichungssollwert
reduziert und den reduzierten Sollwert an die elektrische Druckregelung
abgibt.
-
Um
eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung zu realisieren, wird vorgeschlagen,
dass der Druckmittelzylinder zum Antrieb einer Schweißzange einsetzt
wird, wobei nach dem Schließen
bzw. dem Schließmoment
der Schweißzange
ein Schweißprozess
mit einem Signal gestartet wird, wobei das Signal ausgegeben wird,
wenn der Arbeitsdruck den Wert der Maximaldruckvorgabe erreicht.
Das Starten des Schweißprozesses
kann dabei auf ein Signal folgen, welches durch die elektrische
Druckregelung ausgegeben wird, sobald der Arbeitsdruck der Vorgabe
des Maximaldruckes entspricht. Damit kann die Druckregelung als
Steuerung eines Schweißvorgangs
eingesetzt werden, ohne einen Sensor zur Ermittlung der Schließposition
der Schweißzange
zu benötigen.
Vorteilhafterweise ergibt sich durch die Anwendung einer Signalausgabe
der elektrischen Druckregelung an die Schweißprozesssteuerung ein zeitoptimierter
Ablauf des gesamten Schweißvorgangs.
-
Vorteilhafterweise
wird der Arbeitsdruck zum Blasumformen von Hohlkörpern angewendet. Das Blasumformen
kann dabei das Fertigblasen von Glaskörpern betreffen, wobei eine
Glasblase vorgeformt wird und durch Druckluft in eine Form geblasen wird.
Der Druckverlauf über
der Ausdehnung der Glasblase weist einen nicht linearen Verlauf
auf, wobei zur Aufrechterhaltung des Ausdehnvorgangs der Blasblase
durch die erfindungsgemäße Druckregelung
eine kontrollierte Ausdehnung ermöglicht wird, bis die Glasblase
an der Endkontur der Blasform anliegt. Erst nach Erreichen dieser
Endkontur steigt der Arbeitsdruck auf den vorgegebenen Maximaldruck an,
wodurch der Umformprozess optimiert wird, da während der Ausdehnungsphase
der Glasblase oder der Kunststoffblase eine niedrige Ausdehnungsgeschwindigkeit
vorliegt, und erst nach Erreichen der Endkontur der Maximaldruck
aufgebaut wird.
-
Vorteilhafterweise
ist das Druckregelventil als Sitzventil ausgeführt. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen elektrischen
Druckregelung kann auf den Einsatz eines Schieberventils verzichtet
werden, wodurch mehrere Vorteile erzielbar sind. Ein Sitzventil
benötigt
hinsichtlich der Sauberkeit des Druckmittels eine niedrigere Druckluftqualität, ist mit
geringeren Herstellungskosten verbunden und weist keine prinzipbedingte
Leckage auf.
-
Um
eine kompakte Bauweise der Vorrichtung zur Durchflussregelung mittels
des elektronisch angesteuerten Druckregelventils zu realisieren,
wird vorgeschlagen, dass der Drucksensor im Druckregelventil angeordnet
ist. Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung
kann die Anzahl der Einzelteile reduziert werden und eine externe
Verkabelung des Drucksensors mit der Druckregelung entfällt. Der
Drucksensor kann den Arbeitsdruck unmittelbar auf der Arbeitsdruckseite
im Druckregelventil messen, wobei das als Rückführungsgröße verwendete Drucksignal auch
an die elektrische Steuerung übermittelt
wird.
-
Vorteilhafterweise
ist der übergeordnete
Regelkreises entfernbar am geschlossenen Regelkreis angeordnet.
Damit ist die Möglichkeit
gegeben, bestehende elektrische Druckregelungen, welche einen geschlossenen
Regelkreis aufweisen, mit dem erfindungsgemäßen übergeordneten Regelkreis nachzurüsten, um
auch für
bereits eingesetzte elektrische Druckregelungen die genannten Vorteile
nutzbar zu machen. Der übergeordnete
Regelkreis kann beispielsweise in Form eines Adapters, eines separaten Gehäuses oder
einer Umprogrammierung einer bereits vorhandenen Regelelektronik
wie einer SPS-Einrichtung erfolgen. Ebenso ist ein Austausch eines
einfachen geschlossenen Regelkreises durch die erfindungsgemäße elektronische
Druckregeleinrichtung, welche sowohl den geschlossenen Regelkreis
als auch den mit diesem verschachtelten, übergeordneten Regelkreis umfasst,
möglich.
-
Weitere
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
sind in den Unteransprüchen
angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Figuren näher
dargestellt. Es zeigt:
-
1 ein
elektronisches Blockschaltbild, in welchem der geschlossene Regelkreis
und der übergeordnete
Regelkreis durch jeweils einen Kasten mit gestrichelter Linie dargestellt
sind;
-
2 in
Diagrammform beispielhaft den Verlauf insbesondere des Regelabweichungssollwertes, des
internen Drucksollwertes, des Druckregelabweichungswertes sowie
die Zylinderposition für
die Anwendung der elektrischen Druckregelung zum Antrieb einer Schweißzange;
und
-
3 in
Diagrammform beispielhaft den Verlauf insbesondere des Regelabweichungssollwertes, des
internen Drucksollwertes, des Druckregelabweichungswertes sowie
der Ausdehnung der Glasblase für
die Anwendung der elektrischen Druckregelung zum Antrieb einer Schweißzange.
-
Das
dargestellte elektronische Blockschaltbild ist aufgeteilt in einen
geschlossenen Regelkreis 14 und einen übergeordneten Regelkreis 15.
Der geschlossene Regelkreis 14 umfasst ein Druckregelventil 1,
welches einen Arbeitsdruck 13 regelt. Angesteuert wird
das Druckregelventil 1 durch eine Druckregelung 2,
welche den Durchfluss des Druckmittels im Druckregelventil 1 steuert.
Ein Drucksensor 3 misst den Arbeitsdruck 13, und
wandelt den Druckwert des Arbeitsdruckes 13 in eine elektrische
Rückführungsgröße 4 um,
welche an eine erste Vergleichsstelle 5 gegeben wird, womit
der Regelkreis geschlossen wird. Die erste Vergleichsstelle 5 bezieht
die Rückführungsgröße 4 auf
einen internen Drucksollwert 8, und liefert durch den Vergleich
der Rückführungsgröße 4 mit
dem internen Drucksollwert 8 einen Druckregelabweichungswert 9 an
die Druckregelung 2. Damit wird durch den internen Drucksollwert 8 eine
Führungsgröße geschaffen, welche
aus dem übergeordneten
Regelkreis 15 an die erste Vergleichsstelle 5 geliefert
wird. Ein Regelabweichungssollwert 6 dient wiederum als
Führungsgröße des übergeordneten
Regelkreises 15, wobei der Regelabweichungssollwert 6 die
maximal auftretende Regelabweichung des geschlossenen Regelkreises 14 begrenzt.
Der Druckregelabweichungswert 9 dient als Eingangsgröße für die Druckregelung 2,
die abhängig
von der Eingangsgröße den Durchfluss
durch das Druckregelventil 1 steuert, und als Rückführungsgröße des übergeordneten
Regelkreises 15, wo sie mittels einer zweiten Vergleichsstelle 10 mit
dem extern vorgegebenen Regelabweichungssollwert 6 verglichen
wird. Damit liefert die zweite Vergleichsstelle 10 eine
Abweichung an einen Regelabweichungsregler, welcher den internen Drucksollwert 8 ausgibt,
welcher als Führungsgröße der ersten
Vergleichsstelle 5 dient. Somit kann der Druckregelabweichungswert 9 im
Wesentlichen konstant bleiben, was einen gleichförmigen Druckmitteldurchfluss über den
limitierten Öffnungsquerschnitt des
Ventilsitzes des Druckregelventils 1 ermöglicht.
-
2 zeigt
in Diagrammform die hier interessierenden regelungstechnischen Größen für die Anwendung
der erfindungsgemäßen elektronischen Druckregelung 2 für den Antrieb
einer Schweißzange,
um Elektroden auf zu verschweißende
Blechkomponenten aufzusetzen und eine Schließkraft aufzubringen. In dem
Diagramm sind der Regelabweichungssollwert 6, das Positionssignal 16,
der interne Drucksollwert 8, der Druckregelabweichungswert 9 und
die Zylinderposition 17 über der Zeit dargestellt. T1
bis T5 geben verschiedene Zeitpunkte des Schließvorgangs wieder, wobei T1
das Setzen des Regelabweichungssollwertes 6, T2 den Zeitpunkt des
Losbrechens des Arbeitszylinders, T3 die Ausgabe des Positionssignals 16,
T4 das Erreichen der Zylinderendposition und T5 den Zeitpunkt beschreibt, bei
dem der Arbeitsdruck 13 den vorgegebenen Maximaldruck 12 erreicht.
Zum Zeitpunkt T1 wird ein Regelabweichungssollwert 6 von
einem Bediener vorgegeben, da der geforderte Druckregelabweichungswert 9 nicht
vorhanden ist, folgt die Erzeugung eines internen Drucksollwertes 8.
Durch das sehr geringe Luftvolumen im eingefahrenen Zylinder steigt
der tatsächliche
Druck im Zylinder schnell an.
-
Der
gemessene Druckregelabweichungswert 9 kann seinen Sollwert,
welcher durch den Regelabweichungssollwert 6 vorgegeben
ist, nur dann erreichen, wenn der interne Drucksollwert 8 in
Abhängigkeit
zu dem steigenden Arbeitsdruck 13 ebenfalls erhöht wird.
Dabei ist die Geschwindigkeit des Druckanstiegs des Arbeitsdrucks 13 vom
vorhandenen Luftvolumen im Zylinder abhängig.
-
Zum
Zeitpunkt T2 bricht der Zylinder los und vergrößert durch seine Hubbewegung
das Volumen. Daraus resultiert eine Herabsetzung des Arbeitsdrucks 13,
worauf eine Vergrößerung des
Druckregelabweichungswertes 9 folgt. Der selbst generierte
interne Drucksollwert 8 wird daraufhin vom Regelabweichungsregler 7 wieder
angepasst. Der Ventilsitz des Druckregelventils 1 wird
hierfür
genau soweit geöffnet, dass die für die Erreichung des geforderten Druckregelabweichungswertes 9 nötige Luftmenge durch
das Druckregelventil 1 strömt. Der Zylinder wird so mit
konstanter Geschwindigkeit bewegt.
-
Zum
Zeitpunkt T3 folgt ein optionales Positionssignal 16, welches
rechtzeitig vor dem Aufsetzen der Elektroden auf die zu schweißenden Blechkomponenten
den Regelabweichungssollwert 6 beispielsweise über eine übergeordnete
Steuerung wie eine SPS-Einrichtung
reduziert. Die Folge ist eine Reduzierung des internen Drucksollwertes 8,
wodurch sich ebenfalls der Druckregelabweichungswert 9 reduziert.
Damit verringert der Ventilsitz des Druckregelventils 1 seinen
Durchflussquerschnitt, wodurch der Zylinder langsamer wird.
-
Zum
Zeitpunkt T4 ist die Endposition des Zylinders erreicht, so dass
die Elektroden auf den zu verschweißenden Blechkomponenten aufsitzen.
Das nunmehr konstante Volumen des stehenden Zylinders bewirkt einen
Anstieg des Arbeitsdrucks 13 im Zylinder, wodurch sich
die Rückführungsgröße 4 vergrößert und
ein Anstieg des internen Drucksollwertes 8 die Folge ist.
Dieser steigt sehr schnell auf den vorgegebenen Maximaldruck 12 an
und baut somit unverzüglich
die notwendige Schließkraft
der Schweißzange
zum Schweißen
der Blechkomponenten auf. Zum Zeitpunkt T5 ist die Druckgrenze erreicht,
wobei der Arbeitsdruck 13 der Maximaldruckvorgabe 12 entspricht.
-
In 3 ist
ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. In der hier interessierenden Anwendung dient der Arbeitsdruck 13 der
Ausdehnung 18 einer Glasblase. Hierbei wird zunächst der
Regelabweichungssollwert 6 vorgegeben. Da der Druckregelabweichungswert 9 zunächst Null
ist, folgt die Erzeugung eines Druckregelabweichungswert 9 durch
den Regelabweichungsregler 7. Durch das sehr geringe Luftvolumen der
vorgeformten Glasblase steigt der tatsächliche Druck des Arbeitsdrucks 13 bis
auf seine Maximaldruckvorgabe 12 an. Der gemessene Druckregelabweichungswert 9 kann
seinen Sollwert nur dann erreichen, wenn der interne Drucksollwert 8 in
Abhängigkeit
zu dem steigenden Arbeitsdruck 13 ebenfalls erhöht wird.
Die Geschwindigkeit des Anstiegs des Arbeitsdrucks 13 ist
vom vorhandenen Luftvolumen abhängig.
-
Zum
Zeitpunkt T2 beginnt die Glasblase, sich auszudehnen und ihr Volumen
und ihre Oberfläche zu
vergrößern. Daraus
resultiert ein unmittelbarer Druckabfall, was eine Vergrößerung des
Druckregelabweichungswertes 9 zur Folge hat, wobei dieser
auf seinen Regelabweichungssollwert 6 abfällt. Der
interne Drucksollwert 8 wird daraufhin entsprechend angepasst.
Die Öffnung
des Ventilsitzes des Druckregelventils 1 wird insoweit
verstellt, als die für
den geforderten Druckregelabweichungswert 9 nötige Luftmenge
durch das Ventil strömt.
-
Zum
Zeitpunkt T3 ist die Glasblase vollständig in die Form gedrückt. Durch
das erlangte konstante Volumen steigt nunmehr der Arbeitsdruck 13 im
Hohlraum der Glasblase wieder an. Das hat ein Herabsetzen des Druckregelabweichungswertes 9 zur
Folge, wobei ein sofortiger Anstieg des internen Drucksollwertes 8 bewirkt
wird. Der Zeitpunkt T4 gibt das Erreichen der Maximaldruckvorgabe 12 wieder, wobei
die Glasblase mit der erforderlichen Maximalkraft in die Form gedrückt wird.
-
Die
Erfindung beschränkt
sich in ihrer Ausführung
nicht auf die vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch
bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen
Gebrauch macht.
-
Zeitpunkte
- T1
- Setzen
des Regelabweichungssollwertes
- T2
- Losbrechen
des Arbeitszylinders
- T3
- Ausgabe
des Positionssignals 16
- T4
- Erreichen
der Zylinderendposition
- T5
- Arbeitsdruck 13 erreicht
vorgegebenen Maximaldruck 12