-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mindestens
eine an einen Ölzulauf
und einen Ölablauf
angeschlossene Kolben-Zylinder-Einheit einschließenden Antriebssystem, wobei
der Zulauf und/oder der Ablauf des Öls über den Ölzulauf und/oder den Ölablauf
durch mindestens ein Ölstromventil
gesteuert oder geregelt wird und wobei das Ölstromventil zwischen einem
Eingangssignal und einem Ausgangssignal eine Übergangsfunktion aufweist,
insbesondere zum Freiformschmieden eines Werkstücks mit einer Schmiedepresse,
die ein mit einem Schmiedewerkzeug verbundenes hydraulisches Kolben-Zylinder-System
mit einem Ölzulauf
und einem Ölablauf
aufweist, wobei zum Bewegen des Schmiedewerkzeugs während einer
Belastungsphase das Kolben-Zylinder-System über den Ölzulauf bei geschlossenem Ölablauf
mit Hydrauliköl
befüllt wird,
und zum Erzielen einer gewünschten
Endverformung des Werkstücks
während
einer Entlastungsphase Hydrauliköl über den Ölablauf
abfließt.
-
Die
heutige industrielle Produktion verwendet Antriebssysteme unterschiedlichster
Bauweise. Dies sind oft elektromotorische Wandler. In einigen Produktionszweigen
dominiert aber der hydraulische Antrieb. Wenn große Linearkräfte oder
Drehmomente – verbunden
mit kleinem Bauvolumen der Antriebseinheit – benötigt werden, sind Hydraulikzylinder
oder Hydromotoren vorherrschend. Mit dezentraler Druckölerzeugung sind
diese Antriebseinheiten auch unter sehr schwierigen Industriebedingungen,
wie z. B. Schmutz, Hitze oder Wasser, einsetzbar.
-
Ein
bedeutender Einsatzbereich solcher hydraulischen Antriebssystemee
ist die Schmiedetechnik, wobei hier speziell auf die eingangs genannten
Freiformschmiedepressen abgestellt und nachfolgend näher beschrieben
wird.
-
Hydraulische
Freiformschmiedepressen sind bei der Umformung von großen Stahlwerkstücken im
industriellen Produktionsprozess weit verbreitet. Schmieden ist
ein sehr altes, formgebendes Verfahren, das vor allem für Stahl,
aber auch für
einige Nichteisenmetalle, wie für
spezielle Leichtmetalllegierungen, angewandt wird. Die zur Umformung
notwendige Arbeit wird dabei entweder in Form kinetischer Energie
eingebracht oder aber mittels eines Fluids über einen Hydraulikzylinder übertragen.
Im ersten Fall handelt es sich um das Schmieden mit einem Schmiedehammer,
im zweiten Fall um das Schmiedepressen. Wird dabei die formgebende
Bewegung nicht durch ein festes Widerlager oder anderweitig mechanisch
begrenzt, spricht man von Freiformschmiedeverfahren. Kennzeichnend
für dieses
Umformverfahren ist, dass der gewünschte Verformungsweg durch
geeignete Steuer- und Regelverfahren eingehalten wird.
-
Die
Realisierung einer Freiformschmiedeanlage ist mit hohen Kosten verbunden
und nur bei sehr langen Amortisierungszeiten wirtschaftlich betreibbar.
Dies ist eine der Ursachen dafür,
dass sich selbst heute noch Schmiedeanlagen finden kann, welche
in den sechziger Jahren konstruiert und gebaut wurden, aber nahezu
unverändert
in Betrieb sind.
-
Neben
allen anderen Problemen, welche die technische Umsetzung einer Freiformschmiedepresse beinhaltet,
reicht die Suche nach einem optimalen Verfahren zur Positionierung
des Presszylinders bis ins frühe
20. Jahrhundert zurück.
Verschiedene Steuerungsstrategien für die Kontrolle des Ölstromes
wurden in der Praxis erprobt und meist auch über einen längeren Zeitraum angewandt.
Eine praxisrelevante optimale Lösung konnte
bis heute nicht gefunden werden. Die Ursachen dafür liegen
weniger in der Theorie, sondern weit mehr in deren Umsetzung unter
besonderer Berücksichtigung
der speziellen Gegebenheiten einer Schmiedepresse. Worin diese bestehen,
wird nachfolgend kurz erläutert.
-
In 1 ist sehr vereinfacht die
Wirkungsweise einer hydraulischen Freiformschmiedepresse 2 dargestellt.
Ein Kolben-Zylinder-System 4 weist einen Kolben auf, der über einen
zufließenden Ölzustrom
Qzu abwärts
bewegt werden kann, wobei an seinem unteren Ende ein Schmiedewerkzeug 3 angeordnet
ist, das auf das zu verformende Werkstück 1 drückt und
es deformiert. Um diese Bewegung zu stoppen, gibt es prinzipiell zwei
Möglichkeiten:
Die eine besteht darin, den Ölzustrom
Qzu zu beenden; die andere ist, mit einem
zumeist proportional wirkenden Ölstromventil 7 den Ölstrom in
einem Tank 8 abzuleiten.
-
Wenn
der über
das Ventil 7 abfließende Ölabstrom
Qab gleich dem zufließenden Ölzustrom Qzu ist,
und dabei ein Kräftegleichgewicht
zwischen der Kolbenkraft FZ und der Werkstückkraft
FW besteht, kommt das Kolben-Zylinder-System 4 zur
Ruhe.
-
Da
es aus physikalischen und energetischen Gründen nicht möglich ist, Ölströme mit einer
Größe, wie sie
vorliegend auftreten und benötigt
werden, schnell zu stoppen, ist nur der zweite genannte Weg technisch realisierbar.
-
Bei
der skizzierten Freiformschmiedepresse 2 sind neben dem
Kolben-Zylinder-System 4 zwei
kleinere Kolben-Zylinder-Systeme 9 dargestellt, die als
Rückzugselemente
für das
Werkzeug 3 dienen. Die Kolben-Zylinder-Systeme 9 sind
während
des Umformvorganges, je nach Betriebsart der Presse, entweder mit einem
Tank verbunden oder werden mit einem konstanten Druck beaufschlagt.
Um die Abwärtsbewegung
des Werkzeugs 3 zu stoppen, wird der zufließende Ölstrom Qzu mit dem proportionalen Ölstromventil 7 in
Richtung Tank 8 umgeleitet. Der Tank 8 ist mit
einem Stickstoffpolster versehen, welches unter einem geringen Überdruck
steht (in der Regel 2 bis 10 bar).
-
Das
vorliegende Problem wird leicht erkennbar, wenn man sich zum Ziel
setzt, das Werkstück
nur bis zu einer vorher definierten Dicke umzuformen. Es muss vor
dem Erreichen der Zielposition begonnen werden, Öl mit dem Ventil 7 abzuleiten,
um im gewünschten
Zielpunkt mit dem Kolben zum Stillstand zu kommen.
-
Die
Zielposition genau zu erreichen, ist bislang in der Praxis jedoch äußerst schwierig.
Die Kalkulation der richtigen (Vor-)Position ist problematisch.
-
Erschwert
wird dies dadurch, dass das auf das Ventil aufgegebene Eingangs-Steuersignal Xe (s. 2)
infolge der systembedingt vorhandenen Übertragungsfunktion h(t) des
Ventils 7 ein Ausgangssignal Xa zur
Folge hat, das sich vom Eingangssignal Xe unterscheidet.
Dieser Zusammenhang ist schematisch in 3 verdeutlicht, wo für eine Sprungfunktion als Eingangssignal
Xe das Ausgangssignal Xa für ein PT2-Glied dargestellt ist.
-
Nachteilig
ist bei der vorbekannten Betriebsweise, dass die Erzielung eines
präzisen
Schmiedemaßes nicht
zuletzt deshalb schwierig ist, weil systembedingte Regelabweichungen
Fehler zur Folge haben, die die Genauigkeit des erreichbaren Schmiedemaßes begrenzen.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so fortzubilden, dass eine vorgegebene Öffnungsfunktion
eines Ölstromventils
genau eingehalten werden kann, insbesondere beim Freiformschmieden
in besserer und genauerer Weise das gewünschte Schmiedemaß erreichbar ist,
wobei sich systembedingte Regelabweichungen nicht nachteilig auswirken
sollen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zur Minimierung von Steuerungs- oder Regelungsfehlern infolge
der Übergangsfunktion
das Übertragungsverhalten
des Ölstromventils
numerisch simuliert und das Ergebnis der numerischen Simulation
beim Ansteuersignal des Ölstromventils
so gegengerechnet wird, dass das Ausgangssignal zumindest weitgehend
dem gewünschten
Eingangssignal entspricht.
-
Das Übertragungsverhalten
des Ölstromventils
wird bevorzugt durch eine Näherungsfunktion
beschrieben, die der numerischen Simulation zugrunde gelegt wird.
Als Näherungsfunktion
kommt mit Vorteil eine PT1-Übertragungsfunktion
zum Einsatz. Besonders bevorzugt wird als Näherungsfunktion für die Übertragungsfunktion h(t) = exp(– t/τ)verwendet,
mit t als der Zeit und τ als
der Zeitkonstante des Systems.
-
Weitere
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der Beschreibung eines in den Zeichnungen im Zusammenhang mit einer
ein hydraulisches Antriebssystem aufweisenden Freiformschmiedepresse
dargestellten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Es zeigen:
-
1 schematisch
den Aufbau einer Freiformschmiedepresse;
-
2 schematisch
den Signalfluss an einem Servoventil;
-
3 schematisch
die Darstellung des Verhältnisses
zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal bei einem PT2-Glied;
-
4 die
Schnittdarstellung durch ein Ölstromregelventil;
-
5 die
Darstellung einer simulierten Übergangsfunktion
eines Servoventils mit TV = 15 ms für eine sich
sprungförmig ändernde
Eingangsgröße;
-
6 die
Darstellung einer simulierten Übergangsfunktion
eines Servoventils mit TV = 15 ms für eine rampenförmige Ansteuerung
mit TR = 300 ms;
-
7 die
Darstellung einer simulierten kompensierten Übergangsfunktion des Servoventils
bei rampenförmiger
Ansteuerung; und
-
8 eine
vergrößerte Darstellung
eines Ausschnitts von 7.
-
In
den 1 bis 3 sind die bereits oben diskutierten
Darstellungen zu sehen. Die Freiformschmiedepresse 2 nach 1 ist
mit den wesentlichen Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der
vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Das Werkstück 1 wird
durch Beaufschlagung durch das Schmiedewerkzeug 3 verformt,
wobei das Werkzeug durch das Kolben-Zylinder-System 4 bewegt
wird. Über
den Ölzulauf 5, der
einen Ölzustrom
Qzu liefert, und den Ölablauf 6, der einen Ölabstrom
Qab bewirkt, wird das Ölvolumen definiert, das in
den Zylinder des Kolben-Zylinder-Systems 4 eingegeben wird.
Das Ölstromventil 7 ermöglicht den
Abfluss von Öl
aus dem Zylinder in den Tank 8.
-
In
Abhängigkeit
von der Ölaufgabe
in den Zylinder ergibt sich der Verfahrweg s des Kolbens und damit des
Werkzeugs 3. Der Zylinder wird dabei mit Hydrauliköl beaufschlagt,
der mit einem Druck p aufgegeben wird.
-
Für die Ab-
bzw. Umleitung des Ölstromes
in Richtung Tank 8 werden spezielle Ventilkonstruktionen 7 genutzt.
Es handelt sich dabei um Ölstromventile,
die mit einem elektrischen Signal, in der Regel 0 V bis 10 V oder
4 mA bis 20 mA, angesteuert werden. Proportional zu diesem Signal
verstellt sich dabei eine Mechanik im Innern des Ventils und erzeugt
eine veränderliche
Ventil-Querschnittsfläche
AV. Durch diesen Querschnitt AV strömt das Hydrauliköl vom höheren zum
niedrigeren Druckniveau. In der Regel ist das Druckniveau beim Pressen
im Hydraulikzylinder wesentlich höher als im Tank 8 (Vorfüllbehälter); das
Hydrauliköl
fließt
somit vom Pressenzylinder weg.
-
Soll
ein bestimmtes Schmiedemaß (Dicke)
des Werkstückes
erreicht werden, ist es – wie
es oben erläutert – notwendig,
das Ölstromventil 7,
welches bei Freiformschmiedepressen auch Schmiedeventil genannt wird,
bereits vor dem Erreichen der gewünschten Position zu öffnen.
-
Wenn
der über
das Ventil 9 abfließende Ölstrom Qab gleich dem zufließenden Ölstrom Qzu ist,
stellt sich ein Kräftegleichgewicht
zwischen der Zylinderpresskraft FZ und der
Gegenkraft des Werkstückes
FW ein, und die Bewegung des Kolbens kommt
zum Stillstand.
-
Der
Prozess des Druckabbaues im Presszylinder muss dabei, physikalisch
bedingt, nach einem vorab ermittelten, möglicht genau einzuhaltenden,
Volumenstrom-Zeit-Verlauf erfolgen. Mit Gleichung (1) ist dieser Zusammenhang
mathematisch erfassbar:
mit:
- αD:
- Durchflussbeiwert
des Ventils,
- AV:
- Querschnittsfläche des
Ventils,
- Δp:
- Druckdifferenz über das
Ventil,
- ρ:
- Dichte des Fluids.
-
Somit
ist es theoretisch möglich,
dem Schmiedeventil 7 den gewünschten zeitlichen Öffnungsverlauf aufzuprägen. In
der Praxis handelt es sich bei diesen Ölstromventilen aber um komplexe
Systeme, welche aus mehreren Komponenten wie einer Servovorsteuerung
mit Torquemotor, einem Wegmesssystem, der Regelelektronik und dem
eigentlichen Kolbenschieber bestehen. Ein Beispiel hierfür ist in 4 zu
sehen (hier: Ölstromventil
der Firma Rexroth Bosch Group der Baureihe WRC). Dargestellt ist
der Hauptkolben 10 des Ventils 7, sowie ein induktiver
Wegaufnehmer 11, ein Kern 12, die Regelelektronik 13 und
ein erster und zweiter Steuerraum 14, 15.
-
Die
Gesamtheit des intern geregelten Systems stellt ein schwingungsfähiges, zeitverzögertes System höherer Ordnung
dar. In der regelungstechnischen Praxis nutzt man als Modell häufig ein
PT2-Glied, welches sich in bekannter Weise
mathematisch mit Gleichung beschreiben lässt: T2 d2/dt2[Xa] + 2 D T d/dt[Xa] + Xa = K Xe (2)mit:
- T:
- Zeitkonstante des
Systems,
- D:
- Dämpfung,
- K:
- Übertragungskonstante (Verstärkung),
- Xa:
- Bewegungsweg (Ausgangsgröße),
- Xe:
- Bewegungsweg (Eingangsgröße).
-
Wenn
das Eingangssignal Xe in 3 einen
hohen Anstiegsgradienten besitzt, oder es sich im Extremfall um
eine sprungförmige
Funktion (wie dargestellt) handelt, kann der Ausgang Xa dem
Eingangssignal nur zeitverzögert
folgen. In Ab hängigkeit
der Größe der Dämpfung treten
verschiedene Verläufe
des Ausgangssignals Xa auf.
-
Für die weiteren
Betrachtungen sei angenommen, dass nur der Bereich von 0 < D < 1 relevant ist,
da nahezu alle Servoventile mit Dämpfungen zwischen 0,7 und 1,0
ausgeführt
werden. Der Ausgang X
a führt dann bei konstantem Eingangswert
X
e eine harmonische, abklingende Schwingung
nach Gleichung (3) aus:
mit
- T:
- Zeitkonstante des
Systems,
- D:
- Dämpfung,
- ω0:
- Keisfrequenz,
- Xa:
- Bewegungsweg (Ausgangsgröße),
- Xe:
- Bewegungsweg (Eingangsgröße).
-
Für D = 1
entsteht der aperiodische Grenzfall ohne Überschwingung. Dieses ist der
in der Praxis meist angestrebte Auslegungszustand für die Servoventile.
-
Für sprungförmige Eingangsgrößen treten
Verläufe ähnlich der
Darstellung nach 5 auf. Die grau schattierte
Fläche
repräsentiert
dabei den entstehenden Fehler zwischen dem Eingangssignal und dem
Folgeverhalten des Servoventils. Physikalisch betrachtet stellt
diese Fehlerfläche
ein Ölvolumen
dar, und ist für sprungförmige Ansteuerungen
nicht kompensierbar.
-
Für einfache
Eingangsfunktionen, wie einem Sprung oder – wie es 6 zeigt – für eine rampenförmige Änderung
des Eingangssignals sind die entstehenden Übergangsfunktionen der Ausgangsgröße auch
in algebraischer Darstellung zu be schreiben. Weit komplexer wird
das Problem, wenn der zeitliche Verlauf der Eingangsgröße nur numerisch,
bzw. in Form einer Polynomfunktion höherer Ordnung vorliegt.
-
Die
Graphen gemäß der 5 und 6 sind
Ergebnisse einer Modellbildung, welche die Ausgangsfunktion in diskreten
Zeitschritten von 2 ms berechnet. Dabei wurden typische Zeiten für die Summenzeitkonstante
Tv = 15 ms eines Servoventils und eine realistische
Ansteuerzeit TR = 300 ms für das rampenförmige Eingangssignal
angesetzt.
-
Die
Fehlerfläche
tritt auch für
zeitlich flache Ansteuerungen (z. B. für Rampen gemäß 6)
des Servoventils in Erscheinung. Selbst für ein Verhältnis der beiden Zeitkonstanten
Tv/TR von 1 zu 20
ist der Fehler bei manchen Anwendungen nicht vernachlässigbar.
-
Beim
Entlastungsvorgang des Kolben-Zylinder-Systems 4 der Schmiedepresse 2 kann
sich dieser Sachverhalt nachteilig auswirken, da der berechnete Öffnungsverlauf
des Schmiedeventils 7 nicht korrekt eingehalten werden
kann. Als Folge tritt ein Fehler zwischen dem berechneten zeitlichen
Volumenstromverlauf und den realen Verhältnissen auf. Dies kann zu
Kavitationserscheinungen im Hydrauliksystem führen mit eventuellen Folgeschäden.
-
Bislang
war eine empirische Anpassung der gewünschten Öffnungsverläufe die in der Praxis vorgesehene
Lösung
dieses Problems. Allerdings ist dieses Verfahren sehr zeitaufwendig
und somit kostenintensiv, da derartige Optimierungen erst an der
Anlage im konkreten Anwendungsfall durchgeführt werden können.
-
Daher
ist nachfolgend beschrieben, wie nach einer Ausgestaltung der Erfindung
dieses Problem gelöst
wird.
-
Im
Schema der Darstellung von 2 ist der
betrachtete Signalfluss in einfacher Form dargestellt. Um die gewünschte Ausgangsfunktion
xa(t) zu erhalten ist das Faltungsintegral
der Eingangsfunktion xe(t) mit der Übertragungsfunktion
h(t) zu berechnen.
-
Die
Berechnung der Ausgangsfunktion erfolgt nach Gleichung (4):
mit
- xa(t):
- Ergebnisfunktion der
Faltung,
- h(t):
- 1. Funktion (Übertragungsfunktion),
- xe(t):
- 2. Funktion (Eingangsfunktion).
-
Mit
Hilfe dieser Gleichung kann bei gegebener Funktion h(t) für beliebige
Verläufe
der Eingangsfunktion xe(t) der zeitliche
Verlauf der Ausgangsfunktion xa(t) bestimmt
werden. Eine exakte analytische Lösung des Integrals wird dabei
im Allgemeinen nicht möglich
oder nicht praktikabel sein, so dass numerische Verfahren herangezogen
werden müssen.
Eine einfache Vorgehensweise wäre
z. B., den Zeitbereich von 0 bis t zu diskretisieren und in jedem
diskreten Zeitpunkt eine näherungsweise
Berechnung des Integrals vorzunehmen. Ein solcher Algorithmus ist
jedoch sehr rechenzeitaufwendig. Für eine Abtastperiode von 2
ms und einem betrachteten Zeitintervall von 1 s ergeben sich etwa
750.000 Gleitkommaberechnungen.
-
Hinzu
kommt, dass die Ermittlung der Ausgangsfunktion nur einen Zwischenschritt
darstellt. Letztlich besteht das Ziel darin, diejenige Eingangsfunktion
xe(t) zu bestimmen, die zu einer vorgegebenen
Ausgangsfunktion xe(t) führt. Für allgemeine Übertragungsfunktionen
h(t) erfordert die Ermittlung dieser Eingangsfunktion weitere numerische
Verfahren (z. B. iterative Verfahren), die die Anzahl der erforderlichen
Rechenschritte zusätzlich
ansteigen lassen.
-
Betrachtet
man die realen Übergangsfunktionen
des Proportionalwegeventils 7 in 6 und vergleicht diese
mit der Übertragungsfunktion
einer (bekannten) PT1-Strecke, sind Ähnlichkeiten sichtbar. Der
aperiodische Grenzfall einer PT2-Strecke,
welcher für
D = 1 auftritt, ist näherungsweise
mit dem proportionalen Verzögerungsverhalten
erster Ordnung darstellbar.
-
Der
bekannte Verlauf eines PT1-Verhaltens legt
nahe, das reale PT2-Verhalten durch das
idealisierte PT1-Verhalten zu approximieren.
Einerseits ist der dadurch entstehende Approximationsfehler sehr
gering; andererseits wird die numerische Behandlung erheblich vereinfacht,
wie im Folgenden dargestellt wird.
-
Mathematisch
wird das PT
1-Verhalten charakterisiert durch
die Übertragungsfunktion
wobei τ die Zeitkonstante
des Systems bezeichnet.
-
Aus
Gleichung (4) erhält
man damit für
den Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangsfunktion die Beziehung
-
Für den speziellen
Fall einer konstanten Eingangsfunktion x
e =
const. lässt
sich diese Gleichung explizit lösen
und man erhält:
-
An
dieser Gleichung wird auch deutlich, dass beim idealisierten PT1-Verhalten kein Schwingungsverhalten auftritt.
-
Auch
für die
allgemeine Gleichung (6) ermöglicht
die einfache Form der Übertragungsfunktion
h(t) eine Umformung der Integralgleichung in eine Differentialgleichung.
Hierzu wird Gleichung (6) zunächst
nach t differenziert.
-
Die
Differentiation des Integrals erfolgt dabei nach der Leibnitz-Regel
in Gleichung (8):
-
Die
Anwendung der Leibnitz-Regel zur Differentiation von Gleichung (6)
liefert:
-
Für den Übergang
zwischen Eingangs- und Ausgangsfunktion erhält man damit die Bestimmungsgleichung: xe(t)
= d/dt[xa(t)] + (1/τ) xa(t) (10)
-
Mit
Gleichung (10), welche eine lineare homogene Differentialgleichung
(DGL) darstellt und in der Struktur dem PT1-Verhalten
entspricht, ist es möglich,
für gewünschte Ausgangsverläufe xa(t) den gesuchten Eingangsverlauf xe(t) zu berechnen. Mit einfachen Verfahren,
z. B. mit dem Verfahren von EULER-CAUCHY, ist die Lösung der
Differentialgleichung (10) im behandelten Beispiel für einen
Zeitraum von 1 s und der Abtastperiode von 2 ms in nur 500 Rechenschritten
möglich.
-
In 7 ist
die Wirkung der Kompensation sichtbar. Der gewünschte Öffnungsverlauf war wiederum eine
Rampenfunktion mit TR = 300 ms wie in 6.
Hier erfolgte eine Berechnung der benötigten Eingangsfunktion xe(t). In 7 ist der
verbleibende Fehler grau hinterlegt. Die verbleibende Fehlerfläche beträgt nur wenige
Prozent im Vergleich zur "unkompensierten" Ansteuerung in 6.
-
8 zeigt
einen Detailausschnitt aus 7, in dem
der verbleibende Fehler (grau hinterlegte Fläche) besser erkennbar ist.
Diese restliche Fehlerfläche
entsteht nicht durch numerische Ungenauigkeiten des Verfahrens,
ihre Ursache liegt vielmehr in der begrenzten Maximalöffnung des
Servoventils 7.
-
Zusammenfassend
lässt sich
damit folgendes sagen:
Servoventile 7 zur Steuerung
von Hydraulikölströmen, insbesondere
in Freiformschmiedepressen 2, besitzen physikalisch bedingt
ein zeitverzögertes
Verhalten. Diese Eigenschaft führt
zu einem Fehler zwischen Eingangs- und Ausgangssignal.
-
In
der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren vorgeschlagen, mit
dem es möglich
ist, diesen Einfluss weitgehend zu kompensieren.
-
Es
konnte gezeigt werden, dass das Verfahren beim Freiformschmieden
den auftretenden Fehler um mehr als eine Größenordnung reduzieren kann.
-
Der
notwendige mathematischen Aufwand ist begrenzt, so dass der Einsatz
in Echtzeitprozessen, wie z. B. speicherprogrammierbaren Steuerungen,
möglich
und sinnvoll ist.
-
- 1
- Werkstück
- 2
- Schmiedepresse
- 3
- Schmiedewerkzeug
- 4
- Kolben-Zylinder-System
- 5
- Ölzulauf
- 6
- Ölablauf
- 7
- Ölstromventil
(Proportionalventil)
- 8
- Tank
- 9
- Kolben-Zylinder-System
- 10
- Hauptkolben
- 11
- induktiver
Wegaufnehmer
- 12
- Kern
- 13
- Regelelektronik
- 14
- erster
Steuerraum
- 15
- zweiter
Steuerraum
- Xe
- Eingangssignal
(Ansteuerung) des Servoventils
- Xa
- Ausgangssignal
(Öffnungsverlauf)
des Servoventils
- h(t)
- Übergangsfunktion/Übertragungsfunktion
des Servoventils
- t
- Zeit
- τ
- Zeitkonstante
- s
- Verfahrweg
- p
- Druck
- Qzu
- Ölzustrom
- Qab
- Ölabstrom
- FZ
- Kolbenkraft
- FW
- Werkstückkraft
- AV
- Ventil-Querschnittsfläche
