DE102014226634B3 - Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium Download PDF

Info

Publication number
DE102014226634B3
DE102014226634B3 DE102014226634.3A DE102014226634A DE102014226634B3 DE 102014226634 B3 DE102014226634 B3 DE 102014226634B3 DE 102014226634 A DE102014226634 A DE 102014226634A DE 102014226634 B3 DE102014226634 B3 DE 102014226634B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
hydraulic
force
electric motor
speed
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
DE102014226634.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Wahler
Arnold Engber
Alexander Schmitt
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102014226634.3A priority Critical patent/DE102014226634B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014226634B3 publication Critical patent/DE102014226634B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • 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
    • G05B19/43—Programme-control systems fluidic
    • G05B19/46—Programme-control systems fluidic hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20538—Type of pump constant capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20561—Type of pump reversible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/27—Directional control by means of the pressure source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6651—Control of the prime mover, e.g. control of the output torque or rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6653—Pressure control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6658—Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F15B2211/7054—Having equal piston areas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/765—Control of position or angle of the output member
    • F15B2211/7656—Control of position or angle of the output member with continuous position control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs (100), der eine von einem drehzahlvariablen elektrischen Motor (110) angetriebene hydraulische Pumpe (120) und einen mit der hydraulischen Pumpe (120) verbundenen hydraulischen Verbraucher (130) mit einem positionierbaren Element umfasst,
wobei eine Position des positionierbaren Elements des hydraulischen Verbrauchers (130) mittels eines Positionsreglers (320) über eine Drehzahl des elektrischen Motors (110) als Stellgröße geregelt wird, und
wobei ein an dem positionierbaren Element des hydraulischen Verbrauchers (130) anliegender Druck oder eine durch das positionierbare Element des hydraulischen Verbrau-chers (130) ausgeübte Kraft mittels eines Druck- bzw. Kraftreglers (310) geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße des Druck- bzw. Kraftreglers (310) eine Drehzahlbegrenzung (nlm) des elektrischen Motors (110) ausgegeben wird, wobei die Drehzahlbegrenzung (nlm) in einem Regelkreis des Positionsreglers (320) verwendet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs mit einer Positionsregelung und einer Druck- bzw. Kraftregelung.
  • Stand der Technik
  • Bei einer elektrohydraulischen Achse handelt es sich um einen hydraulischen Antrieb mit einem Motor, einer hydraulischen Pumpe und einem hydraulischen Zylinder, bei dem eine elektrische bzw. elektronische Regelung bspw. der Position des Zylinders bzw. dessen Kolbens möglich ist. Solche elektrohydraulische Achsen werden bspw. für sog. Tiefziehpressen, Spritzgießmaschinen oder aber auch bei anderen Umformtechnikmaschinen verwendet.
  • Die EP 1 474 349 B1 zeigt eine Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug. In dieser Steuervorrichtung treibt ein Elektromotor eine Pumpe an, welche ihrerseits einem hydraulischen Zylinder versorgt. Der Elektromotor wird von einem Regelgerät angesteuert. In dem Regelgerät sind ein Positionsregler, ein Geschwindigkeitsregler und ein Druckregler in einer Kaskade hintereinander angeordnet.
  • Die DE 10 2007 007 005 A1 der Anmelderin offenbart eine elektrohydraulische Steueranordnung, bei der ein Zylinder mit Hilfe einer Verstellpumpe versorgt wird. Zudem ist der Elektromotor, der die Verstellpumpe antreibt, in seiner Geschwindigkeit verstellbar. Ein Hauptregelkreis nutzt den Drehzahlsteller des Elektromotors als Stellglied. Das Stellglied der Verstellpumpe wird zusätzlich in abhängigkeit von einem erfassten Fluiddruck angesteuert.
  • Die DE 100 06 977 A1 zeigt eine Regeleinrichtung für einen Hydrotransformator. Der Hydrotransformator besteht aus einem verstellbaren hydraulischen Motor, der eine Pumpe antreibt. Die Pumpe versorgt einen Verbraucher. Über das Stellglied des hydraulischen Motors lässt sich dessen Drehmoment einstellen, wenn man von einer konstanten Druckversorgung des Motors ausgeht. Es sind Regler für den stromab der Pumpe vorhandenen Druck und Förderstrom vorhanden. Sobald an einem dieser Regler eine Gleichheit von Sollwert und Istwert herrscht wird die Stellgröße des jeweils anderen Reglers auf die Stellgröße des erstgenannten Reglers begrenzt. Damit wird effektiv eine ablösende Druck-/Förderstromregelung geschaffen, bei der der Regler, bei dem zuerst keine Regelabweichung mehr auftritt, den Stellwert des anderen Reglers begrenzt.
  • Meist sind bei solchen elektrohydraulischen Achsen – wie gesagt – ablösende Kraft-Positions-Regelungen vorgesehen, d. h. bspw. je nach Betriebspunkt findet eine Kraftregelung oder eine Positionsregelung statt. Anstelle einer Kraftregelung kann auch eine Druckregelung vorgesehen sein, welche aufgrund des Zusammenhangs zwischen Kraft und Druck über die Angriffsfläche des Drucks, bspw. in einem hydraulischen Zylinder, äquivalent sind.
  • Bei solchen Regelungen kann bspw. ein Ventil zur Volumenstromänderung der Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder verwendet werden. Auch kann eine Regelung der Drehzahl des die Hydraulikpumpe antreibenden Motors erfolgen. Die Hydraulikpumpe kann insbesondere als Konstantpumpe mit festem Fördervolumen pro Arbeitsspiel ausgebildet sein.
  • Aus der EP 1 882 534 A1 ist bspw. ein Verfahren zum Betreiben einer Zieheinrichtung bekannt, bei dem zur Kraftregelung ein Drehmoment eines elektrischen Motors als Antrieb für eine hydraulische Pumpe geregelt wird.
  • Bei der bekannten Lösung ist jedoch nachteilig, dass man einen Betriebsartenwechsel benötigt, d. h. dass man zwischen Kraft- und Positionsregelung wechseln muss. Außerdem hat man bei der Kraftregelung über das Drehmoment bspw. keine Kontrolle mehr über die Position, weil der Positionsregler nicht aktiv ist. Daher kann es bspw. passieren, dass sich der Kolben der elektrohydraulischen Achse ungewollt weiterbewegt.
  • Es ist daher wünschenswert, einen besseren Übergang von einer Positions- zu einer Druck- bzw. Kraftregelung bei einem hydraulischen Antrieb zu ermöglichen und zudem die bekannten Nachteile zu vermeiden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren eignet sich zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, der eine von einem drehzahlvariablen elektrischen Motor angetriebene hydraulische Pumpe, insbesondere eine Konstantpumpe, und einen mit der hydraulischen Pumpe verbundenen hydraulischen Verbraucher mit einem positionierbaren Element umfasst. Dabei wird eine Position des positionierbaren Elements des hydraulischen Verbrauchers mittels eines Positionsreglers über eine Drehzahl des elektrischen Motors als Stellgröße geregelt und ein an dem positionierbaren Element in dem hydraulischen Verbraucher anliegender Druck oder eine durch das positionierbare Element des hydraulischen Verbrauchers ausgeübte Kraft wird mittels eines Druck- bzw. Kraftreglers geregelt. Weiter wird als Stellgröße des Druck- bzw. Kraftreglers eine Drehzahlbegrenzung des elektrischen Motors ausgegeben, wobei die Drehzahlbegrenzung in einem Regelkreis des Positionsreglers verwendet wird.
  • Die Drehzahl des elektrischen Motors als Stellgröße bei der Positionsregelung wirkt sich dabei über den Förderstrom eines verwendeten Hydraulikfluids bspw. auf eine Positioniergeschwindigkeit des positionierbaren Elements und somit auch auf die Position des positionierbaren Elements aus. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle auch nochmals erwähnt, dass eine Druckregelung und eine Kraftregelung bei einem hydraulischen Verbraucher äquivalent sind, da der Druck über eine Angriffsfläche mit der Kraft korreliert ist. Bei dem hydraulischen Verbraucher mit positionierbarem Element handelt es sich vorzugsweise um einen Hydraulikzylinder mit positionierbarem Kolben.
  • Dadurch dass der Druck- bzw. Kraftregler durch eine Vorgabe einer Drehzahlgrenze in den Regelkreis des Positionsreglers eingreift, kann bei aktivem Druck- bzw. Kraftregler der Positionsregler weiterhin aktiv bleiben. Dies verhindert ein mögliches ungewolltes Weiterbewegen des positionierbaren Elements. Außerdem ist ein Betriebsartenwechsel zwischen Positions- und Druck- bzw. Kraftregelung nicht mehr nötig.
  • Vorzugsweise wird durch die Drehzahlbegrenzung eine vom Positionsregler vorgegebene Soll-Drehzahl begrenzt. Damit kann direkt auf die Drehzahl eingewirkt werden, was eine schnelle Regelung ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise umfasst der Druck- bzw. Kraftregler einen P-Regler, insbesondere mit schaltendem I-Anteil. Dabei handelt es sich um einen einfach zu realisierenden Regler, der dennoch zu einer stabilen Regelung führt.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Druck- bzw. Kraftregler weiterhin einen D-Anteil eines Ist-Wertes des Druckes bzw. der Kraft umfasst. Damit kann die Regelung auf den tatsächlichen Verlauf des Druckes bzw. der Kraft, insbesondere dessen bzw. deren Änderung reagieren.
  • Vorzugsweise wird eine vorgegebene Drehzahl des elektrischen Motors mittels einer Stromregelung eingestellt. Damit wird eine besonders einfache und effektive Drehzahlregelung im Rahmen der Positionsregelung erreicht. Dabei kann der elektrische Motor bspw. mittels eines Frequenzumrichters angesteuert werden.
  • Vorteilhafterweise wird weiterhin eine Drehmomentbegrenzung für die elektrische Maschine vorgegeben. Damit kann besonders einfach eine Kraftbegrenzung, zusätzlich zur Kraftregelung, umgesetzt werden. Die Positionsregelung kann weiterhin aktiv bleiben.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Drehmomentbegrenzung als Strombegrenzung für die elektrische Maschine umgesetzt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Umsetzung der Drehmomentbegrenzung.
  • Vorzugsweise wird eine in den Positionsregler zurückgeführte Ist-Position des positionierbaren Element des hydraulischen Verbrauchers durch eine Positionserfassungseinrichtung ermittelt. Die Positionserfassungseinrichtung, bspw. ein Wegaufnehmer in Form eines Sensors, kann dazu an geeigneter Stelle am hydraulischen Verbraucher angeordnet werden, während die Signale des Sensors bspw. an eine Recheneinheit, in welcher die Regelung durchgeführt wird, übermittelt werden. Damit kann eine sehr einfache Möglichkeit zur Erfassung der Ist-Position bereitgestellt werden.
  • Vorteilhafterweise wird ein in den Druck- bzw. Kraftregler zurückgeführter Ist-Wert des Druckes oder der Kraft mittels eines Druck- bzw. Kraftmessers ermittelt. Auch ein solcher Druck- bzw. Kraftmesser kann an geeigneter Stelle am hydraulischen Verbrauchen angeordnet sein. Ein Druckmesser könnte dabei auch an anderer geeigneter Stelle im hydraulischen Kreis angeordnet sein. Damit kann eine sehr einfache Möglichkeit zur Erfassung des Drucks bzw. der Kraft bereitgestellt werden.
  • Alternativ wird ein in den Druckregler zurückgeführter Ist-Druck bzw. eine in den Kraftregler zurückgeführte Ist-Kraft mittels eines Beobachter- oder Streckenmodells ermittelt. Mit einem solchen Beobachter- oder Streckenmodell können der hydraulische Kreis inkl. hydraulischer Pumpe und hydraulischem Verbraucher abgebildet und die relevanten Ist-Größe rechnerisch ermittelt werden. Ein Druck- bzw. Kraftmesser ist somit nicht mehr nötig.
  • Es ist von Vorteil, wenn der hydraulische Antrieb für eine elektrohydraulische Achse verwendet wird. Eine solche elektrohydraulische Achse kann dann bspw. für Tiefziehpressen, insbesondere Ziehkissen von Tiefziehpressen, Spritzgießmaschinen oder andere Umformtechnikmaschinen verwendet werden. Gerade in diesem Bereich sind genaue Positions- und Druck- bzw. Kraftregelungen nötig. Eine Ziehkraft kann auf diese Weise sehr präzise geregelt werden. Weiterhin kann der hydraulische Antrieb für ein Oberwerkzeug einer Presse Verwendung finden, um bspw. die Presskraft über den Verfahrweg der Presse genau zu regeln bzw. zu begrenzen. Es ist auch möglich, bei einer Tiefziehpresse das Ziehkissen lediglich anhand einer Zeit-/Weg-Kurve zu verfahren und die Ziehkraft am Oberwerkzeug (also dem Stempel) mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens einzustellen.
  • Weitere bevorzugte Anwendungen sind hydraulische bzw. elektro-hydraulische Achsen in Biegemaschinen, Ballenpressen, Schrottpressen, Schmiedepressen, Feinschneidpressen, Faserverbundpressen, Walzwerke, Hüttenwerke, Spritzgießmaschinen, Blasformmaschinen, Druckgießmaschinen, Bearbeitungszentren, Prüfmaschinen, Simulatoren, Wellenkompensatoren, Servopressen, Rohr- und Drahtbiegemaschinen, Abkantpressen, Stanz- und Nibbelmaschinen, Stanz- und Umformautomaten, Saugertransfer- und Compactsaugerpressen, Reifenpressen, Reifenaufbaumaschinen, Vulkanisierpressen, Transfer- und Stufenpressen, Strangpressen, Biegezentren, Pulvermetallpressen.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. ein Steuergerät einer elektrohydraulischen Achse, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt schematisch einen hydraulischen Antrieb, mit dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
  • 2 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm eine Regelung bei einem hydraulischen Antrieb nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 3 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm eine Drehzahlregelung für einen hydraulischen Antrieb nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 4 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm eine Kraftregelung für einen hydraulischen Antrieb nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In 1 ist schematisch ein hydraulischer Antrieb 100 dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Der hydraulische Antrieb 100 weist vorliegend einen drehzahlvariablen elektrischen Motor 110 auf, der über eine Kupplung 115 mit einer hydraulischen Pumpe 120 verbunden ist. Bei der hydraulischen Pumpe 120 handelt es sich um eine als Konstantpumpe ausgeführte Axialkolbenpumpe mit festem Fördervolumen pro Arbeitsspiel. Die hydraulische Pumpe 120 kann mittels des elektrischen Motors 110 drehzahlvariabel angetrieben werden.
  • Weiterhin ist die hydraulische Pumpe 120 mit einem hydraulischen Verbraucher 130 mit positionierbarem Element verbunden. Der hydraulische Verbraucher 130 ist vorliegend als Zylinder mit Kolben als positionierbares Element ausgebildet, wobei der Kolben bspw. an beiden Enden eine Kolbenstange aufweist. Die hydraulische Pumpe 120 ist an beiden Enden mit dem Zylinder verbunden, sodass eine Bewegung des Kolbens in beide Richtungen – je nach Drehrichtung der hydraulischen Pumpe 120 – möglich ist. Über eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 150 kann der elektrische Motor angesteuert werden. Die hydraulische Anordnung 100 kann somit als elektrohydraulische Achse verwendet werden.
  • Weiterhin sind ein Druckmesser 131, eine als Wegaufnehmer 132 ausgebildete Positionserfassungseinrichtung sowie ein Kraftmesser 133 vorgesehen, mit denen aktuelle Ist-Werte für den Druck im Zylinder (bzw. in einer Leitung kurz davor), für die Position des Kolbens sowie für die durch den Kolben ausgeübte Kraft erfasst und an die Recheneinheit 150 übermittelt werden können. Druckmesser 131 und Kraftmesser 133 müssen nicht zwingend gleichzeitig vorgesehen sein, je nach gewünschter Regelung ist einer von beiden ausreichend.
  • In Figur ist in einem Blockdiagramm schematisch eine Regelung bei einem hydraulischen Antrieb, wie bspw. dem in 1 gezeigten hydraulischen Antrieb 100, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Dabei sind ein Kraftregler 210 und ein Positionsregler 220 vorgesehen. Anstelle des Kraftreglers kann auch ein Druckregler verwendet werden.
  • Der Kraftregler 210 erhält als Eingangsgröße zunächst eine Soll-Kraft Fsoll, woraus eine Stellgröße ermittelt wird, die in Schritt 211 ggf. noch angepasst wird. Als Stellgröße wird hier eine Drehzahlbegrenzung nlim verwendet. Die Drehzahlbegrenzung nlim kann dabei für beide Drehrichtungen des elektrischen Motors 110 gelten. Der Kraftregler 310 kann dabei als PI-Regler mit schaltendem I-Anteil ausgebildet sein.
  • Der Positionsregler 220, vorliegend ebenfalls als PI-Regler mit schaltendem I-Anteil ausgeführt, erhält als Eingangsgröße eine Soll-Position xsoll, woraus eine Stellgröße ermittelt wird. Die Stellgröße wird in Schritt 221 angepasst. So wird bspw. eine Soll-Verfahrgeschwindigkeit des Verbrauchers 130 zum Erreichen einer bestimmten Position vorgegebenen, die in Schritt 221 dann in eine entsprechende Soll-Drehzahl nsoll des elektrischen Motors 130 umgerechnet wird.
  • In einem Drehzahlregler 230 werden die Werte von Kraftregler 210 und Positionsregler 220, also Drehzahlbegrenzung nlim und Soll-Drehzahl nsoll zusammengeführt. Bei dem Drehzahlregler 320 kann es sich um einen PI-Regler handeln. Da die Drehzahlbegrenzung lediglich Maximalwerte für die Drehzahl, welche anhand der Soll-Drehzahl nsoll vorgegeben wird, darstellt, muss nicht zwischen beiden Regelungen gewechselt werden. Die Positionsregelung kann trotz aktiver Kraftregelung weiterhin aktiv sein. Für eine detailliertere Darstellung des Drehzahlreglers 320 sei auf 3 verwiesen.
  • Vom Drehzahlregler 230 wird nun eine Drehzahl an eine Stromregelung 240 übergeben, die über einen Frequenzumrichter 250 den elektrischen Motor 110 entsprechend der vorgegebenen Drehzahl ansteuert. Von der vom elektrischen Motor 110 über die Kupplung 115 angetriebenen hydraulischen Pumpe 120 wird somit ein Förderström eines Hydraulikfluids in den hydraulischen Verbraucher 130 eingestellt.
  • Am hydraulischen Verbraucher 130 mittels des Kraftmessers 133 bzw. des Wegaufnehmers 132 erfasste Ist-Werte Fist für die Kraft und xist für die Position werden an den jeweiligen Regler 210 bzw. 220 zurückgeführt. Daneben werden auch eine Ist-Drehzahl nist des elektrischen Motors 110 sowie ein Ist-Strom Iist des elektrischen Motors 110 in den Regelkreis zurückgeführt.
  • In 3 ist in einem Blockdiagramm schematisch eine Drehzahlregelung, wie sie mit dem Drehzahlregler 230 in 2 erfolgt, detaillierter dargestellt. In einem Schritt 310 werden die Soll-Drehzahl nsoll und die Drehzahlbegrenzung nlim zusammengeführt, d. h. die Soll-Drehzahl nsoll wird durchgereicht, solange sie kleiner als nlim ist, ansonsten wird sie auf nlim beschränkt.
  • Als nächstes wird die Ist-Drehzahl nist des elektrischen Motors 110 von der Soll-Drehzahl abgezogen, um eine Regelabweichung zu bilden, welche dann einem PI-Regler 320 zugeführt wird. Dabei wird als Stellgröße ein Strom zur Ansteuerung des elektrischen Motors 110 ermittelt, der in einem Schritt 330 noch mit einer Strombegrenzung zur Drehmomentbegrenzung versehen und dann als Soll-Strom Isoll ausgegeben und der in 2 gezeigten Stromregelung 240 übergeben wird.
  • In 4 ist in einem Blockdiagramm schematisch eine Kraftregelung, wie sie mit dem Kraftregler 210 in 2 erfolgt, detaillierter dargestellt. Ein Kraft-Sollwert Fsoll wird zunächst einem PT1-Glied 410 zugeführt, um Sollwertsprünge zu dämpfen, anschließend wird ein Ist-Wert Fist der Kraft abgezogen, um eine Regelabweichung zu bilden, welche einem P-Regler 420 zugeführt wird. Nach einer Begrenzung 430 wird die Stellgröße nlim vom Kraftregler ausgegeben.
  • Der Ist-Wert Fist für die Kraft kann dabei direkt über den Kraftmesser 133 ermittelt werden. Allerdings ist auch eine Ermittlung ohne Sensor möglich, bspw. über ein entsprechendes Beobachter- oder Streckenmodell. Wenn anstatt des Kraftreglers ein Druckregler verwendet wird, muss anstatt des Ist-Werts der Kraft ein Ist-Wert für den Druck ermittelt werden. Dazu kann bspw. der Druckmesser 131 verwendet werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs (100), der eine von einem drehzahlvariablen elektrischen Motor (110) angetriebene hydraulische Pumpe (120) und einen mit der hydraulischen Pumpe (120) verbundenen hydraulischen Verbraucher (130) mit einem positionierbaren Element umfasst, wobei eine Position des positionierbaren Elements des hydraulischen Verbrauchers (130) mittels eines Positionsreglers (320) über eine Drehzahl des elektrischen Motors (110) als Stellgröße geregelt wird, und wobei ein an dem positionierbaren Element des hydraulischen Verbrauchers (130) anliegender Druck oder eine durch das positionierbare Element des hydraulischen Verbrauchers (130) ausgeübte Kraft mittels eines Druck- bzw. Kraftreglers (310) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße des Druck- bzw. Kraftreglers (310) eine Drehzahlbegrenzung (nlm) des elektrischen Motors (110) ausgegeben wird, wobei die Drehzahlbegrenzung (nlm) in einem Regelkreis des Positionsreglers (320) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch die Drehzahlbegrenzung (nlim) eine vom Positionsregler (320) vorgegebene Soll-Drehzahl (nsoll) begrenzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Druck- bzw. Kraftregler (310) einen P-Regler umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Druck- bzw. Kraftregler (310) weiterhin einen D-Anteil eines Ist-Wertes (Fist) des Druckes bzw. der Kraft umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine vorgegebene Drehzahl des elektrischen Motors (110) mittels einer Stromregelung (340) eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei weiterhin eine Drehmomentbegrenzung für den elektrischen Motor (110) vorgegeben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Drehmomentbegrenzung als Strombegrenzung für den elektrischen Motor (110) umgesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine in den Positionsregler (320) zurückgeführte Ist-Position (xist) des positionierbaren Elements des hydraulischen Verbrauchers (130) durch eine Positionserfassungseinrichtung (132) ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein in den Druck- bzw. Kraftregler (310) zurückgeführter Ist-Wert (Fist) des Druckes bzw. der Kraft mittels eines Druck- bzw. Kraftmessers (131, 133) ermittelt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein in den Druckregler zurückgeführter Ist-Druck bzw. eine in den Kraftregler (310) zurückgeführte Ist-Kraft (Fist) mittels eines Beobachter- oder Streckenmodells ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als hydraulische Pumpe (120) eine Konstantpumpe verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der hydraulische Antrieb (100) für eine elektrohydraulische Achse verwendet wird.
  13. Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  14. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (150) veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (150) ausgeführt wird.
  15. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.
DE102014226634.3A 2014-12-19 2014-12-19 Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium Active DE102014226634B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014226634.3A DE102014226634B3 (de) 2014-12-19 2014-12-19 Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014226634.3A DE102014226634B3 (de) 2014-12-19 2014-12-19 Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014226634B3 true DE102014226634B3 (de) 2016-05-12

Family

ID=55803097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014226634.3A Active DE102014226634B3 (de) 2014-12-19 2014-12-19 Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014226634B3 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110007646A (zh) * 2017-12-22 2019-07-12 发那科株式会社 伺服电动机控制装置
CN112551398A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 三一汽车起重机械有限公司 自重落幅液压控制方法、系统及起重机
DE102020201507A1 (de) 2020-02-07 2021-08-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10006977A1 (de) * 2000-02-16 2001-09-13 Mannesmann Rexroth Ag Regeleinrichtung für einen Hydrotransformator
EP1474349B1 (de) * 2002-02-11 2007-11-28 Bucher Hydraulics AG Steuervorrichtung für einen hydraulischen aufzug
EP1882534A1 (de) * 2005-05-16 2008-01-30 Aida Engineering, Ltd. Gesenkpolstervorrichtung für presse
DE102007007005A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-14 Robert Bosch Gmbh Elektrohydraulische Steueranordnung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10006977A1 (de) * 2000-02-16 2001-09-13 Mannesmann Rexroth Ag Regeleinrichtung für einen Hydrotransformator
EP1474349B1 (de) * 2002-02-11 2007-11-28 Bucher Hydraulics AG Steuervorrichtung für einen hydraulischen aufzug
EP1882534A1 (de) * 2005-05-16 2008-01-30 Aida Engineering, Ltd. Gesenkpolstervorrichtung für presse
DE102007007005A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-14 Robert Bosch Gmbh Elektrohydraulische Steueranordnung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110007646A (zh) * 2017-12-22 2019-07-12 发那科株式会社 伺服电动机控制装置
US10766062B2 (en) 2017-12-22 2020-09-08 Fanuc Corporation Servomotor control device in processing machine
DE102020201507A1 (de) 2020-02-07 2021-08-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs
CN112551398A (zh) * 2020-12-08 2021-03-26 三一汽车起重机械有限公司 自重落幅液压控制方法、系统及起重机
CN112551398B (zh) * 2020-12-08 2023-03-10 三一汽车起重机械有限公司 自重落幅液压控制方法、系统及起重机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112011101683B4 (de) Motorsteuervorrichtung
AT515590B1 (de) Dynamischer Sollwertausgleich bei drehzahlvariablen Verstellpumpen
DE102008002669A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Lenkassistenzsystems mit Fahrereingriffstoleranz
DE102018102809B4 (de) Presse und Verfahren zu deren Betrieb
WO2019025478A1 (de) Verfahren zur regelung des ausgangsdrucks eines hydraulikantriebsystems, verwendung des verfahrens und hydraulikantriebsystem
DE102012009136A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe
DE102014226634B3 (de) Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Antriebs, Recheneinheit, Computerprogramm und maschinenlesbares Speichermedium
EP2522978B1 (de) Prüfstand für dynamische Prüfaufgaben an Verbrennungskraftmaschinen, sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen Prüfstandes
DE102014014232B4 (de) Verfahren zum Überwachen der Werkzeugatmung
WO2010121712A1 (de) Verfahren und regelvorrichtung zur regelung einer druckmittelzufuhr für einen hydraulischen aktor
DE102012102525B4 (de) Pressenantrieb mit mehreren Betriebsmodi für eine Presse und Verfahren zum Betreiben eines Pressenantriebs
DE102014211393A1 (de) Geschwindigkeitskontrolleinrichtung für einen hydrostatischen Antrieb
DE102007003243A1 (de) Regelanordnung für ein Walzgerüst und hiermit korrespondierende Gegenstände
DE102016214708A1 (de) Stetigventileinheit, hydraulische Achse und Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Achse
DE102015000446A1 (de) Steuerung für eine Spritzgiessmaschine mit Synchronfehlerreduzierungsfunktion
DE102013105468B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer Presse mit variabler Getriebeübersetzung
DE102015221684A1 (de) Verfahren zum durcksensorlosen Stellen des Drucks eines mittels einer drehzahlgeregelten Pumpe geförderten Fluids
EP3463840B1 (de) Verfahren zum pressen eines werkstückes mit einer vorbestimmten presskraft
EP3173163A1 (de) Verfahren zur steuerung oder regelung einer bewegung eines werkzeugs, hydrauliksystem, ziehkissenpresse und steuereinrichtung
DE102019213732A1 (de) Elektrohydraulischer Antrieb, insbesondere für ein Ziehkissen einer Presse
DE102014018974A1 (de) Steuervorrichtung für eine Maschine mit einer Funktion zur Verringerung von Synchronisierungsfehlern
DE102017111546B4 (de) Motorsteuervorrichtung
EP2328697B2 (de) Betriebsverfahren für einen streckrichter mit überlagerter elongationsregelung und unterlagerter zugregelung
DE102022206540B3 (de) Verfahren zur Regelung von drehzahlvariablen Fluidpumpen
DE102018121926A1 (de) Motorsteuervorrichtung und Motorsteuerverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final