DE4013607A1 - Ultrasonic piezoelectric systems - are controlled by one single generator for all plastics or metal welding, drilling or polishing, and washing or cleaning applications - Google Patents

Ultrasonic piezoelectric systems - are controlled by one single generator for all plastics or metal welding, drilling or polishing, and washing or cleaning applications

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DE4013607A1 DE19904013607 DE4013607A DE4013607A1 DE 4013607 A1 DE4013607 A1 DE 4013607A1 DE 19904013607 DE19904013607 DE 19904013607 DE 4013607 A DE4013607 A DE 4013607A DE 4013607 A1 DE4013607 A1 DE 4013607A1
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Abstract

Piezo-systems are regulated when used for welding plastics or metals, drilling or polishing, and washing or cleaning. The process used records all the physical actual and target values as well as derived figures; it regulates all the components centrally; it recognises all the physical target values; it assembles together all the individual regulating circuits with their actual and target values in one or more positions to form one regulating circuit; it has one single regulating strategy which embraces all the regulator circuits; this strategy incorporates tracking an individual variable in dependence upon one or more other variables; at the same time it controls this one and/or other variables somewhat parallel in direct and mutual dependence in one common control loop. ADVANTAGE - Instead of requiring a separate generator for every different application this system provides a concept which meets all requirements without limitations.

Description

1. Stand der Technik1. State of the art

Die Leistungs-Ultraschalltechnik ist aufgeteilt in die Anwendungsbereiche Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen. Für jedes dieser Gebiete sind zur Zeit speziell dafür geeignete Generatorkonzepte entwickelt und eingesetzt.The power ultrasound technology is divided into the Areas of application plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning. For each of these Areas are currently particularly suitable for this Generator concepts developed and used.

Bestimmend für Kunststoff- Metallschweißen sind die Parameter schnelles Einschwingverhalten, geringe Temperaturdrift, kurze Schweißzeiten und Amplitudenkonstanz.These are decisive for plastic-metal welding Parameters fast settling behavior, low Temperature drift, short welding times and constant amplitude.

Bestimmend für Bohren und Polieren sind die Parameter Dauerschallfestigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Verkürzung der Sonodroden (Hörner) und Leistungskonstanz.The parameters are decisive for drilling and polishing Permanent sound resistance and insensitivity to Shortening of the sonodrodes (horns) and constant performance.

Bestimmend für das Waschen und Reinigen sind die Parameter punkt- oder flächenförmige Schallausbreitung, Gleichschall­ betriebsart, Doppelhalbwelle, Einfachhalbwelle, impulsförmige und/oder frequenzgewobbelte Ultraschallerzeugung und Leistungskonstanz im Bad am Waschgut.The parameters are decisive for washing and cleaning point or area-shaped sound propagation, constant sound operating mode, double half-wave, single half-wave, pulsed and / or frequency swept Ultrasound generation and constant performance in the bathroom on Laundry.

Diese Anforderungen führten bis heute zu jeweils speziell ausgerichteten Generatoren. Diese Systeme sind hierbei dadurch charakterisiert, daß die Regelung typischerweise jeweils einer physikalischen Größe durch unabhängige Regelkreise geregelt werden. To date, these requirements have always led to special requirements aligned generators. These systems are here characterized in that the scheme is typically one physical quantity by independent Control loops are regulated.  

2. Problemstellung2. Problem

Die Nachteile der heutigen Systeme sind enge Einsatzbereiche in der Frequenznachführung (möglicher Bereich ist kleiner 500 Hz) und damit oftmaliger Sonodrodenwechsel vor allem im Bereich Bohren und Polieren, eine maximale Leistungsnachregelung im Bereich von ca. 30% der Nennleistung, kein Erfassen der Änderung von physikalischen Parametern des Schwingsystemes während Pausenphasen (z. B. Resonanzänderung durch Temperaturdrift, mechanische Verkürzung, Abschleifen durch den Anwender u. s. w.) und mechanischen Abnutzungen während der Schallphasen, daß für jeden Anwendungsbereich ein eigener Generator benötigt wird und daß sämtliche Abweichungen von allen denkbaren systembestimmenden Sollwerten nicht erfaßt werden.The disadvantages of today's systems are narrow areas of application in frequency tracking (possible range is smaller 500 Hz) and therefore frequent sonodode changes, especially in Area drilling and polishing, maximum Power adjustment in the range of approx. 30% of the Rated power, no detection of the change in physical Parameters of the vibration system during breaks (e.g. Change in resonance due to temperature drift, mechanical Shortening, grinding by the user and s. w.) and mechanical wear and tear during the sound phases that for Each application area needs its own generator and that all deviations from all conceivable system-determining setpoints cannot be recorded.

Die Aufgabe ist es, ein Generatorkonzept mit entsprechenden Ausführungseigenschaften zu finden, welches alle Anforderungen aller beschriebenen Anwendungsbereiche ohne Einschränkungen optimal erfüllt und die oben beschriebenen Nachteile vollständig eleminiert.The task is to create a generator concept with appropriate Find execution properties, all of which Requirements of all described areas of application without Restrictions optimally met and those described above Disadvantages completely eliminated.

3. Lösung3rd solution

Zur Lösung der gestellten Aufgabe, wird die in Fig. 1 dargestellte Generatorstruktur verwendet, welche alle physikalischen Istwerte zentral erfaßt, alle Steuerglieder zentral regelt, alle physikalischen Sollwerte kennt, damit alle Regelkreise mit ihren Soll- und Istwerten in einem Punkt zusammengeführt und damit eine alle Regelkreise umfassende Regelstrategie ermöglicht. Diese beinhaltet die Abhängigkeit einer individuellen Regelgröße von einer oder mehreren anderen Regelgrößen bereits bei der Nachführung des entsprechenden Stellgliedes und erweitert damit die bisher individuelle zweidimensionale Regelung einer Stellgröße zu einer drei- bzw. mehrdimensionalen Regelung einer Stellgröße in Abhängigkeit aller anderen im System bzw. in der zentralen Kontrolleinheit bekannten Ist- und Sollwerten.To solve the problem, the generator structure shown in Fig. 1 is used, which records all physical actual values centrally, controls all control elements centrally, knows all physical setpoints, so that all control loops are merged with their setpoints and actual values in one point and thus all Control loops enables comprehensive control strategy. This includes the dependency of an individual controlled variable on one or more other controlled variables already when the corresponding actuator is tracked and thus extends the previously individual two-dimensional control of a control variable to a three- or multi-dimensional control of a control variable depending on all others in the system or in the central control unit known and actual values.

Der Generator besteht aus den Funktionsblöcken Linefilter (LF), Netzteil (NT), UB-Steller (UB), Endstufe (ES), Anpassung (AP), Leistungsmesser (LM), zentraler Kontrolleinheit (ZK), Frontplatte (FP) , Kommunikationsschnittstelle (KS), Temperaturkontrolle (TK), Spannungsmesser (UM) und Amplitudenmesser (AM). Weiterhin ist der piezoelektrische Schallwandler (PZ) in Fig. 1 dargestellt.The generator consists of the function blocks line filter (LF), power supply (NT), UB actuator (UB), output stage (ES), adaptation (AP), power meter (LM), central control unit (ZK), front panel (FP), communication interface (KS), temperature control (TK), voltmeter (UM) and amplitude meter (AM). The piezoelectric sound transducer (PZ) is also shown in FIG. 1.

Von der ZK werden alle Größen erfaßt und alle Stellglieder gesteuert. Über die Frontplatte (FP) bzw. über die Kommunikationsschnittstelle (z. B. V24, Ethernet, GPIB u. s. w.) sind damit alle systemspezifischen Parameter eingebbar bzw. ausgebbar (Eingabe aller Parameter durch den Benutzer, Ausgabe aller aktuellen Systemparameter, Anzeige von Fehlerzuständen, Ultraschall einschalten/ausschalten, Auswahl bestimmter vorgegebener Datensätze usw.). Damit sind die Betriebsweisen "Remote Control" und "Lokale Frontplattenbedienung" möglich. Die Funktionen der ZK sind typischerweise mit Hilfe eines Mikroprozessors (UP) und entsprechender Software realisiert. Mit Hilfe der Kommunikationsschnittstelle können alle aktuellen Betriebsdaten auf Drucker protokolliert oder auf nachgeschalteten Rechnern oder Massenspeicher gespeichert werden. Desweiteren ist die vollständige Programmierung des ZK mit Konfigurationsdaten (Leistung, Frequenzen u. s. w.) als auch mit Bearbeitungsstrategien möglich. Die zeitweilige Speicherung dieser Daten in nichtflüchtigen Speicher (z. B. EEPROM) ist möglich.The ZK records all sizes and all actuators controlled. Via the front panel (FP) or via the Communication interface (e.g. V24, Ethernet, GPIB u. s. w.) are all system-specific parameters can be entered or output (input of all parameters by the User, output of all current system parameters, display error conditions, switch ultrasound on / off, Selection of certain predefined data sets etc.). With that the operating modes "Remote Control" and "Local Front panel operation "possible. The functions of the ZK are typically using a microprocessor (UP) and corresponding software implemented. With the help of Communication interface can all current Operating data logged on or on printer downstream computers or mass storage will. Furthermore, the complete programming of the ZK with configuration data (power, frequencies, etc.) as also possible with machining strategies. The temporary  Storage of this data in non-volatile memory (e.g. EEPROM) is possible.

Mit Hilfe von UB erfolgt die Einstellung der Leistung über die Ausgabe einer vom ZK einstellbaren Spannung. Hierzu wird ein entsprechendes Steuersignal von ZK an UB ausgegeben (wahlweise in digitaler bitserieller oder bitparalleler Form oder über Impulsbreitensteuerung oder in analoger Strom- oder Spannungsform). Die von UB ausgegebene Spannung wird mit UM sensiert. Die UB basiert auf dem Prinzip der getakteten Spannungsstellung wobei bei der impulsbreitengesteuerten Lösung gleichzeitig Pulsfrequenz und Pulsbreite vom ZK geregelt und variiert werden. Dies ermöglicht die Einstellung einer Spannung von 0 bis maximaler Spannung.With the help of UB, the power is set via the output of a voltage adjustable by the ZK. This will a corresponding control signal from ZK to UB (optionally in digital bit serial or bit parallel Form or via pulse width control or in analog Current or voltage form). The voltage output by UB is sensed with UM. The UB is based on the principle of clocked voltage position being at pulse width controlled solution at the same time pulse frequency and pulse width are regulated and varied by the ZK. This allows setting a voltage from 0 to maximum voltage.

Mit Hilfe von ES erfolgt die Verstärkung des von ZK ausgegebenen Frequenzsignales. Das Frequenzsignal wird im ZK typischerweise mit Hilfe eines VCO (voltage controlled oscillator) oder einer PLL (phase locked loop) oder eines starr kapazitiv gesteuerten Oszillators erzeugt. Die Steuerung der Frequenz erfolgt durch den UP und ist damit auf keinen Frequenzbereich eingeschränkt. Mit Hilfe handelsüblicher Bausteine ist eine lineare Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 100 KHz garantiert, welcher vollständig vom UP gesteuert werden kann.With the help of ES, ZK is strengthened output frequency signals. The frequency signal is in the ZK typically using a VCO (voltage controlled oscillator) or a PLL (phase locked loop) or one rigidly capacitively controlled oscillator. The The frequency is controlled by the UP and is therefore not restricted to any frequency range. With help commercial building blocks is a linear frequency in Guaranteed range from 1 Hz to 100 kHz, which one can be completely controlled by the UP.

AP paßt den piezoelektrischen Schallwandler impedanzmäßig an die ES an.AP impedance matches the piezoelectric transducer to the ES.

Mit Hilfe von LM erfolgt die Sensierung der (absoluten/relativen) ausgegebenen Leistung (in Watt) auf der Basis eines Wirkleistungsmesser (typischerweise mit Hilfe eines Vierquadrantenmultiplizierers) oder mit Hilfe einer Wirkstromrückkopplungsmessung. Die Wirkstromrückkopplungsmessung wird bei Bedarf von einem Sample- und Hold-Glied unterstützt werden. Die Berechnung der ausgegebenen Energie (in Wattsekunden) erfolgt in ZK.With the help of LM the sensation of the (absolute / relative) output power (in watts) the basis of an active power meter (typically with With the help of a four quadrant multiplier) or with the help an active current feedback measurement. The  Active current feedback measurement is performed by one if required Sample and hold elements are supported. The calculation the energy output (in watt seconds) is in ZK.

Mit Hilfe von AM erfolgt die Sensierung der tatsächlichen Schwingungsamplitude (in Meter), typischerweise mit Hilfe einer Lorenzsonde, eines Hallelementes, eines geeichten Piezoaufnehmers oder eines optischen Längenmessers.With the help of AM the actual is sensed Vibration amplitude (in meters), typically with the help a Lorenz probe, a Hall element, a calibrated one Piezo pickup or an optical length meter.

Durch diese Systemstruktur ist der Einsatzbereich in der Frequenznachführung nicht eingeschränkt (siehe Frequenzerzeugung) und eine Leistungsnachregelung im Bereich von 0 bis 100% der Nennleistung möglich (siehe Spannungserzeugung).Due to this system structure, the area of application is in the Frequency tracking not restricted (see Frequency generation) and a power adjustment in Range from 0 to 100% of the nominal power possible (see Voltage generation).

Das Erfassen der Änderung von physikalischen Parametern des Schwingsystemes während Pausenphasen wie z. B. Resonanzänderung durch Temperaturdrift, mechanische Verkürzung, Abschleifen durch den Anwender usw. erfolgt durch Ausgabe einer Minimalleistung, d. h. eine abgesenkte Leistung, typischerweise im Bereich von 5% bis 20% der Nennleistung und Erfassen aller typischer Schwingsystem­ parameter durch den ZK. Der ZK regelt nun mit Hilfe der Stellgröße Istleistung (siehe UB) die Leistung auf die vom Anwender vorgegebene 5-20% Solleistung. Der ZK regelt parallel hierzu mit Hilfe der Stellgröße Istfrequenz die Arbeitsfrequenz des Generators auf die sich nun neu einstellende Resonanzfrequenz des Schwingsystemes ein, indem durch nach oben oder nach unten hin variierendes stufenweises Steppen der Frequenz und Messung der sich jeweils nun ergebenden Leistung und Speicherung dieser Leistung bei dieser Frequenz diejenige Frequenz bestimmt wird, bei welcher die maximale Leistung abgegeben wird. Dies entspricht allgemein einem Suchen des Resonanzpunktes eines Parallel- oder Serienschwingkreises. Ein aufwendiges Suchen der Resonanzfrequenz zu Beginn einer Impulsphase entfällt damit. Eine Impulsphase ist hierbei durch das Ausgeben einer vom Anwender vorgegebenen Ultraschalleistung über eine bestimmte Zeit hinweg definiert, wobei sich die hierbei ausgegebene Leistung typischerweise dadurch von der minimalen Leistung unterscheidet, daß sie größer ist als die minimale Leistung. Fig. 4 zeigt ein typisches Beispiel.The detection of the change in physical parameters of the vibration system during pause phases such. B. resonance change due to temperature drift, mechanical shortening, grinding by the user, etc. is carried out by outputting a minimum power, ie a reduced power, typically in the range of 5% to 20% of the nominal power and detection of all typical vibration system parameters by the ZK. The ZK uses the manipulated variable actual power (see UB) to regulate the power to the 5-20% target power specified by the user. At the same time, the ZK uses the manipulated variable actual frequency to regulate the working frequency of the generator to the newly emerging resonance frequency of the vibration system by step-wise stepping the frequency up and down and measuring the resulting power and storing this power at this frequency, the frequency is determined at which the maximum power is output. This generally corresponds to a search for the resonance point of a parallel or series resonant circuit. A complex search for the resonance frequency at the beginning of a pulse phase is therefore no longer necessary. A pulse phase is defined here by the output of an ultrasound output specified by the user over a certain time, the output here typically differing from the minimum output in that it is greater than the minimum output. Fig. 4 shows a typical example.

Während einer Impulsphase treten typischerweise durch Belastung der Sonodroden oder Hörner Impedanzveränderungen oder Resonanzveränderungen im Piezosystem auf.Typically, during a pulse phase Stress on the sonodrodes or horns Impedance changes or changes in resonance in the piezo system.

Resonanzveränderungen werden durch die bereits oben beschriebenen Suchvorgänge mit Hilfe von Steppen der Frequenz ausgeregelt. Impedanzveränderungen und damit Veränderungen der ausgegebenen Leistung werden durch entsprechendes Gegensteuern mit Hilfe des UB ausgeregelt und damit konstant gehalten. Bei kleiner werdender Ausgangsleistung wird die UB-Spannung entsprechend erhöht, bei größer werdender Ausgangsleistung wird die UB-Spannung reduziert.Changes in resonance are already mentioned above described searches using steppes the Frequency adjusted. Changes in impedance and thus Changes in the output are carried out by Appropriate countermeasures are corrected with the help of the UB and thus kept constant. As it gets smaller Output power, the UB voltage is increased accordingly, as the output power increases, the UB voltage reduced.

Das hier vorgestellte System zeichnet sich dadurch aus, daß quasiparallel sowohl eine Leistungsnachregelung sowohl über die Frequenzoptimierung (Resonanzpunkt) als auch über die von der ES bereitgestellten Leistung in Folge der Regelung von UB erfolgt. Damit wird erreicht, daß das System für alle Betriebsarten und Arbeitspunkte immer im optimalen Resonanzpunkt des Piezosystemes arbeitet und die vom Anwender vorgegebene Ausgangsleistung abgestrahlt wird. Damit eignet sich dieser Generator automatisch sowohl zum Schweißen, Bohren und Waschen mit einem Piezosystem oder mit mehreren parallel oder seriell geschalteten Piezosystemen. The system presented here is characterized in that quasi parallel both a power readjustment both about the frequency optimization (resonance point) as well as the service provided by the ES as a result of the Regulation of UB takes place. This ensures that System for all operating modes and working points always in optimal resonance point of the piezo system works and output power specified by the user is emitted. This generator is therefore automatically suitable for both Welding, drilling and washing with a piezo system or with several connected in parallel or in series Piezo systems.  

Durch die Steuerung von UB ist eine beliebig vorgebbare Anstiegs- und Abfallflanke der Ausgangsleistung der Impulsphase möglich, wobei weiterhin auch in diesen Zeitbereichen der Flanken die Arbeitsfrequenz des Generators auf die Resonanzfrequenz des Piezosystemes oder auf eine beliebig andere Sollfrequenz nachgestellt wird. Durch Kombination mehrerer Impulsphasen mit individuellen Impulslängen, Impulspausen, Anstiegsflanke, Abfallflanken und Leistungsausgaben mit beliebiger vorgebbarer Abhängigkeit von der Zeit sind beliebig vorgebbare Impulsperioden einstellbar. Diese beliebige Abhängigkeit der Ausgangsleistung ist auch in den Impulsphasen und in den Pausen gegeben. Fig. 3 zeigt ein typisches Beispiel auf.The control of UB enables a freely definable rising and falling edge of the output power of the pulse phase, whereby the operating frequency of the generator is also adjusted to the resonance frequency of the piezo system or to any other desired frequency in these time ranges of the edges. By combining several pulse phases with individual pulse lengths, pulse pauses, rising edges, falling edges and power outputs with any predefinable dependence on time, any predefinable pulse periods can be set. This arbitrary dependency of the output power is also given in the pulse phases and in the pauses. Fig. 3 shows a typical example.

Bei Bedarf wird durch Wählen einer oberen und/oder unteren Eckfrequenz erreicht, daß das System nicht auf Nebenresonanzen einschwingt.If necessary, by choosing an upper and / or lower Cutoff frequency reached that the system is not on Side resonances settle.

Durch die direkte Steuerung von UB und der Arbeitsfrequenz durch ZK kann der Generator auch gezielt mit beliebig vom Anwender vorgebbarer Ausgangsleistung neben dem Resonsanzpunkt des Piezosystemes betrieben werden. Desweiteren erlaubt die starre Frequenzsteuerung durch den UP bei einer fest vorgegebenen, konstanten UB-Spannung ein Durchfahren des gesamten Frequenzbereiches und Messung und Speicherung der jeweiligen sich einstellenden Ausgangsleistungen. Damit wird ein Leistungsspektrum in Abhängigkeit von der Frequenz erstellt. Dies ermöglich die automatische Einstellung des Gesamtsystemes auf den optimalen Arbeitsbereich.By direct control of UB and the working frequency ZK allows the generator to be used with any of the User definable output power in addition to the The resonance point of the piezo system can be operated. Furthermore, the rigid frequency control by the UP at a fixed, constant UB voltage Driving through the entire frequency range and measurement and Storage of the respective emerging Output power. This creates a range of services in Dependence on the frequency created. This enables the automatic adjustment of the overall system to the optimal working area.

Nebenresonanzen können damit automatisch ausgeklammert werden, indem zuerst der optimale Arbeitsbereich automatisch ermittelt wird und automatisch/manuell die oberen und/oder unteren Eckfrequenzen festgelegt werden.Secondary resonances can thus be automatically excluded be by first finding the optimal work area is determined automatically and automatically / manually  upper and / or lower corner frequencies can be set.

Durch Vorgabe und Abspeicherung entsprechender Sollwerte ist der ZK in der Lage, sämtliche Abweichungen der system­ bestimmenden Istwerte von diesen Sollwerten zu erfassen, zu speichern, zu melden und zu protokollieren.By specifying and storing corresponding setpoints the ZK is able to resolve any deviations in the system determining actual values from these setpoints save, report and log.

Bei mehreren Piezosystemen kann durch die direkte Steuerung von UB und der Arbeitsfrequenz durch ZK der Generator gezielt mit beliebig vom Anwender vorgebbarer Ausgangsleistung bei mehreren Resonanzpunkten (z. B. bei 20 KHz und bei 30 KHz) betrieben werden. Hierbei erfolgt z. B. durch Piezosystem 1 eine Leistungsausgabe auf 20 KHz und durch Piezosystem 2 eine Leistungsausgabe bei 30 KHz. Hierbei können durch den Anwender (wie bereits oben beschrieben für ein Piezosystem) beliebige Impulsfolgen für die jeweiligen Piezosysteme vorgegeben werden. Für alle Piezosysteme sind gemeinsame Impulsfolgen wie ebenso piezosystemindividuelle Impulsfolgen mit jeweils individueller Anstiegsflanke, Abfallflanke, Nennaus­ gangsleistung in Abhängigkeit von der Zeit und Betrieb im Resonanzpunkt oder neben dem Resonanzpunkt möglich. Eine beispielhafte Anordnung zeigt hierzu Fig. 2.In the case of several piezo systems, by directly controlling the UB and the working frequency by ZK, the generator can be operated in a targeted manner with an output power that can be specified by the user at several resonance points (e.g. at 20 KHz and 30 KHz). Here, z. B. by piezo system 1 a power output at 20 KHz and by piezo system 2 a power output at 30 KHz. Here, the user (as already described above for a piezo system) can specify any pulse sequences for the respective piezo systems. For all piezo systems, common pulse trains as well as pulse system-specific pulse trains with individual rising edges, falling edges, nominal output power depending on the time and operation at the resonance point or next to the resonance point are possible. An exemplary arrangement is shown in FIG. 2.

Sind mehrere Piezosysteme parallel- oder seriellgeschaltet, dann ist durch die starre Regelung der Frequenz durch den ZK ein Frequenzsweep möglich, welcher alle Resonanzpunkte der einzelnen Piezosysteme erfaßt.If several piezo systems are connected in parallel or in series, then the rigid regulation of the frequency by the ZK a frequency sweep possible, which all resonance points of the individual piezo systems.

Durch Vorgabe von unteren und/oder oberen Frequenzeckpunkten für den Frequenzsweep wird erreicht, daß in kürzestmöglicher Zeit alle Resonanzpunkte durchfahren werden. Dieser Frequenzsweep ist von der Anzahl der angeschlossenen Piezosystem unabhängig.By specifying lower and / or upper frequency corner points for the frequency sweep it is achieved that in Drive through all resonance points as quickly as possible will. This frequency sweep is based on the number of connected piezo system independently.

Claims (10)

1. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metall­ schweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelverfahren zur Steuerung von Piezosystemen verwendet wird, welche alle physikalischen Ist- und Sollwerte und alle davon abgeleiteten Werte zentral erfaßt, alle Steuerglieder zentral regelt, alle physikalischen Sollwerte kennt, alle einzelnen Regelkreise mit ihren Soll- und Istwerten in einem oder mehreren Punkten zu einem Regelkreis zusammengeführt, eine, eine alle Regelkreise umfassende allgemeine Regelstrategie besitzt, die Nachführung einer individuellen Stell-/Regelgröße in Abhängigkeit von einer oder mehreren anderen Stell-/Regelgrößen und Ist-/Sollgrößen beinhaltet und gleichzeitig quasiparallel diese eine Stell-/Regelgröße und/oder andere Stell-/Regelgrößen quasiparallel in direkter gegenseitiger Abhängigkeit in einer gemeinsamen Regelschleife steuert.1. A method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, drilling and polishing, washing and cleaning, characterized in that a control method is used to control piezo systems, which all physical actual and target values and all values derived therefrom centrally recorded, all control elements centrally controlled, all physical setpoints known, all individual control loops with their setpoint and actual values combined in one or more points to form a control loop, a general control strategy that includes all control loops, the tracking of an individual actuating / control variable as a function of one or more other manipulated variables / control variables and actual / target variables and at the same time quasi-parallel controls one manipulated variable / control variable and / or other manipulated variables / control variables quasi-parallel in direct mutual dependency in a common control loop. 2. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und polieren, Waschen und Reinigen dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen der Änderung von physikalischen Parametern eines oder mehrerer Piezosysteme während den Pausenphasen durch Ausgabe einer Minimalleistung oder einer abgesenkten Leistung und durch das Erfassen aller typischer Schwingsystemparameter erfolgt und ein Nachführen der Schwingungsamplitude auf die Nennamplitude und/oder ein Nachführen der Arbeitsfrequenz auf die sich verändernde Resonanzfrequenzen und/oder ein Nachführen der tatsächlich ausgegebenen Leistung auf eine Nennleistung durch Regeln von Stellgrößen auch während den Pausenphasen durchgeführt wird.2. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning  characterized in that the detection of the change in physical parameters one or more piezo systems during the Break phases by output of a minimum power or reduced performance and by capturing everyone typical vibration system parameters are done and a Tracking the vibration amplitude to the Nominal amplitude and / or tracking the working frequency to the changing resonance frequencies and / or a tracking of the actually output power a nominal output by regulating manipulated variables too is carried out during the break periods. 3. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß für ein oder mehrere Piezosysteme eine Leistungsnach­ regelung und/oder eine Amplitudennachregelung sowohl über die Frequenzoptimierung auf den und/oder die Resonanz­ punkte als auch über die vom Generator bereitgestellten Leistung in Folge der Regelung der generatorinternen Leistungs- bzw. Energiequelle und Sensierung der tat­ sächlich ausgegebenen Leistung(en) und/oder Schwingungs­ amplitude(n) quasiparallel in einer Regelschleife er­ folgt.3. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the previous claims characterized in that for one or more piezo systems regulation and / or an amplitude adjustment both via the frequency optimization on and / or the resonance points as well as those provided by the generator Performance due to the regulation of the generator internal Power or energy source and sensation of the deed Actual output (s) and / or vibration amplitude (n) quasi-parallel in a control loop follows. 4. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung der generatorinternen Leistungs- bzw. Energiequelle und quasiparallelem Sensieren der tatsächlichen Leistungsausgabe und/oder Schwingsungsamplitude eine beliebig vorgebbare Anstiegs- und Abfallflanke der Ausgabeleistung und/oder der Ausgabeenergie und/oder der Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von einer beliebigen anderen Systemgröße, und eine beliebig vorgebbare Leistungsausgabe und/oder Energieausgabe und/oder Schwingungsamplitude auch während der Impulsphase und während der Pausenphase in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von einer beliebigen anderen Systemgröße möglich ist, wahlweise auch in den Zeitbereichen der Impulsphasen bzw. Pausenphasen und den Zeitbereichen der Flanken die Arbeitsfrequenz des Generators auf die Resonanzfrequenz des Piezosystemes oder auf eine beliebig vorgegebene, von der Resonanzfrequenz abweichende Sollfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit oder in Abhängigkeit von einer beliebigen anderen Systemgröße nachgestellt wird, und durch Kombination mehrerer Impulsphasen mit individuellen, beliebig vorgebbaren Impulslängen, Impulspausen, Anstiegsflanken, Abfallflanken, Sollfrequenzausgaben und Leistungsausgaben und/oder Schwingungsamplituden und/oder Energieausgaben mit beliebiger vorgebbarer Abhängigkeiten von der Zeit oder in beliebiger Abhängigkeit von anderen Systemparametern damit beliebig vorgebbare Impulsperioden einstellbar sind.4. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the previous claims, characterized in that by controlling the generator's internal power or Energy source and quasi-parallel sensing of the  actual output and / or Vibration amplitude an arbitrarily definable rise and falling edge of the output power and / or the Output energy and / or the vibration amplitude in Depending on the time or depending on one any other system size, and any predeterminable power output and / or energy output and / or vibration amplitude even during the Depending on the impulse phase and during the pause phase by time or depending on any other system size is possible, optionally also in the Time ranges of the impulse phases or pause phases and the Time ranges of the edges the working frequency of the Generator to the resonance frequency of the piezo system or to any given one, from the Target frequency deviating resonance frequency in Depending on the time or depending on one any other system size is replicated, and by combining several pulse phases with individual, arbitrarily definable pulse lengths, Pulse breaks, rising edges, falling edges, Target frequency expenditure and power expenditure and / or Vibration amplitudes and / or energy expenditure with any predefinable dependencies on the Time or in any dependence on others System parameters can be specified as required Pulse periods are adjustable. 5. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine obere und/oder untere Eckfrequenz, welche sich beliebig innerhalb des gesamt möglichen Frequenzbandes zur Einstellung auf die Resonanzfrequenz befinden können, das Einschwingen des Systemes auf Nebenresonanzen verhindert wird.5. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning, characterized in that by an upper and / or lower cutoff frequency, which is any within the entire possible frequency band to adjust to the resonance frequency,  the system settling to secondary resonances is prevented. 6. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen dadurch gekennzeichnet, daß das Suchen eines unbekannten neuen Resonanzmaximums nach einer Pausenphase durch Wegspringen von dem zuletzt gefundenen und während der Pausenphase gespeicherten Resonanzmaximums nach einem bestimmten Algorithmus erfolgt und damit eine vom letzten Frequenzmaximum unabhängige und beliebige und/oder entsprechend des Algorithmus festgelegte neue Startfrequenz für den Suchvorgang festgelegt wird.6. Process for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning characterized in that looking for an unknown new resonance maximum a pause by jumping away from the last one found and saved during the pause phase Resonance maximums according to a certain algorithm takes place and thus one of the last frequency maximum independent and arbitrary and / or according to the New start frequency for the algorithm Search is set. 7. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die direkte Steuerung der generatorinternen Leistungs- bzw. Energiequelle und der Arbeitsfrequenz bzw. Istfrequenz und Sensierung der Leistungsausgabe oder der Schwingungsamplitude gezielt eine beliebig vom Anwender vorgebbare Ausgabeleistung und/oder Energie neben dem Resonanzpunkt des Piezosystemes ausgegeben wird.7. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the previous claims, characterized in that through direct control of the generator's internal Power or energy source and the working frequency or actual frequency and sensing the power output or the vibration amplitude selectively any of User definable output and / or Energy next to the resonance point of the piezo system is issued. 8. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch bei konstanter vorgegebener generatorinternen Leistungs- bzw. Energiequelle und einer direkten starren Steuerung der Arbeitsfrequenz bzw. Istfrequenz gezielt eine beliebig vom Anwender vorgebbare Ausgangsleistung durch Einstellung der Abweichung der Istfrequenz von der Resonanzfrequenz einstellbar ist und die Leistungsausgabe und/oder die Energieausgabe des Pioezosystemes damit frequenzmäßig über die Flanke der Resonanz-Abstimmkurve bestimmt wird.8. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the previous claims, characterized in that by at constant predetermined internal generator  Power or energy source and a direct one rigid control of the working frequency or Actual frequency targeted any by the user Predeterminable output power by setting the Deviation of the actual frequency from the resonance frequency is adjustable and the power output and / or the Energy output of the piozo system thus frequency determined via the edge of the resonance tuning curve becomes. 9. Verfahren zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren parallel oder seriell geschalteten Piezosysteme durch die starre Regelung der Frequenz ein Frequenzsweep möglich ist, welcher alle Resonanzpunkte der einzelnen Piezosysteme erfaßt, und durch Vorgabe von unteren und/oder oberen Frequenzeckpunkten innerhalb des gesamt zur Regelung zur Verfügung stehenden Frequenzbereiches das Durchfahren aller Resonanzfrequenzen in kürzestmöglichster Zeit ermöglicht und über den gesamten Frequenzsweep durch direkte Steuerung der generatorinternen Leistungs- bzw. Energiequelle eine konstante Ausgangsleistung unabhängig von der Anzahl der angeschlossenen Piezosysteme und Resonanzfrequenzen gewährleistet.9. Method for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, Drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the previous claims, characterized in that with several connected in parallel or in series Piezo systems through the rigid regulation of the frequency Frequency sweep is possible, which all resonance points of the individual piezo systems, and by default of lower and / or upper frequency corner points within of the total available for regulation Frequency range driving through all Resonance frequencies possible in the shortest possible time and over the entire frequency sweep through direct Control of the generator's internal power or Energy source independent of a constant output power on the number of connected piezo systems and Guaranteed resonance frequencies. 10. Einrichtung zur Regelung und Steuerung von Piezosystemen in den Anwendungsbereichen Kunststoff- und Metallschweißen, Bohren und Polieren, Waschen und Reinigen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung entsprechend Fig. 1 aus den Funktionsblöcken Linefilter (LF), Netzteil (NT), UB-Steller (UB), Endstufe (ES), Anpassung (AP), Leistungsmesser (LM), zentraler Kontrolleinheit (ZK), Frontplatte (FP), Kommunikationsschnittstelle (KS), Temperaturkontrolle (TK), Spannungsmesser (UM) und Amplitudenmesser (AM) besteht, wobei von der ZK alle Größen erfaßt und alle Stellglieder gesteuert werden, über die Frontplatte (FP) bzw. über die Kommunikationsschnittstelle alle systemspezifischen Parameter eingebbar bzw. ausgebbar sind und die vollständige Programmierung des ZK mit Konfigurationsdaten als auch mit unterschiedlichsten Bearbeitungsstrategien möglich ist, die zeitweilige Speicherung dieser Daten in nichtflüchtigen Speicher lokal möglich ist, mit Hilfe von UB die Einstellung der abgegebene Leistung von 0 bis 100% über die Ausgabe einer vom ZK einstellbaren Steuersignal erfolgt, die von UB ausgegebene Spannung mit UM sensiert wird, mit Hilfe von ES die Verstärkung des von ZK ausgegebenen Frequenzsignales erfolgt, mit Hilfe von AS der piezoelektrischer Schallwandler impedanzmäßig an die ES angepaßt wird, mit Hilfe von LM die Sensierung der ausgegebenen Leistung erfolgt, die Berechnung der ausgegebenen Energie im ZK erfolgt, mit Hilfe von AM die Sensierung der tatsächlichen Schwingungsamplitude erfolgt und die Temperatur bzw. der Überlastfall eines Funktions­ blockes sensiert wird.10. Device for regulating and controlling piezo systems in the application areas of plastic and metal welding, drilling and polishing, washing and cleaning according to one of the preceding claims, characterized in that the device according to FIG. 1 from the functional blocks line filter (LF), power supply ( NT), UB actuator (UB), power amplifier (ES), adaptation (AP), power meter (LM), central control unit (ZK), front panel (FP), communication interface (KS), temperature control (TK), voltmeter (UM) and amplitude meter (AM), whereby the ZK records all sizes and controls all actuators, all system-specific parameters can be entered or output via the front panel (FP) or via the communication interface and the complete programming of the ZK with configuration data as well as with different processing strategies is possible, the temporary storage of this data in non-volatile memory is possible locally with the help of UB, the output power is set from 0 to 100% via the output of a control signal adjustable by the ZK, the voltage output by UB is sensed with UM, with the help of ES the amplification of the frequency signal output by ZK is carried out with With the help of AS the impedance of the piezoelectric sound transducer is matched to the ES, with LM the output power is sensed, the output energy is calculated in the ZK, with AM the actual vibration amplitude is sensed and the temperature or the overload case a functional block is sensed.
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