EP1861214A1 - Method and device for controlling and regulating servo-electric die cushions - Google Patents

Method and device for controlling and regulating servo-electric die cushions

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EP1861214A1
EP1861214A1 EP06722642A EP06722642A EP1861214A1 EP 1861214 A1 EP1861214 A1 EP 1861214A1 EP 06722642 A EP06722642 A EP 06722642A EP 06722642 A EP06722642 A EP 06722642A EP 1861214 A1 EP1861214 A1 EP 1861214A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
die cushion
control
plunger
cushion
Prior art date
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Granted
Application number
EP06722642A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1861214B1 (en
Inventor
Uwe Darr
Rainer Hedler
Steffen Schmidt
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.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
Mueller Weingarten AG
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Filing date
Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36570633&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1861214(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Mueller Weingarten AG filed Critical Mueller Weingarten AG
Publication of EP1861214A1 publication Critical patent/EP1861214A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1861214B1 publication Critical patent/EP1861214B1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to the preamble of patent claim 1 and an apparatus for performing the method according to the preamble of patent claim. 6
  • Press discloses, wherein the servo drive is connected via a gear and rack with the cushion plate.
  • the servo drive is connected via a gear and rack with the cushion plate.
  • mechanically coupled servo drives act on a common pressure cheek or a servo drive acts independently of others on each a pressure cheek element of a multi-part pressure cheek.
  • Servo motors are controlled by a numerical control with the required for the generation of the pulling force position and
  • Controlled torque signals wherein, if necessary, within a control loop, a feedback of the actual values of Servomotor or belonging to the drawing device cushion plate can be done.
  • JP 04172200 A a control for the pre-acceleration of hydraulic die cushion is described in which the pre-acceleration is started at a certain press angle and the target position is specified by an arithmetic unit.
  • a further device for a combined pneumatic and hydraulic die cushion in which between the phase of the pre-acceleration and the drawing operation, a change from position to pressure control by means of a position-dependent switching signal. Apart from the pre-acceleration phase, no further closed-loop phases are disclosed with attitude control. Since the position control loop for the phase of the pre-acceleration is closed only via the feedback of the actual path, the control quality of the adjustment of the speed of the die cushion is limited to the speed of the plunger. Due to the position-dependent switching signal for switching from position to force control process-dependent fluctuations can affect the reproducibility of the pressure build-up at the start of drawing.
  • each separate control devices for the servo-valves assigned to the separate hydraulic actuators are necessary for the phase of pre-acceleration and the drawing process. Furthermore, the control of force setpoint profiles for the possibility of varying during the drawing process
  • the individual pressure points on the one hand allow a mutually differentiated force setting during the drawing process and on the other hand to avoid tilting of the pressure cheek due to off-center loading, known from the prior art synchronous coupling of the pressure points with each other is unsuitable ,
  • the movement of the pulling device is synchronized by means of electrical waves on the one hand between the plunger and the pulling device and on the other hand between a plurality of servomotors belonging to the pulling device.
  • the required pulling force can be adjusted by changing the engine torque during the deep-drawing process.
  • the device required for this purpose and the process steps required for the control are not disclosed.
  • Movement of the press pusher is detected as a guide shaft by one or two position encoders and controlled the axes of movement of the parts transport device in function of the Leitwellenposition for precalculated motion functions.
  • the advantage of this principle is the possibility of position synchronization on the one hand between press pusher and parts transport device and on the other hand between the individual axes of movement within the multi-axis part transport device.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for controlling and regulating servo-electric die cushion on presses, in which by means of a simple structure of the control and regulation and a small number of steps in the control or regulation flow a stable and precise sequence on the one hand in the phase of force-controlled drawing process and on the other hand is made possible in all phases of the position-controlled movement of the pad.
  • the object is achieved by a method for
  • Claims 1 to 7 takes place with a device with the
  • the method and the device are aimed not only at servo-electric drives but also at servo-hydraulic drives for drawing cushions in forming presses, wherein the drawing cushions are used on the one hand as the die cushion acting on the lower die in the table and on the other hand as the die cushion acting on the upper tool in the tappet.
  • the die cushions can be designed as single-point or multi-point drawing cushions.
  • the core idea of the invention is that, for controlling and regulating the die cushion, the principle of the guide shaft-controlled electronic cam control is combined with the force control so that all movement phases of the die cushion, which take place without mechanical contact with the press ram, are controlled by electronic position cam disks during the movements with contact to the press ram via a force control with a path-dependent controlled force setpoint profile done.
  • An advantage of this principle is the complete synchronism of the movement of the die cushion to the plunger movement, which is maintained even with speed changes and emergency stops of the plunger movement, without special Control functions are necessary. The same applies to the
  • Synchronicity of the pressure points of multi-point die cushion with each other and for the synchrony of the die cushion movement to an as needed existing part transport device It is essential to be able to perform the switching between position control and force control with simple control engineering means.
  • the switching can be done on the one hand via a limit value switch, which evaluates a control deviation, for example, when placing the plunger on the die cushion and activates a switching device to force control.
  • the change of position and force control can be determined only by the course of the position cam relative to the position of the plunger. For example, if the cam extends above the plunger position, the pad position is enforced by the movement of the plunger.
  • FIG. 1 Structure of a multi-point die cushion Fig. 2a device in a first embodiment of the
  • Fig. 2b apparatus in a second embodiment for controlling servo-hydraulic die cushion
  • Fig. 3 step sequence of the method for controlling servo-controlled die cushion
  • Fig. 4a exemplary movement of a die cushion in the operating mode "with blocking" in the lower layer
  • FIG. 5 block diagram for the die cushion control with electronic cam and partial changeover to force control in a first embodiment with rotary guide shaft
  • FIG. 6 block diagram for the die cushion control with electronic cam and partial switching to force control in a second embodiment with linear encoder on the plunger and two cams 7
  • FIG. 1 shows the structure of a servo-electric die cushion 8 designed as a multipoint cushion in one
  • Electric cylinders 21 are in
  • the spindle nut 23 connected to the pressure cheek 2 is non-rotatable and axially synchronous with the pressure cheek 2 movable.
  • the associated spindle 3 is axially fixed in
  • Press table 20 rotatably mounted.
  • the remote from the spindle nut 23 end of the spindle 3 is connected via a coupling 24 with a servo motor 5 in operative connection.
  • the power is transmitted from the electric cylinders 21 via the pressure cheek 2 and pull pins 25 on the blank holder 22 in the press tool.
  • the die cushion 8 may also be used instead of electric cylinders 21 with hydraulic cylinders 3a as a servo-hydraulic die cushion
  • the movement functions such as pre-acceleration, blocking in a defined position, if necessary retreat, lifting and run-up of the die cushion 8 take over.
  • Fig. 2a shows the basic structure of the device with a schematically illustrated and described in Fig. 1 servo-electric die cushion 8, with which the method can be implemented.
  • the servomotors 5 are each equipped with an encoder 6, via which the position and speed detection takes place.
  • the cushion force is detected by a respective force transducer 4 for each pressure point.
  • the force transducers 4 may be, for example, piezoelectric or resistive strain transducers.
  • the cushion force can be detected indirectly via the motor current of the servo motors 5.
  • the NC control device 59 includes, for each pressure point of the die cushion 8, an axis control device 58 which controls the position, speed and force of the pressure point takes over and generates the power to control the servomotor 5 or hydraulic cylinder 3a. Both devices are controlled by a Leitwelle, the Leitwelle either by real position encoder on the press ram, press drive or the drive of a parts transport system within the press or by a " virtual "Leitwellensignal example from the control of a servo press can be displayed.
  • the cam disk control device 56 generates reference position values for the axis control devices 58 depending on the control shaft.
  • the principle of the electronic cam is used, with each pad position being assigned a pad position by a control table or a mathematical function.
  • the force setpoint control device 57 generates force setpoint profiles for the force control in the axis control devices 58. Depending on the application or part-specific requirement, this may be a constant value or a position-dependent controlled force profile for the pull region and, if required, additional values for the cushion run-up in the operating mode "Without Blocking "act.
  • FIG. 2b It can be seen from FIG. 2b how a servo-hydraulic drawing pad 9 can be controlled by the method.
  • the movable pressure cheek 2 is driven by two hydraulic cylinders 3a.
  • the pressure in the hydraulic cylinders 3a is controlled by servo or proportional valves 5a.
  • the position detection is carried out by linear displacement sensor 6a on the pressure cheek 2 and the force measurement is realized by pressure sensor 4a on the hydraulic cylinders 3a. From the arrangement of the signal interface (dotted
  • Fig. 3 the proposed method is shown in the form of a sequence of steps.
  • the controller calculates a so-called electronic position cam 12, which includes the desired course of the pad position 13 in dependence on the plunger position 11.
  • the controller calculates a force setpoint profile that includes the force curve as a function of the plunger and / or cushion position 11, 13.
  • the position cam 12 and the force command value profile are stored in the form of a table, a mathematical function or a combination of both in the controller.
  • the pad position 13 is influenced by a position control, which receives its desired value from the position corresponding to the current plunger position 11 position cam 12. Due to the course of the position cam 12, the die cushion 8, 9 is initially held in its upper position and thensuingvantt shortly before the impingement of the plunger.
  • the ram when the ram is placed on the die cushion 8, 9, it switches over to force or torque control with a first switchover condition 38.
  • the first switching condition 38 can be met by reaching a certain plunger position 11, a defined control deviation or by a defined course of the position cam 12 in conjunction with a force limiting control.
  • the associated embodiments are described in Figures 5 and 7.
  • step 35 takes place from placement of the plunger on the die cushion 8, 9 until the end of the common movement of plunger and die 8, 9 a force or torque control, the setpoint from the according to the current pillow or plunger position 13, 11 read Force setpoint profile receives.
  • step 36 takes place depending on the preselected
  • Switching condition 39 can either by reaching a certain plunger or cushion position 11, 13 of a defined deviation or by a specific
  • Course of the position cam 12 can be met in conjunction with a force limiting control.
  • the cyclic motion sequence is continued with the first method step 33. Due to the course of the position cam 12 depending on the selected operating mode of the die cushion 8, 9, the movement functions locks or retreat in the lower position, lifting the part, cushion run-up and cushioning 19 executed with subsequent rest in the upper position.
  • FIG. 4a shows a typical movement sequence of the die cushion 8, 9 in the "blocked" mode in connection with the proposed method.
  • the cushion run-up does not take place immediately after passing through the lower reversal point of the tappet but the movement of the die cushion 8, 9 is initially blocked and the run-up takes place with a time delay relative to the plunger movement
  • the plunger position 11, the cushion position 13 and a position cam 12 are shown as time- or crank angle-dependent course.
  • the position control takes place with electronic position cam 12, wherein the pad position 13 of the position cam 12 follows and the rest in the upper position and the pre-acceleration of the die cushion 8, 9 controls. This corresponds to the first method step 33 according to FIG. 3.
  • the subsequent third phase 16 includes the movement functions pillow retraction and blocking in the lower layer, lifting the part, cushion run-up, cushioning and rest in the upper position.
  • the sequence is repeated cyclically with the first phase 14 described above.
  • the said movement functions are contained in the course of the position cam 12 and are performed by the position control in dependence on the serving as a guide shaft tappet position 11.
  • a typical movement sequence of the die cushion 8, 9 in the "without blocking" mode of operation in connection with the proposed control method is shown in Fig. 4b.
  • the plunger position 11, the cushion position 13 and a position cam 12 are shown as time or crank angle dependent course.
  • Force setpoint profile one or more additional values that are dimensioned so that the die cushion 8, 9 of the
  • Figures 5, 6 and 7 show application examples and advantageous embodiments of the proposed die cushion control with electronic cam and partial switching to force control in the form of block diagrams.
  • the first embodiment according to FIG. 5 includes a cam control function 41 for calculating, storing and monitoring shaft-dependent read-out of position cam disks 12, a force setpoint control function 42 for calculating, storing and position-dependent readout of force setpoint profiles and an axis controller 58 which consists of the three control loops position controller 43, speed controller 44 and force regulator 45 and the switching device for Controller setpoint 49 and the power amplifier 46 is.
  • All three control loops are closed by returning the corresponding actual values.
  • the actual position value is supplied by the encoder 6.
  • the actual speed value is generated by a differentiator 47 from the actual position value and the actual force value is detected by the force transducer 4.
  • the functional sequence is controlled by the guide shaft i, which here corresponds to the crank angle of the press, as follows:
  • position values are continuously transferred to the position controller 43 by the cam control function 41.
  • the position controller 43 is followed by the speed controller 44, which in turn controls the force controller 45 via the switching device 49.
  • the three cascaded controllers operate as position control, so that the servo motor 5 controlled via a power amplifier 46 and the actively connected pressure cheek 2 follow the position cam 12. In this way, the first movement phase of the die cushion 8, 9, consisting of locking in the upper layer and pre-acceleration is controlled.
  • the function unit for government switching 55 is effective, which consists in this embodiment of limit value switch 48 and switching device for controller setpoint 49.
  • limit value switch 48 which evaluates a deviation in the impact point 17, switched by means of switching means 49 to force control.
  • position and speed controller 43, 44 are ineffective and the force controller 45 receives its setpoint values from the force setpoint control function 42. This continuously generates setpoints by ram or pillow position-dependent readout of the stored Power setpoint profile. This is the second phase
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the die cushion control which uses a linear position sensor 7 on the press ram as a guide shaft.
  • a distinction between downward and upward movement is no longer possible directly by the guide wave signal.
  • two cams are used, each with a position cam 50 for the control function down and a position cam 51 for the control function up.
  • Switching is effected by a switching device 53, which is controlled via a switching cam 52 generated by the rotary position sensor 1.
  • the switching can also take place by means of a virtual guide shaft, a device for direction detection or a control signal from the sequence control for the slide movement.
  • the another mode of operation corresponds to the first embodiment according to FIG. 5.
  • a device for dynamic force limitation 54 is used as a functional unit for regulating changeover 55.
  • This device limits the output signal of the speed controller 44 to a dynamically predefinable maximum value, which is generated by the force setpoint control function 42. In this way, the change between position control and force control is determined only by the course of the position cam 12 relative to the plunger position 11.
  • the force limitation is not effective and the system is in position control, so that the die cushion 8, 9 follows the cam. If, on the other hand, the position cam 12 runs above the tappet position 11, the cushion position 13 is forced by the movement of the press tappet. In this case, the output signals of the position and speed controller become so large that the force limitation is effective. Thus, the system is in force control and the force setpoint profile is effective.
  • Switching device for controller setpoints 50 position cam for the control function downwards

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Abstract

The invention relates to a method for controlling and regulating servo-electric die cushions (8, 9) on forming presses and to a device for carrying out said method. A stabile and precise operation in the phase of the force-regulated (15) drawing process and in all phases of the charge-regulated displacement (14, 16) of the cushion are possible due to the simple structure of the control and regulation and a reduced number of steps in the control and/or regulation operation. The conductive wave-regulated electronic curve disk regulation principle is combined with the force regulation in order to control and regulate the die cushion (8, 9), such that all displacement phases (14, 15, 16) of the die cushion, which are not in mechanical contact with the press slide, are controlled by electronic position-curve slides (12) during which the movements are in contact with the press slide due to force regulation with a path-dependent controlled force desired value profile.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo-elektrischen ZiehkissenMethod and device for controlling and regulating servo-electric drawing cushions
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo-elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to a method for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to the preamble of patent claim 1 and an apparatus for performing the method according to the preamble of patent claim. 6
Stand der TechnikState of the art
In der US 5 435 166 A ist eine, die Kissenkraft durch Servoantriebe erzeugende Zieheinrichtung im Tisch einerIn US Pat. No. 5,435,166, a pulling device generating the cushion force by servo drives is in the table
Presse offenbart, wobei der Servoantrieb über ein Getriebe und Zahnstange mit der Kissenplatte verbunden ist. Dabei können entweder mehrere, jeweils untereinander mechanische gekoppelte Servoantriebe auf eine gemeinsame Druckwange wirken oder ein Servoantrieb wirkt unabhängig von anderen auf je ein Druckwangenelement einer mehrteiligen Druckwange. DiePress discloses, wherein the servo drive is connected via a gear and rack with the cushion plate. In this case, either several, in each case mechanically coupled servo drives act on a common pressure cheek or a servo drive acts independently of others on each a pressure cheek element of a multi-part pressure cheek. The
Servomotoren werden von einer numerischen Steuerung mit den für die Erzeugung der Ziehkraft erforderlichen Positions- undServo motors are controlled by a numerical control with the required for the generation of the pulling force position and
Momentensignalen angesteuert, wobei bedarfsweise innerhalb eines Regelkreises eine Rückmeldung der Istwerte des Servomotors oder der zur Zieheinrichtung gehörigen Kissenplatte erfolgen kann.Controlled torque signals, wherein, if necessary, within a control loop, a feedback of the actual values of Servomotor or belonging to the drawing device cushion plate can be done.
In der JP 04172200 A wird eine Steuerung für die Vorbeschleunigung von hydraulischen Ziehkissen beschrieben, bei der die Vorbeschleunigung bei einem bestimmten Pressenwinkel gestartet und die Zielposition von einer Arithmetikeinheit vorgegeben wird.In JP 04172200 A, a control for the pre-acceleration of hydraulic die cushion is described in which the pre-acceleration is started at a certain press angle and the target position is specified by an arithmetic unit.
Die Art der Vorgabe, Berechnung, Regelung und insbesondere die Synchronisation der Bewegungs- und Kraftverläufe der Zieheinrichtung in allen Bewegungsphasen mit der Hauptbewegung des Stößels und den Nebenbewegungen, wie beispielsweise der Handlingbewegung, sind in diesen beiden Druckschriften nicht beschrieben.The type of specification, calculation, control and in particular the synchronization of the movement and force curves of the drawing device in all phases of movement with the main movement of the plunger and the secondary movements, such as the handling movement, are not described in these two documents.
Aus der EP 0 566 390 Bl ist eine weitere Vorrichtung für ein kombiniertes pneumatisches und hydraulischen Ziehkissen bekannt, bei der zwischen der Phase der Vorbeschleunigung und dem Ziehvorgang eine Umschaltung von Lage- auf Druckregelung mittels eines positionsabhängigen Schaltsignals erfolgt. Außer der Phase der Vorbeschleunigung sind keine weiteren für einen geschlossenen Bewegungszyklus erforderlichen Phasen mit Lageregelung offenbart. Da der Lageregelkreis für die Phase der Vorbeschleunigung nur über die Rückführung des Ist-Weges geschlossen wird, ist die Regelgüte der Angleichung der Geschwindigkeit des Ziehkissens an die Geschwindigkeit des Stößels begrenzt. Durch das positionsabhängige Schaltsignal zur Umschaltung von Lage- auf Kraftregelung können prozessabhängige Schwankungen die Reproduzierbarkeit des Druckaufbaus bei Ziehbeginn beeinträchtigen. Bedingt durch den Aufbau des pneumo-hydraulischen Ziehkissens sind für die Phase der Vorbeschleunigung und des Ziehvorganges jeweils separate Regeleinrichtungen für die den getrennten Hydraulikaktoren zugeordneten Servoventile notwendig. Weiterhin ist die Ansteuerung von Kraftsollwertprofilen für die Möglichkeit von während des Ziehvorganges variierendenFrom EP 0 566 390 B1 a further device for a combined pneumatic and hydraulic die cushion is known in which between the phase of the pre-acceleration and the drawing operation, a change from position to pressure control by means of a position-dependent switching signal. Apart from the pre-acceleration phase, no further closed-loop phases are disclosed with attitude control. Since the position control loop for the phase of the pre-acceleration is closed only via the feedback of the actual path, the control quality of the adjustment of the speed of the die cushion is limited to the speed of the plunger. Due to the position-dependent switching signal for switching from position to force control process-dependent fluctuations can affect the reproducibility of the pressure build-up at the start of drawing. Due to the structure of the pneumo-hydraulic drawing cushion each separate control devices for the servo-valves assigned to the separate hydraulic actuators are necessary for the phase of pre-acceleration and the drawing process. Furthermore, the control of force setpoint profiles for the possibility of varying during the drawing process
Kräften nicht offenbart.Forces not revealed.
Aus der DE 198 21 159 Al ist eine Vorrichtung im Tisch einer Probierpresse bekannt, deren Druckwange mit Motoren über ein System Spindel -Spindelmutter so wirkverbunden ist, dass der an der Kissenplatte gegen die Abwärtsbewegung des Stößels erzeugte Widerstand durch die Motoren steuerbar ist. Mit den elektrischen oder mechanischen schlupffrei gekoppelten An- und Abtriebsmotoren soll die Kippungsbewegung der Druckwange verhindert werden.From DE 198 21 159 Al a device in the table of a tasting press is known, the pressure cheek with motors on a system spindle spindle nut is operatively connected so that the generated on the cushion plate against the downward movement of the plunger resistance by the motors is controllable. With the electrical or mechanical slip-coupled input and output motors, the tilting movement of the pressure cheek to be prevented.
Für eine Anwendung, insbesondere in Großpressen mit Mehrpunktzieheinrichtungen und einteiliger Druckwange, deren einzelne Druckpunkte einerseits eine untereinander differenzierte Krafteinstellung während des Ziehvorganges ermöglichen und andererseits eine Kippung der Druckwange infolge außermittiger Belastung vermeiden sollen, ist die aus dem Stand der Technik bekannte Synchronkopplung der Druckpunkte untereinander ungeeignet. Ferner wird offenbart, dass die Bewegung der Zieheinrichtung über elektrische Wellen einerseits zwischen dem Stößel und der Zieheinrichtung und andererseits zwischen mehreren zur Zieheinrichtung gehörenden Servomotoren synchronisiert wird. Dabei kann die erforderliche Ziehkraft durch Änderung des Motormomentes während des Tiefziehvorganges angepasst werden. Die hierzu erforderliche Vorrichtung und die zur Steuerung erforderlichen Verfahrensschritte sind nicht offenbart.For an application, especially in large presses with Mehrpunktzieheinrichtungen and one-piece pressure cheek, the individual pressure points on the one hand allow a mutually differentiated force setting during the drawing process and on the other hand to avoid tilting of the pressure cheek due to off-center loading, known from the prior art synchronous coupling of the pressure points with each other is unsuitable , It is further disclosed that the movement of the pulling device is synchronized by means of electrical waves on the one hand between the plunger and the pulling device and on the other hand between a plurality of servomotors belonging to the pulling device. The required pulling force can be adjusted by changing the engine torque during the deep-drawing process. The device required for this purpose and the process steps required for the control are not disclosed.
Die DE 4218818 Al stellt sich die Aufgabe, in einer Transferpresse die mechanischen Kurvenscheiben zum zwangsgesteuerten Antrieb der Teiletransporteinrichtung zu substituieren. Dazu wird eine Regelung der Bewegung derDE 4218818 A1 has set itself the task of substituting in a transfer press the mechanical cams for positively controlled drive of the parts transport device. This will be a regulation of the movement of
Teiletransporteinrichtung mittels Leitwelle für eine vollständige elektronische Synchronisation mit der Hauptbewegung des Stößels beschrieben, der das Prinzip der elektronischen Kurvenscheibenregelung zugrunde liegt. DieParts transport device by means of guide shaft for a complete electronic synchronization with the main movement of the plunger described, which is the principle of electronic cam control is based. The
Bewegung des Pressenstoßels wird als Leitwelle durch einen oder zwei Positionsgeber erfasst und die Bewegungsachsen der Teiletransporteinrichtung in Abhängigkeit von der Leitwellenposition nach vorberechneten Bewegungsfunktionen gesteuert.Movement of the press pusher is detected as a guide shaft by one or two position encoders and controlled the axes of movement of the parts transport device in function of the Leitwellenposition for precalculated motion functions.
Ein ähnliches Prinzip wird in der DE 19642962 Al für eine hydraulische Presse beschrieben, bei der ein Taktgeber als virtuelle Leitwelle verwendet wird und sowohl die Stoßelbewegung als auch die Bewegungsachsen der Teiletransporteinrichtung in Abhängigkeit von der virtuellen Leitwellenposition steuert.A similar principle is described in DE 19642962 Al for a hydraulic press in which a clock is used as a virtual Leitwelle and controls both the Stoßelbewegung and the axes of movement of the parts transport device in response to the virtual Leitwellenposition.
Der Vorteil dieses Prinzips ist die Möglichkeit zur Lagesynchronisation einerseits zwischen Pressenstoßel und Teiletransporteinrichtung und andererseits zwischen den einzelnen Bewegungsachsen innerhalb der mehrachsigen Teiletransporteinrichtung .The advantage of this principle is the possibility of position synchronization on the one hand between press pusher and parts transport device and on the other hand between the individual axes of movement within the multi-axis part transport device.
Da die beiden letztgenannten Anwendungen in Teiletransporteinrichtungen funktionsbedingt keine Kraft- regelung beinhalten, ist deren Einsatz für kraftgeregelte Ziehkissen ungeeignet.Since the two last-mentioned applications in part transport devices do not contain any force regulation due to their function, their use for force-controlled drawing cushions is unsuitable.
Aufgabenstellungtask
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Pressen zu schaffen, bei dem mittels einer einfachen Struktur der Steuerung und Regelung sowie einer geringen Zahl von Schritten im Steuerungs- bzw. Regelungsablauf ein stabiler und präziser Ablauf einerseits in der Phase des kraftgeregelten Ziehvorganges und andererseits in allen Phasen der lagegeregelten Bewegung des Kissens ermöglicht wird.The invention has for its object to provide a method and apparatus for controlling and regulating servo-electric die cushion on presses, in which by means of a simple structure of the control and regulation and a small number of steps in the control or regulation flow a stable and precise sequence on the one hand in the phase of force-controlled drawing process and on the other hand is made possible in all phases of the position-controlled movement of the pad.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zurAccording to the invention the object is achieved by a method for
Steuerung und Regelung von servo-elektrischen Ziehkissen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere detaillierteControl and regulation of servo-electric die cushion solved with the features of claim 1. More detailed
Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben. Die Durchführung des Verfahrens nach denEmbodiments of the method are described in claims 2 to 7. The implementation of the method according to
Ansprüchen 1 bis 7 erfolgt mit einer Vorrichtung mit denClaims 1 to 7 takes place with a device with the
Merkmalen gemäß Anspruch 8. Die Ansprüche 9 bis 14 enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung.Features according to claim 8. The claims 9 to 14 contain further advantageous embodiments of the device.
Das Verfahren und die Vorrichtung zielen neben servo- elektrischen Antrieben ebenso auf servo-hydraulische Antriebe für Ziehkissen in Umformpressen, wobei die Ziehkissen einerseits als die auf das Unterwerkzeug wirkende Ziehkissen im Tisch und andererseits als die auf das Oberwerkzeug wirkende Ziehkissen im Stößel Anwendung finden. Die Ziehkissen können als Einpunkt- oder als Mehrpunkt-Ziehkissen ausgeführt werden. Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Steuerung und Regelung des Ziehkissens das Prinzip der leitwellengesteuerten elektronischen Kurvenscheibenregelung mit der Kraftregelung so kombiniert wird, dass alle Bewegungsphasen des Ziehkissens, die ohne mechanischen Kontakt zum Pressenstößel ablaufen, über elektronische Positions-Kurvenscheiben gesteuert werden, während die Bewegungen mit Kontakt zum Pressenstößel über eine Kraftregelung mit einem wegabhängig gesteuerten Kraftsollwertprofil erfolgen. Ein Vorteil dieses Prinzips ist die vollständige Synchronität der Bewegung des Ziehkissens zur Stößelbewegung, die auch bei Geschwindigkeitsänderungen und Not-Stopps der Stößelbewegung eingehalten wird, ohne dass hierfür spezielle Steuerfunktionen notwendig sind. Gleiches gilt für dieThe method and the device are aimed not only at servo-electric drives but also at servo-hydraulic drives for drawing cushions in forming presses, wherein the drawing cushions are used on the one hand as the die cushion acting on the lower die in the table and on the other hand as the die cushion acting on the upper tool in the tappet. The die cushions can be designed as single-point or multi-point drawing cushions. The core idea of the invention is that, for controlling and regulating the die cushion, the principle of the guide shaft-controlled electronic cam control is combined with the force control so that all movement phases of the die cushion, which take place without mechanical contact with the press ram, are controlled by electronic position cam disks during the movements with contact to the press ram via a force control with a path-dependent controlled force setpoint profile done. An advantage of this principle is the complete synchronism of the movement of the die cushion to the plunger movement, which is maintained even with speed changes and emergency stops of the plunger movement, without special Control functions are necessary. The same applies to the
Synchronität der Druckpunkte von Mehrpunkt-Ziehkissen untereinander und für die Synchronität der Ziehkissenbewegung zu einer bedarfsweise vorhandenen Teiletransporteinrichtung. Wesentlich ist die Möglichkeit, die Umschaltung zwischen Lageregelung und Kraftregelung mit einfachen steuerungstechnischen Mitteln auszuführen. Die Umschaltung kann einerseits über einen Grenzwertschalter erfolgen, der beispielsweise beim Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen eine Regelabweichung auswertet und eine Umschalteinrichtung auf Kraftregelung aktiviert. Andererseits kann der Wechsel von Lage- und Kraftregelung lediglich durch den Verlauf der Positions-Kurvenscheibe relativ zur Position des Stößels bestimmt werden. Verläuft beispielsweise die Kurvenscheibe oberhalb der Stößelposition, wird die Kissenposition durch die Bewegung des Pressenstößels erzwungen. In diesem Fall bewirken die überhöhten Ausgangssignale von Lage- und Geschwindigkeitsregler eine dynamische Kraftbegrenzung, wodurch eine Umschaltung auf Kraftregelung erfolgt. Aus der einfachen Struktur und Funktionsweise der Steuerung ergeben sich neben der Aufwandsreduzierung bei Inbetriebnahme und Instandhaltung verbesserte Voraussetzungen für einen präzisen und reproduzierbaren Ablauf des Ziehvorganges.Synchronicity of the pressure points of multi-point die cushion with each other and for the synchrony of the die cushion movement to an as needed existing part transport device. It is essential to be able to perform the switching between position control and force control with simple control engineering means. The switching can be done on the one hand via a limit value switch, which evaluates a control deviation, for example, when placing the plunger on the die cushion and activates a switching device to force control. On the other hand, the change of position and force control can be determined only by the course of the position cam relative to the position of the plunger. For example, if the cam extends above the plunger position, the pad position is enforced by the movement of the plunger. In this case, the excessive output signals from the position and speed controller cause a dynamic force limitation, whereby a switch to force control takes place. The simple structure and mode of operation of the control system, in addition to the effort reduction during commissioning and maintenance, results in improved conditions for a precise and reproducible sequence of the drawing process.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail by exemplary embodiments. The accompanying drawing shows:
Fig. 1 Aufbau eines Mehrpunkt-Ziehkissens Fig. 2a Vorrichtung in einer ersten Ausgestaltung zurFig. 1 Structure of a multi-point die cushion Fig. 2a device in a first embodiment of the
Steuerung von servo-elektrischen ZiehkissenControl of servo-electric drawing cushion
Fig. 2b Vorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung zur Steuerung von servo-hydraulischen Ziehkissen Fig. 3 Schrittfolge des Verfahrens zur Steuerung servo-geregelter ZiehkissenFig. 2b apparatus in a second embodiment for controlling servo-hydraulic die cushion Fig. 3 step sequence of the method for controlling servo-controlled die cushion
Fig. 4a beispielhafter Bewegungsablauf eines Ziehkissens in der Betriebsart „mit Sperrung" in der unteren LageFig. 4a exemplary movement of a die cushion in the operating mode "with blocking" in the lower layer
Fig. 4b beispielhafter Bewegungsablauf eines Ziehkissens in der Betriebsart „ohne Sperrung"4b exemplary movement of a die cushion in the operating mode "without blocking"
Fig. 5 Blockschaltbild für die Ziehkissenregelung mit elektronischer Kurvenscheibe und partieller Umschaltung auf Kraftregelung in einer ersten Ausgestaltung mit rotatorischer Leitwelle Fig. 6 Blockschaltbild für die Ziehkissenregelung mit elektronischer Kurvenscheibe und partieller Umschaltung auf Kraftregelung in einer zweiten Ausgestaltung mit Lineargeber am Stößel und zwei Kurvenscheiben Fig. 7 Blockschaltbild für die Ziehkissenregelung mit elektronischer Kurvenscheibe in einer dritten Ausgestaltung mit Kraftbegrenzungsregelung5 block diagram for the die cushion control with electronic cam and partial changeover to force control in a first embodiment with rotary guide shaft FIG. 6 block diagram for the die cushion control with electronic cam and partial switching to force control in a second embodiment with linear encoder on the plunger and two cams 7 Block diagram for the die cushion control with electronic cam in a third embodiment with force limitation control
Die Figur 1 zeigt den Aufbau eines als Mehrpunktkissen ausgeführten servo-elektrischen Ziehkissens 8 in einerFIG. 1 shows the structure of a servo-electric die cushion 8 designed as a multipoint cushion in one
Ausgestaltung mit auf die Druckwange 2 wirkendenDesign with acting on the pressure cheek 2
Elektrozylindern 21. Die Elektrozylinder 21 sind imElectric cylinders 21. The electric cylinders 21 are in
Innenbereich der Druckwange 2 angeordnet und stützen sich imInterior of the pressure cheek 2 are arranged and supported in the
Pressentisch 20 ab. Als Linearwandler kommt in dieser Ausgestaltung ein System Spindel/Spindelmutter 3, 23 zumPress table 20 off. As a linear converter comes in this embodiment, a system spindle / spindle nut 3, 23 for
Einsatz. Die mit der Druckwange 2 verbundene Spindelmutter 23 ist drehfest, und axial synchron mit der Druckwange 2 beweglich. Die zugehörige Spindel 3 ist axialfest imCommitment. The spindle nut 23 connected to the pressure cheek 2 is non-rotatable and axially synchronous with the pressure cheek 2 movable. The associated spindle 3 is axially fixed in
Pressentisch 20 drehbar gelagert. Das von der Spindelmutter 23 abgewandte Ende der Spindel 3 steht über eine Kupplung 24 mit einem Servomotor 5 in Wirkverbindung. Die Kraft- Übertragung erfolgt von den Elektrozylindern 21 über die Druckwange 2 und Ziehstifte 25 auf den Blechhalter 22 im Pressenwerkzeug.Press table 20 rotatably mounted. The remote from the spindle nut 23 end of the spindle 3 is connected via a coupling 24 with a servo motor 5 in operative connection. The power is transmitted from the electric cylinders 21 via the pressure cheek 2 and pull pins 25 on the blank holder 22 in the press tool.
Das Ziehkissen 8 kann ebenso anstelle von Elektrozylindern 21 mit Hydraulikzylindern 3a als servo-hydraulisches ZiehkissenThe die cushion 8 may also be used instead of electric cylinders 21 with hydraulic cylinders 3a as a servo-hydraulic die cushion
9 ausgerüstet sein. Vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung mit einer Kombination von Hydraulikzylindern 3a und9 equipped. Also advantageous is an embodiment with a combination of hydraulic cylinders 3a and
Elektrozylindern 21, wobei die Hydraulikzylinder 3a dieElectric cylinders 21, wherein the hydraulic cylinder 3a, the
Krafterzeugung und ein oder mehrere Elektrozylinder 21 die Bewegungsfunktionen wie Vorbeschleunigung, Sperrung in einer definierten Lage, bedarfsweise Rückzug, Ausheben und Hochlauf des Ziehkissens 8 übernehmen.Force generation and one or more electric cylinder 21, the movement functions such as pre-acceleration, blocking in a defined position, if necessary retreat, lifting and run-up of the die cushion 8 take over.
Fig. 2a zeigt den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung mit einem schematisch dargestellten und in Fig. 1 beschriebenen servo-elektrischen Ziehkissen 8, mit der das Verfahren umsetzbar ist. Die Servomotoren 5 sind jeweils mit einem Encoder 6 ausgerüstet, über den die Positions- und Geschwindigkeitserfassung erfolgt. Die Kissenkraft wird durch je einen Kraftaufnehmer 4 für jeden Druckpunkt erfasst. Die Kraftaufnehmer 4 können beispielsweise piezoelektrische oder resistive Dehnungsaufnehmer sein. Alternativ kann die Kissenkraft indirekt über den Motorstrom der Servomotore 5 erfasst werden.Fig. 2a shows the basic structure of the device with a schematically illustrated and described in Fig. 1 servo-electric die cushion 8, with which the method can be implemented. The servomotors 5 are each equipped with an encoder 6, via which the position and speed detection takes place. The cushion force is detected by a respective force transducer 4 for each pressure point. The force transducers 4 may be, for example, piezoelectric or resistive strain transducers. Alternatively, the cushion force can be detected indirectly via the motor current of the servo motors 5.
Die NC-Steuereinrichtung 59 beinhaltet für jeden Druckpunkt des Ziehkissens 8 eine Achsregeleinrichtung 58, die die Lage-, Geschwindigkeits- und Kraftregelung des Druckpunktes übernimmt und die Leistung zur Ansteuerung des Servomotors 5 oder Hydraulikzylinders 3a erzeugt. Die Achsregeleinrichtungen 58 erhalten ihre Führungsgrößen von einer Kurvenscheiben-Steuereinrichtung 56 und einer Kraftsollwert- Steuereinrichtung 57. Beide Einrichtungen werden über eine Leitwelle gesteuert, wobei die Leitwelle entweder durch reale Positionsgeber am Pressenstößel, Pressenantrieb oder am Antrieb eines Teiletransportsystems innerhalb der Presse oder durch ein „virtuelles" Leitwellensignal beispielsweise aus der Steuerung einer Servopresse darstellbar ist.The NC control device 59 includes, for each pressure point of the die cushion 8, an axis control device 58 which controls the position, speed and force of the pressure point takes over and generates the power to control the servomotor 5 or hydraulic cylinder 3a. Both devices are controlled by a Leitwelle, the Leitwelle either by real position encoder on the press ram, press drive or the drive of a parts transport system within the press or by a " virtual "Leitwellensignal example from the control of a servo press can be displayed.
Die Kurvenscheiben-Steuereinrichtung 56 erzeugt leitwellenabhängig Lagesollwerte für die Achsregeleinrichtungen 58. Dabei wird das Prinzip der elektronischen Kurvenscheibe verwendet, wobei jeder Leitwellenposition durch eine Steuerungstabelle oder eine mathematische Funktion eine Kissenposition zugeordnet wird. Die Kraftsollwert- Steuereinrichtung 57 erzeugt Kraftsollwertprofile für die Kraftregelung in den Achsregeleinrichtungen 58. Je nach Anwendung oder teilespezifischer Anforderung kann es sich dabei um einen konstanten Wert oder ein positionsabhängig gesteuertes Kraftprofil für den Ziehbereich und bedarfsweise um zusätzliche Werte für den Kissenhochlauf in der Betriebsart „Ohne Sperrung" handeln.The cam disk control device 56 generates reference position values for the axis control devices 58 depending on the control shaft. The principle of the electronic cam is used, with each pad position being assigned a pad position by a control table or a mathematical function. The force setpoint control device 57 generates force setpoint profiles for the force control in the axis control devices 58. Depending on the application or part-specific requirement, this may be a constant value or a position-dependent controlled force profile for the pull region and, if required, additional values for the cushion run-up in the operating mode "Without Blocking "act.
Aus Figur 2b ist ersichtlich, wie mit dem Verfahren ein servo-hydraulisches Ziehkissen 9 ansteuerbar ist. Die bewegliche Druckwange 2 wird durch zwei Hydraulikzylinder 3a angetrieben. Der Druck in den Hydraulikzylindern 3a wird durch Servo- oder Proportionalventile 5a gesteuert. Die Positionserfassung erfolgt durch lineare Wegaufnehmer 6a an der Druckwange 2 und die Kraftmessung wird durch Druckaufnehmer 4a an den Hydraulikzylindern 3a realisiert. Aus der Anordnung der Signalschnittstellen- (punktierteIt can be seen from FIG. 2b how a servo-hydraulic drawing pad 9 can be controlled by the method. The movable pressure cheek 2 is driven by two hydraulic cylinders 3a. The pressure in the hydraulic cylinders 3a is controlled by servo or proportional valves 5a. The position detection is carried out by linear displacement sensor 6a on the pressure cheek 2 and the force measurement is realized by pressure sensor 4a on the hydraulic cylinders 3a. From the arrangement of the signal interface (dotted
Linien) ist ersichtlich, wie das servo-hydraulische Ziehkissen 9 mit der in Fig. 2a dargestellten NC- Steuereinrichtung 59 kombinierbar sind. Die Möglichkeit dieser Kombination gilt ebenso für die in den Figuren 5, 6 und 7 beschriebenen Ausgestaltungen der Ziehkissenregelung. Die Funktionsweise der Achsregeleinrichtungen 58 und der Leistungsverstärker ist in diesem Fall auf die Anforderungen des hydraulischen Systems angepasst.Lines) it can be seen how the servo-hydraulic die cushion 9 can be combined with the NC control device 59 shown in FIG. 2a. The possibility of this combination also applies to the embodiments of the die cushion control described in FIGS. 5, 6 and 7. The operation of the axis control devices 58 and the power amplifier is adapted in this case to the requirements of the hydraulic system.
In Fig. 3 ist das vorgeschlagene Verfahren in Form einer Schrittfolge dargestellt.In Fig. 3, the proposed method is shown in the form of a sequence of steps.
In der ersten Vorbereitungsphase 31 wird der gewünschte teile- und betriebsartenspezifische Bewegungsablauf des Ziehkissens 8, 9 vorgegeben. Dabei berechnet die Steuerung eine so genannte elektronische Positions-Kurvenscheibe 12, die den Soll-Verlauf der Kissenposition 13 in Abhängigkeit von der Stößelposition 11 beinhaltet.In the first preparation phase 31, the desired part and mode specific movement of the die cushion 8, 9 is specified. The controller calculates a so-called electronic position cam 12, which includes the desired course of the pad position 13 in dependence on the plunger position 11.
In zweiter Vorbereitungsphase 32 erfolgt die Vorgabe des gewünschten Kraftverlaufs des Ziehkissens 8, 9 während des Ziehvorganges. Die Steuerung berechnet dabei ein Kraftsollwertprofil, dass den Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Stößel- und / oder Kissenposition 11, 13 beinhaltet.In the second preparation phase 32, the specification of the desired force curve of the die cushion 8, 9 takes place during the drawing process. The controller calculates a force setpoint profile that includes the force curve as a function of the plunger and / or cushion position 11, 13.
Die Positions-Kurvenscheibe 12 und das Kraftsollwertprofil werden in Form einer Tabelle, einer mathematischen Funktion oder einer Kombination aus beiden in der Steuerung gespeichert .The position cam 12 and the force command value profile are stored in the form of a table, a mathematical function or a combination of both in the controller.
Diese beiden Vorbereitungsphasen 31, 32, deren Reihenfolge als Vorbereitung für den eigentliche Zyklus beliebig wählbar ist, können entweder manuell über eine entsprechende Bedienoberfläche eingegeben oder aus einem Speicher abgerufen werden. Es ist ebenso denkbar, diese beiden Schritte für ein neues Teil schon auszuführen, während der Bewegungszyklus für das vorherige Teil noch ausgeführt wird.These two preparation phases 31, 32, the order of which is arbitrarily selectable in preparation for the actual cycle, can either be input manually via an appropriate user interface or retrieved from a memory. It is also conceivable these two steps for one execute new part while the motion cycle for the previous part is still in progress.
Nach dem Startsignal 37 beginnt mit dem ersten Verfahrensschritt 33 der zyklische Ablauf der Funktionen des Ziehkissens 8, 9, die je nach Betriebsart auch aus den Figuren 4a und 4b ersichtlich sind. Bis zur Phase des Aufsetzens des Stößels auf das Ziehkissen wird die Kissenposition 13 durch eine Lageregelung beeinflusst, die ihren Sollwert aus der entsprechend der aktuellen Stößelposition 11 ausgelesenen Positions-Kurvenscheibe 12 erhält. Durch den Verlauf der Positions-Kurvenscheibe 12 wird das Ziehkissen 8, 9 zunächst in seiner oberen Lage gehalten und anschließend kurz vor dem Auftreffen des Stößels vorbeschleunigt.After the start signal 37, the cyclic sequence of the functions of the die cushion 8, 9, which can also be seen in FIGS. 4a and 4b, depending on the operating mode, begins with the first method step 33. Until the phase of placing the plunger on the die cushion, the pad position 13 is influenced by a position control, which receives its desired value from the position corresponding to the current plunger position 11 position cam 12. Due to the course of the position cam 12, the die cushion 8, 9 is initially held in its upper position and then vorbeschleunigt shortly before the impingement of the plunger.
Im zweiten Verfahrensschritt 34 wird beim Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen 8, 9 auf Kraft- oder Drehmomentenregelung mit einer ersten Umschaltbedingung 38 umgeschaltet. Die erste Umschaltbedingung 38 kann durch das Erreichen einer bestimmten Stößelposition 11, einer definierten Regelabweichung oder durch einen definierten Verlauf der Positions-Kurvenscheibe 12 in Verbindung mit einer Kraftbegrenzungsregelung erfüllt werden. Die zugehörigen Ausgestaltungen sind in Figuren 5 und 7 beschrieben.In the second method step 34, when the ram is placed on the die cushion 8, 9, it switches over to force or torque control with a first switchover condition 38. The first switching condition 38 can be met by reaching a certain plunger position 11, a defined control deviation or by a defined course of the position cam 12 in conjunction with a force limiting control. The associated embodiments are described in Figures 5 and 7.
Im dritten Verfahrensschritt 35 erfolgt vom Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen 8, 9 bis zum Ende der gemeinsamen Bewegung von Stößel und Ziehkissen 8, 9 eine Kraft- oder Drehmomentenregelung, die ihren Sollwert aus dem entsprechend der aktuellen Kissen- oder Stößelposition 13, 11 ausgelesenen Kraftsollwertprofil erhält. Im vierten Verfahrensschritt 36 erfolgt je nach vorgewählterIn the third method step 35 takes place from placement of the plunger on the die cushion 8, 9 until the end of the common movement of plunger and die 8, 9 a force or torque control, the setpoint from the according to the current pillow or plunger position 13, 11 read Force setpoint profile receives. In the fourth method step 36 takes place depending on the preselected
Betriebsart des Ziehkissens 8, 9 entweder in der unteren Lage oder zu Beginn der Endlagendämpfung des Kissenhochlaufes nach einer zweiten Umschaltbedingung 39 wieder ein Umschalten auf Lageregelung mit Positions-Kurvenscheibe 12. Die zweiteOperating mode of the die cushion 8, 9 either in the lower layer or at the beginning of the cushion cushion runoff cushioning after a second switching condition 39 again switching to position control with position cam 12. The second
Umschaltbedingung 39 kann entweder durch das Erreichen einer bestimmten Stößel- bzw. Kissenposition 11, 13 einer definierten Regelabweichung oder durch einen bestimmtenSwitching condition 39 can either by reaching a certain plunger or cushion position 11, 13 of a defined deviation or by a specific
Verlauf der Positions-Kurvenscheibe 12 in Verbindung mit einer Kraftbegrenzungsregelung erfüllt werden.Course of the position cam 12 can be met in conjunction with a force limiting control.
Anschließend wird der zyklische Bewegungsablauf mit dem ersten Verfahrensschritt 33 fortgesetzt. Durch den Verlauf der Positions-Kurvenscheibe 12 werden je nach gewählter Betriebsart des Ziehkissens 8, 9 die Bewegungsfunktionen Sperren beziehungsweise Rückzug in der unteren Lage, Ausheben des Teils, Kissenhochlauf und Endlagendämpfung 19 mit anschließender Rast in der oberen Lage ausgeführt.Subsequently, the cyclic motion sequence is continued with the first method step 33. Due to the course of the position cam 12 depending on the selected operating mode of the die cushion 8, 9, the movement functions locks or retreat in the lower position, lifting the part, cushion run-up and cushioning 19 executed with subsequent rest in the upper position.
Die in Fig.3 dargestellte Schrittfolge des Ablaufes der Funktionen des Ziehkissens 8, 9 ist aus den Figuren 4a und 4b grafisch ersichtlich.The sequence of steps of the functions of the die cushion 8, 9 shown in FIG. 3 can be seen graphically from FIGS. 4a and 4b.
Die Figur 4a stellt einen typischen Bewegungsablauf des Ziehkissens 8, 9 in der Betriebsart „Mit Sperrung" in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren dar. In dieser Betriebsart erfolgt der Kissenhochlauf nicht unmittelbar nach Durchlauf des unteren Umkehrpunktes des Stößels, sondern die Bewegung des Ziehkissens 8, 9 wird zunächst gesperrt und der Hochlauf erfolgt zeitlich gegenüber der Stößelbewegung verzögert. Dargestellt sind die Stößelposition 11, die Kissenposition 13 und eine Positions-Kurvenscheibe 12 als zeit- oder kurbelwinkelabhängiger Verlauf. In einer ersten Phase 14 erfolgt die Lageregelung mit elektronischer Positions-Kurvenscheibe 12, wobei die Kissenposition 13 der Positions-Kurvenscheibe 12 folgt und die Rast in der oberen Lage und die Vorbeschleunigung des Ziehkissens 8, 9 steuert. Dies entspricht dem ersten Verfahrensschritt 33 nach Fig. 3.FIG. 4a shows a typical movement sequence of the die cushion 8, 9 in the "blocked" mode in connection with the proposed method. In this mode, the cushion run-up does not take place immediately after passing through the lower reversal point of the tappet but the movement of the die cushion 8, 9 is initially blocked and the run-up takes place with a time delay relative to the plunger movement The plunger position 11, the cushion position 13 and a position cam 12 are shown as time- or crank angle-dependent course. In a first phase 14, the position control takes place with electronic position cam 12, wherein the pad position 13 of the position cam 12 follows and the rest in the upper position and the pre-acceleration of the die cushion 8, 9 controls. This corresponds to the first method step 33 according to FIG. 3.
Im Auftreffpunkt 17 erfolgt die Umschaltung auf Kraftregelung entsprechend dem zweiten Verfahrensschritt 34 aus Fig. 3. In der sich anschließenden zweiten Phase 15 erfolgt dieIn the point of impact 17, the switchover to force control takes place according to the second method step 34 of FIG. 3. In the subsequent second phase 15, the
Kraftregelung mit definiertem Kraftsollwertprofil entsprechend dem dritten Verfahrensschritt 35 aus Fig. 3. In dieser Phase kann die Positions-Kurvenscheibe 12 unwirksam sein. Der Verlauf der Positions-Kurvenscheibe ist in dieserForce control with defined force setpoint profile corresponding to the third method step 35 of FIG. 3. In this phase, the position cam 12 may be ineffective. The course of the position cam is in this
Phase nur dann wirksam, wenn die Umschaltung aufPhase only effective when switching to
Kraftregelung nach der in Fig. 7 dargestellten Ausgestaltung mit Kraftbegrenzung realisiert wird. Dabei muss der Verlauf der Positions-Kurvenscheibe 12 oberhalb der durch die Stößelposition 11 erzwungenen Kissenposition 13 liegen.Force control is realized according to the embodiment shown in Fig. 7 with force limitation. The course of the position cam 12 must be above the enforced by the plunger position 11 pad position 13.
Im unteren Umkehrpunkt 18 erfolgt in Analogie zum vierten Verfahrensschritt 36 nach Fig. 3 das Umschalten auf Lageregelung mit elektronischer Positions-Kurvenscheibe 12. Die sich anschließende dritte Phase 16 beinhaltet die Bewegungsfunktionen Kissenrückzug und Sperrung in der unteren Lage, Ausheben des Teils, Kissenhochlauf, Endlagendämpfung und Rast in der oberen Lage. Der Ablauf wiederholt sich zyklisch mit der eingangs beschriebenen ersten Phase 14. Die genannten Bewegungsfunktionen sind im Verlauf der Positions- Kurvenscheibe 12 enthalten und werden durch die Lageregelung in Abhängigkeit von der als Leitwelle dienenden Stößelposition 11 ausgeführt. Aus Fig. 4b ist ein typischer Bewegungsablauf des Ziehkissens 8, 9 in der Betriebsart „Ohne Sperrung" im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Steuerungsverfahren ersichtlich. Dargestellt sind analog zur Fig. 4a die Stößelposition 11, die Kissenposition 13 und eine Positions-Kurvenscheibe 12 als zeit- oder kurbelwinkelabhängiger Verlauf.In the lower reversal point 18 takes place in analogy to the fourth step 36 of FIG. 3 switching to position control with electronic position cam 12. The subsequent third phase 16 includes the movement functions pillow retraction and blocking in the lower layer, lifting the part, cushion run-up, cushioning and rest in the upper position. The sequence is repeated cyclically with the first phase 14 described above. The said movement functions are contained in the course of the position cam 12 and are performed by the position control in dependence on the serving as a guide shaft tappet position 11. A typical movement sequence of the die cushion 8, 9 in the "without blocking" mode of operation in connection with the proposed control method is shown in Fig. 4b. Analogously to Fig. 4a, the plunger position 11, the cushion position 13 and a position cam 12 are shown as time or crank angle dependent course.
Nach der ersten und zweiten Phase 14, 15 mit jeweils analogem Ablauf nach Fig. 4 erfolgt der Kissenhochlauf unmittelbar nach dem unteren Umkehrpunkt 18, wobei das Ziehkissen 8, 9 unverzögert der Stößelbewegung folgt. Im unteren UmkehrpunktAfter the first and second phases 14, 15, each with an analogous sequence according to FIG. 4, the cushion run-up takes place immediately after the lower turning point 18, wherein the drawing cushion 8, 9 follows the ram movement without delay. In the lower turning point
18 wird die Kraftregelung fortgesetzt. Dazu enthält das18, the force control is continued. This includes that
Kraftsollwertprofil einen oder mehrere zusätzliche Werte, die so bemessen sind, dass das Ziehkissen 8, 9 derForce setpoint profile one or more additional values that are dimensioned so that the die cushion 8, 9 of the
Aufwärtsbewegung des Stößels folgt und das umgeformte Teil aushebt. Zu Beginn der Endlagendämpfung 19 erfolgt dasUpward movement of the plunger follows and lifts the formed part. At the beginning of the end position damping 19 is the
Umschalten auf Lageregelung, so dass die Endlagendämpfung und die Rast in der oberen Lage durch die Positions-Kurvenscheibe 12 vorgegeben werden und der Ablauf sich zyklisch wiederholt.Switching to position control, so that the end position damping and the rest in the upper position are specified by the position cam 12 and the process repeats cyclically.
Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen Anwendungsbeispiele und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Ziehkissenregelung mit elektronischer Kurvenscheibe und partieller Umschaltung auf Kraftregelung in Form von Blockschaltbildern.Figures 5, 6 and 7 show application examples and advantageous embodiments of the proposed die cushion control with electronic cam and partial switching to force control in the form of block diagrams.
Die erste Ausgestaltung nach Fig. 5 beinhaltet eine Kurvenscheibensteuerfunktion 41 zum Berechnen, Speichern und leitwellenabhängigen Auslesen von Positions-Kurvenscheiben 12, eine Kraftsollwertsteuerfunktion 42 zum Berechnen, Speichern und positionsabhängigen Auslesen von Kraftsollwertprofilen und eine Achsregeleinrichtung 58, die aus den drei Regelkreisen Lageregler 43, Geschwindigkeitsregler 44 und Kraftregler 45 sowie der Umschalteinrichtung für Reglersollwerte 49 und dem Leistungsverstärker 46 besteht.The first embodiment according to FIG. 5 includes a cam control function 41 for calculating, storing and monitoring shaft-dependent read-out of position cam disks 12, a force setpoint control function 42 for calculating, storing and position-dependent readout of force setpoint profiles and an axis controller 58 which consists of the three control loops position controller 43, speed controller 44 and force regulator 45 and the switching device for Controller setpoint 49 and the power amplifier 46 is.
Alle drei Regelkreise werden durch Rückführung der entsprechenden Istwerte geschlossen. Der Lage-Istwert wird vom Encoder 6 geliefert. Der Geschwindigkeits-Istwert wird durch ein Differenzierglied 47 aus dem Lage-Istwert erzeugt und der Kraft-Istwert wird durch den Kraftaufnehmer 4 erfasst .All three control loops are closed by returning the corresponding actual values. The actual position value is supplied by the encoder 6. The actual speed value is generated by a differentiator 47 from the actual position value and the actual force value is detected by the force transducer 4.
Der Funktionsablauf wird durch die Leitwelle i, die hier dem Kurbelwinkel der Presse entspricht, folgendermaßen gesteuert:The functional sequence is controlled by the guide shaft i, which here corresponds to the crank angle of the press, as follows:
Wenn sich der Pressenstößel von seinem oberen Umkehrpunkt bis zum Auftreffpunkt 17 auf das Ziehkissen 8, 9 bewegt, werden durch die Kurvenscheibensteuerfunktion 41 fortlaufend Lage- Sollwerte an den Lageregler 43 übergeben. Dem Lageregler 43 ist der Geschwindigkeitsregler 44 nachgeordnet, der wiederum über die Umschalteinrichtung 49 den Kraftregler 45 ansteuert. In dieser Konstellation arbeiten die drei kaskadierten Regler als Lageregelung, so dass der über einen Leistungsverstärker 46 angesteuerte Servomotor 5 und die wirkverbundene Druckwange 2 der Positions-Kurvenscheibe 12 folgt. Auf diese Weise wird die erste Bewegungsphase des Ziehkissens 8, 9, bestehend aus Rast in der oberen Lage und Vorbeschleunigung gesteuert .When the press ram moves from its upper reversal point to the impact point 17 on the die cushion 8, 9, position values are continuously transferred to the position controller 43 by the cam control function 41. The position controller 43 is followed by the speed controller 44, which in turn controls the force controller 45 via the switching device 49. In this constellation, the three cascaded controllers operate as position control, so that the servo motor 5 controlled via a power amplifier 46 and the actively connected pressure cheek 2 follow the position cam 12. In this way, the first movement phase of the die cushion 8, 9, consisting of locking in the upper layer and pre-acceleration is controlled.
Beim Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen 8, 9 wird die Funktionseinheit zur Regierumschaltung 55 wirksam, die in dieser Ausgestaltung aus Grenzwertschalter 48 und Umschalteinrichtung für Reglersollwerte 49 besteht. Dabei wird durch den Grenzwertschalter 48, der im Auftreffpunkt 17 eine Regelabweichung auswertet, mittels Umschalteinrichtung 49 auf Kraftregelung umgeschaltet. Damit sind Lage- und Geschwindigkeitsregler 43, 44 wirkungslos und der Kraftregler 45 erhält seine Sollwerte von der Kraftsollwertsteuerfunktion 42. Diese erzeugt fortlaufend Sollwerte durch Stößel- oder kissenpositionsabhängiges Auslesen des gespeicherten Kraftsollwertprofils. Auf diese Weise wird die zweite PhaseWhen placing the plunger on the die cushion 8, 9, the function unit for government switching 55 is effective, which consists in this embodiment of limit value switch 48 and switching device for controller setpoint 49. In this case, by the limit value switch 48, which evaluates a deviation in the impact point 17, switched by means of switching means 49 to force control. Thus, position and speed controller 43, 44 are ineffective and the force controller 45 receives its setpoint values from the force setpoint control function 42. This continuously generates setpoints by ram or pillow position-dependent readout of the stored Power setpoint profile. This is the second phase
15 des Ziehkissens 8, 9 ab Auftreffpunkt 17 bis zum Ende der gemeinsamen Bewegung von Stößel und Ziehkissen 8, 9 gesteuert .15 of the die cushion 8, 9 controlled from impact point 17 to the end of the common movement of plunger and die cushion 8, 9.
Anschließend wird mittels Umschalteinrichtung 49 entweder bei der Funktion „Mit Sperrung" in der unteren Lage des Ziehkissens 8, 9 oder bei der Funktion „Ohne Sperrung" zu Beginn der Endlagendämpfung 19 des Kissenhochlaufes wieder auf Lageregelung mit Positions-Kurvenscheibe 12 umgeschaltet. Die Lageregelung bleibt bis zum nächsten Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen 8, 9 aktiv, so dass sich der Bewegungszyklus wie oben beschrieben fortsetzt.Subsequently, by means of switching means 49 either in the function "with blocking" in the lower layer of the die cushion 8, 9 or in the function "without blocking" at the beginning of the cushioning 19 of the cushion run-up again switched to position control with position cam 12. The position control remains active until the next placement of the plunger on the die cushion 8, 9, so that the movement cycle continues as described above.
Bei bestimmten Anwendungen oder bei hydraulischen Pressen kann es erforderlich sein, die Stößelposition 11 direkt mit linearen Wegaufnehmern 7 zu erfassen.In certain applications or hydraulic presses, it may be necessary to detect the plunger position 11 directly with linear transducers 7.
Die Figur 6 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Ziehkissenregelung, die einen linearen Wegaufnehmer 7 am Pressenstößel als Leitwelle verwendet. Im Gegensatz zum rotatorischen Positionsgeber 1 ist eine Unterscheidung zwischen Abwärts- und Aufwärtsbewegung nicht mehr direkt durch das Leitwellensignal möglich. Dazu werden zwei Kurvenscheiben mit jeweils einer Positions-Kurvenscheibe 50 für die Steuerfunktion Abwärts und einer Positions- Kurvenscheibe 51 für die Steuerfunktion Aufwärts verwendet. Die Umschaltung erfolgt durch eine Umschalteinrichtung 53, die über einen von dem rotatorischen Positionsgeber 1 erzeugten Schaltnocken 52 gesteuert wird. Die Umschaltung kann alternativ auch durch eine virtuelle Leitwelle, eine Einrichtung zur Richtungserkennung oder ein Steuersignal aus der Ablaufsteuerung für die Stößelbewegung erfolgen. Die weitere Funktionsweise entspricht der ersten Ausgestaltung nach Fig. 5.FIG. 6 shows a second embodiment of the die cushion control which uses a linear position sensor 7 on the press ram as a guide shaft. In contrast to the rotary position sensor 1, a distinction between downward and upward movement is no longer possible directly by the guide wave signal. For this purpose, two cams are used, each with a position cam 50 for the control function down and a position cam 51 for the control function up. Switching is effected by a switching device 53, which is controlled via a switching cam 52 generated by the rotary position sensor 1. Alternatively, the switching can also take place by means of a virtual guide shaft, a device for direction detection or a control signal from the sequence control for the slide movement. The another mode of operation corresponds to the first embodiment according to FIG. 5.
Es ist ebenso denkbar, nur eine Kurvenscheibe zu verwenden und das zugehörige Positionssignal des linearen Wegaufnehmers 7 umzuschalten oder rechnerisch anzupassen.It is also conceivable to use only one cam and to switch the associated position signal of the linear position sensor 7 or to adjust it mathematically.
In der dritten Ausgestaltung nach Fig. 7 wird als Funktionseinheit zur Regierumschaltung 55 eine Einrichtung zur dynamischen Kraftbegrenzung 54 verwendet. Diese Einrichtung begrenzt das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers 44 auf einen dynamisch vorgebbaren Maximalwert, der von der Kraftsollwertsteuerfunktion 42 erzeugt wird. Auf diese Weise wird der Wechsel zwischen Lageregelung und Kraftregelung lediglich durch den Verlauf der Positions- Kurvenscheibe 12 relativ zur Stößelposition 11 bestimmt.In the third embodiment according to FIG. 7, a device for dynamic force limitation 54 is used as a functional unit for regulating changeover 55. This device limits the output signal of the speed controller 44 to a dynamically predefinable maximum value, which is generated by the force setpoint control function 42. In this way, the change between position control and force control is determined only by the course of the position cam 12 relative to the plunger position 11.
Verläuft die Positions-Kurvenscheibe 12 unterhalb der Stößelposition 11, ist die Kraftbegrenzung nicht wirksam und das System befindet sich in Lageregelung, so dass das Ziehkissen 8, 9 der Kurvenscheibe folgt. Verläuft dagegen die Positions-Kurvenscheibe 12 oberhalb der Stößelposition 11, wird die Kissenposition 13 durch die Bewegung des Pressenstößels erzwungen. In diesem Fall werden die Ausgangssignale von Lage- und Geschwindigkeitsregler so groß, dass die Kraftbegrenzung wirkt. Damit befindet sich das System in Kraftregelung und das Kraftsollwertprofil wird wirksam.If the position cam 12 runs below the plunger position 11, the force limitation is not effective and the system is in position control, so that the die cushion 8, 9 follows the cam. If, on the other hand, the position cam 12 runs above the tappet position 11, the cushion position 13 is forced by the movement of the press tappet. In this case, the output signals of the position and speed controller become so large that the force limitation is effective. Thus, the system is in force control and the force setpoint profile is effective.
Gegenüber der ersten und zweiten Ausgestaltung ist vorteilhaft keine mit zusätzlichen Elementen gesteuerte Reglerumschaltung erforderlich. BezugszeichenlisteCompared to the first and second embodiment advantageously no controlled with additional elements controller switching is required. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 rotatorische Positionsgeber als Leitwelle1 rotary position sensor as a guide shaft
2 Druckwange 3 Spindel2 pressure cheek 3 spindle
3a Hydraulikzylinder3a hydraulic cylinder
4 Kraftaufnehmer 4a Druckaufnehmer4 load cells 4a pressure transducer
5 Servomotor 5a Servo- oder Proportionalventil5 servomotor 5a Servo or proportional valve
6 Encoder βa linearer Wegaufnehmer am Kissen6 Encoder βa linear transducer on the cushion
7 linearer Wegaufnehmer am Stößel ais Leitwelle7 Linear transducer on the ram as a guide shaft
8 servo-elektrisches Ziehkissen 9 servo-hydraulisches Ziehkissen8 servo-electric drawing cushion 9 servo-hydraulic drawing cushion
11 Stößelposition11 ram position
12 Positions-Kurvenscheibe12 position cam
13 Kissenposition 14 erste Phase13 pillow position 14 first phase
15 zweite Phase15 second phase
16 dritte Phase16 third phase
17 Auftreffpunkt17 impact point
18 unterer Umkehrpunkt 19 Beginn der Endlagendämpfung 20 Pressentisch18 lower reversal point 19 beginning of end position damping 20 press table
21 Elektrozylinder21 electric cylinders
22 Blechhalter22 plate holder
23 Spindelmutter 24 Kupplung23 Spindle nut 24 Coupling
25 Ziehstifte25 pull pins
31 erste Vorbereitungsphase31 first preparation phase
32 zweite Vorbereitungsphase 33 erster Verfahrensschritt32 second preparation phase 33 first method step
34 zweiter Verfahrensschritt34 second process step
35 dritter Verfahrensschritt35 third process step
36 vierter Verfahrensschritt36 fourth step
37 Startsignal 38 erste Umschaltbedingung37 start signal 38 first switching condition
39 zweite ümschaltbedingung39 second switchover condition
41 Kurvenscheibensteuerfunktion41 cam control function
42 Kraftsollwertsteuerfunktion 43 Lageregler42 Force setpoint control function 43 Position controller
44 Geschwindigkeitsregler44 speed control
45 Kraft- oder Drehmomentenregler45 force or torque controller
46 Leistungsverstärker46 power amplifiers
47 Differenzierglied 48 Grenzwertschalter47 differentiator 48 limit value switch
49 Umschalteinrichtung für Reglersollwerte 50 Positions-Kurvenscheibe für die Steuerfunktion Abwärts49 Switching device for controller setpoints 50 position cam for the control function downwards
51 Positions-Kurvenscheibe für die Steuerfunktion Aufwärts51 Position cam for the control function Upwards
52 Schaltnocken52 switching cams
53 Umschalteinrichtung für Kurvenscheiben 54 Dynamische Kraftbegrenzung53 Switching device for cam discs 54 Dynamic force limitation
55 Funktionseinheit zur Regierumschaltung55 Function unit for control switching
56 Kurvenscheiben-Steuereinrichtung56 cam control device
57 KraftSollwert-Steuereinrichtung57 force setpoint control device
58 Achsregeleinrichtung 59 NC-Steuereinrichtung 58 Axis control device 59 NC control device

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen mit einer NC- Steuereinrichtung (59) , die die Positionen, Geschwindigkeiten und Kräfte der als Aktoren ausgebildeten Servomotore (5) oder Hydraulikzylinder (3a) so regelt, dass während der Stößelbewegung bis zum Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) die Kissenposition (13) durch eine Lageregelung beeinflusst wird, die ihren Sollwert aus einer entsprechend der aktuellen Leitwellenposition ausgelesenen Positions-Kurvenscheibe (12) erhält, dass im Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) auf Kraftregelung umgeschaltet wird, dass ab Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) bis zum unteren Umkehrpunkt eine Kraft mit aus der Leitwellenposition ausgelesenen Kraftsollwert erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass während der Stößelbewegung bis zum Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) die Kissenposition (13) zusätzlich zur Lageregelung durch eine Geschwindigkeitsregelung beeinflusst wird, die ihren Istwert durch Differenzierung aus dem Lageistwert vom Encoder (6) erhält, dass im Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen1. A method for controlling and regulating servo-electric die cushioning on forming presses with an NC control device (59), which controls the positions, speeds and forces of the servo motors designed as actuators (5) or hydraulic cylinders (3a), that during the plunger movement up to the impact point (17) of the plunger on the die cushion (8, 9), the cushion position (13) is influenced by a position control, which receives its desired value from a position corresponding to the current Leitwellenposition position cam (12) that in the point of impact (17 ) of the plunger on the die cushion (8, 9) is switched to force control that from impact point (17) of the plunger on the die cushion (8, 9) to the lower reversal point, a force with read out from the Leitwellenposition force setpoint, characterized in that during the plunger movement to the impact point (17) of the plunger on the die cushion (8, 9), the cushion position (13) in addition z For position control is influenced by a speed control, which receives its actual value by differentiation from the actual position value of the encoder (6) that in the impact point (17) of the plunger on the die cushion
(8, 9) die Umschaltung zwischen Lage- und Kraft- oder(8, 9) the switching between position and force or
Drehmomentenregelung entweder durch Auswertung einer maximalen Regelabweichung des Lage- (43) oder Geschwindigkeitsreglers (44) erfolgt oder durch eine permanent wirksame dynamische Kraftbegrenzung (54) in Verbindung mit dem Verlauf der Positions- Kurvenscheibe (12) erfolgt, wobei sich der Verlauf imTorque control either by evaluating a maximum control deviation of the position (43) or speed controller (44) or by a permanently effective dynamic force limit (54) in conjunction with the course of the position Cam (12) takes place, wherein the course in
Bereich vom Aufsetzen des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) bis zum Ende der gemeinsamen Bewegung mit dem Stößel oberhalb der vom Stößel erzwungenen Kissenposition (13) befindet, dass ab Auftreffpunkt (17) des Stößels auf das Ziehkissen (8, 9) bis zum Ende der gemeinsamen Bewegung mit dem Stößel, betriebsartenabhängig auch über den unteren Umkehrpunkt hinaus eine Kraft- oder Drehmomentenregelung erfolgt, die ihren Sollwert aus einem entsprechend der aktuellen Kissen- (13), Stößel- (11) oder Leitwellenposition ausgelesenen Kraftsollwertprofil erhält, undRange from the placement of the plunger on the die cushion (8, 9) to the end of the common movement with the plunger above the plunger forced by the plunger position (13) that from the point of impact (17) of the plunger on the die cushion (8, 9) to to the end of the common movement with the plunger, depending on the mode of operation also beyond the lower reversal point, a force or torque control takes place, which receives its setpoint from a corresponding to the current cushion (13), ram (11) or Leitwellenposition read force setpoint profile, and
dass je nach vorgewählter Betriebsart des Ziehkissens (8, 9) entweder im unteren Umkehrpunkt (18) oder zu Beginn der Endlagendämpfung (19) des Kissenhochlaufes einthat depending on the preselected mode of the die cushion (8, 9) either in the lower reversal point (18) or at the beginning of the cushioning (19) of the cushion run-up
Umschalten auf Lageregelung mit Positions-KurvenscheibeSwitching to position control with position cam
(12) erfolgt und der Bewegungsablauf zyklisch fortgesetzt wird.(12) takes place and the motion sequence is continued cyclically.
2. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn des Verfahrensablaufes der Bewegungsablauf des Ziehkissens (8, 9) neben der Vorbeschleunigungsphase je nach gewählter Betriebsart des Ziehkissens (8, 9) die Phasen ohne Sperrung und mit Sperrung beziehungsweise Rückzug in der unteren Lage, Ausheben des Teils, Kissenhochlauf und Endlagendämpfung 19 mit anschließender Rast in der oberen Lage in Abhängigkeit von der Stößel- (11) oder Leitwellenposition eingegeben, berechnet und als elektronische Positions-Kurvenscheibe (12,) in der NC- Steuereinrichtung (59) gespeichert wird sowie der gewünschte Kraftverlauf im Ziehbereich in Abhängigkeit von der Kissen- (13), Stößel- (11) oder2. A method for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 1, characterized in that prior to the start of the process sequence of movement of the die cushion (8, 9) in addition to the pre-acceleration depending on the selected operating mode of the die cushion (8, 9) Phases without blocking and with blocking or retreat in the lower layer, lifting the part, cushion run-up and cushioning 19 with subsequent rest in the upper position depending on the plunger (11) or Leitwellenposition entered, calculated and used as an electronic position cam (12 ,) is stored in the NC control device (59) as well as the desired force curve in the pulling region in dependence from the pillow (13), pestle (11) or
Leitwellenposition eingegeben, berechnet und als Kraftsollwertprofil in der NC-Steuereinrichtung (59) gespeichert wird,Leitwellenposition entered, calculated and stored as a force setpoint profile in the NC controller (59),
3. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein positionsabhängiges Kraftprofil für den Kissenhochlauf in der Betriebsart „ohne Sperrung" in Abhängigkeit von der Kissen- (13), Stößel- (11) oder Leitwellenposition eingegeben, berechnet und als Kraftsollwertprofil in der NC-Steuereinrichtung (59) speicherbar ist.3. A method for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 2, characterized in that a position-dependent force profile for the cushion run-up in the operating mode "without blocking" in dependence on the pillow (13), ram (11) or Leitwellenposition entered, calculated and stored as a force setpoint profile in the NC control device (59).
4. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an ümformpressen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Phase der Kraftregelung der Verlauf der Positionskurvenscheibe (12) oberhalb der durch die Stößelposition (11) erzwungenen Kissenposition (13) in der NC-Steuereinrichtung (59) gespeichert wird.4. A method for controlling and regulating servo-electric die cushion on ümformpressen according to claim 2, characterized in that for the phase of the force control of the course of the position cam disc (12) above the by the plunger position (11) forced cushion position (13) in the NC Control device (59) is stored.
5. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheiben- Steuereinrichtung (56) Sollwerte für Positions- Kurvenscheiben (12) berechnet, speichert und in Abhängigkeit von einer Leitwelle ausliest.5. Method for controlling and regulating servo-electric drawing cushions on forming presses according to claim 1, characterized in that the camming disk control device (56) calculates, stores and reads setpoint values for position cams (12) as a function of a guide shaft.
6. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsollwert- Steuereinrichtung (57) Sollwerte für Kraftsollwertprofile (42) berechnet, speichert und in Abhängigkeit von einer Leitwelle oder Kissenposition (13) ausliest.6. A method for controlling and regulating servo-electric die cushion on forming presses according to claim 1, characterized in that the force setpoint control means (57) calculates setpoints for force setpoint profiles (42), stores and in dependence on a Read out guide shaft or pillow position (13).
7. Verfahren zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions-Kurvenscheibe7. A method for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 2, characterized in that the position cam
(12) und das Kraftsollwertprofil in Form einer Tabelle, einer mathematischen Funktion oder einer Kombination aus beiden in der Steuerung speicherbar sind.(12) and the force setpoint profile in the form of a table, a mathematical function or a combination of both in the controller can be stored.
8. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen mit einer NC- Steuereinrichtung (59), die die Positionen, Geschwindigkeiten und Kräfte der als Aktoren ausgebildeten Servomotore (5) oder Hydraulikzylinder (3a) so regelt, dass sich der für den Ziehvorgang erforderliche Bewegungs- und Kraftverlauf einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurvenscheiben- Steuereinrichtung (56) und eine Kraftsollwert- Steuereinrichtung (57) mit mindestens einer Achsregeleinrichtung (58) wirkverbunden sind, die eine Funktionseinheit zur Regierumschaltung (55) zwischen Lage- und Kraftregelung aufweist .8. An apparatus for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses with an NC control device (59), which controls the positions, speeds and forces of actuators designed as servo motors (5) or hydraulic cylinder (3a), that for adjusting the movement and force curve required for the drawing process, characterized in that a cam disc control device (56) and a force setpoint control device (57) are operatively connected to at least one axis control device (58), which comprises a functional unit for regulating changeover (55) between the position and Force control has.
9. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Leitwelle zum Auslesen der Positions-Kurvenscheibe (12) durch einen realen rotatorischen Positionsgeber (1) am Antrieb der Presse dargestellt wird.9. A device for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 8, characterized in that the guide shaft for reading the position cam (12) by a real rotary position sensor (1) is shown on the drive of the press.
10. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwelle zum Auslesen der Positions-Kurvenscheibe (12) durch einen realen Positionsgeber (1) am Antrieb eines Teiletransportsystems dargestellt wird.10. A device for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 8, characterized in that the guide shaft for reading the position cam (12) by a real Position transmitter (1) is shown on the drive of a parts transport system.
11. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwelle zum Auslesen der Positions-Kurvenscheibe (12) durch ein rotatorisches virtuelles Leitwellensignal dargestellt wird.11. An apparatus for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 8, characterized in that the guide shaft for reading the position cam (12) is represented by a rotary virtual Leitwellensignal.
12. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwelle durch einen realen linearen Wegaufnehmer (7) am Pressenstößel dargestellt wird, mit dem zwei unabhängige, jeweils entsprechend der Bewegungsphase des Stößels umschaltbare Positions-Kurvenscheiben (50, 51) für die Steuerfunktion Abwärts und Aufwärts auslesbar sind.12. An apparatus for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 8, characterized in that the guide shaft is represented by a real linear displacement transducer (7) on the press ram, with the two independent, each corresponding to the movement phase of the plunger switchable positions -Curve discs (50, 51) for the control function downwards and upwards are readable.
13. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitwelle zum Auslesen der Positions-Kurvenscheibe (12) durch einen realen linearen Wegaufnehmer (7) am Stößel dargestellt wird, wobei dessen Ausgangssignal durch Umschaltung oder Umrechnung in einen Bereich für die Abwärts- und einen Bereich für die Aufwärtsbewegung getrennt wird.13. A device for controlling and regulating servo-electric die cushion to forming presses according to claim 8, characterized in that the guide shaft for reading the position cam (12) by a real linear transducer (7) is shown on the plunger, wherein the output signal through Switching or conversion into a range for the downward and an area for the upward movement is separated.
14. Vorrichtung zur Steuerung und Regelung von servo- elektrischen Ziehkissen an Umformpressen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsregeleinrichtung (58) einen Lageregler (43), einen Geschwindigkeitsregler (44) einen Kraft- oder Drehmomentenregler (45) und einen Leistungsverstärker (46) enthält. 14. An apparatus for controlling and controlling servo-electric die cushions on forming presses according to claim 8, characterized in that the axis control device (58) comprises a position controller (43), a speed controller (44), a force or torque controller (45) and a power amplifier ( 46).
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