EP4149693B1 - Resonanzverfahren für ein schwingungssystem, einen umrichter, eine anregungseinheit und das schwingungssystem - Google Patents

Resonanzverfahren für ein schwingungssystem, einen umrichter, eine anregungseinheit und das schwingungssystem Download PDF

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EP4149693B1
EP4149693B1 EP21762685.2A EP21762685A EP4149693B1 EP 4149693 B1 EP4149693 B1 EP 4149693B1 EP 21762685 A EP21762685 A EP 21762685A EP 4149693 B1 EP4149693 B1 EP 4149693B1
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EP
European Patent Office
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phase position
deflection
velocity
electrical
angular frequency
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EP4149693A1 (de
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Christoph Fritsch
Theo Richter
Martin Streubühr
Bernd Wedel
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a resonance method for a vibration system for resonant vibration of an excitation unit with a vibration mass. Furthermore, the invention relates to a converter, the excitation unit, and the vibration system.
  • the excitation unit usually comprises electromagnets, which can be operated by means of electrical converters and cause the oscillating mass to oscillate based on inductive energy transfer.
  • the determination of the resonance frequency or the steady-state, resonant vibration state of the excitation unit and the vibration mass requires the corresponding machines and Equipment in production often has considerable downtimes, which generally require additional effort to the respective production process and thus also cause not insignificant costs.
  • Such a vibration system is used, for example, as a friction welding machine or vibratory conveyor.
  • the vibration mass which comprises a first workpiece carrier and the first workpiece connected to it, is forced into vibration by an excitation unit.
  • the vibration mass is typically mounted so that it can vibrate using a spring device.
  • the first workpiece is rubbed against the second workpiece, which is connected to a generally stationary second workpiece carrier, until it is welded.
  • the desired vibration can be generated with a particularly low energy expenditure.
  • This resonance frequency of the vibration system is largely determined by the vibration mass, which here comprises the first workpiece, and the vibration-capable mounting of the vibration mass, i.e. the spring stiffness of the spring device used.
  • the first workpiece contributes to the vibration mass, after a workpiece change of the first tool, in particular if the mass of the first workpiece changes, a new determination of the resonance frequency, i.e. the resonant Vibration state of excitation unit and vibration mass is mandatory and requires considerable effort.
  • the vibration system will not operate optimally, particularly in terms of energy, which will significantly reduce its efficiency or possibly even prevent the desired vibration amplitude from being achieved, and the required welding quality will be rather poor.
  • Previous applications such as friction welding, predominantly use preoperative methods to determine/estimate the resonance frequency in order to subsequently excite the vibrating mass using the excitation unit and achieve the required resonant vibration state of the excitation unit and the vibrating mass.
  • the desired resonance frequency is determined by means of an independent run-up test before the actual production process and is then operated with this frequency until a new run-up test becomes necessary due to the use of a new first workpiece or undesirable deviations in the production process that occur in the meantime make a correction necessary.
  • vibration excitation is only carried out on the basis of the frequency determined by the run-up test, which often only inadequately matches the resonance frequency required in the actual production process for the resonant vibration state of the excitation unit and the vibration mass, which can also change during operation in the production process due to wear, temperature differences, material removal, etc.
  • the DE 10 2011 119 949 A1 relates to a control device, in particular to a rotation rate sensor device with a harmonic reference variable or with a harmonic setpoint signal, as well as to a method for operating a control device with a harmonic reference variable.
  • the control device comprises a sensor unit that outputs a measurement signal representing the deflection of an oscillator along an excitation direction.
  • a main controller unit derives a control signal for an actuator unit from the measurement signal and a harmonic setpoint signal, so that the actuator unit counteracts any deviation of the oscillator's deflection from a target amplitude of a harmonic resonance oscillation.
  • the US 2019/165247 A1 concerns the control of the amplitude of a mechanical excitation for a load by a piezoelectric actuator with an ultrasonic stack.
  • a closed-loop feedback controller determines the actual amplitude of the mechanical excitation at the end of the piezoelectrically driven ultrasonic stack in real time.
  • the US 7,148,636 B2 relates to a motor drive controller, in particular a motor drive controller for controlling a linear vibration motor, which operates a motor based on its drive current.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a resonance method, a converter, an excitation unit and a vibration system, which continuously determine a required resonant vibration state for the resonant vibration of the excitation unit with a vibration mass of the vibration system during production operation and the vibration system is operated therewith.
  • the object is achieved by a resonance method having the features specified in claim 1, by a converter according to the features specified in claim 8, by an excitation unit having the converter according to the features specified in claim 11 and by an oscillation system having the excitation unit according to the features specified in claim 13.
  • a resonance method for a vibration system for the resonant vibration of an excitation unit with a vibration mass comprising the steps of detecting the deflection of a deflection of the vibration mass, forming the speed of the vibration mass by differentiating the deflection, generating the phase position of a mechanical phase position by means of the deflection and the speed, correcting the phase position of the mechanical phase position by means of a correction value to a corrected phase position, forming the frequency of an electrical angular frequency by means of at least one P control based on the corrected phase position, forming the phase position of an electrical phase position by means of integration based on the electrical angular frequency, forming a factor of a correction factor by means of a trigonometric function based on the electrical phase position and applying the correction factor to an excitation setpoint to generate a corrected excitation setpoint.
  • the method is advantageously based on the conceptual restriction of the freedom of movement (the degree of freedom) of the oscillating mass and on its resonance frequency (here the electrical angular frequency) relative to the excitation unit.
  • a normalized speed is chosen as the speed for generating the mechanical phase positions.
  • the corrected phase position is continuously and advantageously obtained by means of a correction value.
  • a PI control with gain component K p and integral component I
  • a PID control with gain component K p , integral component I and differentiation component D
  • the resulting electrical angular frequency is also to be understood as the current oscillation frequency (requested resonance frequency) or the last current oscillation frequency (last requested resonance frequency). Therefore, a targeted learning of the control system is not necessary.
  • the electrical angular frequency is advantageously integrated.
  • the excitation setpoint as an electrical value for a vibration-generating force of the excitation unit for exciting the vibrating mass is advantageously corrected with the correction factor in such a way that a corrected electrical value for the vibration-generating force is generated as a corrected excitation setpoint for the resonant vibration of the excitation unit and the vibrating mass to be achieved.
  • an electromagnet is electrically excited by the excitation unit, which generates the corresponding resonant oscillation of the excitation unit and the oscillating mass.
  • the resonance method comprises the step of speed normalization of the speed by means of the electrical angular frequency to a standardized speed, wherein the speed is divided by the electrical angular frequency.
  • the correction value for the phase position correction is the fed-back electrical phase position and preferably the fed-back electrical phase position is subtracted from the mechanical phase position.
  • the electrical phase position fed back to the mechanical phase position as a correction value in a control loop can also be added to the mechanical phase position, taking into account the signs of the mechanical phase position and the electrical phase position.
  • the initial angular frequency can preferably be specified as a parameter during process initialization, which can also already correspond to the desired resonance frequency.
  • the mechanical phase position is determined in particular between a deflection amplitude of the deflection and the speed or between a deflection amplitude of the deflection and the deflection.
  • the normalized speed is chosen as the speed for determining the deflection amplitude.
  • a deflection signal is detected by a deflection measuring device for deflection detection and the deflection signal is corrected by a DC component depending on the installation location of the deflection measuring device relative to the oscillating mass, wherein the DC component is specified by a DC component parameter or determined by a DC component high-pass filter.
  • the deflection measuring device measures the deflection of the oscillating mass relative to a rest position of the oscillating mass and provides the deflection in the deflection signal for further processing by the resonance method.
  • the excitation setpoint is a setpoint current and the corrected excitation setpoint is a corrected setpoint current.
  • the excitation setpoint, as the electrical value for the vibration-generating force, and the corrected excitation setpoint, as the corrected electrical value for the vibration-generating force for controlling the electromagnets, e.g., by means of an electrical converter, are each advantageously configured as a setpoint current for generating a force-generating vibration excitation.
  • a corresponding setpoint voltage is also suitable for this purpose.
  • the electrical angular frequency is monitored for disturbances in the resonant oscillation of the excitation unit and the oscillating mass.
  • the electrical angular frequency can advantageously be monitored by a lower frequency limit to detect an undershoot of the electrical angular frequency and/or an upper frequency limit to detect an undershoot of the electrical angular frequency.
  • a converter which comprises a detection means designed to detect the deflection of a deflection of the oscillating mass, a first generation means designed to generate the speed of the oscillating mass by differentiating the deflection, a generation means designed to generate the phase position of a mechanical phase position by means of the deflection and the speed, a correction means designed to correct the phase position of the mechanical phase position by means of a correction value to a corrected phase position, a second generation means designed to generate the frequency of an electrical angular frequency by means of at least one P-control on the basis of the corrected phase position, a third generation means designed to generate the phase position an electrical phase position by means of integration on the basis of the electrical angular frequency, a fourth forming means, designed to factor a correction factor by means of a trigonometric function on the basis of the electrical phase position and an application means, designed to apply the correction factor to an excitation setpoint to generate a corrected excitation setpoint.
  • the converter has a standardization means designed to standardize the speed by means of the electrical angular frequency to a standardized speed, wherein the speed is divisible by the electrical angular frequency.
  • the returned electrical phase position is provided as a correction value for the phase position correction and the returned electrical phase position can preferably be subtracted from the mechanical phase position.
  • the converter is designed to carry out the resonance method according to the invention described above.
  • an excitation unit which has at least one electromagnet for exciting the oscillating mass, the converter according to the invention for operating the at least one electromagnet and a deflection measuring device for measuring the deflection of the oscillating mass relative to a rest position of the oscillating mass.
  • the deflection measured by the deflection measuring device is transmitted by a deflection signal to the detection means of the converter for deflection detection.
  • the excitation unit has at least one spring element, wherein the at least one spring element is connected to the oscillating mass.
  • a vibration system which has the excitation unit according to the invention and the vibration mass.
  • the vibration system is designed as a friction welding device or as a transport device.
  • Transport devices include, for example, conveyor devices for material transport (so-called vibrators or vibrating conveyors), which transport their goods through vibrating conveyor belts.
  • FIG 1 shows a structogram of the resonance method 1 according to the invention with method steps for a resonant oscillation of an excitation unit with an oscillating mass.
  • a deflection signal detected by a deflection measuring device can be corrected by a DC component relative to the oscillating mass depending on the installation location of the deflection measuring device.
  • the DC component can be specified by a DC component parameter 34 or determined by a DC component high-pass filter 19.
  • a speed of the oscillating mass is formed in speed formation 6, whereby the speed is converted into a normalized speed based on the electrical angular frequency by dividing the speed by the electrical angular frequency.
  • phase position generation 7 a mechanical phase position is generated based on the deflection and the speed.
  • the mechanical phase position is converted into a corrected phase position using a correction value.
  • the correction value is the electrical phase position fed back in a control loop, whereby the fed-back electrical phase position is preferably subtracted from the mechanical phase position.
  • Frequency generation 9 of an electrical angular frequency is carried out by means of at least one P-control based on the corrected phase position.
  • the P-control can also be designed as a PI control or as a PID control.
  • an initial angular frequency can be specified or the last known electrical angular frequency can be used.
  • the electrical angular frequency can be monitored for disturbances during the resonant oscillation of the excitation unit and the oscillating mass.
  • Typical disturbances can be caused, for example, by mechanical defects during the oscillation of the oscillating mass, so that the required electrical angular frequency can become too low or too high, and the resonance process may have to be aborted.
  • phase position 10 of an electrical phase position When forming the phase position 10 of an electrical phase position, an integration is carried out on the basis of the electrical angular frequency.
  • a trigonometric function based on the electrical phase position is used and the correction factor corrects an excitation setpoint to a corrected excitation setpoint during a setpoint application 12.
  • FIG 2 A schematic control representation of the resonance method 1 according to the invention is shown.
  • the resonance method 1 can be carried out by a converter, in particular by a control unit of the converter.
  • a detection means 21 is configured to detect a deflection x of the oscillating mass.
  • a deflection signal detected as deflection x by a deflection measuring device is corrected by a DC component by a high-pass filter 37 of a DC component high-pass filter 19, depending on the installation location of the deflection measuring device relative to the oscillating mass.
  • a first forming means 22 differentiates the deflection x by means of the velocity formation 6 to a velocity v of the oscillating mass.
  • the velocity v is further converted by a normalization means 35 in a velocity normalization 15 based on a fed-back electrical angular frequency ⁇ el into a normalized velocity v n by dividing the velocity v by the electrical angular frequency ⁇ el .
  • a generating means 23 is designed to generate a phase position 7 of a mechanical phase position ⁇ m , which is carried out on the basis of the deflection x and the speed v.
  • a correction means 24 is designed for phase position correction 8 of the mechanical phase position ⁇ m , wherein the mechanical phase position ⁇ m is converted into a corrected phase position ⁇ k by means of a correction value k ⁇ .
  • a fed-back electrical phase position ⁇ el is used as the correction value k ⁇ , wherein the fed-back electrical phase position ⁇ el is subtracted from the mechanical phase position ⁇ m .
  • a second forming means 25 is designed to generate the frequency 9 of the electrical angular frequency ⁇ el using, in this case, a P-control, which can also be a PI control or a PID control, based on the corrected phase position ⁇ k .
  • the electrical angular frequency ⁇ el is returned at this point to the normalization means 35 for the speed normalization 15.
  • An initial angular frequency ⁇ in can be specified by an initialization means 36 for the process initialization 16.
  • a third forming means 26 generates a phase position 10 of the electrical phase position ⁇ el by means of integration on the basis of the electrical angular frequency ⁇ el .
  • the electrical At this point, the phase position ⁇ el is fed back to the correction means 24 for the phase position correction 8.
  • a fourth forming means 27 performs a factor formation 11 of a correction factor k F by means of a trigonometric function based on the electrical phase position ⁇ el .
  • An actuating means 28 designed to apply a setpoint 12 to an excitation setpoint 13 in the form of a setpoint current I S with the correction factor k F , generates a corrected excitation setpoint 14 in the form of a corrected setpoint current I Sk .
  • This corrected setpoint current I Sk is used, in particular, to operate an electromagnet which is included in the excitation unit and excites the oscillating mass to resonant oscillation.
  • FIG 3 a schematic representation of a friction welding device 32 with the converter 20 according to the invention, the excitation unit 4 according to the invention and the vibration system 2 according to the invention is shown.
  • the vibration system 2 is designed here, for example, as a friction welding device 32 with the excitation unit 4 and an oscillating mass 3.
  • a first fastening means 41 for a first workpiece 43 is arranged on the vibration mass 3.
  • the vibration mass 3 with the first fastening means 41 and the first workpiece 43 is mounted in a vibration-capable manner.
  • a second workpiece 44 is connected to a second fastening means 42.
  • the second workpiece 44 is firmly fixed to the second fastening means 42 relative to the first workpiece 43 and is mounted in a non-oscillating manner.
  • the excitation unit 4 for exciting the vibration of the oscillating mass 3 comprises the converter 20, an electromagnet 29, a further electromagnet 30, a first and second spring element 38, 39 for the oscillatory mounting of the oscillating mass 3, a deflection measuring device 18 and a deflection signal transmitted from the deflection measuring device 18 to the converter 20, which has a measured actual value of the deflection.
  • the deflection is measured by means of the deflection measuring device 18 relative to a rest position 31 of the oscillating mass 3.
  • control method according to the invention can be carried out by means of the converter 20, in particular by means of the control unit 40 of the converter 20.
  • the first workpiece 43 attached to the first fastening means 41 of the vibration mass 3 is set into resonant vibrations with the excitation unit 4.
  • the vibrating first workpiece 43 rubs against the firmly fixed and non-vibrating second workpiece 44, generating frictional heat and welding both workpieces 43, 44 together in an energy-efficient manner and with high manufacturing quality.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Resonanzverfahren für ein Schwingungssystem zum resonanten Schwingen einer Anregungseinheit mit einer Schwingungsmasse. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Umrichter, die Anregungseinheit und das Schwingungssystem.
  • Industrielle Anwendungen mit einer elektromechanischen Anregungseinheit zum Erzeugen von Schwingungen einer Schwingungsmasse, bei denen ein schwingfähiges System, im Weiteren Schwingungssystem genannt, mit der Schwingungsmasse im Bereich einer Resonanzfrequenz angeregt werden soll, bedürfen grundsätzlich einer Ermittlung bzw. Abschätzung dieser Resonanzfrequenz bzw. der Herstellung des Zustands des resonanten Schwingens von Anregungseinheit und der in Schwingungen zu versetzenden Schwingungsmasse, um das Betriebsverhalten des Schwingungssystems energieeffizient, zuverlässig und aufwandsarm steuern bzw. regeln zu können.
  • Dabei umfasst die Anregungseinheit üblicherweise Elektromagneten, welche mittels elektrischer Umrichter betreibbar sind, und die Schwingungsmasse basierend auf einer induktiven Energieübertragung in Schwingungen versetzen.
  • Selbst geringe Abweichungen beim resonanten Schwingen von Anregungseinheit und Schwingungsmasse können zu erheblichen Einbußen bei der Energieeffizienz/ dem Wirkungsgrad bzw. der Güte des angestrebten Betriebsverhaltens/ der Zuverlässigkeit der jeweiligen Anwendung führen.
  • So bedingt die bisher separat zum eigentlichen Betrieb auszuführende Ermittlung der Resonanzfrequenz bzw. des eingeschwungenen, resonanten Schwingungszustands von Anregungseinheit und Schwingungsmasse bei entsprechenden Maschinen und Geräten im Produktionseinsatz oftmals erhebliche Stillstandszeiten, die grundsätzlich einen zusätzlichen Aufwand zum jeweiligen Produktionsprozess erfordern und somit auch nicht zu vernachlässigende Kosten verursachen.
  • Ein solches Schwingungssystem wird beispielsweise als Reibschweißmaschine oder Schwingförderer eingesetzt.
  • Am Beispiel der Reibschweißmaschine kann der prinzipielle Prozess eines derartigen Schwingungssysteme kurz umrissen werden. Zum Verschweißen eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück wird die Schwingungsmasse, welche einen ersten Werkstückträger und das damit verbundenen ersten Werkstück aufweist, mittels einer Anregungseinheit in erzwungene Schwingungen versetzt. Die Schwingungsmasse ist in der Regel mittels einer Federvorrichtung schwingbar gelagert.
  • Zur Erzeugung der Reibungswärme für diesen Produktionsprozess wird das erste Werkstück an dem zweiten Werkstück, welches mit einem im Allgemeinen feststehenden zweiten Werkstückträger verbunden ist, bis zum Verschweißen gerieben.
  • Erfolgt diese Anregung mit der Resonanzfrequenz, also in Schwingungsresonanz zwischen Anregungseinheit und Schwingungsmasse, lässt sich die gewünschte Schwingung mit einem besonders niedrigem Energieaufwand erzeugen.
  • Diese Resonanzfrequenz des Schwingungssystems wird maßgeblich durch die Schwingungsmasse, welche hier das erste Werkstück umfasst, und der schwingungsfähigen Lagerung der Schwingungsmasse, also der Federsteifigkeit der verwendeten Federvorrichtung bestimmt.
  • Da das erste Werkstück zur Schwingungsmasse beiträgt, ist nach einem Werkstückwechsel des ersten Werkzeugs, sofern sich insbesondere die Masse des ersten Werkstücks ändert, ein erneutes Bestimmen der Resonanzfrequenz, also des resonanten Schwingungszustands von Anregungseinheit und Schwingungsmasse zwingend und mit erheblichem Aufwand erforderlich.
  • Andernfalls arbeitet das Schwingungssystem insbesondere energetisch nicht optimal, wodurch sich dessen Wirkungsgrad stark verringert bzw. ggf. auch die gewünschte Schwingamplitude nicht erreicht werden kann und die geforderte Schweißqualität eher mangelhaft wird.
  • Bisherige Anwendungen, wie die des Reibschweißens, verwenden überwiegend präoperative Methoden zur Ermittlung/Abschätzung der Resonanzfrequenz, um anschließend damit die Schwingungsmasse mittels der Anregungseinheit anzuregen und den geforderten resonanten Schwingungszustand von Anregungseinheit und Schwingungsmasse zu erreichen.
  • So wird die gesuchte Resonanzfrequenz mittels eines eigenständigen Hochlaufversuchs vor dem eigentlichen Produktionsprozess ermittelt und danach damit betreibt, bis eine erneuter Hochlaufversuch aufgrund des Einsatzes eines neuen ersten Werkstücks notwendig wird oder zwischenzeitlich auftretende unerwünschte Abweichungen beim Produktionsprozess eine Korrektur notwendig machen.
  • Das bedeutet, dass hier die Anregung der Schwingung nur auf Basis der durch den Hochlaufversuch ermittelten Frequenz erfolgt, welche die im tatsächlichen Produktionsprozess geforderte Resonanzfrequenz für den resonanten Schwingungszustand von Anregungseinheit und Schwingungsmasse, welche sich aufgrund von Verschleiß, Temperaturunterschieden, Materialabtrag etc. auch während des Betriebs im Produktionsprozess ändern kann, oftmals nur unzureichend trifft.
  • Die DE 10 2011 119 949 A1 bezieht sich auf eine Regelungsvorrichtung, insbesondere auf eine Drehratensensoreinrichtung mit harmonischer Führungsgröße bzw. mit harmonischem Sollwertsignal, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer Regelungsvorrichtung mit harmonischer Führungsgröße. Die Regelungsvorrichtung umfasst eine Sensoreinheit, die ein Messsignal ausgibt, welches eine Auslenkung eines Schwingers entlang einer Anregungsrichtung abbildet. Eine Regler-Haupteinheit leitet aus dem Messsignal und einem harmonischen Sollwertsignal ein Steuersignal für eine Aktuatoreinheit ab, so dass die Akturtoreinheit einer Abweichung der Auslenkung des Schwingers von einer Soll-Amplitude einer harmonischen Resonanzschwingung entgegenwirkt.
  • Die US 2019/165247 A1 betrifft eine Steuerung einer Amplitude einer mechanischen Anregung für eine Last durch einen piezoelektrischen Antrieb mit einem Ultraschallstapel. Dazu bestimmt ein Regelkreis-Rückkopplungsregler in Echtzeit eine tatsächliche Amplitude der mechanischen Erregung am Ende des piezoelektrisch angetriebenen Ultraschallstapels.
  • Die US 7,148,636 B2 betrifft eine Motorantriebssteuerung, insbesondere eine Motorantriebssteuerung zur Steuerung eines linearen Vibrationsmotors, welche einen Motor auf Basis seines Antriebsstroms betreibt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Resonanzverfahren, einen Umrichter, eine Anregungseinheit und ein Schwingungssystem vorzuschlagen, welche einen erforderlichen resonanten Schwingungszustand zur resonanten Schwingung von der Anregungseinheit mit einer Schwingungsmasse des Schwingungssystems während des Produktionsbetriebs kontinuierlich ermitteln und das Schwingungssystem damit betrieben wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Resonanzverfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch einen Umrichter nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen, durch eine Anregungseinheit mit dem Umrichter nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen und ein Schwingungssystem mit der Anregungseinheit nach den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Für die Lösung der Aufgabe wird ein Resonanzverfahren für ein Schwingungssystem zum resonanten Schwingen einer Anregungseinheit mit einer Schwingungsmasse vorgeschlagen, aufweisend die Schritte einer Auslenkungserfassung einer Auslenkung der Schwingungsmasse, einer Geschwindigkeitsbildung einer Geschwindigkeit der Schwingmasse mittels Differenzierung der Auslenkung, einer Phasenlageerzeugung einer mechanischen Phasenlage mittels der Auslenkung und der Geschwindigkeit, einer Phasenlagekorrektur der mechanischen Phasenlage mittels eines Korrekturwerts zu einer korrigierten Phasenlage, einer Frequenzbildung einer elektrischen Kreisfrequenz mittels zumindest einer P-Reglung auf Basis der korrigierten Phasenlage, einer Phasenlagebildung einer elektrischen Phasenlage mittels Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz, einer Faktorbildung eines Korrekturfaktors mittels einer trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage und einer Sollwertbeaufschlagung eines Anregungssollwerts mit dem Korrekturfaktor zur Erzeugung eines korrigierten Anregungssollwerts.
  • Das Verfahren basiert in vorteilhafter Weise auf der gedanklichen Einschränkung der Bewegungsfreiheit (dem Freiheitsgrad) der Schwingungsmasse und auf deren Resonanzfrequenz (hier der elektrischen Kreisfrequenz) gegenüber der Anregungseinheit.
  • Die Istposition der mittels der Auslenkungserfassung erfassten Auslenkung der Schwingungsmasse wird dazu in einen Vektor überführt, die Abszisse ist die erfasste Auslenkung und die Ordinate ist die mittels der Geschwindigkeitsbildung gebildete Geschwindigkeit der Schwingmasse als Differenzierung der Auslenkung gemäß der Formel v t = dx dt
    Figure imgb0001
     wobei v die Geschwindigkeit, x die erfasste Auslenkung und t die Zeit ist.
  • Die durch die Phasenlageerzeugung erzeugte mechanische Phasenlage ergibt sich beispielsweise vorteilhaft mittels einer arctan2-Funktion auf Basis der Auslenkung und der Geschwindigkeit gemäß der Formel θm = arctan 2 x v
    Figure imgb0002
     wobei Θm die mechanische Phasenlage, v die Geschwindigkeit und x die Auslenkung ist.
  • In bevorzugter Weise wird als Geschwindigkeit eine normierte Geschwindigkeit zur Erzeugung der mechanischen Phasenlagen gewählt.
  • Mittels der Phasenlagekorrektur der mechanischen Phasenlage ergibt sich kontinuierlich in vorteilhafter Weise durch einen eines Korrekturwert die korrigierte Phasenlage.
  • Für die Frequenzbildung der elektrischen Kreisfrequenz kann anstatt der P-Reglung (mit Verstärkungsanteil Kp) auch eine PI-Reglung (mit Verstärkungsanteil Kp und Integralanteil I) oder auch eine PID-Reglung (mit Verstärkungsanteil Kp, Integralanteil I und Differenzieranteil D) auf Basis der korrigierten Phasenlage eingesetzt werden, was die P-Reglung qualitativ im Sinne mehr Reglungsqualität erhöhen kann.
  • Die sich bildende elektrische Kreisfrequenz ist dabei auch als aktuelle Schwingfrequenz (angeforderte Resonanzfrequenz) bzw. letzte aktuelle Schwingfrequenz (letzte angeforderte Resonanzfrequenz) zu verstehen. Ein gezieltes Einlernen der Reglung ist somit nicht notwendig.
  • Für die Phasenlagebildung der elektrischen Phasenlage wird in vorteilhafter Weise die elektrische Kreisfrequenz integriert.
  • Die Faktorbildung des Korrekturfaktors erfolgt mittels der trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage, beispielsweise durch eine Sinus-Funktion gemäß der Formel kF = sin θel
    Figure imgb0003
     wobei kF der Korrekturfaktur und Θel die elektrische Phasenlage ist.
  • Mittels der Sollwertbeaufschlagung wird der Anregungssollwerts als elektrischer Wert für eine schwingungserzeugende Kraft der Anregungseinheit zur Anregung der Schwingungsmasse mit dem Korrekturfaktor vorteilhaft korrigiert, derart, dass für die zu erzielende resonante Schwingung von Anregungseinheit und Schwingungsmasse ein korrigierter elektrischer Wert für die schwingungserzeugende Kraft als korrigierter Anregungssollwert erzeugt wird.
  • Mit diesem korrigierter Anregungssollwert wird beispielsweise ein Elektromagnet von der Anregungseinheit elektrisch angeregt, was die entsprechende resonante Schwingung von Anregungseinheit und Schwingungsmasse erzeugt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Resonanzverfahren sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens weist das Resonanzverfahren den Schritt Geschwindigkeitsnormierung der Geschwindigkeit mittels der elektrischen Kreisfrequenz zu einer normierten Geschwindigkeit auf, wobei die Geschwindigkeit durch die elektrische Kreisfrequenz dividiert wird.
  • Um die Geschwindigkeit in vorteilhafter Weise auf die elektrische Kreisfrequenz abzubilden, wird die Geschwindigkeit auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz in die normierte Geschwindigkeit überführt gemäß der Formel vn t = 1 ωel ∗ dx dt
    Figure imgb0004
     wobei vn die normierte Geschwindigkeit, ωel die elektrische Kreisfrequenz, x die Auslenkung und t die Zeit ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens ist zur Phasenlagekorrektur der Korrekturwert die rückgeführte elektrische Phasenlage und wird vorzugsweise die rückgeführte elektrische Phasenlage von der mechanischen Phasenlage subtrahiert.
  • Somit stellt sich aus Sicht der Reglung eine ausgeregelte Phasenlage ein, wobei die mechanische Phasenlage solang korrigiert wird, bis die korrigierten Phasenlage einen Wert von annähernd 0 annimmt.
  • Die in einer Reglungsschleife zur mechanischen Phasenlage als Korrekturwert zurückgeführte elektrische Phasenlage kann auch unter Berücksichtigung der Vorzeichen der mechanischen Phasenlage und der elektrischer Phasenlage auf die mechanische Phasenlage addiert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens wird zur Verfahrensinitialisierung eine initiale Kreisfrequenz vorgegeben oder die letzte bekannte elektrische Kreisfrequenz verwendet.
  • Um das Resonanzverfahren z.B. bei dessen Start zu initialisieren, kann bei der Verfahrensinitialisierung bevorzugt die initiale Kreisfrequenz als z.B. ein Parameter vorgegeben werden, welcher auch schon der gewünschten Resonanzfrequenz entsprechen kann.
  • Es ist ebenso vorteilhaft möglich, z.B. bei Störungen oder einem Neuaufsetzen der Reglung nach einem Ausfall des Resonanzverfahrens, auf die letzte bekannt elektrische Kreisfrequenz zurückzugreifen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens ist die mechanische Phasenlage insbesondere zwischen einer Auslenkungsamplitude der Auslenkung und der Geschwindigkeit oder zwischen einer Auslenkungsamplitude der Auslenkung und der Auslenkung bestimmt.
  • Die Auslenkungsamplitude kann ermittelt werden gemäß der Formel xa = x 2 + v 2
    Figure imgb0005
     wobei xa die Auslenkungsamplitude, x die Auslenkung und v die Geschwindigkeit ist.
  • In bevorzugter Weise wird als Geschwindigkeit die normierte Geschwindigkeit zur Ermittlung der Auslenkungsamplitude gewählt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens wird zur Auslenkungserfassung ein Auslenkungssignal von einer Auslenkungsmessvorrichtung erfasst und das Auslenkungssignal in Abhängigkeit vom Einbauort der Auslenkungsmessvorrichtung gegenüber der Schwingungsmasse um einen Gleichanteil korrigiert, wobei der Gleichanteil durch einen Gleichanteilparameter vorgegeben oder durch einen Gleichanteilhochpass ermittelt wird.
  • Die Auslenkungsmessvorrichtung misst dabei die Auslenkung der Schwingungsmasse gegenüber einer Ruheposition der Schwingungsmasse und stellt die Auslenkung in dem Auslenkungssignal für eine Weiterverarbeitung dem Resonanzverfahren bereit.
  • Mittels des Gleichanteilparameter oder des Gleichanteilhochpasses kann eine Korrektur des mit dem Auslenkungssignal behafteten Auslenkungsmesswerts der Auslenkung bzgl. des Einbauortes der Auslenkungsmessvorrichtung vorgenommen werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens ist der Anregungssollwert ein Sollstrom und der korrigierte Anregungssollwert ein korrigierter Sollstrom.
  • Der Anregungssollwert als elektrischer Wert für die schwingungserzeugende Kraft und der korrigierte Anregungssollwert als korrigierter elektrischer Wert für die schwingungserzeugende Kraft zur Ansteuerung der Elektromagneten, z.B. mittels eines elektrischen Umrichters, ist jeweils in vorteilhafter Weise als Sollstrom zur Erzeugung einer kraftbildenten Schwingungsanregung ausgebildet. Grundsätzlich ist dazu jeweils auch eine entsprechende Sollspannung geeignet.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Resonanzverfahrens wird zur Störungsüberwachung die elektrische Kreisfrequenz auf Störungen beim resonanten Schwingen von Anregungseinheit und Schwingungsmasse überwacht.
  • Die elektrische Kreisfrequenz kann dazu in vorteilhafter Weise durch eine Frequenzuntergrenze auf eine Unterschreitung der elektrischen Kreisfrequenz und oder eine Frequenzobergrenze auf eine Unterschreitung der elektrischen Kreisfrequenz überwacht werden.
  • Für die Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Umrichter vorgeschlagen, welcher ein Erfassungsmittel, ausgebildet zur Auslenkungserfassung einer Auslenkung der Schwingungsmasse, ein erstes Bildungsmittel, ausgebildet zur Geschwindigkeitsbildung einer Geschwindigkeit der Schwingmasse mittels Differenzierung der Auslenkung, ein Erzeugungsmittel, ausgebildet zur Phasenlageerzeugung einer mechanischen Phasenlage mittels der Auslenkung und der Geschwindigkeit, ein Korrekturmittel, ausgebildet zur Phasenlagekorrektur der mechanischen Phasenlage mittels eines Korrekturwerts zu einer korrigierten Phasenlage, ein zweites Bildungsmittel, ausgebildet zur Frequenzbildung einer elektrischen Kreisfrequenz mittels zumindest einer P-Reglung auf Basis der korrigierten Phasenlage, ein drittes Bildungsmittel, ausgebildet zur Phasenlagebildung einer elektrischen Phasenlage mittels Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz, ein viertes Bildungsmittel, ausgebildet zur Faktorbildung eines Korrekturfaktors mittels einer trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage und ein Beaufschlagungsmittel, ausgebildet zur Sollwertbeaufschlagung eines Anregungssollwerts mit dem Korrekturfaktor zur Erzeugung eines korrigierten Anregungssollwerts aufweist.
  • Bei einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform des Umrichters weist der Umrichter ein Normierungsmittel auf, ausgebildet zur Geschwindigkeitsnormierung der Geschwindigkeit mittels der elektrischen Kreisfrequenz zu einer normierten Geschwindigkeit, wobei die Geschwindigkeit durch die elektrische Kreisfrequenz dividierbar ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform des Umrichters ist zur Phasenlagekorrektur als Korrekturwert die rückgeführte elektrische Phasenlage vorgesehen und ist vorzugsweise die rückgeführte elektrische Phasenlage von der mechanischen Phasenlage subtrahierbar.
  • Grundsätzlich ist der Umrichter dazu ausgebildet, das oben dargestellt erfindungsgemäße Resonanzverfahren auszuführen.
  • Für die Lösung der Aufgabe wird ebenfalls eine Anregungseinheit vorgeschlagen, welche mindestens einen Elektromagneten zur Anregung der Schwingungsmasse, den erfindungsgemäßen Umrichter zum Betrieb des mindestens einen Elektromagneten und eine Auslenkungsmessvorrichtung zur Messung der Auslenkung der Schwingungsmasse gegenüber einer Ruheposition der Schwingungsmasse aufweist.
  • Die mittels der Auslenkungsmessvorrichtung gemessene Auslenkung wird durch ein Auslenkungssignal an das Erfassungsmittel des Umrichters zur Auslenkungserfassung übertragen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Anregungseinheit weist die Anregungseinheit zumindest ein Federelement auf, wobei das zumindest eine Federelement mit der Schwingungsmasse verbunden ist.
  • Denkbar sind hier auch Lösungen mit zwei oder mehreren Federelementen, mittels derer die Schwingungsmasse schwingbar gelagert ist.
  • Für die Lösung der Aufgabe wird auch ein Schwingungssystem vorgeschlagen, welches die erfindungsgemäße Anregungseinheit und die Schwingungsmasse aufweist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Schwingungssystems ist das Schwingungssystem als Reibschweißvorrichtung oder als Transportvorrichtung hergerichtet.
  • Transportvorrichtung sind z.B. Fördervorrichtungen zum Materialtransport (sogenannte Rüttler oder Schwingförderer), welche ihr Transportgut durch in Schwingungen gesetzte Transportbänder befördern.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:
    • FIG 1
    ein Struktogramm des erfindungsgemäßen Resonanzverfahrens,
    FIG 2
    eine schematische Regelungsdarstellung des erfindungsgemäßen Resonanzverfahrens und
    FIG 3
    eine schematische Darstellung einer Reibschweißvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Umrichter, der erfindungsgemäßen Anregungseinheit und dem erfindungsgemäßen Schwingungssystem.
  • Die FIG 1 zeigt ein Struktogramm des erfindungsgemäßen Resonanzverfahrens 1 mit Verfahrensschritten für ein resonantes Schwingen einer Anregungseinheit mit einer Schwingungsmasse.
  • Während der Auslenkungserfassung 5 wird eine Auslenkung der Schwingungsmasse erfasst. Ein dazu von einer Auslenkungsmessvorrichtung erfasstes Auslenkungssignal kann in Abhängigkeit vom Einbauort der Auslenkungsmessvorrichtung gegenüber der Schwingungsmasse um einen Gleichanteil korrigiert werden, wobei der Gleichanteil durch einen Gleichanteilparameter 34 vorgegeben oder durch einen Gleichanteilhochpass 19 ermittelt werden kann.
  • Mittels Differenzierung der Auslenkung wird bei der Geschwindigkeitsbildung 6 eine Geschwindigkeit der Schwingmasse gebildet, wobei die Geschwindigkeit auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz in eine normierte Geschwindigkeit überführt wird, indem die Geschwindigkeit durch die elektrische Kreisfrequenz dividiert wird.
  • Bei der Phasenlageerzeugung 7 wird eine mechanischen Phasenlage auf Basis der Auslenkung und der Geschwindigkeit erzeugt.
  • Über die Phasenlagekorrektur 8 wird die mechanische Phasenlage durch einen Korrekturwert in eine korrigierte Phasenlage gewandelt. Der Korrekturwert ist dabei die in einer Reglungsschleife rückgeführte elektrische Phasenlage, wobei vorzugsweise die rückgeführte elektrische Phasenlage von der mechanischen Phasenlage subtrahiert wird.
  • Eine Frequenzbildung 9 einer elektrischen Kreisfrequenz erfolgt mittels zumindest einer P-Reglung auf Basis der korrigierten Phasenlage. Für die Frequenzbildung 9 kann die P-Reglung auch als PI-Reglung oder auch als PID-Reglung ausgebildet sein.
  • Für eine Verfahrensinitialisierung 16 kann eine initiale Kreisfrequenz vorgegeben werden oder die letzte bekannte elektrische Kreisfrequenz verwendet werden.
  • Weiterhin kann zu einer Störungsüberwachung 33 die elektrische Kreisfrequenz auf Störungen beim resonanten Schwingen von Anregungseinheit und Schwingungsmasse überwacht werden. Typische Störungen können ihre Ursache z.B. in mechanischen Defekten beim Schwingen der Schwingungsmasse haben, so dass sich die geforderte elektrische Kreisfrequenz zu gering oder zu hoch werden kann und das Resonanzverfahren ggf. abgebrochen werden muss.
  • Bei der Phasenlagebildung 10 einer elektrischen Phasenlage erfolgt eine Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz.
  • Während der Faktorbildung 11 eines Korrekturfaktors kommt eine trigonometrische Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage zum Einsatz und der Korrekturfaktor korrigiert während einer Sollwertbeaufschlagung 12 einen Anregungssollwerts auf einen korrigierten Anregungssollwerts.
  • In FIG 2 wird eine schematische Regelungsdarstellung des erfindungsgemäßen Resonanzverfahrens 1 gezeigt. Dabei kann das Resonanzverfahren 1 von einem Umrichter, insbesondere von einer Reglungseinheit des Umrichters, ausgeführt werden.
  • Ein Erfassungsmittel 21 ist zur Auslenkungserfassung 5 einer Auslenkung x der Schwingungsmasse ausgebildet. Ein als Auslenkung x von einer Auslenkungsmessvorrichtung erfasstes Auslenkungssignal wird, in Abhängigkeit vom Einbauort der Auslenkungsmessvorrichtung gegenüber der Schwingungsmasse, durch ein Hochpassmittel 37 von einem Gleichanteilhochpass 19 um einen Gleichanteil korrigiert.
  • Ein erstes Bildungsmittel 22 differenziert die Auslenkung x mittels der Geschwindigkeitsbildung 6 zu einer Geschwindigkeit v der Schwingmasse. Die Geschwindigkeit v wird weiterhin durch ein Normierungsmittel 35 in einer Geschwindigkeitsnormierung 15 auf Basis einer zurückgeführten elektrischen Kreisfrequenz ωel in eine normierte Geschwindigkeit vn überführt, indem die Geschwindigkeit v durch die elektrische Kreisfrequenz ωel dividiert wird.
  • Ein Erzeugungsmittel 23 ist zur Phasenlageerzeugung 7 einer mechanischen Phasenlage Θm ausgebildet, was auf Basis der Auslenkung x und der Geschwindigkeit v erfolgt.
  • Ein Korrekturmittel 24 ist zur Phasenlagekorrektur 8 der mechanischen Phasenlage Θm ausgebildet, wobei die mechanische Phasenlage Θm mittels eines Korrekturwerts kΘ in eine korrigierte Phasenlage Θk überführt wird. Als Korrekturwert kΘ wird eine rückgeführte elektrische Phasenlage Θel eingesetzt, wobei die rückgeführte elektrische Phasenlage Θel von der mechanischen Phasenlage Θm subtrahiert wird.
  • Ein zweites Bildungsmittel 25 ist zur Frequenzbildung 9 der elektrischen Kreisfrequenz ωel mittels hier einer P-Reglung, welche auch eine PI-Reglung oder eine PID-Reglung sein kann, auf Basis der korrigierten Phasenlage Θk ausgebildet. Die elektrischen Kreisfrequenz ωel wird an dieser Stelle zum Normierungsmittel 35 für die Geschwindigkeitsnormierung 15 zurückgegeben.
  • Von einem Initialisierungsmittel 36 kann zur Verfahrensinitialisierung 16 eine initiale Kreisfrequenz ωin vorgegeben werden.
  • Durch ein drittes Bildungsmittel 26 erfolgt eine Phasenlagebildung 10 der elektrischen Phasenlage Θel mittels Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz ωel. Die elektrischen Phasenlage Θel wird an dieser Stelle zum Korrekturmittel 24 für die Phasenlagekorrektur 8 zurückgeführt.
  • Von einem vierten Bildungsmittel 27 wird eine Faktorbildung 11 eines Korrekturfaktors kF mittels einer trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage Θel durchgeführt.
  • Ein Beaufschlagungsmittel 28, ausgebildet zur Sollwertbeaufschlagung 12 eines Anregungssollwerts 13 in Form eines Sollstroms IS mit dem Korrekturfaktor kF, erzeugt einen korrigierten Anregungssollwerts 14 in Form eines korrigierten Sollstroms ISk. Mit diesem korrigierten Sollstroms ISk wird insbesondere ein Elektromagnet betrieben, welcher von der Anregungseinheit umfasst ist und die Schwingungsmasse zum resonanten Schwingen anregt.
  • Mittels FIG 3 wird eine schematische Darstellung einer Reibschweißvorrichtung 32 mit dem erfindungsgemäßen Umrichter 20, der erfindungsgemäßen Anregungseinheit 4 und dem erfindungsgemäßen Schwingungssystem 2 dargestellt.
  • Das Schwingungssystem 2 ist hier beispielhaft als Reibschweißvorrichtung 32 mit der Anregungseinheit 4 und einer Schwingmasse 3 ausgebildet.
  • An der Schwingungsmasse 3 ist ein erstes Befestigungsmittel 41 für ein erstes Werkstück 43 angeordnet. Die Schwingungsmasse 3 mit dem ersten Befestigungsmittel 41 und dem ersten Werkstück 43 ist schwingungsfähig gelagert.
  • Unmittelbar gegenüber dem ersten Werkstück 43 ist ein zweites Werkstück 44 mit einem zweiten Befestigungsmittel 42 verbunden. Das zweite Werkstück 44 am zweiten Befestigungsmittel 42 ist dabei gegenüber dem ersten Werkstück 43 fest fixiert und nicht schwingbar gelagert.
  • Die Anregungseinheit 4 zur Schwingungsanregung der Schwingmasse 3 umfasst den Umrichter 20, einen Elektromagnet 29, einen weiteren Elektromagneten 30, eine erstes und zweites Federelement 38,39 zur schwingungsfähigen Lagerung der Schwingungsmasse 3, eine Auslenkungsmessvorrichtung 18 sowie ein von der Auslenkungsmessvorrichtung 18 an den Umrichter 20 übermitteltes Auslenkungssignal, welches einen gemessenen Istwert der Auslenkung aufweist.
  • Die Messung der Auslenkung mittels der Auslenkungsmessvorrichtung 18 erfolgt gegenüber einer Ruheposition 31 der Schwingungsmasse 3.
  • Mittels des Umrichters 20, insbesondere mittels der Reglungseinheit 40 des Umrichters 20, ist das erfindungsgemäße Reglungsverfahren ausführbar.
  • Im Betrieb der Reibschweißvorrichtung 32 wird das am ersten Befestigungsmittel 41 der Schwingungsmasse 3 befestigte erste Werkstück 43 in resonante Schwingungen mit der Anregungseinheit 4 versetzt. Das in Schwingungen versetzte erste Werkstück 43 reibt sich an dem fest fixierten und nicht schwingbaren zweiten Werkstück 44, wobei Reibungswärme entsteht und beide Werkstücke 43,44 miteinander energieeffizient und in hoher Herstellungsqualität verschweißt werden.

Claims (14)

  1. Resonanzverfahren (1) für ein Schwingungssystem (2) zum resonanten Schwingen einer Anregungseinheit (4) mit einer Schwingungsmasse (3), aufweisend die Schritte
    - Auslenkungserfassung (5) einer Auslenkung (x) der Schwingungsmasse (3), wobei zur Auslenkungserfassung (5) ein Auslenkungssignal (17) von einer Auslenkungsmessvorrichtung (18) erfasst und das Auslenkungssignal (17) in Abhängigkeit vom Einbauort der Auslenkungsmessvorrichtung (18) gegenüber der Schwingungsmasse (3) um einen Gleichanteil korrigiert wird, wobei der Gleichanteil durch einen Gleichanteilparameter (34) vorgegeben oder durch einen Gleichanteilhochpass (19) ermittelt wird,
    - Geschwindigkeitsbildung (6) einer Geschwindigkeit (v) der Schwingmasse (3) mittels Differenzierung der Auslenkung (x),
    - Phasenlageerzeugung (7) einer mechanischen Phasenlage (Θm) mittels der Auslenkung (x) und der Geschwindigkeit (v),
    - Phasenlagekorrektur (8) der mechanischen Phasenlage (Θm) mittels eines Korrekturwerts (kΘ) zu einer korrigierten Phasenlage (Θk),
    - Frequenzbildung (9) einer elektrischen Kreisfrequenz (ωel) mittels zumindest einer P-Reglung auf Basis der korrigierten Phasenlage (Θk),
    - Phasenlagebildung (10) einer elektrischen Phasenlage (Θel) mittels Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz (ωel),
    - Faktorbildung (11) eines Korrekturfaktors (kF) mittels einer trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage (Θel) und
    - Sollwertbeaufschlagung (12) eines Anregungssollwerts (13) mit dem Korrekturfaktor (kF) zur Erzeugung eines korrigierten Anregungssollwerts (14).
  2. Resonanzverfahren (1) nach Anspruch 1, aufweisend den Schritt Geschwindigkeitsnormierung (15) der Geschwindigkeit (v) mittels der elektrischen Kreisfrequenz (ωel) zu einer normierten Geschwindigkeit (vn), wobei die Geschwindigkeit (v) durch die elektrische Kreisfrequenz (ωel) dividiert wird.
  3. Resonanzverfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zur Phasenlagekorrektur (8) der Korrekturwert (kΘ) die rückgeführte elektrische Phasenlage (Θel) ist und vorzugsweise die rückgeführte elektrische Phasenlage (Θel) von der mechanischen Phasenlage (Θm) subtrahiert wird.
  4. Resonanzverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Verfahrensinitialisierung (16) eine initiale Kreisfrequenz (ωin) vorgegeben oder die letzte bekannte elektrische Kreisfrequenz (ωel) verwendet wird.
  5. Resonanzverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mechanische Phasenlage (Θm) zwischen einer Auslenkungsamplitude (xa) der Auslenkung (x) und der Geschwindigkeit (v) oder als Phasenlage zwischen einer Auslenkungsamplitude (xa) der Auslenkung (x) und der Auslenkung (x) bestimmt ist.
  6. Resonanzverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anregungssollwert (13) ein Sollstrom (IS) und der korrigierte Anregungssollwert (14) ein korrigierter Sollstrom (ISk) ist.
  7. Resonanzverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Störungsüberwachung (33) die elektrische Kreisfrequenz (ωel) auf Störungen beim resonanten Schwingen von Anregungseinheit (4) und Schwingungsmasse (3) überwacht wird.
  8. Umrichter (20), aufweisend
    - ein Erfassungsmittel (21), ausgebildet zur Auslenkungserfassung (5) einer Auslenkung (x) der Schwingungsmasse (3), wobei zur Auslenkungserfassung (5) ein Auslenkungssignal (17) von einer Auslenkungsmessvorrichtung (18) erfasst und das Auslenkungssignal (17) in Abhängigkeit vom Einbauort der Auslenkungsmessvorrichtung (18) gegenüber der Schwingungsmasse (3) um einen Gleichanteil korrigiert wird, wobei der Gleichanteil durch einen Gleichanteilparameter (34) vorgegeben oder durch einen Gleichanteilhochpass (19) ermittelt wird,
    - ein erstes Bildungsmittel (22), ausgebildet zur Geschwindigkeitsbildung (6) einer Geschwindigkeit (v) der Schwingmasse (3) mittels Differenzierung der Auslenkung (x),
    - ein Erzeugungsmittel (23), ausgebildet zur Phasenlageerzeugung (7) einer mechanischen Phasenlage (Θm) mittels der Auslenkung (x) und der Geschwindigkeit (v),
    - ein Korrekturmittel (24), ausgebildet zur Phasenlagekorrektur (8) der mechanischen Phasenlage (Θm) mittels eines Korrekturwerts (kΘ) zu einer korrigierten Phasenlage (Θk),
    - ein zweites Bildungsmittel (25), ausgebildet zur Frequenzbildung (9) einer elektrischen Kreisfrequenz (ωel) mittels zumindest einer P-Reglung auf Basis der korrigierten Phasenlage (Θk),
    - ein drittes Bildungsmittel (26), ausgebildet zur Phasenlagebildung (10) einer elektrischen Phasenlage (Θel) mittels Integration auf Basis der elektrischen Kreisfrequenz (ωel),
    - ein viertes Bildungsmittel (27), ausgebildet zur Faktorbildung (11) eines Korrekturfaktors (kF) mittels einer trigonometrischen Funktion auf Basis der elektrischen Phasenlage (Θel) und
    - ein Beaufschlagungsmittel (28), ausgebildet zur Sollwertbeaufschlagung (12) eines Anregungssollwerts (13) mit dem Korrekturfaktor (kF) zur Erzeugung eines korrigierten Anregungssollwerts (14).
  9. Umrichter (20) nach Anspruch 8, aufweisend ein Normierungsmittel (35), ausgebildet zur Geschwindigkeitsnormierung (15) der Geschwindigkeit (v) mittels der elektrischen Kreisfrequenz (ωel) zu einer normierten Geschwindigkeit (vn), wobei die Geschwindigkeit (v) durch die elektrische Kreisfrequenz (ωel) dividierbar ist.
  10. Umrichter (20) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei zur Phasenlagekorrektur (8) als Korrekturwert (kΘ) die rückgeführte elektrische Phasenlage (Θel) vorgesehen ist und vorzugsweise die rückgeführte elektrische Phasenlage (Θel) von der mechanischen Phasenlage (Θm) subtrahierbar ist.
  11. Anregungseinheit (4), aufweisend
    - mindestens einen Elektromagneten (29) zur Anregung der Schwingungsmasse (3),
    - einen Umrichter (20) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zum Betrieb des mindestens einen Elektromagneten (29) und
    - eine Auslenkungsmessvorrichtung (18) zur Messung der Auslenkung (x) der Schwingungsmasse (3) gegenüber einer Ruheposition (31) der Schwingungsmasse (3).
  12. Anregungseinheit (4) nach Anspruch 11, aufweisend zumindest ein Federelement (38), wobei das zumindest eine Federelement (38) mit der Schwingungsmasse (3) verbunden ist.
  13. Schwingungssystem (2), aufweisend eine Anregungseinheit (4) nach einem der Ansprüche 11 oder 12 und die Schwingungsmasse (3).
  14. Schwingungssystem (2) nach Anspruch 13, hergerichtet als Reibschweißvorrichtung (32) oder als Transportvorrichtung.
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