ES2317509T3 - Procedimiento y dispositivo para controlar y regular almohadillas de embuticion servoelectricas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para controlar y regular almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras con un equipo de control NC (59) que regula las posiciones, velocidades y fuerzas de los servomotores (5) o cilindros hidráulicos (3a) concebidos como actores de modo que, durante el movimiento del macho hasta el punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición (8, 9), se influye sobre la posición (13) de la almohadilla por medio de una regulación de posición que recibe su valor nominal de un disco de levas de posición (12) leído de conformidad con la posición actual de un árbol de guía, en el punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición (8, 9) se conmuta a regulación de fuerza por evaluación de una desviación de regulación máxima y a partir del punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el punto de inversión inferior se efectúa una regulación de fuerza con un valor nominal de fuerza leído de la posición del árbol de guía, caracterizado porque durante el movimiento del macho hasta el punto de impacto (17) de este macho con la almohadilla de embutición (8, 9) se influye adicionalmente sobre la posición (13) de la almohadilla para la regulación de posición por medio de una regulación de velocidad que recibe su valor real del codificador (6) por diferenciación respecto del valor real de posición, en el punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición (8, 9) se efectúa la conmutación entre regulación de posición y regulación de fuerza o de par de giro por evaluación de las desviación de regulación máxima del regulador de posición (43) o del regulador de velocidad (44), o bien se efectúa dicha conmutación por medio de una limitación de fuerza dinámica permanentemente operativa (54) en combinación con la evolución del disco de levas de posición (12), encontrándose esta evolución por encima de la posición (13) de la almohadilla forzada por el macho en la zona desde el asentamiento del macho sobre la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el final del movimiento conjunto con el macho, a partir del punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el movimiento conjunto con el macho se efectúa también, en función de la clase de funcionamiento y hasta más allá del punto de inversión inferior, una regulación de fuerza o de par de giro que recibe su valor nominal de un perfil de valores nominales de fuerza leído de conformidad con la posición actual de la almohadilla (13), del macho (11) o del árbol de guía, y según la clase de funcionamiento preseleccionada de la almohadilla de embutición (8, 9) se efectúa una conmutación a regulación de posición con disco de levas de posición (12) en el punto de inversión inferior (18) o bien al comienzo de la amortiguación de posición final (19) de la carrera de elevación de la almohadilla, y se prosigue cíclicamente el desarrollo del movimiento.
Description
Procedimiento y dispositivo para controlar y
regular almohadillas de embutición servoeléctricas.
La invención concierne a un procedimiento para
controlar y regular almohadillas de embutición servoeléctricas en
prensas conformadoras según el preámbulo de la reivindicación 1 y a
un dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento según
el preámbulo de la reivindicación 8.
El documento
JP-A-10202327 describe un
procedimiento y un dispositivo de esta clase.
En el documento US 5 435 166 A se describe un
mecanismo de embutición dispuesto en la bancada de una prensa y que
genera la fuerza de la almohadilla por medio de servoaccionamientos,
estando unido el servoaccionamiento con la placa de la almohadilla
a través de un engranaje y una cremallera. Varios
servoaccionamientos acoplados mecánicamente entre ellos pueden
actuar aquí sobre un costado de presión común o bien un
servoaccionamiento actúa con independencia de otros sobre un
respectivo elemento de un costado de presión multipieza. Los
servomotores son activados por un sistema de control numérico con
las señales de posición y de par necesarias para la generación de
la fuerza de embutición, pudiendo efectuarse en caso necesario
dentro de un circuito de regulación un retroaviso de los valores
reales del servomotor o de la placa de almohadilla perteneciente al
mecanismo de embutición.
En el documento JP 04172200 A se describe un
sistema de control para la preaceleración de almohadillas de
embutición hidráulicas, en el que se inicia la preaceleración a un
ángulo determinado de la prensa y se prefija la posición de destino
por medio de una unidad aritmética.
En estos dos documentos no se describen la clase
de prefijación, cálculo y regulación y especialmente la
sincronización de las evoluciones de movimiento y de fuerza del
mecanismo de embutición en todas las fases de movimiento con el
movimiento principal del macho y los movimientos secundarios, como,
por ejemplo, el movimiento de manipulación.
Se conoce por el documento EP 0 556 390 B1 otro
dispositivo para una almohadilla de embutición neumática e
hidráulica combinada, en el que se efectúa entre la fase de la
preaceleración y el proceso de embutición una conmutación de
regulación de posición a regulación de presión por medio de una
señal de mando dependiente de la posición. Aparte de la fase de
preaceleración, no se revelan otras fases con regulación de posición
necesarias para un ciclo de movimiento cerrado. Dado que el
circuito de regulación de posición para la fase de preaceleración
se cierra solamente a través del retorno del recorrido real, es
limitada la calidad de la regulación para igualar la velocidad de
la almohadilla de embutición a la velocidad del macho. Debido a la
señal de mando dependiente de la posición para conmutar de
regulación de posición a regulación de fuerza se tiene que unas
fluctuaciones dependientes del proceso pueden perjudicar la
reproducibilidad de la acumulación de la presión al comienzo de la
embutición. Debido a la constitución de la almohadilla de embutición
neumohidráulica son necesarios para la fase de preaceleración y de
proceso de embutición unos respectivos equipos de regulación
separados para las servoválvulas asociadas a los actores hidráulicos
separados. No se revela tampoco la activación de perfiles de
valores nominales de fuerza para la posibilidad de fuerzas que
varíen durante el proceso de embutición.
Se conoce por el documento DE 198 21 159 A1 un
dispositivo en la bancada de una prensa de prueba cuyo costado de
presión está unido operativamente con motores a través de un sistema
de husillo-tuerca de husillo de modo que la
resistencia generada en la placa de la almohadilla contra el
movimiento de descenso del macho puede ser controlada por los
motores. Con los motores eléctricos o mecánicos de accionamiento y
accionados, acoplados sin resbalamiento, se deberá impedir el
movimiento de vuelco del costado de presión.
Para una aplicación, especialmente en prensas
grandes con mecanismos de embutición multipunto y costado de
presión de una sola pieza, cuyos puntos de presión individuales
deberán hacer posible, por un lado, un ajuste de fuerza
diferenciado entre ellos durante el proceso de embutición y, por
otro lado, deberán evitar un vuelco del costado de presión a
consecuencia de una carga excéntrica, el acoplamiento síncrono entre
los puntos de presión conocido por el estado de la técnica es
inadecuado.
Asimismo, se revela que el movimiento del
mecanismo de embutición se sincroniza a través de árboles
eléctricos, por un lado, entre el macho y el mecanismo de
embutición y, por otro lado, entre varios servomotores
pertenecientes al mecanismo de embutición. Se puede adaptar así la
fuerza de embutición necesaria por variación del par del motor
durante el proceso de embutición profunda. No se revelan el
dispositivo necesario para ello ni los pasos del procedimiento
necesarios a efectos de control.
El documento DE 4218818 A1 se plantea el
problema de sustituir en una prensa de transferencia los discos de
levas mecánicos para el accionamiento forzosamente controlado del
equipo de transporte de piezas. Se describe para ello una
regulación del movimiento del equipo de transporte de piezas por
medio de un árbol de guía para obtener una sincronización
electrónica completa con el movimiento principal del macho, el cual
se basa en el principio de la regulación electrónica por disco de
levas. El movimiento del macho de la prensa es captado como árbol
de guía por uno o dos emisores de posición y los ejes de movimiento
del equipo de transporte de piezas son controlados en función de la
posición del árbol de guía según funciones de movimiento previamente
calculadas.
En el documento DE 19642962 A1 se describe un
principio semejante para una prensa hidráulica, en la que se emplea
un emisor de cadencia como árbol de guía virtual y se controlan
tanto el movimiento del macho como los ejes de movimiento del
equipo de transporte de piezas en función de la posición virtual del
árbol de guía.
La ventaja de este principio es la posibilidad
de sincronización de posición, por un lado, entre el macho de la
prensa y el equipo de transporte de piezas y, por otro lado, entre
los distintos ejes de movimiento dentro del equipo multieje de
transporte de piezas.
Dado que las dos aplicaciones últimamente
citadas en equipos de transporte de piezas no incluyen, debido al
funcionamiento, ninguna regulación de fuerza, su utilización para
almohadillas de embutición reguladas en fuerza es inadecuada.
El documento
JP-A-10202327 describe un sistema de
control para almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas,
en cuyo desarrollo de movimiento se produce, al chocar el macho con
la almohadilla de embutición, una conmutación de regulación de
posición a regulación de fuerza por medio de una desviación de
regulación. Dado que se utiliza como criterio de conmutación el
rebasamiento de un valor umbral de corriente durante el proceso de
choque, no se puede evitar el brusco aumento de fuerza que se
presenta a consecuencia de la acción retardada en tiempo y que es
poco deseable para una alta calidad de la pieza embutida.
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La invención se basa en el problema de crear un
procedimiento y un dispositivo para controlar y regular almohadillas
de embutición servoeléctricas en prensas, en los que se haga
posible por medio de una estructura sencilla del control y la
regulación, así como de un pequeño número de pasos en el desarrollo
del control o la regulación, un desarrollo estable y preciso con
alta calidad de regulación y alta reproducibilidad, por un lado, en
la fase del proceso de embutición regulado en fuerza y, por otro
lado, en todas las fases del movimiento regulado en posición de la
almohadilla.
Según la invención, el problema se resuelve por
medio de un procedimiento para controlar y regular almohadillas de
embutición servoeléctricas con las características de la
reivindicación 1. Otras ejecuciones detalladas del procedimiento se
describen en las reivindicaciones 2 a 7. La puesta en práctica del
procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7 se efectúa con un
dispositivo dotado de las características según la reivindicación
8. Las reivindicaciones 9 a 12 contienen otras ejecuciones
ventajosas del dispositivo.
El procedimiento y el dispositivo, aparte de
dirigirse a accionamientos servoeléctricos, se dirigen también a
accionamientos servohidráulicos para almohadillas de embutición en
prensas conformadoras, aplicándose las almohadillas de embutición,
por un lado, como almohadillas de embutición en la bancada que
actúan sobre la herramienta inferior y, por otro lado, como las
almohadillas de embutición en el macho que actúan sobre la
herramienta superior. Las almohadillas de embutición pueden
construirse en forma de almohadillas de embutición monopunto o de
almohadillas de embutición multipunto.
La idea nuclear de la invención consiste en que,
para controlar y regular la almohadilla de embutición, se combina
el principio de la regulación por disco de levas electrónico,
controlada por árbol de guía, con la regulación de fuerza de modo
que todas las fases de movimiento de la almohadilla de embutición
que se desarrollan sin contacto mecánico con el macho de la prensa
sean controladas a través de discos de levas de posición
electrónicos, mientras que los movimientos bajo contacto con el
macho de la prensa se efectúan a través de una regulación de fuerza
con un perfil de valores nominales de fuerza controlado en función
del recorrido.
Una ventaja de este principio es la completa
sincronicidad del movimiento de la almohadilla de embutición con el
movimiento del macho, la cual se mantiene también en el caso de
variaciones de velocidad y ausencia de detenciones del movimiento
del macho, sin que sean necesarias para ello funciones de control
especiales. Los mismo se aplica para la sincronicidad entre los
puntos de presión de almohadillas de embutición multipunto y para
la sincronicidad del movimiento de la almohadilla de embutición con
un equipo de transporte de piezas existente en caso necesario.
Es esencial la posibilidad de realizar la
conmutación entre regulación de posición y regulación de fuerza con
unos sencillos medios técnicos de control. La conmutación puede
efectuarse, por un lado, a través de un interruptor de valor límite
que, por ejemplo, al asentarse el macho sobre la almohadilla de
presión evalúe una desviación de regulación y active un equipo de
conmutación a regulación de fuerza. Por otro lado, el cambio de
regulación de posición y regulación de fuerza puede venir
determinado únicamente por el recorrido del disco de levas de
posición con relación a la posición del macho. Cuando, por ejemplo,
el disco de levas discurre por encima de la posición del macho, se
fuerza la posición de la almohadilla por medio del movimiento del
macho de la prensa. En este caso, las señales de salida
superelevadas de reguladores de posición y de velocidad producen
una limitación de fuerza dinámica, con lo que se efectúa una
conmutación a regulación de fuerza.
La sencilla estructura y el sencillo
funcionamiento del sistema de control dan como resultado, aparte de
la reducción del coste para la puesta en funcionamiento y el
mantenimiento, unas condiciones mejoradas para un desarrollo
preciso y reproducible del proceso de embutición
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A continuación, se explica la invención con más
detalle ayudándose de ejemplos de realización. El dibujo
correspondiente muestra:
La figura 1, la constitución de una almohadilla
de embutición multipunto,
La figura 2a, un dispositivo en una primera
ejecución para controlar almohadillas de embutición
servoeléctricas,
La figura 2b, un dispositivo en una segunda
ejecución para controlar almohadillas de embutición
servohidráulicas,
La figura 3, una secuencia de pasos del
procedimiento para controlar almohadillas de embutición
servorreguladas,
La figura 4a, un desarrollo de movimiento a
título de ejemplo de una almohadilla de embutición en la clase de
funcionamiento "con bloqueo" en la posición inferior,
La figura 4b, un desarrollo de movimiento a
título de ejemplo de una almohadilla de embutición en la clase de
funcionamiento "sin bloqueo",
La figura 5, un esquema de bloques para la
regulación de la almohadilla de embutición con disco de levas
electrónico y conmutación parcial a regulación de fuerza en una
primera ejecución con árbol de guía rotatorio,
La figura 6, un diagrama de bloques para la
regulación de la almohadilla de embutición con disco de levas
electrónico y conmutación parcial a regulación de fuerza en una
segunda ejecución con un emisor lineal en el macho y dos discos de
levas, y
La figura 7, un diagrama de bloques para la
regulación de la almohadilla de embutición con disco de levas
electrónico en una tercera ejecución con regulación de limitación de
fuerza.
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La figura 1 muestra la constitución de una
almohadilla de embutición servoeléctrica 8 construida como una
almohadilla multipunto en una ejecución con cilindros eléctricos 21
que actúan sobre el costado de presión 2. Los cilindros eléctricos
21 están dispuestos en la zona interior del costado de presión 2 y
se apoyan en la bancada 20 de la prensa. Como convertidor lineal se
utiliza en esta ejecución un sistema de husillo/tuerca de husillo
3, 23. La tuerca de husillo 23 unida con el costado de presión 2 es
solidaria en rotación de este costado de presión 2 y se puede mover
axialmente en sincronismo con el mismo. El husillo correspondiente 3
está montado en forma axialmente fija y giratoria en la bancada 20
de la prensa. El extremo del husillo 3 que queda alejado de la
tuerca de husillo 23 está en unión operativa con un servomotor 5 a
través de un acoplamiento 24. La transmisión de fuerza se efectúa
desde los cilindros eléctricos 21 hasta el sujetachapas 22 en la
herramienta de la prensa a través del costado de presión 2 y las
espigas de embutición 25.
La almohadilla de embutición 8 puede estar
equipada también con cilindros hidráulicos 3a como almohadilla de
embutición sevohidráulica 9 en lugar de cilindros eléctricos 21. Es
ventajosa también una ejecución con una combinación de cilindros
hidráulicos 3a y cilindros eléctricos 21, asumiendo los cilindros
hidráulicos 3a la función de generación de fuerza y asumiendo uno o
varios cilindros eléctricos 21 las funciones de movimiento, tales
como preaceleración, bloqueo en una posición definida, retroceso en
caso necesario, extracción y elevación de la almohadilla de
embutición 8.
La figura 2a muestra la constitución de
principio del dispositivo con una almohadilla de embutición
servoeléctrica 8 esquemáticamente representada y descrita en
relación con la figura 1, con la cual se puede poner en práctica el
procedimiento. Los servomotores 5 están equipados cada uno de ellos
con un codificador 6 a través del cual se efectúa la captación de
posición y de velocidad. La fuerza de la almohadilla es captada por
un respectivo transductor de fuerza 4 para cada punto de presión.
Los transductores de fuerza 4 pueden ser, por ejemplo,
transductores de dilatación piezoeléctricos o resistivos. Como
alternativa, la fuerza de la almohadilla puede ser captada
indirectamente a través de la corriente de los servomotores 5.
El equipo de control NC 59 incluye para cada
punto de presión de la almohadilla de embutición 8 un equipo de
regulación de eje 58 que asume la regulación de posición, de
velocidad y de fuerza del punto de presión y genera la potencia
necesaria para activar el servomotor 5 o el cilindro hidráulico 3a.
Los equipos de regulación de eje 58 reciben sus magnitudes de guía
de un equipo de control 56 por disco de levas y un equipo de control
57 por valor nominal de fuerza. Ambos equipos son controlados a
través de un árbol de guía, pudiendo representarse el árbol de guía
por medio de emisores de posición reales en el macho de la prensa,
en el accionamiento de la prensa o en el accionamiento de un
sistema de transporte de piezas dentro de la prensa o por medio de
una señal de árbol de guía "virtual" proveniente, por ejemplo,
del sistema de control de una servoprensa.
El mecanismo de control 56 por disco de levas
genera en función del árbol de guía unos valores nominales de
posición para los equipos de regulación de eje 58. Se emplea aquí el
principio del disco de levas electrónico, asociándose a cada
posición del árbol de guía una posición de la almohadilla por medio
de una tabla de control o una función matemática. El equipo de
control 57 por valor nominal de fuerza genera perfiles de valores
nominales de fuerza para la regulación de fuerza en los equipos de
regulación de eje 58. Según la aplicación o el requisito específico
de las piezas, se puede tratar aquí de un valor constante o un
perfil de fuerza controlado en función de la posición para la zona
de embutición y, en caso necesario, de valores adicionales para la
elevación de la almohadilla en la clase de funcionamiento "sin
bloqueo".
Se puede apreciar en la figura 2b el modo en que
se puede activar con el procedimiento una almohadilla de embutición
servohidráulica 9. El costado de presión móvil 2 es accionado por
dos cilindros hidráulicos 3a. La presión en los cilindros
hidráulicos 3a es controlada por servoválvulas o válvulas
proporcionales 5a. La captación de posición se realiza por medio de
transductores de recorrido lineales 6a en el costado de presión 2 y
la medición de fuerza se realiza por medio de captadores de presión
4a en los cilindros hidráulicos 3a.
Se puede apreciar por la disposición de las
interfaces de señal (líneas de puntos) el modo en que se puede
combinar la almohadilla de embutición sevohidráulica 9 con el equipo
de control NC 59 representado en la figura 2a. La posibilidad de
esta combinación se aplica también para las ejecuciones de la
regulación de la almohadilla de embutición que se representan en
las figuras 5, 6 y 7. El funcionamiento de los equipos de regulación
de eje 58 y de los amplificadores de potencia está adaptado en este
caso a los requisitos del sistema hidráulico.
En la figura 3 se representa el procedimiento
propuesto en forma de una secuencia de pasos.
En la primera fase de preparación 31 se prefija
el desarrollo de movimiento deseado de la almohadilla de embutición
8, 9, específico según las piezas y la clase de funcionamiento. El
sistema de control calcula entonces un llamado disco de levas de
posición electrónico 12 que incluye la evolución nominal de la
posición 13 de la almohadilla en función de la posición 11 del
macho.
En una segunda fase de preparación 32 se efectúa
la prefijación de la evolución deseada de la fuerza de la
almohadilla de embutición 8, 9 durante el proceso de embutición. El
sistema de control calcula entonces un perfil de valores nominales
de fuerza que incluye la evolución de la fuerza en función de la
posición 11, 13 del macho y/o de la almohadilla.
El disco de levas de posición 12 y el perfil de
valores nominales de fuerza se almacenan en el sistema de control
en forma de una tabla, una función matemática o una combinación de
ambas.
Estas dos fases de preparación 31, 32, cuyo
orden de sucesión como preparación para el ciclo propiamente dicho
puede elegirse a voluntad, pueden ingresarse manualmente a través de
una superficie de mando correspondiente o recuperarse de una
memoria. Es imaginable también ejecutar ya estos dos pasos para una
nueva pieza mientras se ejecuta todavía el ciclo de movimiento para
la pieza precedente.
Después de la señal de arranque 37 se comienza,
con el primer paso 33 del procedimiento, el desarrollo cíclico de
las funciones de la almohadilla de embutición 8, 9 que, según la
clase de funcionamiento, pueden apreciarse también en las figuras
4a y 4b. Hasta la fase de asentamiento del macho sobre la
almohadilla de embutición se influye sobre la posición 13 de esta
almohadilla mediante una regulación de posición que recibe su valor
nominal del disco de levas de posición 12 leído de conformidad con
la posición actual 11 del macho. Mediante la evolución del disco de
levas de posición 12 se mantiene primero la almohadilla de
embutición 8, 9 en su posición superior y se la acelera a
continuación brevemente antes del impacto del macho.
En el segundo paso 34 del procedimiento se
procede, al asentar el macho sobre la almohadilla de embutición 8,
9, a conmutar a regulación de fuerza o regulación de par de giro con
una primera condición de conmutación 38. La primera condición de
conmutación 38 puede cumplirse por la llegada a una posición
determinada 11 del macho, una desviación de regulación definida o
una evolución definida del disco de levas de posición 12 en
combinación con una regulación de limitación de fuerza. Las
ejecuciones correspondientes están ilustradas en las figuras 5 y
7.
En el tercer paso 35 del procedimiento se
produce, desde el asentamiento del macho sobre la almohadilla de
embutición 8, 9 hasta el final del movimiento conjunto del macho y
la almohadilla de embutición 8, 9, una regulación de fuerza o de
par de giro que recibe su valor nominal del perfil de valores
nominales de fuerza leído de conformidad con la posición actual 13,
11 de la almohadilla o del macho.
En el cuarto paso 36 del procedimiento se
produce nuevamente una conmutación a regulación de posición con el
disco de levas de posición 12 conforme a una segunda condición de
conmutación 39 y según sea la clase de funcionamiento
preseleccionada de la almohadilla de embutición 8, 9, bien en la
posición inferior o bien al comienzo de la amortiguación de
posición final del recorrido de elevación de la almohadilla. La
segunda condición de conmutación 39 puede cumplirse por la llegada
a una posición determinada 11, 13 del macho o de la almohadilla,
una desviación de regulación definida o una evolución determinada
del disco de levas de posición 12 en combinación con una regulación
de limitación de fuerza.
A continuación, se prosigue el desarrollo de
movimiento cíclico con el primer paso 33 del procedimiento. Debido
a la evolución del disco de levas de posición 12 se ejecutan, según
la clase de funcionamiento seleccionada de la almohadilla de
embutición 8, 9, las funciones de movimiento de bloqueo o retroceso
en la posición inferior, extracción de la pieza, elevación de la
almohadilla y amortiguación de posición final 19 con enclavamiento
subsiguiente en la posición superior.
La secuencia de pasos - representada en la
figura 3 - del desarrollo de las funciones de la almohadilla de
embutición 8, 9 puede apreciarse gráficamente en las figuras 4a y
4b.
La figura 4a representa un desarrollo de
movimiento típico de la almohadilla de embutición 8, 9 en la clase
de funcionamiento "con bloqueo" en relación con el
procedimiento propuesto. En esta clase de funcionamiento no se
realiza la elevación de la almohadilla inmediatamente después de
pasar por el punto de inversión inferior del macho, sino que se
bloquea primero el movimiento de la almohadilla de embutición 8, 9 y
se efectúa la carrera de elevación con retardo temporal respecto
del movimiento del macho. La posición 11 del macho, la posición 13
de la almohadilla y un disco de levas de posición 12 están
representados en forma de curvas de evolución dependiente del
tiempo o del ángulo del cigüeñal.
En una primera fase 14 se efectúa la regulación
de posición con el disco de levas de posición electrónico 12, en
donde la posición 13 de la almohadilla sigue al disco de levas de
posición 12 y controla el enclavamiento en la posición superior y
la preaceleración de la almohadilla de embutición 8, 9. Esto
corresponde al primer paso 33 del procedimiento según la figura
3.
En el punto de impacto 17 se efectúa la
conmutación a regulación de fuerza de conformidad con el segundo
paso 34 del procedimiento de la figura 3. En la segunda fase
subsiguiente 15 se efectúa la regulación de fuerza con perfil de
valores nominales de fuerza definido de conformidad con el tercer
paso 35 del procedimiento de la figura 3. En esta fase puede estar
inactivo el disco de levas de posición 12. La evolución del disco
de levas de posición es operativa en esta fase únicamente cuando se
realiza la conmutación a regulación de fuerza según la ejecución
representada en la figura 7 con limitación de fuerza. La evolución
del disco de levas de posición 12 tiene que estar situada entonces
por encima de la posición 13 de la almohadilla forzada por la
posición 11 del macho.
En el punto de inversión inferior 18 se realiza,
en analogía al cuarto paso 36 del procedimiento según la figura 3,
la conmutación a regulación de posición con disco de levas de
posición electrónico 12. La tercera fase subsiguiente 16 incluye
las funciones de movimiento de retroceso de la almohadilla y bloqueo
en la posición inferior, extracción de la pieza, elevación de la
almohadilla, amortiguación de posición final y enclavamiento en la
posición inferior. El proceso se repite cíclicamente con la primera
fase 14 descrita al principio. Las funciones de movimiento están
contenidas en la evolución del disco de levas de posición 12 y son
ejecutadas por el sistema de regulación de posición en función de
la posición 11 del macho que sirve de árbol de guía.
En la figura 4b se puede apreciar un desarrollo
de movimiento típico de la almohadilla de embutición 8, 9 en la
clase de funcionamiento "sin bloqueo" en relación con el
procedimiento de control propuesto. Análogamente a la figura 4a, la
posición 11 del macho, la posición 13 de la almohadilla y un disco
de levas de posición 12 están representados en forma de curvas de
evolución dependiente del tiempo o del ángulo del cigüeñal.
Después de las fases primera y segunda 14, 15
con un respectivo desarrollo análogo según la figura 4 se efectúa
la carrera de elevación de la almohadilla inmediatamente después del
punto de inversión inferior 18, siguiendo la almohadilla de
embutición 8, 9 sin retardo al movimiento del macho. En el punto de
inversión inferior 18 se prosigue la regulación de fuerza. El
perfil de valores nominales de fuerza contiene para ello uno o
varios valores adicionales que están dimensionados de modo que la
almohadilla de embutición 8, 9 siga al movimiento ascendente del
macho y extraiga la pieza conformada. Al comienzo de la
amortiguación de posición final 19 se efectúa la conmutación a
regulación de posición, de modo que se prefijan la amortiguación de
posición final y el enclavamiento en la posición superior por medio
del disco de levas de posición 12, y se repite cíclicamente el
proceso.
Las figuras 5, 6 y 7 muestran ejemplos de
aplicación y ejecuciones ventajosas del sistema propuesto de
regulación de una almohadilla de embutición con disco de levas
electrónico y conmutación parcial a regulación de fuerza en forma de
diagramas de bloques.
La primera ejecución según la figura 5 contiene
una función de control 41 por disco de levas para calcular,
almacenar y leer en función de un árbol de guía discos de levas de
posición 12, una función de control de valor nominal de fuerza 42
para calcular, almacenar y leer en función de la posición perfiles
de valores nominales de fuerza y un equipo de regulación de eje 58
que está constituido por los tres circuitos de regulación
consistentes en un regulador de posición 43, un regulador de
velocidad 44 y un regulador de conmutación 45, así como el equipo
de conmutación para valores nominales de regulador 49 y el
amplificador de potencia 46. Los tres circuitos de regulación son
cerrados por el retorno de los valores reales correspondientes. El
valor real de posición es suministrado por el codificador 6. El
valor real de velocidad es generado por un miembro diferenciador 47
a partir del valor real de posición y el valor real de fuerza es
captado por el transductor de fuerza 4.
El desarrollo de las funciones es controlado de
la manera siguiente por el árbol de guía, que corresponde aquí al
ángulo del cigüeñal de la prensa:
Cuando el macho de la prensa se mueve desde su
punto de inversión inferior hasta el punto de impacto 17 sobre la
almohadilla de embutición 8, 9, se transfieren continuamente valores
nominales de posición al regulador de posición 43 por medio de la
función de control 41 por disco de levas. Detrás del regulador de
posición 43 está dispuesto el regulador de velocidad 44, el cual a
su vez activa el regulador de fuerza 45 a través del equipo de
conmutación 49. En esta constelación los tres reguladores dispuestos
en cascada trabajan como un sistema de regulación de posición, de
modo que el servomotor 5 activado a través de un amplificador de
potencia 46 y el costado de presión operativamente unido 2 siguen al
disco de levas de posición 12. De esta manera, se controla la
primera fase de movimiento de la almohadilla de embutición 8, 9
constituida por un enclavamiento en la posición superior y una
preacelera-
ción.
ción.
Al asentar el macho sobre la almohadilla de
embutición 8, 9 entra en acción la unidad funcional para la
conmutación 55 del regulador, la cual está constituida en esta
ejecución por tres interruptores de valor límite 48 y un equipo de
conmutación para valores nominales de regulador 49. Por medio del
interruptor de valor límite 48, que evalúa una desviación de
regulación en el punto de impacto 17, se conmuta entonces a
regulación de fuerza con ayuda del equipo de conmutación 49. Por
tanto, los reguladores de posición y de velocidad 43, 44 están
inactivos y el regulador de fuerza 45 recibe sus valores nominales
de la función de control de valor nominal de fuerza 42. Ésta genera
continuamente valores nominales mediante una lectura - dependiente
de la posición del macho o de la almohadilla - del perfil de
valores nominales de fuerza almacenado. De esta manera, se controla
la segunda fase 15 de la almohadilla de embutición 8, 9 a partir del
punto de impacto 17 hasta el final del movimiento conjunto del
macho y la almohadilla de embutición
8, 9.
8, 9.
A continuación, se conmuta nuevamente por medio
del equipo de conmutación 49 a regulación de posición con disco de
levas de posición 12, bien en la posición inferior de la almohadilla
de embutición 8, 9 en el caso de la función "con bloqueo" o
bien al comienzo de la amortiguación de posición final 19 de la
carrera de elevación de la almohadilla en el caso de la función
"sin bloqueo". La regulación de posición permanece activa hasta
el siguiente asentamiento del macho sobre la almohadilla de
embutición 8, 9, de modo que se prosigue el ciclo de movimiento
como se ha descrito anteriormente.
En determinadas aplicaciones o en prensas
hidráulicas puede ser necesario captar directamente la posición 11
del macho con transductores de recorrido lineales 7.
La figura 6 muestra una segunda ejecución del
sistema de regulación de una almohadilla de embutición que emplea
como árbol de guía un transductor de recorrido lineal 7 dispuesto en
el macho de la prensa. En contraste con el emisor de posición
rotatorio 1, ya no es posible una diferenciación directa entre
movimiento descendente y movimiento ascendente por medio de la
señal del árbol de guía. Se emplean para ello dos discos de levas,
cada uno de ellos con un disco de levas de posición 50 para la
función de control hacia abajo y un disco de levas de posición 51
para la función de control hacia arriba. La conmutación se efectúa
por medio de un equipo de conmutación 53 que es controlado a través
de una leva de mando 52 generada por el emisor de posición rotatorio
1. La conmutación puede efectuarse alternativamente también por
medio de un árbol de guía virtual, un equipo de reconocimiento de
dirección o una señal de control proveniente del sistema de control
del desarrollo del movimiento del macho. El resto del
funcionamiento corresponde a la primera ejecución según la figura
5.
Es imaginable también emplear solamente un disco
de levas y conmutar o adaptar analíticamente la señal de posición
correspondiente del transductor de recorrido lineal 7.
En la tercera ejecución según la figura 7 se
emplea como unidad funcional para la conmutación 55 del regulador
un equipo de limitación de fuerza dinámica 54. Este equipo limita la
señal de salida del regulador de velocidad 44 a un valor máximo
dinámicamente prefijable que es generado por la función de control
de valor nominal de fuerza 42. De esta manera, el cambio entre
regulación de posición y regulación de fuerza viene determinado
únicamente por la evolución del disco de levas de posición 12 con
relación a la posición 11 del macho.
Cuando el disco de levas de posición 12 discurre
por debajo de la posición 11 del macho, no está activa la unidad de
limitación de fuerza y el sistema se encuentra en regulación de
posición, de modo que la almohadilla de embutición 8, 9 sigue al
disco de levas. Por el contrario, cuando el disco de levas de
posición 12 discurre por encima de la posición 11 del macho, la
posición 13 de la almohadilla es forzada por el movimiento del
macho de la prensa. En este caso, las señales de salida de los
reguladores de posición y de velocidad resultan ser tan grandes que
actúa la unidad de limitación de fuerza. Por tanto, el sistema se
encuentra en regulación de fuerza y entra en acción el perfil de
valores nominales de fuerza.
Frente a las ejecuciones primera y segunda, se
tiene de manera ventajosa que no es necesaria ninguna conmutación de
regulador controlada con elementos adicionales.
- 1
- Emisor de posición rotatorio como árbol de guía
- 2
- Costado de presión
- 3
- Husillo
- 3a
- Cilindro hidráulico
- 4
- Transductor de fuerza
- 4a
- Transductor de presión
- 5
- Servomotor
- 5a
- Servoválvula o válvula proporcional
- 6
- Codificador
- 6a
- Transductor de recorrido lineal en la almohadilla
- 7
- Transductor de recorrido lineal en el macho como árbol de guía
- 8
- Almohadilla de embutición servoeléctrica
- 9
- Almohadilla de embutición sevohidráulica
- 11
- Posición del macho
- 12
- Disco de levas de posición
- 13
- Posición de la almohadilla
- 14
- Primera fase
- 15
- Segunda fase
- 16
- Tercera fase
- 17
- Punto de impacto
- 18
- Punto de inversión inferior
- 19
- Comienzo de la amortiguación de posición final
- 20
- Bancada de prensa
- 21
- Cilindro hidráulico
- 22
- Sujetachapas
- 23
- Tuerca de husillo
- 24
- Acoplamiento
- 25
- Espigas de embutición
- 31
- Primera fase de preparación
- 32
- Segunda fase de preparación
- 33
- Primer paso del procedimiento
- 34
- Segundo paso del procedimiento
- 35
- Tercer paso del procedimiento
- 36
- Cuarto paso del procedimiento
- 37
- Señal de arranque
- 38
- Primera condición de conmutación
- 39
- Segunda condición de conmutación
- 41
- Función de control por disco de levas
- 42
- Función de control por valor nominal de fuerza
- 43
- Regulador de posición
- 44
- Regulador de velocidad
- 45
- Regulador de fuerza o de par de giro
- 46
- Amplificador de potencia
- 47
- Miembro diferenciador
- 48
- Interruptor de valor límite
- 49
- Equipo de conmutación para valores nominales de regulador
- 50
- Disco de levas de posición para la función de control hacia abajo
- 51
- Disco de levas de posición para la función de control hacia arriba
- 52
- Leva de mando
- 53
- Equipo de conmutación para discos de levas
- 54
- Limitación de fuerza dinámica
- 55
- Unidad funcional de conmutación de regulador
- 56
- Equipo de control por disco de levas
- 57
- Equipo de control por valor de fuerza nominal
- 58
- Equipo de regulación de eje
- 59
- Equipo de control NC
Claims (12)
1. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
con un equipo de control NC (59) que regula las posiciones,
velocidades y fuerzas de los servomotores (5) o cilindros
hidráulicos (3a) concebidos como actores de modo que, durante el
movimiento del macho hasta el punto de impacto (17) del macho con
la almohadilla de embutición (8, 9), se influye sobre la posición
(13) de la almohadilla por medio de una regulación de posición que
recibe su valor nominal de un disco de levas de posición (12) leído
de conformidad con la posición actual de un árbol de guía, en el
punto de impacto (17) del macho con la almohadilla de embutición
(8, 9) se conmuta a regulación de fuerza por evaluación de una
desviación de regulación máxima y a partir del punto de impacto (17)
del macho con la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el punto de
inversión inferior se efectúa una regulación de fuerza con un valor
nominal de fuerza leído de la posición del árbol de guía,
caracterizado porque
durante el movimiento del macho hasta el punto
de impacto (17) de este macho con la almohadilla de embutición (8,
9) se influye adicionalmente sobre la posición (13) de la
almohadilla para la regulación de posición por medio de una
regulación de velocidad que recibe su valor real del codificador (6)
por diferenciación respecto del valor real de posición,
en el punto de impacto (17) del macho con la
almohadilla de embutición (8, 9) se efectúa la conmutación entre
regulación de posición y regulación de fuerza o de par de giro por
evaluación de las desviación de regulación máxima del regulador de
posición (43) o del regulador de velocidad (44),
o bien se efectúa dicha conmutación por medio de
una limitación de fuerza dinámica permanentemente operativa (54) en
combinación con la evolución del disco de levas de posición (12),
encontrándose esta evolución por encima de la posición (13) de la
almohadilla forzada por el macho en la zona desde el asentamiento
del macho sobre la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el final
del movimiento conjunto con el macho,
a partir del punto de impacto (17) del macho con
la almohadilla de embutición (8, 9) hasta el movimiento conjunto
con el macho se efectúa también, en función de la clase de
funcionamiento y hasta más allá del punto de inversión inferior,
una regulación de fuerza o de par de giro que recibe su valor
nominal de un perfil de valores nominales de fuerza leído de
conformidad con la posición actual de la almohadilla (13), del macho
(11) o del árbol de guía, y
según la clase de funcionamiento preseleccionada
de la almohadilla de embutición (8, 9) se efectúa una conmutación a
regulación de posición con disco de levas de posición (12) en el
punto de inversión inferior (18) o bien al comienzo de la
amortiguación de posición final (19) de la carrera de elevación de
la almohadilla, y se prosigue cíclicamente el desarrollo del
movimiento.
2. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 1, caracterizado porque antes del
comienzo de la secuencia del procedimiento para el desarrollo del
movimiento de la almohadilla de embutición (8, 9) se cumple que,
aparte de la fase de preaceleración según la clase de
funcionamiento elegida de la almohadilla de embutición (8, 9), se
ingresan, se calculan y se almacenan como disco de levas de
posición electrónico (12) en el equipo de control NC (59) las fases
sin bloqueo y con bloqueo o retroceso en la posición inferior,
extracción de la pieza, elevación de la almohadilla y amortiguación
de posición final (19) con enclavamiento subsiguiente en la posición
superior, en función de la posición del macho (11) o del árbol de
guía, así como se ingresa, se calcula o se almacena como perfil de
valores nominales de fuerza en el equipo de control NC (59) la
evolución deseada de la fuerza en la zona de embutición en función
de la posición de la almohadilla (13), del macho (11) o del árbol de
guía.
3. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 2, caracterizado porque se ingresa,
se calcula o se puede almacenar como perfil de valores nominales de
fuerza en el equipo de control NC (59) un perfil de fuerza
dependiente de la posición para la carrera de elevación de la
almohadilla en la clase de funcionamiento "sin bloqueo" en
función de la posición de la almohadilla (13), del macho (11) o del
árbol de guía.
4. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 2, caracterizado porque, para la fase
de regulación de fuerza, se almacena la evolución del disco de
levas de posición (12) en el equipo de control NC (59) por encima de
la posición (13) de la almohadilla forzada por la posición (11) del
macho.
5. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de
control (56) por disco de levas calcula, almacena y lee en función
de un árbol de guía unos valores nominales para discos de levas de
posición (12).
6. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de
control (57) por valor nominal de fuerza calcula, almacena y lee en
función de un árbol de guía o una posición (13) de la almohadilla
unos valores nominales para perfiles de valores nominales de fuerza
(42).
7. Procedimiento para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 2, caracterizado porque el disco de
levas de posición (12) y el perfil de valores nominales de fuerza
se pueden almacenar en el sistema de control en forma de una tabla,
una función matemática o una combinación de ambas.
8. Dispositivo para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras,
que comprende un equipo de control NC (59) que regula las
posiciones, velocidades y fuerzas de los servomotores (5) o
cilindros hidráulicos (3a) concebidos como actores, en donde un
equipo de control (56) por disco de levas y un equipo de control
(57) por valor nominal de fuerza están unidos operativamente con al
menos un equipo de regulación de eje (58) que presenta una unidad
funcional de conmutación de regulador (55) entre regulación de
posición y regulación de fuerza, caracterizado porque la
unidad funcional de conmutación de regulador (55) presenta un
interruptor de valor limite (48) para evaluar la desviación de
regulación máxima del regulador de posición (43) o del regulador de
velocidad (44) o un equipo de limitación dinámica de fuerza
(54).
9. Dispositivo para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 8, caracterizado porque el árbol de
guía para leer el disco de levas de posición (12) se representa por
medio de un emisor de posición real (1) dispuesto en el
accionamiento de un sistema de transporte de piezas.
10. Dispositivo para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 8, caracterizado porque el árbol de
guía para leer el disco de levas de posición (12) se representa por
medio de una señal de árbol de guía rotatorio virtual.
11. Dispositivo para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 8, caracterizado porque el árbol de
guía se representa por medio de un transductor de recorrido lineal
real (7) dispuesto en el macho de la prensa, con el cual se pueden
leer dos discos de levas de posición independientes (50, 51) para
las funciones de control hacia abajo y hacia arriba, cada uno de
ellos conmutable de conformidad con la fase de movimiento del
macho.
12. Dispositivo para controlar y regular
almohadillas de embutición servoeléctricas en prensas conformadoras
según la reivindicación 8, caracterizado porque el árbol de
guía para leer el disco de levas de posición (12) se representa por
medio de un transductor de recorrido lineal real (7) dispuesto en el
macho, siendo separada su señal de salida por conmutación o cálculo
de conversión en una zona para el movimiento hacia abajo y una zona
para el movimiento hacia arriba.
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