JP2008532777A - サーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッション（８，９）を制御および調整するための方法ならびにこの方法を実施するための装置に関する。その際、制御および調整の簡単な構造ならびに制御経過もしくは調整経過における少数のステップにより、一方では力制御される絞り工程の期間（１５）で、他方では位置制御されるクッション運動のすべての期間（１４，１６）での安定かつ精緻な経過を可能とすべきである。絞りクッション（８，９）の制御および調整のために、マスター軸制御される電子的なカム制御の原理が力制御と組み合わされ、絞りクッションの、プレススライドとの機械的な接触なしに経過するすべての運動期間（１４，１５，１６）が、電子的な位置カム（１２）を介して制御される一方、プレススライドとの接触を伴う運動が、行程に関連して制御される力目標値プロフィールによる力制御を介して行われる。

Description

本発明は、請求項１の上側概念部に記載した、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整もしくは開ループ制御および閉ループ制御（Ｓｔｅｕｅｒｕｎｇ／Ｒｅｇｅｌｕｎｇ）するための方法に関する。さらに本発明は、請求項８の上側概念部に記載した、前記方法を実施するための装置に関する。

背景技術
ＵＳ５４３５１６６Ａには、プレスのテーブル内に設けられた、クッション力をサーボ駆動装置により発生させる絞り装置が開示されている。この場合、サーボ駆動装置はギアおよびラックを介してクッションプレートに結合されている。その際、複数の、それぞれ互いに機械的に連結されたサーボ駆動装置が、１つの共通のプレッシャボックスに作用することもできるし、１つのサーボ駆動装置が、その他のサーボ駆動装置とは無関係に、複数部分から成るプレッシャボックスのそれぞれ１つのプレッシャボックスエレメントに作用することもできる。サーボモータは数値制御により、絞り力を発生させるために必要な位置信号およびトルク信号により起動制御される。この場合、必要に応じて制御回路内で、サーボモータまたは絞り装置に所属のクッションプレートの実際値のフィードバックが行われることができる。

ＪＰ０４１７２２００Ａ（特開平０４−１７２２００号公報）には、液圧式の絞りクッションの予備加速のための制御が記載されている。その際、予備加速は所定のプレス角度で開始され、目標位置は計算ユニットにより設定される。

スライドの主運動および副運動、例えばハンドリング運動（Ｈａｎｄｌｉｎｇｂｅｗｅｇｕｎｇ）を伴うすべての運動期間における絞り装置の運動経過および力経過の設定、算出、制御の形式および特に同期は、これらの両文献には記載されていない。

ＥＰ０５６６３９０Ｂ１から、空気圧式と液圧式とが組み合わされた絞りクッションのための別の装置が公知である。この装置の場合、予備加速の期間と絞り工程との間で、位置制御から圧力制御への切換が、位置に関連した切換信号により行われる。予備加速の期間以外、閉じられた運動サイクルのために必要な、位置制御を伴う別の期間は開示されていない。予備加速の期間のための位置制御回路が実際値のフィードバックを介してのみ閉じられるので、絞りクッションの速度をスライドの速度に合わせる制御品質は制限されている。位置制御から力制御への切換のための、位置に関連した切換信号により、プロセスに関連した変動は、絞り開始時の増圧の再現性に悪影響を及ぼし得る。空気・液圧式の絞りクッションの構造に起因して、予備加速の期間および絞り工程の期間のために、それぞれ別個の制御装置が、別個の液圧アクチュエータに対応配置されたサーボ弁のために必要である。さらに、絞り工程中に変動する力の可能性のための力目標値プロフィールの起動制御は開示されていない。

ＤＥ１９８２１１５９Ａ１から公知の、トライアウトプレス（Ｐｒｏｂｉｅｒｐｒｅｓｓｅ）のテーブル内に設けられた装置のプレッシャボックスは、モータにスピンドル／スピンドルナットシステムを介して、クッションプレートでスライドの下方運動に抗して形成される抵抗がモータにより制御可能であるように作用結合されている。電気的または機械的にスリップレスに連結された駆動モータおよび被動モータにより、プレッシャボックスの傾倒運動は阻止されるべきである。

特にマルチポイント絞り装置と、個々のプレッシャポイントが一方では絞り工程中の互いに異なる力調節を可能にし、他方では偏心的な負荷の結果としてのプレッシャボックスの傾倒を回避すべきワンピースのプレッシャボックスとを備えた大型プレス内での使用のために、プレッシャポイント相互の、背景技術から公知の同期連結は不適である。

さらに、絞り装置の運動が電気的な軸を介して一方ではスライドと絞り装置との間で、他方では絞り装置に属する多数のサーボモータの間で同期されることが開示されている。その際、必要な絞り力はモータトルクの変更により深絞り工程中に適合され得る。このために必要な装置および制御のために必要な方法ステップは開示されていない。

ＤＥ４２１８８１８Ａ１は、トランスファプレスにおいて、パーツ搬送装置を強制制御式に駆動するための機械的なカムを置換することを課題としている。このために、スライドの主運動との完全な電子的な同期のための、マスター軸によるパーツ搬送装置の運動の制御が記載されている。この制御の根底には、電子カム制御の原理がある。プレススライドの運動はマスター軸として、１つまたは２つの位置検出器により検出され、パーツ搬送装置の運動軸はマスター軸位置に関連して、予め算出された運動関数に従って制御される。

類似の原理はＤＥ１９６４２９６２Ａ１に液圧式のプレスに関して記載されている。このプレスの場合、クロック発生器が仮想のマスター軸として使用され、スライド運動ならびにパーツ搬送装置の運動軸を仮想のマスター軸位置に関連して制御する。

この原理の利点は、一方ではプレススライドとパーツ搬送装置との間、他方では多軸のパーツ搬送装置内の個々の運動軸間の位置同期の可能性である。

パーツ搬送装置での最後に挙げた両使用がその機能に基づき力制御を含まないので、その使用は力制御される絞りクッションのためには不適である。

課題
本発明の課題は、制御および調整の簡単な構造ならびに制御経過もしくは調整経過における少数のステップにより、一方では力制御される絞り工程の期間で、他方では位置制御されるクッション運動のすべての期間での安定かつ精緻な経過を可能とする、プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法および装置を提供することである。

本発明によりこの課題は、請求項１の特徴部に記載した特徴を有する、サーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法により解決される。この方法のさらなる細目は、請求項２〜７に記載されている。請求項１から７に記載した方法は、請求項８の特徴部に記載した特徴を有する装置により実施される。請求項９〜１４は、装置の別の有利な構成を有している。

上記課題を解決した本発明の方法によれば、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法であって、変形加工プレスがＮＣ制御装置を有しており、該ＮＣ制御装置が、アクチュエータとして形成されたサーボモータまたは液圧シリンダの位置、速度および力を調整し、スライド運動中、絞りクッションへのスライドの衝突点までは、クッション位置に、目下のマスター軸位置に応じて読み出される位置カムからその目標値を得る位置制御により影響を及ぼし、絞りクッションへのスライドの衝突点で力制御へと切り換え、絞りクッションへのスライドの衝突点から下側の反転点までは、力を、マスター軸位置から読み出される力目標値により行うようにする、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法において、スライド運動中、絞りクッションへのスライドの衝突点まで、クッション位置に、位置制御に対して付加的に、エンコーダの位置実際値から微分によりその実際値を得る速度制御により影響を及ぼし、絞りクッションへのスライドの衝突点で、位置制御と力制御またはトルク制御との間の切換を、位置制御器または速度制御器の最大の制御偏差の評価により行うか、または位置カムの経過との関連での、永久に有効な動的な力制限により行い、後者の場合、絞りクッションへのスライドの当接から、スライドとの共同の運動の終わりまでの領域内での経過が、スライドにより強制されるクッション位置の上側にあり、絞りクッションへのスライドの衝突点から、スライドとの共同の運動の終わりまで、運転形式次第では下側の反転点を超えても、目下のクッション位置、スライド位置またはマスター軸位置に応じて読み出される力目標プロフィールからその目標値を得る力制御またはトルク制御を行い、かつ絞りクッションの前選択された運転形式に応じて、下側の反転点でまたはクッション上昇の終端位置減衰の開始時に、位置カムによる位置制御への切換を行い、かつこの運動経過を周期的に継続するようにした。さらに、方法経過の開始前に、絞りクッションの運動経過を、予備加速期間の他に、絞りクッションの選択された運転形式に応じて、下側の位置でのロッキングなしおよびロッキングもしくは引戻しあり、バーツの突出し、クッション上昇および上側の位置での引き続いての休止を伴う終端位置減衰の期間を、スライド位置またはマスター軸位置に関連して入力し、算出しかつ電子的な位置カムとしてＮＣ制御装置内に記憶し、ならびに絞り領域での所望の力経過を、クッション位置、スライド位置またはマスター軸位置に関連して入力し、算出しかつ力目標値プロフィールとしてＮＣ制御装置内に記憶すると有利である。また、運転形式「ロッキングなし」でのクッション上昇のための、位置に関連した力プロフィールを、クッション位置、スライド位置またはマスター軸位置に関連して入力し、算出し、かつ力目標値プロフィールとしてＮＣ制御装置内に記憶可能であると有利である。また、力制御の期間のために、スライド位置により強制されるクッション位置の上側での位置カムの経過をＮＣ制御装置内に記憶すると有利である。また、カム制御装置が、位置カムのための目標値を算出し、記憶し、かつマスター軸に関連して読み出すと有利である。また、力目標値制御装置が、力目標値プロフィールのための目標値を算出し、記憶し、かつマスター軸またはクッション位置に関連して読み出すと有利である。また、位置カムおよび力目標値プロフィールが、テーブル、数学的な関数または両者の組み合わせの形で制御部に記憶可能であると有利である。

上記課題を解決した本発明の構成によれば、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置であって、変形加工プレスがＮＣ制御装置を有しており、該ＮＣ制御装置が、アクチュエータとして形成されたサーボモータまたは液圧シリンダの位置、速度および力を、絞り工程のために必要な運動経過および力経過が生じるように調整する形式のものにおいて、カム制御装置および力目標値制御装置が少なくとも１つの軸制御装置と作用結合されており、該軸制御装置が位置制御と力制御との間での制御器切換のための機能ユニットを有しているようにした。さらに、位置カムを読み出すためのマスター軸が、プレスの駆動部に設けられた現実の回転形の位置検出器により表現されると有利である。また、位置カムを読み出すためのマスター軸が、パーツ搬送システムの駆動部に設けられた現実の位置検出器により表現されると有利である。また、位置カムを読み出すためのマスター軸が、回転形の仮想のマスター軸信号により表現されると有利である。また、マスター軸が、プレススライドに設けられた現実の直線形の行程ピックアップにより表現され、該行程ピックアップにより、制御機能「下方」および「上方」のための２つの無関係な、それぞれスライドの運動期間に応じて切換可能な位置カムが読み出し可能であると有利である。また、位置カムを読み出すためのマスター軸が、スライドに設けられた現実の直線形の行程ピックアップにより表現され、該行程ピックアップの出力信号が、切換または換算により、下方運動のための領域および上方運動のための領域に分けられると有利である。

方法および装置は、サーボ電気式の駆動装置の他、変形加工プレスの絞りクッションのためのサーボ液圧式の駆動装置も念頭に置いている。この場合、絞りクッションは一方では、下型に作用する絞りクッションとしてテーブル内で、他方では上型に作用する絞りクッションとしてスライド内で使用される。絞りクッションはシングルポイントまたはマルチポイントの絞りクッションとして構成されることができる。

本発明の核を成す思想は、絞りクッションの制御および調整のために、マスター軸制御される電子的なカム制御の原理が力制御と組み合わされ、絞りクッションの、プレススライドとの機械的な接触なしに経過するすべての運動期間が、電子的な位置カムを介して制御される一方、プレススライドとの接触を伴う運動が、行程に関連して制御される力目標値プロフィールによる力制御を介して行われる点にある。

この原理の利点は、スライド運動の速度変化時および非常停止時にも遵守される、スライド運動に対する絞りクッションの運動の完全な同期にあり、しかも、このために特別な制御機能が必要とされないことにある。同じことは、マルチポイント絞りクッションのプレッシャポイント相互の同期や、必要に応じて存在するパーツ搬送装置に対する絞りクッション運動の同期にも言える。

重要なのは、位置制御と力制御との間の切換を、簡単な制御技術的な手段により実施する可能性にある。切換は一方では、例えば絞りクッションへのスライドの当接時に制御偏差を評価し、切換装置を力制御にアクティブ化する限界値スイッチを介して実施され得る。他方では、位置制御と力制御の切換は、スライドの位置に対して相対的な位置カムの経過によってのみ規定されることができる。例えばカムがスライド位置の上側を経過しているとき、クッション位置はプレススライドの運動により強制される。この場合、位置制御器および速度制御器の、過度に高められた出力信号は、動的な力制限を生じ、これにより、力制御への切換が行われる。

制御の簡単な構造および機能形式から、セットアップおよびメンテナンス時の手間の減少の他に、絞り工程の精緻かつ再現可能な経過のための改善された前提が生じる。

実施例
本発明について以下に実施例を参照しながら詳細に説明する。所属の図面、つまり
図１は、マルチポイント絞りクッションの構造を示す図であり、
図２ａは、サーボ電気式の絞りクッションを制御するための第１の構成の装置を示す図であり、
図２ｂは、サーボ液圧式の絞りクッションを制御するための第２の構成の装置を示す図であり、
図３は、サーボ制御される絞りクッションを制御するための方法の一連のステップを示す図であり、
図４ａは、下側の位置での「ロッキングあり」の運転形式にある絞りクッションの例示的な運動経過を示す図であり、
図４ｂは、「ロッキングなし」の運転形式にある絞りクッションの例示的な運動経過を示す図であり、
図５は、回転形のマスター軸を有する第１の構成での、電子カムと力制御への部分的な切換とを有する絞りクッション制御のためのブロック図であり、
図６は、スライドに設けられた直線形検出器と２つのカムとを有する第２の構成での、電子カムと力制御への部分的な切換とを有する絞りクッション制御のためのブロック図であり、
図７は、力制限制御を有する第３の構成での、電子カムを有する絞りクッション制御のためのブロック図である。

図１は、プレッシャボックス（Ｄｒｕｃｋｗａｎｇｅ）２に作用する電動シリンダ２１を備えた構成の、マルチポイントダイクッションとして構成されたサーボ電気式の絞りクッション（Ｚｉｅｈｋｉｓｓｅｎ）８の構造を示している。電動シリンダ２１はプレッシャボックス２の内部領域に配置されており、プレステーブル２０内に支持されている。直動変換器として、この構成では、スピンドル／スピンドルナットシステム３，２３が使用されている。プレッシャボックス２に結合されたスピンドルナット２３は相対回動不能であり、軸方向でプレッシャボックス２と同期的に運動可能である。所属のスピンドル３は軸方向で定置に、プレステーブル２０内で回転可能に支承されている。スピンドル３の、スピンドルナット２３とは反対側の端部は、継手２４を介してサーボモータ５と作用結合している。力伝達は電動シリンダ２１からプレッシャボックス２および絞りピン（Ｚｉｅｈｓｔｉｆｔ）２５を介してプレス工具内の金属薄板ホルダ２２へと行われる。

絞りクッション８は電動シリンダ２１の代わりに液圧シリンダ３ａを備えてサーボ液圧式の絞りクッション９として構成されていてもよい。液圧シリンダ３ａと電動シリンダ２１とが組み合わされた構成も有利である。この場合、液圧シリンダ３ａは力発生を請け負い、単数または複数の電動シリンダ２１は運動機能、例えば予備加速、規定された位置でのロッキング、必要に応じて引戻し、突出しおよび絞りクッション８の上昇を請け負う。

図２ａは、方法を置換可能な、概略的に図示し図１で説明したサーボ電気式の絞りクッション８を備えた装置の原理的な構造を示している。サーボモータ５はそれぞれ１つのエンコーダ６を装備している。エンコーダ６を介して位置および速度の検出が行われる。クッション力は各プレッシャポイントのためのそれぞれ１つの力ピックアップ４により検出される。力ピックアップ４は例えば圧電形または抵抗形のひずみピックアップであることができる。択一的には、クッション力は間接的にサーボモータ５のモータ電流を介して検出されることができる。

ＮＣ制御装置５９は絞りクッション８の各プレッシャポイントのために軸制御装置（Ａｃｈｓｒｅｇｅｌｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）５８を１つずつ有している。軸制御装置５８はプレッシャポイントの位置制御、速度制御および力制御を請け負い、サーボモータ５または液圧シリンダ３ａを起動制御するための出力を発生させる。軸制御装置５８はその指令量をカム制御装置５６および力目標値制御装置５７から得る。両装置は、マスター軸（Ｌｅｉｔｗｅｌｌｅ）を介して制御される。この場合、マスター軸は、プレススライド、プレス駆動装置またはプレス内部のパーツ搬送システムの駆動装置に設けられた「リアル」な、つまり現実の位置検出器により具現可能であるか、または例えばサーボプレスの制御部からの「バーチャル」な、つまり仮想のマスター軸信号により具現可能である。

カム制御装置５６はマスター軸に関連して軸制御装置５８のための位置目標値を発生する。その際、電子カム（ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｓｃｈｅ Ｋｕｒｖｅｎｓｃｈｅｉｂｅ）の原理が使用される。この場合、各マスター軸位置には制御テーブルまたは数学的な関数によりクッション位置が割り当てられる。力目標値制御装置５７は力制御のための力目標値プロフィールを軸制御装置５８内に生成する。使用およびパーツ固有の要求次第で、これは絞り領域のための一定の値または位置に関連して制御される力プロフィールであり、かつ必要に応じて運転形式「ロッキングなし」でのクッション上昇のための付加的な値であることができる。

図２ｂからは、どのようにこの方法によりサーボ液圧式の絞りクッション９が起動制御可能であるかが見て取れる。可動のプレッシャボックス２は２つの液圧シリンダ３ａにより駆動される。液圧シリンダ３ａ内の圧力はサーボ弁または比例弁５ａにより制御される。位置検出は、プレッシャボックス２に設けられた直線形の行程ピックアップ６ａにより行われ、力測定は、液圧シリンダ３ａに設けられた圧力ピックアップ４ａにより実現される。信号インターフェースの配置（点線）からは、どのようにサーボ液圧式の絞りクッション９が、図２ａに示したＮＣ制御装置５９と組み合わせ可能であるかが見て取れる。この組み合わせの可能性は、絞りクッション制御の、図５、図６および図７に示した構成にも言える。軸制御装置５８および出力増幅器の機能形式は、この場合、液圧式のシステムの要求に適合されている。

図３には、提案される方法がフローチャートの形で示されている。

第１の準備期間３１で、絞りクッション８，９の、所望されるパーツ固有かつ運転形式固有の運動経過が設定される。その際、制御部は、スライド位置１１に関連したクッション位置１３の目標経過を包含する電子的な位置カム１２を算出する。第２の準備期間３２で、絞り工程中の絞りクッション８，９の、所望される力経過の設定が行われる。制御部はその際、スライド位置および／またはクッション位置１１，１３に関連した力経過を包含する力目標値プロフィールを算出する。位置カム１２および力目標値プロフィールは、テーブル、数学的な関数または両者の組み合わせの形で制御部内に記憶される。

これらの両準備期間３１，３２の順序は本来のサイクルのための準備として任意に選択可能であり、両準備期間３１，３２は手動的に相応の操作表面を介して入力されるか、または記憶装置から呼び出されることができる。これらの両ステップを、先行のパーツのための運動サイクルがまだ実施されている間に、新しいパーツのために既に実施することも考えられる。

スタート信号３７の後、第１の方法ステップ３３で、絞りクッション８，９の、運転形式次第で図４ａおよび図４ｂからも見て取れる機能の周期的な経過が開始する。スライドが絞りクッションに当接する段階まで、クッション位置１３は位置制御（Ｌａｇｅｒｅｇｅｌｕｎｇ）により影響される。位置制御はその目標値を、目下のスライド位置１１に応じて読み出される位置カム１２から得る。位置カム１２の経過により、絞りクッション８，９はまずその上側の位置に保持され、引き続いてスライドの衝突直前に予備加速される。

第２の方法ステップ３４で、スライドが絞りクッション８，９に当接すると、力制御（Ｋｒａｆｔｒｅｇｅｌｕｎｇ）またはトルク制御（Ｄｒｅｈｍｏｍｅｎｔｅｎｒｅｇｅｌｕｎｇ）に、第１の切換条件３８でもって切り換えられる。第１の切換条件３８は、所定のスライド位置１１、規定された制御偏差の達成により、または力制限制御との関連での位置カム１２の規定された経過により充足されることができる。所属の構成は図５および図７に示されている。

第３の方法ステップ３５で、スライドが絞りクッション８，９に当接してから、スライドおよび絞りクッション８，９の共同の運動が終わるまで、力制御またはトルク制御が行われる。力制御またはトルク制御はその目標値を、目下のクッション位置１３またはスライド位置１１に応じて読み出される力目標値プロフィールから得る。

第４の方法ステップ３６で、絞りクッション８，９の前選択された運転形式次第で、下側の位置でまたはクッション上昇の終端位置減衰の開始時に、第２の切換条件３９にしたがって再び位置カム１２による位置制御への切換が行われる。第２の切換条件３９は、規定された制御偏差の所定のスライド位置１１もしくはクッション位置１３の達成によるか、または力制限制御との関連での位置カム１２の所定の経過により充足されることができる。

引き続いて、第１の方法ステップ３３を有する周期的な運動経過が継続される。位置カム１２の経過により、絞りクッション８，９の選択された運転形式次第で、運動機能、下側の位置での引戻しもしくはロッキング、パーツの突出し、クッション上昇および上側の位置での引き続いての休止を伴う終端位置減衰１９が実施される。

絞りクッション８，９の機能の経過の、図３に示した一連のステップは、図４ａおよび図４ｂからグラフの形で見て取れる。

図４ａは、提案される方法との関連での、運転形式「ロッキングあり」での絞りクッション８，９の典型的な運動経過を示している。この運転形式で、クッション上昇は、スライドの下側の反転点の通過直後に行われるのではなく、絞りクッション８，９の運動はまずロックされ、上昇は時間的にスライド運動に対して遅れて行われる。スライド位置１１、クッション位置１３および位置カム１２が、時間またはクランク角に関連した経過として示されている。

第１の期間１４で、電子的な位置カム１２による位置制御が行われる。この場合、クッション位置１３は位置カム１２に従い、上側の位置での休止および絞りクッション８，９の予備加速を制御する。このことは図３に示した第１の方法ステップ３３に相当する。

衝突点１７で、力制御への切換が、図３に示した第２の方法ステップ３４に応じて行われる。引き続いての第２の期間１５で、規定された力目標値プロフィールによる力制御が、図３に示した第３の方法ステップ３５に応じて行われる。この期間中、位置カム１２は無効であることができる。位置カムの経過はこの期間中、力制限を伴う図７に示す構成にしたがって力制御への切換が実現される場合にのみ有効である。その際、位置カム１２の経過は、スライド位置１１により強制されるクッション位置１３の上側になければならない。

下側の反転点１８で、図３に示した第４の方法ステップ３６と同様に、電子的な位置カム１２による位置制御への切換が行われる。引き続いての第３の期間１６は運動機能、下側の位置でのロッキングおよびクッション引戻し、パーツの突出し、クッション上昇、終端位置減衰および上側の位置での休止を包含する。この経過は周期的に、冒頭で述べた第１の期間１４で繰り返される。挙げた運動機能は位置カム１２の経過内に含まれており、マスター軸として役立つスライド位置１１に関連した位置制御により実施される。

図４ｂからは、提案される制御方法との関連での、運転形式「ロッキングなし」での絞りクッション８，９の典型的な運動経過が見て取れる。図４ａと同様、スライド位置１１、クッション位置１３および位置カム１２が、時間またはクランク軸に関連した経過として示されている。

図４ａに示したのとそれぞれ類似の経過を有する第１の期間１４および第２の段階１５の後、クッション上昇が下側の反転点１８の直後に行われる。この場合、絞りクッション８，９は遅れることなくスライド運動に従う。下側の反転点１８で力制御が継続される。このために、力目標値プロフィールは、絞りクッション８，９がスライドの上方運動に従い、変形加工されたパーツを突き出すように設定されている単数または複数の値を含む。終端位置減衰１９の開始時、位置制御への切換が行われる。その結果、終端位置減衰および上側の位置での休止は、位置カム１２により設定され、この経過は周期的に繰り返される。

図５、図６および図７は、電子カムおよび力制御への部分的な切換による、提案される絞りクッション制御の使用例および有利な構成を、ブロック図の形で示している。

図５に示した第１の構成は、位置カム１２の算出、記憶およびマスター軸に関連した読み出しのためのカム制御機能４１と、力目標値プロフィールの算出、記憶および位置に関連した読み出しのための力目標値制御機能４２と、軸制御装置５８とを包含している。軸制御装置５８は、３つの（閉ループ）制御回路、すなわち位置制御器４３、速度制御器４４および力制御器４５と、制御器目標値のための切換装置４９と、出力増幅器４６とから成っている。３つのすべての制御回路は相応の実際値のフィードバックにより閉じられる。位置実際値はエンコーダ６により提供され、速度実際値は微分素子４７により位置実際値から生成され、かつ力実際値は力ピックアップ４により検出される。

機能経過は、ここではプレスのクランク角に相当するマスター軸により、以下のように制御される。

プレススライドがその上側の反転点から絞りクッション８，９との衝突点１７まで運動するとき、カム制御機能４１により連続的に位置目標値が位置制御器４３に与えられる。位置制御器４３には速度制御器４４が後置されており、さらに切換装置４９を介して力制御器４５を起動制御する。この配置構造では、カスケード接続された３つの制御器が位置制御部として働き、その結果、出力増幅器４６を介して起動制御されるサーボモータ５と、作用結合したプレッシャボックス２とが位置カム１２に従う。こうして、絞りクッション８，９の、上側の位置での休止と予備加速とから成る第１の運動期間が制御される。

スライドが絞りクッション８，９に当接すると、制御器切換のための機能ユニット５５が有効となる。この機能ユニット５５はこの構成では、限界値スイッチ４８と、制御器目標値のための切換装置４９とから成っている。その際、衝突点１７で制御偏差を評価する限界値スイッチ４８により、切換装置４９によって力制御に切り換えられる。これにより、位置制御器４３および速度制御器４４は無効であり、力制御器４５はその目標値を力目標値制御機能４２から得る。力目標値制御機能４２は連続的に目標値を、記憶された力目標値プロフィールの、スライド位置またはクッション位置に関連した読み出しにより生成する。こうして、衝突点１７からスライドおよび絞りクッション８，９の共同の運動の終わりまでの絞りクッション８，９の第２の期間１５は制御される。

引き続いて、切換装置４９により、機能「ロッキングあり」時には絞りクッション８，９の下側の位置で、または機能「ロッキングなし」時にはクッション上昇の終端位置減衰１９の開始の際に、再び位置カム１２による位置制御に切り換えられる。位置制御はスライドが次に絞りクッション８，９に当接するまでアクティブである。その結果、運動サイクルは上で述べたように継続される。

所定の使用時または液圧式のプレスでは、スライド位置１１を直接直線形の行程ピックアップ７により検出することが必要であり得る。

図６は、プレススライドに設けられた直線形の行程ピックアップ７をマスター軸として使用する絞りクッション制御の第２の構成を示している。回転形の位置検出器１に対して、下方運動と上方運動との間の区別はもはや直接的にはマスター軸信号により不可能である。そのために、制御機能「下方」のための位置カム５０と、制御機能「上方」のための位置カム５１とを備えた２つのカムが使用される。切換は、回転形の位置検出器１により生成される切換カム（Ｓｃｈａｌｔｎｏｃｋｅｎ）５２を介して制御される切換装置５３により行われる。切換は択一的には、仮想のマスター軸、方向検出のための装置またはスライド運動のための経過制御部からの制御信号により行われてもよい。その他の機能形式は図５に示した第１の構成に相当する。

唯一のカムを使用し、直線形の行程ピックアップ７の所属の位置信号を切り換えるまたは計算により適合することも考えられる。

図７に示した第３の構成では、制御器切換のための機能ユニット５５として、動的な力制限のための装置５４が使用される。この装置は速度制御器４４の出力信号を、力目標値制御機能４２により生成される動的に設定可能な最大値に制限する。こうして、位置制御と力制御との間の切換は、スライド位置１１に対して相対的な位置カム１２の経過によってのみ規定される。

位置カム１２がスライド位置１１の下側を経過するとき、力制限は無効であり、システムは位置制御にある。その結果、絞りクッション８，９はカムに従う。それに対して、位置カム１２がスライド位置１１の上側を経過するとき、クッション位置１３はプレススライドの運動により強制される。この場合、位置制御器および速度制御器の出力信号は極めて大きく、力制限が作用する。それにより、システムは力制御にあり、力目標値プロフィールは有効となる。

第１および第２の構成に対して、有利には、付加的なエレメントにより制御される制御器切換は不要である。

マルチポイント絞りクッションの構造を示す図である。 サーボ電気式の絞りクッションを制御するための第１の構成の装置を示す図である。 サーボ液圧式の絞りクッションを制御するための第２の構成の装置を示す図である。 サーボ制御される絞りクッションを制御するための方法の一連のステップを示す図である。 下側の位置での「ロッキングあり」の運転形式にある絞りクッションの例示的な運動経過を示す図である。 「ロッキングなし」の運転形式にある絞りクッションの例示的な運動経過を示す図である。 回転形のマスター軸を有する第１の構成での、電子カムと力制御への部分的な切換とを有する絞りクッション制御のためのブロック図である。 スライドに設けられた直線形検出器と２つのカムとを有する第２の構成での、電子カムと力制御への部分的な切換とを有する絞りクッション制御のためのブロック図である。 力制限制御を有する第３の構成での、電子カムを有する絞りクッション制御のためのブロック図である。

符号の説明

１ マスター軸としての回転形の位置検出器
２ プレッシャボックス
３ スピンドル
３ａ 液圧シリンダ
４ 力ピックアップ
４ａ 圧力ピックアップ
５ サーボモータ
５ａ サーボ弁または比例弁
６ エンコーダ
６ａ クッションに設けられた直線形の行程ピックアップ
７ マスター軸としての、スライドに設けられた直線形の行程ピックアップ
８ サーボ電気式の絞りクッション
９ サーボ液圧式の絞りクッション
１１ スライド位置
１２ 位置カム
１３ クッション位置
１４ 第１の期間
１５ 第２の期間
１６ 第３の期間
１７ 衝突点
１８ 下側の反転点
１９ 終端位置減衰の開始
２０ プレステーブル
２１ 電動シリンダ
２２ 金属薄板ホルダ
２３ スピンドルナット
２４ 継手
２５ 絞りピン
３１ 第１の準備期間
３２ 第２の準備期間
３３ 第１の方法ステップ
３４ 第２の方法ステップ
３５ 第３の方法ステップ
３６ 第４の方法ステップ
３７ スタート信号
３８ 第１の切換条件
３９ 第２の切換条件
４１ カム制御機能
４２ 力目標値制御機能
４３ 位置制御器
４４ 速度制御器
４５ 力制御器またはトルク制御器
４６ 出力増幅器
４７ 微分素子
４８ 限界値スイッチ
４９ 制御器目標値のための切換装置
５０ 制御機能「下方」のための位置カム
５１ 制御機能「上方」のための位置カム
５２ 切換カム
５３ カムのための切換装置
５４ 動的な力制限
５５ 制御器切換のための機能ユニット
５６ カム制御装置
５７ 力目標値制御装置
５８ 軸制御装置
５９ ＮＣ制御装置

Claims (14)

1. 変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法であって、変形加工プレスがＮＣ制御装置（５９）を有しており、該ＮＣ制御装置（５９）が、アクチュエータとして形成されたサーボモータ（５）または液圧シリンダ（３ａ）の位置、速度および力を調整し、スライド運動中、絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）までは、クッション位置（１３）に、目下のマスター軸位置に応じて読み出される位置カム（１２）からその目標値を得る位置制御により影響を及ぼし、絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）で力制御へと切り換え、絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）から下側の反転点までは、力を、マスター軸位置から読み出される力目標値により行うようにする、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法において、
   スライド運動中、絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）まで、クッション位置（１３）に、位置制御に対して付加的に、エンコーダ（６）の位置実際値から微分によりその実際値を得る速度制御により影響を及ぼし、
   絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）で、位置制御と力制御またはトルク制御との間の切換を、位置制御器（４３）または速度制御器（４４）の最大の制御偏差の評価により行うか、
   または
   位置カム（１２）の経過との関連での、永久に有効な動的な力制限（５４）により行い、後者の場合、絞りクッション（８，９）へのスライドの当接から、スライドとの共同の運動の終わりまでの領域内での経過が、スライドにより強制されるクッション位置（１３）の上側にあり、
   絞りクッション（８，９）へのスライドの衝突点（１７）から、スライドとの共同の運動の終わりまで、運転形式次第では下側の反転点を超えても、目下のクッション位置（１３）、スライド位置（１１）またはマスター軸位置に応じて読み出される力目標プロフィールからその目標値を得る力制御またはトルク制御を行い、かつ
   絞りクッション（８，９）の前選択された運転形式に応じて、下側の反転点（１８）でまたはクッション上昇の終端位置減衰（１９）の開始時に、位置カム（１２）による位置制御への切換を行い、かつこの運動経過を周期的に継続する
   ことを特徴とする、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
2. 方法経過の開始前に、絞りクッション（８，９）の運動経過を、予備加速期間の他に、絞りクッション（８，９）の選択された運転形式に応じて、下側の位置でのロッキングなしおよびロッキングもしくは引戻しあり、バーツの突出し、クッション上昇および上側の位置での引き続いての休止を伴う終端位置減衰（１９）の期間を、スライド位置（１１）またはマスター軸位置に関連して入力し、算出しかつ電子的な位置カム（１２）としてＮＣ制御装置（５９）内に記憶し、ならびに絞り領域での所望の力経過を、クッション位置（１３）、スライド位置（１１）またはマスター軸位置に関連して入力し、算出しかつ力目標値プロフィールとしてＮＣ制御装置（５９）内に記憶する、請求項１記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
3. 運転形式「ロッキングなし」でのクッション上昇のための、位置に関連した力プロフィールを、クッション位置（１３）、スライド位置（１１）またはマスター軸位置に関連して入力し、算出し、かつ力目標値プロフィールとしてＮＣ制御装置（５９）内に記憶可能である、請求項２記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
4. 力制御の期間のために、スライド位置（１１）により強制されるクッション位置（１３）の上側での位置カム（１２）の経過をＮＣ制御装置（５９）内に記憶する、請求項２記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
5. カム制御装置（５６）が、位置カム（１２）のための目標値を算出し、記憶し、かつマスター軸に関連して読み出す、請求項１記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
6. 力目標値制御装置（５７）が、力目標値プロフィール（４２）のための目標値を算出し、記憶し、かつマスター軸またはクッション位置（１３）に関連して読み出す、請求項１記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
7. 位置カム（１２）および力目標値プロフィールが、テーブル、数学的な関数または両者の組み合わせの形で制御部に記憶可能である、請求項２記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための方法。
8. 変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置であって、変形加工プレスがＮＣ制御装置（５９）を有しており、該ＮＣ制御装置（５９）が、アクチュエータとして形成されたサーボモータ（５）または液圧シリンダ（３ａ）の位置、速度および力を、絞り工程のために必要な運動経過および力経過が生じるように調整する形式のものにおいて、カム制御装置（５６）および力目標値制御装置（５７）が少なくとも１つの軸制御装置（５８）と作用結合されており、該軸制御装置（５８）が位置制御と力制御との間での制御器切換のための機能ユニット（５５）を有していることを特徴とする、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
9. 位置カム（１２）を読み出すためのマスター軸が、プレスの駆動部に設けられた現実の回転形の位置検出器（１）により表現される、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
10. 位置カム（１２）を読み出すためのマスター軸が、パーツ搬送システムの駆動部に設けられた現実の位置検出器（１）により表現される、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
11. 位置カム（１２）を読み出すためのマスター軸が、回転形の仮想のマスター軸信号により表現される、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
12. マスター軸が、プレススライドに設けられた現実の直線形の行程ピックアップ（７）により表現され、該行程ピックアップ（７）により、制御機能「下方」および「上方」のための２つの無関係な、それぞれスライドの運動期間に応じて切換可能な位置カム（５０，５１）が読み出し可能である、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
13. 位置カム（１２）を読み出すためのマスター軸が、スライドに設けられた現実の直線形の行程ピックアップ（７）により表現され、該行程ピックアップ（７）の出力信号が、切換または換算により、下方運動のための領域および上方運動のための領域に分けられる、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。
14. 軸制御装置（５８）が位置制御器（４３）、速度制御器（４４）、力制御器またはトルク制御器（４５）および出力増幅器（４６）を有している、請求項８記載の、変形加工プレスのサーボ電気式の絞りクッションを制御および調整するための装置。

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