JP5185809B2 - Method and apparatus for controlling and adjusting a servo-electric throttle cushion - Google Patents
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Abstract
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。
The present invention relates to a method for controlling and adjusting or open-loop control and closed-loop control (Steerung / Regelung) of a servo-electric throttle cushion of a deformation press as described in the upper conceptual part of
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。
US Pat. No. 5,435,166A discloses a diaphragm device that is provided in a table of a press and generates a cushioning force by a servo drive device. In this case, the servo drive device is coupled to the cushion plate via a gear and a rack. In this case, a plurality of servo drive devices that are mechanically connected to each other can act on one common pressure box, and one servo drive device is independent of other servo drive devices. It is also possible to act on one pressure box element of each of the multi-part pressure boxes. The servo motor is controlled by numerical control based on a position signal and a torque signal necessary for generating a squeezing force. In this case, feedback of the actual value of the cushion plate belonging to the servo motor or the diaphragm device can be performed in the control circuit as necessary.
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。 JP04172200A (Japanese Patent Laid-Open No. 04-172200) describes control for preliminary acceleration of a hydraulic throttle cushion. At that time, the preliminary acceleration is started at a predetermined press angle, and the target position is set by the calculation unit.
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。 The configuration, calculation, control type and in particular synchronization of the movement and force course of the throttling device during all periods of motion with the main and secondary movements of the slide, for example the handling movement, are described in both of these documents. Not.
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。 EP 0 566 390 B1 discloses another device for a throttle cushion that combines pneumatic and hydraulic pressure. In the case of this device, switching from position control to pressure control is performed by a switching signal related to the position between the period of preliminary acceleration and the throttle step. Apart from the period of pre-acceleration, there is no disclosure of another period with position control that is necessary for a closed motion cycle. Since the position control circuit for the pre-acceleration period is closed only via actual value feedback, the control quality of matching the throttle cushion speed to the slide speed is limited. Due to the position-related switching signal for switching from position control to force control, process-related variations can adversely affect the reproducibility of the pressure increase at the start of throttling. Due to the structure of the pneumatic / hydraulic throttle cushion, a separate control unit is required for each servo valve arranged corresponding to a separate hydraulic actuator for the pre-acceleration period and the throttle process period It is. Furthermore, activation control of the force target value profile for the possibility of fluctuating forces during the throttling process is not disclosed.
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。 The pressure box of the device, which is known from DE 1982 21 159 A1, provided in the table of a provider press, has a resistance formed against the downward movement of the slide on the cushion plate via the spindle / spindle nut system on the motor. It is operatively coupled so that it can be controlled by a motor. The tilting movement of the pressure box should be prevented by a drive motor and a driven motor which are electrically or mechanically connected in a slipless manner.
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。 In particular, a multipoint squeezing device and a one-piece pressure box, on which the individual pressure points on the one hand allow different force adjustments during the squeezing process and on the other hand should avoid the tilting of the pressure box as a result of eccentric loading. For use in the large press provided, the synchronous connection known from the prior art between the pressure points is not suitable.
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。 Furthermore, it is disclosed that the movement of the diaphragm device is synchronized on the one hand between the slide and the diaphragm device via an electrical shaft and on the other hand between a number of servo motors belonging to the diaphragm device. The required drawing force can then be adapted during the deep drawing process by changing the motor torque. The equipment required for this and the method steps required for control are not disclosed.
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。 DE 42 218 818 A1 has an object of replacing a mechanical cam for driving a parts conveying device in a forced control manner in a transfer press. For this purpose, the control of the movement of the parts transport device by means of a master axis is described for complete electronic synchronization with the main movement of the slide. The basis of this control is the principle of electronic cam control. The motion of the press slide is detected by one or two position detectors as a master axis, and the motion axis of the parts conveying device is controlled according to a motion function calculated in advance in relation to the master axis position.
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。 A similar principle is described in DE 19642962 A1 for a hydraulic press. In this press, a clock generator is used as a virtual master axis to control the slide motion as well as the motion axis of the parts transport device relative to the virtual master axis position.
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。
The advantage of this principle is the possibility of position synchronization between the press slide and the parts transport device on the one hand and between the individual motion axes on the other hand in a multi-axis part transport device.
Since both last listed uses in the parts transporter do not include force control based on their function, their use is unsuitable for force controlled throttle cushions.
JP−A−10202327(特開平10−202327号公報)には、プレスのサーボ電気式の絞りクッションのための制御部が記載されている。この絞りクッションの運動経過では、絞りクッションへのスライドの衝突時に、位置制御から力制御への切換が制御偏差により行われる。切換基準として衝突過程中の電流閾値の超過が使用されるので、時間的に遅れた作用の結果として生じ、高い絞り部品品質にとって望ましくない衝撃的な力上昇は回避され得ない。 JP-A-10202327 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-202327) describes a controller for a press servo-electric throttle cushion. During the movement of the throttle cushion, switching from position control to force control is performed by a control deviation when a slide collides with the throttle cushion. Since the current threshold exceeded during the collision process is used as the switching criterion, impact force increases that occur as a result of time-delayed effects and are undesirable for high throttle part quality cannot be avoided.
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、高い制御品質および高い再現性を伴った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。
The object of the present invention is to provide a simple structure for control and adjustment and a small number of steps in the control process or adjustment process, on the one hand during a force-controlled throttling process and on the other hand in a position-controlled cushioning period. It is to provide a method and apparatus for controlling and adjusting a press servo-electric throttle cushion that enables a stable and precise process with high control quality and reproducibility.
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9〜12は、装置の別の有利な構成を有している。
According to the invention, this problem is solved by a method for controlling and adjusting a servo-electric throttle cushion having the features set forth in the characterizing part of
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。 According to the method of the present invention that has solved the above-mentioned problems, there is provided a method for controlling and adjusting a servo electric throttle cushion of a deformation press, wherein the deformation press has an NC control device. The control device adjusts the position, speed and force of the servo motor or hydraulic cylinder formed as an actuator, and during the sliding motion, until the point of collision of the slide against the throttle cushion, it will be at the cushion position and at the current master axis position. The position control that obtains the target value from the position cam that is read out accordingly has an effect, switching to the force control at the point of collision of the slide with the throttle cushion, and from the point of collision of the slide with the throttle cushion to the lower reversal point Servo electric diaphragm cushions for deformation presses that force the force with the force target value read from the master axis position In addition to position control, the actual value of the encoder position is differentiated from the actual position value of the encoder, up to the point of impact of the slide against the throttle cushion during the sliding motion. Whether the switching between position control and force control or torque control is effected by evaluating the maximum control deviation of the position controller or speed controller at the point of impact of the slide on the throttle cushion. In the region from the abutment of the slide to the throttle cushion to the end of the joint movement with the slide. The progress at is above the cushion position forced by the slide, and the end of the joint movement with the slide from the point of collision of the slide with the aperture cushion. Depending on the driving type, even if the lower reversal point is exceeded, force control or torque control is performed to obtain the target value from the force target profile read according to the current cushion position, slide position or master shaft position, and Depending on the pre-selected operation type of the throttle cushion, switching to position control by the position cam at the lower reversing point or at the start of damping of the end position of the cushion rise, and this movement process continues periodically I tried to do it. In addition, before the start of the process, the movement of the throttle cushion can be determined in addition to the pre-acceleration period, with no locking at the lower position and with locking or pulling back, depending on the selected operating mode of the throttle cushion, The end position damping period with the protrusion of the cylinder, the cushion rising and the subsequent rest at the upper position is input in relation to the slide position or master axis position, calculated and as an electronic position cam in the NC controller As well as the desired force course in the throttle area is input in relation to the cushion position, slide position or master axis position, calculated and stored in the NC controller as a force target value profile. In addition, a force profile related to the position for raising the cushion in the operation type “without locking” is input and calculated in relation to the cushion position, the slide position or the master axis position, and NC is set as the force target value profile. It is advantageous if it can be stored in the control device. It is also advantageous to store in the NC controller the progress of the position cam above the cushion position forced by the slide position for the period of force control. It is also advantageous if the cam control device calculates, stores and reads out a target value for the position cam in relation to the master axis. It is also advantageous if the force target value controller calculates, stores and reads out a target value for the force target value profile in relation to the master shaft or cushion position. It is also advantageous if the position cam and the force target value profile can be stored in the control unit in the form of a table, a mathematical function or a combination of both.
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。 According to the configuration of the present invention that solves the above-described problems, an apparatus for controlling and adjusting a servo-electric throttle cushion of a deformation processing press, the deformation processing press having an NC control device, and the NC In the type in which the control device adjusts the position, speed and force of a servo motor or hydraulic cylinder formed as an actuator so that the movement and force course required for the throttling process occurs, the cam control device and The force target value control device is operatively coupled to at least one shaft control device, the shaft control device having a functional unit for switching the controller between position control and force control. . Furthermore, it is advantageous if the master axis for reading out the position cam is represented by an actual rotary position detector provided in the drive section of the press. It is also advantageous if the master axis for reading out the position cam is expressed by an actual position detector provided in the drive unit of the parts transport system. It is also advantageous if the master axis for reading out the position cam is represented by a rotary virtual master axis signal. In addition, the master axis is represented by an actual linear stroke pickup provided on the press slide, and the stroke pickup allows two unrelated and independent movement periods of the slide for the control functions “down” and “up”. It is advantageous if the position cam which can be switched in response to this can be read out. Also, the master axis for reading the position cam is expressed by an actual linear stroke pickup provided on the slide, and the output signal of the stroke pickup is changed or converted into a region for downward movement and an upward movement. It is advantageous to be divided into areas for
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。 In addition to the servo-electric drive, the method and apparatus have in mind a servo-hydraulic drive for the diaphragm cushion of the deformation press. In this case, the throttle cushion is used on the one hand in the table as a throttle cushion acting on the lower mold and on the other hand in the slide as a throttle cushion acting on the upper mold. The aperture cushion can be configured as a single point or multi-point aperture cushion.
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。 The core idea of the present invention is that, for the control and adjustment of the throttle cushion, the principle of electronic cam control controlled by the master shaft is combined with force control, and the mechanical contact of the throttle cushion with the press slide All motion periods that pass without control are controlled via an electronic position cam, while motion with contact with the press slide is controlled via force control with a force target profile that is controlled in relation to the stroke. It is in the point to be done.
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。 The advantage of this principle lies in the complete synchronization of the movement of the throttle cushion with respect to the sliding movement, which is also observed when the speed of the sliding movement changes and during an emergency stop, and for this purpose no special control functions are required. is there. The same can be said for the synchronization of the pressure points of the multipoint throttle cushion and the synchronization of the throttle cushion movement with respect to the parts conveying device that exists as necessary.
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。 What is important is the possibility of switching between position control and force control by simple control technical means. On the one hand, the switching can be carried out via a limit value switch which, for example, evaluates the control deviation when the slide abuts against the throttle cushion and activates the switching device for force control. On the other hand, switching between position control and force control can only be defined by the course of the position cam relative to the position of the slide. For example, when the cam passes the upper side of the slide position, the cushion position is forced by the movement of the press slide. In this case, the excessively increased output signals of the position controller and the speed controller cause a dynamic force limit, thereby switching to force control.
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。 The simple structure and functional form of control results in improved assumptions for an elaborate and reproducible course of the drawing process, as well as reduced labor during setup and maintenance.
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。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. The affiliation drawing, that is, FIG. 1, is a diagram showing the structure of the multipoint throttle cushion,
FIG. 2a is a diagram showing an apparatus of a first configuration for controlling a servo-electric throttle cushion,
FIG. 2b is a diagram showing a second configuration of the device for controlling the servo hydraulic throttle cushion;
FIG. 3 shows a series of steps of a method for controlling a servo-controlled throttle cushion,
FIG. 4a shows an exemplary course of movement of the throttle cushion in the “locked” mode of operation in the lower position;
FIG. 4b shows an exemplary movement course of the throttle cushion in the “no rocking” mode of operation;
FIG. 5 is a block diagram for throttle cushion control having an electronic cam and partial switching to force control in a first configuration having a rotary master shaft;
FIG. 6 is a block diagram for throttle cushion control with an electronic cam and partial switching to force control in a second configuration having a linear detector on the slide and two cams. Yes,
FIG. 7 is a block diagram for throttle cushion control having an electronic cam in a third configuration having force limit control.
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。
FIG. 1 shows the structure of a servo-electric throttle cushion (Ziehkisen) 8 configured as a multi-point die cushion, with an electric cylinder 21 acting on a
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。
The
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。
FIG. 2a shows the principle structure of the device with the servo-
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。
The
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。
The
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。
It can be seen from FIG. 2b how the servo hydraulic throttle cushion 9 can be controlled to start by this method. The
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。 FIG. 3 shows the proposed method in the form of a flowchart.
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。
In the
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。
The order of both
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。
After the
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。
In the
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。
In a
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。
In the
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。
Subsequently, the periodic movement course with the
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。 The sequence of steps shown in FIG. 3 in the course of the function of the aperture cushions 8, 9 can be seen in the form of a graph from FIGS. 4a and 4b.
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。
FIG. 4 a shows a typical course of movement of the throttle cushions 8, 9 in the driving mode “with locking” in the context of the proposed method. In this driving mode, the cushion ascending is not performed immediately after passing the inversion point on the lower side of the slide, but the movement of the throttle cushions 8 and 9 is first locked, and the ascending is delayed with respect to the sliding movement in time. Done. The
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。
In the
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。
At the
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。
At the
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。
From FIG. 4b it can be seen a typical course of movement of the throttle cushions 8, 9 in the driving mode “no locking” in the context of the proposed control method. Similar to FIG. 4 a, the
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。
After a
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。 FIGS. 5, 6 and 7 show in block diagram form an example of the use and advantageous configuration of the proposed throttle cushion control with partial switching to electronic cam and force control.
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。
The first configuration shown in FIG. 5 is a
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。 Here, the function progress is controlled as follows by a master shaft corresponding to the crank angle of the press.
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。
When the press slide moves from the upper reversal point to the
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。
When the slide comes into contact with the aperture cushions 8 and 9, the
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。
Subsequently, by means of the
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。
For a given use or hydraulic press, it may be necessary to detect the
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。
FIG. 6 shows a second configuration of throttle cushion control using a
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。
It is also conceivable that only one cam is used and the position signal to which the
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。
In the third configuration shown in FIG. 7, a
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。
When the
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。 For the first and second configurations, advantageously, controller switching controlled by additional elements is not necessary.
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
DESCRIPTION OF
Claims (12)
第1の方法ステップ(33)において、スライドの運動中、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)を、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制御し、
第2の方法ステップ(34)において、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、前記絞りクッション(8,9)の位置または速度の実際値と目標値の偏差である制御偏差が、最大となっているか否かを評価することにより行うか、
または
速度制御器(44)の出力信号を、力目標値制御機能(42)により動的に設定可能な最大値に制限する動的な力制限(54)により、位置カム(12)の位置の経過との関連で行い、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位置カム(12)の位置の経過が、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、
第3の方法ステップ(35)において、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、「ロッキングなし」の運転形式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
第4の方法ステップ(36)において、「ロッキングあり」の運転形式では、下側の反転点(18)で、または「ロッキングなし」の運転形式では、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、その後、絞りクッション(8,9)のこれらすべて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。A method for controlling and adjusting a servo electric diaphragm cushion of a deformation processing press, wherein the deformation processing press has an NC control device (59), and the NC control device (59) is formed as an actuator. The position, speed and force of the servo motor (5) or hydraulic cylinder (3a) adjusted are adjusted, and during the movement of the slide, the cushion position is reached until the point of impact (17) of the slide against the throttle cushion (8, 9). (13) is controlled by position control to obtain the target value from the position cam (12) read according to the current master axis position, and at the collision point (17) of the slide to the aperture cushion (8, 9), Switching to force control based on the evaluation of the maximum control deviation, force control is applied to the master axis position from the slide collision point (17) to the throttle cushion (8, 9) to the lower inversion point. A method for read to perform the force target value is, to control and adjust the servo electric throttle cushion deformation pressed from,
In the first method step (33), during the movement of the slide, the cushion position (13) is additionally added to the position control up to the point of impact (17) of the slide against the throttle cushion (8, 9). Control by speed control to obtain the actual value by differentiation from the actual position value in (6),
In a second method step (34), switching between position control and force control or torque control at the point of impact (17) of the slide on the throttle cushion (8, 9) is performed by the position controller (43) or Whether the speed controller (44) evaluates whether or not the control deviation, which is the deviation between the actual value of the throttle cushion (8, 9) or the actual value of the throttle cushion (8, 9) and the target value, is maximum,
Or by means of a dynamic force limit (54) that limits the output signal of the speed controller (44) to the maximum value that can be dynamically set by the force target value control function (42) . In the latter case, the position cam (12) position progresses in the region from the contact of the slide to the throttle cushion (8, 9) to the end of the joint movement with the slide. , Above the cushion position (13) forced by the slide,
In the third method step (35), from the point of impact (17) of the slide to the throttle cushion (8, 9) until the end of the joint movement with the slide, in the "no locking" mode of operation, the lower inversion Even if the point is exceeded, force control or torque control is performed to obtain the target value from the force target profile read according to the current cushion position (13), slide position (11) or master axis position, and the fourth method In step (36), the position cam at the lower reversal point (18) in the "with locking" driving mode or at the start of the end position damping (19) of the cushion rise in the "no locking" driving mode. Switching to position control according to (12) is performed, and thereafter, all these movements of the throttle cushion (8, 9) are periodically continued. A method for controlling and adjusting a servo-electric throttle cushion of a deformation press.
前記アクチュエータの駆動のための少なくとも1つの軸制御装置(58)と、
前記軸制御装置(58)に作用結合される、位置目標値を形成するためのカム制御装置(56)と、
前記軸制御装置(58)に作用結合される、力目標値を形成するための力目標値制御装置(57)と、
を備え、前記軸制御装置(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)を有している形式のものにおいて、
制御器切換のための機能ユニット(55)が、位置制御器(43)または速度制御器(44)の最大の制御偏差を評価するための限界値スイッチ(48)を有しているか、または動的な力制限(54)のための装置を有しており、
前記動的な力制限(54)のための装置が、力目標値制御機能(42)および前記速度制御器(44)に制御技術的に作用結合されており、前記速度制御器(44)の出力信号が、前記力目標値制御機能(42)により形成される動的に設定可能な最大値に制限され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。A servomotor (5) or hydraulic pressure device for controlling and adjusting a servo-electric throttle cushion of a deformation press, wherein the deformation press is formed as an actuator for driving the throttle cushion (8, 9). An NC controller (59) for adjusting the position, speed and force of the cylinder (3a) is provided, and the NC controller (59)
At least one axis controller (58) for driving the actuator;
A cam control device (56) for forming a position target value, which is operatively coupled to the shaft control device (58);
A force target value control device (57) for forming a force target value, which is operatively coupled to the axis control device (58);
The axis control device (58) has a functional unit (55) for switching the controller between position control and force control,
Or functional units for the controller switching (55) has a maximum limit switch for evaluating the control deviation of the position controller (43) or speed controller (44) (48), or has a device for dynamic force limit (54),
A device for the dynamic force limiting (54) is operatively coupled in control technology to the force target value control function (42) and the speed controller (44). Controlling and adjusting the servo-electric throttle cushion of the deformation press, characterized in that the output signal is limited to the dynamically settable maximum value formed by the force target value control function (42) Device to do.
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