JP5383193B2 - 電気サーボプレス機での力を制御および調整するための方法および装置 - Google Patents
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Description
JP 11058100 A にはサーボプレス機で工具を保護するための装置および方法が記載されており、ここではモータ電流センサと位置センサによって、プランジャのプレス力が所定の位置領域において最大許容値を上回っているか否かが検出され、上回っている場合にはプランジャが非常停止される。この方法は、プランジャの各運動経過後にモータ電流の所定の成分が直線性および回転性の質量慣性を加速および減速するために必要であり、そのため電流がプレス力として作用しないことを考慮していない。そのためこの装置および方法の適用は、一定速度での運動フェーズにだけ制限されている。
本発明の基礎とする課題は、電気サーボプランジャ駆動部および/または電気サーボダイクッション駆動部を備える電気サーボプレス機での力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り、ここでは制御および調整の簡単な構造によって、加速度、伝動装置変速比、摩擦および温度のような影響量を考慮し、別個に実際値を検出する力またはトルクセンサを使用して、または使用せずに、精確で再現性のある変形過程の制御フローを可能にする。
次に本発明を、実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は、電気サーボダイクッションを備える電気サーボプレス機の基本構造を示す図である。
図2は、第1の構成における電気サーボプレス機を制御および調整するための方法のステップを示す。
図3は、第2の構成における電気サーボプレス機を制御および調整するための方法のステップを示す。
図4は、ガイドシャフト制御される電気サーボプレス機での力を制御および調整するための装置の基本構造を示す。
図5は、加速度および変速比に依存する目標値補正を行うプランジャ力制御のためのブロック回路図であり、この目標値補正はガイドシャフト制御される。
図6は、加速度および変速比に依存する目標値補正と、トルク係数の温度補償を行うダイクッション制御のためのブロック回路図であり、この目標値補正はガイドシャフト制御される。
関数
i=f(φ)
により表わされる。
Mr=f(Fsoll,v)
に従い依存する。
Km=f(θ)
に従い依存する。
Ssoll=f(φ)、 Fsoll=f(φ)
に従い、本来の経過をテーブル、数学的関数、または両者の組合せの形態で計算する。このガイドシャフトに依存する、位置の目標経過は位置カムディスクとも称される。
αn=f(φ)
に従い計算される。準備フェーズ21,22で検出された経過は制御部に記憶され、別の部材に変更する際にメモリから呼び出すことができる。
Msoll(φ)=f[Fsoll(φ)、i(φ)]
に従い計算される。
Mkorr1=f[αn(φ),J,ω]
に従い計算される。
Mkorr2=Mr=f(Fsoll,v)
に従い検出される。
Mres=Msoll + Mkorr1 + Mkorr2
に従い計算される。
Isoll = f[Mres,KM(θ)]
に従い計算され、電流制御器48に出力される。周期的制御フローがスタートしていれば、このフローは第1の方法ステップ24により周期的に継続され、常時更新された電流目標値Isollがサーボモータ1,11の電流制御器48に出力される。
Msoll(φ)=f[Fsoll(φ),i(φ),Mr(φ)]
に従い計算される。
Mres = Msoll(φ) + Mkorr1 + Mkorr2
に従い加算される。
Isoll = f[Mres,Km(θ)]
に従い出力される。
2 第1の伝動装置
3 プランジャ
4 上側工具
5 下側工具
6 薄板保持フレーム
7 ダイロッド
8 フレーム
9 圧縮面
10 第2の伝動装置
11 第2のサーボモータ
12 ダイクッション
20 第1と第2の実施例による第1の準備フェーズ
21 第1と第2の実施例による第2の準備フェーズ
22 第1と第2の実施例による第3の準備フェーズ
23 スタート信号
24 第1と第2の実施例による第1の方法ステップ
25 第1の実施例による第2の方法ステップ
26 第1の実施例による第3の方法ステップ
27 第1の実施例による第4の方法ステップ
28 第1の実施例による第5の方法ステップ
29 第1の実施例による第6の方法ステップ
30 第2の実施例による第4の準備フェーズ
31 スタート信号
32 第2の実施例による第2の方法ステップ
33 第2の実施例による第3の方法ステップ
34 第2の実施例による第4の方法ステップ
35 第2の実施例による第5の方法ステップ
41 (実の)ガイドシャフト
42 トルク制御装置
43 力目標値制御装置
44 変速比に依存するトルク計算のための関数ユニット
45 摩擦に依存する第2のトルク補正値のための関数ユニット
46 加速度に依存する第1のトルク補正値のための関数ユニット
47 トルク係数の温度補償のための関数ユニット
48 電流制御器
49 サーボ増幅器
51 第1の位置センサ
52 モータ温度のためのセンサ
53 第2の位置センサ
54 力またはトルクセンサ
55 ダイクッション位置
60 仮想のガイドシャフト
61 正規化加速度経過
62 ガイドシャフト速度
63 第1のトルク補正値
64 力制限値
65 伝動装置変速比
66 静的トルク限界値
67 位置制御装置
68 トルク制限のための関数ユニット
69 電流目標値を計算するための関数ユニット
71 トルク係数の経過
72 速度値
73 摩擦の経過
74 電流トルクを計算するための関数ユニット
Claims (8)
- プランジャ(3)および/またはダイクッション(12)を駆動するサーボモータ(1,11)が制御される電気サーボプレス機での力を制御および調整するための方法において、
入力される部材固有およびプロセス固有の力の目標経過から計算されるサーボモータ(1,11)のための目標トルクが、
・伝動装置変速比i(φ)の経過と、
・所定のガイドシャフト回転数における当該ガイドシャフト位置の目標経過のために記憶され、ガイドシャフトの目下の位置と速度に依存する加速度経過αn=f(φ)と、
・ガイドシャフト(41,60)および/またはクッション位置(55)により制御されるトルク補正値Mkorr1=f[αn(φ),J,i(φ)]とMkorr2=Mr=f(Fsoll,v)とMsoll(φ)=f[Fsoll(φ),i(φ)]とによる摩擦Mrと、
に依存して得られた目標トルクMresに補正または制限され、
ただし前記φはガイドシャフト位置、前記Jは加速すべき回転質量、前記i(φ)は目下のガイドシャフト位置に配属された伝動装置変速比、前記F soll は目標力、前記vは実際速度であり、
電流制御器(48)に対する電流目標値が、前記得られた目標トルクMresおよびサーボモータ(1,11)の温度に依存するトルク係数KM(θ)から形成される、ことを特徴とする方法。 - 方法フローの開始前に第1の準備フェーズ(20)で、伝動装置変速比の機械固有の変化と、摩擦と、サーボモータ(1,11)のトルク係数とが制御部に記憶され、
第2の準備フェーズ(21)で、位置と力についての部材固有の目標経過が入力され、計算され、前記制御部に記憶され、
第3の準備フェーズ(22)で、位置経過および伝動装置変速比からガイドシャフト位置に依存する加速度経過(61)が前記サーボモータ(1,11)に対して計算される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 運動サイクル中に第1の方法ステップ(24)で、ガイドシャフト(41,60)の位置が検出または発生され、
第2の方法ステップで、目標トルクが力経過、および目下のガイドシャフト位置に配属された伝動装置変速比から計算され、
第3の方法ステップでプレス機形式に依存して、第1のトルク補正値(63)が目下のガイドシャフト位置に配属された加速度値、目下のガイドシャフト速度(62)、および加速すべき質量から計算され、
第4の方法ステップでプレス機形式に依存して、第2のトルク補正値が目下の力目標値、および実際速度に配属された摩擦力から計算され、
第5の方法ステップで、目標トルクと前記第1および第2のトルク補正値との加算により和値が形成され、
第6の方法ステップで、前記和値と、目下のモータ温度に配属されたトルク係数とから電流目標値が計算され、該電流目標値は電流制御器(48)に出力され、制御フローが周期的に継続される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 方法フローの開始前に前記第1の準備フェーズ(20)で、伝動装置変速比および摩擦および前記サーボモータ(1,11)のトルク係数の機械固有の経過が制御部に記憶され、
前記第2の準備フェーズ(21)で、部材固有の位置および力に対する目標経過が入力され、計算され、前記制御部に記憶され、
前記第3の準備フェーズ(22)で、位置経過および伝動装置変速比からガイドシャフト位置に依存する加速度経過(61)が前記サーボモータ(1,11)に対して計算され、
第4の準備フェーズ(30)で、力経過、伝動装置変速比の経過、および摩擦の経過から、ガイドシャフト位置に依存するトルク経過が計算される、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 運動サイクル中に前記第1の方法ステップ(24)で、ガイドシャフト(41,60)の位置が検出または発生され、
前記第2の方法ステップでプレス機形式に依存して、第1のトルク補正値が目下のガイドシャフト位置に配属された加速度値、目下のガイドシャフト速度、および加速すべき質量から計算され、
第3の方法ステップでプレス機形式に依存して、第2のトルク補正値が目下の力目標値、および実際速度に配属された摩擦力から計算され、
第4の方法ステップで、目標トルクが目下の位置に対応して目標トルク経過から読み出され、1つまたは複数のトルク補正値と加算され、和値が形成され、
第5の方法ステップで、前記和値と、目下のモータ温度に配属されたトルク係数とから電流目標値が計算され、該電流目標値は電流制御器(48)に出力され、制御フローが周期的に継続される、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 前記第3の準備フェーズ(22)で、回転および/または線形に運動する質量の加速度値経過(61)が計算され、
運動サイクル中に別の方法ステップで、補正値が目下のガイドシャフト位置に配属された回転および/または線形加速度値、目下のガイドシャフト速度、および加速すべき回転および/または線形質量から計算される、ことを特徴とする請求項2または4に記載の方法。 - サーボモータ(1,11)のトルクが力目標値制御装置により制御される電気サーボプレス機での力を制御および調整するための装置において、
サーボ増幅器(49)と接続された少なくとも1つの電流制御器(48)が目標値を、電流目標値を計算するための関数ユニット(69)から受け取り、
該関数ユニット(69)の入力量は、一方では、
・ガイドシャフト制御される力目標値制御装置(43)からの信号と、
・該力目標値制御装置(43)により制御され、変速比に依存してトルク計算するためのガイドシャフト制御される関数ユニット(44)からの信号と、
・加速度に依存して第1のトルク補正値(63)を計算するためのガイドシャフト制御される関数ユニット(46)の信号と、
・力目標値制御装置(43)により制御され、摩擦に依存して第2のトルク補正値を計算するためのガイドシャフト制御される関数ユニット(45)の信号との和から求められ得られた目標トルクであり、
他方では、トルク係数(71)の温度に依存する経過のための関数ユニットの信号により形成される信号であり、
前記第1のトルク補正値(63)のための関数ユニット(46)は、加速度経過を記憶するユニットと、ガイドシャフト速度(62)を位置に依存して計算するユニットとの組合せからなる、ことを特徴とする装置。 - サーボモータ(1,11)のトルクが力目標値制御装置により制御される電気サーボプレス機での力を制御および調整するための装置において、
サーボ増幅器(49)と接続された少なくとも1つの電流制御器(48)が目標値を、電流目標値を計算するための関数ユニット(69)から受け取り、
該関数ユニットの入力量は、一方では、
・ガイドシャフト制御されるトルク制御装置(42)からの信号と、
・加速度に依存して第1のトルク補正値を計算するためのガイドシャフト制御される関数ユニット(46)の信号との和から求められ得られた、力制御回路を力およびトルクセンサ(54)により予制御するための目標トルクであり、
他方では、トルク係数の温度に依存する経過のための関数ユニットの信号により形成される信号である、ことを特徴とする装置。
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