專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)的力的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的方法和如權(quán)利要求7或8所述的用于實(shí)施該方法 的裝置。
背景技術(shù)：
在JP 11058100 A中描述了一種用于保護(hù)伺服壓力機(jī)模具的裝置 和方法，它借助于電機(jī)電流傳感器和位置發(fā)送器確定，滑塊的壓力是 否在一定位置區(qū)域內(nèi)超過(guò)最大允許值和是否在這種情況下觸發(fā)滑塊緊 急停止。這種方法未考慮根據(jù)滑塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程不同，電機(jī)電流的一 定分量需要用于直線的和旋轉(zhuǎn)的慣量的加速和制動(dòng)，由此不起到壓力 作用。由此這種裝置和方法的使用只局限于具有恒定速度的運(yùn)動(dòng)階段。在EP 0 922 562 Al中描述了一種用于伺服電壓力機(jī)上的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié) 的方法，它根據(jù)加速度修正用于限制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的值。由此可以不需直 接測(cè)量力地使壓力在滑塊的每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段中限制在期望的最大值內(nèi)。 在這種方法中，根據(jù)當(dāng)前的給定速度或?qū)嶋H速度計(jì)算與加速度相關(guān)的 轉(zhuǎn)矩分量并由此修正用于限制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的值。因?yàn)閴毫C(jī)滑塊的速度 在成型過(guò)程期間經(jīng)受變化并且為了求得加速度必須附加地將速度微 分，這種方法易受到速度信號(hào)的干擾。為了改善這一點(diǎn)，建議，使用 低通濾波器或者所謂的觀察器，由此一方面有損精度并且另一方面提 高了控制裝置的所需計(jì)算功率。兩種解決方案的缺陷還在于，未考慮 可能導(dǎo)致通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)矩求得的壓力的誤差的其它影響參數(shù)。其中主要 包括電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)與溫度的相關(guān)性、系統(tǒng)中的摩擦并且可能包括可變的傳動(dòng)比。后一個(gè)影響參數(shù)尤其在具有杠桿驅(qū)動(dòng)裝置或曲軸驅(qū)動(dòng)裝置 的壓力機(jī)中出現(xiàn)。在DE 199 52 941 Al中建議一種用于具有多個(gè)滑塊的伺服壓力機(jī) 的控制方法，該方法組合使用位置調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)矩限制，以達(dá)到壓力機(jī)滑 塊之間的確定的負(fù)荷分配和減小相互影響。因?yàn)檫@種方法針對(duì)具有多 個(gè)滑塊的壓力機(jī)，因此沒(méi)有給出用于調(diào)節(jié)具有多個(gè)壓點(diǎn)的壓力機(jī)滑塊 的傾翻的解決方案。此外與時(shí)間相關(guān)地控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程，使得運(yùn)動(dòng)過(guò)程 中的干擾參數(shù)提高了與周?chē)b置和與多級(jí)壓力設(shè)備的相鄰滑塊不同步 的危險(xiǎn)。此外上述解決方案局限于用在滑塊的驅(qū)動(dòng)上。沒(méi)有提出在壓力機(jī) 的伺服電拉深墊上使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供一種用于控制和調(diào)節(jié)具有伺服電滑塊驅(qū)動(dòng) 和/或拉深墊驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)上的力的方法和裝置，其中，借助控制和調(diào) 節(jié)裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，在考慮影響參數(shù)如加速度、傳動(dòng)比、摩擦和溫度 的情況下，使用或不使用單獨(dú)的感測(cè)實(shí)際值的力或力矩傳感器，能夠 實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程的精確且可重復(fù)的過(guò)程。按照本發(fā)明，上述目的通過(guò)一種具有權(quán)利要求1特征的用于控制 和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的方法實(shí)現(xiàn)。該方法的其它詳細(xì)擴(kuò)展方案 在從屬權(quán)利要求2至6中描述。通過(guò)具有權(quán)利要求7或8的特征的裝 置實(shí)施如權(quán)利要求1至6所述的方法。該方法和該裝置不僅適用于滑塊的驅(qū)動(dòng)，而且適用于具有伺服電 驅(qū)動(dòng)的拉深墊，并且對(duì)于相應(yīng)驅(qū)動(dòng)所需的過(guò)程控制是有利的補(bǔ)充。在 此尤其有利的是，這些過(guò)程控制基于主控軸(Leitwelle)控制的電子凸 輪調(diào)節(jié)工作并且該主控軸同樣被用于所提出的方法。除了使用于滑塊運(yùn)動(dòng)和拉深墊運(yùn)動(dòng)的伺服電驅(qū)動(dòng)裝置共同地組合 使用在一個(gè)伺服電壓力機(jī)中外，同樣可以想到，或者在利用傳統(tǒng)的、 例如液壓式拉深墊情況下僅將滑塊伺服電驅(qū)動(dòng)，或者僅將伺服電拉深 墊使用在具有機(jī)械式或液壓式驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)壓力機(jī)中。所建議方法的核心思想是，利用主控軸功能一方面來(lái)產(chǎn)生零件特 有的和工藝特有的給定轉(zhuǎn)矩，另一方面來(lái)產(chǎn)生由于不同影響參數(shù)以及 轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償引起的轉(zhuǎn)矩修正值以形成伺服電機(jī)的電流給定值。例如為修正驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需的加速度變化曲線可以由位置凸輪以歸 一化形式預(yù)先計(jì)算并在過(guò)程期間與主控軸相關(guān)地讀出。由此得到一個(gè) 穩(wěn)定的加速度信號(hào)，無(wú)需相應(yīng)的實(shí)時(shí)計(jì)算。通過(guò)所建議的方法可以在第一種情況下這樣多地減小主要作用于 過(guò)程力的干擾參數(shù)的影響，以致可以省去單獨(dú)的用于力調(diào)節(jié)的測(cè)量系 統(tǒng)。在第二種情況下可以計(jì)算修正值，它們被用于預(yù)控制傳感器支持 的閉合的力調(diào)節(jié)回路，由此達(dá)到進(jìn)一步改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。


下面借助于實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中示出圖1 具有伺服電拉深墊的伺服電壓力機(jī)的原理結(jié)構(gòu)，圖2 用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)的方法的第一方案的步驟 順序，圖3 用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)的方法的第二方案的步驟 順序，圖4 用于控制和調(diào)節(jié)主控軸控制的伺服電壓力機(jī)上的力的裝置的原理結(jié)構(gòu)，圖5 具有主控軸控制的與加速度相關(guān)且與傳動(dòng)比相關(guān)的給定 值修正的滑塊力調(diào)節(jié)方框圖，圖6 具有主控軸控制的與加速度和摩擦相關(guān)的給定值修正和 轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)睦顗|力調(diào)節(jié)方框圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出一個(gè)具有用于滑塊運(yùn)動(dòng)和拉深墊運(yùn)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的 伺服電壓力機(jī)的示意結(jié)構(gòu)。在機(jī)架8中一方面設(shè)置下模具5，另一方面 設(shè)置用于接收上模具4的垂直運(yùn)動(dòng)的滑塊3。通過(guò)第一伺服電機(jī)1和用 于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的第一傳動(dòng)裝置2進(jìn)行滑塊3的驅(qū)動(dòng)。 下模具5包括一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的板式固定架6，它通過(guò)拉深銷(xiāo)7支承在拉 深墊12的同樣垂直運(yùn)動(dòng)的壓力壁9上。通過(guò)第二伺服電機(jī)11和用于 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的第二傳動(dòng)裝置IO進(jìn)行拉深墊12的驅(qū)動(dòng)。 根據(jù)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同，用于驅(qū)動(dòng)滑塊的、帶有第一傳動(dòng)裝置2 的第一伺服電機(jī)1以及用于驅(qū)動(dòng)拉深墊的、帶有第二傳動(dòng)裝置10的第 二伺服電機(jī)11都可以多重地存在。為了成型過(guò)程，通過(guò)第一和第二伺服電機(jī)1和11不僅產(chǎn)生滑塊3 和拉深墊12的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而且產(chǎn)生力變化曲線。所建議的用于控制和 調(diào)節(jié)力的方法在此可以有利地組合用于對(duì)應(yīng)功能所需的滑塊運(yùn)動(dòng)和拉 深墊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程控制。下面描述的步驟順序形式實(shí)施例綜合地考慮了對(duì)力的控制和調(diào)節(jié) 的影響參數(shù)，如加速度、傳動(dòng)比、摩擦和溫度。同樣可以想到，以可 替換的步驟順序只考慮個(gè)別影響參數(shù)。在圖2中以第一實(shí)施例的步驟順序的形式描述了所建議的方法。 在第一準(zhǔn)備階段20中一次性求出機(jī)器特有的傳動(dòng)比i、力傳遞鏈中的 摩擦Mr和伺服電機(jī)l， 11轉(zhuǎn)矩系數(shù)^的變化曲線，以表格、數(shù)學(xué)函 數(shù)或兩者組合的形式描述并存儲(chǔ)在控制裝置中。杠桿驅(qū)動(dòng)裝置、曲軸驅(qū)動(dòng)裝置或偏心驅(qū)動(dòng)裝置的可變的傳動(dòng)比i可以根據(jù)主控軸位置Cp通過(guò)函數(shù) i=f (cp)描述。摩擦]^例如在軸承、導(dǎo)向裝置和主軸中出現(xiàn)并且基本按照函數(shù) Mr = f (Fsoll， V) 取決于所傳遞的力和當(dāng)前速度。 伺服電機(jī)1， 11的轉(zhuǎn)矩系數(shù)Km按照函數(shù)Km=f (e) 取決于電機(jī)溫度e。在第二準(zhǔn)備階段21中，將所需的、零件和工藝特有的、滑塊3和/或拉深墊12的與主控軸位置cp相關(guān)的、位置和力的給定變化曲線一次性地例如手動(dòng)地通過(guò)相應(yīng)的操作界面輸入到控制裝置中。 控制裝置根據(jù)輸入值按照函數(shù)Ssoll=f ((p) ， Fsoll=f (cp)以表格、數(shù)學(xué)函數(shù)或兩者各一的組合的形式計(jì)算這些真正的變化 曲線。與主控軸相關(guān)的位置給定變化曲線也被稱(chēng)為位置凸輪。在第三準(zhǔn)備階段22中，通過(guò)控制裝置根據(jù)在準(zhǔn)備階段21中輸入 的位置給定變化曲線根據(jù)主控軸位置按照函數(shù)an=f (cp)計(jì)算分配給確定的主控軸轉(zhuǎn)數(shù)(壓力機(jī)行程數(shù))的歸一化加速度 變化曲線。在準(zhǔn)備階段21, 22中求得的變化曲線存儲(chǔ)在控制裝置中并 且在按照另一種零件換裝備時(shí)從存儲(chǔ)器中調(diào)出。同樣可以想到，在還對(duì)于原先的零件執(zhí)行運(yùn)動(dòng)循環(huán)期間就已經(jīng)對(duì) 于新的零件執(zhí)行準(zhǔn)備階段21, 22。在起動(dòng)信號(hào)23之后以第一方法步驟24開(kāi)始循環(huán)過(guò)程。根據(jù)壓力 機(jī)控制的功能原理不同，滑塊3的位置cp或者作為實(shí)際的主控軸41通過(guò)第一位置發(fā)送器51感測(cè)，或者作為虛擬的主控軸60通過(guò)控制裝置 產(chǎn)生。在第二方法步驟25中，根據(jù)當(dāng)前的給定力F^和與當(dāng)前主控軸位 置cp對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比i (cp)按照函數(shù) Msoll (cp) =f[Fsoll (cp) ， i (cp)] 計(jì)算伺服電機(jī)l， 11的給定轉(zhuǎn)矩Ms。u。在第三方法步驟26中，根據(jù)與當(dāng)前主控軸位置cp對(duì)應(yīng)的歸一化加速度值0 (Cp)、瞬時(shí)主控軸速度CD和要加速的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量J按照函數(shù)Mkorrl=f[an (cp) ， J， co]計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩修正值Mkcrrl。在此J包含電機(jī)、傳動(dòng)裝置和電機(jī)與傳動(dòng)裝置之間的離合器的旋 轉(zhuǎn)質(zhì)量。根據(jù)壓力機(jī)控制的功能原理不同，或者通過(guò)第一位置發(fā)送器 51或測(cè)速計(jì)感測(cè)主控軸速度co，或者使用通過(guò)控制裝置產(chǎn)生的虛擬主 控軸的速度信號(hào)。在第四方法步驟27中，根據(jù)當(dāng)前的給定力F^和與實(shí)際速度v對(duì) 應(yīng)的摩擦]V^按照函數(shù)Mkorr2=Mr=f (Fsoll， v)求得第二轉(zhuǎn)矩修正值Mk。w。在第五方法步驟28中，通過(guò)對(duì)在方法步驟25， 26和27中計(jì)算的 轉(zhuǎn)矩值按照函數(shù)Mres=Msoll+Mkorr i + Mkorr2 求和求出合成的給定轉(zhuǎn)矩Mres。在第六方法步驟29中，根據(jù)合成的給定轉(zhuǎn)矩M旭和與當(dāng)前電機(jī)溫度e對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)KM (e)按照函數(shù)IS0 =f[Mres， KM (e)]計(jì)算電流給定值Is。u并且輸出給電流調(diào)節(jié)器48。 只要循環(huán)過(guò)程已起動(dòng)，該過(guò)程就以第一方法步驟24循環(huán)地繼續(xù)，由此將不斷更新的電流給定值15。 輸出給伺服電機(jī)1， 11的電流調(diào)節(jié)器48。在圖3中以第二實(shí)施例的步驟順序示出所建議的方法。該實(shí)施例 與圖2中所示實(shí)施例的不同之處在于，在循環(huán)運(yùn)行方法步驟之前在準(zhǔn) 備階段中己經(jīng)將所有與主控軸位置相關(guān)的影響參數(shù)總結(jié)成一個(gè)給定轉(zhuǎn) 矩，由此在循環(huán)中需要較少的計(jì)算費(fèi)用。準(zhǔn)備階段20， 21和22與圖2類(lèi)似。在第四準(zhǔn)備階段30中相應(yīng)于 給定力Fs。u、傳動(dòng)比i變化曲線和需要時(shí)相應(yīng)于摩擦]V^按照函數(shù)Msoll ((p) =f[Fsoll (cp) ， i ((p) ， Mr ((p)〗進(jìn)行給定轉(zhuǎn)矩Ms。n的計(jì)算。在此，只有當(dāng)與速度相關(guān)的摩擦分量被忽略或者被獨(dú)立于與力相 關(guān)的分量來(lái)描述時(shí)，才可考慮摩擦。在起動(dòng)信號(hào)31之后，以第一方法步驟24開(kāi)始循環(huán)的過(guò)程。根據(jù) 壓力機(jī)控制的功能原理不同，滑塊3的位置cp或者作為實(shí)際的主控軸 41通過(guò)第一位置發(fā)送器51感測(cè)，或者作為虛擬的主控軸60通過(guò)控制 裝置產(chǎn)生。在第二方法步驟32中，與圖2中的方法步驟26類(lèi)似地計(jì)算與加 速度相關(guān)的第一轉(zhuǎn)矩修正值MkMrl。在第三方法步驟33中，需要時(shí)與圖2中的方法步驟27類(lèi)似地計(jì) 算與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值MkOTr2，如果該修正值沒(méi)有在第四準(zhǔn)備 階段30中已被足夠地考慮。在第四方法步驟34中，與位置相關(guān)地讀出在第四準(zhǔn)備階段中計(jì)算 的給定轉(zhuǎn)矩變化曲線并且與來(lái)自第二和第三方法步驟32， 33的修正值按照函數(shù)Mres=Msoll (cp) +Mkorrl+ (Mkorr2) 求和。在第五方法步驟35中，根據(jù)和值M^和與瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩溫度e對(duì)應(yīng)的 轉(zhuǎn)矩系數(shù)KM (e)計(jì)算電流給定值Is。n并且與按照?qǐng)D2的方法步驟29 類(lèi)似地按照函數(shù)isou=f[Mres， km (e)]輸出給電流調(diào)節(jié)器48。只要循環(huán)的過(guò)程已起動(dòng)，該過(guò)程就以第一方法步驟24循環(huán)地繼續(xù)， 由此將不斷更新的電流給定值I^輸出給伺服電機(jī)1， 11的電流調(diào)節(jié)器 48。圖4示出該裝置的原理結(jié)構(gòu)，通過(guò)它可實(shí)現(xiàn)所建議的方法。伺服 電機(jī)1， 11裝備有第一位置發(fā)送器51和電機(jī)溫度傳感器52。通過(guò)與電 流調(diào)節(jié)器48連接的伺服放大器49進(jìn)行控制。也可以選擇，附加地使用一個(gè)力或轉(zhuǎn)矩傳感器54，用于在閉合的 力調(diào)節(jié)回路內(nèi)感測(cè)實(shí)際值。本裝置的核心是對(duì)應(yīng)于滑塊或拉深墊的每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的力給定值 控制裝置43，它控制給定力的變化曲線。該力給定值控制裝置43可以 根據(jù)主控軸41和減伺服電機(jī)1， 11位置讀出存儲(chǔ)在第二準(zhǔn)備階段21 中的給定力變化曲線。在力給定值控制裝置43的輸出信號(hào)在作為輸入 信號(hào)控制電流調(diào)節(jié)器48之前可以被最多四個(gè)功能單元44， 45， 46和 47影響。用于與傳動(dòng)比相關(guān)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算的功能單元44由給定力產(chǎn)生一個(gè)給 定轉(zhuǎn)矩。在此相應(yīng)于主控軸41的當(dāng)前位置由在第一準(zhǔn)備階段20中存 儲(chǔ)在控制裝置中的傳動(dòng)比變化曲線讀出傳動(dòng)比，并且與給定力相關(guān)。功能單元45產(chǎn)生與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值，該第二轉(zhuǎn)矩修正 值根據(jù)當(dāng)前的給定力和從第一位置發(fā)送器51信號(hào)求得的當(dāng)前速度計(jì)算 出。然后將該第二轉(zhuǎn)矩修正值與功能單元44的輸出信號(hào)求和。在一個(gè) 有利方案中可以將力給定值控制裝置43與功能單元44和45組成一個(gè) 轉(zhuǎn)矩控制裝置42。功能單元46產(chǎn)生與加速度相關(guān)的第一轉(zhuǎn)矩修正值，該第一轉(zhuǎn)矩修 正值根據(jù)主控軸41的當(dāng)前位置和速度以及在第三準(zhǔn)備階段22中存儲(chǔ) 在控制裝置中的歸一化加速度變化曲線計(jì)算出。然后將該第一轉(zhuǎn)矩修 正值與轉(zhuǎn)矩控制裝置42的輸出信號(hào)求和。功能單元47由合成給定轉(zhuǎn)矩的信號(hào)、當(dāng)前電機(jī)溫度和在第一準(zhǔn)備 階段20中存儲(chǔ)在控制裝置中的與溫度相關(guān)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化曲線計(jì)算一 個(gè)電流給定值，作為電流調(diào)節(jié)器48的輸入信號(hào)。圖5示出滑塊力調(diào)節(jié)的方框圖，具有主控軸控制的與加速度和傳 動(dòng)比相關(guān)的給定值修正。在該實(shí)施例中忽略了摩擦和電機(jī)溫度的影響 并且滑塊力被限制在一個(gè)恒定的最大值內(nèi)。這種力限制考慮了可變的 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和滑塊驅(qū)動(dòng)裝置的被加速和被制動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的影 響。伺服電機(jī)1、傳動(dòng)裝置2和滑塊3是在圖1中所述的伺服電壓力機(jī) 的組成部分。滑塊3的運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)位置控制裝置67結(jié)合虛擬的主控 軸60和伺服電機(jī)1上的第一位置發(fā)送器51來(lái)控制。位置控制裝置67 產(chǎn)生一個(gè)用于給定轉(zhuǎn)矩的信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)用于限制轉(zhuǎn)矩的功能單元 68和用于計(jì)算電流給定值的功能單元69傳送給電流調(diào)節(jié)器48,該電 流調(diào)節(jié)器通過(guò)伺服放大器49控制伺服電機(jī)1。用于限制轉(zhuǎn)矩的功能單元68將由位置控'制裝置67規(guī)定的給定轉(zhuǎn) 矩限制到一個(gè)最大值內(nèi)，該最大值由功能單元44和46的輸出信號(hào)的和構(gòu)成。功能單元44從零件特有規(guī)定的力極限值64和相應(yīng)于主控軸 60當(dāng)前位置讀出的傳動(dòng)比變化曲線65計(jì)算一個(gè)靜態(tài)的轉(zhuǎn)矩極限值66。功能單元46根據(jù)主控軸60當(dāng)前位置、由此計(jì)算出的主控軸速度 62和在控制裝置中存儲(chǔ)的歸一化加速度變化曲線61產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的第一 轉(zhuǎn)矩修正值63。歸一化的加速度變化曲線61相應(yīng)于通過(guò)功能單元67 控制的在確定的主控軸速度62 (壓力機(jī)行程數(shù))時(shí)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程并且通 過(guò)控制裝置在第三準(zhǔn)備階段22中在輸入數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算出。通過(guò)轉(zhuǎn)矩限制68達(dá)到，在滑塊3的任何運(yùn)動(dòng)階段都不超過(guò)上模具 與下模具之間的允許的力極限值64。同樣可以想到，代替恒定的力極 限值64，考慮給定力的與位置相關(guān)的變化曲線，使得在滑塊3的不同 位置中可變的力極限值64起作用。圖6示出用于拉深墊力調(diào)節(jié)的方框圖，具有主控軸控制的與加速 度和摩擦相關(guān)的給定值修正和伺服電機(jī)11轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償。在該實(shí) 施例中傳動(dòng)比是恒定的，拉深墊12僅力受調(diào)地運(yùn)行。該力調(diào)節(jié)考慮摩 擦、電機(jī)溫度和拉深墊驅(qū)動(dòng)裝置的被加速和被制動(dòng)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的影響。伺服電機(jī)11、傳動(dòng)裝置10和壓力壁9是圖1中所述的伺服電壓力 機(jī)的組成部分。伺服電機(jī)11裝備有電機(jī)溫度傳感器52和第一位置發(fā) 送器51。通過(guò)第二位置發(fā)送器53感測(cè)滑塊3的位置并且用作實(shí)際的主 控軸41。通過(guò)力給定值控制裝置43控制拉深墊11的功能，該控制裝置計(jì) 算、存儲(chǔ)并且根據(jù)主控軸41和/或拉深墊12的位置讀出給定力變化曲 線。讀出的給定力一方面給傳送給用于相應(yīng)于傳動(dòng)比計(jì)算給定轉(zhuǎn)矩的 功能單元74，另一方面被傳送給與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值的功能 單元45。為了求得第二轉(zhuǎn)矩修正值Mk。^，考慮從第一位置發(fā)送器41 的信號(hào)計(jì)算的速度值72和在第一準(zhǔn)備階段20存儲(chǔ)在控制裝置中的摩擦變化曲線73。功能單元46根據(jù)主控軸41的當(dāng)前位置、由此計(jì)算的主控軸速度 62和在控制裝置中存儲(chǔ)的歸一化加速度變化曲線61產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的第一 轉(zhuǎn)矩修正值Mk。^63。歸一化的加速度變化曲線61在拉深范圍內(nèi)相應(yīng)于滑塊3在確定主 控軸速度(壓力機(jī)行程數(shù))下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程并且通過(guò)控制裝置在第三準(zhǔn) 備階段22中在輸入數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算出。最后將給定轉(zhuǎn)矩與第一和第二轉(zhuǎn)矩修正值求和并且傳送給用于轉(zhuǎn) 矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)墓δ軉卧?7。該功能單元從合成給定轉(zhuǎn)矩的信號(hào)、 當(dāng)前電機(jī)溫度和在控制裝置中存儲(chǔ)的與溫度相關(guān)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化曲線 71計(jì)算用于電流調(diào)節(jié)器48的電流給定值69，該電流調(diào)節(jié)器通過(guò)伺服 放大器49控制伺服電機(jī)ll。通過(guò)所描述的力調(diào)節(jié)達(dá)到，由力給定值控制裝置43規(guī)定的給定力 在拉深墊12的每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段中在壓力壁9上出現(xiàn)。附圖標(biāo)記1 第一伺服電機(jī)2 第一傳動(dòng)裝置3 滑塊4 上模具5 下模具6 板式固定架7 拉深銷(xiāo)8 機(jī)架9 壓力壁10第二傳動(dòng)裝置11第二伺服電機(jī)12 拉深墊20第一和第二實(shí)施例的第一準(zhǔn)備階段 21第一和第二實(shí)施例的第二準(zhǔn)備階段 22第一和第二實(shí)施例的第三準(zhǔn)備階段 23起動(dòng)信號(hào)24第一和第二實(shí)施例的第一方法步驟25第一實(shí)施例的第二方法步驟26第一實(shí)施例的第三方法步驟27第一實(shí)施例的第四方法步驟28第一實(shí)施例的第五方法步驟29第一實(shí)施例的第六方法步驟30第二實(shí)施例的第四準(zhǔn)備階段31 起動(dòng)信號(hào)32第二實(shí)施例的第二方法步驟33第二實(shí)施例的第三方法步驟34第二實(shí)施例的第四方法步驟35第二實(shí)施例的第五方法步驟41 (實(shí)際的)主控軸42轉(zhuǎn)矩控制裝置43力給定值控制裝置44用于與傳動(dòng)比相關(guān)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算的功能單元 45用于與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元 46用于與加速度相關(guān)的第一轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元47用于轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)墓δ軉卧?8 電流調(diào)節(jié)器49伺服放大器51第一位置發(fā)送器52用于電機(jī)溫度的傳感器53第二位置發(fā)送器54力或轉(zhuǎn)矩傳感器55拉深墊位置60虛擬的主控軸61歸一化的加速度變化曲線62主控軸速度63第一轉(zhuǎn)矩修正值64力極限值65 傳動(dòng)比66靜態(tài)的轉(zhuǎn)矩極限值67位置控制裝置68用于限制轉(zhuǎn)矩的功能單元69用于計(jì)算電流給定值的功能單元71轉(zhuǎn)矩系數(shù)變化曲線72速度值73摩擦變化曲線74用于計(jì)算給定轉(zhuǎn)矩的功能單元
權(quán)利要求
1.用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的方法，在所述壓力機(jī)中伺服電機(jī)(1，11)的轉(zhuǎn)矩是可控的，其特征在于，用于驅(qū)動(dòng)滑塊(3)和/或拉深墊(12)的所述伺服電機(jī)(1，11)的給定轉(zhuǎn)矩可根據(jù)影響參數(shù)如加速度和/或傳動(dòng)比和/或摩擦借助通過(guò)主控軸(41，60)和/或通過(guò)拉深墊位置(55)控制的轉(zhuǎn)矩修正值和/或根據(jù)伺服電機(jī)(1，11)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)借助一與溫度相關(guān)的修正值來(lái)修正或限制。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的方 法，其特征在于，在開(kāi)始方法過(guò)程之前在第一準(zhǔn)備階段(20)中將機(jī) 器特有的、傳動(dòng)比的和/或摩擦的和/或伺服電機(jī)(1， 11)轉(zhuǎn)矩系數(shù)的 變化曲線存儲(chǔ)在控制裝置中，在第二準(zhǔn)備階段(21)中輸入、計(jì)算并且在控制裝置中存儲(chǔ)用于 位置和力的、零件特有的給定變化曲線，并且，在第三準(zhǔn)備階段(22)中由位置變化曲線和傳動(dòng)比計(jì)算用于伺服 電機(jī)(1 ， 11)的與主控軸位置相關(guān)的、歸一化的加速度變化曲線(61)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力 的方法，其特征在于，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)期間在第一方法步驟(24)中感測(cè) 或產(chǎn)生主控軸(41， 60)的位置，在進(jìn)一步的方法步驟中由力變化曲線和與瞬時(shí)主控軸位置對(duì)應(yīng)的 傳動(dòng)比計(jì)算給定轉(zhuǎn)矩，在進(jìn)一步的方法步驟中與壓力機(jī)類(lèi)型相關(guān)地由與瞬時(shí)主控軸位置 對(duì)應(yīng)的歸一化加速度值、由瞬時(shí)主控軸速度(62)并且由要加速的質(zhì)量計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩修正值(63)，在進(jìn)一步的方法步驟中與壓力機(jī)類(lèi)型相關(guān)地由瞬時(shí)力給定值和與 實(shí)際速度對(duì)應(yīng)的摩擦值計(jì)算第二轉(zhuǎn)矩修正值，在進(jìn)一步的方法步驟中由給定轉(zhuǎn)矩值與第一和第二轉(zhuǎn)矩修正值構(gòu) 成一個(gè)和值并且在進(jìn)一步的方法步驟中由該和值和與瞬時(shí)電機(jī)溫度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩系 數(shù)計(jì)算電流給定值，輸出給電流調(diào)節(jié)器(48)并且循環(huán)地繼續(xù)該過(guò)程。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的方 法，其特征在于，在開(kāi)始方法過(guò)程之前在第一準(zhǔn)備階段(20)中將機(jī) 器特有的、傳動(dòng)比的和/或摩擦的和/或伺服電機(jī)(1， 11)轉(zhuǎn)矩系數(shù)的 變化曲線存儲(chǔ)在控制裝置中，在第二準(zhǔn)備階段(21)中輸入、計(jì)算并且在控制裝置中存儲(chǔ)零件 特有的、位置和力的給定變化曲線，在第三準(zhǔn)備階段(22)中由位置變化曲線和傳動(dòng)比計(jì)算與主控軸 位置相關(guān)的、用于伺服電機(jī)(1, 11)的歸一化的加速度變化曲線(61) 并且在第四準(zhǔn)備階段(30)由力變化曲線、傳動(dòng)比變化曲線和在需要 時(shí)由摩擦變化曲線計(jì)算與主控軸位置相關(guān)的轉(zhuǎn)矩變化曲線。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力 的方法，其特征在于，在運(yùn)動(dòng)循環(huán)期間在第一方法步驟(24)中感測(cè) 或產(chǎn)生主控軸(41， 60)的位置，在進(jìn)一步的方法步驟中與壓力機(jī)類(lèi)型相關(guān)地由與瞬時(shí)主控軸位置 對(duì)應(yīng)的歸一化加速度值、瞬時(shí)主控軸速度和要加速的質(zhì)量計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩修正值，在進(jìn)一步的方法步驟中與壓力機(jī)類(lèi)型相關(guān)地由與瞬時(shí)力給定值和與實(shí)際速度對(duì)應(yīng)的摩擦值計(jì)算第一轉(zhuǎn)矩修正值(63)在進(jìn)一步的方法 步驟中第二轉(zhuǎn)矩修正值，在進(jìn)一步的方法步驟中相應(yīng)于當(dāng)前位置從給定轉(zhuǎn)矩變化曲線計(jì)讀 出給定轉(zhuǎn)矩并且與所述轉(zhuǎn)矩修正值構(gòu)成和值，并且，在進(jìn)一步的方法步驟中由該和值和與瞬時(shí)電機(jī)溫度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩系 數(shù)計(jì)算電流給定值，輸出給電流調(diào)節(jié)器(48)并且循環(huán)地繼續(xù)該過(guò)程。
6. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓 力機(jī)上的力的方法，其特征在于，在第三準(zhǔn)備階段(22)中計(jì)算旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)和/或直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量的歸一化加速度變化曲線(61)并且在該運(yùn)動(dòng)循環(huán)期間在進(jìn)一步的方法步驟中由與瞬時(shí)主控軸位置對(duì) 應(yīng)的歸一化的旋轉(zhuǎn)和/或直線加速度值、瞬時(shí)主控軸速度(62)和要加 速的旋轉(zhuǎn)和/或直線質(zhì)量計(jì)算一修正值。
7. 用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的裝置，在所述壓力機(jī)中 伺服電機(jī)(1， 11)的轉(zhuǎn)矩是可控的，其特征在于，至少一個(gè)與伺服放 大器(49)連接的電流調(diào)節(jié)器(48)從一個(gè)控制裝置得到其給定值， 該控制裝置包括一個(gè)主控軸控制的力給定值控制裝置(43)、 一個(gè)主 控軸控制的用于與傳動(dòng)比相關(guān)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算的功能單元(44)和/或一個(gè) 主控軸控制的用于與加速度相關(guān)的第一轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元(46) 和減一個(gè)主控軸控制的用于與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元 (45)和/或一個(gè)用于轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)墓δ軉卧?47)并且與調(diào)節(jié)品 質(zhì)相關(guān)地包括一個(gè)具有力或轉(zhuǎn)矩傳感器(54)的力調(diào)節(jié)回路。8.用于控制和調(diào)節(jié)伺服電壓力機(jī)上的力的裝置，在所述壓力機(jī)中 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是可控的，其特征在于，至少一個(gè)與伺服放大器(49) 連接的電流調(diào)節(jié)器(48)從一個(gè)控制裝置得到其給定值，該控制裝置 包括一個(gè)主控軸控制的轉(zhuǎn)矩控制裝置(42)、 一個(gè)主控軸控制的用于 與加速度相關(guān)的第一轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元(46)和/或一個(gè)主控軸控 制的用于與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元(45)和/或用于轉(zhuǎn) 矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)墓δ軉卧?47)并且與調(diào)節(jié)品質(zhì)相關(guān)地包括一個(gè)具 有力或轉(zhuǎn)矩傳感器(54)的力調(diào)節(jié)回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制和調(diào)節(jié)具有伺服電滑塊驅(qū)動(dòng)和/或拉深墊驅(qū)動(dòng)的伺服電壓力機(jī)上的力的方法和用于實(shí)施該方法的裝置。該方法主要在于，利用主控軸功能一方面來(lái)產(chǎn)生零件特有的和工藝特有的給定轉(zhuǎn)矩，另一方面來(lái)產(chǎn)生由于不同影響參數(shù)以及轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償引起的轉(zhuǎn)矩修正值以形成用于伺服電機(jī)的電流給定值，用于與傳動(dòng)比相關(guān)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算和/或主控軸控制的用于與加速度相關(guān)的第一修正值的功能單元和/或主控軸控制的用于與摩擦相關(guān)的第二轉(zhuǎn)矩修正值的功能單元。在裝置中，至少一個(gè)與伺服放大器連接的電流調(diào)節(jié)器從一個(gè)控制裝置得到其給定值，該控制裝置包括一個(gè)主控軸控制的力給定值控制裝置、一些主控軸控制的功能單元和/或一個(gè)用于轉(zhuǎn)矩系數(shù)溫度補(bǔ)償?shù)墓δ軉卧⑶遗c調(diào)節(jié)品質(zhì)相關(guān)地包括一個(gè)具有力或轉(zhuǎn)矩傳感器的力調(diào)節(jié)回路。
文檔編號(hào)G05B19/18GK101248399SQ200680030866
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者R·黑德勒, S·施密特, U·達(dá)爾 申請(qǐng)人:米勒魏因加滕股份公司