專利名稱：用于控制及調(diào)節(jié)伺服電動拉深墊的方法及裝置的制作方法
用于控制及調(diào)節(jié)伺服電動拉深墊的方法及裝置說明本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動拉深墊的方法及一種根據(jù)權(quán)利要求6的前序部分的用于實(shí)施該方法的裝置。
技術(shù)背景在US 5 435 166 A中公開了一種在一個(gè)壓力機(jī)的工作臺中通過 伺服驅(qū)動裝置產(chǎn)生拉深墊力的拉深裝置，其中該伺服驅(qū)動裝置通過一 個(gè)變速器及齒條與拉深墊板相連接。在此情況下可以是多個(gè)分別彼此 機(jī)械聯(lián)接的伺服驅(qū)動裝置作用到一個(gè)共同的加壓壁(Druckwange)上， 或是一個(gè)伺服驅(qū)動裝置與其它的伺服驅(qū)動裝置無關(guān)地作用到一個(gè)多 件式的加壓壁的每一個(gè)加壓壁單元上。由一個(gè)數(shù)字控制裝置利用對于 產(chǎn)生拉深力來說必需的多個(gè)位置信號及轉(zhuǎn)矩信號來控制這些伺服電 動機(jī)，其中需要時(shí)可在一個(gè)調(diào)節(jié)回路內(nèi)對伺服電動機(jī)的實(shí)際值或附屬 于拉深裝置的拉深墊板的實(shí)際值進(jìn)行反饋。在JP 04172200 A中記載了一種用于液壓拉深墊的預(yù)加速的控制 裝置，其中在一個(gè)確定的壓力機(jī)角度情況下開始預(yù)加速，并且由一個(gè) 算術(shù)單元預(yù)給定目標(biāo)位置。但在這兩個(gè)文獻(xiàn)中并未記載預(yù)給定、計(jì)算、調(diào)節(jié)的方式，尤其是 未記載拉深裝置在所有運(yùn)動階段中的運(yùn)動曲線及力曲線與滑塊的主 運(yùn)動及輔助運(yùn)動，例如操作運(yùn)動的同步。由EP 0 566 390 Bl公知用于組合的氣壓及液壓拉深墊的另一種
裝置，其中在預(yù)加速階段與拉深過程之間借助一個(gè)與位置相關(guān)的轉(zhuǎn)換 信號進(jìn)行由位置調(diào)節(jié)向壓力調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換。但除了預(yù)加速階段外未公開 對于一個(gè)閉合的運(yùn)動循環(huán)來說必需的、借助位置調(diào)節(jié)的其它階段。因 為用于預(yù)加速階段的位置調(diào)節(jié)回路僅通過實(shí)際通路的反饋來閉合，故 對拉深墊速度與滑塊速度的均衡的調(diào)節(jié)品質(zhì)受到限制。通過用于由位 置調(diào)節(jié)到力調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換的與位置相關(guān)的轉(zhuǎn)換信號，與過程相關(guān)的波動 會對在拉深開始時(shí)壓力建立的可再現(xiàn)性造成不利的影響。取決于氣壓 -液壓拉深墊的結(jié)構(gòu)，對于預(yù)加速及拉深過程的階段來說，用于配屬 于分開的多個(gè)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的多個(gè)伺服閥的分開的多個(gè)調(diào)節(jié)裝置分 別是必需的。此外未公開對用于在拉深過程期間力變化可能性的力給 定值曲線的控制。由DE 198 21 159 Al公知一種在試驗(yàn)壓力機(jī)的工作臺中的裝置， 它的加壓壁通過一個(gè)絲杠-絲杠螺母系統(tǒng)與多個(gè)電動機(jī)這樣地作用連 接，使得可通過這些電動機(jī)來控制在拉深墊板上抵抗滑塊向下運(yùn)動而 產(chǎn)生的阻力。借助電的或機(jī)械的無轉(zhuǎn)差率地聯(lián)接的驅(qū)動側(cè)及從動側(cè)電 動機(jī)將防止加壓壁的傾翻運(yùn)動。對于一種應(yīng)用，尤其是在具有多點(diǎn)拉深裝置及單件式加壓壁的大 型壓力機(jī)中，它的各個(gè)加壓點(diǎn)一方面應(yīng)允許在拉深過程期間彼此不同 的力調(diào)節(jié)，另一方面應(yīng)避免由于偏心荷載引起的加壓壁傾翻，這是由 現(xiàn)有技術(shù)公知的加壓點(diǎn)彼此的同步耦合不能適應(yīng)的。此外公開了拉深裝置的運(yùn)動一方面通過滑塊與拉深裝置之間的 電動軸及另一方面通過多個(gè)配屬于拉深裝置的伺服電動機(jī)的電動軸 來同步。在此情況下所需的拉深力通過拉深過程期間電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的改 變來適配。但未公開對此所需的裝置及用于控制所需的方法步驟。DE 4218818 Al提出的目的是，在一個(gè)多工位壓力機(jī)中代替用于 部件傳送裝置的強(qiáng)制控制的驅(qū)動裝置的機(jī)械的凸輪。對此描述了借助 用于與滑塊的主運(yùn)動完全電子地同步的導(dǎo)軸(Leitwelle)對部件傳 送裝置的運(yùn)動進(jìn)行調(diào)節(jié)，該電子同步則基于電子的凸輪調(diào)節(jié)的原理。 壓力機(jī)滑塊的運(yùn)動作為導(dǎo)軸由一個(gè)或兩個(gè)位置傳感器來檢測，并且部 件傳送裝置的運(yùn)動軸與導(dǎo)軸位置相關(guān)地根據(jù)預(yù)計(jì)算的運(yùn)動函數(shù)來控 制。在DE 19642962 Al中描述了用于液壓式壓力機(jī)的類似原理，其 中使用節(jié)拍發(fā)生器作為虛擬導(dǎo)軸，并且無論滑塊運(yùn)動還是部件傳送裝 置的運(yùn)動軸都根據(jù)虛擬的導(dǎo)軸位置來控制。該原理的優(yōu)點(diǎn)是， 一方面在壓力機(jī)滑塊與部件傳送裝置之間及另 一方面在多軸的部件傳送裝置內(nèi)部的各個(gè)運(yùn)動軸之間位置同步的可 能性。因?yàn)檫@兩個(gè)最后所述的在部件傳送裝置中的應(yīng)用由功能決定不 包括力調(diào)節(jié)，因此它們不適合應(yīng)用于力調(diào)節(jié)的拉深墊。目的提出本發(fā)明的目的在于，提出用于控制及調(diào)節(jié)壓力機(jī)上的伺服電動拉 深墊的一種方法及一種裝置，其中借助控制及調(diào)節(jié)的簡單結(jié)構(gòu)以及控 制及調(diào)節(jié)過程中的少數(shù)量的步驟一方面在力調(diào)節(jié)的拉深過程階段中 及另一方面在拉深墊的位置調(diào)節(jié)的運(yùn)動的所有階段中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且精 確的運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種具有權(quán)利要求1的特征的用于控制 及調(diào)節(jié)伺服電動拉深墊的方法得以實(shí)現(xiàn)。該方法的其它詳細(xì)構(gòu)型被描 述在權(quán)利要求2至7中。根據(jù)權(quán)利要求1至7的方法的實(shí)施借助具有 根據(jù)權(quán)利要求8的特征的裝置來實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求9至14包括該裝置 的其它有利的構(gòu)型。該方法及裝置除伺服電動驅(qū)動裝置外還涉及用于成形壓力機(jī)中
的拉深墊的伺服液壓驅(qū)動裝置，其中拉深墊一方面用作為作用到下模 具上的工作臺中的拉深墊及另一方面用作為作用到上模具上的滑塊 中的拉深墊。這些拉深墊可以構(gòu)造為單點(diǎn)式或多點(diǎn)式拉深墊。
本發(fā)明的核心構(gòu)思在于，為了拉深墊的控制及調(diào)節(jié)這樣地結(jié)合導(dǎo) 軸控制的電子的凸輪調(diào)節(jié)的原理與力調(diào)節(jié)，使得拉深墊的與壓力機(jī)滑 塊無機(jī)械接觸的所有運(yùn)動階段都通過電子的位置-凸輪來控制，而與 壓力機(jī)滑塊接觸的運(yùn)動通過借助與位移相關(guān)地控制的力給定值曲線 的力調(diào)節(jié)來進(jìn)行。
該原理的優(yōu)點(diǎn)是拉深墊運(yùn)動與滑塊運(yùn)動的完全同步，該同步即使 在速度改變及滑塊運(yùn)動不停止的情況下仍可維持，而無需為此專門的 控制功能。同樣這也適用于多點(diǎn)拉深墊的加壓點(diǎn)的彼此同步并且適用 于拉深墊運(yùn)動與一個(gè)需要時(shí)現(xiàn)有的部件傳送裝置的同步。重要的是這 樣的可能性，即借助簡單的控制技術(shù)的裝置來實(shí)施位置調(diào)節(jié)與力調(diào)節(jié) 之間的轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換一方面通過一個(gè)極限開關(guān)來進(jìn)行，該極限開關(guān)例 如當(dāng)滑塊放置到拉深墊上時(shí)分析一個(gè)調(diào)節(jié)偏差，并且激活到力調(diào)節(jié)的 轉(zhuǎn)換。另一方面，位置調(diào)節(jié)與力調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換僅通過位置-凸輪相對于 滑塊位置的變化曲線來確定。如果例如凸輪在滑塊位置的上面延伸， 則拉深墊位置受壓力機(jī)滑塊運(yùn)動的強(qiáng)制。在此情況下，位置調(diào)節(jié)器及 速度調(diào)節(jié)器的過高的輸出信號引起一個(gè)動態(tài)的力限制，由此實(shí)現(xiàn)到力 調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換。
由控制裝置的簡單結(jié)構(gòu)及工作原理除得到成本降低外還在投入 運(yùn)行及維護(hù)方面得到了改善的用于拉深過程的精確且可再現(xiàn)地運(yùn)行 的前提條件。
實(shí)施例
以下將通過實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖示出
圖l: 一個(gè)多點(diǎn)拉深墊的結(jié)構(gòu)，
圖2a:用于控制伺服電動拉深墊的裝置的第一構(gòu)型， 圖2b:用于控制伺服液壓拉深墊的裝置的第二構(gòu)型， 圖3:用于控制伺服調(diào)節(jié)的拉深墊的方法的步驟流程， 圖4a:在下位置中"有鎖止"的工作方式中一個(gè)拉深墊的示例 的運(yùn)動曲線，
圖4b:在"無鎖止"的工作方式中一個(gè)拉深墊的示例的運(yùn)動曲
線，
圖5:在具有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軸的第一構(gòu)型中通過電子凸輪及到力調(diào)節(jié)的 部分轉(zhuǎn)換的拉深墊調(diào)節(jié)的框圖，
圖6:在具有滑塊上的直線傳感器及兩個(gè)凸輪的第二構(gòu)型中通過 電子凸輪及到力調(diào)節(jié)的部分轉(zhuǎn)換的拉深墊調(diào)節(jié)的框圖，
圖7:在具有力限制調(diào)節(jié)的第三構(gòu)型中通過電子凸輪的拉深墊調(diào) 節(jié)的框圖。


圖1示出一個(gè)被構(gòu)造成多點(diǎn)墊的伺服電動拉深墊8的一個(gè)構(gòu)型的
結(jié)構(gòu)，它具有作用到加壓壁2上的多個(gè)電動缸21。這些電動缸21被 設(shè)置在加壓壁2的內(nèi)部區(qū)域中并且支撐在壓力機(jī)工作臺20中。在該 構(gòu)型中使用一個(gè)絲杠/絲杠螺母3， 23系統(tǒng)作為直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換器
(Linearwandler)。與加壓壁2連接的絲杠螺母23可與加壓壁2無 相對轉(zhuǎn)動地且在軸向上同步地運(yùn)動。所屬的絲杠3在軸向上固定地、 可轉(zhuǎn)動地支承在壓力機(jī)工作臺20中。絲杠3的背離絲杠螺母23的端 部通過一個(gè)聯(lián)軸器24與一個(gè)伺服電動機(jī)5作用連接。力傳遞是從電 動缸21通過加壓壁2及拉深銷25到壓力機(jī)模具中的壓邊裝置
(Blechhalter) 22來進(jìn)行的。
拉深墊8也可以裝設(shè)液壓缸3a來取代電動缸21而作為伺服液壓 拉深墊9。具有液壓缸3a與電動缸21的組合的構(gòu)型也是有利的，其
中液壓缸3a承擔(dān)力產(chǎn)生，并且一個(gè)或多個(gè)電動缸21承擔(dān)運(yùn)動功能， 如預(yù)加速，在一個(gè)確定的位置中鎖止，需要時(shí)拉深墊8的回程、起模 及上升(Hochlauf)。
圖2a示出具有一個(gè)示意示出的、圖1中所述的伺服電動拉深墊 8的裝置的原理結(jié)構(gòu)，借助該裝置可實(shí)施所述方法。這些伺服電動機(jī) 5分別裝設(shè)有一個(gè)編碼器6，通過該編碼器可進(jìn)行位置及速度檢測。 拉深墊力通過用于各個(gè)加壓點(diǎn)的每一個(gè)力傳感器4來檢測。這些力傳 感器4例如可以是壓電式或電阻式應(yīng)變傳感器。作為替代方案，拉深 墊力可間接地通過伺服電動機(jī)5的電動機(jī)電流來檢測。
數(shù)控裝置59對于拉深墊8的每個(gè)加壓點(diǎn)都包括一個(gè)軸調(diào)節(jié)裝置 58，該軸調(diào)節(jié)裝置承擔(dān)加壓點(diǎn)的位置調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)及力調(diào)節(jié)，并且 產(chǎn)生用于伺服電動機(jī)5或液壓缸3a的控制的功率。軸調(diào)節(jié)裝置58從 一個(gè)凸輪-控制裝置56及一個(gè)力給定值-控制裝置57得到其控制量。 后兩個(gè)裝置通過一個(gè)導(dǎo)軸來控制，其中導(dǎo)軸或者通過壓力機(jī)滑塊、壓 力機(jī)驅(qū)動裝置或壓力機(jī)內(nèi)部的部件傳送系統(tǒng)的驅(qū)動裝置上的一個(gè)真 實(shí)的位置傳感器或者通過例如來自一個(gè)伺服壓力機(jī)的控制裝置的一 個(gè)"虛擬的"導(dǎo)軸信號來體現(xiàn)。
凸輪-控制裝置56根據(jù)導(dǎo)軸產(chǎn)生用于軸調(diào)節(jié)裝置58的位置給定 值。在此情況下使用電子凸輪的原理，其中每個(gè)導(dǎo)軸位置都通過一個(gè) 控制表或一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)被配設(shè)一個(gè)拉深墊位置。力給定值-控制裝置 57產(chǎn)生用于軸調(diào)節(jié)裝置58中的力調(diào)節(jié)的力給定值曲線。視應(yīng)用或部 件特定的要求而定，這里它可以是一個(gè)恒定值或一個(gè)用于拉深區(qū)域的 與位置相關(guān)地控制的力曲線，及需要時(shí)可以是用于"無鎖止"工作 方式中的拉深墊上升的附加值。
由圖2b可看到如何用該方法來控制一個(gè)伺服液壓拉深墊9。 可動的加壓壁2通過兩個(gè)液壓缸3a來驅(qū)動。這些液壓缸3a中的壓力
通過伺服閥或比例閥5a來控制。位置檢測通過加壓壁2上的直線的 位移傳感器6a來進(jìn)行，并且力測量通過液壓缸3a上的壓力傳感器 4a來實(shí)現(xiàn)。
由信號接口的設(shè)置(點(diǎn)狀線)可看到伺服液壓拉深墊9是如何 與圖2a中所示的數(shù)控裝置59相組合的。該組合的可能性也適于圖5， 6及7中所述的拉深墊調(diào)節(jié)的構(gòu)型。在此情況下，軸調(diào)節(jié)裝置58及 功率放大器的工作方式適配于液壓系統(tǒng)的要求。
圖3中以一個(gè)步驟流程的方式示出所提出的方法。
在第一準(zhǔn)備階段31中，預(yù)給定拉深墊8， 9的所需的部件特定的 及工作方式特定的運(yùn)動曲線。在此情況下，控制裝置計(jì)算一個(gè)所謂的 電子的位置-凸輪12，該位置-凸輪與滑塊位置11相關(guān)地包含拉深墊 位置13的給定曲線。
在第二準(zhǔn)備階段32中，進(jìn)行在拉深過程期間拉深墊8， 9所需的 力曲線的預(yù)給定。在此情況下，控制裝置計(jì)算力給定值曲線，該力給 定值曲線包含與滑塊位置和/或拉深墊位置11， 13相關(guān)的力曲線。將 位置-凸輪12及力給定值曲線以一個(gè)表、 一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)或這兩者的組 合的形式存儲在控制裝置中。
這兩個(gè)準(zhǔn)備階段31， 32 —它們的順序在預(yù)先準(zhǔn)備實(shí)際循環(huán)時(shí) 可任意地選擇一 可或者手動地通過相應(yīng)的操作界面輸入或者從一個(gè) 存儲器中調(diào)出。也可考慮，在對一個(gè)在先的部件還在執(zhí)行運(yùn)動循環(huán)期 間，已經(jīng)對一個(gè)新的部件執(zhí)行這兩個(gè)步驟。
在起動信號37后，拉深墊8， 9的功能循環(huán)過程以第一方法步驟 33開始，視工作方式而定，拉深墊8， 9的功能也可由圖4a及4b看 出。直到滑塊放置到拉深墊上的階段，通過位置調(diào)節(jié)來影響拉深墊位 置13，該位置調(diào)節(jié)由根據(jù)當(dāng)前滑塊位置11讀出的位置-凸輪12得到 其給定值。通過位置-凸輪12的曲線首先使拉深墊8， 9保持在其上
位置中并且接著在碰到滑塊緊之前預(yù)加速。
在第二方法步驟34中，當(dāng)滑塊放置到拉深墊8， 9上時(shí)通過第一 轉(zhuǎn)換條件38轉(zhuǎn)換到力調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。第一轉(zhuǎn)換條件38可通過一個(gè) 確定的滑塊位置ll、 一個(gè)確定的調(diào)節(jié)偏差的達(dá)到，或通過位置-凸輪 12的一個(gè)確定的曲線與力限制調(diào)節(jié)相結(jié)合地來滿足。這些相關(guān)的構(gòu) 型被描述在圖5及7中。
在第三方法步驟35中，從滑塊放置到拉深墊8， 9上直到滑塊與 拉深墊8， 9的共同運(yùn)動結(jié)束進(jìn)行力調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)由根據(jù) 當(dāng)前拉深墊位置或滑塊位置13， 11讀出的力給定值曲線得到其給定 值。
在第四方法步驟36中，視預(yù)先選擇的拉深墊8， 9的工作方式而 定，或者在下位置中或者在第二轉(zhuǎn)換條件39后在拉深墊上升的終端 位置阻尼開始時(shí)再一次進(jìn)行向借助位置-凸輪12的位置調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換。 第二轉(zhuǎn)換條件39可以或者通過一個(gè)確定的滑塊位置或拉深墊位置 11， 13、或一個(gè)確定的調(diào)節(jié)偏差的達(dá)到，或者通過位置-凸輪12的一 個(gè)確定的曲線與力限制調(diào)節(jié)相結(jié)合來滿足。
接著以第一方法步驟33繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動過程。視所選擇的拉 深墊8， 9工作方式而定，通過位置-凸輪12的曲線進(jìn)行多種運(yùn)動功 能在下位置中的鎖止或回程、部件的起模、拉深墊上升及終端位置 阻尼19與接著定位在上位置中。
拉深墊8， 9的功能過程的在圖3中所示的步驟順序也可由圖4a 及4b中看到。
圖4a示出與所提出的方法相關(guān)聯(lián)的、在"有鎖止"的工作方式 中拉深墊8， 9的典型運(yùn)動曲線。在該工作方式中，拉深墊上升不是 緊接在滑塊的下反向點(diǎn)的通過之后進(jìn)行，而是首先將拉深墊8， 9的 運(yùn)動鎖止，并且所述上升相對于滑塊運(yùn)動在時(shí)間上延遲。所示的是
作為與時(shí)間或曲柄轉(zhuǎn)角相關(guān)的曲線的滑塊位置11、拉深墊位置13及 位置-凸輪12。
在第一階段14中，借助電子位置-凸輪12進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，其中 拉深墊位置13跟隨位置-凸輪12并且控制拉深墊8， 9在上位置中的 定位及預(yù)加速。這相應(yīng)于根據(jù)圖3的第一方法步驟33。
在相遇點(diǎn)17上根據(jù)圖3中的第二方法步驟進(jìn)行向力調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換。 在接著的第二階段15中根據(jù)圖3中的第三方法步驟35借助確定的力 給定值曲線進(jìn)行力調(diào)節(jié)。在該階段中位置-凸輪12可不起作用。在該 階段中僅當(dāng)根據(jù)圖7中所示的具有力限制的構(gòu)型實(shí)現(xiàn)到力調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn) 換時(shí)，位置-凸輪的曲線才起作用。在此情況下位置-凸輪12的曲線 必需位于由滑塊位置11強(qiáng)制的拉深墊位置13的上面。
在下反向點(diǎn)18上，類似于根據(jù)圖3的第四方法步驟36進(jìn)行向借 助電子位置-凸輪12的位置調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換。接著的第三階段16包括以 下運(yùn)動功能拉深墊回程及在下位置中的鎖止、部件的起模、拉深墊 上升、終端位置阻尼及在上位置中的定位。該過程以開始部分所述的 第一階段14循環(huán)重復(fù)。所述的運(yùn)動功能被包含在位置-凸輪12的曲 線中并且通過位置調(diào)節(jié)根據(jù)用作導(dǎo)軸的滑塊位置11來實(shí)施。
由圖4b可看到一個(gè)與所提出的控制方法相關(guān)聯(lián)的、在"無鎖止" 的工作方式中拉深墊8， 9的典型運(yùn)動曲線。類似于圖4a，所示的是 作為與時(shí)間或曲柄轉(zhuǎn)角相關(guān)的曲線的滑塊位置11、拉深墊位置13及 位置-凸輪12。
在具有分別與圖4相似的曲線的第一及第二階段14， 15后，在 下反向點(diǎn)18之后緊接著進(jìn)行拉深墊上升，其中拉深墊8， 9不延遲地 跟隨滑塊運(yùn)動。在下反向點(diǎn)18上繼續(xù)進(jìn)行力調(diào)節(jié)。為此力給定值曲 線包括一個(gè)或多個(gè)附加的值，這些附加值被這樣地確定其值，以致拉 深墊8， 9跟隨滑塊的向上運(yùn)動并且將成形的部件起模。在終端位置
阻尼的開始19進(jìn)行向位置調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換，以致通過位置-凸輪12預(yù)給定終端位置阻尼及在上位置中的定位并且循環(huán)地重復(fù)該過程。圖5， 6及7以框圖的形式示出所提出的借助電子凸輪及到力調(diào) 節(jié)的部分轉(zhuǎn)換的拉深墊調(diào)節(jié)的應(yīng)用實(shí)例及有利的構(gòu)型。根據(jù)圖5的第 一構(gòu)型包括 一個(gè)用于計(jì)算、存儲及與導(dǎo)軸相關(guān)地讀出位置-凸輪12 的凸輪控制函數(shù)41、 一個(gè)用于計(jì)算、存儲及與位置相關(guān)地讀出力給 定值曲線的力給定值控制函數(shù)42及一個(gè)軸調(diào)節(jié)裝置58，該軸調(diào)節(jié)裝 置由三個(gè)調(diào)節(jié)回路即位置調(diào)節(jié)器43、速度調(diào)節(jié)器44和力調(diào)節(jié)器45 以及用于調(diào)節(jié)器給定值的轉(zhuǎn)換裝置49和功率放大器46組成。所有三 個(gè)調(diào)節(jié)回路都通過相應(yīng)實(shí)際值的反饋而閉合。位置實(shí)際值由編碼器6 提供。速度實(shí)際值由位置給定值通過一個(gè)微分元件47來產(chǎn)生，及力 實(shí)際值通過力傳感器4來檢測。通過導(dǎo)軸1 一這里它相應(yīng)于壓力機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)角一 如下地控制 函數(shù)曲線在壓力機(jī)滑塊由其上反向點(diǎn)運(yùn)動一直到在拉深墊8， 9上 的相遇點(diǎn)17時(shí)，通過凸輪控制函數(shù)41連續(xù)地向位置調(diào)節(jié)器43傳送 位置給定值。在位置調(diào)節(jié)器43的后面設(shè)置了速度調(diào)節(jié)器44，該速度 調(diào)節(jié)器又通過轉(zhuǎn)換裝置49控制力調(diào)節(jié)器45。在該情況下，三個(gè)級聯(lián) 的調(diào)節(jié)器作為位置調(diào)節(jié)裝置工作，以致通過功率放大器46控制的伺 服電動機(jī)5及作用連接的加壓壁2跟隨位置-凸輪12。以此方式來控 制拉深墊8， 9的由在上位置中的定位及預(yù)加速組成的第一運(yùn)動階段。當(dāng)滑塊放置到拉深墊8，9上時(shí)用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的功能單元55起作 用，在該構(gòu)型中該功能單元由極限值幵關(guān)48及用于調(diào)節(jié)器給定值的 轉(zhuǎn)換裝置49組成。在此情況下通過極限值開關(guān)48 —它在相遇點(diǎn)17 上分析調(diào)節(jié)偏差一 及借助轉(zhuǎn)換裝置49轉(zhuǎn)換到力調(diào)節(jié)。由此使位置調(diào) 節(jié)器及速度調(diào)節(jié)器43， 44無效，并且力調(diào)節(jié)器45由力給定值控制函 數(shù)得到其給定值。該力給定值控制函數(shù)通過與滑塊位置或拉深墊位置
相關(guān)地讀出所存儲的力給定值曲線來連續(xù)地產(chǎn)生給定值。以此方式控制拉深墊8， 9的從滑塊與拉深墊8， 9的相遇點(diǎn)17直到共同運(yùn)動結(jié) 束的第二階段15。接著借助轉(zhuǎn)換裝置49或者在功能"有鎖止"的情況下在拉深墊 8， 9的下位置中，或者在功能"無鎖止"的情況下在拉深墊上升的 終端位置阻尼開始19時(shí)再次轉(zhuǎn)換到借助位置-凸輪12的位置調(diào)節(jié)。 直到滑塊下次放置到拉深墊8， 9上時(shí)位置調(diào)節(jié)保持有效，這樣繼續(xù) 進(jìn)行如上所述的運(yùn)動循環(huán)。在確定的應(yīng)用的情況下或在液壓式壓力機(jī)的情況下可能有必要 的是借助直線的位移傳感器7來直接檢測滑塊位置11。圖6示出拉深墊調(diào)節(jié)的第二構(gòu)型，該構(gòu)型使用壓力機(jī)滑塊上的直 線位移傳感器7作為導(dǎo)軸。與旋轉(zhuǎn)的位置傳感器1相反，不能再直接 通過導(dǎo)軸信號來區(qū)分向上運(yùn)動與向下運(yùn)動。為此將使用兩個(gè)凸輪，其 中一個(gè)位置-凸輪50用于向下的控制功能及另一個(gè)位置-凸輪51用于 向上的控制功能。其轉(zhuǎn)換通過一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置53來進(jìn)行，該轉(zhuǎn)換通過 一個(gè)由旋轉(zhuǎn)的位置傳感器1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換凸輪52來控制。作為替代方 案，該轉(zhuǎn)換也可通過一個(gè)虛擬的導(dǎo)軸、 一個(gè)用于方向識別的裝置或一 個(gè)來自用于滑塊運(yùn)動的過程控制的控制信號來進(jìn)行。其它的工作原理 相應(yīng)于根據(jù)圖5的第一構(gòu)型。同樣可考慮，僅使用一個(gè)凸輪并且轉(zhuǎn)換或在計(jì)算上適配直線位移 傳感器的相關(guān)位置信號。在根據(jù)圖7的第三構(gòu)型中使用用于動態(tài)的力限制54的裝置作為 用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的功能單元55。該裝置將速度調(diào)節(jié)器44的輸出信號限 制到一個(gè)可動態(tài)預(yù)給定的最大值上，該最大值由力給定值控制函數(shù) 42產(chǎn)生。以此方式僅通過位置-凸輪12相對于滑塊位置11的變化曲 線來確定位置調(diào)節(jié)與力調(diào)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換。
如果位置-凸輪12在滑塊位置11以下延伸，則力限制不起作用并且該系統(tǒng)處于位置調(diào)節(jié)中，以致拉深墊8， 9跟隨凸輪。相反，如 果位置-凸輪12在滑塊位置11的上面延伸，則通過壓力機(jī)滑塊的運(yùn) 動來強(qiáng)制拉深墊位置13。在此情況下，位置調(diào)節(jié)器及速度調(diào)節(jié)器的 輸出信號如此之大，以致力限制起作用。由此該系統(tǒng)處于力調(diào)節(jié)中并 且力給定值曲線起作用。相對于第一及第二構(gòu)型有利的是，不需要利用附加的部件控制的 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換。附圖標(biāo)記清單1作為導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)的位置傳感器2加壓壁3絲杠3a液壓缸4力傳感器壓力傳感器5伺服電動機(jī)伺服閥或比例閥6編碼器6a拉深墊上的直線位移傳感器7在滑塊上的作為導(dǎo)軸的直線位移傳感器8伺服電動拉深墊9伺服液壓拉深墊11滑塊位置12位置-凸輪13拉深墊位置14第一階段15第二階段16第三階段17相遇點(diǎn)18下反向點(diǎn)19終端位置阻尼開始20壓力機(jī)工作臺21電動缸22壓邊裝置23絲杠螺母24聯(lián)軸器25拉深銷31第一準(zhǔn)備階段32第二準(zhǔn)備階段 3334第二方法步驟 3536第四方法步驟 3738第一轉(zhuǎn)換條件 3941凸輪控制函數(shù) 4243位置調(diào)節(jié)器 4445力或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 4647微分元件 48 49用于調(diào)節(jié)器給定值的轉(zhuǎn)換裝置 50用于向下的控制功能的位置-凸輪 51用于向上的控制功能的位置-凸輪52轉(zhuǎn)換凸輪 5354動態(tài)的力限制 5556凸輪-控制裝置 5758軸調(diào)節(jié)裝置 59第一方法步驟第三方法步驟起動信號第二轉(zhuǎn)換條件力給定值控制函數(shù)速度調(diào)節(jié)器功率放大器極限值開關(guān)用于凸輪的轉(zhuǎn)換裝置用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的功能單元力給定值-控制裝置
權(quán)利要求
1. 一種用于借助一個(gè)數(shù)控裝置(59)控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上 的伺服電動拉深墊的方法，該數(shù)控裝置這樣地調(diào)節(jié)構(gòu)造為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 伺服電動機(jī)(5)或液壓缸(3a)的位置、速度及力，使得在滑塊運(yùn) 動直到該滑塊在拉深墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)的期間拉深墊位置(13)通過位置調(diào)節(jié)被影響，該位置調(diào)節(jié)由一個(gè)根據(jù)當(dāng)前導(dǎo)軸位置讀 出的位置-凸輪(12)得到其給定值，使得在所述滑塊在所述拉深墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)上轉(zhuǎn)換到力調(diào)節(jié)，從所述滑塊在所述拉深 墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)起直到下反向點(diǎn)產(chǎn)生具有由所述導(dǎo)軸位 置讀出的力給定值的力，其特征在于，在所述滑塊運(yùn)動直到所述滑塊在所述拉深墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)的期間，除了位置調(diào)節(jié)外還通過速度調(diào)節(jié)來影響拉深墊位置(13)，該速度調(diào)節(jié)通過由編碼器(6)的位置實(shí)際值的微分得到其實(shí) 際值；在所述滑塊在所述拉深墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)上，位置調(diào) 節(jié)與力調(diào)節(jié)或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換或者通過對位置調(diào)節(jié)器(43)或速 度調(diào)節(jié)器(44)的最大調(diào)節(jié)偏差的分析來進(jìn)行，或者通過一個(gè)持久作 用的動態(tài)的力限制(54)與位置-凸輪(12)的曲線相結(jié)合來進(jìn)行， 其中所述曲線在從所述滑塊放置到所述拉深墊(8， 9)上直到與所述 滑塊共同運(yùn)動結(jié)束的區(qū)域中位于由所述滑塊強(qiáng)制的拉深墊位置(13) 的上方；從所述滑塊在所述拉深墊(8， 9)上的相遇點(diǎn)(17)起直到與所 述滑塊共同運(yùn)動結(jié)束，根據(jù)運(yùn)行方式也超過下反向點(diǎn)地進(jìn)行力調(diào)節(jié)或 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)由一個(gè)根據(jù)當(dāng)前拉深墊位置(13)、滑塊位置(11) 或?qū)лS位置讀出的力給定值曲線得到其給定值；及視預(yù)選擇的所述拉深墊(8， 9)的工作方式而定，或者在所述下 反向點(diǎn)(18)上或者在拉深墊上升的終端位置阻尼的開始(19)進(jìn)行 向借助位置-凸輪(12)的位置調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換，并且循環(huán)繼續(xù)該運(yùn)動過 程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的方法，其特征在于，在開始該方法過程前，根據(jù)滑塊位置(ll) 或?qū)лS位置輸入、計(jì)算所述拉深墊(8， 9)的運(yùn)動曲線，除預(yù)加速階 段外，視所選擇的拉深墊(8， 9)工作方式，還包括無鎖止及有鎖止 的階段或在下位置中的回程、部件的起模、拉深墊上升和終端位置阻 尼(19)及接著在上位置中的定位，并將該運(yùn)動曲線作為電子的位置 -凸輪(12)存儲在數(shù)控裝置(59)中，以及根據(jù)拉深墊位置(13)、 滑塊位置(11)或?qū)лS位置輸入、計(jì)算拉深區(qū)域中所需的力曲線并將 該力曲線作為力給定值曲線存儲在所述數(shù)控裝置(59)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的方法，其特征在于，在"無鎖止"的工作方式中根據(jù)拉深墊 位置(13)、滑塊位置(11)或?qū)лS位置輸入、計(jì)算用于所述拉深墊 上升的與位置有關(guān)的力曲線，并可將該力曲線作為力給定值曲線存儲 在所述數(shù)控裝置(59)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的方法，其特征在于，對于力調(diào)節(jié)階段將所述位置-凸輪(12) 的位于通過所述滑塊位置(11)強(qiáng)制的拉深墊位置(13)上方的曲線 存儲在所述數(shù)控裝置(59)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的方法，其特征在于，凸輪-控制裝置(56)計(jì)算、存儲及根 據(jù)導(dǎo)軸讀出用于所述位置-凸輪(12)的給定值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動拉深墊的方法，其特征在于，力給定值-控制裝置(57)計(jì)算、存儲 及根據(jù)導(dǎo)軸或拉深墊位置(13)讀出用于力給定值曲線(42)的給定 值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的方法，其特征在于，所述位置-凸輪(12)及所述力給定值 曲線可以以表格、數(shù)學(xué)函數(shù)或這兩者的組合的形式被存儲在控制裝置 中。
8. —種用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動拉深墊的裝 置，該裝置具有一個(gè)數(shù)控裝置(59),該數(shù)控裝置這樣地調(diào)節(jié)構(gòu)造為 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服電動機(jī)(5)或液壓缸(3a)的位置、速度及力，以 致可調(diào)節(jié)出用于拉深過程所必要的運(yùn)動曲線及力曲線，其特征在于， 一個(gè)凸輪-控制裝置(56)及一個(gè)力給定值-控制裝置(57)與至少一 個(gè)軸調(diào)節(jié)裝置(58)作用連接，該軸調(diào)節(jié)裝置具有一個(gè)用于位置調(diào)節(jié) 與力調(diào)節(jié)之間的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的功能單元(55)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動 拉深墊的裝置，其特征在于，用于讀出所述位置-凸輪(12)的導(dǎo)軸 由壓力機(jī)驅(qū)動裝置上的一個(gè)實(shí)際的旋轉(zhuǎn)的位置傳感器(1)來體現(xiàn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電 動拉深墊的裝置，其特征在于，用于讀出所述位置-凸輪(12)的導(dǎo) 軸由部件傳送系統(tǒng)的驅(qū)動裝置上的一個(gè)實(shí)際的位置傳感器(1)來體 現(xiàn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電 動拉深墊的裝置，其特征在于，用于讀出所述位置-凸輪(12)的導(dǎo) 軸由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的虛擬的導(dǎo)軸信號來體現(xiàn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電 動拉深墊的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)軸由壓力機(jī)滑塊上的一個(gè)實(shí)際的直線位移傳感器(7)來體現(xiàn)，借助該位移傳感器可讀出兩個(gè)獨(dú)立 的、可分別根據(jù)所述滑塊的運(yùn)動階段轉(zhuǎn)換的、用于向上及向下的控制 功能的位置-凸輪(50， 51)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電 動拉深墊的裝置，其特征在于，所述用于讀出位置-凸輪(12)的導(dǎo) 軸通過滑塊上的一個(gè)實(shí)際的直線位移傳感器(7)來體現(xiàn)，其中該傳 感器的輸出信號通過轉(zhuǎn)換或換算被分成一個(gè)用于向下運(yùn)動的范圍及 一個(gè)用于向上運(yùn)動的范圍。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電 動拉深墊的裝置，其特征在于，所述軸調(diào)節(jié)裝置(58)包括一個(gè)位置 調(diào)節(jié)器(43)、 一個(gè)速度調(diào)節(jié)器(44)、 一個(gè)力或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器(45)及 一個(gè)功率放大器(46)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制及調(diào)節(jié)成形壓力機(jī)上的伺服電動拉深墊(8，9)的方法和一種實(shí)施該方法的裝置。其中將借助一個(gè)簡單的控制和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以及控制和調(diào)節(jié)過程中的少數(shù)步驟，一方面在力調(diào)節(jié)的拉深過程的階段(15)和另一方面在拉深墊的位置調(diào)節(jié)的所有階段(14，16)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定且精確的過程。為了控制和調(diào)節(jié)拉深墊(8，9)，將導(dǎo)軸控制的電子的凸輪調(diào)節(jié)的原理與力調(diào)節(jié)這樣地結(jié)合在一起，使得拉深墊的與壓力機(jī)滑塊無機(jī)械接觸的所有運(yùn)動階段(14，15，16)都通過電子的位置-凸輪(12)來控制，而與壓力機(jī)滑塊接觸的運(yùn)動則都通過借助一個(gè)與位移相關(guān)地控制的力給定值曲線的力調(diào)節(jié)進(jìn)行。
文檔編號B21D24/10GK101146630SQ200680008952
公開日2008年3月19日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月19日
發(fā)明者R·黑德勒, S·施密特, U·達(dá)爾 申請人:米勒魏因加滕股份公司