EP3003702B1 - Method for controlling a press with a variable gear ratio - Google Patents
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- EP3003702B1 EP3003702B1 EP14726132.5A EP14726132A EP3003702B1 EP 3003702 B1 EP3003702 B1 EP 3003702B1 EP 14726132 A EP14726132 A EP 14726132A EP 3003702 B1 EP3003702 B1 EP 3003702B1
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- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
- B30B15/148—Electrical control arrangements
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- B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
- B30B15/281—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices
Definitions
- the present invention relates to a method for controlling a press. It is a wegG working press.
- the press has an electric drive motor which serves to reciprocate a plunger in a stroke direction between an upper reversal point and a lower reversal point.
- the electric drive motor is motion-coupled to the ram via a press gear.
- the transmission has a variable transmission ratio.
- the gear ratio changes in particular depending on which position the transmission parts have or which position the ram has during its stroke movement.
- Such press drives can be, for example, eccentric or toggle mechanisms.
- the gear ratio is very large in these transmissions in the range of the lower reversal point and increases computationally against infinity.
- Presses with an electric drive motor are known.
- DE 10 2010 006 120 A1 a press with a servo-pulling device and a joint drive.
- overload protection in the form of pressure pads can be provided.
- the plunger drive is position-controlled during its working movement or its upward movement.
- the position control switches over to a torque or force control.
- US 2012/0111207 A1 describes a control device for a servo press and a corresponding control method.
- a moment is calculated for the servomotor, which is used to generate the pressing force.
- Another moment is determined that causes the required positive or negative accelerations of the plunger within the position or speed control of the press ram.
- the working torque for the pressing force and the control torque in the context of the position or speed control are limited separately.
- US 2012/0111207 A1 also discloses a method according to the preamble of claim 1.
- WO 2013/045105 A1 For example, there is disclosed a method and apparatus for making bales of compressible material, such as agricultural material.
- compressible material such as agricultural material.
- the force of a plunger increases continuously.
- the counterforce is generated by a previously compressed bale in an exit channel.
- friction elements are provided with which the friction force and thus the counter-holding force can be adjusted for the plunger.
- an engine torque control device for a press according to EP 0922562 A1 is the engine torque by the corresponding Motor current limited.
- the accelerations of the plunger are taken into account in the control of the engine torque. This should avoid unwanted deviations from the setpoint of the pressing force.
- US 2011/0061547 A1 describes a press and a control method for the press, in which a variable capacity control of the press is to take place.
- a field control of the electric motor is proposed.
- the engine torque is limited as part of a position or speed control of the plunger of the press. This limitation takes place via correspondingly specified d and q axis currents for the electric motor as part of the field control.
- a servomotor is connected via a press gear with variable transmission ratio with a movable in the lifting direction between an upper reversal point and a lower reversal point ram.
- the drive torque of the servomotor is limited to a work limiting torque.
- the press has a press drive with at least one electric drive motor and a press gear, which produces a movement coupling between the drive motor and the plunger.
- the plunger can be reciprocated in a stroke direction between an upper reversal point and a lower reversal point.
- a maximum pressing force which is also referred to as nominal pressing force
- a position-dependent maximum torque for the at least one electric drive motor is determined depending on the maximum pressing force and the variable transmission ratio.
- the gear ratio depends on the position of the plunger during its stroke movement or from a predetermined for controlling the press press angle.
- the press angle describes a complete movement of the plunger from its upper reversal point to the lower reversal point and back to the upper reversal point, wherein the press angle changes from 0 ° to 360 °.
- the lower reversal point can - depending on the kinematics of the press gear - be assigned to a press angle of about 180 °. Since the gear ratio changes during the stroke movement of the plunger, the maximum torque is specified depending on the stroke position or depending on the press angle.
- the position-dependent maximum torque describes for each stroke position or for each press angle a drive torque for the electric drive motor, which must not be exceeded in order not to exceed the maximum pressing force in the further course of the lifting movement of the plunger. If the drive torque of the at least one electric drive motor exceeds the maximum torque, it is determined that with continued movement of the plunger and the drive motor with the intended drive torque, the maximum pressing force would be exceeded.
- the position-dependent varying transmission ratio and the desired value of the drive torque of the at least one electric drive motor are known. From this it is possible to determine a profile for a maximum torque depending on the press angle or the slide position that is exceeded before the maximum press force is exceeded. This can occur, for example, if accidentally several sheets are inserted into the press or the press operator has made the stroke adjustment - ie the position of the lower reversal point - wrong. If the drive torque exceeds the maximum torque, so the danger is detected in good time and it can be initiated before exceeding the maximum pressing force a suitable measure to safely avoid damage to the press.
- a maximum torque for the electric drive motor can be defined for each press angle or for each plunger position, the exceeding of which indicates that the maximum pressing force is to be expected if the plunger continues to move from the upper reversal point to the lower reversal point.
- the press gear may have an eccentric or a toggle mechanism.
- the press gearbox has a gear ratio which increases as the ram approaches the lower reversal point. Due to this changing gear ratio, it is not enough to monitor the engine torque.
- the increasing transmission ratio increases sharply at the lower reversal point and is mathematically infinitely large at the lower reversal point. Therefore, very low drive torques of the electric drive motor are sufficient to exceed the maximum press force near the lower reversal point. For this reason, the press angle or the plunger position and thus the gear position is included in the determination of a position-dependent maximum torque, so that press damage is effectively avoided.
- the position-dependent maximum torque is given in a preferred embodiment for the entire stroke of the plunger or for each press angle between 0 ° and 360 °. Alternatively, it may be sufficient to specify the position-dependent maximum torque at least within a nominal force path in the movement of the plunger from the upper reversal point to the lower reversal point in a movement section until reaching the lower reversal point.
- the nominal force can be up to a few millimeters one centimeter of the plunger movement measured in the stroke direction.
- the drive torque of the at least one electric drive motor is reduced when it is determined that the risk of exceeding the maximum torque exists.
- the risk of exceeding the maximum torque is detected in particular by the fact that the current drive torque of the at least one electric drive motor is greater than the determined position-dependent maximum torque.
- the motor current can be reduced or switched off completely.
- the plunger can also be actively decelerated via the electric drive motor.
- the at least one electric drive motor can be switched over to its generator mode.
- the drive motor is so to speak so controlled that he tries to reverse its direction of rotation and thereby generates a braking force on the plunger.
- the plunger can be braked with respect to the predetermined plunger movement and, in a preferred embodiment, moved to a reference position.
- the reference point used is in particular the upper reversal point.
- the press is brought into a defined state. Raising the plunger to the reference position or upper reversal point allows access to the workpiece. Of the The operator can then investigate the cause of the impending overshoot of the maximum pressing force and eliminate the problem.
- an optical and / or audible alarm signal is generated when the drive torque exceeds the position-dependent maximum torque.
- the maximum torque occurring changes in the drive torque are taken into account, which are caused by predetermined accelerations of the plunger.
- the acceleration of the ram is considered to be any change in speed, that is to say speed increases and speed reductions.
- the speed of the at least one electric drive motor can be varied in order to accelerate the ram in predetermined movement sections.
- the changes in the drive torque occurring as a result of the acceleration of the ram which can be taken into account in the determination of the maximum torque, are those drive torque changes which occur independently of the forming work of the press.
- Such changes in the drive torque can be determined, for example, based on the predetermined ram movement characteristic.
- This ram movement characteristic can be obtained, for example, from the simulation of the pressing process or from the press control.
- changes in the drive torque can also be determined during a test or Leerhub the plunger without a workpiece. As explained, these changes can be determined on the basis of the ram movement characteristic curve from a simulation or based on an idle stroke before the press is put into operation.
- a stroke-number-dependent parameter is additionally taken into account in the determination of the position-dependent maximum torque in addition to the changes in the drive torque, which result from its acceleration of the ram independently of its forming work. As the number of strokes increases, so does the acceleration of the tappet, which is taken into account by the number of stroke-dependent parameters.
- the stroke-number-dependent parameter can thus form a factor with which the drive torque changes occurring independently of the forming work are multiplied.
- FIG. 1 shows a wegG working press 10 with a press frame 11.
- a plunger 12 is slidably guided guided in a stroke direction R.
- a press table 13 is arranged on the press frame 11.
- the plunger 12 carries an upper tool 14 and the press table 13, a lower tool 15 is arranged.
- the two tools 14, 15 work together for forming a workpiece, not shown.
- the plunger 12 can be moved with the upper tool 14 to the press table 13 and the lower tool 15 out.
- the press drive 20 has at least one electric drive motor 21 and a press gear 22. In the following, it is assumed by way of example that a single drive motor 21 is present. The required drive torque for the press 10 can also be achieved by a combination of several drive motors.
- a control device 23 serves to control or regulate the at least one electric drive motor 21.
- the press gear 22 has no constant predetermined, but a variable transmission ratio Ü on.
- the gear ratio Ü is dependent on the plunger position z of the plunger 12 in the stroke direction R considered or from a press angle ⁇ .
- the press angle ⁇ is used to describe a complete stroke of the plunger 12 from an upper reversal point OT to a lower reversal point UT, in which the plunger 12 has the smallest distance to the press table 13, and back to the upper reversal point OT.
- An exemplary sequence of movements of a complete stroke is in FIG. 4 illustrated by dashed lines. Since the press angle ⁇ and the plunger position Z in are a predetermined relationship, the transmission ratio Ü can be specified as a first function f 1 of the press angle ⁇ or as a second function f 2 of the plunger position Z.
- the translation Ü in the movement of the plunger 20 from the upper reversal point OT in the lower reversal point UT steadily increase and go against the limit infinite.
- the press 10 has in the embodiment according to the FIGS. 1 and 2 an eccentric gear 23 having such a transmission characteristic. Even with a toggle mechanism or a crank gear, the transmission ratio Ü position or distance-dependent and not constant in the course of a stroke.
- the press 10 For detecting the current position of the plunger 12 or for detecting the transmission angle ⁇ , the press 10 has a position sensor 25.
- the position sensor 25 may be associated with the plunger 12 and / or a gear part of the press gear 23 and / or the electric drive motor 21.
- the position sensor 25 can detect the rotational position of an input shaft 26 of the press gear 22, as shown schematically in FIG FIG. 1 is illustrated.
- the concrete structural design of the press gear 22 may be different.
- the plunger 12 may be pivotally connected via a connecting rod 27 with a ring 28, wherein the ring 28 in turn is rotatably mounted on a driven eccentrically by the input shaft 26 pulley 29.
- the connecting rod 27 also eccentric be hinged to the disc 29 opposite the input shaft 26 ( FIG. 2 ).
- the disc 29 may be arranged concentrically with the input shaft 26 and the rotation axis D, respectively.
- a maximum pressing force Fmax is predetermined according to the invention.
- the maximum pressing force can also be referred to as the nominal force of the press 10.
- a nominal force s can be specified, within which the maximum pressing force Fmax may occur.
- the nominal force path s ends at the lower reversal point UT of the plunger 12 and can be, for example, 5 to 6 mm long, measured in the stroke direction R.
- the nominal force s and the maximum pressing force Fmax are used to determine the maximum energy of the press 10 during forming can be.
- a position-dependent maximum torque Mmax is determined or calculated.
- the maximum torque Mmax represents a limit value for the drive torque M of the electric drive motor 21. In this way it can be determined by monitoring the drive torque M for each plunger position z or for each press angle ⁇ , whether there is a risk that the maximum pressing force Fmax at the Continuation of the plunger movement is exceeded according to the predetermined in the control device 23 plunger movement characteristic and the predetermined drive torque M. This ensures that by comparing the drive torque with the maximum torque Mmax already at a press angle ⁇ or a plunger position z the danger of exceeding the maximum pressing force Fmax is detected before this is actually the case. In this way, measures can be taken to effectively prevent the force applied by the plunger 12 from exceeding the maximum pressing force Fmax.
- the drive torque M applied by the electric drive motor 21 already exceeds the determined maximum torque Mmax before the force applied by the plunger 12 reaches the maximum pressing force Fmax.
- This can be determined based on the known gear ratio Ü, the predetermined maximum pressing force Fmax, the known slide movement and preferably additionally from at least one, the springing of the press 10 descriptive Auffederungsparameter.
- the suspension parameter describes the elastic resilience of the press during the forming of the workpiece. The springing is dependent on the forming path of the plunger 12 from the placement on the workpiece to the lower turning point UT in the path-dependent working press 10.
- FIG. 3 an exemplary highly simplified curve for the maximum torque Mmax is shown.
- the position-dependent maximum torque Mmax can be given for the entire stroke of the plunger 12 from the top dead center OT to the bottom dead center UT and back to the top dead center OT.
- At least the course for the maximum torque Mmax in the range of the nominal force path s is determined and monitored.
- the maximum torque Mmax is given on the basis of a constant speed n for the electric drive motor 21, as indicated by solid lines in FIG FIG. 3 illustrated schematically is.
- the maximum torque Mmax rises sharply to a maximum value at the beginning of the nominal force path s and drops again with a smaller absolute slope to the lower reversal point UT.
- the result is a sawtooth-shaped course in FIG. 3 is shown very heavily schematized.
- changes in the rotational speed n of the drive motor 21 and hence accelerations of the plunger 12 can also be taken into account in the determination of the maximum torque Mmax FIG. 3 is illustrated by the dashed sections.
- Such changes in rotational speed can be predefined as a function of the forming task by a movement characteristic K for the plunger 12 and stored in the control device 23.
- the control device controls the drive motor 21, so that the plunger 12 moves according to the predetermined movement characteristic K.
- a simple motion characteristic K for a constant speed n is exemplified in FIG FIG. 4 shown in dashed lines.
- FIG. 3 is assumed only by way of example that at a first press angle ⁇ 1, the speed n of the electric drive motor reduced to a second press angle ⁇ 2.
- the plunger 12 is braked.
- the amount and / or the direction of the drive torque M of the electric drive motor 21 change accordingly.
- the maximum torque Mmax is reduced by the amount by which the drive torque M of the electric drive motor 21 is changed depending on the acceleration of the plunger 12.
- the change in the maximum torque Mmax is shown in dashed lines.
- Example shown is further assumed by way of example that from a third press angle ⁇ 3 to the lower reversal point UT, the rotational speed n of the electric drive motor 21 is increased.
- the maximum torque Mmax is increased by an amount corresponding to the amount of change of the drive torque M, which is in FIG. 3 also shown in dashed lines.
- the control device 23 compares the drive torque M currently applied by the electric drive motor 21 with the determined position-dependent maximum torque Mmax. As soon as the drive torque M is the maximum torque Exceeds Mmax, the danger of exceeding the maximum pressing force Fmax is recognized. If the motor torque at the beginning of the nominal force path s exceeds the value of 108,000 Nm in the example shown above, the risk of exceeding the maximum pressing force Fmax is recognized. At this point measures will be taken. In particular, the drive torque M of the electric drive motor 21 is reduced in order to reduce the force applied by the plunger 12.
- a braking means of the press 10 is preferably used to stop or even reverse the continued movement of the plunger 12 faster.
- the electric drive motor 21 can be switched to its generator mode and serve as a braking means. It may additionally or alternatively, other braking means, such as a friction brake may be provided.
- the maximum braking power can be calculated depending on speed and from this the average braking power can be determined. For example, half the maximum braking power can be assumed as average braking power. Depending on the rotational energy can then calculate the required braking time and the distance traveled during the braking time angle difference of the press angle ⁇ and the distance traveled during the braking time plunger travel.
- the press 10 is stopped. It can also be issued a visual and / or audible alarm. The operator of the press 10 can then search for the cause leading to the danger exceeded the maximum pressing force Fmax. This can be caused, for example, by accidentally placing a plurality of sheets or workpieces in the press 10. Another cause of error may be that the ram stroke and thus the position of the lower reversal point UT adjusted and set too close to the press table 13 and the lower tool 15. This can also lead to inadmissibly high pressing forces.
- the accelerations of the plunger 12, which are independent of the forming work, for example, from a predetermined motion characteristic K for the plunger 12, can be determined in various ways. For example, it is possible to obtain these accelerations and thereby caused changes in the driving torque M of the electric drive motor 21 from a simulation of the operation of the press 10.
- a simulation of the operation of the press 10. By way of example, when setting up the press 10, an idle stroke is performed without inserting a workpiece. The occurring changes in the drive torque M can be determined and stored. Since no workpiece is present, the changes in the drive torque M are due to the set, predetermined motion characteristic K for the plunger 12 and the resulting accelerations of the plunger 12.
- the invention relates to a method for controlling a press 10.
- the press 10 has an electric drive motor 21 and a press gear 22 with variable gear ratio Ü on.
- a plunger 12 of the press 10 is movably mounted in the stroke direction R and connected via the press gear 22 to the electric drive motor 21.
- the gear ratio Ü can steadily increase during the movement of the plunger from an upper reversal point OT to a lower reversal point UT and increase sharply.
- a position-dependent maximum torque Mmax is predetermined for the electric drive motor 21.
- the control device compares the respectively applied drive torque M with the position-dependent maximum torque Mmax.
- the control device 12 then reduces the drive torque M in order to avoid damaging the press 10.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Presse. Es handelt sich um eine weggebunden arbeitende Presse. Die Presse weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, der dazu dient, einen Stößel in einer Hubrichtung zwischen einem oberen Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt hin- und herzubewegen. Dafür ist der elektrische Antriebsmotor über ein Pressengetriebe mit dem Stößel bewegungsgekoppelt. Das Getriebe weist eine variable Getriebeübersetzung auf. Die Getriebeübersetzung ändert sich insbesondere abhängig davon, welche Stellung die Getriebeteile aufweisen bzw. welche Position der Stößel während seiner Hubbewegung aufweist. Bei solchen Pressengetrieben kann es sich beispielsweise um Exzentergetriebe oder Kniehebelgetriebe handeln. Die Getriebeübersetzung wird bei diesen Getrieben im Bereich des unteren Umkehrpunktes sehr groß und steigt rechnerisch gegen unendlich an.The present invention relates to a method for controlling a press. It is a weggebunden working press. The press has an electric drive motor which serves to reciprocate a plunger in a stroke direction between an upper reversal point and a lower reversal point. For this, the electric drive motor is motion-coupled to the ram via a press gear. The transmission has a variable transmission ratio. The gear ratio changes in particular depending on which position the transmission parts have or which position the ram has during its stroke movement. Such press drives can be, for example, eccentric or toggle mechanisms. The gear ratio is very large in these transmissions in the range of the lower reversal point and increases computationally against infinity.
Pressen mit einem elektrischen Antriebsmotor sind bekannt. Beispielsweise beschreibt
Bei dem aus
Aus
Bei einer Motormomentsteuereinrichtung für eine Presse gemäß
Bei der aus
Ausgehend hiervon kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Presse vorzuschlagen, das eine zu hohe Pressenkraft sicher vermeidet, um Schäden an der Presse zu verhindern.Based on this, it can be regarded as an object of the present invention to propose an improved method for operating a press, which reliably avoids excessive press force in order to prevent damage to the press.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of
Wie eingangs geschildert weist die Presse einen Pressenantrieb mit wenigstens einem elektrischen Antriebsmotor und einem Pressengetriebe auf, das eine Bewegungskopplung zwischen dem Antriebsmotor und dem Stößel herstellt. Der Stößel kann in einer Hubrichtung zwischen einem oberen Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt hin- und herbewegt werden.As described above, the press has a press drive with at least one electric drive motor and a press gear, which produces a movement coupling between the drive motor and the plunger. The plunger can be reciprocated in a stroke direction between an upper reversal point and a lower reversal point.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine maximale Presskraft, die auch als Nennpresskraft bezeichnet wird, für die Presse vorgegeben. Anschließend wird ein positionsabhängiges Maximaldrehmoment für den wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor abhängig von der maximalen Presskraft und der variablen Getriebeübersetzung bestimmt. Die Getriebeübersetzung hängt von der Position des Stößels bei seiner Hubbewegung bzw. von einem zur Steuerung der Presse vorgegebenen Pressenwinkel ab. Der Pressenwinkel beschreibt eine vollständige Bewegung des Stößels von seinem oberen Umkehrpunkt in den unteren Umkehrpunkt und zurück zum oberen Umkehrpunkt, wobei sich der Pressenwinkel von 0° bis 360° ändert. Der untere Umkehrpunkt kann - abhängig von der Kinematik des Pressengetriebes - dabei einem Pressenwinkel von etwa 180° zugeordnet sein. Da sich die Getriebeübersetzung während der Hubbewegung des Stößels ändert, wird das Maximaldrehmoment abhängig von der Hubstellung bzw. abhängig vom Pressenwinkel vorgegeben.In the method according to the invention, a maximum pressing force, which is also referred to as nominal pressing force, is first predetermined for the press. Subsequently, a position-dependent maximum torque for the at least one electric drive motor is determined depending on the maximum pressing force and the variable transmission ratio. The gear ratio depends on the position of the plunger during its stroke movement or from a predetermined for controlling the press press angle. The press angle describes a complete movement of the plunger from its upper reversal point to the lower reversal point and back to the upper reversal point, wherein the press angle changes from 0 ° to 360 °. The lower reversal point can - depending on the kinematics of the press gear - be assigned to a press angle of about 180 °. Since the gear ratio changes during the stroke movement of the plunger, the maximum torque is specified depending on the stroke position or depending on the press angle.
Das positionsabhängige Maximaldrehmoment beschreibt für jede Hubstellung bzw. für jeden Pressenwinkel ein Antriebsmoment für den elektrischen Antriebsmotor, das nicht überschritten werden darf, um im weiteren Verlauf der Hubbewegung des Stößels die maximale Presskraft nicht zu überschreiten. Wenn das Antriebsmoment des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors das Maximaldrehmoment überschreitet, wird festgestellt, dass bei fortgesetzter Bewegung des Stößels und des Antriebsmotors mit dem vorgesehenen Antriebsmoment die maximale Presskraft überschritten werden würde.The position-dependent maximum torque describes for each stroke position or for each press angle a drive torque for the electric drive motor, which must not be exceeded in order not to exceed the maximum pressing force in the further course of the lifting movement of the plunger. If the drive torque of the at least one electric drive motor exceeds the maximum torque, it is determined that with continued movement of the plunger and the drive motor with the intended drive torque, the maximum pressing force would be exceeded.
Die positionsabhängige variierende Getriebeübersetzung und der Sollwert des Antriebsmomentes des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors sind bekannt. Daraus lässt sich ein Verlauf für ein Maximaldrehmoment abhängig vom Pressenwinkel oder der Stößelposition ermitteln der überschritten wird, bevor die maximale Presskraft überschritten wird. Dazu kann es beispielsweise kommen, wenn versehentlich mehrere Bleche in die Presse eingelegt werden oder der Bediener der Presse die Hubeinstellung - also die Position des unteren Umkehrpunktes - falsch vorgenommen hat. Wenn das Antriebsmoment das Maximaldrehmoment überschreitet, wird also rechtzeitig die Gefahr erkannt und es kann vor dem Überschreiten der maximalen Presskraft eine geeignete Maßnahme eingeleitet werden, um eine Beschädigung der Presse sicher zu vermeiden.The position-dependent varying transmission ratio and the desired value of the drive torque of the at least one electric drive motor are known. From this it is possible to determine a profile for a maximum torque depending on the press angle or the slide position that is exceeded before the maximum press force is exceeded. This can occur, for example, if accidentally several sheets are inserted into the press or the press operator has made the stroke adjustment - ie the position of the lower reversal point - wrong. If the drive torque exceeds the maximum torque, so the danger is detected in good time and it can be initiated before exceeding the maximum pressing force a suitable measure to safely avoid damage to the press.
Bei der Bestimmung des positionsabhängigen Maximaldrehmoments wird auch wenigstens ein die Auffederung der Presse beschreibender Parameter berücksichtigt. Dadurch kann für jeden Pressenwinkel bzw. für jede Stößelposition ein Maximaldrehmoment für den elektrischen Antriebsmotor definiert werden, dessen Überschreitung angibt, dass bei einer fortgesetzten Hubbewegung des Stößels vom oberen Umkehrpunkt in den unteren Umkehrpunkt ein Überschreiten der maximalen Presskraft zu erwarten ist.When determining the position-dependent maximum torque and at least one of the springing of the Considering the press descriptive parameter. As a result, a maximum torque for the electric drive motor can be defined for each press angle or for each plunger position, the exceeding of which indicates that the maximum pressing force is to be expected if the plunger continues to move from the upper reversal point to the lower reversal point.
Beispielsweise kann das Pressengetriebe ein Exzentergetriebe oder ein Kniehebelgetriebe aufweisen. Insbesondere weist das Pressengetriebe eine Getriebeübersetzung auf, die zunimmt, wenn sich der Stößel dem unteren Umkehrpunkt annähert. Aufgrund dieser sich ändernden Getriebeübersetzung reicht es nicht aus, das Motormoment zu überwachen. Die zunehmende Getriebeübersetzung steigt zum unteren Umkehrpunkt stark an und ist rechnerisch im unteren Umkehrpunkt unendlich groß. Deswegen reichen sehr geringe Antriebsmomente des elektrischen Antriebsmotors aus, um in der Nähe des unteren Umkehrpunkts die maximale Pressenkraft zu überschreiten. Aus diesem Grund wird der Pressenwinkel bzw. die Stößelposition und mithin die Getriebestellung in die Bestimmung eines positionsabhängigen Maximaldrehmoments einbezogen, so dass Pressenschäden wirksam vermieden sind.For example, the press gear may have an eccentric or a toggle mechanism. In particular, the press gearbox has a gear ratio which increases as the ram approaches the lower reversal point. Due to this changing gear ratio, it is not enough to monitor the engine torque. The increasing transmission ratio increases sharply at the lower reversal point and is mathematically infinitely large at the lower reversal point. Therefore, very low drive torques of the electric drive motor are sufficient to exceed the maximum press force near the lower reversal point. For this reason, the press angle or the plunger position and thus the gear position is included in the determination of a position-dependent maximum torque, so that press damage is effectively avoided.
Das positionsabhängige Maximaldrehmoment wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für den gesamten Hub des Stößels bzw. für jeden Pressenwinkel zwischen 0° und 360° vorgegeben. Alternativ hierzu könnte es ausreichen, das positionabhängige Maximaldrehmoment zumindest innerhalb eines Nennkraftweges bei der Bewegung des Stößels vom oberen Umkehrpunkt in den unteren Umkehrpunkt in einem Bewegungsabschnitt bis zum Erreichen des unteren Umkehrpunkts vorzugeben. Der Nennkraftweg kann einige Millimeter bis zu einem Zentimeter der Stößelbewegung gemessen in Hubrichtung betragen.The position-dependent maximum torque is given in a preferred embodiment for the entire stroke of the plunger or for each press angle between 0 ° and 360 °. Alternatively, it may be sufficient to specify the position-dependent maximum torque at least within a nominal force path in the movement of the plunger from the upper reversal point to the lower reversal point in a movement section until reaching the lower reversal point. The nominal force can be up to a few millimeters one centimeter of the plunger movement measured in the stroke direction.
Es ist vorteilhaft, wenn das Antriebsmoment des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors reduziert wird, wenn festgestellt wird, dass die Gefahr einer Überschreitung des Maximaldrehmoments besteht. Die Gefahr der Überschreitung des Maximaldrehmoments wird insbesondere dadurch erkannt, dass das aktuelle Antriebsmoment des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors größer ist als das ermittelte positionsabhängige Maximaldrehmoment. Zur Reduzierung des Antriebsmomentes kann beispielsweise der Motorstrom reduziert oder ganz abgeschaltet werden.It is advantageous if the drive torque of the at least one electric drive motor is reduced when it is determined that the risk of exceeding the maximum torque exists. The risk of exceeding the maximum torque is detected in particular by the fact that the current drive torque of the at least one electric drive motor is greater than the determined position-dependent maximum torque. To reduce the drive torque, for example, the motor current can be reduced or switched off completely.
Bei Erkennung der Gefahr der Überschreitung des Maximaldrehmoments kann der Stößel über den elektrischen Antriebsmotor auch aktiv abgebremst werden. Beispielsweise kann hierfür der wenigstens eine elektrische Antriebsmotor in seinen Generatorbetrieb umgeschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den wenigstens einen Antriebsmotor zur Erzeugung einer Bremskraft zu bestromen. Der Antriebsmotor wird dabei sozusagen derart angesteuert, dass er versucht seine Drehrichtung umzukehren und dadurch eine Bremskraft auf den Stößel erzeugt.Upon detection of the danger of exceeding the maximum torque, the plunger can also be actively decelerated via the electric drive motor. For example, for this purpose, the at least one electric drive motor can be switched over to its generator mode. Alternatively or additionally, it is also possible to energize the at least one drive motor for generating a braking force. The drive motor is so to speak so controlled that he tries to reverse its direction of rotation and thereby generates a braking force on the plunger.
Überschreitet das Antriebsmoment das Maximaldrehmoment kann der Stößel gegenüber der vorgegebenen Stößelbewegung abgebremst werden und bei einer bevorzugten Ausführungsform in eine Referenzposition bewegt werden. Als Referenzposition dient insbesondere der obere Umkehrpunkt. Dadurch wird die Presse in einen definierten Zustand gebracht. Durch das Anheben des Stößels in die Referenzposition bzw. den oberen Umkehrpunkt wird der Zugang zum Werkstück ermöglicht. Der Bediener kann dann die Ursache für das drohende Überschreiten der maximalen Presskraft untersuchen und das Problem beseitigen.If the drive torque exceeds the maximum torque, the plunger can be braked with respect to the predetermined plunger movement and, in a preferred embodiment, moved to a reference position. The reference point used is in particular the upper reversal point. As a result, the press is brought into a defined state. Raising the plunger to the reference position or upper reversal point allows access to the workpiece. Of the The operator can then investigate the cause of the impending overshoot of the maximum pressing force and eliminate the problem.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird ein optisches und/oder akustisches Alarmsignal erzeugt, wenn das Antriebsmoment das positionsabhängige Maximaldrehmoment überschreitet.In a preferred embodiment of the method, an optical and / or audible alarm signal is generated when the drive torque exceeds the position-dependent maximum torque.
Bei der Ermittlung des Maximaldrehmoments werden auftretende Änderungen des Antriebsmoments berücksichtigt, die durch vorgegebene Beschleunigungen des Stößels verursacht sind. Abhängig von der in der Pressensteuerung hinterlegten Bewegungskennlinie des Stößels können während der Hubbwegeung des Stößels Antriebsmomentänderungen notwendig sein, um die zeitabhängige oder pressenwinkelabhängige Position und/oder Geschwindigkeit des Stößels an die vorgegebenen Sollwerte anzupassen. Als Beschleunigung des Stößels wird jede Geschwindigkeitsänderung angesehen, also Geschwindigkeitszunahmen und Geschwindigkeitsreduzierungen. Beispielsweise kann abhängig von der Umformaufgabe der Presse während eines Hubes die Drehzahl des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors variiert werden, um den Stößel in vorgegebenen Bewegungsabschnitten zu beschleunigen. Diese Änderungen des Antriebsmoments führen gegebenenfalls dazu, dass die Gefahr der Überschreitung der maximalen Pressenkraft entsteht, denn diese Antriebsmomentänderungen bewirken eine Änderung der kinetischen Energie des Stößels. Solche durch die Stößelbewegungskennlinie vorgegebenen bzw. bewirkten Antriebsmomentänderungen werden bei der Ermittlung des positionsabhängigen Maximaldrehmoments berücksichtigt. Dadurch kann die Genauigkeit des Verfahrens erhöht werden und es werden fehlerhafte Bewertungen der auftretenden Presskraft vermieden.When determining the maximum torque occurring changes in the drive torque are taken into account, which are caused by predetermined accelerations of the plunger. Depending on the movement characteristic of the tappet stored in the press control, it may be necessary to make changes in the drive torque during the stroke movement of the tappet in order to adapt the time-dependent or press angle-dependent position and / or speed of the tappet to the predetermined desired values. The acceleration of the ram is considered to be any change in speed, that is to say speed increases and speed reductions. For example, depending on the forming task of the press during a stroke, the speed of the at least one electric drive motor can be varied in order to accelerate the ram in predetermined movement sections. These changes in the drive torque possibly lead to the risk of exceeding the maximum pressing force, because these drive torque changes cause a change in the kinetic energy of the plunger. Such predetermined by the ram movement characteristic or caused drive torque changes are taken into account in the determination of the position-dependent maximum torque. As a result, the accuracy of the method can be increased and erroneous ratings of the occurring pressing force avoided.
Die durch die Beschleunigung des Stößels auftretenden Änderungen des Antriebsmoments, die bei der Ermittlung des Maximaldrehmoments berücksichtigt werden können, sind solche Antriebsmomentänderungen, die unabhängig von der Umformarbeit der Presse auftreten. Derartige Änderungen des Antriebsmoments können beispielsweise auf Basis der vorgegebenen Stößelbewegungskennlinie bestimmt werden. Diese Stößelbewegungskennlinie kann zum Beispiel aus der Simulation des Pressverfahrens oder aus der Pressensteuerung erhalten werden.The changes in the drive torque occurring as a result of the acceleration of the ram, which can be taken into account in the determination of the maximum torque, are those drive torque changes which occur independently of the forming work of the press. Such changes in the drive torque can be determined, for example, based on the predetermined ram movement characteristic. This ram movement characteristic can be obtained, for example, from the simulation of the pressing process or from the press control.
Erfindungsgemäß werden die durch Beschleunigungen des Stößels während seines Hubes auftretenden Änderungen des Antriebsmoments auch bei einem Testhub bzw. Leerhub des Stößels ohne Werkstück ermittelt werden. Wie erläutert lassen sich diese Änderungen anhand der Stößelbewegungskennlinie aus einer Simulation oder anhand eines Leerhubes vor der Inbetriebnahme der Presse ermitteln.According to the invention occurring by accelerations of the plunger during its stroke changes in the drive torque can also be determined during a test or Leerhub the plunger without a workpiece. As explained, these changes can be determined on the basis of the ram movement characteristic curve from a simulation or based on an idle stroke before the press is put into operation.
Erfindungsgemäß wird bei der Ermittlung des positionsabhängigen Maximaldrehmoments zusätzlich ein hubzahlabhängiger Parameter zusätzlich zu den Änderungen des Antriebsmomentes berücksichtigt, die sich aus seiner Beschleunigung des Stößels unabhängig von seiner Umformarbeit ergeben. Mit zunehmender Hubzahl steigt auch die Beschleunigung des Stößels, was durch den hubzahlabhängigen Parameter berücksichtigt wird. Der hubzahlabhängige Parameter kann somit einen Faktor bilden, mit dem die unabhängig von der Umformarbeit auftretenden Antriebsmomentänderungen multipliziert werden.According to the invention, a stroke-number-dependent parameter is additionally taken into account in the determination of the position-dependent maximum torque in addition to the changes in the drive torque, which result from its acceleration of the ram independently of its forming work. As the number of strokes increases, so does the acceleration of the tappet, which is taken into account by the number of stroke-dependent parameters. The stroke-number-dependent parameter can thus form a factor with which the drive torque changes occurring independently of the forming work are multiplied.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung eine Ausführungsbeispiels einer Presse,Figur 1 -
Figur 2 ein schematisches Prinzipbild des Zusammenhangs zwischen einem Pressenwinkel und der Stößelbewegung, -
Figur 3 einen stark schematisierten beispielhaften Verlauf für die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors der Presse sowie das ermittelte Maximaldrehmoment in einem Nennkraftweg, -
Figur 4 eine stark schematisierte, beispielhafte Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors sowie der Stößelbewegung.
-
FIG. 1 1 is a schematic block diagram similar representation of an embodiment of a press, -
FIG. 2 a schematic diagram of the relationship between a press angle and the plunger movement, -
FIG. 3 a highly schematic exemplary course for the rotational speed of the electric drive motor of the press and the determined maximum torque in a nominal force path, -
FIG. 4 a highly schematic, exemplary representation of the time course of the rotational speed of the electric drive motor and the plunger movement.
Zum Bewegen des Stößels 12 dient ein Pressenantrieb 20. Der Pressenantrieb 20 weist wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor 21 sowie ein Pressengetriebe 22 auf. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass ein einziger Antriebsmotor 21 vorhanden ist. Das erforderliche Antriebsmoment für die Presse 10 kann aber auch durch eine Kombination mehrerer Antriebsmotoren erreicht werden. Eine Steuereinrichtung 23 dient zur Steuerung oder Regelung des wenigstens einen elektrischen Antriebsmotors 21.To move the
Das Pressengetriebe 22 weist keine konstant vorgegebene, sondern eine variable Getriebeübersetzung Ü auf. Die Getriebeübersetzung Ü ist abhängig von der Stößelposition z des Stößels 12 in Hubrichtung R betrachtet bzw. von einem Pressenwinkel α. Der Pressenwinkel α dient zur Beschreibung eines vollständigen Hubes des Stößels 12 ausgehend von einem oberen Umkehrpunkt OT bis zu einem unteren Umkehrpunkt UT, in dem der Stößel 12 die geringste Entfernung zum Pressentisch 13 aufweist, und wieder zurück zum oberen Umkehrpunkt OT. Ein beispielhafter Bewegungsablauf eines vollständigen Hubes ist in
Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel des Pressengetriebes 22 kann die Übersetzung Ü bei der Bewegung des Stößels 20 vom oberen Umkehrpunkt OT in den unteren Umkehrpunkt UT stetig zunehmen und gegen den Grenzwert unendlich gehen. Die Presse 10 weist beim Ausführungsbeispiel gemäß der
Zur Erfassung der aktuellen Stellung des Stößels 12 bzw. zur Erfassung des Getriebewinkels α weist die Presse 10 einen Positionssensor 25 auf. Der Positionssensor 25 kann dem Stößel 12 und/oder einem Getriebeteil des Pressengetriebes 23 und/oder dem elektrischen Antriebsmotor 21 zugeordnet sein. Beispielsweise kann der Positionssensor 25 die Drehstellung einer Eingangswelle 26 des Pressengetriebes 22 erfassen, wie dies schematisch in
Die konkrete konstruktive Ausgestaltung des Pressengetriebes 22 kann verschieden sein. Beispielsweise kann der Stößel 12 über ein Pleuel 27 mit einem Ring 28 gelenkig verbunden sein, wobei der Ring 28 wiederum auf einer exzentrisch durch die Eingangswelle 26 angetriebene Scheibe 29 drehbar angeordnet ist. Alternativ zu dieser in
Bei derartigen Pressen 10 besteht die Gefahr, dass wegen der in bestimmten Bewegungsabschnitten des Stößels 12 herrschenden sehr großen Getriebeübersetzung Ü eine zu große Presskraft erzeugt wird, die die Presse 10 beschädigen kann. Um dies zu vermeiden wird erfindungsgemäß eine maximale Presskraft Fmax vorgegeben. Die maximale Presskraft kann auch als Nennkraft der Presse 10 bezeichnet werden. Zusätzlich kann ein Nennkraftweg s vorgegeben sein, innerhalb dem die maximale Presskraft Fmax auftreten darf. Der Nennkraftweg s endet im unteren Umkehrpunkt UT des Stößels 12 und kann beispielsweise 5 bis 6 mm lang sein, gemessen in Hubrichtung R. Über den Nennkraftweg s und die maximale Presskraft Fmax wird somit auch die Energie bestimmt, die der Presse 10 beim Umformen maximal entnommen werden kann.In
Abhängig von dieser maximalen Presskraft Fmax und der positionsabhängigen Getriebeübersetzung Ü wird ein positionsabhängiges Maximaldrehmoment Mmax bestimmt bzw. berechnet. Das Maximaldrehmoment Mmax stellt einen Grenzwert für das Antriebsmoment M des elektrischen Antriebsmotors 21 dar. Auf diese Weise kann durch Überwachung des Antriebsmoments M für jede Stößelposition z bzw. für jeden Pressenwinkel α erkannt werden, ob die Gefahr besteht, dass die maximale Presskraft Fmax bei der Fortsetzung der Stößelbewegung gemäß der in der Steuereinrichtung 23 vorgegebenen Stößelbewegungskennlinie sowie dem vorgegebenen Antriebsmoment M überschritten wird. Somit ist gewährleistet, dass durch Vergleich des Antriebsmoments mit dem Maximaldrehmoment Mmax bereits bei einem Pressenwinkel α bzw. einer Stößelposition z die Gefahr der Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax erkannt wird, bevor dies tatsächlich der Fall ist. Auf diese Weise können Maßnahmen eingeleitet werden, die wirksam verhindern, dass die vom Stößel 12 aufgebrachte Kraft die maximale Presskraft Fmax überschreitet.Depending on this maximum pressing force Fmax and the position-dependent gear ratio Ü, a position-dependent maximum torque Mmax is determined or calculated. The maximum torque Mmax represents a limit value for the drive torque M of the
Mit anderen Worten überschreitet das vom elektrischen Antriebsmotor 21 aufgebrachte Antriebsmoment M bereits das ermittelte Maximaldrehmoment Mmax, bevor die vom Stößel 12 aufgebrachte Kraft die maximale Presskraft Fmax erreicht. Dies kann anhand der bekannten Getriebeübersetzung Ü, der vorgegebenen maximalen Presskraft Fmax, der bekannten Stößelbewegung und vorzugsweise zusätzlich aus wenigstens einem, die Auffederung der Presse 10 beschreibenden Auffederungsparameter ermittelt werden. Der Auffederungsparameter beschreibt die elastische Auffederung der Presse während des Umformens des Werkstücks. Die Auffederung ist bei der wegabhängig arbeitenden Presse 10 abhängig von dem Umformweg des Stößels 12 ab dem Aufsetzen auf das Werkstück bis zum unteren Umkehrpunkt UT.In other words, the drive torque M applied by the
In
Alternativ hierzu können auch Änderungen der Drehzahl n des Antriebsmotors 21 und mithin Beschleunigungen des Stößels 12 bei der Bestimmung des Maximaldrehmoments Mmax berücksichtigt werden, was in
Drehzahländerungen des Antriebsmotors 21, die durch die Bewegungskennlinie K für den Stößel 12 vorgegeben sind, führen auch zur Veränderung des vom elektrischen Antriebsmotor 21 bereitgestellten Antriebsmoments M. Solche Änderungen, die unabhängig von der Umformarbeit sind , werden bei der Bestimmung des Maximaldrehmoments Mmax berücksichtigt. Dadurch können fehlerhafte Bewertungen hinsichtlich einer bevorstehenden Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax vermieden werden.Speed changes of the
In
Bei dem in
Somit werden Änderungen des Antriebmoments M, die zur Beschleunigung des Stößels 12 führen und unabhängig von der Umformarbeit beispielsweise durch eine Bewegungskennlinie K für den Stößel 12 vorgegeben sind, bei der Ermittlung des positionsabhängigen Maximaldrehmoments Mmax berücksichtigt. Der Betrag und der Verlauf der Drehzahl n und die dabei auftretenden Drehzahländerungen können abhängig von der Umformaufgabe der Presse 10 verschieden sein und sind in Figur 3 lediglich beispielhaft vereinfacht dargestellt. Es können auch nicht-lineare Drehzahlverläufe auftreten.Thus, changes in the drive torque M, which lead to the acceleration of the
Das Maximaldrehmoments Mmax kann für die Stößelposition zu Beginn des Nennkraftweges s beispielsweise wie folgt berechnet werden:
Annahmen:
- Nennkraftweg s= 8 mm,
- Pressenwinkel zu Beginn des Nennkraftweges αs = 9°,
- Exzenterradius r = 650 mm,
- maximale Presskraft Fmax = 18.000 kN,
- Übersetzung Ü(αs) = 17.
assumptions:
- Nominal force s = 8 mm,
- Press angle at the beginning of the nominal force path α s = 9 °,
- Eccentric radius r = 650 mm,
- maximum pressing force Fmax = 18,000 kN,
- Translation Ü (α s ) = 17.
Der Weg c, den der Exzenter an seinem Exzenterradius um die Drehachse des Exzenters zurücklegt ergibt sich dann zu:
Das Maximaldrehmoment Mmax bei einem Pressenwinkel α=αs beträgt dann:
Mit den oben genannten Zahlenwerten ergibt sich beispielsgemäß als Maximaldrehmoment Mmax = 108.000 Nm.With the above numerical values, for example, the maximum torque Mmax = 108,000 Nm results.
Die Steuereinrichtung 23 vergleicht das aktuell vom elektrischen Antriebsmotor 21 aufgebrachte Antriebsmoment M mit dem ermittelten positionsabhängigen Maximaldrehmoment Mmax. Sobald das Antriebsmoment M das Maximaldrehmoment Mmax überschreitet, wird die Gefahr der Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax erkannt. Übersteigt das Motordrehmoment zu Beginn des Nennkraftweges s somit bei dem oben dargestellten Beispiel den Wert von 108.000 Nm, wird die Gefahr der Überschreitung der maximalen Pressenkraft Fmax erkannt. Zu diesem Zeitpunkt werden Maßnahmen eingeleitet. Insbesondere wird das Antriebsmoment M des elektrischen Antriebsmotors 21 reduziert, um die vom Stößel 12 aufgebrachte Kraft zu reduzieren. Selbst wenn aufgrund der Trägheit und der Geschwindigkeit des Stößels 12 ein sofortiges Anhalten des Stößels 12 nicht möglich ist, kann durch die Reduzierung des Antriebsmoments M um einen ausreichenden Betrag unter Berücksichtigung der positionsabhängigen Getriebeübersetzung Ü die Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax verhindert werden. Die in der Rotation gespeicherte rotatorische Energie wird dann in eine Auffederung der Presse umgewandelt, die sich anhand der rotatorischen Energie und der Steifigkeit der Presse berechnen lässt.The
Ergibt die Berechnung, dass die Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax allein durch die Drehmomentabschaltung nicht gewährleistet werden kann, wird vorzugsweise ein Bremsmittel der Presse 10 verwendet, um die fortgesetzte Bewegung des Stößels 12 schneller zu stoppen oder sogar umzukehren. Beispielsweise kann der elektrische Antriebsmotor 21 in seinen Generatorbetrieb umgeschaltet werden und als Bremsmittel dienen. Es können zusätzlich oder alternativ auch andere Bremsmittel, wie beispielsweise eine Reibungsbremse vorgesehen sein.If the calculation indicates that the exceeding of the maximum pressing force Fmax can not be ensured solely by the torque switch-off, a braking means of the
Es ist somit auch möglich, den elektrischen Antriebsmotor 21 in seinen Generatorbetrieb umzuschalten, wenn die Gefahr der Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax festgestellt wurde. Bei dem in
Anhand des maximalen Drehmoments des Antriebsmotors 21 kann die maximale Bremsleistung abhängig von Drehzahl berechnet und daraus die mittlere Bremsleistung ermittelt werden. Beispielsweise kann als mittlere Bremsleistung die Hälfte der maximalen Bremsleistung angenommen werden. Abhängig von der Rotationsenergie lässt sich dann die erforderliche Bremszeit und die während der Bremszeit zurückgelegte Winkeldifferenz des Pressenwinkels α bzw. der während der Bremszeit zurückgelegte Stößelweg berechnen.Based on the maximum torque of the
Sobald diese Referenzposition erreicht ist, wird die Presse 10 angehalten. Es kann auch ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben werden. Der Bediener der Presse 10 kann dann nach der Ursache suchen, die zu der Gefahr der Überschreitung der maximalen Presskraft Fmax geführt hat. Dies kann beispielsweise dadurch verursacht werden, dass versehentlich mehrere Bleche oder Werkstücke in die Presse 10 eingelegt wurden. Eine andere Fehlerursache kann darin bestehen, dass der Stößelhub und mithin die Position des unteren Umkehrpunktes UT verstellt und zu nahe am Pressentisch 13 beziehungsweise dem Unterwerkzeug 15 eingestellt wurde. Auch dadurch kann es zu unzulässig hohen Presskräften kommen.Once this reference position is reached, the
Die Beschleunigungen des Stößels 12, die sich unabhängig von der Umformarbeit beispielsweise aus einer vorgegebenen Bewegungskennlinie K für den Stößel 12 ergeben, können auf verschiedene Weise ermittelt werden. Zum Beispiel ist es möglich, diese Beschleunigungen und dadurch verursachte Änderungen des Antriebsmoments M des elektrischen Antriebsmotors 21 aus einer Simulation des Betriebs der Presse 10 zu erhalten. Beispielsgemäß wird beim Einrichten der Presse 10 ein Leerhub ohne das Einlegen eines Werkstücks durchgeführt. Die dabei auftretenden Änderungen des Antriebsmomentes M können ermittelt und gespeichert werden. Da kein Werkstück vorhanden ist, sind die Änderungen des Antriebsmoments M auf die eingestellte, vorgegebene Bewegungskennlinie K für den Stößel 12 und die sich daraus ergebenden Beschleunigungen des Stößels 12 zurückzuführen.The accelerations of the
Wenn auf diese Weise die Änderungen des Antriebsmomentes M, die nicht durch Umformungen, sondern durch vorgegebene gewünschte Beschleunigungen des Stößels 12 bedingt sind, ermittelt wurden, können diese bei der Berechnung des positionsabhängigen Maximaldrehmoments Mmax berücksichtigt werden, wie dies im Zusammenhang mit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Presse 10. Die Presse 10 weist einen elektrischen Antriebsmotor 21 und ein Pressengetriebe 22 mit variabler Getriebeübersetzung Ü auf. Ein Stößel 12 der Presse 10 ist in Hubrichtung R bewegbar gelagert und über das Pressengetriebe 22 mit dem elektrischen Antriebsmotor 21 verbunden. Die Getriebeübersetzung Ü kann bei der Bewegung des Stößels von einem oberen Umkehrpunkt OT zu einem unteren Umkehrpunkt UT stetig zunehmen und stark ansteigen. Um ein Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Presskraft Fmax der Presse 10 zu vermeiden, wird ein positionsabhängiges Maximaldrehmoment Mmax für den elektrischen Antriebsmotor 21 vorgegeben. Die Steuereinrichtung vergleicht das jeweils anliegende Antriebsmoment M mit dem positionsabhängigen Maximaldrehmoment Mmax. Sobald das Antriebsmoment M das positionsabhängige Maximaldrehmoment Mmax überschreitet, wird daraus die Gefahr erkannt, dass die vom Stößel 12 aufgebrachte Kraft die maximale Presskraft Fmax bei einer fortgesetzten Umformbewegung überschreiten wird. Die Steuereinrichtung 12 reduziert dann das Antriebsmoment M um eine Beschädigung der Presse 10 zu vermeiden.The invention relates to a method for controlling a
- 1010
- PressePress
- 1111
- Pressengestellpress frame
- 1212
- Stößeltappet
- 1313
- Pressentischpress table
- 1414
- Oberwerkzeugupper tool
- 1515
- Unterwerkzeuglower tool
- 2020
- Pressenantriebpress drive
- 2121
- elektrischer Antriebsmotorelectric drive motor
- 2222
- PressengetriebePress gear
- 2323
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2525
- Positionssensorposition sensor
- 2626
- Eingangswelleinput shaft
- 2727
- Pleuelpleuel
- 2828
- Ringring
- 2929
- Scheibedisc
- αα
- Pressenwinkelpress angle
- α1α1
- erster Pressenwinkelfirst press angle
- α2α2
- zweiter Pressenwinkelsecond press angle
- α3α3
- dritter Pressenwinkelthird press angle
- α4α4
- vierter Pressenwinkelfourth press angle
- DD
- Drehachseaxis of rotation
- FmaxFmax
- maximale Presskraftmaximum press force
- KK
- Bewegungskennlinie für den StößelMovement characteristic for the ram
- MM
- Antriebsmomentdrive torque
- MmaxMmax
- Maximaldrehmomentmaximum torque
- nn
- Drehzahlrotation speed
- OTOT
- oberer Umkehrpunktupper reversal point
- ÜÜ
- Getriebeübersetzunggear ratio
- UTUT
- unterer Umkehrpunktlower reversal point
- ss
- NennkraftwegNennkraftweg
- ZZ
- Stößelpositionram position
Claims (10)
- Method for controlling a press (10),
with an electric drive motor (21) which is connected, via a press gear mechanism (22) with variable gear ratio (U), to a slide (12) which is mounted movably in the stroke direction (R) between an upper reversal point (OT) and a lower reversal point (UT), and with a control device (23) which controls or regulates the electric drive motor (21), with the following steps:- definition of a maximum pressing force (Fmax) for the press (10),- determination of a position-dependent maximum torque (Mmax) for the electric drive motor (21) depending on the maximum pressing force (Fmax) and the gear ratio (U),- control or regulation of the electric drive motor (21) such that the pressing force exerted by the slide (12) over the entire stroke movement is smaller than the maximum pressing force (Fmax),characterised in that at least one parameter describing the deflection of the press (10) is taken into account in determining the position-dependent maximum torque (Mmax),
that changes in the drive moment (M) occurring due to travel-dependent predefined accelerations of the slide (12) are taken into account in determining the position-dependent maximum torque (Mmax),
that the changes in the drive moment (M) occurring due to accelerations of the slide (12) are determined on an idle stroke of the slide (12),
and that the position-dependent maximum torque (Mmax) is determined from the changes in drive moment (M) determined on an idle stoke of the slide (12) and a parameter dependent on rotation speed. - Method according to claim 1, characterised in that the gear ratio (U) of the press gear mechanism (22) increases when the slide (12) approaches the lower reversal point (UT).
- Method according to claim 1 or 2, characterised in that the press gear mechanism (22) is or comprises an eccentric gear or a toggle gear.
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the position-dependent maximum torque (Mmax) is predefined at least within a nominal force travel (s) up to the lower reversal point (UT).
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the drive moment (M) of the electric drive motor (21) is reduced if it is found that there is a risk of exceeding the maximum pressing force (Fmax).
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the slide (12) is braked if it is found that there is a risk of exceeding the maximum pressing force (Fmax).
- Method according to claim 6, characterised in that the electric drive motor (21) is actuated against its current rotation direction in order to brake the slide (12).
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the electric drive motor (21) is switched to its generator operating mode, or actuated to generate a braking force, if it is found that there is a risk of exceeding the maximum pressing force (Fmax).
- Method according to any of the preceding claims, characterised in that the slide (12) is moved into a reference position (OT) if it is found that there is a risk of exceeding the maximum pressing force (Fmax).
- Method according to any of claims 1 to 9, characterised in that the changes in drive moment (M) occurring due to accelerations of the slide (12) are determined using a predefined slide movement curve (K).
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