(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボエレクトリックプレス装置でのサーボモータ（１．１，１．２）の位置、速度及び力又はトルクがＮＣ制御装置（５８）を用いて制御される、前記サーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整方法において、
１つ又は複数のプランジャ（３）の単数又は複数のプレスポイント（７）を駆動する単数又は複数のサーボモータ（１．１，１．２）のための目標トルクが、リードシャフトの位置に依存する変速機変速比ｉ＝ｆ（φ）及び／又は力に依存する駆動要素の弾性変形Ｓｋｏｒｒ＝ｆ（Ｆｉｓｔ，Ｍｉｓｔ）である作用量に依存して、仮想のリードシャフト（３０）によって制御されるポジションカーブディスク（２０）により調整され、
ただし前記φはリードシャフト位置、Ｆｉｓｔはモータモーメントの実際の伝達力、Ｍｉｓｔはモーメント実際値であり、
位置と結合された可逆運動をする場合、下側の反転点の領域内で、力に依存する位置オフセットとして前記ポジションカーブディスク（２０）に補正値が加えられ、
力と結合された可逆運動をする場合、下側の反転点の領域内で、位置調整器（３２）又は速度調整器（３３）によるプランジャ位置（２１）の最大調整偏差を評価することによって位置調整と力調整とを切換えるか、又は
前記ポジションカーブディスク（２０）の経過によって、工具によって強要されるプランジャ位置（２１）の下側で、力制限値又はトルク制限値（３５）を用いて位置調整と力調整とを切換えることを特徴とするサーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整方法。
【請求項２】
前記方法経過の開始前に、第１の準備期間（１０）中、変速機変速比の機器特有の変化をＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第２の準備期間（１１）中、プレスポイント（７）の目標位置に対する部品特有の変化を入力し、算出し、ポジションカーブディスク（２０）としてＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
プランジャ運動中の方法ステップ（１３）で、仮想のリードシャフト（３０）を生成し、前記プランジャ位置を位置調整によって制御し、
ここで前記位置調整の目標値を、前記仮想のリードシャフト（３０）に対応して読み出されるポジションカーブディスク（２０）から獲得する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法経過の開始前に、第１の準備期間（１０）中、変速機変速比の機器特有の変化をＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第２の準備期間（１１）中、目標位置及び力についての機器特有の変化を、リードシャフト（３０）の位置に依存して入力し、算出し、ポジションカーブディスク（２０）として、及び力限界値又はトルク限界値（３５）としてＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第１の方法ステップ（１３）で、プランジャ運動中、仮想のリードシャフト（３０）を生成し、プランジャ位置を位置調整によって制御し、
ここで前記位置調整の目標値を、前記仮想のリードシャフト（３０）に対応して読み出されるポジションカーブディスク（２０）から獲得し、
第２の方法ステップ（１５）で、第１の切換条件（１４）が満たされると、力調整又はトルク調整に切換え、
第３の方法ステップ（１６）で、前記第１の切換条件（１４）が満たされると、力調整又はトルク調整を行い、付加的に更に仮想のリードシャフト（３０）を生成し、
第４の方法ステップ（１８）で、第２の切換条件（１７）が満たされると、プランジャの上昇過程（２８）の開始時に再びポジションカーブディスク（２０）を用いた位置調整に切換え、前記第１の方法ステップ（１３）での運動経過を周期的に続行する請求項１記載の方法。
【請求項４】
方法経過の開始前、第１の準備期間（１０）中、変速機変速比及び駆動要素の弾性変形の機器特有の変化をＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第２の準備期間（１１）中、目標位置についての部品特有の変化及び駆動形式に依存する力を、リードシャフト（３０）の位置に依存して入力し、算出し、ポジションカーブディスク（２０）として、及び、駆動形式に依存する力限界値又はトルク限界値（３５）としてＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第１の方法ステップ（１３）で、プランジャ運動中、仮想のリードシャフト（３０）を生成し、
各プレスポイント毎の、力に依存する位置オフセットを算出し、プランジャ位置を位置調整によって制御し、
ここで前記位置調整の目標値を、前記仮想のリードシャフト（３０）に対応して読み出されるポジションカーブディスク（２０）及び各々の前記位置オフセットから獲得し、
第３の方法ステップ（１６）で、駆動形式に依存して、力限界値又はトルク限界値（３５）を出力し、付加的に更に仮想のリードシャフト（３０）を生成し、
第４の方法ステップ（１８）で、駆動形式に依存して力限界値又はトルク限界値（３５）に達した場合、プランジャの上昇経過（２８）を、ポジションカーブディスク（２０）を介しての位置調整を用いて推測し、運動経過を第１の方法ステップ（１３）を用いて周期的に続行する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記方法経過の開始前に、第１の準備期間（１０）中、変速機変速比の機器特有の変化をＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第２の準備期間（１１）中、目標位置についての部品特有の変化を及び駆動形式に依存する力を、リードシャフト（３０）の位置に依存して入力し、算出し、ポジションカーブディスク（２０）として、及び駆動形式に依存して力限界値又はトルク限界値（３５）としてＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第１の方法ステップ（１３）で、プランジャ運動中、仮想のリードシャフト（３０）を生成し、プランジャ位置を、位置調整によって調整し、
ここで前記位置制御の目標値を、前記仮想のリードシャフト（３０）に対応して読み出されるポジションカーブディスク（２０）及びそれぞれのプレスポイント（７）の弾性変形から測定された実際位置から獲得し、
第３の方法ステップ（１６）で、駆動形式に依存して力限界値又はトルク限界値（３５）を出力し、付加的に更に仮想のリードシャフト（３０）を生成し、
第４の方法ステップ（１８）で、駆動形式に依存して力限界値又はトルク限界値（３５）に達した場合、プランジャの上昇経過（２８）を、ポジションカーブディスク（２０）を介しての位置調整を用いて推測し、運動経過を第１の方法ステップ（１３）を用いて周期的に続行する請求項１記載の方法。
【請求項６】
方法経過の開始前、第１の準備期間（１０）中、変速機変速比の変化及び駆動要素の機器特有の弾性変形をＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第２の準備期間（１１）中、目標位置についての部品特有の変化及び駆動形式に依存する力をリードシャフト（３０）の位置に依存して入力し、算出し、ポジションカーブディスク（２０）として、及び駆動形式に依存する力限界値又はトルク限界値（３５）としてＮＣ制御装置（５８）内に記憶し、
第１の方法ステップ（１３）で、プランジャ運動中、仮想のリードシャフト（３０）を生成し、各プレスポイント（７）毎の、力に依存する位置オフセットを算出し、プランジャ位置を位置制御によって制御し、
ここで前記位置制御の目標値を、前記仮想のリードシャフト（３０）に対応して読み出されるポジションカーブディスク（２０）及び各々の前記位置オフセット及びそれぞれの前記プレスポイント（７）の弾性変形から測定された実際位置から獲得し、
第３の方法ステップ（１６）で、駆動形式に依存して、力又はトルク限界値（３５）を出力し、付加的に更に仮想のリードシャフト（３０）を生成し、
第４の方法ステップ（１８）で、駆動形式に依存して力限界値又はトルク限界値（３５）に達した場合、プランジャの上昇経過（２８）を、ポジションカーブディスク（２０）を介しての位置調整を用いて推測し、運動経過を第１の方法ステップ（１３）を用いて周期的に続行する請求項１記載の方法。
【請求項７】
プレス装置に属するプランジャ（３）の１つ又は複数のプレスポイント（７）を制御する請求項１から６迄の何れか１記載の方法。
【請求項８】
プレス装置に属する複数のプランジャ（３）を、１つ又は複数のプレスポイント（７）により制御する請求項１から７迄の何れか１記載の方法。
【請求項９】
プレス装置に属する複数のプレスを、少なくとも１つのプランジャ（３）及び当該プランジャ（３）に割り当てられたプレスポイント（７）により制御する請求項１から８迄の何れか１記載の方法。
【請求項１０】
リードシャフト（３０）の位置に依存する力の目標値プロフィールを制御する請求項１から９迄の何れか１記載の方法。
【請求項１１】
プレスポイント（７）毎の駆動要素の弾性変形を、目標位置へのトルク又は力に依存するオフセットによって制御する請求項１から１０迄の何れか１記載の方法。
【請求項１２】
駆動要素の弾性変形を、プレスポイント（７）毎に当該弾性変形を測定するセンサによって制御する請求項１から１１迄の何れか１記載の方法。
【請求項１３】
各プレスポイント（７）毎の駆動要素の弾性変形を、目標位置へのトルク又は力に依存するオフセットと、各プレスポイント（７）での弾性変形を測定するセンサとによって制御する請求項１から１２迄の何れか１記載の方法。
【請求項１４】
仮想のリードシャフト（３０）の回転数を、位置又は速度調整器（３２，３３）の調整偏差に依存して制御する請求項１から１３迄の何れか１記載の方法。
【請求項１５】
仮想のリードシャフト（３０）の回転数を、プランジャ（３）のプレスポイント（７）での発生トルク又は力に依存して制御する請求項１から１４迄の何れか１記載の方法。
【請求項１６】
プレス装置のプランジャ（３）を運動させるためのポジションカーブディスク（２０）を、各プレス装置に配属されていて相互に同期するリードシャフト（３０）によって制御する請求項１から１５迄の何れか１記載の方法。
【請求項１７】
プレス装置のプランジャ（３）を運動させるためのポジションカーブディスク（２０）を、共通のリードシャフト（３０）によって制御する請求項１から１６迄の何れか１記載の方法。
【請求項１８】
サーボモータ（１．１，１．２）の位置、速度及びトルク又は力が、ＮＣ制御装置（５８）を用いて制御されるサーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整装置において、
１つ又は複数のプランジャ（３）の１つ又は複数のプレスポイント（７）を駆動する１つ又は複数のサーボモータ（３）に対応して設けられたシャフト調整装置（２９）は、位置調整器（３２）とトルク制限用の関数ユニット（３４）とを有しており、
前記位置調整器（３２）は、位置と結合された可逆運動の場合、下側の反転点の領域内で、リードシャフト制御されるカーブディスク制御装置（３１）からの目標値又は回転するモータ位置を算出するための関数ユニット（４４）からの目標値を、弾性変形を補正するための前記関数ユニット（４７）内で求めた位置オフセットＳｋｏｒｒ＝ｆ（Ｍ）と加算して当該位置調整器（３２）の目標値を求め、ただしＭはモータモーメントであり、
前記トルク制限用の関数ユニット（３４）は、力と結合された可逆運動の場合、下側の反転点の領域内で、当該位置調整器（３２）の目標値を、トルク制限値を設定する関数ユニット（４６）により求めることを特徴とするサーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整装置。
【請求項１９】
前記弾性変形を補正するための関数ユニット（４７）は、トルク実際値のフィードバックを介してトルク乃至電流調整器（３６）と作用結合されている請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
リードシャフト回転数を設定するための関数ユニット（３９）は、トルク実際値のフィードバックを介してトルク乃至電流調整器（３６）と作用結合されている請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
ＮＣ制御装置（５８）は、回転するモータポジションを算出するための関数ユニット（４４）と、送り係数を求めるための関数ユニット（４５）と、弾性変形を補正するための関数ユニット（４７）とを有する請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
ポジションカーブディスク（２０）は、プランジャ（３）又はプレスポイント（７）の目標位置を有している請求項１８記載の装置。
【請求項２３】
ポジションカーブディスク（２０）は、サーボモータ（１．１，１．２）の目標位置を有するか、又は前記サーボモータ（１．１，１．２）に直接結合されたギア（２．１，２．２）の目標位置を有している請求項１８記載の装置。
【請求項２４】
ポジションカーブディスク（２０）は、１つの周期又は複数の周期に対する目標位置（５１，５２）を有している請求項１８記載の装置。
【請求項２５】
位置調整回路は、各プレスポイント（７）に割り当てられた長さ測定センサを有している請求項１８記載の装置。
【請求項２６】
位置調整回路を予備制御するために、弾性変形を補正するための関数ユニット（４７）内で求められた位置オフセットが使用される請求項１８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、サーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整方法、及びこの方法を実施するための装置、つまり、サーボモータの位置、速度及びトルク又は力が、ＮＣ制御装置を用いて制御されるサーボエレクトリックプレス装置でのプランジャ運動の制御及び調整装置に関する。
【０００２】
背景技術
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６４２９６２号公報には、プレスとトランスファが、仮想のリードシャフト(Leitwelle)によって同期されるハイドロリックトランスファプレス装置(hydraulische Transferpresse)が提案されている。その際、プレス及びトランスファの運動経過は、各々、リードシャフトの機能として表の形式で記憶されており、そこから、位置調整クロックで、実際のリードシャフトポジションに応じて、対応するポジション目標値が生成され、調整軸に目標値として設定される。ここでは、リードシャフト制御されたカーブディスク調整方式が、有利に、ハイドロリックプレス装置に用いられており、その際、力調整又は力制限との組み合わせ手段は、設けられていない。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０６７５１号公報には、リニアモータ方式による電気駆動部を備えたプレス装置が記載されている。駆動部は、多段式の位置調整、速度調整、並びに、フロー（力）加速度調整によって調整される。パラレル作動又はマスタ・スレーブ作動で制御されるリニアモータの運動経過が、プランジャ経路−時間−特性として設定されるので、運動経過中の妨害量は、一方では、周辺装置との非同期の危険性を高め、他方では、多段プレス装置の隣接するプランジャとの非同期の危険性を高める。
【０００４】
日本国公開特許第２００４０５８１５２号には、サーボプレス装置のプランジャ位置の設定方法と表示方法、及び、外部周辺装置との同期方法及びその制御装置が記載されている。ここでは、運動経過用のデータ入力時に、仮想のクランク角度が算出され、表示される。作動中、プランジャ位置がサイクル中上側の反転点と下側の反転点との間で検出され、対応している仮想のクランク角度が周辺装置に送出される。この方法では、検出されたプランジャ位置からリードシャフトポジションが遡及して求められるので、周辺装置は、プランジャ運動と同期しているが、プランジャの複数の駆動相互は、例えば、多点（多軸）プレス装置のように同期されていない。
【０００５】
日本国公開特許第２００３２３０９９６号には、マスタ・スレーブ調整コンセプトによってプランジャの傾きを最小にする多軸サーボプレス装置の制御方法が記載されている。この方法は、例えば、モータとプランジャプレスポイントとの間の機械的な伝達部材の弾性変形の結果、位置偏差を調整により除くことができないという欠点を有している。
【０００６】
日本国公開特許第２００３３４０６００号には、離心軸と、エルボレバーを備えたサーボプレス装置用のプランジャ制御が記載されており、それにより、離心軸の２つの角度位置間でのサーボ駆動の可逆駆動によって、可変のプランジャ工程が可能である。この角度位置は、プランジャの上側の反転点と下側の反転点に相応し、上側の反転点と下側の反転点用の入力値を用いてプランジャの制御量が算出される。設定、算出、調整及びプランジャ運動の運動と力経過との同期については、この刊行物には記載されていない。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９５２９４１号公報からは、各プレスプランジャ相互間の所定の負荷分布を算出して、相互の影響を低減するために、各々１つのプレスポイントを備えた複数のプランジャを持ったサーボプレス用の制御方法が用いられている。この方法は、単に、複数プランジャを用いたプレスしか目的としていないので、この刊行物にも、複数のプレスポイントを持ったプランジャの運動の調整用手段は記載されていない。運動経過は、時間に依存して制御されているので、運動経過中の障害量は、一方では、周辺装置との非同期の危険性を高め、他方では、多軸プレス装置の隣接するプランジャとの非同期の危険性を高めることがある。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７５３９４９号公報によると、ハイドロシリンダ又はスピンドルの形式の、プランジャとフレームとの間に設けられた、有利には６個のアクチュエータを有する非線形のプランジャ運動用のパラレル運動駆動を有するフレキシブルな変形プレス装置が公知であり、各アクチュエータには、長さ測定装置が統合されており、この長さ測定装置は、負荷時に剛性に制限されて生じた長さ変化の測定信号を、後続して制御技術により補償するためのプレス制御装置にフィードバックする。このような、実際値検出型の位置調整回路に制限された制御に使用すると、高ダイナミックな経過では、調整の精度が低下することがある。更に、プランジャの制御を、一方では、例えばダイクッション及び部分搬送装置のような周辺装置と結合し、他方では、多軸プレス装置の隣りのプランジャと結合することは記載されていない。
ＥＰ１３２１２８５Ａ２には、サーボモータによって駆動されるクランク駆動部を有する変形機器が記載されており、その際、スライド運動の制御は、力と結合された駆動形式での第１の場合、組み合わされた位置及び力調整によって、変形領域に達した際に、スライド運動の制御を位置及び力の調整部のポジションに依存して切り換えることができ、目標の力に達した後、下側の切換点を通過せずに、スライド運動が、出発位置での位置調整を用いて反転されるように行われる。このポジション依存の切換信号によって、プロセス依存の変動により、力調整期間の再現可能性が損なわれる。
経路と結合された駆動形式での第２の場合、スライド運動の制御部は、プレス力位置調整装置と、下側の反転点を通過した際、目標値−実際値比較後、所定のプレス力を維持するためにスライド位置を補正することができるように組み合わされている。
ＵＳ６２４６２０１Ｂ１には、サーボモータ用の電子カーブディスクファンクション付の制御システムが記載されており、その際、多段の位置、速度及び電流調整によって駆動部が調整される。その際、カーブ制御される経路プロフィル設定部から、一方では、位置調整器用の目標値が、他方では、経路ファンクションの１次導関数によって回転数調整器用の速度予備制御が形成される。経路ファンクションの２次導関数によって、加速度予備制御が行われる。サーボ電気プレスのスライド運動の調整用の特殊な制御の特徴は、開示されていない。
【０００９】
本発明の課題と利点
本発明の課題は、制御及び調整の簡単な構造並びに僅かな数の方法ステップを用いて、プランジャの長さ調整された運動の期間中でも力調整された運動の期間中でも、プランジャ運動の精確且つ再形成可能な経過が可能であり、プランジャの複数のプランジャプレスポイント間の調整された駆動も、プレス装置の複数のプランジャの各々相互の調整された駆動、及び、高いアウトプット効率用の周辺装置に対して調整された駆動も可能とする、サーボエレクトリックプレスのプランジャ運動の制御及び調整用の方法及び装置を提供することにある。更に、偏心した力の場合に利用可能な、複数のプレスポイントが備えられたプランジャの傾き調整を、高ダイナミックな経過の際に改善することができる。
【００１０】
本発明によると、この課題は、請求項１の特徴要件を持った、サーボエレクトリックプレスでのプランジャ運動の制御及び調整用の方法によって解決される。この方法の別の詳細な実施例は、請求項２〜１７に記載されている。請求項１記載の方法は、請求項１８記載の各要件を有する装置によって実施される。請求項１９〜２６は、装置の別の実施例を含む。
【００１１】
方法及び装置は、各々上側駆動部と下側駆動部を備えたクランク駆動、レバー駆動、スピンドル駆動又はリニア駆動の単ポイントプレスでも多ポイントプレスでも使用可能である。
【００１２】
核心的技術思想は、プランジャ運動の調整のため、リードシャフト制御されるカーブディスクの電子調整の方式を、作動方式毎に応じて、プランジャの運動期間を、一方では電子的なポジションカーブディスクを介して、他方では、力調整又は力制限を介して制御可能であるように力調整と組み合わせ可能である点にある。この方式の利点は、１つ又は複数のプランジャ相互の単数乃至複数のプレスポイントの運動を調整すること、及び、部分搬送装置又はダイクッションのような周辺装置との同期を簡単に行うことができることにある。同期は、プランジャ運動の速度変化及び緊急停止の場合でも維持され、このために、特別な制御機能を必要としない。
【００１３】
この精確且つ再形成可能な経過の結果、プランジャ、ダイクッションの運動と部品搬送装置との安全間隔を短くすることができ、それにより、高いアウトプット効率が可能となる。高いアウトプット効率の場合には、更に、サーボエレクトリックプレスの後述の利点も利用可能である。例えば、運動経過中、はずみ車、カップリング及びブレーキが備えられた各々通常のプレス装置の各々のプレス間に生じる非同期を回避することができる。この際、非同期は、殊に、スイッチング駆動時に生じた加速度及び制動過程によって、並びに、変形期間中の回転数低下によって生じる速度差の結果生起する。
【００１４】
複数プレスを用いる場合、プレス装置内で運動可能な全てのプランジャ用の共通のリードシャフトの利用の他に、各プレスに別個に対応付けたリードシャフト相互を同期することができる。
【００１５】
第１の作動形式では、プランジャの運動経過を、経路と結合して、（例えば、クランク駆動時に）下側の反転点によって可逆駆動せずに、又は、（例えば、クランク・スピンドル・リニアモータ式の駆動時に）下側の反転点で電子ポジションカーブディスクを用いて可逆駆動せずに位置調整するように制御することができる。
【００１６】
第２の作動形式では、プランジャの運動経過が、力と結合した可逆運動を用いて下側の反転点で、組み合わせられた位置及び力調整によって制御することができ、その際、可逆クランク又はスピンドル駆動の他に、同様にリニアモータをプランジャ運動のために利用可能である。
【００１７】
この際、位置調整と力調整との切換を、簡単な制御技術手段を用いて実行することができる点が重要である。この切換は、一方では、例えば、プランジャが下側の工具上に当たった際に、調整偏差を評価して、切換装置を力調整にアクティブにする限界値スイッチを介して行うことができる。他方では、位置調整と力調整との切換を、ダイナミックな力制限(Kraftbegrenzung)によって行うことができる。
【００１８】
第３の作動形式では、プランジャの運動経過を、経路又は力と結合した可逆運動を用いて、下側反転点で位置調整によって、殊に、変形期間中、付加的に、個別プレスポイントの傾き調整を、一方では、偏心負荷の場合に生じる種々異なる、力の流れ内にある全ての駆動要素の弾性変形を補償するために利用可能であり、他方では、プランジャの目標傾きを形成するために利用可能である。この際、第１の場合には、方法ステップの準備の際に記憶された弾性変形を用いて、力に依存する位置オフセットを算出し、ポジションカーブディスク及び位置オフセットを用いて位置調整を行う点が重要である。
【００１９】
第２の場合には、個別プレスポイントの弾性変形を測定するセンサを用いて、位置調整を制御することができる。
【００２０】
第３の場合第２の場合に説明した位置調整回路の予備制御のために、実際位置の検出用のセンサを用いられる位置オフセットを算出することができ、それにより、調整の質を更に改善することができるようになる。
【００２１】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。添付の図面：
図１は、サーボエレクトリックプレスの原理的な構成を示す図、
図２は、プランジャ運動の制御及び調整用の方法のステップ列を示す図、
図３は、リニアな駆動で構成する際のプランジャの運動及び駆動モーメントの典型的な経過を示す図、
図４は、リニア駆動の第１の実施例の電子ポジションカーブディスクのプランジャのポジション調整用のブロック接続図、
図５は、非リニアな駆動での第２の実施例での電子ポジションカーブディスクのプランジャのポジション調整用のブロック接続図、
図６は、下側の反転点によって振動する（非リニアな）プランジャ駆動のクランクシャフトポジション用のポジションカーブディスクのグラフを示す図である。
【００２２】
実施例
図１は、プランジャ運動用のサーボ駆動部を有するサーボ電気プレス装置の構成略図を示す。フレーム６内には、一方では、下側の工具５が、他方では、上側の工具４の収容のために垂直方向に可動のプランジャ３が設けられている。プランジャ３の駆動は、各々２つのサーボモータ１．１，１．２及び回転運動を直線運動に変換するためのギア２．１，２．２を有する、２つのプレスポイント７を介して行われる。その際、同様に４つのプレスポイントを設けてもよい。プレスの構成的な構造に応じて、サーボモータ１．１，１．２及びプランジャ駆動用のギア２．１，２．２は、プランジャ３の１つ又は複数のプレスポイント７に１回又は複数回作用することができる。各プレスポイントを相互に機械的又は電気的に同期してもよい。略示したギア２．１，２．２は、歯車装置(Raedergetriebe)、スピンドルギア(Spindelgetriebe)、傍心ギア(Exzentergetriebe)、レバーギア(Hebelgetriebe)、又は、クランクギア(Kurbelgetriebe)又はこれらの変形したものを組み合わせたものとして構成することができる。リニアモータを用いる場合、ギアを用いない変形実施例も可能である。
【００２３】
上側駆動部として、プランジャ３に作用するギア２．１，２．２に対して択一的に、下側駆動部として用いてもよく、その際、ほぼ引張負荷の(zugbelasteten)ギアは、プランジャ３とフレーム６の下側部分との間に設けられる。
【００２４】
サーボモータ１．１，１．２によって、変形過程のために、プランジャ３の運動経過も力経過も形成される。プランジャ運動の制御及び調整用の前述の方法は、ここでは有利には、各々の機能にとって必要な、プランジャの力制御と組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
図１の個別プレスの略図は、同様に、１つのプレスの各々複数のプランジャ３、又は、１つのプレス装置に属している複数のプレスの各々１つのプランジャ３のプレスポイント７の駆動を示す。
【００２６】
図２には、提案されている方法が、有利な実施例のステップ列の形式で示されている。第１の準備期間１０では、１回、制御にとって重要なパラメータ、例えば、ギアの変速比及び駆動要素の弾性変形の機器特有の変化が求められ、表、数学的な関数又は両者の組み合わせの形式で示され、制御部内に記憶される。レバー駆動、クランク駆動、又は、傍心駆動の可変のギア変速比ｉは、リードシャフトポジションφに依存して関数ｉ＝ｆ（φ）で示すことができる。
【００２７】
弾性変形は、殊に、プランジャの複数のプレスポイントでプレスする場合に重要であり、当該プレスポイント又は対応するモータモーメントの伝達力に依存して、関数Ｓｋｏｒｒ = ｆ (Ｆｉｓｔ)により示すことができる。
【００２８】
第２の準備期間１１では、目標位置Ｓｓｏｌｌ及び目標力Ｆｓｏｌｌの所要の部品特有の変化は、リードシャフトポジションφに依存して１回、例えば、マニュアルにより、制御部内の相応の操作面を介して入力される。
【００２９】
制御部は、各入力値から、関数Ｓｓｏｌｌ = t (φ) , Ｍｓｏｌｌ = ｆ (φ) 又は Ｍｓｏｌｌ = 一定により、本来の経過を、表、数学的関数又は両者の組み合わせの形式で算出する。
【００３０】
傍心駆動及びクランク駆動の場合、ギア変速比ｉを含めて、目標位置βｓｏｌｌの回転の評価経過も、関数βｓｏｌｌ f (φ)により算出して、入力することができる。
【００３１】
目標位置の、このリードシャフト依存の経過は、ポジションカーブディスク(Positions-Kurvenscheibe)２０とも呼ばれる。準備期間１０，１１中求められた経過は、制御部内に記憶され、別の部品に交換する際に、メモリから呼び出される。
【００３２】
同様に、先行部品の運動サイクルが未だ実行されている間、新規部品用の準備期間１０，１１を早くも実行してもよい。
【００３３】
スタート信号１２後、第１の方法ステップ１３で、周期的な経過が開始し、その際、バーチャルなリードシャフト３０が、関数φ = f (t) による制御により形成される。
【００３４】
リードシャフト３０を用いて、位置目標値が、ポジションカーブディスク２０から、関数Ｓｓｏｌｌ = ｆ (φ) 又は βｓｏｌｌ = ｆ (φ)により読み出される。
【００３５】
第１の方法ステップ１３の周期的な繰り返しを用いて、第１の作動形式で、プランジャ３の運動経過を、例えば、クランクによるプレスの際に、下側反転点によって経路を結合して、ポジションカーブディスク２０を用いて位置調整により制御することができる。
【００３６】
第２の作動形式では、下側反転点で力結合されて可逆運動する、プランジャ３の運動経過は、結合された位置及び力調整によって以下のように制御される。
【００３７】
第１の方法ステップ１３に相応して、ポジションカーブディスク２０の経過によって、プランジャの運動を、下方に、所望の運動プロフィールを用いて、下側の工具５に当たる(Aufsetzen)迄実行される。
【００３８】
第２の方法ステップ１５では、プランジャ３の上側の工具４が下側の工具５の上に当たると、力又はトルク調整に切り換えられる。第１の切換条件１４は、所定のプランジャ位置に達することにより、所定の調整偏差に達することにより、又は、力又はモーメント制限と共にポジションカーブディスク２０の経過を用いることにより充足され得る。
【００３９】
第３の方法ステップ１６では、更に、バーチャルのリードシャフト３０が、制御により形成される。バーチャルのリードシャフト３０は、この期間中、ディスプレイとして、及び、各周辺装置との同期用手段として使われ、力又はトルク調整が実行されるので、プランジャの運動経過に直接作用しない。必要な場合には、リードシャフト３０は、同様に、力又はモーメント調整用の可変の目標値が形成される。
【００４０】
第４の方法ステップ１８では、プランジャの上昇過程の開始のために、第２の切換条件１７後、再び、ポジションカーブディスク２０を用いた位置調整に切り換えられる。第２の切換条件１７は、所定のリードシャフトポジションに達することにより、所定の調整偏差に達することにより、又は、力又はモーメント制限と共にポジションカーブディスク２０の経過を用いることにより充足され得る。サイクリックな経過がスタートされた場合、第１の方法ステップ１３で、運動経過が続行される。ポジションカーブディスク２０の経過によって、プランジャの上昇過程が、例えば、休止により、最も近い運動サイクルが続く上側の位置で終了される。
【００４１】
第３の作動形式では、下側の反転点で可逆運動する、プランジャの運動経過が、位置調整により制御され得る。
【００４２】
この際、複数プレスポイントでのプレスの際、傾き調整(Kippungsregelung)を有利に利用することができ、その際、第１の方法ステップ１３で、各プレスポイントに対して付加的に、補正値Ｓｋｏｒｒを、力依存の位置オフセットとして関数Ｓｋｏｒｒ = ｆ (Ｍｉｓｔ) 又は βｋｏｒｒ = ｆ (Ｓｋｏｒｒ, ｉ)により求められる。
【００４３】
ポジションカーブディスク２０の目標値と補正値との和が、各々のサーボ駆動の位置調整器用の目標値として出力され、所属のプレスポイントの位置が調整される。この作動形式では、方法ステップ１６が続き、その際、リードシャフト３０の後続の形成の他に、必要に応じて、力又はモーメント制限値３５が出力される。
【００４４】
プランジャの運動の反転は、一方では、下側の反転点での経路に結合した可逆運動の際に、位置調整により制御されるか、又は、他方では、力結合した可逆運動の際には、モーメント又は力制限により作動することができる。プランジャの上昇過程の終了後、サイクルは、第１の方法ステップ１３で続行される。
【００４５】
図２に示された、プランジャ運動の方法ステップのシーケンスは、下側の反転点で可逆駆動、例えば、スピンドル駆動の、組み合わされた位置調整と力調整での前述の各作動形式の２番目の作動形式の場合、図３からグラフィックに分かる。
【００４６】
プランジャ位置２１、ポジションカーブディスク２０及び力又はトルクは、時間又はクランク角度に依存する経過として図示されている。第１の期間２４内で、電子ポジションカーブディスク２０の位置制御を行い、その際、プランジャ位置２１は、ポジションカーブディスク２０に従い、その際、上側の反転点での休止並びにプランジャの下方運動（速度低減を含む）が変形開始するように制御される。この期間は、図２の方法ステップ１３に相応する。
【００４７】
衝突点２７で、図２の第２の方法ステップ１５に相応する力調整に切り換えられる。それに続く第２の期間２５内では、図２の第３の方法ステップ１６に相応して、所定の力目標値を用いた力調整が行われる。この期間内では、ポジションカーブディスク２０は作動しない。プランジャの上昇過程２８の開始時に、図２の第４の方法ステップ１６と同様に、電子ポジションカーブディスク２０を用いた位置調整に切り換えられる。それに続く第３の期間２６は、上側の位置で休止するプランジャの上昇過程を含む。経過は 、周期的に冒頭に記載した第１の期間２４を用いて繰り返される。上述の運動機能は、ポジションカーブディスク２０の経過内に含まれ、制御部内で形成可能な仮想のリードシャフト(Leitwelle)３０に依存する位置調整によって実行される。
【００４８】
図４及び５は、電子カーブディスク及び力調整への部分切換部を備えたプランジャ制御部の有利な実施例をブロック接続図の形式で示す。両ブロック接続図は、各々１回だけ生じた、ＮＣ制御装置４８の中央部分及びＮＣ制御装置４９のプレスポイント対応部分（各プレスポイント７に対して１回だけ生じることができる）からなる。
【００４９】
図４によると、リニアに作用するプランジャ駆動、例えば、スピンドル駆動４１がサーボモータ１により駆動される。モータポジションは、位置センサ４０を介して検出され、位置センサ４０は、それと同時にプランジャの位置の検出用にも使われる。これは、択一的にプランジャに直接設けられた位置センサによって検出してもよい。複数のプレスポイントを有するプランジャの場合、前述の駆動部材及び位置センサ４０を複数設けるとよい。
【００５０】
ＮＣ制御装置４９のプレスポイント対応部分は、３つの調整回路である、位置調整器３２、速度調整器３３及びモーメント乃至電流調整器３６並びにモーメント制限用の機能ユニット３４及び電力増幅器３７から構成されている。全部で３つの調整回路は、相応の実際値の帰還値によって閉じられている。位置実際値は、位置センサ４０によって供給される。速度実際値は、微分部３８によって位置実際値から形成され、モーメント実際値は、内部でモータ電流を介して検出される。
【００５１】
ＮＣ制御装置４８の中央部分は、リードシャフト回転数３８の設定用の機能ユニットによって制御される、仮想のリードシャフト(Leitwelle)３０の形成のための機能ユニットを有している。仮想のリードシャフト(Leitwelle)３０は、ポジションカーブディスクの算出、記憶及びリードシャフト依存の読み出しのためのカーブディスク制御装置３１に作用する。更に、ＮＣ制御装置４８の中央部分は、力乃至モーメント制限値３５の設定用の機能ユニットを有している。機能経過は、ここでは機械的なプレスのクランク角度をシミュレートする仮想のリードシャフト３０によって以下のように制御される：
プランジャが、当該プランジャの上側反転点から下側の工具に衝突する迄動く場合、カーブディスク制御機能３１によって、連続して、位置目標値が位置調整器３２に伝送される。位置調整器３２の後ろ側には、速度調整器３３が設けられており、速度調整器３３は、モーメント制限部３４を介してモーメント及び電流調整器３６を制御する。この運動期間中、３つのカスケード接続された調整器が位置調整部として作動し、その結果、電力増幅器３７を介して制御されるサーボモータ及び作用接続されたプランジャがポジションカーブディスク５７に従う。このようにして、プランジャの第１の運動期間（上側位置での休止及び下方運動からなる）が制御される。
【００５２】
プランジャが下側の工具に当たった場合、モーメント制限用の機能ユニット３４が作動される。従って、位置及び速度調整器３２，３３は、作動せず、モーメント乃至電流調整器３６は、当該モーメント乃至電流調整器３６の目標値を、力乃至モーメント制限値の設定用の機能ユニット３５から得る。
このようにして、プランジャの第２の期間２５は、衝突点２７からプランジャ上昇開始２８迄制御される。
【００５３】
続いて、位置及び速度調整器３２，３３によって形成されたモーメント目標値が、モーメント制限値を下回ると即座に、ポジションカーブディスク２０を用いた位置調整に再度切り換えられる。
【００５４】
位置調整は、プランジャが直ぐ次に工具上に衝突する迄続き、その結果、運動周期は上述のように続く。
【００５５】
有利な実施例では、リードシャフト回転数３９の設定用の機能ユニットが設けられており、この機能ユニットは、目標回転数をモータモーメントに依存して制御する。従って、プレスの最適な工程数(Hubzahl)に達することができ、それと同時にプランジャ駆動が過負荷になるのを阻止することができる。そのために、モーメントの最大値が、期間２４及び２６の間検出され、それに依存して直ぐ次の周期で、補正回転数が設定される。モータモーメントの代わりに、リードシャフト回転数の制御のために、位置又は回転数調整器の調整偏差を用いてもよい。
【００５６】
別の有利な実施例では、弾性変形の補正用の機能ユニット４７が利用され、この機能ユニット４７は、モータモーメントに依存して、駆動要素の弾性変形をオフセットにより目標位置に補償する。こうすることによって、例えば、複数プレスポイントを備えたプレスの場合、外側真ん中の負荷の結果、プランジャが傾くのを低減することができる。この機能は、一方では、リニアに作動するプランジャの駆動部、例えば、スピンドル又はリニアモータを有するプレスの場合、他方では、回転駆動部、例えば、下側反転点での可逆運動部を備えた傍心駆動部を用いることができる。
【００５７】
図５の実施例では、サーボモータ１は、回転駆動するプランジャを、クランク駆動部４３を用いて制御する。位置センサ４２を介して検出されたモータポジションは、クランク駆動部の可変の送り係数(Vorschubfaktor)のために、プランジャの位置に比例せず、回転運動されるようにすると目的に適っている。ＮＣ制御装置５８のプレスポイント対応部分４９は、図４と同様に、位置調整器３２、速度調整器３３、微分部３８、モーメント乃至電流調整器３６並びにモーメント制限用の機能ユニット３４及び電力増幅器３７から構成されている。図４の実施例とは異なり、弾性変形の補正用の機能ユニットは設けられていない。付加的に、リニアに設定されたプランジャ位置を回転モータポジションに換算する機能ユニット４４が設けられている。そのために、機能ユニット４５により、実際のモータポジションを用いて求められた送り係数が使用される。
【００５８】
ＮＣ制御装置５８の中央部分４８は、原理的には、図４の実施例に相応する。この例では、しかし、一定の目標回転数が使用され、この目標回転数は、例えば、部品特有に設定可能であり、負荷依存により補正されない。モーメント制限値は、ここでは、例えば、クランク駆動による可変変速にも拘わらず、プランジャ力用の一定の限界値に達するために、機能ユニット４６によって、リードシャフトポジションに依存して変えることができる。この実施例は、有利には、クランクギアに制限せずに、最も下側の反転点の前で可逆運動を行う駆動形式で利用可能である。
【００５９】
有利な実施例では、図５の実施例が、カーブディスク制御装置３１がプランジャ用の目標値の代わりにモータポジション用の目標値を設定するように変更することができる。機能ユニット４４及び４５をなくすことによって、制御機能を簡単にすることができる。そのために、プランジャ位置の、既に位置乃至カーブディスクを入力した時のモータポジションへの相応の換算を考慮することができる。
【００６０】
回転ではなく、単に、下側の反転点を中心にして振り子運動する回転駆動のために、図６に、ポジションカーブディスクの形状手段が示されている。この方式では、駆動は、各プレス工程で当該プレス工程の回転方向を反転する必要がある。従って、仮想のリードシャフトを、連続的に更に同じ方向に動かすことができるようにするために、第１及び第２の周期５１，５２を含むカーブディスク５７が用いられる。第１の周期５１では、プランジャの運動経過は、プランジャの右側回転によって形成され、第２の周期５２では、同じ運動経過が左側の回転によって形成される。それに続く第３の周期５３は、第１の周期５１と同一である。バーチャルのリードシャフトは、ここでは、内側５４では７２０度迄のリードシャフトポジションで回転し、外側５５のリードシャフトポジションでは、３６０度の各運動周期を示す。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】サーボエレクトリックプレスの原理的な構成を示す図
【図２】プランジャ運動の制御及び調整用の方法のステップ列を示す図
【図３】リニアな駆動で構成する際のプランジャの運動及び駆動モーメントの典型的な経過を示す図
【図４】リニア駆動の第１の実施例の電子ポジションカーブディスクのプランジャのポジション調整用のブロック接続図
【図５】非リニアな駆動での第２の実施例での電子ポジションカーブディスクのプランジャのポジション調整用のブロック接続図
【図６】下側の反転点によって振動する（非リニアな）プランジャ駆動のクランクシャフトポジション用のポジションカーブディスクのグラフを示す図
【符号の説明】
【００６２】
参照番号リスト  
１．１，  １．２  サーボモータ
２．１，  ２．２  ギア
３  プランジャ
４  上側の工具
５  下側の工具
６  フレーム
７  プレスポイント
１０  第１の準備期間
１１  第２の準備期間
１２  スタート信号
１３  第１の方法ステップ
１４  第１の切換条件
１５  第２の方法ステップ
１６  第３の方法ステップ
１７  第２の切換条件
１８  第４の方法ステップ
２０  ポジションカーブディスク
２１  プランジャ位置
２２  駆動力／駆動モーメント
２３  工具用に推定された位置
２４  第１の期間
２５  第２の期間
２６  第３の期間
２７  プランジャの、工具への衝突点
２８  プランジャ上昇過程の開始
２９  軸調整装置
３０  仮想リードシャフト
３１  カーブディスク制御装置
３２  位置調整器
３３  速度調整器
３４  モーメント制限用の機能ユニット
３５  力又はモーメント制限値
３６  モーメント乃至電流調整器
３７  電力増幅器
３８  微分部
３９  リードシャフト回転数の設定用の機能ユニット
４０  プランジャ駆動のためのモータの位置センサ（リニアな運動が評価される）
４１  スピンドルギア付プランジャ
４２  プランジャ駆動のためのモータの位置センサ（回転する運動が評価される）
４３  クランクギア付プランジャ
４４  回転するモータポジションの算出用の機能ユニット
４５  送り係数を求めるための機能ユニット
４６  モーメント制限値の設定用の機能ユニット
４７  弾性変形の補正用の機能ユニット
４８  ＮＣ制御装置の中央部分
４９  ＮＣ制御装置のプレスポイント対応部分
５０  目標位置（図の軸線）
５１  第１の周期
５２  第２の周期
５３  第３の周期
５４  リードシャフトポジション（内側）（図の軸線）
５５  リードシャフトポジション（外側）（図の軸線）
５６  時間（図の軸線）
５７  ポジションカーブディスクの経過特性
５８  ＮＣ制御装置
【図１】
0005383192.tif 000002
【図２】
0005383192.tif 000003
【図３】
0005383192.tif 000004
【図４】
0005383192.tif 000005
【図５】
0005383192.tif 000006
【図６】
0005383192.tif 000007