阅读说明：本技术 伺服压力机的至少一个成形工艺特性参数的确定 (Determination of at least one characteristic parameter of a forming process of a servo press ) 是由 伯恩德·迪茨 格拉尔德·赖希尔 埃尔马·舍费尔斯 蒂纳·施特克尔 于 2019-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于确定伺服压力机的至少一个成形工艺特性参数的方法,该方法包括至少以下步骤：确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第一周期的转矩变化过程,其中第一周期说明不具有待由伺服压力机加工的物品的成形工艺；确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第二周期的转矩变化过程,其中第二周期说明具有待由伺服压力机加工的物品的成形工艺；由属于第一周期的转矩变化过程与属于第二周期的转矩变化过程的比较得出至少一个成形工艺特性参数。本发明还涉及用于得出伺服压力机的成形工艺特性参数的所属的分析单元。(The invention relates to a method for determining at least one characteristic parameter of a forming process of a servo press, comprising at least the following steps: determining a torque profile of a motor of the servo press pertaining to a first cycle of the servo press, wherein the first cycle describes a forming process of an article that is not to be processed by the servo press; determining a torque variation process of a motor of the servo press belonging to a second cycle of the servo press, wherein the second cycle describes a forming process with an article to be processed by the servo press; at least one characteristic variable of the forming process is determined from a comparison of the torque profile belonging to the first period and the torque profile belonging to the second period. The invention also relates to an associated evaluation unit for determining characteristic parameters of a forming process of a servo press.)

伺服压力机的至少一个成形工艺特性参数的确定

技术领域

本发明涉及用于确定伺服压力机的至少一个成形工艺特性参数的方法、以及用于得出伺服压力机的成形工艺特性参数的分析单元。

背景技术

在成形技术领域中已知有压力机、特别是伺服压力机，其在成形工艺中使由特定材料制成的工件或待加工的物品成形。在此，例如在模具中压制材料。在该成形过程中，成形力或加工力作用到工件上表示成形工艺特性的其他参数例如是工艺特性变量，例如经过一定成形路径的成形力、成形能量、经过一定成形路径的成形功率或成形运动的精度。到目前为止，这种工艺特性变量仅在挤压设备处应用附加的外部测量技术的情况下才被确定。在运行的压力机处的这种测量耗费很大。此外，这种测量必须专门匹配于伺服压力机。

发明内容

由此，本发明的目的是，提供用于确定伺服压力机的成形工艺特性参数的、简化和改进的方法。

本发明涉及一种用于确定伺服压力机的至少一个成形工艺特性参数的方法，该方法包括至少以下步骤：

确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第一周期的转矩变化过程，其中，第一周期说明不具有待由伺服压力机加工的物品的成形工艺；

确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第二周期的转矩变化过程，其中，第二周期说明具有待由伺服压力机加工的物品的成形工艺；

由属于第一周期的转矩变化过程与属于第二周期的转矩变化过程的比较得出至少一个成形工艺特性参数。

能由关于伺服压力机马达的转矩的、能在控制装置内部使用的信息表示出经过一段时间的转矩变化过程(Drehmomentverlauf)。由此说明在伺服压力机的一个周期中作用的转矩。在此，一个周期例如说明一个行程。在此，将伺服压力机执行一个待加工的物品或工件不成形的行程的周期称为第一周期。在此，伺服压力机是几乎空的或者不填充待挤压的材料。将伺服压力机的、由伺服压力机将待加工的物品变形的整个行程或行程过程称为第二周期。在此，术语“第一周期”和“第二周期”不应表示时间关系。顺序或时间点至少理论上应该对期望的转矩变化过程不产生显著影响。

在伺服压力机的整个周期中，两个转矩变化过程、即属于第一周期的转矩变化过程和属于第二周期的转矩变化过程刚好在发生成形工艺的时间段期间表现不同。在此，尤其认定：在可比较的时段、即例如分别以相同的曲柄角度开始和结束期间应用相应的转矩变化过程。因此，成形已发生的或成形将发生但由于空转而未被执行的多个时间段在一个总图中彼此叠加地示出。相同的方式适用于以与使用图不同的方法来分析转矩变化过程的值的情况，例如适用于使用表格的情况。因此，对于分别说明在实际或理论上发生成形过程的时间点的转矩的多个值，能够相应地确定偏差。

与如在不发生成形工艺的第一周期中能够观察到的转矩变化过程相比，在发生成形工艺的时间段中的转矩变化过程在用于经历具有成形工艺的第二周期显著更高的值的情况下运行。

存在于第一周期的转矩变化过程与第二周期的转矩变化过程之间的偏差适用于得出至少一个或多个成形工艺特性参数。

属于第一周期的转矩变化过程与属于第二周期的转矩变化过程的比较能够得到如下偏差，该偏差根据伺服压力机和/或根据待加工的物品而不同和/或是特别的。特别地，得出的成形工艺特性参数提供关于成形的期望的变化过程的信息。例如，根据伺服压力机或伺服压力机类型和/或根据工件来预期偏差的特定的时间变化过程。

可将成形工艺特性参数也理解为相对于另外的变量、例如相对于时间或相对于路径示出的成形工艺变量的变化过程。例如，得出或示出多个成形工艺特性参数，或者成形工艺特性参数是时间或路径的函数。此外，能够从成形工艺特性参数的变化中得出成形工艺特性参数，例如通过积分或其他的计算步骤。成形工艺特性参数或其作为时间或地点的函数的变化也能够被当作为指纹信息。这种指纹信息例如能够经由边界设备发送或直接发送到云端中，在该云端中进行与伺服压力机、工具或材料的可比较的指纹信息的比较。例如，因此在与云端中的数据比较时能够确定如下关联，该关联表示在特定的成形工艺条件下典型的成形工艺特性参数。

因此，能够有利地获得用于优化伺服压力机或成形工艺的认识。成形工艺特性参数能够用于监控伺服压力机或成形工艺。

根据一个设计方案，通过在伺服压力机处的测量或者在结构相同的或类型相同的伺服压力机处的测量确定属于第一周期的转矩变化过程。因此，伺服压力机一定程度上空转运行，以便记录没有成形工艺的所属的转矩变化过程。这种测量例如能够一次性地在伺服压力机和伺服压力机的控制系统的投入运行阶段或测试阶段中进行。于是，为了随后得出成形工艺特性参数，该测量被作为参考测量使用。例如，在多次成形过程之后能够重复用于属于第一周期的转矩变化过程的测量过程，尤其以便能够考虑在伺服压力机或伺服压力机的工具处的老化效应。

为了在空转中测量，需注意：设定随后用于成形的期望的行程数，以便转矩的比较可以是有意义的。

根据一个设计方案，通过根据伺服压力机的模型、尤其是机电一体化模型的计算确定属于第一周期的转矩变化过程。以有利的方式能够经由模型尽可能精确地模拟伺服压力机处的马达的转矩变化过程。在此，在最简单的模型中仅采用伺服压力机的运动。例如，在一个简单的方案中忽略调节偏差对转矩变化过程的作用。该假设尤其在典型的伺服压力机中是可靠的，因为运动动力或行程数与调节动力相比极小。因此，调节误差相对小。因此，以有利的方式可以理论上确定在伺服压力机的马达处的、没有成形工艺的转矩变化过程。特别地，能够经由详细的机电一体化模型尤其现实地模拟伺服压力机的转矩表现。

根据一个设计方案，通过在伺服压力机处的测量确定属于第二周期的转矩变化过程。在发生成形工艺的周期期间的转矩变化过程刚好不能在理论上计算。特别地，当转矩已经分别根据测量被确定时，第一周期的转矩变化过程能够与第二周期的转矩变化过程良好地比较。通过模型无法表示的不规则性或偏差在具有和没有成形工艺的两个转矩变化过程的比较中规则地出现。在将属于第二周期的转矩变化过程与属于第一周期的转矩变化过程比较时，源于没有成形工艺的测量过程的不规则性能够有利地不起作用，其中属于第一周期的转矩变化过程经由模型得出。

根据一个设计方案，将经过一个路径或经过一段时间的成形力作为成形工艺特性参数得出。因此，能够将力的变化得出并且例如能够存储作为指纹信息。在此，将对于成形所需的转矩经由压力机的得出的运动换算成对应于挤压力或加工力的力。根据曲柄角度，运动转换用作为推杆的与偏心轮的曲柄角度相关的行程路径的推导。表示方式能够相对于路径或时间示出并且尤其能够彼此换算。这尤其能够有利地与提供的参考相关地实现。

根据一个设计方案，将最大的成形力作为成形工艺特性参数得出。关于路径得出的加工力的最大值对应于尤其在一定时间段作用的最大的成形力。因此，有利地能够预设用于所要求的最大出现的成形力的阈值，并且通过监视加工力能够确定超过上限。于是，能够将利用超出的挤压力成形的工件作为废品处理。

根据一个设计方案，将每个行程的所施加的能量作为成形工艺特性参数得出。有利地，从两个转矩变化过程的评估中能够得出积分值，如得出每个行程的施加的能量。特别地，由此得出能量值，该能量值必须根据成形来施加。能量值是每个成形的工件的能量的说明。

根据一个设计方案，将经过一个路径或经过一段时间的成形功率作为成形工艺特性参数得出。因此，经由施加的能量和一个周期的时间或该周期的一个区间的时间的关联，可以有利地得出关于与成形关联的功率的结论。有利地，示出如施加的成形功率的、经过路径(尤其推杆的行程路径)或经过时间(尤其在一个周期中经过的时间)的变化是可行的。

根据一个设计方案，将每个行程的最大的成形功率作为成形工艺特性参数得出。在伺服压力机中出现的峰值功率正好是在成形工艺中重要的变量。峰值功率的监控和限制对于伺服压力机设备的运行是有利的。

根据一个设计方案，将推杆与偏心轮之间的运动关系和转矩与电流之间的关联性、以及尤其还有偏心轮和/或传动系统的惯性、推杆的质量、重量平衡、能确定的摩擦或驱动控制器引入机电一体化模型中。

因此可行的是：在基于模型的方案中，计算在伺服压力机的不发生成形的一个周期期间的、转矩变化过程的尽可能符合现实的映射方式。尤其将如下因素用于模型中，该因素对于压力机的不成形的纯运动是必需的。

根据一个设计方案，在考虑驱动控制器的能测量的调节偏差的情况下，通过干扰传递函数校正属于伺服压力机的第一周期的转矩变化过程。为此，测量调节偏差并且通过干扰传递函数的逆转由测量的调节偏差得出作用的干扰力。这种干扰力作用于测量变量并且例如会在没有成形的周期中出现。该校正有利地用在空转时的转矩变化过程的测量中。

根据一个设计方案，在考虑驱动控制器的能测量的调节偏差的情况下，通过干扰传递函数校正属于伺服压力机的第二周期的转矩变化过程。对于转矩变化过程的可在发生成形时得出的曲线也出现干扰力，驱动控制器需要补偿该干扰力。可从补偿中得出的调节偏差能够通过干扰传递函数的逆转得出加工力。该力因此不可直接从电流中推导出，而是测量的转矩包含由于调节器引起的不平衡性。

以尤其有利的方式，对用于比较的这两个转矩变化过程在通过干扰力所引起的调节偏差方面进行校正。以该方式，能够有利地考虑不同地作用于具有和没有成形工艺的转矩变化过程的调节效应，并且不由于偏差而出现错误。没有成形的情况的转矩变化过程能够通过所测量的调节偏差并且通过干扰传递函数的逆转考虑，并且不仅对于空转中的测量情况而且对于转矩变化过程的模拟的情况通过模型来考虑。在后一种情况下，将干扰量尤其直接引入模型中。

根据一个设计方案，将得出的成形工艺特性参数与至少一个参考成形工艺特性参数比较或者与参考成形工艺特性参数的一定范围比较，并且当该比较获得偏差或获得偏离了预设的阈值的偏差时，触发显示。因此，能够通过如下方式监控成形工艺，即使用已知的且认为良好的参考值。有利地说明如下范围，得出的成形工艺特性参数应在该范围之内移动。有利地，偏差可以达到能确定的值，或者偏差尤其不触发另外的事件，例如显示或报错。特别地，在每个成形过程或每个行程的周期中，得出成形工艺特性参数，与参考成形工艺特性参数比较，并且如果需要则进行显示，例如也与发生的成形无关地进行显示。

本发明还涉及一种用于得出伺服压力机的成形工艺特性参数的分析单元，其具有：

第一单元，其用于确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第一周期的转矩变化过程，其中，第一周期说明不具有待由所属伺服压力机加工的物品的成形工艺；

第二单元，其用于确定伺服压力机的马达的、属于伺服压力机的第二周期的转矩变化过程，其中，第二周期说明具有待由伺服压力机加工的物品的成形工艺；

第三单元，其用于由属于第一周期的转矩变化过程与属于第二周期的转矩变化过程的比较得出至少一个成形工艺特性参数。根据一个设计方案，分析单元设计为集成到伺服压力机控制装置中。

根据一个改进方案，分析单元还具有显示单元，该显示单元用于显示得出的、成形工艺特性参数与一个参考成形工艺特性参数或参考成形工艺特性参数的一定范围之间的偏差。例如，设有监视器，经由监视器能够显示状态。例如仅显示报错，该报错例如以发光的灯的形式告知。可选地，能够经由监视器显示细节，如显示成形工艺特性参数本身或成形工艺特性参数的记录的历史。

根据一个设计方案，分析单元还具有与边界设备或云端服务的接口，该接口用于发送得出的成形工艺特性参数或者发送得出的成形工艺特性参数以及配属的伺服压力机特性参数或材料特性参数或工艺特性参数，和/或该接口用于接收参考成形工艺特性参数或者接收根据发送的得出的成形工艺特性参数的、由云端服务评估的处理推荐数据。

因此，有利地提出一种控制系统，其确定用于成形工艺的特别的指纹信息并且用于显示。通过至边界设备或云端的连接，实现专有的得出的指纹信息的存储，并且有利地也实现与专有的较早的指纹信息或类似成形过程的指纹信息的比较。例如，通过云端应用得出与出现的成形工艺特性参数和材料或工具等的关联，并且能够由伺服压力机的操作者用于改进在专有的压力机处的工艺或设置。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其具有计算机程序，计算机程序具有构件，当计算机程序在受程序控制的设备上执行时，该构件用于执行根据已说明的实施方式之一的方法。

附图说明

下面，根据实施例通过附图详细阐述本发明。附图示出：

图1以共同的图表示出根据本发明的实施例的、在没有成形工艺和具有成形工艺的周期中的转矩变化过程；

图2示出经过成形路径的、得出的加工力的示意图；

图3示出伺服压力机的运动的示意图；

图4示出伺服压力机的运动转换的示意图。

具体实施方式

在本发明的第一实施例中，说明伺服压力机的工艺监控的尤其有利的实现方案，其中为了对通过伺服压力机进行的成形工艺进行成形工艺诊断，使用出自模型的数据。为了监控成形过程，能够使用成形特性参数。该成形特性参数提供关于工艺是否正常执行的说明。为此，将没有发生成形的伺服压力机的表现与具有成形过程的相同的伺服压力机(即具有置入压力机中或必要时被运输的材料的伺服压力机)的表现比较，其中该材料被成形或被挤压。

具有成形过程的伺服压力机的表现基于测量的转矩变化过程被研究，并且没有成形工艺的转矩变化过程基于计算的转矩变化过程被研究，此后，执行相应的转矩变化过程的值的进一步处理。

首先，为此对于伺服压力机可得出转矩变化过程，如转矩变化过程在没有置入材料的情况下、即在没有成形工艺的情况下预期的那样。为此，考虑关于该压力机的模型知识，该模型知识考虑伺服压力机的传动系统和偏心轮的惯性、推杆与偏心轮之间的运动关系、重量平衡、可认定为已知的摩擦和可能其他的建模的变量。根据伺服压力机的类型，例如采用偏心运动、或如用于牵引曲轴的伺服压力机或曲柄杠杆的伺服压力机或连杆的驱动伺服压力机的运动。

此外，除了引入压力机模型中的参数之外，有利地能够考虑调节偏差。经由附加的调节模型能够有利地校正计算的转矩变化过程。将在调节中反映由于驱动控制器产生的延迟的参数引入调节模型。

此外，为了得出没有成形工艺的转矩变化过程，也能以时间上任意的顺序得出在发生成形的情况下的转矩变化过程。这经由测量进行。在成形的一定范围内，在两个得出的转矩变化过程的比较中显示明显的差异。该差异由要用于成形的力产生。

对具有成形的转矩变化过程的测量的曲线也校正由于调节偏差引起的不精确性，该调节偏差在成形期间测量时得出。为此，通过干扰传递函数的逆转减掉由于构建的驱动控制器引起的转矩变化过程。

图1示例性地示出两个转矩变化过程。实线的曲线表示转矩变化过程10，该转矩变化过程属于伺服压力机的第一周期并且在该转矩变化过程中不进行成形。虚线的曲线示出转矩变化过程20，该转矩变化过程属于具有成形工艺的第二周期并且处于发生成形的相关的区间中。这些曲线说明转矩的变化，其中在纵轴上示出与时间t相关的转矩n，时间在横轴上示出。

在成形时间段T的时间范围中能注意到大的偏差，该偏差由成形引起。在该范围之外能观察到大致相同的曲线。曲线在成形时间段T之外的叠加程度尤其与所选择的模型的品质相关。此外，当建模的曲线例如在忽略特定参数、即例如摩擦或出现的调节偏差的情况下计算时，会出现偏差。

因此，成形过程之外的范围也作为用于评估的模型的品质的参考范围使用。

为了得出成形工艺特性参数，成形时间段T之内的范围是重要的。能够以不同的方式由两个转矩变化过程10、20的比较推导期望的成形工艺特性参数。

例如，应示出经过成形路径的、由于发生成形引起的挤压力。这在图2中说明。为此，对于在成形时间段的范围中的测量的转矩变化过程，校正在马达处的转矩的、也在没有成形的情况下出现的变化。因此，为对于得出加工力而言，仅两个曲线之间的面积被视为重要的。

现在，经过时间的、由成形引起的转矩变化过程作为中间事件存在。借助适用于伺服压力机的运动转换，现在能够换算得出加工力或挤压力。图3为此说明偏心轮的曲柄角度以及马达的位置实际值和推杆的行程路径之间的关联。行程路径x绘制在纵轴上，曲柄角度w绘制在横轴上。因此，在此示出关于行程周期的行程的变化100。在图3中示出经过0°的曲柄角度w直至360°的曲柄角度的变化100。

图4示出运动转换110、也就是图3中示出的行程的曲线对曲柄角度w的求导。在纵轴上示出有效半径r，在横轴上又示出曲柄角度w。有效半径也能够称为可变化的传动转换。

借助运动转换110，现在能够将对于成形所需的转矩换算成对于成形所需的力。例如，一个曲柄角度(phi)处的成形转矩(M)除以相同的曲柄角度处的运动转换得出所求的挤压力(F)。在公式中：

F_成形(phi)＝-M_成形(phi)/(d x(phi)/d phi)。

因此，如在图2中示出的那样，示出能够作为经过行程路径x的加工力的变化12。横轴又示出行程路径x。纵轴示出加工力f。现在，该信息能够考虑用于加工力监控。有利地，取消借助大开销的附加的传感装置进行常规的监控。例如，将最大的成形力11或积分特性变量、如每个成形过程或每个工件的成形能量得出作为成形工艺特性参数，为成形工艺特性参数形成加工力的变化12在行程路径x上的积分13。

此外，也可考虑如下成形工艺特性参数，该成形工艺特性参数考虑一个成形过程包括不产生成形力的区间的整个周期和/或整个行程，例如每个工件的总能量。

得出的特性变量与参考特性变量比较。参考特性变量例如从参考部件的成形中获得或者经由远程服务或云端服务提供或者在挤压设备之内提供。用户有利地指定可靠的偏差的极限范围。如果超过该极限范围，则开启限定的规程，例如在控制装置处的信号灯显示、警报或处理或伺服压力机的停止。

得出的成形工艺特性参数的历史以及特别的特性变量例如存储在控制装置内，其中成形工艺特性参数有利地又用作为参考值。数据例如还能够通过将数据传输给云端服务的方式在外部收集。

因此，有利地得到用于监控成形工艺的方法。确定用于成形工艺的特别的指纹信息并且尤其进行显示。通过例如根据成形的工件的品质评估得出的成形工艺特性参数，监控能够随时间变得更精确。通过记录成形工艺特性参数和所属的成形信息、即例如使用的材料或使用的工具的历史，能够以有利的方式确定关联。

为了能够在伺服压力机处在没有成形过程的情况下使用转矩变化过程的尽可能好的模型，例如在投入使用时得出变量、如摩擦或重量平衡在不同的挤压速度下的影响。由此将模型参数化，并且为随后发生的成形过程和成形过程的工艺监控采用具有如在成形时使用的相应参数的模型。

处理伺服压力机控制装置中已经存在的数据，并因此将成形工艺中的或工件处的新的特性变量用于可评估的方式。由此获得用于进一步优化压力机或工艺的知识。此外，能够将如此处理的成形工艺特性参数用于监控压力机或工艺。