專利名稱：模具緩沖機構(gòu)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具緩沖機構(gòu)的控制裝置，特別是涉及控制沖壓機的模具緩沖機構(gòu)產(chǎn)生的力的控制機構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在進行彎曲、拉深、沖裁等的沖壓加工的沖壓機械中，在加工動作中，作為相對于支撐沖壓加工用的第1模的可動側(cè)支撐構(gòu)件(一般稱為滑塊)，從支撐第2模的支撐構(gòu)件一側(cè)施加所需要的力(壓力)的附屬裝置要裝備模具緩沖機構(gòu)。模具緩沖機構(gòu)通常構(gòu)成如下使向合模方向移動中的滑塊(或第1模)直接或間接地沖撞在由規(guī)定的壓力保持的可動要素(一般稱為緩沖墊)上后，經(jīng)過合模(成型)一直到開模，緩沖墊一面在滑塊上施加力(壓力)一面與滑塊一起移動。其間，例如通過將被加工原料的加工處的周邊區(qū)域夾持在緩沖墊和滑塊之間，能夠防止被加工原料產(chǎn)生褶皺。
現(xiàn)有的模具緩沖機構(gòu)大都是將液壓式或氣壓式的裝置作為驅(qū)動源，這些裝置只進行按一定壓力的控制。另外，為了進行高精度的沖壓加工，最好是使拉深進入時的壓力不是一定而是根據(jù)拉深進入量而變化，但這在液壓式或氣壓式的裝置上不能做到。
于是，近年來，為了能夠做到響應(yīng)性優(yōu)越的力控制，開發(fā)了以伺服電機為驅(qū)動源的模具緩沖機構(gòu)(參照例如特開平10-202327號公報)。特開平10-202327號公報上記載的緩沖機構(gòu)具備的構(gòu)成為使設(shè)置在沖壓機械的滑塊下方的緩沖墊與滑塊的升降動作對應(yīng)通過伺服電機進行升降動作。伺服電機基于與緩沖墊的位置對應(yīng)而預(yù)先確定的力指令值的力控制進行動作，一面使緩沖墊與滑塊一起移動，一面調(diào)整從緩沖墊施加到滑塊上的力(壓力)。另外，沖撞及壓力的探測是通過檢測介由緩沖墊施加到伺服電機的輸出軸上的負荷進行的。
在最近的沖壓加工中，為了提高生產(chǎn)率要求高速進行更高精度的加工。根據(jù)上述的現(xiàn)有的伺服電機驅(qū)動，能夠降低沖撞時的沖擊負荷，且能使拉深進入時的壓力變化，但如果為了高速化而提高滑塊的速度，則沖撞時的沖擊負荷增加，力的控制不能完全跟蹤，對模具緩沖機構(gòu)會施加很大的力，所以力的指令值和檢測值的差即偏差變大。另外，當構(gòu)成模具緩沖機構(gòu)的構(gòu)件的剛性高時沖撞時沖擊負荷也會增加，偏差變大。而且當拉深進入時的壓力變化量大時，該拉深進入時的偏差有時也會變大。如果偏差變大，就不能得到期望的沖壓力，其結(jié)果是高精度的沖壓加工變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供可進行高速且高精度的力控制的模具緩沖機構(gòu)的控制裝置。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種控制裝置，是在沖壓機械中以伺服電機為驅(qū)動源，產(chǎn)生對于上述沖壓機械的滑塊的力的模具緩沖機構(gòu)的控制裝置，包括力指令部，輸出使上述緩沖機構(gòu)應(yīng)產(chǎn)生的力的指令值；檢測部，根據(jù)上述指令值檢測上述模具緩沖機構(gòu)實際產(chǎn)生的力；力控制部，基于上述指令值與上述力檢測部檢測的檢測值的偏差，執(zhí)行對于上述伺服電機的力控制；以及修正部，將在第1次沖壓加工循環(huán)中上述力控制部執(zhí)行力控制中實際產(chǎn)生的時間系列性偏差在上述第1次沖壓加工循環(huán)的下一次的第2次沖壓循環(huán)中上述力控制部執(zhí)行力控制時進行修正。
上述修正部能夠具備學(xué)習(xí)控制部，基于上述第1次沖壓加工循環(huán)的上述偏差求出該偏差的修正值；以及計算部，在上述第2次沖壓加工循環(huán)的偏差加上該修正值。
上述修正部能夠在每一規(guī)定采樣周期讀取上述偏差，生成上述修正值。
上述修正部能夠在每一上述滑塊的規(guī)定位置讀取上述偏差，生成上述修正值。


通過參照

以下恰當?shù)膶嵤┓绞剑纱诉M一步明確本發(fā)明的上述或其他的目的、特征及優(yōu)點。
圖1是表示本發(fā)明涉及的控制裝置的基本構(gòu)成的功能框圖；圖2是表示包括本發(fā)明的第1實施方式的控制裝置的沖壓機的構(gòu)成的圖；
圖3是表示包括本發(fā)明的第2實施方式的控制裝置的沖壓機的構(gòu)成的圖；圖4是表示包括本發(fā)明的第3實施方式的控制裝置的沖壓機的構(gòu)成的圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1是表示本發(fā)明涉及的控制裝置10的基本構(gòu)成的功能框圖，圖2是表示包括第1實施方式的控制裝置10的沖壓機40的適宜的構(gòu)成的圖。沖壓機40包括介由適當?shù)倪B接機構(gòu)42被第1伺服電機44驅(qū)動的滑塊46；以及相對于滑塊46產(chǎn)生力(壓力)的模具緩沖機構(gòu)50。模具緩沖機構(gòu)50包括與滑塊46的動作相對應(yīng)地移動的緩沖墊52；驅(qū)動緩沖墊52的第2伺服電機54；以及控制第2伺服電機54，在緩沖墊52和滑塊46之間產(chǎn)生相關(guān)的壓力(力)的控制裝置10。滑塊46支撐用于沖壓加工的第1模(未圖示)，相對于未圖示的第2模以沖壓加工需要的速度向接近或背離方向移動。緩沖墊52與第2模關(guān)聯(lián)配置，介由例如滾珠絲杠裝置56連接在第2伺服電機54的輸出軸上。
控制裝置10是以第2伺服電機54為驅(qū)動源、產(chǎn)生對于沖壓機40的滑塊46的力的緩沖機構(gòu)50的控制裝置，，其包括力指令部12，指令使模具緩沖機構(gòu)50產(chǎn)生的力；力檢測部即力傳感器14，檢測模具緩沖機構(gòu)50產(chǎn)生的力；位置指令部16，指令第2伺服電機54的位置；第1檢測部18，檢測第2伺服電機54的位置及速度；力控制部20，用于根據(jù)來自力指令部12的力值令值及來自力傳感器14的力檢測值進行對第2伺服電機54的控制；位置控制部22，用于根據(jù)來自位置指令部16的位置值令值及來自第1檢測部18的位置檢測值進行第2伺服電機54的位置控制；以及切換器24，在進行第2伺服電機54的速度控制時，選定使用從力控制部20及位置控制部22輸入的指令值中的哪一個?？刂蒲b置10還包括速度控制部26，用于根據(jù)來自切換器24的速度指令值及來自第1檢測部18的速度檢測值進行第2伺服電機54的速度控制；電流控制部28，由速度控制部26控制，控制第2伺服電機54的電流值；以及放大器30，由電流控制部28控制，向第2伺服電機54輸送電流。
如圖2所示，力控制部20包括第1計算部202，求出來自力指令部12的指令值與來自力傳感器14的檢測值的差即力偏差；以及修正部203，根據(jù)由第1計算部202求出的前一次的沖壓加工循環(huán)的偏差，在力控制部20進行第2伺服電機54的控制時修正其下一次的加工循環(huán)的偏差。詳細地說，修正部203如圖2所示，包括學(xué)習(xí)控制部204，從力的偏差中求出修正值；以及，第2計算部206，將該修正值和偏差相加。通過第2計算部206進行相加修正值的偏差在增益器208通過使用(乘上)適當?shù)某?shù)，作為速度指令值被輸送給上述切換器24。
本發(fā)明在一般的沖壓加工中是利用多次反復(fù)相同的加工循環(huán)(即滑塊46具有的第1模與第2模之間的、直接或介由被加工物的間接的沖撞、合模(拉深進入)及開模(脫離))。進而，在以后說明的第1實施方式中，力偏差在各個加工循環(huán)中按預(yù)先確定的時間間隔計算出來。另外，第2及第3實施方式在各個加工循環(huán)中，力偏差根據(jù)滑塊46的位置(同步地)計算出來。
下面說明第1實施方式中的力控制部20的作用。
首先在第1次循環(huán)的沖壓加工動作中，進行反饋控制，使得模具緩沖機構(gòu)50產(chǎn)生預(yù)先確定的力。但這時，第1計算部202在第1次循環(huán)的沖壓動作時間內(nèi)按規(guī)定的時間間隔從由力傳感器14檢測的力檢測值中進行采樣，求出被采樣的力檢測值與來自力指令部12的力指令值的時間系列性偏差，將求出的偏差輸送給學(xué)習(xí)控制部204。學(xué)習(xí)控制部204將這些偏差進行減噪(ノイズカツト)(例如，用低通濾波器等適當?shù)倪^濾器去除高頻率成分)后，存儲在適當?shù)拇鎯ζ?07中。
在第2次循環(huán)的沖壓動作中，學(xué)習(xí)控制部204從被存儲在存儲器207中的第1次循環(huán)的各偏差中求出力的修正值，加在第2次循環(huán)的各偏差上。該修正值例如是對于第2次循環(huán)的第n次的采樣得到的偏差，成為存儲的第1次循環(huán)的第n+1次的采樣得到的偏差。若用具體的數(shù)字例示，則為當?shù)?次循環(huán)的第n次及第n+1次的偏差(即指令值-檢測值)分別為5kg及-2kg時，相對于第2次循環(huán)的第n次的偏差的修正值為第1次循環(huán)的第n+1次的偏差即-2kg。因此，假設(shè)第2次循環(huán)的第n次的偏差為4kg，則在第2次循環(huán)的第n次中，輸送到增益器208的偏差通過加上修正值-2kg為2kg(若是現(xiàn)有的反饋控制，則仍為4kg)。如此，通過在偏差上加上修正值，能夠使若是現(xiàn)有的則過沖的反饋控制中的偏差更接近零。通過在每個循環(huán)中反復(fù)這樣的處理，能夠在循環(huán)中使采樣的所有的偏差向零收斂，由此能夠進行高精度的沖壓加工，同時也能相對于指令值的變化進行高速應(yīng)答。
另外，修正值如上所述，也可以原樣使用前一次的循環(huán)的第n+1次的偏差，但為了收斂的穩(wěn)定性或防止發(fā)散，也可以在偏差1上乘上1以下的適當?shù)某?shù)(例如0.5～0.8)。另外，修正值根據(jù)從伺服電機接受指令到應(yīng)答為止的延遲時間，在進行相位超前等的適當?shù)倪^濾處理后進行相加計算。
圖3是表示包括第2實施方式涉及的控制裝置10a的沖壓機40a的構(gòu)成的圖。沖壓機40a進一步具備用于檢測滑塊46a的位置的線性標度58a，來自線性標度58a的檢測值或檢測信號被輸送到學(xué)習(xí)控制部204a。關(guān)于其他的構(gòu)成，可以與第1實施方式同樣，所以省略說明，在與第1實施方式同樣的構(gòu)成要素上，在其參照符號的末尾附加a。
在上述的第1實施方式中，是按預(yù)先確定的時間間隔對學(xué)習(xí)控制部204處理的一系列沖壓動作中的多個力檢測值進行采樣，與此不同，第2實施方式的學(xué)習(xí)控制部204a是使用對一系列的沖壓動作中的滑塊46a的多個位置的各個檢測的力檢測值。關(guān)于根據(jù)學(xué)習(xí)控制部204a的多個力檢測值的處理方法，可以與第1實施方式的學(xué)習(xí)控制部204同樣。因此，這時也能夠使偏差比現(xiàn)有的反饋控制小，能夠?qū)χ噶钪档淖兓咚賾?yīng)答。
圖4是表示包括第2實施方式的變形例即第3實施方式涉及的控制裝置10b的沖壓機40b的構(gòu)成的圖。與第2實施方式不同的點是其具備為了檢測滑塊46b的位置、取代線性標度安裝在第1伺服電機44b上的第2檢測部60b。因此，在第3實施方式中，來自第2檢測部60b的檢測值或檢測信號被輸送到學(xué)習(xí)控制部204b。學(xué)習(xí)控制部204b的作用與第2實施方式的學(xué)習(xí)控制部204a同樣。關(guān)于其他的構(gòu)成，可以和第1實施方式同樣，所以省略說明，但在與第1實施方式同樣的構(gòu)成要素上，在其參照符號的末尾附加b。
根據(jù)本發(fā)明涉及的模具緩沖機構(gòu)的裝置，通過基于某個加工循環(huán)得到的偏差修正其下一次加工循環(huán)的偏差，能夠減少相對于力的指令值的力的檢測值的偏差，能夠進行高精度且高速的力控制。
參照為了說明而被選定的特定的實施方式說明了本發(fā)明，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說能夠不脫離本發(fā)明的基本概念及范圍地進行多種變更，這是很明確的。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，是在沖壓機械(40)中以伺服電機(54)為驅(qū)動源、產(chǎn)生對上述沖壓機械(40)的滑塊(46)的力的模具緩沖機構(gòu)(50)的控制裝置(10)，其特征在于，包括力指令部(12)，輸出使上述模具緩沖機構(gòu)(50)應(yīng)產(chǎn)生的力的指令值；力檢測部(14)，檢測上述模具緩沖機構(gòu)(50)根據(jù)上述指令值實際產(chǎn)生的力；以及力控制部(20)，根據(jù)上述指令值與上述力檢測部(14)檢測的檢測值的偏差，執(zhí)行對上述伺服電機(54)的力控制，還具備修正部(203)，在第1次沖壓加工循環(huán)之后的第2次沖壓加工循環(huán)中上述力控制部(20)執(zhí)行力控制時，對在上述第1次沖壓加工循環(huán)中上述力控制部(20)執(zhí)行的力控制中實際產(chǎn)生的時間序列的偏差進行修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，上述修正部(203)包括學(xué)習(xí)控制部(204)，根據(jù)上述第1次沖壓加工循環(huán)的上述偏差求出該偏差的修正值；以及計算部(206)，將該修正值與上述第2次沖壓加工循環(huán)的偏差相加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，上述修正部(203)在每一規(guī)定采樣周期讀取上述偏差，生成上述修正值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，上述修正部(203)在每一上述滑塊(46)的規(guī)定位置讀取上述偏差，生成上述修正值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠進行高速且高精度的力控制的模具緩沖機構(gòu)的控制裝置。控制模具緩沖機構(gòu)產(chǎn)生的力的控制裝置利用同樣的沖壓加工循環(huán)反復(fù)進行。控制裝置的修正部根據(jù)某個沖壓加工循環(huán)的時間序列的偏差修正下一個沖壓加工循環(huán)的各偏差。通過反復(fù)這樣的操作，力的檢測值與指令值的偏差向零收斂。因此，能夠使偏差比現(xiàn)有的反饋控制小，能夠針對指令值的變化進行高速應(yīng)答。
文檔編號B21D24/10GK1781619SQ20051012417
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者巖下平輔, 置田肇, 豐澤雪雄, 園田直人 申請人:發(fā)那科株式會社