压力机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种压力机，其在压力机的滑块驱动机构与作为其驱动源的电动 机之间不使用离合器，被称为电动压力机。
【背景技术】
[0002] 在压力机中，大体分为机械压力机和电动压力机。
[0003] 1.关于机械压力机
[0004] 机械压力机通常在滑块的驱动机构和电机之间安装有离合器，同时在滑块的驱动 机构上安装有机械式制动器（例如参照专利公开平05 - 318199)。
[0005] 图1是用于说明压力机IOa的构成的示意图，其中压力机IOa是机械压力机。
[0006] 压力机IOa通过主电机Ila经电机皮带轮12a使惯量大的飞轮13a旋转，飞轮13a 的惯性能量通过由摩擦板构成的离合器14a从小齿轮15a传达给主动齿轮16a，驱动曲轴 21a使连杆22a和滑块18a升降。
[0007] 例如，在压力机IOa中，在为了生产运转的前准备阶段进行的模具拆装的设置工 作中，或者在压力机IOa生产运转中加工材料的进出料工作中，有时操作人员不得不进入 滑块18a下方，而滑块18a下方是危险区域。此时，在压力机IOa中，通过放开离合器14a 使滑块18a从主电机Ila即驱动源物理分离，同时启动制动器17a。由于小齿轮15a的驱动 轴受到制动器17a的限制，从而滑块18a的滑动受到机械性限制，滑块18a下方的操作的安 全性得到保障。
[0008] 由于在这样的机械压力机中滑块的停止状态是滑块从驱动源物理分离且由制动 器机械性限制移动的、所谓的"安全停止状态"，所以即使在例如手动送料的冲压操作中操 作人员的安全性也得到保障。
[0009] 相反，一般的电动压力机在电动机和驱动机构之间没有离合器。
[0010] 2.关于电动压力机
[0011] 图2是用于说明压力机IOb结构的示意图，其中压力机IOb是电动压力机。
[0012] 压力机IOb例如通过伺服电机11使具有小齿轮15的驱动轴旋转，从小齿轮15向 主动齿轮16传送驱动力并驱动曲轴21使连杆22和滑块18升降。伺服电机11如图所示 与小齿轮15或者直接连接，或者通过减速用齿轮连接。制动器17设置在与驱动轴的伺服 电机11相反的一侧。
[0013] 这样，压力机IOb在伺服电机11和滑块18之间不存在离合器。其原因是由于电 动压力机必须通过数值控制来操控滑块18的位置和速度等，所以伺服电机11的旋转角和 旋转量与滑块18的位置彼此间必须是固定的关系。从而，在电动压力机中，伺服电机11的 驱动轴和滑块18 -直是物理连接，伺服电机11的旋转与滑块18的升降动作直接相关。
[0014] 压力机IOb中滑块18的停止存在两种状态，即在冲压运转准备前制动器17启动 且切断给伺服电机11的电力的所谓"安全停止状态"，以及在冲压运转准备中或冲压临时 停止中放开制动器17的状态下并对伺服电机11提供电力的"待机停止状态"。
[0015] 例如在压力机IOb的设置工作和加工材料的进出料工作中，有时操作人员不得不 进入滑块18的下方，而滑块18的下方是危险区域。
[0016] 此时，在安全停止状态下，由于切断伺服电机11的动力源的同时制动器17启动， 这使小齿轮15的驱动轴受到限制，所以在滑块18的下方的操作中的安全性得到保障。
[0017] 相反，在待机停止状态下，总是基于来自滑块18和伺服电机11的位置信息来控制 给伺服电机11的电力供给使其动作以维持滑块的停止位置。因此，需要解决例如控制系统 的故障或噪声等干扰导致的伺服电机11的错误动作的方法。
[0018] 再有，在待机停止状态下，由于压力机IOb具有滑块18的未图示的反平衡机构，所 以为了对应滑块18的停止位置而继续保持该滑块18的位置，伺服电机11必须连续产生规 定扭矩。从而，伺服电机11在待机停止状态期间继续消耗电力。
[0019] 3.关于电动压力机的安全性提高
[0020] 在以下的文献中可以看到用于提高电动压力机中的安全性的现有技术。
[0021] 专利公开2007 - 319917提出一种机械式电动压力机，其特征在于伺服电机的电 机轴与具有制动器和离合器的机械式压力机的离合器侧的驱动轴或套筒相连接。该机械式 电动压力机在异常时可通过离合器立即切断动力，启动制动器使其停止。
[0022] 但是，如上所述，在电动压力机中采用离合器是困难的。
[0023] 专利公开2002 - 283100提出一种伺服压力机的控制装置，其在原本的控制装置 外还安装有超限监视装置，基于检测滑块位置的线性标尺给出的位置信息，对启动信号的 异常监视、点动运转时的速度偏离阈值或突然停止时的制动距离偏离阈值等作出判断。
[0024] 专利公开平10 - 277800提出一种伺服压力机的控制装置，其中，分别进行与电 动压力机的控制相关的不同处理（设定数据输入、伺服位置指令运算及伺服速度指令运算 等）的三个CPU彼此在两个CPU间互发看门狗信号，校验对方的看门狗信号是否正常，彼此 对其他的计算机异常进行监视，有异常时使压力机紧急停止。
[0025] 专利公开2009 - 160622提出一种电动伺服压力机的控制装置，其根据电动压力 机的突然停止指令，以从旋转停止控制开始执行起已经过规定时间为条件，使电动压力机 的机械式制动器对伺服电机的输出实际发挥作用进行制动，同时停止电子控制或驱动电源 供给中的至少一个。
[0026] 但是，专利公开2002 - 283100、专利公开平10 - 277800、专利公开2009 - 160622 的电动压力机是针对控制上的异常监视和该异常监视结果导致的突然停止指令而使运转 中的冲压滑块停止的技术，无法在待机停止状态下使安全性进一步提高。
[0027] 4.关于点动运转中的待机停止状态
[0028] 此处，使用图3和图4对以往的电动压力机的控制的概要和点动运转中的待机停 止状态进行说明。
[0029] 图3是用于说明图2的压力机IOb的控制部的框图。
[0030] 压力机IOb具有作为电动机的例如给伺服电机11提供电力的电力供给系统30、 操作压力机IOb的操作部40、控制压力机IOb的控制部50b、检测压力机IOb的状态的检测 部。
[0031] 电力供给系统30具有与交流电源31连接的电源转换器32、能量存储装置33、逆 变器34及动力切断部35。
[0032] 操作部40具有运动设定部41、运行选择部42及双手操作部43。
[0033] 控制部50b具有压力控制部51、运动指令部52、运动控制部53、制动器控制部54。
[0034] 检测部具有电机编码器61、曲轴编码器62及安全防护装置63。
[0035] 另外，在本实用新型的实施方式中对各操作部进行详细说明。
[0036] 冲压的运转冲程有在模具的设置工作等中使用的"点动运转"、材料的取出和插入 由操作人员进行，之后操作人员进行冲压运转操作的在单发冲压操作中使用的"安全一冲 程运转"、以及通过与可自动提供加工材料的送料器装置相配合，在送料器和冲压机自动进 行生产的连续冲压操作中使用的"连续运转"，在运行选择部42中选择运转冲程。
[0037] 图4是用于说明在运行选择部42中选择了"点动运转"时压力机IOb的动作的时 序图。
[0038] 使用图3说明的电源转换器32、逆变器34、各编码器61、62,以及包含压力控制部 51等的控制部50b全部正常时，"系统正常"项目为ON(指图中的Hi的状态，下同）。
[0039] 示出了使用光幕作为安全防护装置63时，"光幕透光"项目在透光时（即不存在遮 盖光蒂的进入物等时）为ON。
[0040] 点动运转是在冲压启动信号为ON期间，滑块18动作，冲压启动信号变为OFF则滑 块18立即停止的动作。例如在时刻al冲压启动信号变为OFF后，伺服电机11减速，在时 刻a2停止。而在时刻a3冲压启动信号变为ON后，伺服电机11开始转动，滑块18开始运 动。
[0041] 在该点动运转中，在时刻a2~时刻a3期间，冲压启动信号为0FF，且伺服电机11 也不产生速度，但待机停止信号仍为0N，是待机停止状态。该待机停止状态是指伺服电机 11表现为停止，但处于继续保持现在位置的伺服锁定状态。此时，存在例如控制系统的故障 和噪声等干扰导致伺服电机11发生动作错误的可能性。再有，为了在待机停止状态期间， 继续保持滑块18的位置，伺服电机11继续消耗电力。
[0042] 再有，在冲压运转中的时刻a4,例如其他操作人员接近冲压的危险区域时，如果安 全防护装置63的光幕被遮挡的话，则光幕透光为0FF、伺服电机11立即开始减速。而且，通 过电机编码器61等给出的信号确认了伺服电机11已停止后，接触信号和制动信号为0FF， 给伺服电机11的电力的供给被切断而制动器17启动，呈安全停止状态。
[0043] 之后，由于在时刻a7光幕透光再次设置为ON后，接触信号设置为ON向伺服电机 11提供电力，且制动信号设置为ON制动器17呈放开状态，所以伺服电机11呈可随时动作 的待机停止状态。
[0044] 压力机IOb如果是小型的电动压力机的话，由于滑块18面积小，所以可用光幕的 透光来对操作人员不在危险区域内进行确定，但大型的电动压力机由于滑块18的面积大， 所以有在已完全进入危险区域内的状态下光幕透光的问题。
[0045] 从而，在这种大型冲压机的情况下，实际进行的是即便光幕透光也不会立刻呈待 机停止状态，通过目测确认操作人员不在危险区域，按图3中未说明的专用的重置键后转 为待机停止状态的控制。
[0046] 5.关于安全一冲程中的待机停止状态
[0047] 接着，用图3和图5对以往的电动压力机的安全一冲程中的待机停止状态进行说 明。