专利名称：冲压成形方法
技术领域：
本发明涉及利用通过多个驱动源(例如，伺服电动机)驱动滑板(加压板)、进行加压成形的冲压机，一面水平保持滑板、一面进行冲压成形的方法。
背景技术：
用于对工件进行加工成形的冲压机的结构如下，将固定板和滑板相对设置、在其之间、将固定模具固定在固定板上、将可动模具设置在与固定板相对的滑板上，将滑板相对固定板移动，使可动模具相对固定模具开关。在小冲压机上，一个驱动源被设置在滑板中央。滑板大时，只将一个驱动源安装在滑板的中央，不能对滑板均匀加压。因此，利用多个驱动源可以对滑板施加均匀的力，驱动源分别挤压被设置在滑板上的固定处、形成加压面。作为多个驱动源，例如有4个、6个。
如果使滑板相对固定板下降、使可动模具相对固定模具关闭地加压，则通过被成形板向可动模具作用的负荷的大小发生变化的同时，其作用的位置也发生变化。因此，对滑板作用的负荷产生不均衡。负荷从向滑板作用的位置到各个驱动源的距离也发生变化。在此，产生向各驱动源作用的负荷转矩不均衡。
如果使用伺服电动机作为驱动源，则由于作用于驱动源的负荷，伺服电动机的旋转变慢。在此，由于大负荷作用下的驱动源与小负荷作用下的驱动源相比较前进变慢，因此，滑板相对固定板倾斜。由于滑板的倾斜使模具产生倾斜，因此，使模具损伤的情况居多。倾斜小的情况下，虽然不产生模具的损伤，但有时也使工件的成形精度下降。
在此，随着成形的进行，检测滑板的倾斜、进行测定，变化向各驱动源供给的驱动信号、进行调节，消除滑板的倾斜，对滑板的倾斜进行修正。如果一面进行这样的反馈控制一面进行成形，则可以防止在成形期间产生的滑板的倾斜。
但是，如果一面进行反馈控制、消除滑板的倾斜，一面进行成形，则一次成形的时间增加。对工件进行冲压成形时，一般是对相同种类的工件重复成形，成形许多的工件。如果一次成形循环的时间增加，则具有制造许多工件需要很长时间的问题。
发明内容
本发明的目的是提供可以一面水平保持滑板，一面以适合批量生产的快速成形速度进行加压成形的成形方法。
本发明是发现成形中途滑板的滞后是来自施加在滑板上的工件的负荷的函数，根据该函数而形成。
本发明的冲压成形方法是，利用冲压机，所述冲压机具有固定板、滑板以及多个驱动源，该滑板与上述固定板相对设置，并且可以相对上述固定板活动；该多个驱动源使用为了驱动滑板的伺服电动机，为了可以平面状地加压、各驱动源对设置在滑板上的多个卡合处分别加压；求出负荷，所述负荷是在使滑板下降位移、对工件进行加压成形期间的各位移中施加在各驱动源上的负荷；利用各位移中的负荷以及目标速度，该目标速度是在其位移中的上述多个驱动源中的一个驱动源(称为「基准驱动源」)的正式成形时的速度，根据通过速度和负荷表示的从指示位移起的函数、求出消除各驱动源对于各基准驱动源的滞后所需要的各驱动源的速度(称为「补偿速度」)，根据上述补偿速度，使各驱动源动作、进行工件的试行成形，在该试行成形期间测定各驱动源的滞后，修正上述补偿速度，反复进行试行成形，直到其他的驱动源对于基准驱动源的滞后达到规定值以下，如果其他的驱动源对于基准驱动源的滞后达到规定值以下，则用以上确定的各驱动源的速度进行正式的冲压成形。
另外，在上述冲压成形方法中，对于某个驱动源(n)的上述补偿速度(Vn)用Vf+ΔVn(在此，Vf基准驱动源的目标速度，ΔVn从基准驱动源的目标速度Vf起补偿速度的增量，补偿速度利用速度和负荷表示的滞后的函数求出)表示时，最好用计算求出的增量的50～90％使驱动源动作、进行试行成形。
在上述本发明的冲压成形方法中，为了求出向各驱动源作用的负荷，可以进行试行成形、在此期间进行测定，或者通过模拟求出。
图1是表示可以用于本发明的冲压机的正视图。
图2是表示将上部固定板的一部分切开的图1的冲压机的俯视图。
图3是表示可以用于本发明的冲压机的控制系统图。
图4是表示本发明的冲压成形方法的一个实施例的流程图。
图5是表示一例位移与滞后关系的曲线图。
具体实施例方式
首先，参照图1和图2，就可以用于本发明的一例冲压机进行说明。图1是冲压机的正视图，图2是该冲压机的俯视图。在图2中将上部支撑板卸下进行表示。冲压机是下部支撑台10被固定在地面上，上部支撑台30被竖立在下部支撑台上的支柱20保持。在下部支撑台10和上部支撑台30之间设置有可以沿着支柱20进行往复运动的滑板40，滑板与下部支撑台之间具有成形空间。在该成形空间中，冲压用固定模具(下型)81被设置在下部支撑台上、对应固定模具的可动模具(上型)82被设置在滑板的下面，将诸如被成形板放入两模具之间进行成形。
在上部支撑板30上安装4个伺服电动机和减速装置的组合作为驱动源60a、60b、60c、60d。从各驱动源向下方延伸的驱动轴61a、61b、61c、61d通过在上述支撑板上开通的通孔、在滑板40的上面与各卡合部62a、62b、62c、62d卡合。在驱动轴上安装诸如滚珠螺杆、使旋转进行升降变换，通过伺服电动机的旋转，使滑板升降。各驱动源、驱动轴和卡合部构成驱动装置。
多个驱动源60a、60b、60c、60d形成的对滑板的挤压力向滑动面平面状地加压，这些驱动源最好被均匀分布地设置在滑板上。另外，这些驱动源最好产生相互相同大小的挤压力，即，输出相同。
从图2的俯视图可以看出，各卡合部62a、62b、62c、62d被设置在成形空间的成形区域内。并且，在各卡合部62a、62b、62c、62d的附近设置有位移测定器50a、50b、50c、50d。可以使用具有磁尺51和磁头等的磁传感器52的测定器作为位移测定器50a、50b、50c、50d，磁尺51具有磁刻度，磁传感器52对该磁尺具有小间隙地相对设置。通过对于固定的磁尺51相对移动磁传感器52，可以测定其绝对位置和位移速度等。这样的位移测定器是本领域技术人员非常熟悉的线性磁编码器，因此省略更详细的说明。作为位移测定器，也可以使用用光或音波测定位置的测定器。位移测定器50a、50b、50c、50d的磁尺51被安装在基准板70上，位移测定器的磁传感器52被安装在各卡合部62a、62b、62c、62d上的支柱53支撑。在此，基准板70无论滑板40的位置如何、被保持在相同的位置。因此，滑板40被驱动源60a、60b、60c、60d驱动时，可以通过位移测定器50a、50b、50c、50d测定各固定部的位移。
在图1中，基准板70被留有间隙地设置在上部支撑板30的下面，被跨在支柱20之间固定，并且在各驱动轴61a、61b、61c、61d通过的部分上具有通孔71，该通孔71有足够直径，这样驱动轴以及滑板的变形不会对基准板有影响。
在各卡合部62a、62b、62c、62d上，负荷测定器55a、55b、55c、55d被设置在与滑板40之间，可以在各卡合部测定施加在滑板上的负荷。
将冲压机的控制系统图在图3中表示。进行成形之前，事先根据需要将诸如进行成形的品名或各驱动源的速度等从输入装置91向控制装置92输入。控制装置92具有CPU，驱动信号从控制装置92通过接口94被向驱动源60a、60b、60c、60d输送，对各驱动源进行驱动、进行成形。滑板的位移信号从位移测定器50a、50b、50c、50d被输送到控制装置92。并且，各负荷测定器55a、55b、55c、55d测定的施加在滑板上的负荷被向控制装置92输送。
在图4中将根据本发明的一个实施例的成形方法用流程图进行表示。在流程图的步骤1中进行工件的试行成形，在此期间测定施加在被安装在滑板40上的各驱动源60a、60b、60c、60d上的负荷，求出施加在滑板各位移中的驱动源上的负荷。
即，向各驱动源60a、60b、60c、60d供给驱动信号，使伺服电动机旋转，使滑板40下降。模具一旦与被成形板开始接触，施加在滑板上的负荷则开始发生变化。因此，滑板40将要发生倾斜。如果用被安装在驱动源附近的位移测定器50a、50b、50c、50d测定滑板下降的位移，则可以知道各驱动源的进行状况，因此，使行进滞后的驱动源的进行加快。使滑板上安装有各驱动源处的进行相同，使滑板成为水平。一面这样操作一面使滑板整体下降。重复这样的操作使滑板下降，直到成形结束，成形结束后将滑板上升到原来的位置，结束试行成形的一个循环。
在进行该成形的过程中，在每个适当的间隔、每个适当的位移、或每次倾斜达到一定值以上时、每次负荷差达到一定值以上时，利用负荷测定器55a、55b、55c、55d测定滑板的位移和施加在各驱动源上的负荷，将此时的位移和施加在各驱动源上的负荷存储在存储装置93中，在存储装置内作成位移和负荷的关联图表。滑板下降、可动模具在位移l0与被成形板接触，下降到位移l1时，将向各个驱动源60a、60b、60c、60d施加的负荷设定为Pa1、Pb1、Pc1、Pd1。并且，使滑板下降成为位移l2时的各个负荷为Pa2、Pb2、Pc2、Pd2。成形进行、使滑板的成为位移lm时的各个负荷为Pam、Pbm、Pcm、Pdm。这些位移和施加在驱动源上的负荷的关联图表如表1中所示。
表1
施加在各驱动源上的负荷例如在位移l1上、Pa1为最大，Pd1为最小，在位移l2上、Pb2为最大，Pd2为最小地，随着位移负荷的大小和负荷施加的位置发生变化。在位移lm中形成Pam＜Pdm＜Pbm＜Pcm。
在此，进行试行成形，测定施加在各驱动源上的负荷。也可以不对工件进行试行成形，而利用模拟求出各位移中的负荷。
如图5所示，由于施加在位移lm上的各驱动源上的负荷Pam、Pbm、Pcm、Pdm，滑板上的驱动源60a、60b、60c、60d是，驱动源60c的行进最慢，其滞后为δc、驱动源60a的滞后最小，滞后为δa。在图5中，纵轴表示指示位移，横轴表示从指示位移起、在各个驱动源附近的滑板的实际位移的滞后δ。在指示位移lm-1上，没有驱动源的相对滞后，在lm上相对滞后最大，在lm+1上相对滞后消除。在位移lm上，在施加在驱动源上的负荷中，驱动源60a的负荷最小，位移的滞后也最小，因此，该驱动源为基准驱动源。
在从lm-1到lm+1的位移中的驱动源的各个最大滞后δa、δb、δc、δd中，由于δa最小，设为δmin。另外，设定从lm-1到lm+1之间负荷最小的驱动源60a(基准驱动源)的目标速度为Vf。目标速度是正式成形时的该驱动源的速度。在步骤2中，利用施加在驱动源60a、60b、60c、60d上的负荷Pam、Pbm、Pcm、Pdm和驱动源60a的目标速度Vf，求出可以使各驱动源的滞后与驱动源60a的滞后δmin相同的各驱动源n的速度Vn(na、b、c)。
一般，来自负荷P作用的部分的指示位移的滞后δ用其速度V和负荷P的函数表示，因此δ＝f(V、P)。驱动源60a被速度Vf驱动时，通过以下公式可以求出驱动源n的滞后δn与驱动源60a的滞后δmin相同的驱动源的速度Vn。
即，由于从δn-δmin＝0，f(Vn、Pnm)＝f(Vf、Pam)，因此，Vn(n＝b、c、d)。
利用这样求出的各驱动源的速度，在步骤3中进行工件的试行成形。在上面求出的各驱动源n的速度Vn可以说是在基准驱动源的目标速度Vf上加上速度的增量ΔVn。在步骤3的试行成形中，最好利用求出的增量ΔVn的值的50～90％，设定各驱动源的速度。这是作为在从1m-1到lm+1之间具有同样的滞后，将用上面的计算求出的速度Vn适用于lm-1到lm+1之间，因此，将计算求出的速度Vn稍微降低。并且，由于利用计算求出速度的增量，因此将此直接用于冲压机具有危险，因此，最好用小一点的值。在以上的说明中，使用负荷最小的驱动源作为基准驱动源，也可以以其他的驱动源作为基准。如果以其他的驱动源为基准，有可能增量ΔVn成为负数，对此进行注意即可。
在步骤3的试行成形期间测定各驱动源的滞后，在步骤4中求出各驱动源n的滞后的最大值δn，将其中的最小值设定为δmin。在步骤5中，比较各驱动源n的最大滞后δn和最大滞后δn中最小的值δmin，其差比规定值α大的情况下，在步骤6中，修正上述使用的补偿增量ΔVn、重复步骤3、4、5。在此，比较δn和δmin的差的值α是模具不损坏程度的倾斜(例如100μm以下)，虽然这是理所当然需要的，但是，为了提高产品的精度，最好以小于等于10μm，具体是3μm左右为判断基准。
在步骤5中，比较各驱动源n的最大滞后δn和最大滞后δn中最小的值δmin，其差比规定值α小的情况下，在步骤7中，利用以上循环中求出的各驱动源的速度进行正式成形即可。
如果通过反馈控制，一面保持滑板的水平、一面进行工件的冲压成形，则一个循环的冲压成形所需要的时间长。但是，如本发明所述，如果可以保持滑板的水平确定各驱动源的速度，进行正式成形，则可以选择适合于正式成形的快速下降速度，因此，可以在成形期间一面将滑板保持水平，一面用短的时间进行成形。
权利要求
1.一种冲压成形方法，利用冲压机，所述冲压机具有固定板、滑板以及多个驱动源，该滑板与上述固定板相对设置，并且可以相对上述固定板活动；该多个驱动源使用为了驱动滑板的伺服电动机，为了可以平面状地加压、各驱动源对设置在滑板上的多个卡合处分别加压；求出负荷，所述负荷是在使滑板下降位移、对工件进行加压成形期间的各位移中施加在各驱动源上的负荷；利用各位移中的负荷以及目标速度，该目标速度是在其位移中的上述多个驱动源中的一个驱动源(称为「基准驱动源」)的正式成形时的速度，根据通过速度和负荷表示的从指示位移起的函数、求出消除各驱动源对于各基准驱动源的滞后所需要的各驱动源的速度(称为「补偿速度」)，根据上述补偿速度，使各驱动源动作、进行工件的试行成形，在该试行成形期间测定各驱动源的滞后，修正上述补偿速度，反复进行试行成形，直到其他的驱动源对于基准驱动源的滞后达到规定值以下，如果其他的驱动源对于基准驱动源的滞后达到规定值以下，则用以上确定的各驱动源的速度进行正式的冲压成形。
2.如权利要求1所述的冲压成形方法，其特征在于，上述基准驱动源是在多个驱动源中、在其位移中施加最小负荷的驱动源。
3.如权利要求1或2所述的冲压成形方法，其特征在于，对于某个驱动源(n)的上述补偿速度(Vn)用Vf+ΔVn(在此，Vf基准驱动源的目标速度，ΔVn从基准驱动源的目标速度Vf起补偿速度的增量，补偿速度根据由速度和负荷表示的滞后的函数求出)表示时，计算求出的增量的50～90％使驱动源动作、进行试行成形。
4.如权利要求2所述的冲压成形方法，其特征在于，对于某个驱动源(n)的上述补偿速度(Vn)用Vf+ΔVn(在此，Vf基准驱动源的目标速度，ΔVn从基准驱动源的目标速度Vf起补偿速度的增量，补偿速度根据由速度和负荷表示的滞后的函数求出)表示时，计算求出的增量的50～90％使驱动源动作、进行试行成形。
全文摘要
一种冲压成形方法，利用冲压机对工件进行加压成形时，可以一面保持滑板的水平、一面快速地进行加压成形。使用通过伺服电动机驱动的多个驱动源对滑板进行挤压的冲压机。使多个驱动源中的一个驱动源的速度作为正式成形时的目标速度，利用通过驱动源的速度和施加在驱动源上的负荷表示滞后的函数、利用另外求出的负荷、求出可以消除驱动源间的滞后的各个驱动源的速度。根据这样求出的速度，反复进行试行成形，提出可以一面保持滑板的水平、一面以快速进行加压成形的条件。
文档编号B30B1/18GK1694800SQ20038010073
公开日2005年11月9日 申请日期2003年10月9日 优先权日2002年10月23日
发明者二村昭二, 海野敬三 申请人:株式会社放电精密加工研究所