专利名称：模具缓冲控制装置及模具缓冲控制方法
技术领域：
本发明涉及与压力机械的滑块的动作同步地控制缓冲垫的动作的模具缓冲控制装置及模具缓冲控制方法。
背景技术：
为了防止在深冲加工中起皱，在压力机械上设置模具缓冲装置(以下，简称为模具缓冲器)。以往的模具缓冲器，采用油压或空气压产生驱动缓冲垫升降的缓冲压。为了提高压力机械的深冲加工性，防止工件断裂或变形，需要高精度控制模具缓冲器的缓冲压，尤其需要高精度控制缓冲垫下降动作时的缓冲压。
只利用空气压的模具缓冲器，在缓冲垫动作时，不能高精度控制缓冲压。利用油压的模具缓冲器，在缓冲垫动作时，能够通过控制油压高精度控制缓冲压。但是，问题是油压机器的结构复杂，此外需要严格的保养·管理。为此，近年来，具有结构简单、并且不需要严格的保养·管理的电动伺服电机的模具缓冲器引人注目。
在特开平10-202327号公报中，公开了具有旋转式的电动伺服电机的模缓冲器的控制技术。图18是表示以往的压力机械及其控制系统的图示。
在这里所示的压力机械中，滑块2与滑块机构1内的曲轴的偏心部连结。滑块2根据曲轴的旋转升降运动。在曲轴上设置编码器，根据曲轴的旋转，从编码器向调节器100输出信号。调节器100采用该信号求出滑块2的位置。
此外，在这里所示的压力机械中，伺服电机16的输出轴与滚珠螺杆112的螺杆部112b连结，该螺杆部112b螺合在缓冲垫11上。如果滚珠螺杆112的螺杆部112b根据伺服电机16的旋转而旋转，则缓冲垫11就沿着螺杆部112b升降运动。在伺服电机16上设置编码器，根据伺服电机16的旋转，从编码器19向调节器100输出信号。调节器100采用该信号求出缓冲垫的位置。
在滑块2从上死点移动1个行程中的初期，调节器100根据滑块2的位置，控制缓冲垫11的位置。通过此控制，缓冲垫11，以比滑块2的下降速度低的速度下降，且在规定位置与上模3a和工件4接触的方式运动。如果上模3a和工件4接触，缓冲垫11就开始接受滑块2的负载。此时，伺服电机16的电流值变化。如果检测到该电流变化，调节器100就基于电流值求出缓冲压，以求出的缓冲压追踪预先设定的缓冲压的压力图形的方式控制伺服电机16。于是，缓冲垫11一边产生向上的作用力一边下降，到达下死点。
控制的误差影响深冲加工性，成为工件4的断裂或变形的原因。因而，调节器100，需要以求出的缓冲压追踪设定的压力图像的方式控制缓冲垫11的运动。
关于缓冲垫的动作的精度，例如在上述特开平10-202327号公报中存在问题。一般，反馈控制必须是测定控制对象物上的物理量，基于该测定值控制控制对象物的闭环方式。只要进行缓冲垫的缓冲压的反馈控制，就需要测定在缓冲垫产生的负载。
可是在特开平10-202327号公报中，不从缓冲垫侧测定任何物理量，只不过测定驱动缓冲垫的伺服电机的电流值。尽管在缓冲垫产生的负载和伺服电机的电流值具有某种程度的相对的关系，但也不一定说具有一定的关系。因而，严格地讲，上述特开平10-202327号公报的反馈控制可以说未形成闭环。从此点考虑，在上述特开平10-202327号公报的技术中，有不能高精度控制缓冲垫的动作的顾虑。在最严重时工件发生断裂或变形。
发明内容
本发明是鉴于以上的事实而提出的，其目的在于提供一种以闭环进行缓冲压的反馈控制，高精度地控制缓冲垫的缓冲压的模具缓冲控制装置及模具缓冲控制方法。
第1发明是一种用于控制缓冲垫的动作的模具缓冲控制装置，其特征在于，具有
垫驱动机构，其一边施加向上的作用力一边升降驱动缓冲垫；负载测定机构，其用于测定在缓冲垫产生的负载；时机检测机构，其用于检测所述负载的发生时机和消失时机；控制机构，其在时机检测机构检测到负载的发生时机后，至检测到负载的消失时机的期间，以负载测定机构测定的负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式，控制垫驱动机构。
第2发明如第1发明所述，其特征在于所述负载测定部具有应变仪，用于测定所述缓冲垫或支撑所述缓冲垫的支撑体的变形；采用应变仪的测定结果，求出相当于负载的值。
第3发明如第1发明所述，其特征在于所述负载测定部具有夹装在所述缓冲垫和所述垫驱动机构之间的油压室、测定油压室内的压力的压力传感器；采用压力传感器的测定结果，求出相当于负载的值。
说明第1～第3发明。
在压力机械的滑块的下部设置上模，在模具缓冲器的缓冲垫的上方设置工件。如果随着滑块的下降运动，上模和工件接触，就在缓冲垫产生起因滑块的载荷产生的负载。并且，缓冲垫通过伺服电机的驱动，一边产生向上的作用力，一边与缓冲垫同步，下降到下死点(垫驱动机构)。
在缓冲垫的侧面粘贴应变仪。通过该应变仪，作为负载测定在缓冲垫产生的压力即缓冲压(负载测定部)。将应变仪的测定值输出给垫控制部。如果在缓冲垫产生压力，应变仪的测定值就达到规定值以上。在垫控制部，检测该时机，判断滑块下降运动，上模和工件接触。此外，如果缓冲垫的压力消失，应变仪的测定值就下降到规定值以下。在垫控制部检测该时机，判断滑块从下死点旋转上升运动(时机检测部)。在垫控制部，预先设定缓冲压的压力图形。从负载的发生时机到消失时机的之间，垫控制部比较测定的压力值和设定的压力图形，以压力值追踪压力图形的方式，控制伺服电机(控制部)。
也可以代替应变仪，采用压力传感器测定在缓冲垫产生的负载。在此种情况下，对于缓冲垫和伺服电机的动力传递系统，在接受缓冲垫的载荷的部分上设置油压室。并且，通过压力传感器测定该油压室内的压力。
根据第1～第3发明，直接从控制对象物的缓冲垫测定表示负载的值，进行反馈控制。
第4发明如第1发明所述，其特征在于在压力机械的1个加工工位，具有多个所述缓冲垫、多个所述垫驱动机构、多个所述负载测定机构、多个所述控制部，独立控制各缓冲垫的动作。
说明第4发明。
在压力机械的1个加工工位设置多个垫。
在各缓冲垫的侧面粘贴应变仪，根据该应变仪，作为负载测定在对应的缓冲垫产生的压力即缓冲压。应变仪的测定值输出给垫控制部。在垫控制部，预先设定与各缓冲垫对应的缓冲压的压力图形。垫控制部比较测定的压力值和设定的压力图形，以压力值追踪压力图形的方式，控制对应的伺服电机。
根据第4发明，直接从控制对象物即各缓冲垫，测定表示负载的值，对各缓冲垫分别进行独立的反馈控制。
第5发明是用于控制缓冲垫的动作的模具缓冲控制方法，其特征在于，包括位置控制工序，测定缓冲垫的位置，以位置测定值追踪预先设定的位置图形的方式，控制缓冲垫的位置，负载控制工序，测定在缓冲垫产生的负载，以负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式，控制在缓冲垫产生的负载；在缓冲垫开始产生负载的时机，从所述位置控制工序切换到所述负载控制工序。
说明第5发明。
在压力机械上，为了缓和上模和工件接触时的冲击，进行预备加速。在该预备加速期间，测定缓冲垫的位置，比较该位置测定值和预先设定的位置图形，以位置测定值追踪位置图形的方式，进行控制伺服电机的所谓位置反馈控制。
如果上模和工件接触，缓冲垫就开始产生负载。检测在缓冲垫产生的负载，或在缓冲垫到达上模和工件接触的位置后，测定在缓冲垫产生的负载，比较该负载测定值和预先设定的负载图形，以负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式，进行控制伺服电机的所谓压力反馈控制。
如此，在上模和工件接触的时机，从位置反馈控制切换到压力反馈控制。
根据第5发明，在预备加速期间，直接从控制对象物即各缓冲垫，测定表示位置的值，进行反馈控制。在预备加速后，直接从控制对象物即缓冲垫，测定表示位置的值，进行反馈控制。
根据本发明，由于按需要控制缓冲垫的压力反馈控制的定时，进行反馈从缓冲垫本体测定的缓冲压的闭环的压力反馈控制，因此能够高精度地缓冲垫的缓冲压。因而能够提高压力机的加工性。
此外，根据第4发明，由于能够局部地变化1个加工工位内的缓冲压，所以能够更加提高压力机械的精度。
图1是表示压力机械的构成的模式图。
图2是第1实施方式的模具缓冲器的模式图。
图3是第1实施方式的模具缓冲器的俯视图。
图4是在第1实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
图5是表示滑块和模具缓冲垫的动作的图示。
图6是第2实施方式的模具缓冲器的模式图。
图7是第3实施方式的模具缓冲器的模式图。
图8是第3实施方式的模具缓冲器的俯视图。
图9是在第3实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
图10是第4实施方式的模具缓冲器的模式图。
图11是第4实施方式的另一方式的模具缓冲器的模式图。
图12是第5实施方式的油压回路图。
图13是在第5实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
图14是第5实施方式的另一方式的油压回路图。
图15是第5实施方式的另一方式的油压回路图。
图16是说明缓冲垫及其驱动机构的配置的图示。
图17A～图17D是1个加工工位的俯视图。
图18是表示以往的压力机械及其控制系统的图示。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
图1是表示压力机械的构成的模式图。
在压力机械上，相互对向地设置位于上部的滑块2和位于下部的垫板8。滑块2从上方的滑块驱动机构1接受动力，进行升降运动。在滑块2的下部安装上模3a。另外，垫板8固定在床身9的上部，在垫板8的上部安装下模3b。在垫板8及下模3b上设置上下方向贯通的多个孔，在该孔内贯穿缓冲销7。缓冲销7的上端抵接在设于下模3b的凹部上的压料圈5的下部，缓冲销7的下端抵接在设在床身9内的模具缓冲器10的缓冲垫11上。在床身9的内壁面间设置横梁6，用横梁6支撑模具缓冲器10。
图2是第1实施方式的模具缓冲器的模式图。图3是第1实施方式的模具缓冲器的俯视图。
在模具缓冲器10中，缓冲垫11，经由滚珠螺杆12、连结部件25、大带轮13、皮带14和小带轮15，而与伺服电机16的旋转轴连结。在缓冲垫11和伺服电机16的之间相互的动力传递自如。在缓冲垫11的下部，连结滚珠螺杆12的螺母部12a。滚珠螺杆12的螺杆部12b螺合在螺母部12a内。螺杆部12b的下部连接在连结部件25上。连结部件25，由轴承等轴支撑在横梁6上，其下部连结在大带轮13上。小带轮15连结在伺服电机16的旋转轴上。在大带轮13和小带轮15上悬挂皮带14，相互的动力传递自如。
旋转式的伺服电机16具有旋转轴，通过供给电流，旋转轴正逆旋转。如果向伺服电机16供给电流，旋转轴旋转，小带轮15、大带轮13、连结部件25、螺杆部12b就旋转运动。随着螺杆部12b的旋转运动，螺母部12a沿螺杆部12b，上下方向即升降方向直线运动。于是，缓冲垫11与螺母部12a一同升降运动。通过控制供给伺服电机16的电流，控制施加给缓冲垫11的作用力即在缓冲垫11产生的缓冲压。
在缓冲垫10上设置各种测定装置。为了测定在缓冲垫11产生的负载，在缓冲垫11的侧面粘贴应变仪17。通过该应变仪17，测定在缓冲垫11产生的压力。此外在缓冲垫11和床身9的之间设置以升降方向作为测定方向的线位移传感器18。线位移传感器18中的刻度部18a设在床身9的内壁面上，头部18b以接近刻度部18a的方式固定在缓冲垫11侧。随着缓冲垫11的升降运动，头部18b沿刻度部18a移动。通过该线位传感器18测定缓冲垫11的升降位置。编码器19设在伺服电机16的旋转轴的周围。通过该编码器19测定伺服电机16的旋转速度。将各测定值输入给垫控制部30，输出向伺服电机16供给电流。关于垫控制部如后述。
另外，在缓冲垫11的各侧面和与各侧面对向的床身9的内壁面的之间设置1个以上的导向件21。导向件21由相互卡合的一对内导向件21a和外导向件21b构成，在缓冲垫11的各侧面设置内导向件21a，在床身9的内壁面上设置外导向件21b。导向件21向升降方向引导缓冲垫11。
下面，说明模缓冲器的反馈控制。
图4是在第1实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
垫控制部30具有调节器31和放大器32。在调节器31，设定表示时间(或冲压角度或滑块位置)和在缓冲垫11产生的压力即缓冲压的所要求的对应关系的压力图形、和表示时间(或冲压角度或滑块位置)和缓冲垫11的位置的所要求的对应关系的位置图形。在调节器31中，采用压力图形，求出与时间(或冲压角度或滑块位置)对应的缓冲压，作为压力控制信号Sp输出。此外，采用位置图形，求出与时间(或冲压角度或滑块位置)对应的缓冲位置，作为位置控制信号Sh输出。在放大器32输入压力控制信号Sp、位置控制信号Sh及其它测定值。然后从放大器32输出向伺服电机16供给电流I。在放大器32中，进行压力反馈控制或位置反馈控制的任何一种，两者按规定的定时切换。
其中所需说明的是，压力图形中的“压力”是包含在缓冲垫11上产生的负载及在缓冲垫11的部件上产生的变形的。这是因为其与负载和变形有相互关联的关系。另外，在如实施例4-5那样设置油压室19时，也可以利用油压室19内的油压。
这里，关于在垫控制部30进行的反馈控制，首先说明压力反馈控制。
用应变仪17测定在缓冲垫11产生的压力即缓冲压，其值作为压力反馈信号Spf输出给压力比较部33。在压力比较部33，比较压力反馈信号Spf的值和压力控制信号Sp的值，生成压力修正信号Spc。将压力修正信号Spc输出给压力控制部34。在压力控制部34，基于压力修正信号Spc，求出伺服电机16的适当的速度，生成电机速度控制信号Sr1。将电机速度控制信号Sr1输出给速度比较部35。
用编码器19测定伺服电机16的旋转速度，将其值作为速度反馈信号Srf，输出给速度比较部35。在速度比较部35，比较电机速度控制信号Sr1(在位置反馈控制时为Sr2)的值和速度反馈信号Srf的值，生成速度修正信号Src。将速度修正信号Src输出给速度控制部36。在速度控制部36，基于速度修正信号Src，求出向伺服电机16的适当的电流值，生成电流控制信号Sc。将电流控制信号Sc输出给电流比较部37。
由电流检测部39测定供给伺服电机16的电流，将其值作为电流反馈信号Scf输出给电流比较部37。在电流比较部37，比较电流控制信号Sc的值和电流反馈信号Scf的值，生成电流修正信号Scc。将电流修正信号Scc输出给电流控制部38。在电流控制部38，基于电流修正信号Scc，求出向伺服电机16的适当的供给电流I。将供给电流I输出给电流检测部39，同时供给伺服电机16。于是，伺服电机16驱动缓冲垫11。此时缓冲垫11一边产生向上的作用力，一边下降运动。得到如此设定的缓冲压。
下面，说明位置反馈控制。
用线位移传感器18的头部18b测定缓冲垫11的高度位置，其值作为位置反馈信号Shf输出给位置比较部43。在位置比较部43，比较位置反馈信号Shf的值和位置控制信号Sh的值，生成位置修正信号Shc。将位置修正信号Shc输出给位置控制部44。在位置控制部44，基于位置修正信号Shc，求出伺服电机16的适当的速度，生成电机速度控制信号Sr2。将电机速度控制信号Sr2输出给速度比较部35。速度比较部35以后的信号的流向与压力反馈控制相同。
另外，在垫控制部30，也可以使调节器31侧具有控制到速度控制部36的功能，使放大器32侧具有电流比较部37以后的功能。
通过切换部45的开关操作，切换压力反馈控制和位置反馈控制。在本实施方式中，在检测上模和工件接触的第1切换时机的情况下，从位置反馈控制向压力反馈控制切换，在检测缓冲垫11到达下死点的第2切换时机的情况下，从压力反馈控制向位置反馈控制切换。
第1切换时机，是在缓冲垫11的下降时应变仪17的测定值达到第1阈值时(上模和工件接触，开始产生缓冲垫11的压力时)或线位移传感器18的头部18b的测定值达到第1规定位置时(缓冲垫11达到上模和工件接触的位置时)。第2切换时机，是在缓冲垫11的下降时，应变仪17的测定值达到第2阈值时(上模和工件分离，缓冲垫11的压力消失时)或线位移传感器18的头部18b的测定值达到第2规定位置时(缓冲垫11达到下死点时)。
下面，采用图4、图5，说明缓冲垫11的动作与压力·位置反馈控制的关系。
图5是表示滑块和模具缓冲器的动作的图示，表示伴随时间变化的滑块和模具缓冲器的位置的变化。
在压力机械上，为了缓和上模和工件接触时的冲击，进行缓冲垫11的预备加速。从时刻t1到t2的之间进行预备加速。此间，在垫控制部30进行位置反馈控制，以位置测定值追踪预先设定的位置图形的方式，控制缓冲垫11的位置。缓冲垫11根据其结果下降。
在时刻t2(第1切换时机)，上模和工件接触。此时，在垫控制部30的切换部45，切换开关。从位置反馈控制向压力反馈控制切换。从时刻t2到t3的期间，滑块2和缓冲垫11形成一体下降，深冲加工工件。此时，在垫控制部30进行压力反馈控制，压力测定值追踪预先设定的压力图形的方式，控制施加给缓冲垫11的作用力。缓冲垫11根据其结果下降。
在时刻t3(第2切换时机)，滑块2和缓冲垫11到达下死点。此时，在垫控制部30的切换部45，切换开关，从压力反馈控制向位置反馈控制切换。从时刻t3到t4的之间，滑块2和缓冲垫11形成一体，只上升辅助提升的量。从时刻t4到t5的之间，缓冲垫锁定，暂时停止上升运动。在时刻t5缓冲垫11再次开始上升运动。以上，时刻t3以后，在垫控制部30进行位置反馈控制，位置测定值追踪预先设定的位置图形，控制缓冲垫11的位置。缓冲垫11根据其结果上升。
另外，在本实施方式中，测定在缓冲垫11产生的压力即缓冲压，进行压力反馈控制，但基于施加给缓冲垫11的作用力进行反馈控制，也属于压力反馈控制的一种。
根据第1实施方式，由于按需要控制缓冲垫的压力反馈控制的定时，进行反馈从缓冲垫本体测定的缓冲压的闭环的压力反馈控制，因此能够高精度地缓冲垫的缓冲压。因而能够提高压力机的加工性。
可是，本发明，能够用于多种模具缓冲器。下面按实施例2～实施例6说明其中的一部分。
图6是第2实施方式的模具缓冲器的模式图。关于图6所示的模具缓冲器50，只说明与图2所示的模具缓冲器10不同的部分。
在模具缓冲器50中，缓冲垫11，经由滚珠螺杆52、连结部件55、大带轮13、皮带14和小带轮15，与伺服电机16的旋转轴连结。在缓冲垫11和伺服电机16的之间相互的动力传递自如。在缓冲垫11的下部连结滚珠螺杆52的螺杆部52b。滚珠螺杆52的螺杆部52b螺合在螺母部52a内。螺杆部52b的下部连接在连结部件55上。连结部件55，由轴承等轴支撑在横梁6上，其下部连结在大带轮13上。小带轮15连结在伺服电机16的旋转轴上。在大带轮13和小带轮15上悬挂皮带14，相互的动力传递自如。
如果向伺服电机16供给电流，旋转轴旋转，小带轮15、大带轮13、连结部件55、螺母部52a就旋转运动。随着螺母部52a的旋转运动，螺杆部52b沿螺母部52a，在上下方向即升降方向直线运动。于是，缓冲垫11与螺杆部52b一同升降运动。通过控制供给伺服电机16的电流，控制施加给缓冲垫11的作用力即在缓冲垫11产生的缓冲压。
在模具缓冲器50中，关于应变仪17、线位移传感器18、编码器19、垫控制部30，与第1实施方式的模具缓冲器10相同。此外，在垫控制部30，进行与第1实施方式的反馈控制相同的反馈控制。
根据第2实施方式，能够得到与第1实施方式的同样的效果。
图7是根据第3实施方式的模具缓冲器的模式图。图8是根据第3实施方式的模具缓冲器的俯视图。关于图7、图8所示的模具缓冲器60，只说明与图2所示的模具缓冲器10不同的部分。
在缓冲垫11的各侧面和与其各侧面对向的床身9的内壁面的之间设置直线伺服电机61。直线伺服电机61由一对线圈部61a和磁铁部61b构成，在缓冲垫11的各侧面上设置线圈部61a，在床身9的内壁面上设置磁铁部61b。也可以与之相反，在缓冲垫11的各侧面上设置磁铁部61b，在床身9的内壁面上设置线圈部61a。另外，在图7中，只在缓冲垫11的右侧面及对向的床身9的内壁面上示出直线伺服电机61。但是，实际上如图8所示，可在缓冲垫11的各侧面及对向的床身9的内壁面上设置直线伺服电机61。
当在缓冲垫11上设置线圈部61a的情况下，如果线圈部61a励磁，就在线圈部61a和磁铁部61b的之间作用引力及排斥力，线圈部61a及缓冲垫11接受升降方向的作用力。当在缓冲垫11上设置磁铁部61b的情况下，如果线圈部61a励磁，就在线圈部61a和磁铁部61b的之间作用引力及排斥力，线圈部61a及缓冲垫11接受升降方向的作用力。如果控制供给线圈部61a的电流，就能够控制施加给缓冲垫11的作用力即在缓冲垫11产生的缓冲压。
在缓冲垫11的下部设置由活塞和气缸构成的空气压式的平衡器62。虽未图示，但平衡器62的活塞从下方由横梁6支撑。如此，由于缓冲垫11经由平衡器62被横梁6支撑，因此隔断直线伺服电机61的电源，即使线圈部61a和磁铁部61b的之间磁力消失，缓冲垫11也不会向下方落下。
在模具缓冲器60中，关于应变仪17、线位移传感器18、垫控制部30，与第1实施方式的模具缓冲器10相同。
关于反馈控制，也基本上与第1实施方式的模具缓冲器10相同。但是由于旋转式的伺服电机和直动式的伺服电机在结构上有差异，所以电机速度的反馈控制系统稍有不同。这里只说明此部分。
图9是在第3实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
所谓直线伺服电机61的速度，是指线圈部61a相对于磁铁部61b的相对速度，即缓冲垫11的升降速度。通过按时间微分变位量(变位量相对于时间的导数)，求出缓冲垫11的升降速度。基于由头部18b测定的位置信号进行微分，其值作为速度反馈信号Svf，输出给速度比较部35。在速度比较部35，比较电机速度控制信号Sv1(在位置反馈控制时为Sv2)的值和速度反馈信号Svf的值，生成电机速度修正信号Svc。将电机速度修正信号Svc输出给速度控制部36。在速度控制部36，基于电机速度修正信号Svc，求出供给伺服电机16的适当的电流值，生成电流控制信号Sc。将电流控制信号Sc输出给电流比较部37。
另外，压力反馈控制系和电流反馈控制系与第1实施方式相同。
根据第3实施方式，能够得到与第1实施方式的同样的效果。
此外，根据第3实施方式，伺服电机和缓冲垫之间的动力传递，不是通过采用齿轮、或皮带、或滚珠螺杆等的咬合部件的机械接触进行，而是通过采用磁力的非接触进行。因此，无动力传递时的机械声音，能降低压力机械的运转声音。
此外，根据第3实施方式，与采用旋转式的伺服电机时相比，部件数少。因此易于模具缓冲器的维护。
图10是根据第4实施方式的模具缓冲器的模式图。关于图10所示的模具缓冲器70，只说明与图2所示的模具缓冲器10不同的部分。
在模具缓冲器70中，缓冲垫11，经由冲头杆73、活塞74、滚珠螺杆72、连结部件75、大带轮13、皮带14和小带轮15，与伺服电机16的旋转轴连结。在缓冲垫11和伺服电机16的之间，相互的动力传递自如。
在缓冲垫11的下部连接柱状的冲头杆73。冲头杆73沿其侧面，由冲头导向件76滑动自如地支撑。冲头导向件76自如地安装在横梁6上。如果将冲头导向件76固定在横梁6上，冲头杆73就一边支撑在冲头导向件76上，一边升降运动。冲头导向件76，向升降方向引导冲头杆73及连结在冲头杆73上的缓冲垫11。
在冲头杆73的下部形成在下方向具有开口的气缸73a，在气缸73a的内部滑动自如地收容活塞74。用气缸73a的内壁面及活塞74的上面形成油压室77。油压室77的轴心、与冲头杆73及滚珠螺杆72的轴心在同轴上。在油压室77内充填冲击缓和用的压力油。油压室77的压力油缓和上模和工件接触时产生的冲击。
另外，如图11所示，也可以在油压室77上连通管路85，用于向油压室77供给压力油及从油压室77排出压力油。在油压室77上，经由管路85，连接图12、图14、图15所示的油压回路。关于这些油压回路的详细情况，在实施例5中叙述。
活塞74的下端，抵接在滚珠螺杆72的螺杆部72b的上端上。在活塞74的下端形成球面状的凹面74a，在与该凹面74a对向的螺杆部72b的上端，形成球面状的凸部72c。相反，也可以在活塞78的下端形成凸面，在螺杆部72b的上端形成凹面。尽管螺杆部72b这样的棒状部件克服作用于端部的轴向的力的能力强，但克服弯矩的能力弱。如果螺杆部72b的上端是球面形状，假使缓冲垫11倾斜，在螺杆部72b的上端发生弯矩，也只向螺杆部72b整体作用轴向的力。通过如此的结构，能够防止偏心负载造成的螺杆部72b的损伤。
在滚珠螺杆72的螺母部72a和大带轮13的之间夹装连结部件75，连结部件75由轴承等轴支撑在横梁6上。在伺服电机16的旋转轴上连结小带轮15。在大带轮13和小带轮15上悬挂皮带14，相互的动力传递自如。
如果向伺服电机16供给电流，旋转轴旋转，则小带轮15、大带轮13就旋转运动。由于大带轮13、连结部件75和螺母部72a为一体，所以螺母部72a与大带轮13的旋转一同旋转运动，随着螺母部72a的旋转运动，螺杆部72b沿螺母部72a，在上下方向即升降方向上直线运动。于是，缓冲垫11与螺杆部72b、活塞74、冲头杆73一同升降运动。通过控制供给伺服电机16的电流，控制施加给缓冲垫11的作用力即在缓冲垫11产生的缓冲压。
在模具缓冲器70中，关于应变仪17、线位移传感器18、编码器19、垫控制部30，与第1实施方式的模具缓冲器10相同。此外，在垫控制部30，进行与第1实施方式的反馈控制同样的反馈控制。
另外，应变仪17也可以不设在缓冲垫11的侧面，而设在冲头杆73的侧面。
根据第4实施方式，能够得到与第1实施方式相同的效果。
关于图11所示的模具缓冲器70，也可以考虑不用应变仪17测定在缓冲垫11产生的压力，而测定油压室77的压力。
图12是第5实施方式的油压回路图。此外图13是在第5实施方式中进行的反馈控制的控制框图。
油压泵83的压力油排出口，经由单向阀81及管路85，与油压室77的压力油口连通。在油压泵83和单向阀81的之间的管路上连接分支管路，该分支管路与安全阀82连通。另外安全阀82与油箱84连通。通过安全阀82，将从油压泵83排出的压力油设定在规定的压力，残余的压力油返回到油箱84。另外，通过单向阀81，油压室77内的压力变动不会直接影响油压泵83。
在管路85上连接分支管路，该分支管路与安全阀93连通。另外，安全阀93与油箱84连通。安全阀93，作为安全压设定用于防止过负载的最大油压。如果油压室77内的油压达到最大油压，就打开安全阀93，管路85内的压力油，就经由安全阀93返回到油箱84。于是，油压室77内的油压降低。如果压力传感器86的测定值下降到规定压以下，未图示的调节器就紧急停止压力机械。从而通过向油箱84排出管路85内的压力油，防止过负载。
压力传感器86设在管路85上。利用压力传感器86测定油压室77的压力即在缓冲垫11产生的负载。将压力传感器86的测定值输出给垫控制部30。然后进行图13的控制框图所示的反馈控制。图13的控制框图所示的反馈控制，与图4的控制框图所示的反馈控制基本相同。
图14是第5实施方式的另一方式的油压回路图。
如图14所示，也可以代替图12的安全阀93，设置方向控制阀88。通常，方向控制阀88，通过弹力推压设在自身内部的滑阀或提升阀等，隔断管路85和油箱84。在压力传感器86的测定值超过规定压的情况下，有可能过负载。将压力传感器86的测定值输出给压力控制部87，在测定值超过规定压的情况下，压力控制部87向方向控制阀88输出安全信号。输入安全信号的方向控制阀88励磁设在其自身内部的线圈。如果磁力形成的推进力大于弹力形成的推压力，滑阀或提升阀等就移动。如此切换方向控制阀88，连通管路58和油箱84。于是，管路85内的压力油，经由方向控制阀88，返回到油箱84。压力控制部87与安全信号一同向未图示的压力机械的调节器输出紧急停止信号。调节器，根据输入的紧急停止信号，紧急停止压力机械。如此防止过负载。
图15也是根据第5实施方式的另一方式的油压回路图。
如图15所示，也可以代替图12的安全阀93，设置保护阀95。保护阀95，具有小径的油室95a和大径的空气室95b，还具有由在油室95a内滑动自如的小径活塞及在空气室95b内滑动自如的大径活塞构成的活塞95c。管路58与油室95a连通。空气室95b，经由方向控制阀96、单向阀97及调压装置98，与空气压源99连通。在油室95a的侧面设置油压口。油压口与油箱84连通。
在管路85内的油压是用于防止过负载的最大油压的情况下，活塞95c为了平衡，通过调压装置98，设定空气室95b内的空气压。即如果管路85内的油压达到最大油压以上，活塞95c就向空气室95b侧移动。通过活塞95c的移动，管路85与油箱84连通。于是，管路85内的压力油经由保护阀95返回到油箱84。如果活塞95c向空气室95b侧移动，接近开关就检测活塞95c的移动，向未图示的压力机械的调节器输出紧急停止信号。调节器，根据输入的紧急停止信号，紧急停止压力机械。如此防止过负载。
通常，方向控制阀96，通过弹力推压设在自身内部的滑阀或提升阀等，连通管路85和油箱84。如果方向控制阀96内部的圆筒形线圈被励磁，就在滑阀或提升阀等中产生由磁力形成的推进力。如果磁力形成的推进力大于弹力形成的推压力，滑阀或提升阀等就移动。如此切换方向控制阀96，空气室95b内的空气，经由消声器90向大气放出。于是，油压室77内的油返回到油箱84。主要在维护时进行如此的方向控制阀96的操作。
根据第5实施方式，能够得到与第1实施方式相同的效果。
在各实施方式中，说明了单个模具缓冲器，但也可以在压力机械的1个加工工位上设置多个模具缓冲器。在此种情况下，优选，按如下形成缓冲垫和其驱动机构的位置关系。关于其位置关系，以图16所示的模具缓冲器70′为例说明。
图16是说明缓冲垫及其驱动机构的位置关系的图示。
首先，设想从缓冲垫11的垂直上方向下方水平面投影时的第1投影像91。同样，设想从冲头杆73、冲头导向件76、滚珠螺杆72及伺服电机16等位于缓冲垫11下方的驱动机构的垂直上方，向下方水平面投影时的第2投影像92。并且，以整个第2投影像92包含在第1投影像91内的方式，配置缓冲垫11及其驱动机构。通过如此配置，模具缓冲器70′的水平方向的设置空间不会大于缓冲垫11的上面面积。即，即使相互相邻地设置缓冲垫11，也不会干涉各缓冲垫11的下部的驱动机构彼此间，能够在1个加工工位邻接地设置多个模具缓冲器70′。
另外，在图16中，在伺服电机16、皮带14及小带轮15的投向下方的投影像位于第1投影像91外的情况下，通过使皮带14的高度不同，或相反地配置伺服电机16，也能够接近地设置邻接的模具缓冲器70′。由此，能够更加缩小各模具缓冲器70′的缓冲垫11的面积，易于配置模具缓冲器70′，同时增加配置的自由度。
图17A～图17D是1个加工工位的俯视图。在图17A中，在压力机械的1个加工工位设置1个模具缓冲器70′，在图17B中，在压力机械的1个加工工位设置两个模具缓冲器70′，在图17C中，在压力机械的1个加工工位设置4个模具缓冲器70′，在图17D中，在压力机械的1个加工工位设置8个模具缓冲器70′。
独立地控制各模具缓冲器70′。因而能够变化1个加工工位内的缓冲压。此外也能够使各模具缓冲器70′连动。
如果比较在1个加工工位上设置具有多个驱动机构的1个缓冲垫，控制该缓冲垫的动作时的情况，和在1个加工工位上多个设置具有1个驱动机构的缓冲垫，分别控制缓冲垫的动作时的情况，由于后者分开缓冲垫，所以说其独立控制性高。
在本实施方式中，作为多个设在1个加工工位上的模具缓冲器，以与图10所示的模具缓冲器70同等的模具缓冲器70′为例进行了说明。但是也可以是以与图2所示的模具缓冲器10、或图6所示的模具缓冲器50、或图7所示的模具缓冲器70同等的模具缓冲器。但在这种情况下，需要在相互邻接的缓冲垫11的对向侧面设置引导各个模具缓冲器的导向部件。对于模具缓冲器10、50、60，由于缓冲垫70(70′)本身具有导向部件即冲头导向件76，所以不需要在缓冲垫11上设置引导相互间的导向部件。
根据第6实施方式，能够得到与第1实施方式同样的效果。
此外，根据第6实施方式，由于能够部分地变化1个加工工位内的缓冲压，因而能够更加提高压力机械的精度。
权利要求
1.一种模具缓冲控制装置，其用于控制缓冲垫的动作，其特征在于，具有垫驱动机构，其一边施加向上的作用力一边驱动缓冲垫升降；负载测定机构，其用于测定在缓冲垫产生的负载；时机检测机构，其用于检测所述负载的发生时机和消失时机；控制机构，其在从时机检测机构检测到负载的发生时机、至检测到负载的消失时机的期间，以负载测定机构测定的负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式控制垫驱动机构。
2.如权利要求1所述的模具缓冲控制装置，其特征在于所述负载测定机构具有应变仪，用于测定所述缓冲垫或支撑所述缓冲垫的支撑体的变形；利用应变仪的测定结果，求出相当于负载的值。
3.如权利要求1所述的模具缓冲控制装置，其特征在于所述负载测定机构具有夹装在所述缓冲垫和所述垫驱动机构之间的油压室、以及测定油压室内的压力的压力传感器；利用压力传感器的测定结果求出相当于负载的值。
4.如权利要求1所述的模具缓冲控制装置，其特征在于在压力机械的1个加工工位具有多个所述缓冲垫、多个所述垫驱动机构、多个所述负载测定机构、多个所述控制机构，并独立控制各缓冲垫的动作。
5.一种模具缓冲控制方法，其用于控制缓冲垫的动作，其特征在于，包括位置控制工序，测定缓冲垫的位置，以位置测定值追踪预先设定的位置图形的方式控制缓冲垫的位置；以及负载控制工序，测定在缓冲垫产生的负载，以负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式控制在缓冲垫产生的负载；在缓冲垫开始产生负载的时机从所述位置控制工序切换到所述负载控制工序。
全文摘要
一种用于控制缓冲垫的动作的模具缓冲控制装置，具有垫驱动机构，其一边施加向上的作用力一边驱动缓冲垫升降；负载测定机构，其用于测定在缓冲垫产生的负载；时机检测机构，其用于检测所述负载的发生时机和消失时机；控制机构，其在从时机检测机构检测到负载的发生时机、至检测到负载的消失时机的期间，以负载测定机构测定的负载测定值追踪预先设定的负载图形的方式控制垫驱动机构。
文档编号B21D37/00GK1714961SQ20051007804
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月14日 优先权日2004年6月14日
发明者城座和彦, 高山幸良, 本间裕明, 关晴二 申请人:株式会社小松制作所, 小松产机株式会社