专利名称：冲压机械的模具缓冲机构控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模具缓冲机构控制装置，所述模具缓冲机构控制装置 为用于拉深加工等的冲压机械的模具缓冲机构控制装置，其与滑块的动作 同步而控制模具缓冲垫的动作。
背景技术：
目前，作为控制由伺服电动机驱动的模具缓冲垫的升降动作的模具缓 冲机构控制装置，例如，公知的有专利文献l中提案的控制装置。在该专 利文献1的模具缓冲机构控制装置中，在滑块的上模夹住工件与模具缓冲 垫接触之前，通过位置控制对模具缓冲机构的缓冲行程进行控制。当对载 荷开始作用于模具缓冲垫时的伺服电动机的电流变化进行检测时，根据该 电流变化的检测信号由位置控制切换成压力控制，向模具缓冲垫施加预先 设定的缓冲压力。由于这样的缓冲机构控制装置能够从位置控制切换成压 力控制，所以能够很好地进行拉深加工。
另外，在可切换地设置位置控制和压力控制的模具缓冲机构控制装置 中，在滑块到达下止点的时刻，再次由压力控制切换成位置控制，且在滑 块上升开始后的规定时间内使模具缓冲垫上升，返回到用于进行下次加工 的待机位置。另外，在滑块到达下止点位置时，使模具缓冲垫在自身的下 止点位置停止规定时间(下止点锁止)，将拉深加工可靠地进行到最后。
专利文献(日本)特开平10—202327号公报(第3页)。
发明内容
但是，在如加工中那样负荷作用于模具缓冲机构的状态下，压缩力作 用于模具缓冲垫等而产生弹性变形，模具缓冲垫在收縮的状态下停止在下
止点。因此，存在如下问题当在该状态下进行下止点锁止时，由于滑块 上升而在从模具缓冲机构撤出负荷的瞬间产生跳起，不能够可靠地保持工件。尤其是，作为模具缓冲机构，在设有用于缓冲上模和工件接触时产生 的冲击的油压室或弹簧等的情况下，弹性变形量也大，跳起比较明显，从 而期望对其进行解决。
本发明的主要目的在于提供一种能够可靠地防止工件在下止点锁止 时跳起的模具缓冲机构控制装置。
本发明的冲压机械的模具缓冲机构控制装置的特征在于，包括位置 指令信号输出部，其输出与模具缓冲垫的位置目标值相对应的位置指令信 号；位置检测装置，其检测所述模具缓冲垫的位置；位置比较部，其输出 位置偏差信号，该位置偏差信号与基于所述位置指令信号的位置目标值和 基于来自所述位置检测装置的位置检测信号的位置检测值的偏差相对应； 位置控制部，其基于所述位置偏差信号输出位置用速度指令信号；速度控 制部，其基于来自所述位置控制部的所述位置用速度指令信号输出电动机 电流指令信号；伺服放大器，其将与所述电动机电流指令信号相对应的电 流向模具缓冲机构驱动用的电动伺服电动机供给；退避位置指令信号输出 部，其基于所述冲压机械的滑块到达下止点位置的时刻输出的冲压信号而 输出位置指令信号，该位置指令信号用于使所述模具缓冲垫从下止点位置 向下降侧退避规定的退避高度。
当滑块到达下止点位置时，追随滑块下降的模具缓冲垫也在自身的下 止点位置停止，但在该下止点位置，模具缓冲垫等产生收縮。于是，本发 明中，在滑块到达下止点时，通过来自退避位置信号输出部的位置指令信 号，使缓冲垫从自身的下止点位置立即下降规定的退避高度。因此，通过 模具缓冲垫下降到退避位置，能够消除因来自滑块的载荷而产生的收縮， 在滑块转变为上升而负荷撤出后的情况下，也能够可靠地防止因收縮复位 而产生的下止点锁止时工件的跳起。
另外，基于滑块到达下止点时的冲压信号使模具缓冲垫退避，由此在 滑块到达下止点以前模具缓冲机构不会下降到退避位置，或在滑块转变为 上升后模具缓冲机构不会下降到退避位置，从而能够可靠地进行退避动 作，可靠地防止工件的加工或跳起。
优选，本发明的冲压机械的模具缓冲机构控制装置中，所述退避位置 指令信号输出部基于所述模具缓冲垫位于下止点时的实际的所述位置检测信号，生成退避用的所述位置指令信号。
根据这样的本发明，模具缓冲垫的退避位置并不是以作为位置目标值 被赋予的下止点位置为基准而确定的，而是以模具缓冲垫实际停止的下止 点位置为基准而确定的，因此，即使工件的板厚误差或加工误差而造成实 际的下止点位置产生偏差，也能够不受该偏差影响而使距下止点的退避位 置为一定，从而能够可靠地消除收缩。
图1是本发明一实施方式的冲压机械的概略构成图2是所述实施方式的模具缓冲机构的概略构成图3是说明模具缓冲机构控制装置的构成的功能方块图4是说明模具缓冲机构控制装置的构成的控制方块图5是表示时间和位置用速度指令信号的关系的图6是表示时间和压力用速度指令信号的关系的图7是用于说明位置控制和压力控制的切换动作的说明图8是表示位置图形的图9是表示压力图形的图IO是滑块和模具缓冲垫的动作说明图11是用于说明输出切换部及退避位置指令信号输出部的动作的流 程图。
符号说明 9工件
13模具缓冲机构
15模具缓冲垫
21电动伺服电动机
36作为位置检测装置的编码器
40模具缓冲机构控制装置
42伺服放大器
45位置指令信号输出部
46位置比较部47位置控制部
53速度控制部 58退避位置指令信号输出部 ic电动机电流指令信号 i作为电流的电动机电流 he位置指令信号
hr作为位置检测信号的模具缓冲垫位置检测信号
eh位置偏差信号
i)hc位置用速度指令信号
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的模具缓冲机构控制装置的具体实施方式
进 行说明。
图1表示本发明一实施方式的冲压机械的概略构成图。图2表示第一 实施方式的模具缓冲机构13的概略构成图。
图1所示的冲压机械1具有滑块4，其升降自如地支承于主体架2， 通过滑块驱动机构3驱动升降；垫板6，其与该滑块4对置配置且安装在 床身5上。在所述滑块4的下表面安装有上模7，并且在所述垫板6的上 表面安装有下模8。这样，通过滑块4的升降动作，对配置在上模7和下 模8之间的工件9实施冲压加工(拉深加工)。
这些构成中，在床身5中内装有模具缓冲机构13。该模具缓冲机构 13具备所需要的模具缓冲机构销14、在床身5内升降自如地支承于该 床身5上的模具缓冲垫15、升降驱动该模具缓冲垫15的模具缓冲垫驱动 机构16。
所述各模具缓冲机构销14插通分别形成于垫板6及下模8上的贯通 上下方向的孔。在各模具缓冲机构销14中，其上端抵接于配置在下模8 的凹部的压料圈17，并且其下端抵接于模具缓冲垫15。
在所述模具缓冲垫15的各侧面和与该各侧面对置的床身5的内壁面 之间，设有在上下方向上引导模具缓冲垫15的未图示的一个以上的导向 构件。各导向构件由彼此卡合的一对内导向件和外导向件构成，在模具缓冲垫15的各侧面安装有内导向件，在床身5的内壁面安装有外导向件。
这样，模具缓冲垫15在床身5内升降自如地支承于该床身5上。
如图2所示，所述模具缓冲垫驱动机构16具备作为驱动源的电动伺 服电动机21、作为模具缓冲垫15的升降装置的滚珠丝杠机构22、配置于 电动伺服电动机21和滚珠丝杠机构22之间的动力传递路径上的巻绕传动 机构23以及连结构件24，并被构成为在模具缓冲垫15和电动伺服电动机 21之间自如传递彼此的动力。
所述电动伺服电动机21为具有旋转轴的旋转式的AC伺服电动机， 通过控制向该电动伺服电动机21供给的电动机电流(电流)i来控制旋转 轴的转速及旋转力。电动伺服电动机21的主体部分被固定在架设于床身5 的内壁面间的横梁25上。另外，在该电动伺服电动机21上附设有编码器 (位置检测装置)36。该编码器36检测电动伺服电动机21的旋转轴的角 度及角速度，且将其检测值分别作为电动机旋转角度检测信号e、电动机 旋转角速度检测信号"输出。由该编码器36输出的电动机旋转角度检测 信号e及电动机旋转角速度检测信号"输入到后述的控制器41 。
所述滚珠丝杠机构22具有螺纹部26和与该螺纹部26螺合的螺母部 27，并具有将从螺母部27输入的旋转动力通过螺纹部26变换成直线动力 而输出的功能。螺纹部26的下端部可进退地配置在形成于连结构件24的 中心部的空间内，螺母部27的下端部与连结构件24的上端部结合。所述 连结构件24通过由所需要的轴承及收容这些轴承的轴承壳构成的轴承装 置28而支承于所述横梁25上。
所述巻绕传动机构23通过在固定于电动伺服电动机21的旋转轴上的 小滑轮29和固定于连结构件24的下端部的大滑轮30之间巻装同步带31 而构成。
通过以上的构成，电动伺服电动机21的旋转动力经由小滑轮29、同 步带31、大滑轮30及连结构件24传递到滚珠丝杠机构22的螺母部27, 通过传递到该螺母部27的旋转动力，滚珠丝杠机构22的螺纹部26在上 下方向上移动，从而升降驱动模具缓冲垫15。另外，通过控制向电动伺服 电动机21供给的电动机电流i，控制施加于模具缓冲垫15的施力。
另外，在该模具缓冲机构13中，在模具缓冲垫15的下端部连接有柱塞杆80。将该柱塞杆80的侧面滑动自如地支承于筒状的柱塞式导向件82 上。该柱塞式导向件82具有在升降方向上引导柱塞杆80及与该塞杆80 连结的模具缓冲垫15的功能。在柱塞杆80的下部形成有在下方向具有开 口的工作缸80A，活塞81滑动自如地收容于该工作缸80A的内部。
由工作缸80A的内壁面及活塞81的上表面形成油压室83，在该油压 室83中充填压力油。油压室83的轴心与柱塞杆80及滚珠丝杠机构22的 轴心相同。油压室83的压力油口与油压回路连接，在油压室83和油压回 路之间进行压力油的授受。油压室83的压力油缓和在上模7和工件9相 接时产生的冲击，并且，当油压达到规定值以上时向油箱排出。油压室83 的压力油具有这样的过负荷保护功能。
所述活塞81的下端抵接于滚珠丝杠机构22的螺纹部26的上端。在 活塞81的下端形成球面状的凹面81A，在与该凹面81A对置的螺纹部26 的上端形成球面状的凸面。另外，也可以与之相反，而在活塞81的下端 形成凸面，在螺纹部26的上端形成凹面。螺纹部26这样的棒状的构件对 作用在端部的轴向的力较强，但对弯矩较弱。当螺纹部26的上端为球面 形状时，即使模具缓冲垫15倾斜，在螺纹部26的上端产生弯矩，在螺纹 部26整体上也只是作用轴向的力。通过这样的结构，能够防止偏心负荷 导致的螺纹部26的损伤。
而且，在该模具缓冲机构13中，油压室83的压力在所述的油压回路 中进行检测。油压室83的口与构成油压回路的管路85连通，在该管路85 的途中设有压力计(压力检测装置)93。利用压力计93检测油压室83的 压力即对模具缓冲垫15产生的负荷。从压力计93向控制器41输出压力 检测信号Pr。
下面，参照图3的功能方块图及图4的控制方块图，对控制所述模具 缓冲机构13的模具缓冲机构控制装置40的构成进行说明。
图3、图4所示的模具缓冲机构控制装置40具有控制器41;伺服 放大器42，其将与由该控制器41输出的电动机电流指令信号ic相对应的 电动机电流i向所述电动伺服电动机21供给。
所述控制器41省略详细图示的说明，该控制器41具备输入接口， 其将各种输入信号进行变换*整形；计算机装置，其以微机或高速数值运算处理器等为主体构成、按照确定的顺序进行输入数据的算术*逻辑运算； 输出接口，其将运算结果变换成控制信号输出。该控制器41中设有模具
缓冲垫位置运算部43、模具缓冲垫速度运算部44、位置指令信号输出部 45、位置比较部46、位置控制部47、压力指令信号输出部48、压力比较 部49、压力控制部50、位置*压力控制切换部51、速度比较部52、速度 控制部53、输出切换部57以及退避位置指令信号输出部58各种功能部。 这些功能部由通过所述计算机处理的软件等形成。
所述模具缓冲垫位置运算部43具有如下功能输入来自附设于电动 伺服电动机21上的编码器36的电动机旋转角度检测信号e ，并基于该输 入信号求取与电动机旋转角度具有规定关系的模具缓冲垫15的位置，并 将其结果作为模具缓冲垫位置检测信号(位置检测信号)hr输出。
所述模具缓冲垫速度运算部44具有如下功能输入来自该编码器36 的电动机旋转角速度检测信号"，基于该输入信号求取与电动机旋转速度 具有规定关系的模具缓冲垫15的速度(升降速度)，并将其结果作为模具 缓冲垫速度检测信号"r输出。
所述位置指令信号输出部45具有如下功能通过参照预先设定的位 置图形54求取模具缓冲垫15的位置目标值，生成 输出基于该求出的位 置目标值的位置指令信号hc。在此，所述位置图形54表示时间(或沖压 角度或滑块位置)和模具缓冲垫位置的所希望的对应关系。
所述位置比较部46具有如下功能将由位置指令信号输出部45经由 输出切换部57输出的位置指令信号hc与来自模具缓冲垫位置运算部43 的模具缓冲垫位置检测信号hc进行比较，输出位置偏差信号eh。
所述位置控制部47具备输入来自位置比较部46的位置偏差信号eh 并在该输入信号上乘以规定的位置增益K1而输出的系数乘法器55，位置 控制部47具有生成 输出与位置偏差信号eh匹配的大小的位置用速度指 令信号i)hc的功能。
所述压力指令信号输出部48具有如下功能通过参照预先设定的压 力图形56求取使模具缓冲垫15产生的压力(缓冲压力)目标值,并生成端 出基于该求出的压力目标值的压力指令信号Pc。在此，所述压力图形56 表示时间(或冲压角度或滑块位置)和产生于模具缓冲垫15上的压力的所希望的对应关系。
所述压力比较部49具有如下功能将来自压力指令信号输出部48的
压力指令信号Pc和来自压力计93的压力检测信号Pr进行比较，并输出 压力偏差信号ep。
所述压力控制部50具备系数乘法器71，其输入来自压力比较部49 的压力偏差信号ep，并在该输入信号上乘以规定的比例增益K2而输出； 积分器72 (方块内的符号s为拉普拉斯算子)，其输入来自压力比较部49 的压力偏差信号ep，并将该输入信号积分而输出；系数乘法器73，其输 入来自该积分器72的输出信号，并在该输入信号上乘以规定的积分增益 K3而输出，压力控制部50具有在来自系数乘法器71的输出信号上加上 来自系数乘法器73的输出信号，从而生成，输出压力用速度指令信号i)pc 的功能。
在该压力控制部50中，进行使比例动作(P动作)和积分动作(I动 作)组合的比例+积分动作(PI动作)，由此，由该压力控制部50输出大 小与压力偏差信号ep匹配、且只要具有压力偏差信号ep其大小就增加之 类的压力用速度指令信号"pc，以使检测压力迅速且准确地与目标压力一 致。
所述位置，压力控制切换部51将控制模具缓冲垫15位置的位置控制 和控制产生于模具缓冲垫15上的压力的压力控制进行切换，位置，压力 控制切换部51具有开关60，其以b接点为基准而切换a接点和c接点 的连接；位置*压力比较部61，其用于进行该开关60的切换动作的选择。
在b接点和a接点通过开关60连接(以下，将该连接动作称作"b — a接点连接动作")着的情况下，来自位置控制部47的位置用速度指令信 号i) hc流向速度比较部52，另一方面，在b接点和c接点通过同一开关 60连接(以下，将该连接动作称作"b—c接点连接动作")着的情况下， 来自压力控制部50的压力用速度指令信号t) pc流向速度比较部52。
位置 压力比较部61被设定为，将来自压力控制部50的压力用速度 指令信号"pc和来自位置控制部47的位置用速度指令信号"hc进行比较， 选择两者当中小的一方。
在此，参照图5 图7，对位置，压力比较部61的切换逻辑进行说明。图5表示位置用速度指令信号1) hc。图5中，在将模具缓冲垫15的位置 图形(位置目标值)始终设定为0 (待机位置)的情况下，在上模7与工
件9相接前，由于模具缓冲垫15的位置与待机位置一致，因此位置偏差 信号eh为0，位置用速度指令信号"hc为0。之后，在模具缓冲垫15向 下方以规定的加速度下降后，以一定的速度下降，所以位置用速度指令信 号i)hc在从待机状态以规定的时间常数下降后维持在一定的值。而且，在 预备加速的途中到达接触位置后，模具缓冲垫15实际上与滑块4 一起下 降，另一方面，由于位置图形54设定在比实际的模具缓冲垫15高的位置， 因此位置偏差信号eh随着向上而逐渐增大，随之位置用速度指令信号u hc 也增大。
另一方面，图6表示压力用速度指令信号upc。图6中，在将模具缓 冲垫15的压力图形(压力目标值)始终设定为一定值的情况下，在上模7 与工件9相接前，由于在模具缓冲垫15上不产生压力，因此压力偏差信 号ep与压力图形的一定值一致，压力用速度指令信号i) pc成为与压力图 形的一定值相对应的值。其后，当到达上模7与工件9相接的位置(接触 位置)时，模具缓冲垫15被上模7挤压而产生压力。该压力随着模具缓 冲垫15的下降而增大，接近初期设定的压力目标值，因此压力偏差信号 ep逐渐减小，随之压力用速度指令信号i)pc也减小。
如图7所示，位置，压力比较部61被设定为，将位置用速度指令信 号u hc和压力用速度指令信号i) pc迸行比较，选择两者当中小的一方。 因此，在上模7与工件9相接前的下降时，由于位置用速度指令信号"hc 比压力用速度指令信号upc小，所以选择位置用速度指令信号uhc。根据 该选择，b接点和a接点通过开关60连接，位置用速度指令信号i) hc流 向速度比较部52，进行位置控制。
接着，当到达上模7与工件9相接的接触位置时，位置用速度指令信 号i)hc增加，压力用速度指令信号i)pc减小。在这些速度指令信号u hc、 i) pc的大小关系反转时，位置 压力比较部61选择比位置用速度指令信 号u hc小的压力用速度指令信号u pc，开关60的b接点和c接点连接。 通过该连接切换动作，压力用速度指令信号i) pc流到速度比较部52，从 而进行压力控制。位置 压力比较部61被设定为，始终将位置用速度指令信号"he和 压力用速度指令信号upc进行比较，选择两者当中小的一方，因此能够以 适宜的定时自动进行位置控制和压力控制的切换。因此，能够将上模7通
过工件9与模具缓冲垫15接触时的冲击或振动等的影响抑制到最小限度，
能够以适宜的定时稳定且可靠地进行位置控制和压力控制的切换。另外，
由于始终监视位置用速度指令信号i) hc和压力用速度指令信号i) pc两方， 所以能够可靠地掌握上模7与工件9接触时的接触位置，从而进行迅速且
可靠的切换。
所述速度比较部52具有如下功能在通过位置 压力控制切换部51 的切换动作选择了位置控制的情况下，将来自位置控制部47的位置用速 度指令信号i) hc和来自模具缓冲垫速度运算部44的模具缓冲垫速度检测 信号i) r进行比较，输出速度偏差信号ev;在通过位置 压力控制切换部 51的切换动作选择了压力控制的情况下，将来自压力控制部50的压力用 速度指令信号i) pc和来自模具缓冲垫速度运算部44的模具缓冲垫速度检 测信号"r进行比较，输出速度偏差信号ev。
根据本实施方式，在压力控制时，由压力控制部50输出大小与压力 偏差信号ep匹配、且只要具有压力偏差信号ep其大小就增加之类的压力 用速度指令信号"pc，因此能够迅速且可靠地减小压力偏差。从而能够提 高压力控制的精度。
所述速度控制部53具备系数乘法器62，其输入来自速度比较部52 的速度偏差信号ev，且在该输入信号上乘以规定的比例增益K4而输出； 积分器63 (方块内的符号s为拉普拉斯算子)，其输入来自速度比较部52 的速度偏差信号ev，且对该输入信号进行积分而输出；系数乘法器64， 其输入来自该积分器63的输出信号，并在该输入信号上乘以规定的积分 增益K5而输出，速度控制部53具有如下功能在来自系数乘法器62的 输出信号上加上来自系数乘法器64的输出信号，生成 输出电动机电流 指令信号(转矩指令信号)ic。
在该速度控制部53中，也进行使比例动作(P动作)和积分动作(I 动作)组合的比例+积分动作(PI动作)，由此，从该速度控制部53输出 大小与速度偏差信号ev匹配、且只要具有速度偏差信号ev其大小就增加之类的电动机电流指令信号ic，使检测速度迅速且准确地与目标速度一致。 这样，能够进行稳定的位置 压力控制。
所述输出切换部57作为通过来自设于冲压机械1的冲压信号生成部 10的冲压信号S进行切换的开关而发挥功能，在控制方块中具有接点d、
e、 f。该输出切换部57在接点e和接点d连接着的情况下的e—d接点连 接动作时，如上所述，来自位置指令信号输出部45的位置指令信号hc向 位置比较部46输出。相对于此，在接点e和接点f连接着的情况下的e— f接点连接动作时，来自退避位置指令信号输出部58的位置指令信号hc 向位置比较部46输出。
退避位置指令信号输出部58具有下止点位置保持装置581和退避位 置指令生成装置582。
下止点位置保持装置581具有如下功能在通过冲压信号S判断为滑 块4到达了下止点的时刻，从模具缓冲垫位置运算部43单冲地读入模具 缓冲垫位置检测信号hr，将该hr作为模具缓冲垫15的下止点位置检测信 号hr'保持。
退避位置指令生成装置582生成位置指令信号hc，该位置指令信号 hc用于使模具缓冲垫15从下止点位置向下方退避预先确定的规定高度。 具体地说，将从下止点位置检测信号hr'减去退避高度Ah而生成的指令 作为位置指令信号hc (hc=hr' —Ah)，并将其向输出切换部57输出。该 退避高度Ah可考虑施加于模具缓冲机构13上的载荷或结构等而适当设 定，作业人员在未图示的操作面板的设定画面上设定合适的值。本实施方 式中，例如设定2mm左右的退避高度Ah。
另外，冲压信号生成部10生成的冲压信号S与滑块位置具有关系， 基于来自设于滑块4驱动用的伺服电动机11上的编码器12的电动机旋转 角度信号9p而生成。在滑块4从上止点到下止点的期间，作为冲压信号 S输出ON信号，在从到达了下止点的时刻到滑块4转变为上升而到达规 定高度的期间，作为冲压信号S输出OFF信号，从规定高度到上止点再 次输出ON信号(参照图8:下止点Hldc、规定高度H)。另外，在该冲 压信号S为OFF的期间，模具缓冲机构13进行下止点锁止。
所述伺服放大器42具备电流比较部65、电流控制部66和电流检测部67而构成。在该伺服放大器42中，电流检测部67检测向电动伺服电动机 21供给的电动机电流i，并将其检测值作为电动机电流检测信号ir输出。 电流比较部65将来自速度控制部53的电动机电流指令信号ic和来自电流 检测部67的电动机电流检测信号ir进行比较，输出电动机电流偏差信号 ei。电流控制部66基于来自电流比较部65的电动机电流偏差信号d，控 制向电动伺服电动机21供给的电动机电流i。
下面，对本实施方式的位置指令信号输出部45的位置图形54、压力 指令信号输出部48的压力图形56以及冲压信号S进行详细说明。图8中， 将本实施方式的位置图形54及冲压信号S与滑块动作相关联地表示，图9 表示本实施方式的压力图形56。
如图8所示，位置图形54被设定为，首先，将相当于模具缓冲垫15 的待机位置的位置hl设定到时刻tl，其后，为了预备加速，位置从时刻 tl到时刻t2以规定的时间常数下降到位置h2。而且，在到达位置h2的途 中的位置hl2，上模7与工件9相接(时刻tl2)。理想的是，上模7与工 件9相接进行拉深加工时进行压力控制，因此，滑块4到达下止点的时刻 t4之前的位置图形54的位置目标值被设定为比实际的模具缓冲垫15的位 置高。由此，即使模具缓冲垫15下降，位置偏差信号eh也增大，选择比 该位置偏差信号eh小的压力偏差信号ep进行压力控制。作为此时的位置 图形54，具体而言，输出位置指令信号hc，使得在直至位置h2的预备加 速之后，从时刻t2到时刻t3，以另外的时间常数下降到位置h3。
接着，在从时刻t3至滑块4到达下止点Hldc的期间，即，至作为冲 压信号S的OFF信号由冲压信号生成部10向输出切换部57及退避位置 指令信号输出部58输出的期间，输出位置指令信号hc，以使模具缓冲垫 15在位置h3停止。由于模具缓冲垫15追随下降的滑块4，所以当滑块4 到达下止点时，模具缓冲垫15也停止在自身本来的下止点位置即位置h4。 此时，由于停止的位置h4比位置图形54的位置目标值上的停止位置h3 低，所以，模具缓冲垫15在输出某一大小的位置偏差信号eh的状态下停 止在位置h4，在位置h4时，由于下面叙述的压力图形56下的压力目标值 被设定为充分高，所以压力偏差信号ep增大，切换成位置控制。
在该时刻，当作为冲压信号S而输出OFF信号时，通过输出切换部57切换成e—f接点连接动作，来自退避位置指令信号输出部58侧的位置 指令信号he向位置比较部46输出。具体而言，当作为冲压信号S输入 OFF信号时，退避位置指令信号输出部58的下止点位置保持装置581输 入一次模具缓冲垫位置检测信号hr (实际上是位置h4)，并将该模具缓冲 垫位置检测信号hr作为下止点位置检测信号hr'保持，并且，在冲压信 号S为OFF的期间，退避位置指令生成装置582向输出切换部57输出以 从下止点的位置h4下降退避高度Ah后的位置h5为位置目标值的位置指 令信号hc，该位置指令信号hc为向位置比较部46输出的信号。
其结果是，以位置h5为位置目标值的位置指令信号hc以模具缓冲垫 15的实际的下止点即位置h4为基准，将从该位置h4下降退避高度Ah后 的位置作为位置目标而生成，因此，即使因工件9的板厚误差或加工误差， 该模具缓冲垫15实际的下止点每次都变动，也能够使模具缓冲垫15从实 际的下止点始终准确地向相差退避高度Ah的位置h5退避，能够可靠地消 除模具缓冲垫15及油压室83中产生的收縮。
而且，当模具缓冲垫15越过下止点即位置h4下降到退避位置即位置 h5时，输入到位置比较部46的来自输出切换部57的位置指令信号hc与 来自模具缓冲垫位置运算部43的模具缓冲垫位置检测信号hr的位置偏差 信号eh成为0，因此，模具缓冲垫15停止在退避位置即位置h5，进行下 止点锁止。另外，模具缓冲垫15通过下降到退避位置，能够消除拉深加 工中产生的模具缓冲垫15及油压室83的收縮，因此，即使通过滑块4的 上升，负荷从模具缓冲机构13撤出，也能够防止工件9跳起。
其后，当滑块4上升到规定高度H时(从时刻t4到达时刻t5时)，作 为冲压信号S由冲压信号生成部10输出ON信号，因此，输出切换部57 再次开始e—d接点连接动作，按照预先设定的位置图形54的来自位置指 令信号输出部45的位置指令信号hc通过输出切换部57向位置比较部46 输出。在从时刻t5到时刻t6的期间，为了进行上升规定高度的辅助上升 动作，设定为在时刻t6成为位置h6，而且，在时刻t6以后，设定为复位 到相当于待机位置的位置hl。
另一方面，如图9所示，在上模7与工件9相接前的时刻tl2之前， 压力图形56设定有规定值P1。该规定值P1设定成比模具缓冲垫15的予压力高规定比例的值，由此，在上模7与工件9相接前的状态下，产生规
定的压力偏差信号ep。接着，在从上模7与工件9相接而进行拉深加工的 时刻t12到时刻t4的范围内，在压力图形56上分别在规定时间设定最佳 的压力。
具体而言，在拉深加工开始时，压力目标值以规定的时间常数从规定 值Pl斜向上升到规定值P2，到达时刻t21之前保持该规定值P2。其后， 从时刻t21到时刻t22，压力目标值以规定的时间常数从规定值P2斜向下 降到规定值P3，在滑块4到达下止点之前的从时刻t22到时刻t4的期间， 保持该规定值P3。理想的是，在滑块4到达下止点后(时刻t4以后)进 行位置控制，因此， 一下子将压力目标值设定成与规定值P4同高的值， 以增大压力偏差信号ep。
下面，对模具缓冲垫15的动作和压力，位置控制的关系进行说明。 图10表示滑块4和模具缓冲垫15的动作说明图，用线图表示滑块4和模 具缓冲垫15随时间经过的位置变化。
另外，在以下的说明中，将来自模具缓冲垫位置运算部43的模具缓 冲垫位置检测信号hr称作"位置反馈信号hr"，将来自模具缓冲垫速度运 算部44的模具缓冲垫速度检测信号1) r称作"速度反馈信号u r"，将来自 压力计93的压力检测信号Pr称作"压力反馈信号Pr"。另外，将位置控 制称作"位置反馈控制"，并且将压力控制称作"压力反馈控制"。
首先，在从冲压加工动作开始到时刻tl的期间，模具缓冲垫15位于 待机位置的位置hl，因此位置用速度指令信号uhc为O，相对于此，压力 用速度指令信号i)pc成为与规定值Pl相对应的值。所以，在从冲压加工 动作开始到时刻tl的期间，位置 压力比较部61选择位置用速度指令信 号"hc， b接点和a接点通过开关60成为连接状态，进行位置反馈控制。 另外，在从时刻tl到时刻tl2的期间，压力用速度指令信号upc也成为与 规定值P1相对应的值，因此继续进行位置反馈控制。
在进行该位置反馈控制时，位置比较部46从位置指令信号hc减去位 置反馈信号hr而输出位置偏差信号eh;位置控制部47输出使位置偏差信 号eh减少的位置用速度指令信号i)hc;速度比较部52从位置用速度指令 信号i) hc减去速度反馈信号i) r而输出速度偏差信号ev;速度控制部53输出使速度偏差信号ev减少的电动机电流指令信号(转矩指令信号)ic; 伺服放大器42将与电动机电流指令信号ic相对应的电动机电流向电动伺 服电动机21供给。由此，控制模具缓冲垫15的位置，以使编码器36的 位置检测值追随预先设定的位置图形54。
由此，模具缓冲垫15在时刻tl之前在待机位置待机，其后，为了缓 和上模7和工件9相接时的冲击，在从时刻tl到时刻t2的期间，进行模 具缓冲垫15的预备加速。
接着，在预备加速途中的时刻U2，当上模7和工件9在位置hl2相 接时，作为位置图形54的位置目标值依然向位置h2变化，其后向位置h3 变化。但是，实际的模具缓冲垫15通过追随滑块4而下降到比位置目标 更下方的位置，因此存在某值以上的位置偏差信号eh。另一方面，当上模 7和工件9相接时压力上升，故作为产生压力，接近压力图形56的压力目 标值即规定值P1。因此，压力偏差信号ep逐渐减小。在基于压力偏差信 号ep的压力用速度指令信号i) pc比基于位置偏差信号eh的位置用速度指 令信号"hc小时，位置 压力比较部61选择压力用速度指令信号"pc。
由此，b接点和c接点由开关60通过位置 压力控制切换部51的b 一c接点连接动作进行连接，从而自动从位置反馈控制切换到压力反馈控 制。因此，通过位置，压力控制切换部51自动进行的切换动作，能够在 上模7与工件9相接之后，立刻可靠地对位置控制和压力控制进行切换。 根据以上所述，在从时刻t12到时刻t4期间，滑块4和模具缓冲垫15 — 体下降，对工件9实施拉深加工。在该从时刻U2到时刻t4的期间，进行 压力反馈控制。
在进行该压力反馈控制时，压力比较部49从压力指令信号Pc减去压 力反馈信号Pr而输出压力偏差信号ep;压力控制部50输出使压力偏差信 号ep减少的压力用速度指令信号upc;速度比较部52从压力用速度指令 信号"pc减去速度反馈信号i) r而输出速度偏差信号ev;速度控制部53 输出使速度偏差信号ev减少的电动机电流指令信号(转矩指令信号)ic; 伺服放大器42将与电动机电流指令信号ic相对应的电动机电流i向电动 伺服电动机21供给。由此，控制模具缓冲垫15的缓冲压力，以使压力计 93的压力检测值追随预先设定的压力图形56。接着，在时刻t4，当滑块4和模具缓冲垫15到达下止点时，由于压
力图形56的压力目标值一下子上升到规定值P4，所以压力偏差信号ep 增大，故基于位置偏差信号eh的位置用速度指令信号u hc比基于压力偏 差信号印的压力用速度指令信号i) pc小，从而位置 压力比较部61选择 位置用速度指令信号u hc。从而，b接点和a接点由开关60通过位置 压 力控制切换部51的b — a接点连接动作进行连接，由压力反馈控制自动切 换成位置反馈控制。另外，当滑块4到达下止点时，模具缓冲垫15以自 身的实际的下止点的位置h4为基准下降到退避位置即位置h5，因此能够 可靠地消除在模具缓冲垫15及油压室83产生的收缩，即使在旋转锁止开 始时滑块4转变为上升而负荷从模具缓冲垫15脱离的情况下，工件9也 不会产生跳起的现象。
在此，参照图11的流程图，对输出切换部57以及退避位置指令信号 输出部58的动作进行进一步的说明。图11中，在滑块4从上止点到下止 点的期间，作为来自冲压信号生成部10的冲压信号输出ON信号，因此， 在输入该ON信号的期间的输出切换部57进行e—d接点连接动作，从位 置指令信号输出部45得到基于位置图形54的位置目标的位置指令信号 hc，并向位置比较部46输出(ST1)。该位置指令信号hc在模具缓冲垫15 到达了位置h3的时刻输出，以维持该位置h3，作为输出切换部57，成为 作为冲压信号S的OFF信号的输入等待的状态。
在时刻t4，当滑块4到达下止点位置时，冲压信号S由ON信号切换 成OFF信号，OFF信号输入到输出切换部57以及退避位置指令信号输出 部58。于是，退避位置指令信号输出部58从模具缓冲垫位置运算部43 单冲地得到模具缓冲垫位置检测信号hr，并将该hr作为下止点位置检测 信号hr'保持，并且生成以从该hr'减去退避高度Ah后的位置为位置目 标值的位置指令信号hc，并将其输出到输出切换部57。另一方的输出切 换部57切换成e—f接点连接动作，将来自退避位置指令信号输出部58 的位置指令信号hc向位置比较部46输出(ST3)。这样的e—f接点连接 动作持续到滑块4到达规定高度H、作为冲压信号S将ON信号输入到输 出切换部57(ST4)。当输入ON信号时，输出切换部57再次返回到ST1， 切换成e—f接点连接动作，输出基于位置图形54的位置目标的位置指令信号hc。
返回到图IO，如上所述，在从时刻t4到时刻t5的期间，模具缓冲垫 15在从实际的下止点位置即位置h4下降退避高度A h后的位置h5准确地 锁止，暂时停止上升动作。在从之后的时刻t5到时刻t6的期间，模具缓 冲垫15上升辅助上升量。在时刻t6，模具缓冲垫15再次开始上升动作， 复位到待机位置hl后停止。在时刻t4以后，进行位置反馈控制，通过所 述各种信号的流动，控制模具缓冲垫15的位置，以使编码器36的位置检 测值追随预先设定的位置图形54。
另外，用于实施本发明的最佳构成、方法等在以上记载中已经公开了， 但本发明不限于此。即，本发明主要对特定的实施方式进行了特别图示和 说明，但是，本领域技术人员当然能够在不脱离本发明的技术思想及目的 的范围内，对所述实施方式在形状、数量、其他详细构成上进行各种各样 的变形。
因此，限定了所述公开的形状、数量等的记载只是为便于理解本发明 而例示性地进行的记载，并不限定本发明，所以除那些形状、数量等限定 一部分或全部的限定之外的构件名称下的记载也包含于本发明中。
例如，所述实施方式中，作为本发明的压力检测装置使用设于油压回 路中的压力计，但也可以是设于模具缓冲垫的侧面的应变仪等。另外，作 为位置检测装置也不限于设于模具缓冲机构驱动用的电动伺服电动机的 编码器，也可以是设于模具缓冲垫和床身之间的直线尺等。另外，作为电 动伺服电动机，不限于旋转型，也可以是线性伺服电动机等直动型。
所述实施方式中，模具缓冲机构控制装置为切换位置控制和压力控制 的结构，但只要至少在下止点位置进行位置控制即可，通过冲程进行位置 控制的情况也包含于本发明中。
所述实施方式中，退避位置以模具缓冲垫15的实际的下止点位置为 基准而求出，但在下止点位置的偏差小到不影响消除收縮的程度的情况 下，也可以通过由位置指令信号输出部45输出的位置指令信号hc使模具 缓冲垫15移动到退避位置。g卩，将作为退避位置的位置目标值作为位置 图形54上的值预先设定。但是，如所述实施方式所示，通过以实际的下 止点位置为基准确定退避位置，即使因工件的板厚的尺寸误差或加工误差引起下止点位置产生偏差，也不会受该偏差影响，能够从下止点位置准确 下降规定的退避高度A h而可靠地消除收縮，故这样是理想的。 产业上的可利用性
本发明能够使用于对在进行拉深加工等的机械上使用的模具缓冲机 构进行控制的模具缓冲机构控制装置上，尤其可优选作为由电动伺服电动 机驱动的模具缓冲机构的模具缓冲机构控制装置利用。
权利要求
1、一种冲压机械的模具缓冲机构控制装置，其特征在于，包括位置指令信号输出部，其输出与模具缓冲垫的位置目标值相对应的位置指令信号；位置检测装置，其检测所述模具缓冲垫的位置；位置比较部，其输出位置偏差信号，该位置偏差信号与基于所述位置指令信号的位置目标值和基于来自所述位置检测装置的位置检测信号的位置检测值的偏差相对应；位置控制部，其基于所述位置偏差信号输出位置用速度指令信号；速度控制部，其基于来自所述位置控制部的所述位置用速度指令信号输出电动机电流指令信号；伺服放大器，其将与所述电动机电流指令信号相对应的电流向模具缓冲机构驱动用的电动伺服电动机供给；退避位置指令信号输出部，其基于所述冲压机械的滑块到达下止点位置的时刻输出的冲压信号而输出位置指令信号，该位置指令信号用于使所述模具缓冲垫从下止点位置向下降侧退避规定的退避高度。
2、 如权利要求1所述的冲压机械的模具缓冲机构控制装置，其特征所述退避位置指令信号输出部基于所述模具缓冲垫位于下止点时的 实际的所述位置检测信号，生成退避用的所述位置指令信号。
全文摘要
本发明提供一种冲压机械的模具缓冲机构控制装置，所述冲压机械的模具缓冲机构控制装置包括位置指令信号输出部(45)，其输出模具缓冲垫的位置指令信号；位置检测装置(36)，其用于检测模具缓冲垫的位置；位置比较部(46)，其输出位置偏差信号，该位置偏差信号与基于位置指令信号的位置目标值和基于位置检测信号的位置检测值的偏差相对应；位置控制部(47)，其基于位置偏差信号输出位置用速度指令信号；速度控制部(53)，其输出基于来自位置控制部(47)的位置用速度指令信号的电动机电流指令信号；伺服放大器(42)，其生成与电动机电流指令信号相对应的电流；退避位置指令信号输出部(58)，其基于滑块到达下止点时的冲压信号而输出位置指令信号，该位置指令信号用于使模具缓冲垫从下止点位置退避。
文档编号B21D24/02GK101432084SQ20078001521
公开日2009年5月13日 申请日期2007年2月26日 优先权日2006年3月3日
发明者铃木裕一 申请人:小松产机株式会社