CN100469477C - 模具缓冲机构控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模具缓冲机构控制装置，通过伺服电机驱动控制相对冲压机械的滑块相对配置的模具缓冲机构，具备：为了使规定的加压力作用于配置于滑块和模具缓冲机构之间的冲压材料上，生成给予伺服电机的压力指令值的压力指令部；检测出作用在冲压材料上的实际加压力的压力检测部；由压力指令部生成的压力指令值的微分值乘以系数而生成速度修正值的速度修正值生成部；以及基于压力指令值、通过压力检测部检测出的压力检测值和速度修正值生成部生成的速度修正值生成给予伺服电机的速度指令值的第1速度指令部。

Description

模具缓冲机构控制装置
技术领域
本发明涉及一种为了使与冲压机械的滑块相对配置的模具缓冲机构以伺服电机为驱动源相对动作并控制作用于在上下一对的模具间被冲压加工的冲压材料上的加压力而使用的模具缓冲机构控制装置。
背景技术
作为具备与冲压机械的滑块相对配置的模具缓冲机构和为了使该模具缓冲机构相对滑块动作而控制气缸的控制装置的模具缓冲装置的一例，有特开平7—195129号公报(JP—A—7—195129)所公开的装置。该现有例子所记载的模具缓冲机构，通过将伺服电机的旋转运动用转换机构转变为气缸的往复运动而进行动作，通过用控制装置控制伺服电机的转矩，调整作用在上下模具之间的冲压材料上的加压力。
可是，在驱动源上使用气缸的模具缓冲装置，从给予控制信号到应答，产生时间后滞，另外，对于瞬间产生的短时间压力变化，不能完全消除该变化，产生难于控制的问题。
作为模具缓冲装置其他的例子，特开平10—202327号公报(JP—A—10—202327)公开了以伺服电机为驱动源的装置。该现有例子所记载的模具缓冲装置，通过提高对于控制的应答性，谋求解决上述问题，其具备：伺服电机；向滚珠丝杠传递伺服电机的驱动力的齿轮传递机构；通过滚珠丝杠的旋转进行往复运动的模具缓冲机构；和控制伺服电机的控制装置。伺服电机通过控制装置进行控制，使冲压材料以规定的压力在上下模具间冲压没有缺陷地成型为期望的形状。
以伺服电机为驱动源的模具缓冲机构的控制装置，时间滞后较少，对于短时间的压力变动的随动性好，在所谓的闭模到开模的期间内可自如变更压力指令值，但还是希望随动性更好的控制装置。例如，在为了得到复杂形状的成型体而将粉末体冲压成型的场合等，需要对于压力指令的随动性(控制应答性)好的控制装置。或者增大压力指令与速度指令之比的压力增益，或者增大速度指令与电流指令之比的速度增益，在某种程度上也可提高随动性，但那样非常有限。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种可进一步提高冲压成型中压力指令值变更时的随动性的模具缓冲机构的控制装置。
为了实现上述目的，本发明提供的模具缓冲机构控制装置，通过伺服电机驱动控制相对冲压机械的滑块相对配置的模具缓冲机构，具备：为了使规定的加压力作用在配置于滑块和模具缓冲机构之间的冲压材料上，生成给予伺服电机的压力指令值的压力指令部；检测作用在冲压材料上的实际加压力的压力检测部；将压力指令部生成的压力指令值的微分值乘以系数而生成速度修正值的速度修正值生成部；以及基于压力指令值、压力检测部检测出的实际加压力和速度修正值生成部生成的速度修正值页生成给予伺服电机的速度指令值的第1速度指令部。
上述模具缓冲机构控制装置还可具备：检测伺服电机实际的转速的速度检测部；将压力指令部生成的压力指令值的2阶微分值乘以系数而生成电流修正值的电流修正值生成部；以及基于速度指令值、速度检测部检测出的旋转数度和电流修正值生成部生成的电流修正值而生成给予伺服电机的电流指令值的电流指令部。
在上述模具缓冲机构控制装置中，还可具备：为了向规定位置移动模具缓冲机构，生成给予伺服电机的位置指令值的位置指令部；检测模具缓冲机构的实际位置的位置检测部；基于位置指令值和位置检测部检测出的位置而生成给予伺服电机的速度指令值的第2速度指令部；和可选择第1速度指令部与第2速度指令部的任何一方的切换部。
而且，本发明的模具缓冲机构控制装置，通过伺服电机驱动控制相对冲压机械的滑块相对配置的模具缓冲机构，具备：为了使规定的加压力作用在配置于滑块和模具缓冲机构之间的冲压材料上，生成给予伺服电机的压力指令值的压力指令部；检测作用在冲压材料上的实际加压力的压力检测部；基于压力指令值和压力检测部检测出的实际加压力生成给予伺服电机的速度指令值的第1速度指令部；检测伺服电机的实际转速的速度检测部；将压力指令部生成的压力指令值的2阶微分值乘以系数而生成电流修正值的电流修正值生成部；以及基于速度指令值、速度检测部检测出的转速和电流修正值生成部生成的电流修正值而生成给予伺服电机的电流指令值的电流指令部。
附图说明
本发明的上述与其他的目的、特征及优点通过附图关联的以下最佳的实施方式的说明将更为明确。图中：
图1是表示本发明的模具缓冲机构控制装置的第1实施方式的结构图；
图2是图1所示的模具缓冲机构控制装置的方框图；
图3是表示本发明的模具缓冲机构控制装置的第2实施方式的结构图；
图4是图3所示的模具缓冲机构控制装置的方框图；
图5是表示本发明的模具缓冲机构控制装置的第3实施方式的结构图；
图6是图5所示的模具缓冲机构控制装置的方框图；
图7是表示本发明的模具缓冲机构控制装置的第4实施方式的结构图；
图8是图7所示的模具缓冲机构控制装置的方框图。
具体实施方式
以下，用附图详细说明本发明实施方式的具体例。
模具缓冲机构控制装置7A～7D，设置在冲压机械1A～1D的模具缓冲装置4A～4D上，在冲压成型中控制在无图示的上下一对的模具之间进行冲压加工的冲压材料2上的加压力等而使用。
冲压机械1A～1D具备向下支撑上部模具的、自如地上下往复运动的滑块3和向上支撑与上部模具相对的下部模具并对在上下模具之间进行冲压加工的冲压材料2施加规定的加压力的模具缓冲装置4A～4D。冲压材料2的加压力，通过利用模具缓冲机构控制装置7A～7D直接或间接地控制滑块3与模具缓冲装置4A～4D的相对位置关系而进行调整。
模具缓冲装置4A～4D具备：作为驱动源的伺服电机6；向滚珠丝杠传递伺服电机6的驱动力的无图示的动力传递机构；通过无图示的滚珠丝杠的旋转而在轴向往复移动的模具缓冲机构5；和控制伺服电机6的模具缓冲控制装置7A～7D。在动力传递机构上，可适用例如皮带传递机构或在现有的专利文献2上所记载的齿轮传递机构等。伺服电机6的驱动力，通过用于减少转数而提高输出转矩的无图示的减速器传递给滚珠丝杠。
如图1及图2所示，第1实施方式的模具缓冲控制装置7A包括生成用于向冲压材料2上作用规定的加压力的压力指令值的压力指令部8、检测作用在冲压材料2上的实际加压力的压力检测部9、基于压力指令值与通过压力检测部9检测出的压力检测值生成伺服电机6的速度指令值的速度指令部(第1速度指令部)10、压力指令值的微分值乘以系数而生成速度修正值的速度修正值生成部11、检测伺服电机6的旋转数度的速度检测部12和基于速度指令值与速度检测部12检测出的速度检测值生成伺服电机6的电流指令值的电流指令部13。滤波部14使用例如可使具有不连续性的修正值上升的定时滞后，同时可将脉冲状信号波形的角变圆滑并平缓上升的倾斜的低通滤波器。
压力指令部8是冲压中用于控制冲压材料2的加压力的构成部分，在生成压力指令值的同时，基于生成的压力指令值控制伺服电机6。基于该压力指令值的伺服电机6的控制与基于后述的位置指令的伺服电机6的位置控制(参照图7及图8)是有区别的。以伺服电机6为驱动源的模具缓冲装置4A，通过模具缓冲机构控制装置7A进行压力控制，可进行在使用气缸等的现有模具缓冲装置中难以实现的冲压加工，即冲压中自如控制加压力并作出没有缺陷的复杂形状的冲压加工。
压力检测部9例如由压力传感器或测力传感器等构成，为了检测冲压中产生的冲压材料2的实际加压力而设置在模具缓冲机构5等上。通过该压力检测部9检测出的压力检测值反馈给压力指令值，求出作为压力指令值与压力检测值的差分的压力偏差(参照图2)。
速度指令部10是通过压力指令值与压力检测值的差分即压力偏差乘以压力增益而生成速度指令的构成部分。压力增益根据冲压材料2的冲压面积或相当于弹簧元件的模具缓冲机构5的等效弹性系数等变化。
速度修正值生成部11是通过生成对应冲压中压力指令值的变动而增加的速度修正值，并用速度指令值加上生成的该速度修正值，来提高该控制系统的对压力变动的随动性的构成部分。因此，速度修正值在输入控制系统的压力指令值较大时为较大值，在压力指令值较小时为较小值。常数是用于将修正值修正为速度指令的次方的系数，由冲压材料2的冲压面积或相当于弹簧元件的模具缓冲机构5的等效弹性系数等确定。
速度检测部12例如由回转式编码器或转速表传感器等构成，为了检测出冲压中的伺服电机6的实际转速而设置在伺服电机6上。
电流指令部13是将速度指令值与速度检测值的差分即速度偏差乘以速度比例增益而得到的电流指令(转矩指令)加上速度偏差的积分值与速度积分增益之积后，将相加的电流指令给予伺服电机6的构成部分。速度比例增益是根据伺服电机6的旋转数度与电流值的关系求出的比例系数。
这样，根据第1实施方式，速度修正值生成部11将压力指令值的微分值乘以系数而算出的速度修正值加上速度指令值，从而可使压力指令值的变化原样反映在速度指令值上，提高冲压成型中压力指令值变更之际的伺服电机6的随动性。再者，速度修正值由于通过滤波部14加上速度指令值，所以可使速度修正值的上升定时滞后，可将脉冲状信号波形的角变圆滑并使上升倾斜平缓。由此，可缓和给予控制对象的冲击，使伺服电机6顺利地动作。
接着，基于图3及图4，关于本发明的模具缓冲机构控制装置的第2实施方式进行说明。对于本实施方式与第1实施方式的相同的构成部分标以相同的符号，省略说明。
本实施方式的模具缓冲机构控制装置7B在取代第1实施方式的模具缓冲机构控制装置7A的速度修正值生成部11而设置了电流修正值生成部18这一点与第1实施方式不同。如图3所示，电流修正值生成部18设置在压力指令部8与电流指令部13之间。在电流修正值生成部18中，如图4所示，将压力指令值2阶微分后乘以系数，算出电流修正值。修正值通过与第1实施方式相同的滤波部15过滤处理后，与电流指令值相加。
电流修正值由于在输入控制系统的压力指令值较大时为较大值，在压力指令值较小时为较小值，作为对应压力指令值的变动而增减的值而生成，所以可提高该控制系统对压力变动的随动性。
接着，图5及图6表示本发明的模具缓冲机构控制装置的第3实施方式。对于本实施方式与第1实施方式的相同的构成部分标以相同的符号，省略说明。
本实施方式的模具缓冲机构控制装置7C具有第1实施方式的模具缓冲机构控制装置7A的速度修正值生成部11和第2实施方式的模具缓冲机构控制装置7B的电流修正值生成部18。根据本实施方式，通过速度修正值生成部11和电流修正值生成部18的相乘效果，可进一步提高伺服电机6的随动性。
接着，基于图7及图8，关于本发明的模具缓冲机构控制装置第4实施方式进行说明。对于本实施方式与第1实施方式的相同的构成部分标以相同的符号，省略说明。
本实施方式的模具缓冲机构控制装置7D具有切换进行压力控制的第1速度指令部11和进行位置控制的第2速度指令部22的控制方式切换部23。第2速度指令部22是通过在相当于位置指令部20的位置指令值与位置检测部21的位置检测值的差分的位置偏差上乘以位置增益而生成速度指令的构成部分，与第1速度指令部11并列配置。再者，第1速度指令部11是与第1～3实施方式的速度指令部11相同的构成部分。
位置指令部20为了在非冲压中控制模具缓冲机构5的相对位置，在生成位置指令值的同时，将生成的位置指令值给予伺服电机6。基于该位置指令值的伺服电机6的控制与基于上述的压力指令的伺服电机6的压力控制是有区别的，可以说是位置控制。
位置检测部21例如由编码器或线位移传感器等构成，为了检测出非冲压中模具缓冲机构5的实际位置而设置在模具缓冲机构5等上。通过该位置检测部21检测出的位置检测值向位置指令值反馈，求出位置指令值与位置检测值的差分即位置偏差(参照图8)。
控制方式切换部23是选择第1速度指令部11或第2速度指令部22的任何一个，与电流指令部13相互连接的构成部分。控制方式切换部23在冲压中选择第1速度指令部11并进行压力控制，在非冲压中选择第2速度指令部22并进行位置控制。这样，通过分开使用第1速度指令部11或第2速度指令部22，冲压中可实现加压力的适当化，非冲压中可正确地进行模具缓冲机构5的相对位置的定位。
再者，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内可实施各种变更。例如，在第1～4的实施方式中，设置过滤处理加在速度指令值或电流指令值上的修正值的滤波部14、15，但在可以忽略作用在控制系统上的冲击的场合等，也可以省略滤波部。
以上，关于本发明最佳的实施方式进行了说明，但只要不超出权利要求书的保护范围可以进行各种修改及变更，这是本领域技术人员所理解的。

Claims (5)

1.一种模具缓冲机构控制装置(7A)，具备：为了使规定的加压力作用在配置于冲压机械(1A)的滑块(3)和与该滑块(3)相对的模具缓冲机构(5)之间的冲压材料(2)上，生成压力指令值的压力指令部(8)；以及检测作用在上述冲压材料(2)上的实际加压力的压力检测部(9)，其特征在于，
具备：将上述压力指令值的微分值乘以系数而生成速度修正值的速度修正值生成部(11)；以及基于上述压力指令值、上述压力检测部(9)检测出的上述实际加压力和上述速度修正值生成部(11)生成的上述速度修正值而生成赋予上述伺服电机(6)的速度指令值的第1速度指令部(10)。
2.根据权利要求1所述的模具缓冲机构控制装置(7C)，其特征在于，
具备：检测上述伺服电机的实际转速的速度检测部(12)；将上述压力指令部(8)生成的上述压力指令值的2阶微分值乘以系数而生成电流修正值的电流修正值生成部(18)；以及基于上述速度指令值、上述速度检测部(12)检测出的转速和上述电流修正值生成部(18)生成的上述电流修正值而生成赋予上述伺服电机(6)的电流指令值的电流指令部(13)。
3.一种模具缓冲机构控制装置(7B)，具备：为了使规定的加压力作用在配置于冲压机械(1A)的滑块(3)和与该滑块(3)相对的模具缓冲机构(5)之间的冲压材料(2)上，生成压力指令值的压力指令部(8)；检测作用在上述冲压材料(2)上的实际加压力的压力检测部(9)；基于上述压力指令值和上述压力检测部(9)检测出的上述实际加压力而生成给予上述伺服电机(6)的速度指令值的第1速度指令部(10)；以及检测上述伺服电机(6)的实际转速的速度检测部(12)，其特征在于，
具备：将上述压力指令部(8)生成的上述压力指令值的2阶微分值乘以系数而生成电流修正值的电流修正值生成部(18)；以及基于上述速度指令值、上述速度检测部(12)检测出的上述转速和上述电流修正值生成部(18)生成的上述电流修正值而生成赋予上述伺服电机(6)的电流指令值的电流指令部(13)。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的模具缓冲机构控制装置(7D)，其特征在于，
具备：为了使上述模具缓冲机构(5)向规定位置移动，生成赋予上述伺服电机(6)的位置指令值的位置指令部(20)；检测上述模具缓冲机构(5)的实际位置的位置检测部(21)；基于上述位置指令值和上述位置检测部(21)检测出的上述位置而生成赋予上述伺服电机(6)的第2速度指令值的第2速度指令部(22)；以及可选择上述第1速度指令部(10)与上述第2速度指令部(22)的任何一方的控制方式切换部(23)。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的模具缓冲机构控制装置(7A～7D)，其特征在于，
具备用于使上述速度修正值或上述电流修正值的波形平滑的滤波部(14，15)。
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