CN100551574C - 模具缓冲机构控制装置 - Google Patents

Abstract

一种根据规定的压力图形(56)及位置图形(54)控制模具缓冲垫(15)的升降速度的模具缓冲机构控制装置(40)，其中，位置/压力控制切换部(51)，始终监控、比较与压力偏差信号(ep)对应的压力用速度指令信号(υpc)和与位置偏差信号(eh)对应的位置用速度指令信号(υhc)，选择两者中小的一方的速度指令信号向速度控制部(53)传输。由于始终监控压力用速度指令信号(υpc)和位置用速度指令信号(υhc)，选择某一方，因此，能够准确地把握压力的变化及位置的变化，能够迅速且稳定、可靠地切换位置控制和压力控制。

Description

模具缓冲机构控制装置

技术领域

本发明涉及一种在拉深加工等中使用的压力机械的模具缓冲机构(diecushion)控制装置，尤其涉及与滑块的动作同步控制模具缓冲垫(diecushion pad)的动作的模具缓冲机构控制装置。

背景技术

以往，作为控制由伺服马达驱动的模具缓冲垫的升降动作的模具缓冲机构控制装置，已知例如专利文献1提出的方案。在该专利文献1中的模具缓冲机构控制装置中，在滑块的上模夹着工件接触模具缓冲垫之前利用位置控制进行模具缓冲机构的缓冲行程的控制。若检测到开始对模具缓冲垫施加载荷时伺服马达的电流变化，则根据该电流变化的检测信号从位置控制切换成压力控制，对模具缓冲垫施加预先设定的缓冲压。在这种模具缓冲机构控制装置中，能够从位置控制切换成压力控制，因此，可良好地进行拉深加工。

专利文献1：特开平10-202327号公报(第3页)

不过，上述模具缓冲机构控制装置中，通过检测伺服马达的规定的电流变化并输出检测信号，由此切换位置控制和压力控制，从而，并非始终监视电流变化。因而，由于上模接触模具缓冲垫时的冲击和振动等，有时不能准确地检测伺服马达的电流变化，存在从位置控制向压力控制的切换动作不稳定的情况。这种情况下，具有不能以适宜的定时向压力控制切换，模具缓冲垫的动作控制不稳定，不能良好地进行拉深加工这样的问题。特别是，上模接触工件(模具缓冲垫)时的模具缓冲机构的控制，在获得良好制品方面是非常重要的，因而，进行高精度的控制是必要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够稳定地切换位置控制和压力控制、能够高精度地控制模具缓冲机构的动作并良好成形的模具缓冲机构控制装置。

本发明的模具缓冲机构控制装置，其特征在于，包括：压力指令信号输出部，其输出与基于规定的压力图形的压力目标值对应的压力指令信号；压力检测装置，其检测施加给模具缓冲垫的压力；压力比较部，其输出与基于压力图形的压力目标值和基于来自压力检测装置的压力检测信号的压力检测值的偏差对应的压力偏差信号；压力控制部，其基于压力偏差信号输出压力用速度指令信号；位置指令信号输出部，其输出与基于规定的位置图形的位置目标值对应的位置指令信号；位置检测装置，其检测模具缓冲垫的位置；位置比较部，其输出与基于位置图形的位置目标值和基于来自位置检测装置的位置检测信号的位置检测值的偏差对应的位置偏差信号；位置控制部，其基于位置偏差信号输出位置用速度指令信号；位置/压力控制切换部，其选择压力用速度指令信号或位置用速度指令信号；速度控制部，其基于来自位置/压力控制切换部的压力用速度指令信号或位置用速度指令信号，输出马达电流指令信号；和伺服放大器，其将与马达电流指令信号对应的电流向模具缓冲机构驱动用的电动伺服马达供给，位置/压力控制切换部设定成：选择压力用速度指令信号及位置用速度指令信号中小的一方。

根据本发明，压力比较部，输出与压力目标值和压力检测值的偏差对应的压力偏差信号，根据该压力偏差信号，压力控制部输出压力用速度指令信号。另一方面，位置比较部，输出与位置目标值和位置检测值的偏差对应的位置偏差信号，根据该位置偏差信号，位置控制部输出位置用速度指令信号。位置/压力控制切换部，始终监控、比较这些压力用速度指令信号和位置用速度指令信号，选择某个小的一方。因而，与现有只依靠伺服马达的电流变化的检测信号的输出进行切换的情况相比，能够更准确地把握压力的变化及位置的变化，所以可进行稳定的切换。从而，模具缓冲机构的动作稳定。

另外，由于监控位置用速度指令信号及压力用速度指令信号双方进行切换，因此，与只监控伺服马达的电流变化的现用技术相比，可迅速且可靠地进行切换。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的压力机械的概略构成图。

图2是图1的A-A视主要部分截面图。

图3是第1实施方式的模具缓冲机构的概略构成图。

图4是与模具缓冲机构相关的油压回路图。

图5是表示模具缓冲机构控制装置的功能块的图。

图6是表示模具缓冲机构控制装置的控制块的图。

图7是表示时间和位置用速度指令信号的关系的图。

图8是表示时间和压力用速度指令信号的关系的图。

图9是用于说明位置控制和压力控制的切换动作的说明图。

图10是用于说明位置控制和压力控制的切换动作的流程图。

图11是表示位置图形的图。

图12是表示压力图形的图。

图13是滑块和模具缓冲垫的动作说明图。

图14是本发明的第2实施方式的模具缓冲机构的概略构成图。

图15是说明第2实施方式的模具缓冲机构控制装置的构成的框图。

图16是说明模具缓冲机构的第1变形例的图。

图17是说明模具缓冲机构的第2变形例的图。

图18是说明第2变形例其他部分的图。

图19是表示第3变形例的位置图形的图。

图20是表示第3变形例的时间和位置用速度指令信号的关系的图。

图21是用于说明第3变形例的位置控制和压力控制的切换动作的说明图。

图22是表示第4变形例的模具缓冲机构控制装置的功能块的图。

图23是表示第4变形例的模具缓冲机构控制装置的控制块的图。

图24是表示第4变形例的时间和压力用速度指令信号的关系的图。

图25是用于说明第4变形例的位置控制和压力控制的切换动作的说明图。

图26是表示第5变形例的位置图形的图。

图27是表示第5变形例的模具缓冲机构控制装置的功能块的图。

图28是表示第5变形例的模具缓冲机构控制装置的控制块的图。

图29是用于说明压力控制保持部的动作的流程图。

图中，9-工件，13、13A、13B-模具缓冲机构，15-模具缓冲垫，21-电动伺服马达，32-作为压力检测装置的应变仪，33-作为位置检测装置的线性比例尺，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，48-压力指令信号输出部，49-压力比较部，50-压力控制部，51-位置/压力控制切换部，53-速度控制部，54-位置图形，56-压力图形，75-作为电动伺服马达的线性伺服马达，93-作为压力检测装置的压力计，Pc-压力指令信号，ep-压力偏差信号，υpc-压力用速度指令信号，ic-马达电流指令信号，i-作为电流的马达电流，hc-位置指令信号，eh-位置偏差信号，υhc-位置用速度指令信号。

具体实施方式

以下参照附图，关于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。

[第1实施方式]

图1表示本发明的第1实施方式的压力机械的概略构成图。图2表示图1的A-A视主要部分截面图。另外，图3表示第1实施方式的模具缓冲机构的概略构成图。

图1所示的压力机械1，具备：升降自如地支撑在本体机架2上并由滑块驱动机构3升降驱动的滑块4、和与该滑块4对置配置且安装在基座5上的垫板6(bolster)。在上述滑块4的下面安装上模7，同时在上述垫板6的上面安装下模8。这样，基于滑块4的升降动作，对配置在上模7和下模8之间的工件9实施压力加工(拉深加工)。

这些构成中，在基座5中内置有模具缓冲机构13。该模具缓冲机构13，其构成是具备：所需要的模具缓冲销14、在基座5内升降自如地支撑在该基座5上的模具缓冲垫15、和升降驱动该模具缓冲垫15的模具缓冲垫驱动机构16。

上述各模具缓冲销14，贯通插入在垫板6及下模8上分别形成的上下方向贯通的孔中。各模具缓冲销14，其上端与配置在下模8凹部的压料圈17抵接，同时，其下端与模具缓冲垫15抵接。

在上述模具缓冲垫15的各侧面和与该各侧面对置的基座5的内壁面之间，如图2所示，设置有沿上下方向引导模具缓冲垫15的1个以上(本实施方式中为2个)导向构件18。各导向构件18由相互卡合的一对内导向件19和外导向件20构成，在模具缓冲垫15的各侧面安装内导向件19，在基座5的内壁面安装外导向件20。这样，模具缓冲垫15，在基座5内升降自如地支撑在该基座5上。

上述模具缓冲垫驱动机构16，如图3所示，具备：作为驱动源的电动伺服马达21、作为模具缓冲垫15的升降装置的滚珠螺杆机构22、配置在电动伺服马达21和滚珠螺杆机构22之间的动力传递路径上的缠绕传动机构23及连结构件24，在模具缓冲垫15和电动伺服马达21之间相互动力传递自如地构成。

上述电动伺服马达21，为具有旋转轴的旋转式AC伺服马达，通过向该电动伺服马达21供给的马达电流(电流)i的控制，来控制旋转轴的旋转速度和旋转力。电动伺服马达21的本体部分，被固定于架设在基座5的内壁面间的梁25上。另外，该电动伺服马达21上，附设有编码器(位置检测装置)36。该编码器36，检测电动伺服马达21的旋转轴的角度及角速度，将其检测值分别作为马达旋转角度检测信号θ、马达旋转角速度检测信号ω输出。从该编码器36输出的马达旋转角度检测信号θ及马达旋转角速度检测信号ω，输入到后述的控制器41中。

上述滚珠螺杆机构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输入的旋转动力经由螺纹部26转换成直线动力并进行输出的功能。螺纹部26的下端部可进退地配置在连结构件24中心部形成的空间内，螺母部27的下端部与连结构件24的上端部结合。上述连结构件24，借助于由所需要的轴承及收容那些轴承的轴承壳体组成的轴承装置28支撑在上述梁25上。

上述缠绕传动机构23，通过在固定于电动伺服马达21的旋转轴上的小滑轮29和固定于连结构件24下端部的大滑轮30之间缠绕同步带31而构成。

基于以上构成，电动伺服马达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向滚珠螺杆机构22的螺母部27传递，依靠传递给该螺母部27的旋转动力滚珠螺杆机构22的螺纹部26在上下方向移动，升降驱动模具缓冲垫15。另外，通过控制向电动伺服马达21传送的马达电流i，可控制向模具缓冲垫15赋予的施加力。

另外，该模具缓冲机构13中，在模具缓冲垫15下端部连接有柱塞杆80。该柱塞杆80，将其侧面滑动自如地支撑于筒状柱塞导向件82。该柱塞导向件82，具有沿升降方向引导柱塞杆80及与该柱塞杆80连结的模具缓冲垫15的功能。在柱塞杆80的下部形成有下方向具有开口的汽缸80A，在该汽缸80A的内部滑动自如地收容有活塞81。

由汽缸80A的内壁面及活塞81的上面形成油压室83，在该油压室83中填充压油。油压室83的轴心与柱塞杆80及滚珠螺杆机构22的轴心相同。油压室83的压油口与图4所示的油压回路连接，在油压室83和油压回路之间进行压油的进给。油压室83的压油缓和上模7和工件9接触时产生的冲击，同时若油压达到规定值以上则向油箱91(参照图4)排出。油压室83的压油具有这样的过负载保护功能。

上述活塞81的下端与滚珠螺杆机构22的螺纹部26的上端抵接。在活塞81的下端形成有球面状的凹面81A，在与该凹面81A对置的螺纹部26的上端形成有球面状的凸面。此外，还可以与之相反，在活塞81下端形成凸面，在螺纹部26C上端形成凹面。如螺纹部26这样的棒状构件，对于向端部作用的轴方向的力强，而对于弯曲力矩弱。若螺纹部26的上端为球面形状，则即使模具缓冲垫15倾斜在螺纹部26上端产生弯曲力矩，在螺纹部26整体上也只作用轴方向的力。基于这样的结构，能够防止由于偏心负载造成的螺纹部26C的损伤。

并且，在该模具缓冲机构13中，油压室83的压力在上述油压回路中被检测出。在图4所示的油压回路图中，油压室83的口，经由管路85分别与供给侧控制阀86的一个口及排出侧控制阀87的一个口连接。供给侧控制阀86的另一个口经由管路88与油压泵89的吐出口连接。油压泵89的吸入口经由管路90与油箱91连接。排出侧控制阀87的另一个口经由管路92与油箱91连接。供给侧控制阀86只在将油箱91的工作油向油压室83供给时开放，排出侧控制阀87只在将油压室83的压油向油箱91排出时开放。

在管路85上设置有压力计(压力检测装置)93。利用压力计93检测油压室83的压力即在模具缓冲垫15上产生的负载。从压力计93向控制器41的压力比较部49和压轴控制部94分别输出压力检测信号Pr。关于压力比较部49后述。压轴控制部94输入来自压力计93的压力检测信号Pr，向供给侧控制阀86和排出侧控制阀87输出控制信号，控制各控制阀86、87的开闭动作。

还有，图4所示的油压回路，具有防止过负载功能。即，若上模7和工件9接触而在模具缓冲垫15上产生负载，则油压室83的压力上升。当压力计93的检测值超过规定值时，有可能发生过负载。这种情况下，从压轴控制部94向排出侧控制阀87输出开放信号，排出侧控制阀87开放。于是，油压室83的压油向油箱91排出。于是，没有图示的系统进行工作，紧急停止压力机械1的动作。如此，在从油压室83排出压油的定时内停止压力机械1，从而防止过负载。

另外，可以不设置排出侧控制阀87而设置安全阀(relief valve)，当油压室83的压力超过规定压时，安全阀工作，排出压油。

接下来，关于控制上述模具缓冲机构13的模具缓冲机构控制装置40的构成，用图5的功能块图及图6的控制块图进行以下说明。

图5、图6所示的模具缓冲机构控制装置40，具备控制器41和伺服放大器42，伺服放大器42将与从该控制器41输出的马达电流指令信号ic对应的马达电流i向上述电动伺服马达21供给。

上述控制器41，省略了根据详细图示进行的说明，不过，其构成包括：转换/修整各种输入信号的输入接口、以微机和高速数值运算处理器等为主体构成并按照规定的顺序进行输入数据的算术/逻辑运算的计算机装置、和将运算结果转换成控制信号输出的输出接口。该控制器41中，形成有：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及速度控制部53等各种功能部。

上述模具缓冲垫位置运算部43，其具有的功能是：输入来自电动伺服马达21上附设的编码器36的马达旋转角度检测信号θ，根据该输入信号求得与马达旋转角度有规定关系的模具缓冲垫15的位置，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。

上述模具缓冲垫速度运算部44，其具有的功能是：输入来自该编码器36的马达旋转角速度检测信号ω，根据该输入信号求得与马达旋转速度有规定关系的模具缓冲垫15的速度(升降速度)，将其结果作为模具缓冲垫速度检测信号υr输出。

上述位置指令信号输出部45，其具有的功能是：参照预先设定的位置图形54求得模具缓冲垫15的位置目标值，生成/输出基于该求得的位置目标值的位置指令信号hc。在此，上述位置图形54，表示时间和模具缓冲垫位置的所希望的对应关系。

上述位置比较部46，其具有的功能是：将来自位置指令信号输出部45的位置指令信号hc和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进行比较，输出位置偏差信号eh。

上述位置控制部47，具备：输入来自位置比较部46的位置偏差信号eh、在其输入信号上乘以规定的位置增益K1进行输出的系数器55，且位置控制部47具有的功能是：生成/输出与位置偏差信号eh对应大小的位置用速度指令信号υhc。

上述压力指令信号输出部48，其具有的功能是：参照预先设定的压力图形56求得模具缓冲垫15上产生的压力(缓冲压)目标值，生成/输出基于该求得的压力目标值的压力指令信号Pc。在此，上述压力图形56，表示时间和在模具缓冲垫15上产生的压力的所希望的对应关系。

上述压力比较部49，其具有的功能是：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，输出压力偏差信号ep。

上述压力控制部50，具备：系数器71，其是输入来自压力比较部49的压力偏差信号ep、在其输入信号上乘以规定的比例增益K2进行输出；积分器72，其是输入来自压力比较部49的压力偏差信号ep、将其输入信号进行积分并输出(块内的符号s为拉普拉斯算子)；系数器73，其是输入来自该积分器72的输出信号、在其输入信号上乘以规定的积分增益K3并输出，且压力控制部50具有的功能是：在来自系数器71的输出信号上加上来自系数器73的输出信号，生成/输出压力用速度指令信号υpc。

该压力控制部50中，通过进行组合了比例动作(P动作)和积分动作(I动作)的比例+积分动作(PI动作)，从而，从该压力控制部50输出适合于压力偏差信号ep的大小、且只要有压力偏差信号ep就增加其大小这样的压力用速度指令信号υpc，以使检测压力迅速且准确地与目标压力一致。

上述位置/压力控制切换部51，其是对控制模具缓冲垫15的位置的位置控制和控制模具缓冲垫15上产生的压力的压力控制进行切换的装置，具备：以b接点为基准、切换a接点和c接点的连接的开关60和用于进行该开关60的切换动作的选择的位置/压力比较部61。

当利用开关60连接了b接点和a接点(以下，将该连接动作称为“b-a接点连接动作”。)时，来自位置控制部47的位置用速度指令信号υhc传输到速度比较部52，另一方面，当利用该开关60连接了b接点和c接点(以下，将该连接动作称为“b-c接点连接动作”。)时，来自压力控制部50的压力用速度指令信号υpc传输到速度比较部52。

位置/压力比较部61，其设定成：将来自压力控制部50的压力用速度指令信号υpc和来自位置控制部47的位置用速度指令信号υhc进行比较，选择两者中小的一方。

在此，用图7～图9说明位置/压力比较部61的切换逻辑。图7表示位置用速度指令信号υhc。图7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)时，在上模7和工件9接触之前，模具缓冲垫15的位置与待机位置一致，从而，位置偏差信号eh为0，位置用速度指令信号υhc为0。其后，若上模7到达与工件9接触的位置(接触位置)，则模具缓冲垫15随着上模7的下降开始下降，从而，位置偏差信号eh逐渐增大，随之，位置用速度指令信号υhc也增大。

另一方面，图8表示压力用速度指令信号υpc。图8中，在将模具缓冲垫15的压力图形始终设定为一定值时，在上模7和工件9接触之前，在模具缓冲垫15上不发生压力，从而，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υpc为与压力图形的一定值对应的值。其后，若上模7到达与工件9接触的位置(接触位置)，则模具缓冲垫15被上模7按压而产生压力。该压力随着模具缓冲垫15的下降而增大，从而，压力偏差信号ep逐渐减小，随之，压力用速度指令信号υpc也减小。

位置/压力比较部61，如图9所示，其设定成：比较位置用速度指令信号υhc和压力用速度指令信号υpc，选择两者中小的一方，从而，在上模7与工件9接触前的下降时，由于位置用速度指令信号υhc小于压力用速度指令信号υpc，因此，选择位置用速度指令信号υhc。根据该选择，利用开关60连接b接点和a接点，位置用速度指令信号υhc流向速度比较部52，进行位置控制。

接下来，若上模7到达与工件接触的接触位置，则位置用速度指令信号υhc增加，压力用速度指令信号υpc减少。当经过时间T1后，这些速度指令信号υhc、υpc的大小关系逆转时，位置/压力比较部61，选择小于位置用速度指令信号υhc的压力用速度指令信号υpc，连接开关60的b接点和c接点。基于该连接切换动作，压力用速度指令信号υpc流向速度比较部52，进行压力控制。

位置/压力比较部61，其设定成：始终比较位置用速度指令信号υhc和压力用速度指令信号υpc，选择两者中小的一方，因而，能够以适宜的定时自动地切换位置控制和压力控制。从而，能够最小限地抑制上模7经由工件9与模具缓冲垫15接触时的冲击和振动等的影响，能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，由于始终监控位置用速度指令信号υhc和压力用速度指令信号υpc双方，因此，能可靠地把握上模7与工件9接触时的接触位置，迅速且可靠地进行切换。

上述速度比较部52，其具有的功能是：通过基于位置/压力控制切换部51的切换动作选择了位置控制时，对来自位置控制部47的位置用速度指令信号υhc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υr进行比较，输出速度偏差信号ev，通过基于位置/压力控制切换部51的切换动作选择了压力控制时，对来自压力控制部50的压力用速度指令信号υpc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υr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，从压力控制部50输出适合于压力偏差信号ep的大小、且只要有压力偏差信号ep就增加其大小这样的压力用速度指令信号υpc，因此，能够迅速且可靠地减少压力偏差。从而，能够提高压力控制的精度。

上述速度控制部53，具备：系数器62，其是输入来自速度比较部52的速度偏差信号ev、在其输入信号上乘以规定的比例增益K4进行输出；积分器63，其是输入来自速度比较部52的速度偏差信号ev、将其输入信号进行积分并输出(块内的符号s为拉普拉斯算子)；系数器64，其是输入来自该积分器63的输出信号、在其输入信号上乘以规定的积分增益K5并输出，速度控制部53其具有的功能是：在来自系数器62的输出信号上加上来自系数器64的输出信号，生成/输出马达电流指令信号(转矩指令信号)ic。

该速度控制部53中，也通过进行组合了比例动作(P动作)和积分动作(I动作)的比例+积分动作(PI动作)，从而，从该速度控制部53输出适合于速度偏差信号ev的大小、且只要有速度偏差信号ev就增加其大小这样的马达电流指令信号ic，以使检测速度迅速且准确地与目标速度一致。由此，能够进行稳定的位置/压力控制。

根据图10所示的动作流程，对如以上那样的构成模具缓冲机构控制装置40的控制器41的动作进行如下简洁说明。

ST1：即、控制器41的模具缓冲垫位置运算部43，根据来自电动伺服马达21上设置的编码器36的马达旋转角度检测信号θ，输出模具缓冲垫位置检测信号hr，同时位置比较部46始终根据该模具缓冲垫位置检测信号hr和来自位置指令信号输出部45的位置指令信号hc算出位置偏差信号eh。另一方面，压力比较部49，始终根据来自压力计93的压力检测信号Pr和来自压力指令信号输出部48的压力指令信号Pc算出压力偏差信号ep。

ST2：然后，位置控制部47，根据位置偏差信号eh算出位置用速度指令信号υhc，压力控制部50，根据压力偏差信号ep算出压力用速度指令信号υpc，分别向位置/压力控制切换部51输出。

ST3：之后，位置/压力控制切换部51，选择位置用速度指令信号υhc和压力用速度指令信号υpc中较小一方的速度指令信号。

ST4：位置/压力控制切换部51，还在判断为位置用速度指令信号υhc小时进行b-a接点连接动作，将位置用速度指令信号υhc向速度比较部52输出，进行位置控制。

ST5：与之相对，位置/压力控制切换部51，在判断为压力用速度指令信号υpc小时进行b-c接点连接动作，将压力用速度指令信号υpc向速度比较部52输出，进行压力控制。

ST6：速度比较部52，根据位置用速度指令信号υhc或压力用速度指令信号υpc，算出速度偏差信号ev，向速度控制部53输出。

ST7：速度控制部53，根据速度偏差信号ev生成马达电流指令信号ic，向伺服放大器42输出。

上述伺服放大器42，其构成是具备电流比较部65、电流控制部66和电流检测部67。该伺服放大器42中，电流检测部67，检测向电动伺服马达21供给的马达电流i，将其检测值作为马达电流指令信号ir输出。电流比较部65，对来自速度控制部53的马达电流指令信号ic和来自电流检测部67的马达电流检测信号ir进行比较，输出马达电流偏差信号ei。电流控制部66，根据来自电流比较部65的马达电流偏差信号ei控制向电动伺服马达21供给的马达电流i。

在此，关于本实施方式的位置指令信号输出部45的位置图形54及压力指令信号输出部48的压力图形56进行详细说明。图11表示本实施方式的位置图形54，另外，图12表示本实施方式的压力图形56。位置图形54，如图11所示，首先，相当于模具缓冲垫15的待机位置的位置h1设定到时刻t1，其后，以从时刻t1到时刻t11的规定时间常数下降到作为与滑块4接触位置的位置h11，再待机，等待在时刻t12接触滑块4。由于当上模7接触工件9进行拉深加工时希望进行压力控制，从而，将位置设定为一定的位置h11，直到滑块4到达下止点的时刻t3，以使随着模具缓冲垫15与接触的滑块4一起下降而使位置偏差信号eh增大。从滑块4的下止点以后(时刻t3以后)，为了再进行位置控制，在时刻t3设定为与模具缓冲垫15的下止点位置对应的位置h3，其位置h3设定到时刻t4，以使模具缓冲垫15保持其下止点位置规定时间。时刻t4到时刻t5之间，由于上升规定高度的辅助上升动作，因而设定成在时刻t5成为位置h4，然后时刻t5以后，设定成复原到相当于待机位置的位置h1。

另一方面，如图12所示，压力图形56，在上模7接触工件9前的时刻t12之前，设定为一定的规定值P1。该规定值P1，设定为比模具缓冲垫15的预压高规定比例的值，从而，在上模7接触工件9前的状态，产生规定的压力偏差信号ep。接着，在从时刻t12到时刻t3的上模7接触工件9进行拉深加工的范围内，压力图形56中，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P1倾斜上升到规定值P2，保持其规定值P2直到到达时刻t21。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倾斜下降到规定值P3，在从直到滑块4到达下止点的时刻t22到时刻t3之间，保持其规定值P3。滑块4到达下止点后(时刻t3以后)希望进行位置控制，从而，压力目标值骤然设定为规定值P4这样高的值，以使压力偏差信号ep增大。

接下来，关于模具缓冲垫15的动作和压力/位置控制的关系进行以下说明。图13表示滑块4和模具缓冲垫15的动作说明图，以线图表示随着时间的经过滑块4和模具缓冲垫15的位置变化。

还有，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称为“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υr称为“速度反馈信号υr”，将来自压力计93的压力检测信号Pr称为“压力反馈信号Pr”。另外，将位置控制称为“位置反馈控制”，同时将压力控制称为“压力反馈控制”。

首先，从压力加工动作开始到时刻t1之间，模具缓冲垫15处于待机位置的位置h1，从而，位置用速度指令信号υhc为0，与之相对，压力用速度指令信号υpc为与规定值P1对应的值。因而，从压力加工动作开始到时刻t1之间，位置/压力比较部61选择位置用速度指令信号υhc，b接点和a接点基于开关60成为连接状态，进行位置反馈控制。另外，在时刻t1到时刻t12之间，压力用速度指令信号υpc也为与规定值P1对应的值，从而，继续进行位置反馈控制。

该位置反馈控制时，位置比较部46，从位置指令信号hc中减去位置反馈信号hr，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υhc，速度比较部52，从位置用速度指令信号υhc减去速度反馈信号υr，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减少的马达电流指令信号(转矩指令信号)ic，伺服放大器42将与马达电流指令信号ic对应的马达电流i向电动伺服马达21供给。从而，控制模具缓冲垫15的位置，以使由编码器36产生的位置检测值追从于预先设定的位置图形54。从而，模具缓冲垫15在待机位置h1待机直到时刻t1，从其后的t11开始向在上模7和工件9接触的位置h11的待机转移。

接下来，若在时刻t12上模7和工件9接触，则位置图形54的位置目标值保持规定位置h11，与之相对，模具缓冲垫15下降，由此位置偏差信号eh增大。另一方面，若上模7和工件9接触，则压力上升，由此趋近于作为压力图形56的压力目标值的规定值P1。因而，压力偏差信号ep减小。当基于压力偏差信号ep的压力用速度指令信号υpc小于基于位置偏差信号eh的位置用速度指令信号υhc时，位置/压力比较部61选择压力用速度指令信号υpc。从而，经由位置/压力控制切换部51的b-c接点连接动作，b接点和c接点基于开关60被连接，从位置反馈控制自动切换到压力反馈控制。因而，通过位置/压力控制切换部51进行的自动切换动作，能够在上模7接触工件9后马上就可靠地切换位置控制和压力控制。

根据以上，时刻t2到时刻t3间，滑块4和模具缓冲垫15以一体下降，对工件9实施拉深加工。在该时刻t2到时刻t3间，进行压力反馈控制。

该压力反馈控制时，压力比较部49，从压力指令信号Pc中减去压力反馈信号pr，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υpc，速度比较部52，从压力用速度指令信号υpc减去速度反馈信号υr，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减少的马达电流指令信号(转矩指令信号)ic，伺服放大器42将与马达电流指令信号ic对应的马达电流i向电动伺服马达21供给。从而，控制模具缓冲垫15的缓冲压，以使由压力计93产生的压力检测值追从于预先设定的压力图形56。

接下来，若在时刻t3滑块4和模具缓冲垫15到达下止点，则压力图形56的压力目标值骤然上升到规定值P4，由此压力偏差信号ep增大，与之相对，位置图形54的位置目标值成为相当于下止点的位置h3，因而位置偏差信号eh减小。从而，基于位置偏差信号eh的位置用速度指令信号υhc小于基于压力偏差信号ep的压力用速度指令信号υpc，位置/压力比较部61选择位置用速度指令信号υhc。从而，经由位置/压力控制切换部51的b-a接点连接动作，b接点和a接点基于开关60被连接，从压力反馈控制自动切换到位置反馈控制。

时刻t3到时刻t4之间，模具缓冲垫15锁定在位置h3，暂时停止上升动作。在时刻t4到时刻t5之间，模具缓冲垫15上升辅助上升量。在时刻t5，模具缓冲垫15再开始上升动作，复原到待机位置h1后停止。时刻t3以后，进行位置反馈控制，基于如上所述各种信号的传输，控制模具缓冲垫15的位置，以使由编码器36产生的位置检测值追从于预先设定的位置图形54。

[第2实施方式]

图14表示本发明的第2实施方式的模具缓冲机构的概略构成图。图15表示说明本实施方式的模具缓冲机构控制装置的构成的框图。本实施方式中，关于与上述第1实施方式相同或同样的结构附以相同符号，省略其详细的说明，以与上述第1实施方式的不同点为中心进行以下说明。

本实施方式中的模具缓冲机构13，在滚珠螺杆机构22中，螺纹部26的上端部与模具缓冲垫15下端部结合，没有设置像第1实施方式那样的形成油压室83的柱塞杆80和向油压室83供给压油的油压回路等，也没有设置压力计93。为此，在模具缓冲垫15的侧面粘贴应变仪(压力检测装置)32，该应变仪32检测模具缓冲垫15上产生的负载、即缓冲压，将其检测值作为压力检测信号Pr向控制器41输出。

另外，在模具缓冲垫15和基座5之间，设置有检测模具缓冲垫15位置的线性比例尺(位置检测装置)33。该线性比例尺33由比例尺部34和测头部35组成，比例尺部34安装在基座5的内壁面的规定位置，同时测头部35靠近比例尺部34安装在模具缓冲垫15的侧面，随着模具缓冲垫15的升降动作，测头部35沿着比例尺部34移动。

并且，测头部35，输出对应于模具缓冲垫15位置的模具缓冲垫位置检测信号hr。从该测头部35输出的模具缓冲垫位置检测信号hr输入到控制器41。从而，根据本实施方式，从电动伺服马达21上附设的编码器36不输出像第1实施方式那样的马达旋转角度检测信号θ，而只输出马达旋转角速度检测信号ω，输入到控制器41。

此外，压力反馈控制中采用的压力图形56等与第1实施方式相同，本实施方式中也能够获得与第1实施方式同样的作用效果。

还有，本发明并不限定于上述各实施方式，还包括能够实现本发明目的的其他构成等，如以上所示的变形等也含在本发明中。

例如，可以不采用上述各实施方式中的模具缓冲机构13，而采用图16所示的模具缓冲机构13A(关于与上述模具缓冲机构13相同或同样的结构，图中附以相同符号。)(第1变形例)。该模具缓冲机构13A的模具缓冲垫驱动机构16A中，在模具缓冲垫15的下端部连结滚珠螺杆机构22A的螺母部27A，同时与螺母部27A螺合的螺纹部26A经由连结构件24A与大滑轮30连结。除此以外，与第2实施方式的模具缓冲机构13同样。

另外，可以不采用上述各实施方式中的模具缓冲机构13，而采用图17及图18所示的模具缓冲机构13B(关于与上述模具缓冲机构13相同或同样的结构，图中附以相同符号。)(第2变形例)。该模具缓冲机构13B中，在模具缓冲垫15的各侧面和与其各侧面对置的基座5的内壁面之间，设置有线性伺服马达(电动伺服马达)75。该线性伺服马达75，由一对线圈部76和磁体部77构成，在模具缓冲垫15的各侧面设置线圈部76，在基座5的内壁面设置磁体部77。还有，也可以与之相反在模具缓冲垫15的各侧面设置磁体部77，在基座5的内壁面设置线圈部76。

该模具缓冲机构13B中，在模具缓冲垫15上设置线圈部76时，若线圈部76励磁则在线圈部76和磁体部77间作用引力及排斥力，线圈部76及模具缓冲垫15受到升降方向的施加力。另一方面，在模具缓冲垫15上设置磁体部77时，若线圈部76励磁则在线圈部76和磁体部77间作用引力及排斥力，磁体部77及模具缓冲垫15受到升降方向的施加力。若控制向线圈部76供给的电流，则能够控制对模具缓冲垫15赋予的施加力、即在模具缓冲垫15上产生的缓冲压。

该模具缓冲机构13B中，在模具缓冲垫15的下部，设置有由活塞和汽缸组成的空压式平衡器78。省略图示，不过，平衡器78的活塞其下方由梁25(图1)支撑。这样一来，模具缓冲垫15经由平衡器78由梁25支撑，从而，即使线性伺服马达75的电源被切断、线圈部76和磁体部77间的磁力消失，模具缓冲垫15也不会落下。

关于该模具缓冲机构13B的控制系统，基本上可适用上述模具缓冲机构控制装置40，不过，由于旋转式伺服马达和直动式伺服马达存在结构上的不同，因此，马达速度的反馈控制系统有一些不同。即、在本变形例中的模具缓冲垫速度运算部44中，输入来自模具缓冲垫位置检测用的线性比例尺33的测头部35的模具缓冲垫位置检测信号hr，将该输入信号用时间微分，从而求得模具缓冲垫15的速度，将其结果作为模具缓冲垫速度检测信号υr向速度比较部52输出。

根据该模具缓冲机构13B，线性伺服马达75和模具缓冲垫15之间的动力传递，不是基于采用了齿轮和带、滚珠螺杆等啮合构件的机械性接触进行的，而是基于利用了磁力的非接触进行的，因此，能够显著地降低动力传递时的机械声音。另外，与采用旋转式伺服马达的情况相比，还有部件数减少、谋求维护的容易化这样的优点。

上述各实施方式中，在实际进行拉深加工的时刻t2到时刻t3之间进行压力控制，在其他时刻进行位置控制，不过，在其他时刻也可以进行压力控制，此时通过适宜设定压力图形及位置图形，也可以良好地进行位置控制和压力控制的切换。

另外，压力控制和位置控制的自动切换，在上述各实施方式中在拉深加工开始时和滑块到达下止点时进行，不过，无须在压力加工时间的整个范围内都能够自动地进行切换，例如可以在开始拉深加工时利用位置/压力控制切换部自动进行切换，在滑块到达下止点时向位置控制的切换也可以按时间控制强制性切换。

图19表示本发明的第3变形例的位置图形54。该第3变形例中，与上述实施方式不同点在于，在处于待机位置h1的时刻t1到面向位置h2的时刻t2之间，使模具缓冲垫15下降进行预备加速。这种情况，实际上是工件9在下降的途中的时刻t12接触上模7。通过进行这样的预备加速，从而，能够减少上模7与工件9接触时产生的冲击，可高精度地进行拉深加工。还有，图19的位置图形54中，设定为在时刻t2到时刻t3之间，使模具缓冲垫15面向下止点位置。

图20表示进行这种预备加速时输出的位置用速度指令信号υhc。压力用速度指令信号υpc与上述实施方式的情况相同。图20中，根据位置图形54生成的本变形例的位置用速度指令信号υhc，由于模具缓冲垫15向下方以规定的加速度下降后，以一定的速度下降，因而从待机状态以规定的时间常数下降后维持一定的值。然后，在预备加速的途中到达接触位置后，由于模具缓冲垫15实际上与滑块4一起下降，另一方面，位置图形54设定在比实际的模具缓冲垫15高的位置，因而位置偏差信号eh向上逐渐增大，与之相伴，位置用速度指令信号υhc也增大。

图21表示输出这种位置用速度指令信号υhc时与压力用速度指令信号υpc的关系。根据该图，对位置控制和压力控制的切换动作进行如以下说明。也就是说，本变形例中，与上述实施方式相比，因为进行了预备加速，所以在位置用速度指令信号υhc为更小的值时到达接触位置。因而，位置用速度指令信号υhc从比压力用速度指令信号υpc更小的值转为上升，从接触位置到位置用速度指令信号υhc与压力用速度指令信号υpc的大小关系逆转，需要比上述实施方式长的时间T2。即，在接触位置后进行的位置控制和压力控制的切换之前产生一些延迟，不过，可预测到由于进行预备加速而带来的品质提高。

本发明的第4变形例，如图22的功能块图及图23的控制块图所示，控制器41具备偏置信号输出部100及信号合成部101。这些偏置信号输出部100及信号合成部101，在预备加速模具缓冲垫15时也通过修正压力用速度指令信号υpc，而使接触后位置控制和压力控制的切换不会延迟地进行。

具体而言，偏置信号输出部100，其具有的功能是：生成图24所示的预备加速偏置信号，向信号合成部101输出。

信号合成部101，在从压力控制部50输出的原始压力用速度指令信号υpc上合成来自偏置信号输出部100的预备加速偏置信号，将合成后的合成指令信号作为压力用速度指令信号υpc向位置/压力控制切换部51输出。

图25表示输出合成后的压力用速度指令信号υpc时与位置用速度指令信号υhc的关系。作为位置用速度指令信号υhc，为了能够进行预备加速，而使其与上述第3变形例相同。如图25所表明，输出合成后的压力用速度指令信号υpc时，接触位置上的压力用速度指令信号υpc的值变小，从而，接触后更加减小，从而，经过短的时间T3与位置用速度指令信号υhc相交。因而，上述第3变形例中，通过进行预备加速，从接触后的位置控制到切换成压力控制的时间T2增大，而本变形例中，尽管进行了预备加速，但是也能够将到切换的时间缩短为时间T3，能够有效地防止接触后马上产生的工件9的反弹等，实现精度更高的拉深加工。

以下说明本发明的第5变形例。上述的第3变形例的位置图形54，如图19所示，时刻t2的预备加速结束后，配合滑块4到达下止点位置的时刻t3设定位置目标，以使模具缓冲垫15也朝向自身的下止点位置，到达下止点位置后进行了模具缓冲垫15的下止点锁定。此时，为了可靠地进行下止点锁定，优选是如图26所示，使模具缓冲垫15的位置目标在早一阶段的时刻t23成为下止点位置。不过，图26所示的位置图形54中，在到达下止点位置之前，位置目标小于模具缓冲垫15的实际位置，而有可能在压力控制中切换到位置控制。

为此，本变形例中，如图27的功能块图及图28的控制块图所示，在控制器41中设置有压力控制保持部102。其他构成，与上述第4变形例相同。

压力控制保持部102，如图28所示，其功能是作为具有接点d、e、f的开关。该压力控制保持部102中，在上模7接触工件9后(时刻t12)，若开关60切换成b-c接点连接动作，从位置控制切换到压力控制，则同时根据来自位置/压力比较部61的切换信号，进行e-f接点连接动作(图26)。该e-f接点连接动作中，绕过位置/压力控制切换部51始终向速度比较部52输出压力用速度指令信号υpc，保持压力控制。从而，在此期间，即使模具缓冲垫15的位置目标小于实际位置，也能够防止切换到位置控制。并且，对于压力控制保持部102，若滑块4到达下止点、利用位置/压力控制切换部51切换到位置控制，则基于来自压力信号生成部10的压力信号S的输入，切换到e-d接点连接动作(图26)，将通过了位置/压力控制切换部51的位置用速度指令信号υhc向速度比较部52输出。在此，压力信号生成部10，其构成是：根据从压力用电压伺服马达11的编码器12输出的马达旋转角度检测信号θp，在滑块4到达下止点位置的时点输出进行ON-OFF切换的压力信号S。

关于这种压力控制保持部102的动作，根据图29所示的流程图进行如以下说明。

ST51：在进行位置控制的接触以前的状态下，压力控制保持部102监控来自位置/压力控制比较部61的切换信号。

ST52：若接触后马上利用开关60切换到b-c接点连接动作，从位置控制切换到压力控制，则同时，压力控制保持部102根据来自位置/压力控制比较部61的切换信号，切换到e-f接点连接动作，保持压力控制。

ST53：保持压力控制的压力控制保持部102，监控来自压力信号生成部10的压力信号S的输入。

ST54：若滑块4到达下止点位置，向压力控制保持部102输入压力信号S，则压力控制保持部102切换到e-f接点连接动作，解除压力控制的保持状态。同时，利用开关60切换到b-a接点连接动作，从而，从压力控制切换到位置控制，进行下止点以后的位置控制。

用于实施本发明的最佳构成、方法等，在以上叙述中进行了公开，不过本发明并不限定于此。即，本发明主要关于特定的实施方式进行了特别的图示且说明，不过，在不脱离本发明的技术思想及目的范围的情况下，对于以上叙述的实施方式，在形状、数量、其他详细的构成中本领域人员能够加以各种变形。

因而，上述公开的限定形状、数量等的叙述，是为了容易理解本发明而做的示例性的叙述，并不是限定本发明，因此，那些以排除了形状、数量等局部限定或全部限定的构件名称进行的叙述，也包括在本发明中。

产业上的可利用性

本发明能够在用于控制进行拉深加工等的压力机械所使用的模具缓冲机构的模具缓冲机构控制装置中进行利用，特别适宜作为由电动伺服马达驱动的模具缓冲机构的模具缓冲机构控制装置而利用。

Claims (1)

1.一种模具缓冲机构控制装置，其特征在于，包括：

压力指令信号输出部，其输出与基于规定的压力图形的压力目标值对应的压力指令信号；

压力检测装置，其检测施加给模具缓冲垫的压力；

压力比较部，其输出与基于所述压力图形的压力目标值和基于来自所述压力检测装置的压力检测信号的压力检测值的偏差对应的压力偏差信号；

压力控制部，其基于所述压力偏差信号输出压力用速度指令信号；

位置指令信号输出部，其输出与基于规定的位置图形的位置目标值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，其输出与基于所述位置图形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对应的位置偏差信号；

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；

位置/压力控制切换部，其选择所述压力用速度指令信号或所述位置用速度指令信号；

速度控制部，其基于来自所述位置/压力控制切换部的所述压力用速度指令信号或所述位置用速度指令信号，输出马达电流指令信号；和

伺服放大器，其将与所述马达电流指令信号对应的电流向模具缓冲机构驱动用的电动伺服马达供给，

所述位置/压力控制切换部设定成：选择所述压力用速度指令信号及所述位置用速度指令信号中小的一方。

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