CN101941304B

CN101941304B - 压力机械控制装置

Info

Publication number: CN101941304B
Application number: CN201010226276.3A
Authority: CN
Inventors: 置田肇; 河村宏之; 龟田幸季
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: JP4712884B2; JP2011016138A; DE102010025960A1; US8049457B2; DE102010025960B4; CN101941304A; US20110006719A1

Abstract

一种压力机械控制装置(10)，用于控制压力机械(30)，该压力机械(30)具有经由对应滑块(38)的位置减速比进行变化的减速机构部(37)来驱动滑块(38)的伺服电动机(41)，压力机械控制装置(10)具有：指令生成部(20)，生成伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；振动指令生成部(13)，根据对于压力机械控制装置预先设定的参数生成振动指令；滑块位置检测部(12)，检测滑块的位置；以及振动指令追加部(21、22、23)，在滑块的位置在规定的范围内时对伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加振动指令。由此，即使在滑块位于下死点时使压力机械停止，也能够通过小的转矩再次启动。

Description

压力机械控制装置

技术领域

本发明涉及控制压力机械的压力机械控制装置，压力机械具有经由根据滑块的位置减速比变化的减速机构部，驱动滑块的伺服电动机。

背景技术

目前，作为压力机械，使用高速地使滑块动作，能够缩短压力成型时间的机械压力机。在特开平10-249590号公报中，公开了具有连杆机构部的机械压力机。特开平10-249590号公报中公开的压力机械的滑块，通过连杆机构部对其传递伺服电动机的运动，由此进行升降。

在特开平10-249590号公报中公开的压力机械中，连杆机构部相对于电动机的减速比根据滑块的位置发生变化。即，在滑块到达下死点时，减速比成为最大。于是，此时，电动机被要求的转矩成为最大。

但是，在滑块简单地通过下死点继续动作时，因为电动机自身存在惯性，并且动摩擦对于连杆机构部产生作用，所以不需要大的转矩。

但是，在为了确认压力机械的动作等，在滑块位于下死点的状态下停止压力机械时，惯性力不起作用，另外，静摩擦对于连杆机构部等发挥作用。因此，为了重新启动压力机械，需要大的转矩。

为了产生通常不需要的大的转矩，要求压力机械的伺服电动机为大型的伺服电动机。那样的大型伺服电动机价格高，结果，压力机械的制造费用增加。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而做出的，其目的在于提供一种即使在滑块位于下死点时停止了压力机械的情况下，也能够通过小的转矩进行再次启动的压力机械的控制装置。

为了实现上述目的，根据第一发明，提供一种压力机械控制装置，其控制具有经由对应滑块的位置减速比进行变化的减速机构部来驱动所述滑块的伺服电动机的压力机械，所述压力机械控制装置具有：指令生成部，用于生成所述伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；振动指令生成部，根据对于所述压力机械控制装置预先设定的参数，生成振动指令；滑块位置检测部，检测所述滑块的位置；以及振动指令追加部，在通过该滑块位置检测部检测出的所述滑块的位置在规定的范围内时，对于所述伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令。

根据第二发明，提供一种压力机械控制装置，其控制具有经由对应滑块的位置减速比进行变化的第一减速机构部以及第二减速机构部来驱动所述滑块的第一伺服电动机以及第二伺服电动机的压力机械，所述压力机械控制装置具有：第一指令生成部，生成所述第一伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；第二指令生成部，生成所述第二伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；振动指令生成部，根据对于所述压力机械控制装置预先设定的参数生成振动指令；滑块位置检测部，检测所述滑块的位置；第一振动指令追加部，在通过该滑块位置检测部检出的所述滑块的位置在规定的范围内时，对于所述第一伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令；以及第二振动指令追加部，在通过所述滑块位置检测部检出的所述滑块的位置在所述规定的范围内时，对于所述第二伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，使通过所述第一振动指令追加部追加的所述振动指令的相位和通过所述第二振动指令追加部追加的所述振动指令的相位互相相等。

根据第三发明，提供一种压力机械控制装置，其控制具有经由对应滑块的位置减速比进行变化的减速机构部来驱动所述滑块的伺服电动机的压力机械，所述压力机械控制装置具有：指令生成部，生成所述伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；振动指令生成部，用于根据对于所述压力机械控制装置预先设定的参数生成振动指令；振动相加信号检测部，检测允许相加所述振动指令的振动相加信号的输入；以及振动指令追加部，在输入了所述振动相加信号时，对于所述伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令。

根据第四发明，提供一种压力机械控制装置，其控制具有经由对应滑块的位置减速比进行变化的第一减速机构部以及第二减速机构部来驱动所述滑块的第一伺服电动机以及第二伺服电动机的压力机械，所述压力机械控制装置具有：第一指令制作部，生成所述第一伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；第二指令生成部，生成所述第二伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；振动指令制作部，根据对于所述压力机械控制装置预先设定的参数生成振动指令；振动相加信号检测部，检测允许相加所述振动指令的振动相加信号的输入；第一振动指令追加部，在输入了所述振动相加信号时，对于所述第一伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令；以及第二振动指令追加部，在输入了所述振动相加信号时，对于所述第二伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，使通过所述第一振动指令追加部追加的所述振动指令的相位和通过所述第二振动指令追加部追加的所述振动指令的相位互相相等。

关于第五发明，在第一至第四发明的任何一个发明中，所述参数包含在与所述压力机械控制装置连接的外部设备中。

通过使用附图对本发明的实施方式进行详细的说明，本发明的上述以及其他的目的、特征以及优点将变得明确。

附图说明

图1是本发明的压力机械控制装置以及压力机械的略图。

图2a是滑块到达上死点时的滑块以及连杆机构部的放大图。

图2b是滑块到达下死点时的滑块以及连杆机构部的另一放大图。

图3是本发明第一实施方式的压力机械控制装置的框图。

图4是表示图3所示的压力机械控制装置的动作的流程图。

图5是本发明的另一实施方式的压力机械控制装置以及压力机械的略图。

图6是表示图5所示的压力机械控制装置的动作的流程图。

图7是其他结构的滑块以及连杆机构部的放大图。

图8是本发明第二实施方式的压力机械控制装置的框图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。在以下的附图中，给同一部件赋予相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当变更了比例尺。

图1是本发明的压力机械控制装置以及压力机械的略图。如图1所示，压力机械控制装置10经由放大器19与压力机械30的伺服电动机41连接。压力机械30是机械压力机，包含安装有下模具的垫板39、和安装有上模具沿导轨32可升降的滑块38。

图2a以及图2b分别是滑块到达上死点以及下死点时的滑块以及连杆机构部的放大图。如这些图所示，滑块38通过由两个部件组成的连杆机构部37与固定部31连接。在连杆机构部37上可转动地安装杆36的一端，杆36的另一端偏心地安装在大型皮带轮34上。

在伺服电动机41的输出轴43上安装小型皮带轮33，在小型皮带轮33以及大型皮带轮34上卷绕同一皮带35。因此，伺服电动机41的输出轴43的旋转运动被减速传递到大型皮带轮34，通过杆36以及连杆机构部37变换为滑块38的直线运动。由此，滑块38对于垫板39进行升降。在电动机41上安装检测输出轴43的位置的位置检测部42。位置检测部42例如是转动编码器。

再次参照图1，压力机械控制装置10是数字计算机，包含振动指令的条件设定部11以及检测从固定部31开始的滑块38的位置P0(参照图2b)的滑块位置检测部12。条件设定部11是ROM、RAM等存储器。条件设定部11包含各种规定的参数。那样的参数例如是与微小的振动指令有关的频率f和振幅A、以及从压力机械30的固定部31开始的规定的位置P1、P2。

根据图2b可知，位置P1是滑块38位于下死点时的、从固定部31开始的位置，位置P2是在下死点上方规定距离的位置。在滑块38的位置P0在位置P1、P2之间时，滑块38位于下死点或下死点附近。那时，为了确认压力机械30等，使滑块38停止在其下死点，为了再次启动需要大的转矩。

条件设定部11不一定要包含在压力机械控制装置10内，如图1的虚线所示，条件设定部11’还可以通过外部存储器的形式与压力机械控制装置10连接。另外，条件设定部11、11’存储用于压力机械30的加工程序，可以在加工程序内包含频率f等。

图3是本发明的第一实施方式的压力机械控制装置的框图。如图3所示，在每个控制周期从加工程序的记载中读出位置指令CP，生成减去了来自位置检测部42的位置反馈的位置偏差。然后，对于位置偏差乘以位置增益15，由此，生成速度指令CV。

然后，从速度指令CV中减去根据位置检测部42检测出的位置反馈数据的规定时间的变化生成的速度反馈，来计算速度偏差，将其输入给速度控制器16。速度控制器16根据速度偏差输出转矩指令CT(电流指令)。在图3中，把输出位置指令CP、速度指令CV以及转矩指令CT中的至少一个指令的区域表示为指令生成部20。然后，把转矩指令CT用放大器19放大后输入给伺服电动机41，驱动控制伺服电动机41。在压力机械控制装置10的每个控制周期，重复进行这一连串的动作。

图4是表示本发明第一实施方式的压力机械控制装置的流程图。下面参照图3以及图4，说明本发明的压力机械控制装置10的动作。

首先，在图4的步骤101中，从压力机械控制装置10内部的条件设定部11或者外部的条件设定部11’读取频率f以及振幅A。然后，在步骤102中，同样地读取位置P1、P2。假定根据压力机械30实施的压力加工的内容，自动决定步骤101、102中的频率f、振幅A以及位置P1、P2。

然后，前进到步骤103，振动指令生成部13(参照图3)根据下式生成微小的振动指令T。

T＝A·sin(2πft)

其中，在该式中字母t表示时间。

然后，在步骤104中，压力机械控制装置10的滑块位置检测部12检测从固定部31开始的滑块38的当前的位置P0。具体地说，使用来自位置检测部42的位置反馈，求出滑块38的位置P0。或者，还可以使用在滑块38上设置的限位开关45或线性刻度46(参照图2a以及图2b)，直接检测滑块38的位置。

然后，在步骤105中，判定滑块38的位置P0是否在规定位置P1、P2之间。然后，在滑块38的位置P0在规定位置P1、P2之间时，前进到步骤106。

在步骤106中，在速度控制器16计算出的转矩指令CT上加上微小的振动指令T。具体地说，图3所示的振动指令追加部23在转矩指令CT上加上微小的振动指令T，生成最终转矩指令。

与此相对，当在步骤105中，滑块38的位置P0不在规定位置P1、P2之间时，前进到步骤107，把转矩指令CT原样地作为最终转矩指令使用，结束处理。

在参照图4说明的实施方式中，振动指令追加部23在转矩指令CT上加上振动指令T生成最终转矩指令。但是，可以代替生成最终转矩指令，由振动指令追加部21在位置指令CP上相加振动指令T生成最终位置指令，或者也可以由振动指令追加部22在速度指令CV上相加振动指令T生成最终速度指令。

如此在本发明中，在停止的滑块38位于下死点或者下死点附近时，对伺服电动机的位置指令CP、速度指令CV以及转矩指令CT的某一个追加振动指令T。由此，滑块38微小地振动。

因此，在压力机械30再次启动时，成为动摩擦发挥作用的状态。换句话说，在本发明中，在压力机械30再次启动时，对于滑块38等静摩擦不起作用。因此，能够以小的转矩再次启动压力机械30。结果，在本发明的压力机械30中可以采用小型的伺服电动机，结果能够抑制压力机械30的制造费用。

但是，在通过压力机械30对特定的工件(未图示)进行压力加工时，有时希望根据工件来变更相加振动指令T的定时(滑块的位置)。在图5以及图6所示的其他的实施方式中，操作者操作限位开关45或其他的开关(未图示)，输入允许相加振动指令的振动相加信号。由此，对位置指令CP、速度指令CT以及转矩指令CT中的某一个相加振动指令。因为图5以及图6与上述的图1以及图4大体相同，所以以下主要叙述不同点。

如图5所示，另一实施方式的控制装置10包含振动相加信号检测部12’，来代替滑块位置检测部12，该振动相加信号检测部12’用于检测允许相加振动指令的振动相加信号的输入。并且，在图6中，去除图4的步骤102，同时代替图4的步骤104、105，实施步骤104’、105’。

根据图6可知，在步骤104’中，振动相加信号检测部12’确认有无操作者输入的振动相加信号。然后，当在步骤105’中存在振动相加信号时，前进到步骤106，例如在转矩指令CT上相加振动指令T，生成最终转矩指令。另一方面，当在步骤105’中不存在振动相加信号时，前进到步骤107，把转矩指令CT原样地作为最终转矩指令使用。

此时，操作者能够按照所希望的那样，变更开始振动的位置。因此，在用压力机械30对特定的工件进行压力加工时，能够在最佳的滑块位置对该工件追加振动指令，由此能够进行最佳的压力加工。

图7是其他结构的滑块以及连杆机构部的放大图。在图7所示的其他的结构中，一个滑块38通过第一以及第二连杆机构部37a、37b升降。各个连杆机构部37a、37b与上述连杆机构部37相同，分别连接在伺服电动机41a、41b上。以下对第一连杆机构部37a以及相关联的部件附以字母a，给第二连杆机构部37b以及相关联的部件附以字母b。因为这些部件和上述的部件相同，所以省略再次的说明。

图8是本发明第二实施方式的压力机械控制装置的框图。如图8所示，与第一伺服电动机41a相关联地具备位置增益15a、速度控制器16a、放大器19a以及第一振动指令追加部21a、22a、23a，它们形成指令生成部20a。同样地，与第二伺服电动机41b相关联地具备位置增益15b、速度控制器16b、放大器19b以及第二振动指令追加部21b、22b、23b，它们形成指令生成部20b。根据图8可知，对于指令生成部20a、20b设置了公共的振动指令生成部13。

于是，即使在第二实施方式中，也执行和参照图4等说明的实施方式相同的处理。在第二实施方式中，在对转矩指令CT加上振动指令T时(参照图4的步骤106)，振动指令追加部23a、23b分别对与第一以及第二伺服电动机41a、41b相关的转矩指令CT相加振动指令T。因此，即使在第二实施方式中也能得到和上述实施方式相同的效果。并且，在第二实施方式中，对与第一伺服电动机41a有关的转矩指令CT相加的振动指令T的相位、和对与第二伺服电动机41b有关的转矩指令CT相加的振动指令T的相位互相相等。

虽然在图4中未图示，但是即使在对位置指令CP或速度指令CV相加振动指令T时，振动指令追加部21a、21b或振动指令追加部22a、22b对与第一以及第二伺服电动机41a、41b有关的位置指令CP或速度指令CV相加振动指令T。并且，对与第一伺服电动机41a有关的位置指令CP或速度指令CV相加的振动指令T的相位、和对与第二伺服电动机41b有关的位置指令CP或速度指令CV相加的振动指令T的相位互相相等。

因为是这样的结构，所以在再次启动压力机械30时，从第一伺服电动机41a以及第二伺服电动机41b分别经由连杆机构部37a、37b对滑块38作用的力的定时相等。结果，可知在第二实施方式中能够稳定地进行压力机械30的再次启动。当然，适当组合上述实施方式也包含在本发明的范围内。

在第一发明中，对伺服电动机的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加振动指令。因此，即使在滑块位于下死点时使压力机械停止时，也可以在动摩擦作用的状态下再次启动压力机械。因此，能够以小的转矩再次启动压力机械。因此，可以采用小型的伺服电动机，结果能够抑制压力机械的制造费用。减速机构部，例如是连杆机构部。

在第二发明中，能够得到和第一发明相同的效果。并且，在第二发明中，因为对第一伺服电动机一侧追加的相位和对第二伺服电动机一侧追加的相位互相相等，所以能够避免在再次启动压力机械时，从第一伺服电动机以及第二伺服电动机经由减速机构部对滑块作用的力的定时偏移。因此，能够稳定地再次启动压力机械。

在第三发明中，可以在操作者认为需要相加振动指令的任意的定时相加振动。

在第四发明中，可以在操作者认为需要相加振动指令的任意的定时相加振动。

根据第五发明，可以把包含某参数的外部设备容易地更换为包含其他参数的外部设备。

虽然通过以上的实施方式说明了本发明，但本领域的技术人员应该理解，可以在不超出本发明的精神和范围的情况下，对本发明进行上述以及其他的修改、省略和追加。

Claims

1.一种压力机械控制装置（10），其用于控制压力机械（30），所述压力机械（30）具有经由对应滑块（38）的位置减速比进行变化的减速机构部（37）来驱动所述滑块（38）的伺服电动机（41），所述压力机械控制装置（10）的特征在于，

具备：指令生成部（20），生成所述伺服电动机（41）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；

振动指令生成部（13），根据对于所述压力机械控制装置（10）预先设定的参数，生成从静摩擦起作用的状态变为动摩擦起作用的状态的程度的振动指令；

滑块位置检测部（12），检测所述滑块（38）的位置；以及

振动指令追加部（21、22、23），在通过该滑块位置检测部（12）检出的停止的所述滑块（38）的位置在包含该滑块的下死点的规定的范围内时，对于所述伺服电动机（41）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，由此减小所述滑块在所述下死点附近停止后再次启动时所需要的转矩。

2.一种压力机械控制装置（10），其用于控制压力机械（30），所述压力机械（30）具有经由对应滑块（38）的位置减速比进行变化的第一减速机构部以及第二减速机构部来驱动所述滑块（38）的第一伺服电动机（41a）以及第二伺服电动机（41b），所述压力机械控制装置（10）的特征在于，

具备：第一指令生成部（20a），生成所述第一伺服电动机（41a）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；

第二指令生成部（20b），生成所述第二伺服电动机（41b）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的至少一个；

滑块位置检测部（12），检测所述滑块（38）的位置；

第一振动指令追加部（21a、22a、23a），在该滑块位置检测部（12）检测出的停止的所述滑块（38）的位置在规定的范围内时，对所述第一伺服电动机（41a）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令；以及

第二振动指令追加部（21b、22b、23b），在所述滑块位置检测部（12）检测出的所述滑块（38）的位置在包含该滑块的下死点的所述规定的范围内时，对所述第二伺服电动机（41b）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，

使通过所述第一振动指令追加部（21a、22a、23a）追加的所述振动指令的相位和通过所述第二振动指令追加部（21b、22b、23b）追加的所述振动指令的相位互相相等，由此减小所述滑块在所述下死点附近停止后再次启动时所需要的转矩。

3.一种压力机械控制装置（10），其用于控制压力机械（30），所述压力机械（30）具有经由对应滑块（38）的位置减速比进行变化的减速机构部（37）来驱动所述滑块（38）的伺服电动机（41），所述压力机械控制装置（10）的特征在于，

振动指令生成部（13），用于根据对于所述压力机械控制装置（10）预先设定的参数，生成从静摩擦起作用的状态变为动摩擦起作用的状态的程度的振动指令；

振动相加信号检测部（12’），检测允许相加所述振动指令的振动相加信号的输入；和

振动指令追加部（21、22、23），在输入了所述振动相加信号时，对所述伺服电动机（41）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，由此减小所述滑块在所述下死点附近停止后再次启动时所需要的转矩。

4.一种压力机械控制装置（10），用于控制压力机械（30），所述压力机械（30）具有经由对应滑块（38）的位置减速比进行变化的第一减速机构部以及第二减速机构部来驱动所述滑块（38）的第一伺服电动机（41a）以及第二伺服电动机（41b），所述压力机械控制装置（10）的特征在于，

振动相加信号检测部（12’），检测允许相加所述振动指令的振动相加信号的输入；

第一振动指令追加部（21a、22a、23a），在输入了所述振动相加信号时，对所述第一伺服电动机（41a）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令；以及

第二振动指令追加部（21b、22b、23b），在输入了所述振动相加信号时，对所述第二伺服电动机（41b）的位置指令、速度指令以及转矩指令中的某一个追加所述振动指令，

5.根据权利要求1至4的任何一项所述的压力机械控制装置，其特征在于，所述参数包含在与所述压力机械控制装置（10）连接的外部设备中。