CN102049880A - 电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止加压负荷超过目标负荷，且能够缩短加压处理时间的以伺服电动机驱动的电动气缸的控制方法及电动气缸的控制系统。伺服控制器(17)构成为能够设定活塞杆(11)的驱动速度及用于判断停止活塞杆(11)以使加压负荷Pm不会大幅超过目标负荷(Pt)的停止负荷(Ps)，进行基于活塞杆(11)的位置控制的驱动，判断由负荷检测器(13)检测出的加压负荷(Pm)是否在停止负荷(Ps)以上，当判断为加压负荷(Pm)在停止负荷(Ps)以上时，向伺服放大器(16)输出反方向位置指令脉冲信号，强制减少积累在伺服放大器(16)的滞留脉冲，从而可以在没有大幅超过目标负荷(Pt)的负荷下使活塞杆(11)停止。

Description

电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统

技术领域

本发明涉及利用伺服电动机驱动的电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统。

背景技术

目前，公开有如下加压装置：为了对被加压部件以一定的目标负荷进行加压处理，使用伺服电动机和负荷检测器，将利用负荷检测器检测出的负荷反馈到伺服电动机来控制加压负荷(如专利文献1、专利文献2)。

但是，在上述加压装置中，以大于等于5mm/s的速度驱动电动气缸活塞杆，因此，由于加压装置的惯性等原因，在目标加压负荷下，电动气缸活塞杆不会停止，被加压部件上施加有大幅超过目标加压负荷的负荷(过负荷)，不能对被加压部件进行适当的加压处理，更严重的是出现过负荷导致负荷检测器损坏等问题。

所以，有使用如下的方法：在电动气缸活塞杆的前端与被加压部件接触前，将电动气缸活塞杆的驱动速度降到1mm/s左右来进行加压的方法(如专利文献3)。

但是，这时需要将电动气缸活塞杆的驱动速度急速减速，从而进行加压处理所需的时间显著延长，尤其是以较短循环时间重复进行连续加压处理的工序中使用该方法，不可避免出现降低生产效率的问题。

并且，为了解决上述问题，提出了如下方法：在电动气缸活塞杆的前端碰到被加压部件后，到加压负荷达到目标加压负荷之前的期间，随着加压负荷的增加以一定的减速率减慢电动气缸活塞杆的驱动速度，或按比例减速，从而进行加压处理的方法(如专利文献4、专利文献5)。

专利文献1：日本特开2005-138110号公报

专利文献2：日本特开2009-101419号公报

专利文献3：日本特开平11-192598号公报

专利文献4：日本特开平9-314399号公报

专利文献5：日本特开2005-254290号公报

在专利文献4、专利文献5中记载的技术中也存在如下问题：目标加压负荷越大，从开始减速到加压负荷达到目标加压负荷的时间越长，所以进行加压处理的时间就越长，在以较短循环时间进行连续加压处理的工序中使生产效率降低。

并且，在专利文献4中记载的技术中采用有从伺服压力机控制器向伺服驱动器输出信号时使用脉冲信号的位置控制模式。位置控制模式可以以适当的速度驱动电动气缸，且使其停止位置精度较高，从而被广泛应用于电动气缸的控制模式，但使用位置控制模式时，不仅是装置驱动系统的机械构件的惯性的影响还有驱动伺服电动机的伺服放大器中产生的滞留脉冲，会成为过负荷的原因。

滞留脉冲是指伺服驱动器中的供给脉冲与反馈脉冲之间的差额脉冲。在伺服机构的驱动系统中，加压装置等机械系统中存在惯性，因此若将伺服控制器的位置指令脉冲信号直接输出到伺服电动机，则机械中发生迟缓而不能追从。因此，采用有使位置指令脉冲滞留在伺服驱动器的偏差计数器，并根据滞留脉冲控制伺服电动机的旋转的控制方法。

此时，即使为了停止伺服电动机而从伺服控制器停止输出位置指令脉冲，直到伺服驱动的偏差计数器中的滞留脉冲减少到0为止，伺服电动机也根据滞留脉冲的脉冲数继续旋转。因此活塞杆移动，产生过负荷。

因此，以位置控制模式控制加压装置时，除非解决滞留脉冲的问题，仅靠专利文献4中记载的控制方法是不够充分的，存在延长加压处理时间或加压负荷大幅超过目标负荷等问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种通过伺服电动机驱动的电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统，其中，该电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统在对伺服电动机进行位置控制时以及在对伺服电动机进行速度控制时，可以防止加压负荷大幅超过目标负荷，并且可以缩短加压处理时间。

为了实现上述目的，本发明第一方面涉及的发明是涉及对伺服电动机进行位置控制的发明，具体地，一种电动气缸装置中的电动气缸的控制方法，其中，上述电动气缸装置包括：

电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；

负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；

伺服电动机，用于驱动电动气缸；

位置检测器，设置在伺服电动机，且与伺服放大器电连接；

伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及

伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行位置控制的位置控制指令，

其中，上述电动气缸的控制方法包括：

在上述伺服控制器中，设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于输入到上述伺服控制器的上述活塞杆的驱动速度，从上述伺服控制器向上述伺服放大器输出位置指令脉冲信号的步骤S1；

上述伺服放大器基于上述位置指令脉冲信号，向上述伺服电动机输出电动机驱动电流的步骤S2；

通过上述电动机驱动电流旋转驱动上述伺服电动机，并驱动上述活塞杆的步骤S3；

从上述负荷检测器向上述伺服控制器输出对应于由上述负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号的步骤S4；

在上述伺服控制器中，基于上述加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷的步骤S5；

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，在上述伺服控制器中计算滞留脉冲的步骤S6，其中，上述滞留脉冲是在上述步骤S5中进行判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与基于根据上述伺服电动机的转速从上述位置检测器向上述伺服放大器输出的绝对位置信号，从上述伺服放大器输出到上述伺服控制器的反馈脉冲信号的脉冲数的差；以及

基于在上述步骤S6中计算出的滞留脉冲，从上述伺服控制器向上述伺服放大器输出作为减少上述滞留脉冲的位置控制脉冲信号的反方向位置指令脉冲信号的步骤S7。

根据第一方面涉及的发明，可以

通过步骤S1，基于输入到伺服控制器的活塞杆的驱动速度，从伺服控制器向伺服放大器输出位置指令脉冲信号，

通过步骤S2，由伺服放大器基于位置指令脉冲信号，向伺服电动机输出电动机驱动电流，且通过步骤S3，通过电动机驱动电流旋转驱动伺服电动机，并驱动活塞杆，

通过步骤S4，从负荷检测器向伺服控制器输出对应于由负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号，

通过步骤S5，在伺服控制器中，基于加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷，

通过步骤S6，当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，在上述伺服控制器中计算滞留脉冲，其中，上述滞留脉冲是在上述步骤S5的判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与基于根据上述伺服电动机的转速从上述位置检测器向上述伺服放大器输出的绝对位置信号，从上述伺服放大器输出到上述伺服控制器的反馈脉冲信号的脉冲数的差，

通过步骤S7，基于在步骤S6中计算出的滞留脉冲，从伺服控制器向伺服放大器输出作为减少滞留脉冲的位置控制脉冲信号的反方向位置指令脉冲信号。

从而，可以进行根据活塞杆的位置控制的驱动，判断由负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，向伺服放大器输出反方向位置指令脉冲信号，可以在没有大幅超过目标负荷的情况下使活塞杆停止。并且，在加压负荷达到停止负荷之前，不减小活塞杆的速度，可以缩短加压处理时间。

第二方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据第一方面涉及的电动气缸的控制方法中，上述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留脉冲的脉冲数。

根据第二方面涉及的发明，反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于滞留脉冲的脉冲数，因此，可以将滞留脉冲迅速减少到0。

并且，在反方向位置指令脉冲信号的脉冲数较多的情况下，发生伺服电动机的反转驱动，可以迅速减小施加在被加压部件的加压负荷，因此，可以使加压负荷更加有效的接近目标负荷。

第三方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据在第一或第二方面涉及的电动气缸的控制方法中，上述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指令脉冲的频率。

根据第三方面涉及的发明，反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于位置指令脉冲的频率，因此，可以迅速减小滞留脉冲，使活塞杆停止。

第四方面的发明涉及控制伺服电动机速度的发明，具体地，一种电动气缸装置的电动气缸控制方法，其中，上述电动气缸装置包括：

电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；

负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；

伺服电动机，用于驱动电动气缸；

伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及

伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行速度控制的速度控制指令，

其中，上述电动气缸的控制方法包括：

在上述伺服控制器中，设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止或使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于输入到上述伺服控制器的上述活塞杆的驱动速度，从上述伺服控制器向上述伺服放大器输出速度指令脉冲信号的步骤S1；

上述伺服放大器基于上述速度指令脉冲信号，向上述伺服电动机输出电动机驱动电流的步骤S2；

通过上述电动机驱动电流旋转驱动上述伺服电动机，并驱动上述活塞杆的步骤S3；

从上述负荷检测器向上述伺服控制器输出对应于由上述负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号的步骤S4；

在上述伺服控制器中，基于上述加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷的步骤S5；

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，停止从上述伺服控制器向上述伺服放大器输出速度指令信号，或者输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号的步骤S6；以及

基于上述速度指令信号的输出的停止或上述反转信号，上述伺服放大器停止向上述伺服电动机输出电动机驱动电流，或上述伺服放大器输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的电动机驱动电流的步骤S7。

根据第四方面涉及的发明，可以

通过步骤S1，基于输入到伺服控制器的活塞杆的驱动速度，从伺服控制器向伺服放大器输出速度指令信号，

通过步骤S2，由伺服放大器基于速度指令信号，向伺服电动机输出电动机驱动电流，

通过步骤S3，通过电动机驱动电流旋转驱动伺服电动机，并驱动活塞杆，

通过步骤S4，从负荷检测器向伺服控制器输出对应于由负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号，

通过步骤S5，在伺服控制器，基于加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷，

通过步骤S6，当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，从伺服控制器停止向伺服放大器输出速度指令信号，或输出使活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，基于速度指令信号的输出的停止或反转信号，伺服放大器停止向伺服电动机输出电动机驱动电流或伺服放大器输出使活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号。

从而，可以根据已设定的活塞杆的驱动速度，进行基于活塞杆速度控制的驱动，判断由负荷检测器检测出加压负荷是否大于等于停止负荷，当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，向伺服放大器输出活塞杆的停止信号或反转信号，使活塞杆在目标负荷停止或反转。

并且，在加压负荷达到停止负荷之前，不减小活塞杆的速度，可以缩短加压处理时间。

在第五方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据第四方面涉及的电动气缸的控制方法中，

基于设定的上述活塞杆的驱动速度和上述目标负荷，在上述伺服控制器中设定上述停止负荷。

根据第五方面涉及的发明，基于已设定的活塞杆的驱动速度和目标负荷，在伺服控制器中设定停止负荷，因此，可以减少获取停止负荷后输入到伺服控制器的时间和劳力，并且可以防止出现停止负荷计算、输入的错误。

第六方面的发明涉及控制伺服电动机位置的发明，具体地，一种电动气缸装置中的电动气缸的控制系统，其中，上述电动气缸装置包括：

电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；

负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；

伺服电动机，用于驱动电动气缸；

位置检测器，设置在伺服电动机，且与伺服放大器电连接；

伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及

伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行位置控制的位置控制指令，

在上述电动气缸装置中的电动气缸的控制系统中，

上述伺服控制器构成为能够设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于上述活塞杆的驱动速度，进行基于上述活塞杆的位置控制的驱动，

判断由上述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，向上述伺服放大器输出反方向位置指令脉冲信号，

强制减少积累在上述伺服放大器的滞留脉冲来停止上述活塞杆。

根据第六方面涉及的发明，

伺服控制器构成为能够设定活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于已设定的上述活塞杆的驱动速度，进行基于上述活塞杆的位置控制的驱动，

判断由负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，向伺服放大器输出反方向位置指令脉冲信号，

强制减少积累在伺服放大器的滞留脉冲来停止上述活塞杆。

因此，可以在没有大幅超过目标负荷的情况下使活塞杆停止，并且在加压负荷达到停止负荷之前，不减小活塞杆的速度，可以缩短加压处理时间。

在第七方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据第六方面涉及的电动气缸的控制系统中，

上述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留脉冲的脉冲数。

根据第七方面涉及的发明，反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留脉冲的脉冲数，因此，可以将滞留脉冲迅速减少到0。

并且，反方向位置指令脉冲信号的脉冲数更多时，发生伺服电动机的反转驱动，可以迅速减小施加在被加压部件的加压负荷，因此可以使加压负荷更有效地接近目标负荷。

在第八方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据第六或第七方面涉及的电动气缸的控制系统中，上述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指令脉冲频率。

根据第八方面涉及的发明，反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指令脉冲频率，因此可以迅速减小滞留脉冲，使活塞杆停止。

第九方面的发明涉及控制伺服电动机的速度的发明，具体地，一种电动气缸装置的电动气缸控制系统，其中，上述电动气缸装置包括：

电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；

负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；

伺服电动机，用于驱动电动气缸；

伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及

伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行速度控制的速度控制指令，

其中，上述电动气缸装置中的电动气缸的控制系统中，

上述伺服控制器构成为能够设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止或使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于设定的上述活塞杆的驱动速度，进行基于上述活塞杆的速度控制的驱动，

判断由上述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，停止从上述伺服控制器向上述伺服放大器输出速度指令信号，或输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，

停止上述活塞杆或使上述活塞杆沿加压方向的反方向移动。

根据第九方面涉及的发明，

伺服控制器构成为能够设定活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使上述活塞杆停止或使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于已设定的上述活塞杆的驱动速度，进行基于上述活塞杆的速度控制的驱动，

判断由负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，停止从伺服控制器向伺服放大器输出速度指令信号，或输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，

使活塞杆停止或使活塞杆朝加压方向的反方向移动。

因此，可以使活塞杆在目标负荷下停止或使其反转，并且在加压负荷达到停止负荷之前，不减小活塞杆的速度，可以缩短加压处理时间。

在第十方面涉及的发明中采用如下技术方案：在根据第九方面涉及的电动气缸的控制系统中，上述伺服控制器包括基于设定的上述活塞杆的驱动速度和目标负荷来设定停止负荷的停止负荷设定单元。

根据第十方面涉及的发明，伺服控制器包括基于设定的上述活塞杆的驱动速度和目标负荷来设定停止负荷的停止负荷设定单元，因此可以减少获取停止负荷后输入到伺服控制器的时间和劳力，并且防止出现停止负荷计算、输入的错误。

附图说明

图1是具有本发明的电动气缸的控制系统的冲压加工装置的略图。

图2是表示控制伺服电动机位置时的电动气缸的控制方法的流程图。

图3是表示控制伺服电动机速度时的电动气缸的控制方法的流程图。

图4是表示比较控制伺服电动机位置时的、使用第一实施方式的电动气缸的控制方法时与使用现有控制方法时的加压负荷的变化波形的图表。

图5是示出电动气缸的目标负荷与停止负荷的关系的图表。

图6是表示比较使用本发明的电动气缸的控制方法时与使用比例减速控制方法(比较例)时的加压负荷的变化波形的图表。

附图符号说明

1冲压加工装置(电动气缸装置)；11活塞杆；12电动气缸；13负荷检测器；14伺服电动机；15位置检测器；16伺服放大器；17伺服控制器；20控制单元；M被加压部件；Pm加压负荷；Ps停止负荷；Pt目标负荷

具体实施方式

[第一实施方式]

下面就有关第一实施方式，作为电动气缸装置以冲压加工装置为例，参照附图说明电动气缸的控制系统和控制方法。在这里第一实施方式涉及对伺服电动机进行位置控制的发明。

[实施例1]

如图1所示，冲压加工装置1包括使对被加压部件M进行冲压加工的活塞杆(rod)11向轴向移动的电动气缸12；用于检测施加在被加压部件M上的负荷的、与活塞杆11连结的负荷检测器13；用于驱动电动气缸12的伺服电动机14；与伺服放大器16连接、以设置在伺服电动机14的编码器所代表的位置检测器15；与伺服电动机14和伺服控制器17电连接、用于控制伺服电动机14的驱动的伺服放大器16；与负荷检测器13和伺服放大器16电连接、向伺服放大器16输出用于进行伺服电动机14的位置控制的位置控制指令的所谓定位单元、即伺服控制器17。

作为电动气缸控制系统而运转的控制单元20是由负荷检测器13、伺服电动机14、位置检测器15、伺服放大器16以及伺服控制器17构成。

其中，伺服放大器16和伺服控制器17构成为至少以位置控制模式能够控制伺服电动机14的驱动。

而且，在本实施方式涉及的电动气缸的控制系统中，可以切换为位置控制模式以外的模式、即速度控制模式、转矩控制模式进行控制。其中，对于速度控制模式，作为第二实施方式在后面进行说明。

下面参照图2说明本发明的控制方法。首先，作为伺服控制器17中的控制模式选择位置控制模式，通过未图示的输入装置向伺服控制器17输入活塞杆11的驱动速度、加压被加压部件M的目标负荷Pt、以及使活塞杆11停止的停止负荷Ps。在本实施方式中停止负荷Ps与目标负荷Pt设为相同的数值。

将进行冲压加工的被加压部件M放在冲压加工装置1的规定位置后，开始运转，则在步骤S1中，根据已输入的活塞杆11的驱动速度，由伺服控制器17向伺服放大器16输出位置指令脉冲信号。

在之后的步骤S2中，伺服放大器16基于在步骤S1中从伺服控制器17输入的位置指令脉冲信号，通过内设的偏差计数器对位置指令脉冲信号的脉冲数进行计数，并向伺服电动机14输出与脉冲频率和脉冲数相对应的电动机驱动电流。

在之后的步骤S3中，通过从伺服放大器16输入的电动机驱动电流驱动伺服电动机14进行旋转。伺服电动机14的旋转运动通过内设在电动气缸12的滚珠丝杠机构转换为直线运动，从而驱动活塞杆11。由此，活塞杆11向前押出，活塞杆11加压被加压部件M。由负荷检测器13检测出加压负荷Pm。

随着伺服电动机14的旋转，设置在伺服电动机14的位置检测器15向伺服放大器16输出与伺服电动机14的转速相对应的绝对位置信号。伺服放大器16将绝对位置信号信息转换为反馈脉冲信号后输出到伺服控制器17。而且，伺服放大器16根据位置指令脉冲信号的脉冲数与反馈脉冲信号的脉冲数之差、即滞留脉冲对伺服电动机14的旋转进行控制。在这里，位置指令脉冲信号的脉冲数与伺服电动机14的旋转角具有比例关系，根据位置指令脉冲信号的脉冲频率来控制伺服电动机14的驱动速度，根据脉冲数决定活塞杆11的移动距离。

接着在步骤S4中，由负荷检测器13向伺服控制器17输出对应于由负荷检测器13检测出的加压负荷Pm的加压负荷信号。

接着在步骤S5中，在伺服控制器17中判断加压负荷Pm是否达到停止负荷Ps、即加压负荷Pm是否大于等于停止负荷Ps。当Pm≥Ps(步骤S5：是)时进入到步骤S6，当Pm＜Ps(步骤S5：否)时返回到步骤S1。在从负荷检测器13向伺服控制器17输出加压负荷信号从而加压负荷Pm达到停止负荷Ps的期间，从伺服控制器17继续向伺服放大器16输出位置指令脉冲信号，以便以驱动速度推出活塞杆11。

在步骤S6中，伺服控制器17计算在步骤S5的判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与反馈脉冲信号的脉冲数的差、即滞留脉冲。

在接着的步骤S7中，基于在步骤S6中计算出的滞留脉冲，从伺服控制器17向伺服放大器16输出反方向位置指令脉冲信号，其中，该反方向位置指令脉冲信号是使活塞杆11朝加压方向的反方向驱动的位置控制脉冲信号、即用于使伺服电动机反方向旋转的位置控制脉冲信号，且是使滞留脉冲减少的位置控制脉冲信号。

在此，反方向位置指令脉冲是与滞留脉冲相反方向的位置指令脉冲，可以构成为将作为正转脉冲的滞留脉冲的脉冲串的符号反转的反转脉冲串。

在接着的步骤S8中，伺服放大器16基于在步骤S7中从伺服控制器17输入的反方向位置指令脉冲信号来减少滞留脉冲，并停止向伺服电动机14输出电动机驱动电流。

然后以达到负荷保持规定时间后去掉负荷，结束加压处理。

通过利用如上所述的电动气缸12的控制方法或控制系统20，可以基于位置指令脉冲信号，进行根据活塞杆11的位置控制的驱动，由伺服控制器17判断负荷检测器13检测出的加压负荷Pm是否大于等于目标负荷Pt，当判断为加压负荷Pm大于等于目标负荷Pt时，向伺服放大器16输出反方向位置指令脉冲信号，能够强制减少积累在伺服放大器16的滞留脉冲，使活塞杆11停止。

由此，通过用于减少滞留脉冲所必需的时间、冲压加工装置1的装置驱动系统的机械构件的惯性等影响，活塞杆11在目标负荷Pt不停止而其加压负荷Pm增加，但在短时间内使滞留脉冲减少而使活塞杆11停止，因此能够在加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt的情况下使活塞杆11停止。

并且，加压负荷Pm在达到目标负荷Pt之前，不减小活塞杆11的速度，所以可以缩短加压处理时间。

在加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt的情况下能够使活塞杆11停止的范围内，可以任意设定反方向位置指令脉冲的脉冲数。为了将滞留脉冲快速减小至0，优选将反方向位置指令脉冲的脉冲数设定为滞留脉冲的脉冲数以上，特别是，当反方向位置指令脉冲的脉冲数更多时，发生伺服电动机14的反转驱动，可以迅速减小施加在被加压部件M的加压负荷，所以可以更加有效地使加压负荷接近目标负荷。

而且，为了迅速减小滞留脉冲而使活塞杆11停止，优选反方向位置指令脉冲的频率大于等于位置指令脉冲的频率。

如上所述，若将本发明应用于冲压加工工序，则可以在加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt的情况下进行冲压加工，因此具有不仅提高冲压加工产品的质量，而且可以以较短循环时间进行压制，从而降低生产成本的优点。

(评价试验1)

对于第一实施方式的实施例1，将现有的电动气缸的控制方法作为比较例确认了实施例1的效果。另外本发明不限定于以下评价试验中说明的内容。

图4示出了应用实施例1的电动气缸的控制方法的情况与现有控制方法的情况的加压负荷的变化波形。加压条件是开始加压时的驱动速度为10mm/s，目标负荷Pt为1kN。比较例中应用了未利用反方向位置指令脉冲的现有的控制方法。

另外，在图4中时间轴的原点设定为加压负荷达到了目标负荷1kN时。

如图4所示，在比较例中，加压负荷大幅超过目标负荷1kN，大致固定在约6kN。另一方面，在实施例中加压负荷是大于等于目标负荷1kN，但大致固定在约1.5kN，可以确认出能够在没有大幅超过目标负荷1kN的情况下进行加压处理。

[实施例1的效果]

根据本发明的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统，可以基于位置指令脉冲信号，进行基于活塞杆11的位置控制的驱动，且伺服控制器17判断负荷检测器13检测出的加压负荷Pm是否大于等于目标负荷Pt，当判断为加压负荷Pm大于等于目标负荷Pt时，向伺服放大器16输出反方向位置指令脉冲信号，强制减少积累在伺服放大器16的滞留脉冲，使活塞杆11停止。

由此，在短时间内减少滞留脉冲而使活塞杆11停止，因此可以在加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt的情况下使活塞杆11停止。

并且，在加压负荷Pm达到目标负荷Pt之前，不减小活塞杆11的速度，所以可以缩短加压处理时间。

[实施例2]

接着，下面说明本发明的第一实施方式的实施例2。在实施例2中，将步骤S5中的停止负荷Ps设定为下面示出的数值，并未设定为目标负荷Pt，在这一点上不同于实施例1。

考虑到用于减小滞留脉冲所必要的时间、冲压加工装置1的装置驱动系统的机械构件的惯性的影响等负荷荷载的过负荷因素，在实施例2中设定的停止负荷Ps设定为低于解析性或实验性求出的目标负荷Pt的负荷值，以便在步骤S7中输出反方向位置指令脉冲信号而对电动气缸12的驱动进行停止控制时，活塞杆11利用目标负荷Pt而停止。

(评价试验2)

将现有的电动气缸的控制方法作为比较例确认了实施例2效果。

另外，本发明不限定于以下评价试验中说明的内容。

首先，图5示出了通过实验得到的目标负荷Pt和停止负荷Ps的关系的结果。活塞杆11的驱动速度设定6、8、10mm/s的三种水平。确认出驱动速度越快，目标负荷Pt与停止负荷Ps的差越大的倾向。

根据图5，若确定驱动速度和目标负荷Pt，则可以求出将停止负荷Ps设定为多大负荷值更适合。例如，驱动速度为10mm/s，目标负荷Pt为10kN时，可知将停止负荷Ps设定为5.35kN更适合。

其次，对应用本发明的电动气缸的控制方法时与应用比例减速控制方法(比较例)时的情况进行比较。加压条件设定为开始加压时的驱动速度为10mm/s，目标负荷Pt为10kN，在以目标负荷Pt保持加压0.025s后去掉负荷。根据图5的关系将停止负荷Ps设定为5.35kN。

在比较例中应用了与加压负荷的增加成比例关系来降低电动气缸的驱动速度的公知的比例减速控制方法，如日本特开2005-254290号公报所记载的方法。

另外，在图6中时间轴的原点设定为加压负荷达到了目标负荷Pt时。

如图6所示，可知，在比较例中加压负荷Pm达到目标负荷Pt需要0.3s，但在实施例中加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt，用比较例的约4分之1的短时间即0.07s就达到了。因此，通过如图6所示适当设定停止负荷Ps，可以将加压负荷Pm控制在目标负荷Pt，在短时间内进行加压处理。

在上述实施例2中，将停止负荷Ps与目标负荷Pt分别地输入到伺服控制器17，但还可以构成为在伺服控制器17所具有的停止负荷设定单元中与驱动速度相关联地存储表格、运算式，若输入目标负荷Pt，则参照表格、运算式设定停止负荷Ps。由此，可以减少求出停止负荷Ps后输入到伺服控制器17的时间和劳力，并且可以防止出现停止负荷Ps的计算、输入错误。

[实施例2的效果]

根据本实施例2的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统，可以基于位置指令脉冲信号进行基于活塞杆11的位置控制的驱动，判断由负荷检测器13检测出的加压负荷Pm是否大于等于停止负荷Ps，当判断为加压负荷Pm大于等于停止负荷Ps时，能够向伺服放大器16输出反方向位置指令脉冲信号，强制减少积累在伺服放大器16的滞留脉冲，用目标负荷Pt使活塞杆11停止。

并且，在加压负荷Pm达到停止负荷Ps之前，不减小活塞杆11的速度，所以可以缩短加压处理时间。

[其他实施例]

在上述实施例1和2中，将电动气缸12的控制方法和控制系统应用于冲压加工装置1为例进行了说明，但是本发明不限于此，可以应用于冲压加工装置以外的使用电动气缸的各种装置、工序。

例如，如果将本发明应用于压入工序，则可以在加压负荷没有大幅超过目标加压负荷的情况下进行压入，所以不仅可以提高压入品的质量，而且在短循环时间内进行压入，因此具有能够降低压入品的生产成本的优点。

而且，对于如压入品这种加压时漏掉压力的部件而言，与现有的以固定减速率减速电动气缸的活塞杆或与加压负荷成比例地减速电动气缸的活塞杆的情况相比，具有更加显著地缩短循环时间的效果的优点。

还有，若将本发明应用于通过电动气缸的活塞杆搬运被搬运物品的搬运工序，则不仅可以实现灵活的搬运，而且即使在被搬运物品和活塞杆意外冲撞时，也可以使活塞杆瞬间减速或停止，具有可以防止活塞杆、负荷检测器、还有被搬运物品受到损坏的优点。

而且，在本发明中活塞杆11的活动方向并不限于押出的方向，也可以是拉进的方向。以此，本发明不仅可以应用于加压工序，也应用于牵引工序。

[第二实施方式]

下面就本发明的第二实施方式，以冲压加工装置作为电动气缸装置为例，参照附图说明电动气缸的控制系统和控制方法。第二实施方式涉及控制伺服电动机速度的发明。

如图1所示，第二实施方式涉及的冲压加工装置1包括使对被加压部件M进行冲压加工的活塞杆11向轴向移动的电动气缸12；用于检测施加在被加压部件M的负荷的与活塞杆连结的负荷检测器13；驱动电动气缸12的伺服电动机14；与伺服电动机14连接、用于检测活塞杆11的位置的位置检测器15；与伺服电动机14和伺服控制器17电连接、用于控制伺服电动机14的驱动的伺服放大器16；与负荷检测器13和伺服放大器16电连接、向伺服放大器16输出用于进行伺服电动机14的位置控制的位置控制指令的所谓定位单元、即伺服控制器17。

作为电动气缸12的控制系统而运转的控制单元20由负荷检测器13、伺服电动机14、伺服放大器16以及伺服控制器17构成。

其中，伺服放大器16和伺服控制器17构成为至少可以以速度控制模式控制伺服电动机14的驱动。如上所述，在本实施方式涉及的电动气缸的控制系统中，除了速度控制模式以外，还可以切换为位置控制模式、转矩控制模式。

接着，参照图3说明第二实施方式涉及的发明的控制方法。

首先，作为伺服控制器17中的控制模式选择速度控制模式，通过未图示的输入装置，向伺服控制器17输入活塞杆11的驱动速度、加压被加压部件M的目标负荷Pt、以及停止负荷Ps。

在这里，考虑到冲压加工装置1的装置驱动系统的机械构件的惯性的影响等负荷荷载的过负荷因素，停止负荷Ps设定为低于解析性或试实验性地求出的目标负荷Pt的负荷值，以便在后述步骤S7中用停止负荷Ps停止电动气缸12的驱动时，活塞杆11在目标负荷Pt下停止。

将进行冲压加工的被加压部件M放在冲压加工装置1的规定位置上后，若开始运转，则在步骤S1中，根据已输入的活塞杆11的驱动速度，伺服控制器17向伺服放大器16输出速度指令信号。

在接着的步骤S2中，伺服放大器16基于在步骤S1中从伺服控制器17输入的速度指令信号，向伺服电动机14输出电动机驱动电流。

在接着的步骤S3中，根据从伺服放大器16输入的电动机驱动电流，伺服电动机14被旋转驱动。伺服电动机14的旋转运动通过内设在电动气缸12的滚珠丝杠机构转换为直线运动，从而驱动活塞杆11。因此，活塞杆11向前押出，活塞杆11对被加压部件M进行加压。由负荷检测器13检测出加压负荷Pm。

在接着的步骤S4中，从负荷检测器13向伺服控制器17输出对应于由负荷检测器13检测出的加压负荷Pm的加压负荷信号。

在接着的步骤S5中，在伺服控制器17中判断加压负荷Pm是否达到停止负荷Ps、即加压负荷Pm是否大于等于停止负荷Ps。当Pm≥Ps(步骤S5：是)时进入到步骤S6，Pm＜Ps(步骤S5：否)时返回到步骤S1。在从负荷检测器13向伺服控制器17输出加压负荷信号并且加压负荷Pm达到停止负荷Ps的期间，从伺服控制器17向伺服放大器16继续输出速度指令信号，以便以驱动速度押出活塞杆11。

在步骤S6中，停止(设为零)从伺服控制器17向伺服放大器16输出速度指令信号。

在接着的步骤S7中，伺服放大器16停止向伺服电动机14输出电动机驱动电流。由此可以快速停止伺服电动机14。因此，由于受到冲压加工装置1的装置驱动系统的机械构件的惯性的影响等，活塞杆11在停止负荷Ps下不停止而其加压负荷Pm增加，但可以在目标负荷Pt下停止。

然后在目标负荷Pt保持规定时间后去掉负荷，结束加压处理。

通过利用如上所述的电动气缸12的控制方法以及控制系统，可以基于已设定的活塞杆11的驱动速度来进行基于活塞杆11的速度控制的驱动，判断由负荷检测器13检测出的加压负荷Pm是否大于等于停止负荷Ps，当判断为加压负荷Pm大于等于停止负荷Ps时，能够向伺服放大器16输出使活塞杆11的驱动速度成为0的停止信号，并用目标负荷Pt使活塞杆11停止。

并且，在加压负荷Pm达到停止负荷Ps之前，不减小活塞杆11的速度，所以可以缩短加压处理时间。

如上所述，若将本发明应用于冲压加工工序，则可以在加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt的情况下进行冲压加工，所以具有不仅可以提高冲压加工产品的质量，而且能够在短循环时间内进行压制从而降低冲压品的生产成本的优点。

(评价试验)

就第二实施方式的效果以现有的电动气缸的控制方法为比较例得到了确认。另外，本发明并不限定于以下评价试验中说明的内容。

首先，通过实验而求出的目标负荷Pt与停止负荷Ps的关系的结果与第一实施方式相同，如图5所示。活塞杆11的驱动速度设定6、8、10mm/s的三种水平。确认出存在驱动速度越快，目标负荷Pt与停止负荷Ps的差越大的倾向。

根据图5，若确定驱动速度和目标负荷Pt，则可以求出停止负荷Ps设定为多少负荷值更适合。例如，可知当驱动速度为10mm/s，目标负荷Pt为10kN时，可以求出停止负荷Ps设定为5.35kN更适合。

其次，与第一实施方式的情况相同，对应用本发明的电动气缸的控制方法时与应用比例减速控制方法(比较例)时的情况进行比较。

加压条件如下设定：开始加压时的驱动速度为10mm/s，目标负荷Pt为10kN，在以目标负荷Pt保持加压0.025s后去掉负荷。根据图5的关系停止负荷Ps设定为5.35kN。

在比较例中应用了与加压负荷的增加成比例关系来降低电动气缸的驱动速度的公知的比例减速控制方法，如日本特开2005-254290号公报所记载的方法。

另外，在图6中时间轴的原点设定为加压负荷达到目标负荷时。

如图6所示，在比较例中加压负荷Pm达到目标负荷Pt需要0.3s，在本实施例中加压负荷Pm没有大幅超过目标负荷Pt，用比较例的约4分之1的短的时间、即0.07s就达到了。

因此，通过如图5所示适当设定停止负荷Ps，可以将加压负荷Pm控制在目标负荷Pt内，在短时间内进行加压处理。

在上述第二实施方式中，将停止负荷Ps与目标负荷Pm分别地输入到伺服控制器17，但是也可以与第一实施方式相同地，在伺服控制器17所具有的停止负荷设定单元中与驱动速度相关联地存储表格、运算式，若输入目标负荷Pt，则参照表格、运算式来设定停止负荷Ps。从而，可以减少求取停止负荷Ps后输入到伺服控制器17的时间和劳力，并且能够防止出现停止负荷Ps的计算、输入错误。

在上述第二实施方式中，对电动气缸12进行停止控制，但是在没有必要保持加压负荷时，也可以不停止电动气缸12而立即向加压方向的反方向移动(反转)。这时，在步骤S6中，基于事先在伺服控制器17中设定的速度条件，输入使电动气缸12向加压方向的反方向移动的速度指令信号(反转信号)即可。由此，不需要电动气缸12的保持时间，所以能够进一步缩短冲压加工时间。

[第二实施方式的效果]

根据本发明的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统，基于已设定的活塞杆11的驱动速度，进行基于活塞杆11的速度控制的驱动，判断由负荷检测器13检测出的加压负荷Pm是否大于等于停止负荷Ps，当判断为加压负荷Pm大于等于停止负荷Ps时，向伺服放大器16输出使活塞杆11的驱动速度成为0的信号，能够在目标负荷Pm下使活塞杆11停止。

并且，在加压负荷Pm达到停止负荷Ps之前，不减小活塞杆11的速度，所以可以缩短加压处理时间。

[其他实施例]

在上述第二实施方式中，与第一的实施方式相同，以将电动气缸12的控制方法和控制系统应用于冲压加工装置1为例进行了说明，但是本发明不限于此，能够应用于冲压加工装置以外的利用第一实施方式中说明的电动气缸的其他的各种装置、工序中。

Claims (10)

1.一种电动气缸装置中的电动气缸的控制方法，其中，所述电动气缸装置包括：电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；伺服电动机，用于驱动电动气缸；位置检测器，设置在伺服电动机，且与伺服放大器电连接；伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行位置控制的位置控制指令，所述电动气缸的控制方法的特征在于包括：

在所述伺服控制器中，设定所述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使所述活塞杆停止以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于输入到所述伺服控制器的所述活塞杆的驱动速度，从所述伺服控制器向所述伺服放大器输出位置指令脉冲信号的步骤S1；

所述伺服放大器基于所述位置指令脉冲信号，向所述伺服电动机输出电动机驱动电流的步骤S2；

通过所述电动机驱动电流旋转驱动所述伺服电动机，并且驱动所述活塞杆的步骤S3；

从所述负荷检测器向所述伺服控制器输出对应于由所述负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号的步骤S4；

在所述伺服控制器中，基于所述加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷的步骤S5；

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，在所述伺服控制器中计算滞留脉冲的步骤S6，其中，所述滞留脉冲是在所述步骤S5中进行判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与基于根据所述伺服电动机的转速从所述位置检测器向所述伺服放大器输出的绝对位置信号，从所述伺服放大器输出到所述伺服控制器的反馈脉冲信号的脉冲数的差；以及

基于在所述步骤S6中计算出的所述滞留脉冲，从所述伺服控制器向所述伺服放大器输出作为使所述滞留脉冲减少的位置控制脉冲信号的反方向位置指令脉冲信号的步骤S7。

2.根据权利要求1所述的电动气缸的控制方法，其特征在于，

所述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于所述滞留脉冲的脉冲数。

3.根据权利要求1或2所述的电动气缸的控制方法，其特征在于，

所述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于所述位置指令脉冲的频率。

4.一种电动气缸装置中的电动气缸的控制方法，其中，所述电动气缸装置包括：电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；伺服电动机，用于驱动电动气缸；伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行速度控制的速度控制指令，所述电动气缸的控制方法的特征在于包括：

在所述伺服控制器中，设定所述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使所述活塞杆停止或使所述活塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于输入到所述伺服控制器的所述活塞杆的驱动速度，从所述伺服控制器向所述伺服放大器输出速度指令脉冲信号的步骤S1；

所述伺服放大器基于所述速度指令脉冲信号，向所述伺服电动机输出电动机驱动电流的步骤S2；

通过所述电动机驱动电流旋转驱动所述伺服电动机，并且驱动所述活塞杆的步骤S3；

从所述负荷检测器向所述伺服控制器输出对应于由所述负荷检测器检测出的加压负荷的加压负荷信号的步骤S4；

在所述伺服控制器中，基于所述加压负荷信号，判断加压负荷是否大于等于停止负荷的步骤S5；

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，停止从所述伺服控制器向所述伺服放大器输出速度指令信号，或者输出使所述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号的步骤S6；以及

基于所述速度指令信号的输出的停止或所述反转信号，所述伺服放大器停止向所述伺服电动机输出电动机驱动电流，或所述伺服放大器输出使所述活塞杆朝加压方向的反方向移动的电动机驱动电流的步骤S7。

5.根据权利要求4所述的电动气缸的控制方法，其特征在于，

基于设定的所述活塞杆的驱动速度和所述目标负荷，在所述伺服控制器中设定所述停止负荷。

6.一种电动气缸装置中的电动气缸控制系统，其中，所述电动气缸装置包括：电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；伺服电动机，用于驱动电动气缸；位置检测器，设置在伺服电动机，且与伺服放大器电连接；伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行位置控制的位置控制指令，所述电动气缸的控制系统的特征在于，

所述伺服控制器构成为能够设定所述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使所述活塞杆停止以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于所述活塞杆的驱动速度，进行基于所述活塞杆的位置控制的驱动，

判断由所述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，向所述伺服放大器输出反方向位置指令脉冲信号，强制减少积累在所述伺服放大器的滞留脉冲而使所述活塞杆停止。

7.根据权利要求6所述的电动气缸的控制系统，其特征在于，

所述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于所述滞留脉冲的脉冲数。

8.根据权利要求6或7所述的电动气缸的控制系统，其特征在于，

所述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于所述位置指令脉冲频率。

9.一种电动气缸装置中的电动气缸控制系统，其中，所述电动气缸装置包括：电动气缸，用于使活塞杆沿轴向移动；负荷检测器，与活塞杆相连结，用于检测施加在被加压部件上的加压负荷；伺服电动机，用于驱动电动气缸；伺服放大器，与伺服电动机和伺服控制器电连接，用于控制伺服电动机的驱动；以及伺服控制器，与负荷检测器和伺服放大器电连接，向伺服放大器输出用于对伺服电动机进行速度控制的速度控制指令，所述电动气缸的控制系统的特征在于，

所述伺服控制器构成为能够设定所述活塞杆的驱动速度以及停止负荷，其中，该停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值，用于进行使所述活塞杆停止或使所述活塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，

基于设定的所述活塞杆的驱动速度，进行基于所述活塞杆的速度控制的驱动，

判断由所述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，

当判断为加压负荷大于等于停止负荷时，停止从所述伺服控制器向所述伺服放大器输出速度指令信号，或输出使所述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，停止所述活塞杆或使所述活塞杆沿加压方向的反方向移动。

10.根据权利要求9所述的电动气缸的控制系统，其特征在于，

所述伺服控制器包括基于设定的所述活塞杆的驱动速度和目标负荷来设定停止负荷的停止负荷设定单元。

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