CN102672987A - 具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法 - Google Patents

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一种具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法，曲轴式冲床内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联，控制方法包括下述步骤：(a)利用一位置指令运算出对应的一扭力命令值；(b)量测伺服马达的一角度量测值，并依据角度量测值取得对应的一扭力上限值；(c)判断扭力命令值是否超出扭力上限值，若未超出则输出扭力命令值，若超出则输出扭力上限值；(d)取得一承受滑块的冲压力所产生的应变值所转换的负载量测值；及(e)判断负载量测值是否超出角度值对应的负载上限值，若未超出则正常运作，若超出则控制伺服马达停止运转。

Description

具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法
技术领域
本发明涉及一种曲轴式冲床及控制方法，特别是涉及一种具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法。
背景技术
参阅图1，已知一种具有过负载油压保护的冲头装置900，其包含一滑块90、一设置在滑块90内部的油槽91、一设置在滑块90旁侧的座体92、一设置在座体92上的油压泵93，以及一过负载控制器94，滑块90并设有一与油槽91横向连通的开口901；座体92遮蔽开口901且具有一横向贯穿的出油孔921，出油孔921是供油压泵93将油槽91内的油料抽出并打入位在油槽91上方的一油压缸95内；过负载控制器94则是负责侦测油压缸95的压力。
当冲头装置900冲压工件(图未示)产生反作用力，将挤压油压缸95内的液压油而使液压油产生油压，过负载控制器94测得油压缸95的压力超过预定压力时，即控制油压泵93暂停对油压缸95继续供油或泄出液压油，避免冲头装置900的内部压力过高，另一方面，冲床的控制系统也会驱动离合器切断冲头装置900与伺服马达的动力连接或启动煞车，进而达到过负载的保护效果。
然而，现有的油压过负载控制机制有下述缺失：
1.油压压力变化有不稳定的现象，控制不易。
2.必须发生过负载时才能被动保护，无法主动预防过负载发生。
发明内容
本发明的目的是在提供一种能精确控制并具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法。
本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床包含一机台、一滑块、一马达驱动器、一受该马达驱动器驱动带动该滑块相对于该机台作动的伺服马达，及一产生一位置指令的输入界面；其特征在于：该曲轴式冲床还包括一编码器、一应变感测模块、一记忆单元及一控制器，该控制器并具有一扭力控制单元及一负载控制单元。
该编码器量测该伺服马达的一角度量测值；该应变感测模块包括一承受该滑块的冲压力所产生的应变值的应变感测单元，及一接收该应变值并转换为一负载量测值的应变控制单元；该记忆单元内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联。
该扭力控制单元自该输入界面取得该位置指令及自该编码器取得该角度量测值，利用该位置指令运算出对应的一扭力命令值，并自该记忆单元读取该角度量测值对应的一扭力上限值，且判断该扭力命令值是否超出该扭力上限值，若未超出则输出该扭力命令值，若超出则输出该扭力上限值。
该负载控制单元自该应变控制单元取得该负载量测值，并自该记忆单元读取该角度量测值对应的一负载上限值，且判断该负载量测值是否超出该负载上限值，若未超出则正常运作，若超出则控制该伺服马达停止运转。
本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床的控制方法是配合一机台、一滑块、一马达驱动器、一受该马达驱动器驱动带动该滑块相对于该机台作动的伺服马达，及一内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联的记忆单元运作。
该控制方法包括下述步骤：(a)利用一位置指令运算出对应的一扭力命令值；(b)量测该伺服马达的一角度量测值，并依据该角度量测值取得对应的一扭力上限值；(c)判断该扭力命令值是否超出该扭力上限值，若未超出则输出扭力命令值，若超出则输出扭力上限值；(d)取得一承受滑块的冲压力所产生的应变值所转换的负载量测值；及(e)判断负载量测值是否超出该角度值对应的负载上限值，若未超出则正常运作，若超出则控制该伺服马达停止运转。
较佳的，步骤(e)于该负载量测值超出该负载上限值时并发出警报。
本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床及控制方法的有益效果在于：借由内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联而，除了具有扭力回授控制的功能而达到第一层的过负载保护，并借由应变感测模块感测机台所受到的滑块冲压力来达到第二层的过负载保护机制，使得本发明的曲轴式冲床除了能精确控制，还具有双重保护机制的功能。
附图说明
图1是现有的具有过负载油压保护的冲床滑块；
图2是本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床的较佳实施例的示意图；
图3是本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床的控制方法的较佳实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图2，本发明的较佳实施例中，曲轴式冲床100的基本架构包含一机台11、一滑块12、一控制器13、一马达驱动器141、一受马达驱动器141驱动的伺服马达142，及一输入界面17；输入界面17是依据预定程序或使用者操作产生一位置指令给予控制器13，控制器13再依据位置指令控制马达驱动器141驱使伺服马达142驱动曲轴及连杆(图未示)带动滑块12相对于机台11往复动作。
本发明的曲轴式冲床100的特点是除了前述元件，还包括一编码器143、一应变感测模块15及一记忆单元16，控制器13并具有一扭力控制单元131及一负载控制单元132，此外，记忆单元16内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联，该关联如图3的对照表161，对照表161内建有预定的角度值、扭力上限值及负载上限值等参数。
其中，编码器143是为了测得伺服马达142的转动位置，也就是量测伺服马达142的一角度量测值并提供给控制器13；应变感测模块15是为了得到滑块12向下冲压时的一负载量测值，因此，其包括数个应变感测单元151及一应变控制单元152，该等应变感测单元151是承受滑块12的冲压力而产生应变值，应变控制单元152则是接收该等应变值并计算出负载量测值，较佳的，应变感测单元151为应变规，应变控制单元152可为例如村田机械所生产的“吨位监视器”。
参阅图3，并配合图2，控制器13的扭力控制单元131执行包括步骤301～308，也就是第一重保护机制；控制器13的负载控制单元132执行包括步骤401～404，也就是第二重保护机制；本发明具有双重保护机制的曲轴式冲床100的控制方法详述如下。
第一重保护机制：自编码器143取得角度量测值(步骤301)，扭力控制单元131自输入界面17取得位置指令(步骤302)；然后，利用位置指令及角度量测值代入闭回路控制运算(步骤303)，借此得到一扭力命令值(步骤304)；接着，自对照表161读取角度量测值(角度值)对应的一扭力上限值(步骤305)，然后，判断扭力命令值是否超出该扭力上限值(步骤306)？若未超出，则如输出扭力命令值(步骤307)，若超出，则输出扭力上限值(步骤308)。
第二重保护机制：自应变控制单元152取得负载量测值(步骤401)，并自对照表161读取角度量测值对应的一负载上限值(步骤402)，且判断负载量测值是否超出负载上限值(步骤403)？若未超出，则正常运作(步骤404)，若超出，则驱使马达驱动器141令伺服马达142停止运转(步骤405)。
第二重保护机制是因为一般滑块12在被驱动往下位移的冲压行程中，经常可能因为惯性力的作用，使得滑块12所产生的实际冲压力量大于伺服马达142输出的扭力所能驱动滑块产生的冲压力，因此，本实施例借由应变感测模块15的设置，使感测元件151能感测机台11受滑块冲压所产生的变形量，使控制器13依据与预先设定的应变参数上限值比较来进行紧急停机或警示等动作，达到了主动预防的效果。
因此，本发明除了具有扭力回授控制的功能而达到第一层的过负载保护以外，并借由应变感测模块15的设置，借以感测机台11所受到的滑块冲压力，借以达到第二层的过负载保护机制，使该曲轴式冲床100具有双重保护机制的功能。

Claims (4)

1.一种具有双重保护机制的曲轴式冲床，包含一机台、一滑块、一马达驱动器、一受马达驱动器驱动带动滑块相对于机台作动的伺服马达，及一产生一位置指令的输入界面；其特征在于：曲轴式冲床还包括：
一编码器，量测伺服马达的一角度量测值；
一应变感测模块，包括一承受滑块的冲压力所产生的应变值的应变感测单元，及一接收应变值并转换为一负载量测值的应变控制单元；
一记忆单元，内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联；及
一控制器，具有：
一扭力控制单元，自输入界面取得位置指令及自编码器取得角度量测值，利用位置指令运算出对应的一扭力命令值，并自记忆单元读取角度量测值对应的一扭力上限值，且判断扭力命令值是否超出扭力上限值，若未超出则输出扭力命令值，若超出则输出扭力上限值，及
一负载控制单元，自应变控制单元取得负载量测值，并自记忆单元读取角度量测值对应的一负载上限值，且判断负载量测值是否超出负载上限值，若未超出则正常运作，若超出则控制伺服马达停止运转。
2.如权利要求1所述的具有双重保护机制的曲轴式冲床，其特征在于：应变感测单元为应变规。
3.一种具有双重保护机制的曲轴式冲床的控制方法，配合一机台、一滑块、一马达驱动器、一受马达驱动器驱动带动滑块相对于机台作动的伺服马达，及一内建至少一角度值对应一扭力上限值及一负载上限值的关联的记忆单元运作，其特征在于：该控制方法包括下述步骤：
(a)利用一位置指令运算出对应的一扭力命令值；
(b)量测该伺服马达的一角度量测值，并依据该角度量测值取得对应的一扭力上限值；
(c)判断该扭力命令值是否超出该扭力上限值，若未超出则输出扭力命令值，若超出则输出扭力上限值；
(d)取得一承受滑块的冲压力所产生的应变值所转换的负载量测值；及
(e)判断负载量测值是否超出该角度值对应的负载上限值，若未超出则正常运作，若超出则控制该伺服马达停止运转。
4.如权利要求3所述的具有双重保护机制的曲轴式冲床的控制方法，其特征在于：步骤(e)于该负载量测值超出该负载上限值时并发出警报。
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