CN103648674A

CN103648674A - 模具缓冲控制装置

Info

Publication number: CN103648674A
Application number: CN201280035775.1A
Authority: CN
Inventors: 藤田穣
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: KR20130130038A; WO2013145212A1; CN103648674B

Abstract

本发明的模具缓冲控制装置（80）是将由缓冲块（30）及促动器（40）构成的模具缓冲装置（2）与滑动件（10）的升降动作连动地控制的模具缓冲控制装置，具有下述功能：在上述滑动件和上述缓冲块的接触前，使上述促动器的操作量以比固有周期短的时间斜坡状或台阶状地变化，以便在第1时间点能够得到所期望的缓冲力，之后，在上述缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内所设定的第2时间点，使上述操作量向相反方向台阶状地变化。根据本发明，能够提供一种模具缓冲控制装置，能够实现消耗电力的削减、及对循环时间的制约排除。

Description

模具缓冲控制装置

技术领域

本发明涉及一种模具缓冲控制装置。

背景技术

以往以来，公知一种具备模具缓冲装置的冲压装置，所述模具缓冲装置包括固定有下模的缓冲块及驱动其的促动器（参照下述专利文献1）。该冲压装置中，与固定有上模的滑动件的升降动作连动地进行缓冲块的位置控制及力控制，从而在上模和下模之间夹持工件，得到防皱用的反力及冲压成形用的上冲力（缓冲力）。

作为模具缓冲装置的控制手法，公知称为预备加速的手法，在滑动件和缓冲块即将接触之前（详细而言在以夹入工件的状态在上模和下模即将碰撞之前），使缓冲块下降，从而缓和接触时的冲击（参照下述专利文献2）。

并且，作为在滑动件和缓冲块的接触后使缓冲力迅速地调整为目标值（换言之实现模具缓冲装置的高速响应性）的控制手法，公知下述手法：在两者的接触前预先产生一定的缓冲力的状态下使缓冲块待机，并控制促动器（预加速），使得在即将接触之前考虑促动器的响应性而以缓冲块不下降的程度瞬间地产生下降方向的缓冲力（预加载）。

在作为模具缓冲装置的促动器使用液压缸的情况下，缓冲力的控制由驱动液压缸的活塞的伺服马达的转矩控制来实现。图3示出冲压动作中的对于伺服马达的转矩指令值的时间变化。如该图所示，在从冲压开始时间点（滑动件的下降开始时间点）t0至预加载开始时间点t1的期间（待机期间）中，转矩指令值保持为0（N・m）。

然后，转矩指令值从预加载开始时间点t1斜坡状地增加，到达一定值后，直到预加速开始时间点t2保持为一定。即，从该t1至t2的期间是预加载的实施期间。此外，若使转矩指令值急剧地（台阶状地）变化，则缓冲力中产生振动（缓冲力的周期性的强弱变化），因此如上所述，需要斜坡状地使转矩指令值增加。并且，如图4所示，斜坡时间短也在缓冲力中产生振动，因此需要将斜坡时间设定为液压缸的固有周期以上（详细而言为固有周期的整数倍）。

然后，在从预加速开始时间点t2至滑动件与缓冲块的接触时间点（成形开始时间点）t3的期间中，转矩指令值向着负的方向台阶状地变化以产生下降方向的缓冲力。即，从该t2至t3的期间是预加速的实施期间。此外，t2−t3间的时间考虑液压缸的响应性而设定为缓冲块不下降的程度的时间。

然后，在滑动件和缓冲块的接触时间点（成形开始时间点）t3以后，转矩指令值被反馈控制为一定值，以使缓冲力为目标缓冲力。

通过如上所述的对于模具缓冲装置的伺服马达的转矩指令值的控制而组合实施预加载和预加速，能够实现滑动件和缓冲块的接触后的缓冲力的上升时间的缩短和过冲的抑制，其结果，能够使缓冲力迅速地调整为目标值（能够实现上述高速响应性）。

专利文献1 : 日本特开2007−038238号公报

专利文献2 : 日本特公平7−106478号公报。

如上所述，在实施预加载的情况下，需要在预加速开始前使转矩指令值以液压缸的固有周期以上的时间斜坡状地上升而抑制缓冲力的振动。但若因液压缸的弹性系数小、或质量（马达惯量等）大等而上述固有周期变长，则预加载时间变长，其结果，产生对循环时间产生制约、消耗电力增加等问题。

并且，在上述的控制手法中，需要在滑动件和缓冲块的接触前令缓冲块产生大的加速度，因此需要高性能的促动器，成本增加。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种模具缓冲控制装置，能够实现消耗电力的削减、对循环时间的制约排除、及成本的削减。

为了解决上述问题，本发明的模具缓冲控制装置是与滑动件的升降动作连动地控制包括缓冲块及促动器的模具缓冲装置的模具缓冲控制装置，其中，具有下述功能：在上述滑动件和上述缓冲块的接触前，使上述促动器的操作量以比固有周期短的时间斜坡状或台阶状地变化，以便在第1时间点能够得到期望的缓冲力，之后，在上述缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内设定的第2时间点，使上述操作量向相反方向台阶状地变化。

并且，在本发明中，上述模具缓冲控制装置也可以具有下述功能：与上述滑动件与上述缓冲块的接触后的目标缓冲力、及上述滑动件的速度对应而在上述可设定期间内变更上述第2时间点。

发明效果

在本发明中，在预加载的实施时，不是如以往那样地进行振动抑制控制（使操作量以促动器的固有周期以上的时间斜坡状地增加），而是使操作量以比固有周期短的时间斜坡状或台阶状地变化。因此能够缩短预加载时间，其结果，能够实现消耗电力的削减及对循环时间的制约排除。

并且，在本发明中，在缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内设定的第2时间点开始预加速。所以能够以促动器单独地可输出的最大加速度以上的加速度进行预加速。由此，能够使用性能低的促动器，能够实现促动器的成本下降。

附图说明

图1是本实施方式中的冲压装置的概略结构图。

图2是本实施方式中的模具缓冲装置的控制手法的说明图。

图3是以往的模具缓冲装置的控制手法的第1说明图。

图4是以往的模具缓冲装置的控制手法的第2说明图。

附图标记说明：

A 冲压装置

1 滑动装置

2 模具缓冲装置

3 控制装置

10 滑动件

20 滑动驱动机构

30 缓冲块

40 液压缸驱动机构（促动器）

50 操作板

60 冲压控制器

70 第1马达驱动器

80 缓冲控制器（模具缓冲控制装置）

90 第2马达驱动器。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的一个实施方式。

图1是本实施方式中的冲压装置A的概略结构图。如该图1所示，冲压装置A是将工件W夹持在上模D1和下模D2之间而进行冲压成形的伺服冲压装置，包括滑动装置1、模具缓冲装置2及控制装置3。

滑动装置1具备滑动件10及滑动驱动机构20。滑动件10是在冲压装置A内被支承为相对于垂直方向升降自如的模具固定用部件，在其下表面安装有用于将工件W冲压成形的上模D1。

滑动驱动机构20是实现滑动件10的升降动作（滑动运动控制）的装置，包括：被控制装置3旋转控制的伺服马达21、安装于伺服马达21的旋转轴的小齿轮22、与小齿轮22啮合的主齿轮23、与主齿轮23的旋转轴连接的曲柄24、连结曲柄24的偏心部和滑动件10的上表面的连杆25、及设置于主齿轮23的旋转轴的主齿轮角度传感器26（例如编码器、或解析器等）。

即，滑动驱动机构20将伺服马达21的旋转动作经由小齿轮22、主齿轮23、曲柄24及连杆25而变换为滑动件10的升降动作。并且，主齿轮角度传感器26将表示主齿轮23的旋转角度的主齿轮角度信号输出至控制装置3。

模具缓冲装置2包括从下方固定支承下模D2的缓冲块30、及驱动该缓冲块30的液压缸驱动机构（促动器）40。该液压缸驱动机构40是实现缓冲块30的缓冲力控制的装置，包括液压缸41、可动板42、被控制装置3旋转控制的伺服马达43、及压力传感器44a～44c。

液压缸41是圆筒形状部件，内部空间被与缓冲块30连接的上活塞41a和与可动板42连接的下活塞41b分隔为上室R1、中室R2、及下室R3，在这些上室R1、中室R2及下室R3中填充有油。可动板42是平板状部件，在两端部形成有具有螺纹槽的孔部，在这些孔部各自中旋合有与伺服马达43同轴连接的滚珠丝杠35a。

即，液压缸驱动机构40将伺服马达43的旋转动作经由滚珠丝杠35a、可动板42、液压缸41变换为缓冲块30的升降动作。在此，若借助伺服马达43的驱动使可动板42向上方向移动，则液压缸41的中室R2的油压升压，因此对缓冲块30产生向上的缓冲力。与此相对，若借助伺服马达43的驱动使可动板42向下方向移动，则中室R2的油压减压，因此在缓冲块30产生向下的缓冲力。

并且，压力传感器44a～44c分别检测液压缸41的上室R1的油压、中室R2的油压、下室R3的油压、并将表示其检测结果的油压检测信号输出至控制装置3。

控制装置3是综合控制冲压装置A的整体动作（换言之，进行滑动运动控制和缓冲力控制）的装置，包括操作板50、冲压控制器60、第1马达驱动器70、缓冲控制器80及第2马达驱动器90。

操作板50包括：用于让操作者输入冲压装置A的冲压动作所需要的设定数据（滑动运动数据、冲压速度、目标缓冲力等）的各种设定键、用于指示冲压动作的开始或停止的冲压开始/停止键、及用于将冲压装置A的动作状态及设定数据报告给操作者的显示面板等。

该操作板50将由操作者输入的设定数据输出至冲压控制器60，另一方面，将从冲压控制器60提供的冲压装置A的动作状态及设定数据等显示在显示面板上。

冲压控制器60基于从操作板50输入的设定数据（滑动运动数据、冲压速度）、及从主齿轮角度传感器26输入的主齿轮角度信号，控制伺服马达21，以使滑动件10一边描绘期望的滑动运动一边进行升降动作（滑动运动控制）。

并且，第1马达驱动器70对应于由冲压控制器60进行的控制而生成马达驱动信号并将马达驱动信号输出至伺服马达21。

缓冲控制器80（模具缓冲控制装置）基于从冲压控制器60得到的设定数据（目标缓冲力）、从主齿轮角度传感器26输入的主齿轮角度信号、及从压力传感器44a～44c输入的油压检测信号而控制伺服马达43，以便在缓冲块30产生目标缓冲力（缓冲力控制）。

具体地，缓冲控制器80从主齿轮角度推定滑动件位置，并控制对于伺服马达43的转矩指令值（操作量），以便在缓冲块30产生与该滑动件位置对应的目标缓冲力。此外，在本实施方式中，若使对伺服马达43的转矩指令值向正方向增加，则可动板42向上方向移动，在缓冲块30产生向上的缓冲力，若使对伺服马达43的转矩指令值向负方向增加，则可动板42向下方向移动，在缓冲块30产生向下的缓冲力。

并且，第2马达驱动器90生成与从缓冲控制器80输入的转矩指令值对应的马达驱动信号并将马达驱动信号输出至伺服马达43。

接着，详细地说明基于如上所述地构成的冲压装置A的冲压动作。

首先，冲压控制器60若经由操作板50接受冲压开始的指示，则基于预先设定的滑动运动数据及冲压速度、及从主齿轮角度传感器26输入的主齿轮角度信号开始滑动运动控制。由此，滑动件10一边描绘期望的滑动运动一边开始下降。

另一方面，如图2所示，缓冲控制器80在从冲压开始时间点（滑动件10的下降开始时间点）t0至预加载开始时间点t10的期间（待机期间）中，将转矩指令值保持为0（N・m）。此外，图2表示对于冲压动作中的伺服马达43的转矩指令值及缓冲力的时间变化。

然后，缓冲控制器80若基于主齿轮角度信号而检测到预加载开始时间点t10，则开始预加载。具体地，在预加载开始时间点t10，缓冲控制器80使转矩指令值以比液压缸驱动机构40的固有周期短的时间斜坡状地向正方向增加，到达一定值后，直到预加速开始时间点t11保持为一定。

若这样地使转矩指令值变化，则随着下活塞41b被伺服马达43向上方向压入，缓冲块30的缓冲力增加，在下活塞41b的压入量变为最大的位置，缓冲力变为最大值。然后，若下活塞41b的压入量变为最大，则将下活塞41b向下方向压回的力变为最大，下活塞41b被向下方向压回，缓冲力减少。

缓冲控制器80基于从压力传感器44a～44c输入的油压检测信号，把握如上所述的缓冲力的变化，在缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内所设定的预加速开始时间点t11，开始预加速（使转矩指令值向负方向台阶状地变化）。

然后，缓冲控制器80若基于主齿轮角度信号检测到滑动件10和缓冲块30的接触时间点t12（成形开始时间点），则反馈控制转矩指令值，以使缓冲力为目标缓冲力。

如上所述，在本实施方式中，在预加载的实施时，不是如以往那样地进行振动抑制控制（使转矩指令值以促动器的固有周期以上的时间斜坡状地增加），而是使转矩指令值以比固有周期短的时间斜坡状地增加，因此能够缩短预加载时间，其结果，能够实现消耗电力的削减及对循环时间的制约排除。

并且，在本实施方式中，在缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内所设定的预加速开始时间点t11开始预加速。因此能够以促动器（液压缸驱动机构40）单独地可输出的最大加速度以上的加速度进行预加速。由此，能够使用性能低的促动器，能够实现促动器的成本下降。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，当然能够进行实施方式的变更。即，在上述的实施方式中示出的各构成部件的各形状及组合等为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行构成的添加、省略、置换、及其他的变更。本发明并不由前述的说明限定，仅由权利要求书限定。例如，在上述实施方式之外，如下所述的变形例也包含于本发明。

（1）在上述实施方式中，举例示出了在预加载的实施时，使转矩指令值以比固有周期短的时间斜坡状地增加的情况，但本发明并不限定于此，也可以使转矩指令值台阶状地增加。

（2）在上述实施方式中，预加速开始时间点t11是一定的，但本发明并不限定于此，也可以令缓冲控制器80具有根据滑动件10和缓冲块30的接触后的目标缓冲力、及滑动件10的速度而在可设定期间内变更预加速开始时间点t11的功能。例如，在滑动件速度快、目标缓冲力小的情况下，以接近缓冲力变为最初的最大值的时间点的方式设定预加速开始时间点t11。相反地，在滑动件速度慢、目标缓冲力高的情况下，使预加速开始时间点t11推迟。

（3）在上述实施方式中，作为使用于模具缓冲装置2的促动器举例示出了液压缸驱动机构40，但本发明并不限定于此，只要是构成振动系统的促动器就可以应用本发明。并且，促动器的操作量也并不限定于转矩指令值。

产业上的可利用性

根据本发明，提供一种模具缓冲控制装置，能够实现消耗电力的削减、对循环时间的制约排除、及成本削减。

Claims

1.一种模具缓冲控制装置，与滑动件的升降动作连动地控制模具缓冲装置，所述模具缓冲装置包括缓冲块及促动器，

所述模具缓冲控制装置具有下述功能：在上述滑动件与上述缓冲块的接触前，使上述促动器的操作量以比固有周期短的时间斜坡状或台阶状地变化，以便在第1时间点能够得到期望的缓冲力，之后，在第2时间点使上述操作量向相反方向台阶状地变化，所述第2时间点设定于上述缓冲力从最初的最大值减少至其一半的值的可设定期间内。

2.如权利要求1所述的模具缓冲控制装置，其特征在于，具有下述功能：与上述滑动件与上述缓冲块的接触后的目标缓冲力、及上述滑动件的速度对应，在上述可设定期间内变更上述第2时间点。