CN104741431B - 模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置，其可以在没有向上改变模具缓冲等候位置的情况下改善模具缓冲力的响应延迟。在所述模具缓冲力控制方法中，根据预先设置的模具缓冲力命令B驱动伺服马达，并且模具缓冲力作用在缓冲垫上。模具缓冲力控制方法包括允许缓冲垫在将开始模具缓冲力作用的预定的模具缓冲等候位置处等待的步骤，和在压床滑块到达模具缓冲等候位置之前输出模具缓冲力命令B并且预先向缓冲垫施加压力的预先加压步骤。

Description

模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置

技术领域

本发明涉及模具(或冲压die)缓冲力控制方法和模具缓冲装置，并且更具体地涉及在没有模具缓冲力的响应延迟的情况下生成预定的模具缓冲力的技术。

背景技术

现有技术中，已经提出了一种伺服模具缓冲装置，其根据预先设置以在缓冲垫上产生模具缓冲力的模具缓冲力命令驱动伺服马达(日本专利申请案公开号2006-315074，2012-240110)。

如图7所示，在模具缓冲力作用开始的时候(压床滑块与缓冲垫相撞，上模具、材料、坯料保持件和缓冲销位于所述压床滑块和缓冲垫之间)，伺服模具缓冲装置要求模具缓冲力响应时间约为0.03秒(s)至0.1秒(需要增强力的延迟时间)以将力从状态(位置控制状态)增强(增加力)至预定的模具缓冲力B，在该状态中载荷A与作用在与模具缓冲相关的能够移动的、包括材料、坯料保持件、缓冲销和缓冲垫的质量上的重力平衡(B：模具缓冲力B比载荷A大数倍至数十倍)。

进一步，问题是，由于压床滑块在模具缓冲力作用开始的时候的碰撞出现冲击(力)，从而模具缓冲力变得比模具缓冲力命令(设置力)更大(过冲)或更小(力不足)。

为减少由于压床滑块的碰撞的冲击(力)，已经通常执行了缓冲垫的预先加速(日本专利申请案公开号2007-301599等)。

本文中，如图8所示，当预先加速时间由b表示时，模具缓冲力作用完成(压床滑块)位置在自模具缓冲等候(压床滑块)位置下降压床滑块的移动速度×时间(a+b)的位置，取决于预先加速时间b和模具缓冲力响应时间a之间的总时间(a+b)。

由于模具缓冲力响应距离X、或模具缓冲预先加速距离Y和模具缓冲力响应距离X的总和，当冲压开始(冲压的开端)时按压坯料(材料)的边缘的力不足，因而在自材料的边缘的径向方向上生成褶皱(冲压褶皱)，并且冲压在生成褶皱的状态下继续(冲压进行)，从而，在冲压的时候，不仅损害产品形状而且因为褶皱的不匀性还在模具的形成表面(上模具和下模具)导致损坏(磨损)。

在拉伸成形时，当拉伸成形开始(拉伸成形的开端)时按压坯料(材料)的边缘的力也不足，并且因而在产品的拉伸部分中缺少"拉伸"。这导致有缺陷的产品，例如由拉伸成形形成的小汽车的发动机罩的外板，所述外板由指状物轻微地推动而向内弯曲。因而，在拉伸成形中，在开始拉伸成形的开端的按压力尤其重要。通常认为，伴随模具缓冲力响应距离X和模具缓冲预先加速距离Y的伺服模具缓冲难以通过使用至少一个常规的模具结构来执行拉伸成形(在开始拉伸成形的时候坯料保持件的上表面的高度等于凸面模具的上表面的高度)。

即，在该间隔(模具缓冲预先加速距离Y+模具缓冲力响应距离X)内，模具缓冲力作用不足以冲压，并且不可能执行拉伸成形。

在如图7所示不执行预先加速的情况下，相对于如图8所示执行预先加速的情况可以较早施加模具缓冲力作用。然而，生成了取决于响应时间的模具缓冲力响应距离X。然后，造成用于至少该拉伸成形的响应性的不足。进一步，在这种情况下由于碰撞导致了诸如模具缓冲力的过冲或不足的冲击力。

同时，在气动(常压)模具缓冲装置的情况中，缓冲垫在其已经将力施加到上侧机械限制件(止动件)的状态下等待，并且因而已经在模具缓冲力作用开始位置完成了模具缓冲力作用。气动模具缓冲装置没有由模具缓冲力作用伴随的响应延迟，与伺服模具缓冲装置不同，并且如此可以执行冲压和拉伸成形。然而，不用说从另一观点来看存在问题(例如，压力(力)与滑块行程按比例增强)，并且因而已经产生了伺服模具缓冲装置。

发明内容

伺服模具缓冲装置的问题由模具缓冲力响应距离X和用于执行预先加速以抑制冲击力的预先加速距离Y的另外的额外距离的生成(模具缓冲预先加速距离Y+模具缓冲力响应距离X)导致。

为解决伺服模具缓冲装置的这些问题，如图9所示，存在通过预先将坯料保持件定位在模具缓冲力作用要求位置上方(模具缓冲等候位置)的一定距离的位置处，该距离对应于模具缓冲力响应距离X和模具缓冲预先加速距离Y(或模具缓冲力响应距离X)之间的总距离(X+Y)，而形成的处理所述问题的方法。

然而，因为被使用的模具的结构(对引导行程的限制)，因而在许多情况下该方法不适用。进一步，模具缓冲力的不必要的行程导致能量的浪费。另外，存在的问题是，因为在许多情况下压床滑块速度限制了模具缓冲力作用的步骤，因而容易减小多个周期(生产率)。

已经鉴于该情况形成了本发明，并且本发明的目的是提供可以在没有向上改变模具缓冲等候位置的情况下改善模具缓冲力的响应延迟的模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置。

为实现以上目的，本发明的一方面是模具缓冲力控制方法，该方法根据预先设置以在缓冲垫上产生模具缓冲力的模具缓冲力命令驱动伺服马达，该方法包括：允许缓冲垫在将开始模具缓冲力作用的预定的模具缓冲等候位置处等待的步骤；和在压床滑块到达所述模具缓冲等候位置之前，输出所述模具缓冲力命令并且向所述缓冲垫预先施加压力的预先加压的步骤。

根据本发明的方面，允许缓冲垫在预定的模具缓冲等候位置(预定的模具缓冲力自其开始作用的模具缓冲力作用计划开始位置)处等待，并且在压床滑块到达模具缓冲等候位置之前输出模具缓冲力命令。从而，在模具缓冲力施加方向上(向上)，压力被预先地施加到缓冲垫。即，不通过执行预先加速来抑制冲击力，而是(恰好)在到达模具缓冲等候位置之前通过朝向上的方向(相对于预先加速方向的相反方向)执行预先加压来抑制冲击力，并且在碰撞之前开始模具缓冲力控制。从而，可以较早获得模具缓冲力作用并且可以改进模具缓冲力的响应延迟。

在根据本发明的另一方面的模具缓冲力控制方法中，优选的是在所述预先加压步骤，当所述压床滑块到达所述预先加压开始位置时输出所述模具缓冲力命令，所述预先加压开始位置在所述模具缓冲等候位置上方0.1mm或更多至60mm或更少的范围内。

通过当滑块到达定位在模具缓冲等候位置上方0.1mm或更多的预先加压开始位置时输出模具缓冲力命令，相对于在当滑块到达模具缓冲等候位置时输出模具缓冲力命令的情况，可以较早获得模具缓冲力作用。上限是60mm的原因是，即使模具缓冲力的响应时间依赖于诸如电机性能、被使用的模具、被成形的材料等的条件，但模具缓冲力的响应时间约为0.03秒至0.1秒。如果该压床中的模具缓冲力的平均响应时间是(0.03秒+0.1秒)/2＝0.065秒，则模具缓冲力控制开始于比在模具缓冲等候位置的碰撞早响应时间的计时通过滑块位置而确定的情况下，在开始(先前的)模具缓冲力控制的时候的滑块位置是在接近碰撞的时候通过将响应时间(0.065秒)乘以滑块速度(mm/s)(毫米/秒)而获得的值。因为认为滑块速度在快速的情况下约为800毫米/秒，因此那时，在开始模具缓冲力控制的时候的滑块位置(预先加压开始位置)是0.065秒×800毫米/秒＝52毫米，所以该滑块位置被设置为60毫米以使得具有活动余地。

在根据本发明的又一方面的模具缓冲力控制方法中，优选的是在所述预先加压步骤，当所述压床滑块到达预先加压开始时间点时，输出所述模具缓冲力命令，所述预先加压开始时间点是在所述压床滑块到达所述模具缓冲等候位置的时间点之前的0.001秒或多至0.1秒或更少的时间点。

应该注意0.1秒表示模具缓冲力响应时间(在最慢的情况下的响应时间(秒))的上限，并且0.001秒表示控制采样时间的时间(0.001秒)，控制采样时间不是零，而是本发明变得有效并且用于配置数字控制×一个样本的最小值。

在根据本发明的还一方面的模具缓冲力控制方法中，优选的是，模具缓冲力控制方法被用于压制，所述压制通过拉道形成部分在设置在所述坯料保持件上的材料上形成至少一个拉道，所述拉道形成部分设置在压床滑块上的上模具上以及所述拉道形成部分设置在所述坯料保持件上，所述坯料保持件由缓冲垫支撑，缓冲销插入在所述坯料保持件和所述缓冲垫之间。

在材料上形成拉道的情况下，在形成拉道的时候产生阻尼器效应，因而可以稳定模具缓冲力作用。由于在碰撞之前开始模具缓冲力控制，和此时(先前增压的时候)通过形成拉道获得的阻尼器效应，可以在较早获得模具缓冲力作用的同时稳定模具缓冲力作用。

根据本发明的还一方面的模具缓冲装置包括模具缓冲力发生器，所述模具缓冲力发生器被构造成用于通过驱动伺服马达在所述缓冲垫上产生所述模具缓冲力；模具缓冲力命令单元，所述模具缓冲力命令单元被构造成用于输出所述模具缓冲力命令；和模具缓冲力控制器，所述模具缓冲力控制器被构造成用于根据来自所述模具缓冲力命令单元的所述模具缓冲力命令输出来控制所述伺服马达，使得所述模具缓冲力变成对应于所述模具缓冲力命令的所述模具缓冲力，其中，所述模具缓冲力命令单元在压床滑块到达所述模具缓冲力作用将开始的预定的模具缓冲等候位置之前输出所述模具缓冲力命令。

根据本发明的还一方面的模具缓冲装置包括滑块位置探测器，所述滑块位置探测器被构造成用于检测滑块位置，其中当由所述滑块位置探测器检测的所述滑块位置到达所述模具缓冲等候位置上方的预定位置时，所述模具缓冲力命令单元输出所述模具缓冲力命令。

在根据本发明的还一方面的模具缓冲装置中，优选的是预定位置位于0.1毫米或更多至60毫米或更少的范围内。

根据本发明的还一方面的模具缓冲装置包括测量仪器，所述测量仪器被构造成用于测量所述滑块的一个周期内的时间，其中，当由所述测量仪器测量的时间点到达比所述滑块到达所述模具缓冲等候位置的时间点更早的所述预定的时间点时，所述模具缓冲力命令单元输出所述模具缓冲力命令。

在根据本发明的还一方面的模具缓冲装置中，优选的是所述预定的时间点是0.001秒或更多至0.1秒或更少的范围内的时间点。

根据本发明的还一方面的模具缓冲装置包括模具缓冲位置控制器，所述模具缓冲位置控制器被构造成用于控制所述缓冲垫的位置，其中，所述模具缓冲位置控制器允许所述缓冲垫移动到所述模具缓冲等候位置并且在所述模具缓冲等候位置处等待。

在根据本发明的还一方面的模具缓冲装置中，优选的是所述模具缓冲力发生器包括被构造成用于支撑所述缓冲垫的液压缸、液压泵/马达、在缓冲压力生成侧连接所述液压缸的加压腔的排出孔、和连接到所述液压泵/马达的旋转轴的伺服马达。通过将模具缓冲力发生器配置有液压缸、液压泵/马达、和伺服马达，液压缸具有阻尼器作用，并且因而在碰撞的时候的冲击力不容易作用。

根据本发明，在压床滑块到达模具缓冲等候位置之前输出模具缓冲力命令，并且因而可以预先地将压力施加到缓冲垫。从而，可以较早获得模具缓冲力作用并且可以改进模具缓冲力的响应延迟。进一步，通过在缓冲垫与滑块(模具插入在缓冲垫与滑块之间)相撞之前开始模具缓冲力控制，在不同的时间点执行碰撞和从位置控制到力控制的控制改变并且在预前增压的时候在形成拉道的时候获得阻尼器效应。因此，可以稳定模具缓冲力作用。

附图说明

图1是图示根据本发明的模具缓冲装置的实施例的构造示意图；

图2是图示模具缓冲装置中的模具缓冲控制装置的实施例的方块图；

图3的部分(a)是图示根据本发明的模具缓冲力命令、模具缓冲力响应、滑块位置和模具缓冲位置的波形示意图，并且图3的部分(b)是图示模具缓冲装置等的主要部分的示意图；

图4A和4B每个都是图示在常规的模具缓冲力作用时在执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图；

图5A和5B每个都是图示在常规的模具缓冲力作用时在不执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图；

图6A和6B每个都是图示在根据本发明的模具缓冲力作用时在执行预先加压的情况下每个物理量的改变的波形示意图；

图7是图示在常规的模具缓冲力作用时在不执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图；

图8是图示在常规的模具缓冲力作用时在执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图；和

图9是图示在模具缓冲力作用时在模具缓冲等候位置被设置成在模具缓冲力响应距离和模具缓冲预先加速距离之间的总距离之上或等于该总距离的位置的情况下的每个物理量的改变的波形示意图。

具体实施方式

参照随附附图，在下文，对根据本发明的模具缓冲力控制方法和模具缓冲装置的优选实施例进行描述。

[模具缓冲装置的构造]

图1是图示根据本发明的模具缓冲装置的实施例的构造示意图。应该注意，在图1中，通过双点画线图示压床100并且通过实线图示模具缓冲装置200。

图1图示的压床100的机架包括底座102、柱104、和顶部106，并且被设置在柱104上的引导部分108在竖直方向上可移动地引导的滑块110。滑块110通过包括曲柄轴112的曲柄机构在图1的向上的方向和向下的方向移动，由未图示出的驱动装置将旋转驱动力传递到曲柄轴112。

检测滑块110的位置的滑块位置探测器114被设置在压床100的底座102侧上，并且检测曲柄轴112的角速度和角度的曲柄轴编码器116被设置在曲柄轴112上。

上模具120安装在滑块110上，并且下模具122安装在底座102上(在支撑物上)。

坯料保持件(用于按压褶皱的板)202被设置在上模具120和下模具122之间，坯料保持件202的下侧通过缓冲垫210支撑，在缓冲垫210和坯料保持件202之间具有多个缓冲销204，并且材料203被设置在(接触)坯料保持件202上侧。

该示例的上模具120包括凸面拉道(或凸面锁珠)形成部分120a，并且坯料保持件202包括凹面拉道(或凹面锁珠)形成部分202a。

<模具缓冲装置的结构>

模具缓冲装置200主要构造有坯料保持件202；缓冲垫210，所述缓冲垫210通过位于缓冲垫210和坯料保持件202之间的多个缓冲销204来支撑坯料保持件202；油压缸(液压缸)220，所述油压缸220支撑缓冲垫210并且允许缓冲垫210产生模具缓冲力；驱动油压缸220的油压回路250；和控制油压回路250的模具缓冲控制装置300(图2)。

油压缸220和油压回路250用作允许缓冲垫210上下移动的缓冲垫举起装置，并且还用作在缓冲垫210上生成模具缓冲力的模具缓冲力发生器。

进一步，提供了模具缓冲位置探测器224，其检测油压缸220的活塞杆220a在扩展和收缩方向上相对于油压缸220的位置作为缓冲垫210在上下方向上的位置。应该注意，模具缓冲位置探测器可以被设置在底座102和缓冲垫210之间。

然后，对驱动油压缸220的油压回路250的构造进行描述。

油压回路250被构造有蓄液器252、油压泵/马达(液压泵/马达)254、连接到油压泵/马达254的旋转轴的伺服马达256、检测伺服马达256的驱动轴的角速度(伺服马达角速度ω)的角速度探测器258、安全阀260、止回阀262、和压力探测器264。

设置低压的气压的蓄液器252用作箱，并且通过止回阀262向油压缸220的上侧加压腔(缓冲压力生成侧的加压腔)220b供应大致稳定低压的油，以允许油压缸220在控制模具缓冲力的时候容易被推动。

油压泵/马达254的一个孔(排出孔)连接到油压缸220上侧加压腔220b，并且另一个孔连接到蓄液器252。

应该注意，当产生异常高压时(当不能控制模具缓冲力并且产生突然的异常高压时)安全阀260操作，并且安全阀260被设置成防止油压装置的损坏的装置。进一步，油压缸220的下侧加压腔(垫侧加压腔)220c连接到蓄液器252。

作用在油压缸220的上侧加压腔220b上的压力由压力探测器264检测，并且伺服马达256的驱动轴的角速度由角速度探测器258检测。

[模具缓冲力控制的原理]

通过上侧加压腔220b的压力和油压缸220的面积的乘积可以表示模具缓冲力，并且因此控制模具缓冲力意味着控制油压缸220的上侧加压腔220b的压力。

静态性能可以由方程(1)和(2)表示：

P＝∫K((v·A-k1Q·ω)/V)dt (1)

T＝k2·PQ/(2π) (2)

其中，油压缸模具缓冲压力生成侧的横截面积由a表示，

油压缸模具缓冲压力生成侧的体积由V表示，

模具缓冲压力由P表示，

电动(伺服)马达转矩由T表示，

伺服马达的惯性力矩由I表示，

伺服马达的粘性阻力系数由DM表示，

伺服马达的摩擦转矩由fM表示，

油压马达的工作容量由Q表示，

从滑块施加到油压缸活塞杆的力由F_滑块表示，

通过推动压床而生成的垫速度由v表示，

油压缸活塞杆+垫的惯性质量由M表示，

油压缸的粘性阻力系数由DS表示，

油压缸的摩擦力由fS表示，

通过被压力油推动而旋转的伺服马达的角速度由ω表示，

工作油的体积弹性系数由K表示，并且

比例常数由k1、k2表示。

进一步，动态特性可以由除了方程(1)和(2)的方程(3)和(4)表示。

PA-F＝M·dv/dt+DS·v+fS (3)

T-k2·PQ/(2π)＝I·dω/dt+DM·ω+fM (4)

以上方程(1)至(4)表示，通过缓冲垫210从滑块110传递到油压缸220的力压缩油压缸220的上侧加压腔220b以产生模具缓冲压力。同时，模具缓冲压力允许油压泵/马达254用作油压马达，并且当生成在油压泵/马达254中的旋转轴转矩抵抗伺服马达256的驱动转矩时，伺服马达256被旋转并且压力上升可以被抑制。之后根据伺服马达256的驱动转矩确定模具缓冲压力。

[模具缓冲控制装置]

图2是图示模具缓冲装置200中的模具缓冲控制装置300的实施例的方块图。

模具缓冲控制装置300包括模具缓冲位置控制装置310和模具缓冲力控制装置320。

曲柄角度信号被从检测曲柄轴112的角速度和角度的曲柄轴编码器116施加到模具缓冲控制装置300。模具缓冲控制装置300根据输入曲柄角度信号确定滑块110是否在非制造过程区域中或在制造过程区域中。在滑块110在非制造过程区域中的情况下，模具缓冲控制装置300被切换到通过模具缓冲位置控制装置310控制的模具缓冲位置控制状态。在滑块110在制造过程区域中的情况下，模具缓冲控制装置300被切换到通过模具缓冲力控制装置320控制的模具缓冲力控制状态。

<对模具缓冲位置的控制>

模具缓冲位置控制装置310包括模具缓冲位置命令单元312和模具缓冲位置控制器314。指示模具缓冲位置(缓冲垫位置)的模具缓冲位置检测信号从模具缓冲位置探测器224传递到模具缓冲位置命令单元312，以便模具缓冲位置命令单元312使用该信号用于生成位置命令的初始值。在滑块110到达下止点并且模具缓冲力控制结束之后，模具缓冲位置命令单元312输出控制模具缓冲位置(缓冲垫210的位置)的模具缓冲位置命令，以便执行关键操作并且允许缓冲垫210在为初始位置的模具缓冲等候位置处等待。

在模具缓冲位置控制状态的情况下，模具缓冲位置控制器314根据输出自模具缓冲位置命令单元312的模具缓冲位置命令和由模具缓冲位置探测器224检测的模具缓冲位置检测信号通过放大器和PWM(脉宽调制)控制器360来控制伺服马达256，以将压力油从油压泵/马达254供给到油压缸220的上侧加压腔220b。

从而，通过在扩展和收缩方向上控制油压缸220的活塞杆220a的位置，可以在向上向下方向上控制缓冲垫210的位置(模具缓冲位置)。应该注意，优选的是，模具缓冲位置控制器314控制伺服马达256的速度以使用伺服马达256的驱动轴的由角速度探测器258检测到的角速度信号来获得动态稳定性，并且在上下方向上控制缓冲垫210的位置。

<对模具缓冲力的控制>

模具缓冲力控制装置320包括模具缓冲力命令单元322和模具缓冲力控制器324。

由压床滑块位置探测器114检测到的压床滑块位置检测信号被施加到模具缓冲力命令单元322，以便模具缓冲力命令单元322根据压床滑块位置110输出模具缓冲力命令。

在该示例中，模具缓冲力命令单元322输出分段式模具缓冲力命令(图3的部分(a)中的模具缓冲力命令B)，这将在之后描述，并且根据滑块位置检测信号来控制模具缓冲力命令的输出计时等。

应该注意，可以提供测量滑块110的一个周期内的时间(例如，自由曲柄角度信号检测的滑块110到达上止点位置的时间点开始的时间)的计时器(测量仪器)，从而指示滑块110到达上止点位置之后的经过时间的时钟信号可以被从计时器输入到模具缓冲力命令单元322，并且模具缓冲力命令单元322可以根据时钟信号来控制模具缓冲力命令等的输出计时。

在本发明中，在滑块位置110到达模具缓冲力作用开始位置之前，模具缓冲力命令单元322输出模具缓冲力命令，并且预先加压被执行以在模具缓冲力作用开始位置处获得预定的模具缓冲力。将在之后描述模具缓冲力命令自模具缓冲力命令单元322输出的输出计时的细节。

指示油压缸220的上侧加压腔220b的压力的模具缓冲压力检测信号由压力探测器264检测到，并且模具缓冲压力检测信号被输入模具缓冲力控制器324，以便模具缓冲力控制器324控制模具缓冲力同时遵循施加自模具缓冲力命令单元322的模具缓冲力命令。进一步，指示伺服马达256的驱动轴的角速度(伺服马达角速度(ω))的伺服马达角速度信号由角速度探测器258检测到，并且所述伺服马达角速度信号作为角速度反馈信号被输入模具缓冲力控制器324，用于获得模具缓冲力的动态稳定性。进一步，指示由曲柄轴编码器116检测到的曲柄角速度的曲柄角速度信号可以被输入模具缓冲力控制器324，以被用作获得模具缓冲力控制中动态稳定性的补偿。

当模具缓冲位置(模具缓冲等候位置(保持))控制状态被切换到模具缓冲力控制状态时，模具缓冲力控制器324通过放大器和脉宽调制控制器360向伺服马达256输出使用模具缓冲力命令、模具缓冲压力检测信号、伺服马达角速度信号、和曲柄角速度信号(压床速度信号)的计算来获得的转矩命令以执行模具缓冲力控制。

在模具缓冲力控制的时候，当滑块110向下移动直到其在与材料203(和坯料保持件202)碰撞之后到达下止点时(在加工处理时)，伺服马达256的转矩的输出方向和生成速度反向。即，压力油通过缓冲垫210从滑块110接收的动力自油压缸220的上侧加压腔220b流进油压泵/马达254中，从而油压泵/马达254用作油压马达。伺服马达256通过油压泵/马达254被操作以用作发电机。通过伺服马达256生成的电被再生，通过放大器和脉宽调制(PWM)控制器360用于交流(AC)功率源364和具有电再生功能的直流(DC)功率源装置362。

<模具缓冲力控制方法的第一实施例>

在本发明中，在被伺服马达驱动的模具缓冲装置中，(恰好)在开始模具缓冲力控制之前向上(模具缓冲力作用方向)执行预先的(先前的)增压，从而可以较早获得模具缓冲力作用。

从而，本发明适用于拉伸成形的使用，其中预定的模具缓冲力必须在开始拉伸成形的时候作用，这被认为在使用伺服模具缓冲装置时是困难的。

惯例地，由于在模具缓冲力作用时的碰撞，预先加速已经被执行以减少冲击(力)。在这种情况下，明显缓慢地获得模具缓冲力作用。本发明从精确的相对构想到预先加速被执行的情况。

图3的部分(a)是图示根据本发明的模具缓冲力命令、模具缓冲力响应、滑块位置、和模具缓冲位置的波形示意图。进一步，图3的部分(b)是图示模具缓冲装置200等的主要部分，并且尤其图示在预定的模具缓冲等候位置处等待的状态下的坯料保持件202的示意图。

如上所述，当滑块110在非制造过程区域中时，模具缓冲装置200被从模具缓冲力控制状态切换到模具缓冲位置控制状态，并且在模具缓冲位置控制状态的情况下，根据模具缓冲位置命令和由模具缓冲位置探测器224检测到的位置检测值来控制伺服马达256以将压力油从油压泵/马达254供给到油压缸220的上侧加压腔220b。然后，在模具缓冲装置200被切换到模具缓冲力控制状态之前，坯料保持件202的位置被控制以在为初始位置的模具缓冲等候位置处等待。

在模具缓冲位置时被施加到油压缸220的载荷A控制与作用在涉及模具缓冲的能够移动的质量(包括材料203、坯料保持件202、缓冲销204和缓冲垫210)上的重力的平衡。

当压床滑块到达模具缓冲等候位置的时间点由tDC表示时，模具缓冲力命令单元322(图2)根据来自计时器的时钟信号输入在早于时间点tDC的时间c(秒)的时间点(预先加压开始时间)输出模具缓冲力命令B(分段式命令)。从而，模具缓冲位置控制状态在早于时间点tDC的时间c的时间点被切换到模具缓冲力控制状态，并且模具缓冲力控制装置320开始模具缓冲力控制。

在滑块110通过上模具120、材料203、坯料保持件202和位于坯料保持件202和缓冲垫210之间的缓冲销204与缓冲垫210相撞之前，根据模具缓冲力命令B开始模具缓冲力控制。因此，坯料保持件202从模具缓冲等候位置向上移动，坯料保持件202上的材料203在模具缓冲等候位置上方的位置处与滑块110下方的上模具120相撞，并且模具缓冲力快速增加。

在该示例中，模具缓冲力在滑块110到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC达到等于模具缓冲力命令B的设置值。即，可以在滑块110到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC获得期望的模具缓冲力作用的状态，因而这可以补偿惯例地需要用来完成模具缓冲力作用的模具缓冲力响应距离X(即，模具缓冲等候位置可以等于模具缓冲力作用完成位置)。

在滑块110以这种方式到达模具缓冲等候位置之前输出模具缓冲力命令B，从而模具缓冲力响应时间可以是零(补偿模具缓冲力响应距离X)并且可以较早获得模具缓冲力作用。

进一步，因为在碰撞之前开始模具缓冲力控制，因此在碰撞之后生成的冲击力(过冲、力不足等)与在模具缓冲控制与碰撞同时开始的情况下生成的冲击力相比可以较小。

进一步，因为该示例的上模具120包括凸面拉道形成部分120a并且该示例的坯料保持件202包括凹面拉道形成部分202a，因此在先前的增压的时候拉道(锁道)可以形成在材料203上。由拉道的形成伴随的阻尼器效应可以稳定模具缓冲力作用。

进一步，因为该示例的模具缓冲装置200是使用油压缸和伺服马达的伺服模具缓冲装置，油压缸的体积较大并且阻尼作用较强地运行，因此冲击力与不使用油压缸的伺服模具缓冲装置相比不容易作用在模具缓冲装置200上。

<模具缓冲力控制方法的第一实施例的修改示例>

在模具缓冲力控制方法的第一实施例中，如图3所示，在预先加压开始时间点t₀输出模具缓冲力命令B，预先加压开始时间点t₀比滑块到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC早时间c。预先加压开始时间点t₀是在时间点t₀输出模具缓冲力命令B时压床滑块到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC(即，在时间c过去之后)模具缓冲力达到模具缓冲力命令B的时间点。然而，预先加压开始时间点t₀不受限于此，并且可以将适当的时间点设置在0.001秒或更多至0.1秒或更少的范围内，只要该时间点早于压床滑块到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC。

本文中，0.1秒表示模具缓冲力响应时间(在最慢的情况下的响应时间)的上限，并且0.001秒表示控制采样时间的时间(0.001秒)，所述控制采样时间不是零，而是本发明变得有效并且用于配置数字控制×一个样本的最小值。换句话说，虽然主要目的是使得开始模具缓冲力控制的时间点与常规的碰撞相比先于响应时间，但是本发明的功能至少通过使得开始模具缓冲力控制的时间点先于比模具缓冲力响应时间c(一个控制采样时间，其不是零而是0.001秒)更短的时间来起作用。

应该注意，当通过NC装置(数值控制器)配置伺服模具缓冲装置时，控制采样时间在较短的情况下在0.0005秒至在较长的情况下在0.002秒的范围内。然而，认为鉴于机械(机械在小于0.001秒的情况下不响应)的响应性大致0.001秒足够。

<模具缓冲力控制方法的第二实施例>

在模具缓冲力控制方法的第一实施例中，如图3所示，在预先加压开始时间点t₀输出模具缓冲力命令B，预先加压开始时间点t₀比压床滑块到达模具缓冲等候位置的时间点t_DC早时间c。然而，在模具缓冲力控制方法的第二实施例中，当压床滑块到达在模具缓冲等候位置上方距离H处的模具缓冲作用开始位置(预先加压开始位置对应预先加压开始时间点t₀)时，输出模具缓冲力命令B。

即，滑块位置检测信号被从滑块位置探测器114输入到模具缓冲力命令单元322(图2)，并且模具缓冲力命令单元322根据输入滑块位置检测信号检测到滑块位置到达模具缓冲作用开始位置(预先加压开始位置)，以输出模具缓冲力命令B(见图3)。

从而，当压床滑块到达模具缓冲等候位置时，模具缓冲力达到等于模具缓冲力命令B的设置值。即，当滑块110到达模具缓冲等候位置时，可以获得期望的模具缓冲力作用的状态，因而这可以补偿惯例地需要用来完成模具缓冲力作用的模具缓冲力响应距离X(即，模具缓冲等候位置可以等于模具缓冲力作用完成位置)。

<模具缓冲力控制方法的第二实施例的修改示例>

在模具缓冲力控制方法的第二实施例中，模具缓冲等候位置上方距离H处的预先加压开始位置，是模具缓冲力达到设置值的位置，设置值对应于当压床滑块到达模具缓冲等候位置时的模具缓冲力命令B。预先加压开始位置不受限于此，并且可以在模具缓冲等候位置上方0.1毫米或更多至60毫米或更少的范围内设置适当的位置。

本文中，通过在压床滑块到达在模具缓冲等候位置上方0.1mm或更多距离处的预先加压开始位置时输出模具缓冲力命令，相对于在当压床滑块到达模具缓冲等候位置时输出模具缓冲力命令的情况，可以较早获得模具缓冲力作用。

上限是60mm的原因是，即使模具缓冲力的响应时间依赖于诸如电机性能、被使用的模具、被成形的材料等的条件，但模具缓冲力的响应时间约为0.03秒至0.1秒。如果该压床中的模具缓冲力的平均响应时间是(0.03秒+0.1秒)/2＝0.065秒，则模具缓冲力控制开始于比碰撞(常规的模具缓冲力控制开始)早响应时间的计时通过滑块位置而确定的情况下，在开始(先前的)模具缓冲力控制的时候的滑块位置是在接近碰撞的时候通过将响应时间(0.065秒)乘以滑块速度(mm/s)(毫米/秒)而获得的值。因为认为滑块速度在快速的情况下约为800毫米/秒，因此那时，在开始模具缓冲力控制的时候的滑块位置(预先加压开始位置)是0.065秒×800毫米/秒＝52毫米，所以该滑块位置被设置为60毫米以使得具有活动余地。

<示例>

通过在以下条件下操作压床100执行确认模具缓冲力的作用效应的实验。

压床行程:1,100mm

曲柄运动:10spm

模具缓冲力:2,000kN

模具缓冲行程:96.1mm

碰撞速度(滑块位置到达96.1mm处的速度)：350mm/s

<相比示例1>

图4A和4B每个都是图示在常规的模具缓冲力作用时在执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图，图4A图示滑块位置和模具缓冲位置(直流(DC)位置)的波形示意图，并且图4B是图示模具缓冲力命令(DC载荷命令)和模具缓冲力响应(DC载荷)的波形示意图。

坯料保持件的直到生成对应于模具缓冲力命令的模具缓冲力的移动距离(预先加速距离+模具缓冲力响应距离)是22mm，过冲是2％，并且下冲(或力不足)是5％。

在执行预先加速的情况下，减少了过冲和下冲(或力不足)，但是存在的问题是坯料保持件的直到生成对应于模具缓冲力命令的模具缓冲力的移动距离变得更长。

<相比示例2>

图5A和5B每个都是图示在常规的模具缓冲力作用时在不执行预先加速的情况下每个物理量的改变的波形示意图，图5A是图示滑块位置和模具缓冲位置的波形示意图，并且图5B是图示模具缓冲力(载荷)命令和模具缓冲力(载荷)响应的波形示意图。

坯料保持件的直到生成对应于模具缓冲力命令的模具缓冲力的移动距离是9mm，过冲是40％，并且下冲(或力不足)是32％。

在不执行预先加速的情况下，坯料保持件的直到生成对应于模具缓冲力命令的模具缓冲力的移动距离可以比执行预先加速的情况下的移动距离短，但是存在的问题是增加了过冲和下冲(或力不足)。

<相比示例3>

图6A和6B每个都是图示在根据本发明的模具缓冲力作用时在执行预先加压的情况下每个物理量的改变的波形示意图，图6A是图示滑块位置和模具缓冲位置的波形示意图，并且图6B是图示模具缓冲力(载荷)命令和模具缓冲力(载荷)响应的波形示意图。

坯料保持件的直到生成对应于模具缓冲力命令的模具缓冲力的移动距离(模具缓冲力响应距离)是0mm，过冲是16％，并且下冲(或力不足)是12％。

在执行预先加压的情况下，稳定性稍微差于彻底执行预先加速的相比示例1中的稳定性，但是该稳定性通常(客观地)被认为是稳定的并且因此优于相比示例2中的稳定性。

应该说明的是，模具缓冲力的开始的速度完全优于相比示例1中的开始速度并且优于相比示例2中的开始速度。

[其他]

该实施例的模具缓冲力发生器包括上下移动缓冲垫的油压缸、驱动油压缸的油压马达、和伺服马达。模具缓冲力发生器不受限于此，并且只要模具缓冲力发生器生成模具缓冲力，模具缓冲力发生器可以包括例如上下移动缓冲垫的螺母机构，和使用驱动所述螺母机构的伺服马达的机构，或上下移动缓冲垫的齿条和小齿轮机构，和驱动齿条和小齿轮机构的伺服马达，并且本发明可以应用于任何伺服模具缓冲装置。

进一步，在本实施例中描述了执行在材料上至少形成拉道的按压的情况，但是本发明可以适用于执行不形成拉道的按压的情况。

进一步，模具缓冲力命令不受限于分段式模具缓冲力命令，并且可以是根据模具缓冲位置逐渐改变的命令，或变成锥形状态。

进一步，本发明不受限于上述实施例，并且在没有脱离本发明的精神的情况下可以进行各种修改。

图1

100压床

102底座

110滑块

120上模具

122下模具

200模具缓冲装置

202坯料保持件

210缓冲垫

254油压泵/马达

256伺服马达

图2

300模具缓冲控制装置

310模具缓冲位置控制装置

312模具缓冲位置命令单元

314模具缓冲位置控制器

320模具缓冲力控制装置

322模具缓冲力命令单元

324模具缓冲力控制器

362功率源装置

#1模具缓冲位置检测信号

#2伺服马达角速度信号

#3模具缓冲压力检测信号

#4滑块位置检测信号

#5曲柄角度信号

图3

#1模具缓冲力命令B

#2模具缓冲力

#3预定的模具缓冲力B(设置值)

#4位置控制时的载荷

#5位置

#6滑块位置

#7下止点

#8模具缓冲力作用开始位置

#9模具缓冲等候位置

#10模具缓冲位置

#11直流工作点

#12模具缓冲力作用完成位置

#13时间

图4A

#1位置(mm)

#2滑块位置(mm)

#3直流位置(mm)

图4B

#1载荷(kN)

#2直流载荷命令(kN)

#3直流载荷(kN)

图5A

#1位置(mm)

#2滑块位置(mm)

#3直流位置(mm)

图5B

#1载荷(kN)

#2直流载荷(kN)

#3直流载荷命令(kN)

图6A

#1位置(mm)

#2滑块位置(mm)

#3直流位置(mm)

图6B

#1载荷(kN)

#2本发明的直流载荷命令(kN)

#3直流载荷(kN)

#4常规的直流载荷命令(kN)

图7

#1模具缓冲力

#2冲击力

#3预定的模具缓冲力B(设置值)

#4过冲

#5下冲(力不足)

#6模具缓冲力命令B

#7位置控制时的载荷

#8位置

#9滑块位置

#10下止点

#11模具缓冲力作用开始位置

#12模具缓冲等候位置

#13模具缓冲位置

#14直流工作点

#15模具缓冲力作用完成位置

#16模具缓冲力响应时间：a(s)

#17时间

#18模具缓冲力响应距离：X(mm)

图8

#1模具缓冲力

#2模具缓冲力命令

#3预定的模具缓冲力B(设置值)

#4滑块位置

#5位置

#6下止点

#7模具缓冲等候位置

#8模具缓冲位置

#9模具缓冲力作用开始位置

#10直流工作点

#11模具缓冲力作用完成位置

#12模具缓冲力响应时间：a(s)

#13模具缓冲预先加速时间：b(s)

#14时间

#15模具缓冲力响应距离：X(mm)

#16模具缓冲预先加速距离：Y(mm)

图9

#1模具缓冲力

#2模具缓冲力命令

#3设置值

#4滑块位置

#5模具缓冲位置

#6模具缓冲等候位置

#7模具缓冲力作用开始位置

#8模具缓冲力作用要求位置

#9模具缓冲力作用完成位置

#10直流工作点

#11直流力生成点

#12下止点

#13时间

#14模具缓冲力响应时间：a(s)

#15模具缓冲预先加速时间：b(s)

#16模具缓冲力响应距离：X(mm)

#17模具缓冲预先加速距离：Y(mm)

Claims (12)

1.一种模具缓冲力控制方法，该方法根据预先设置以在缓冲垫上产生模具缓冲力的模具缓冲力命令驱动伺服马达，该方法包括：

输出指示预定模具缓冲等候位置的模具缓冲位置命令，并根据所述模具缓冲位置命令控制模具缓冲位置以允许缓冲垫在所述预定模具缓冲等候位置处等待的步骤，其中在所述预定模具缓冲等候位置处预先加压步骤结束并且然后开始预定模具缓冲力作用；和

所述预先加压的步骤，在所述预先加压的步骤中，在压床滑块到达所述预定模具缓冲等候位置之前，输出所述模具缓冲力命令，根据所述模具缓冲力命令控制模具缓冲力，允许所述缓冲垫从所述预定模具缓冲等候位置向上移动，允许压床滑块在所述预定模具缓冲等候位置上方的位置处与所述模具缓冲垫相撞，并且向所述缓冲垫预先施加压力，直到所述压床滑块到达所述预定模具缓冲等候位置。

2.根据权利要求1所述的模具缓冲力控制方法，

其中，在所述预先加压步骤中，当所述压床滑块到达预先加压开始位置时输出所述模具缓冲力命令，所述预先加压开始位置在所述预定模具缓冲等候位置上方从0.1mm至60mm的范围内。

3.根据权利要求1所述的模具缓冲力控制方法，

其中，在所述预先加压步骤，当所述压床滑块到达预先加压开始时间点时，输出所述模具缓冲力命令，所述预先加压开始时间点是在所述压床滑块到达所述预定模具缓冲等候位置的时间点之前在从0.001秒至0.1秒的范围内的时间点。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的模具缓冲力控制方法，

其中，所述方法被用于压制，所述压制通过拉道形成部分在设置在坯料保持件上的材料上形成至少一个拉道，所述拉道形成部分设置在压床滑块上的上模具上以及所述拉道形成部分设置在所述坯料保持件上，所述坯料保持件由缓冲垫支撑，缓冲销插入在所述坯料保持件和所述缓冲垫之间。

5.一种模具缓冲装置，其包括：

模具缓冲力发生器，所述模具缓冲力发生器被构造成用于通过驱动伺服马达在缓冲垫上产生模具缓冲力；

模具缓冲力命令单元，所述模具缓冲力命令单元被构造成用于输出模具缓冲力命令；

模具缓冲力控制器，所述模具缓冲力控制器被构造成用于根据从所述模具缓冲力命令单元输出的所述模具缓冲力命令来控制所述伺服马达，使得所述模具缓冲力变成对应于所述模具缓冲力命令的模具缓冲力；

模具缓冲位置命令单元，所述模具缓冲位置命令单元被构造成输出指示所述缓冲垫的位置的模具缓冲位置命令；和

模具缓冲位置控制器，所述模具缓冲位置控制器被构造成根据从所述模具缓冲位置命令单元输出的模具缓冲位置命令控制所述缓冲垫的位置，

其中在所述模具缓冲力控制器开始控制所述模具缓冲力之前，所述模具缓冲位置命令单元输出指示预定模具缓冲等候位置的模具缓冲位置指令，在所述预定模具缓冲等候位置处开始预定模具缓冲力作用，

其中，所述模具缓冲力命令单元在压床滑块到达所述预定模具缓冲等候位置之前输出所述模具缓冲力命令以允许所述缓冲垫从所述预定模具缓冲等候位置向上移动并允许所述压床滑块在所述预定模具缓冲等候位置上方的位置处与所述缓冲垫相撞。

6.根据权利要求5所述的模具缓冲装置，进一步包括

滑块位置探测器，所述滑块位置探测器被构造成用于检测滑块的位置，

其中当由所述滑块位置探测器检测的所述滑块的位置到达所述预定模具缓冲等候位置上方的预定位置时，所述模具缓冲力命令单元输出所述模具缓冲力命令。

7.根据权利要求6所述的模具缓冲装置，

其中所述预定位置位于从0.1毫米至60毫米的范围内。

8.根据权利要求5所述的模具缓冲装置，进一步包括

测量仪器，所述测量仪器被构造成用于测量所述滑块的一个周期内的时间，

其中，当由所述测量仪器测量的时间点到达比所述滑块到达所述预定模具缓冲等候位置的时间点更早的预定时间点时，所述模具缓冲力命令单元输出所述模具缓冲力命令。

9.根据权利要求8所述的模具缓冲装置，

其中，所述预定时间点是从0.001秒至0.1秒的范围内的时间点。

10.根据权利要求5至9中的任一项所述的模具缓冲装置，

其中，所述模具缓冲位置控制器允许所述缓冲垫移动到所述预定模具缓冲等候位置并且在所述预定模具缓冲等候位置处等待。

11.根据权利要求5至9中的任一项所述的模具缓冲装置，

其中，所述模具缓冲力发生器包括被构造成用于支撑所述缓冲垫的液压缸、液压泵/马达、在缓冲压力生成侧连接所述液压缸的加压腔的排出孔、和连接到所述液压泵/马达的旋转轴的伺服马达。

12.根据权利要求10所述的模具缓冲装置，

其中，所述模具缓冲力发生器包括被构造成用于支撑所述缓冲垫的液压缸、液压泵/马达、在缓冲压力生成侧连接所述液压缸的加压腔的排出孔、和连接到所述液压泵/马达的旋转轴的伺服马达。