CN1781619A - 模具缓冲机构的控制装置 - Google Patents

模具缓冲机构的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够进行高速且高精度的力控制的模具缓冲机构的控制装置。控制模具缓冲机构产生的力的控制装置利用同样的冲压加工循环反复进行。控制装置的修正部根据某个冲压加工循环的时间序列的偏差修正下一个冲压加工循环的各偏差。通过反复这样的操作，力的检测值与指令值的偏差向零收敛。因此，能够使偏差比现有的反馈控制小，能够针对指令值的变化进行高速应答。

Description

模具缓冲机构的控制装置
技术领域
本发明涉及一种模具缓冲机构的控制装置，特别是涉及控制冲压机的模具缓冲机构产生的力的控制机构。
背景技术
众所周知，在进行弯曲、拉深、冲裁等的冲压加工的冲压机械中，在加工动作中，作为相对于支撑冲压加工用的第1模的可动侧支撑构件(一般称为滑块)，从支撑第2模的支撑构件一侧施加所需要的力(压力)的附属装置要装备模具缓冲机构。模具缓冲机构通常构成如下：使向合模方向移动中的滑块(或第1模)直接或间接地冲撞在由规定的压力保持的可动要素(一般称为缓冲垫)上后，经过合模(成型)一直到开模，缓冲垫一面在滑块上施加力(压力)一面与滑块一起移动。其间，例如通过将被加工原料的加工处的周边区域夹持在缓冲垫和滑块之间，能够防止被加工原料产生褶皱。
现有的模具缓冲机构大都是将液压式或气压式的装置作为驱动源，这些装置只进行按一定压力的控制。另外，为了进行高精度的冲压加工，最好是使拉深进入时的压力不是一定而是根据拉深进入量而变化，但这在液压式或气压式的装置上不能做到。
于是，近年来，为了能够做到响应性优越的力控制，开发了以伺服电机为驱动源的模具缓冲机构(参照例如特开平10-202327号公报)。特开平10-202327号公报上记载的缓冲机构具备的构成为：使设置在冲压机械的滑块下方的缓冲垫与滑块的升降动作对应通过伺服电机进行升降动作。伺服电机基于与缓冲垫的位置对应而预先确定的力指令值的力控制进行动作，一面使缓冲垫与滑块一起移动，一面调整从缓冲垫施加到滑块上的力(压力)。另外，冲撞及压力的探测是通过检测介由缓冲垫施加到伺服电机的输出轴上的负荷进行的。
在最近的冲压加工中，为了提高生产率要求高速进行更高精度的加工。根据上述的现有的伺服电机驱动，能够降低冲撞时的冲击负荷，且能使拉深进入时的压力变化，但如果为了高速化而提高滑块的速度，则冲撞时的冲击负荷增加，力的控制不能完全跟踪，对模具缓冲机构会施加很大的力，所以力的指令值和检测值的差即偏差变大。另外，当构成模具缓冲机构的构件的刚性高时冲撞时冲击负荷也会增加，偏差变大。而且当拉深进入时的压力变化量大时，该拉深进入时的偏差有时也会变大。如果偏差变大，就不能得到期望的冲压力，其结果是高精度的冲压加工变得困难。
发明内容
于是，本发明的目的在于解决上述问题，提供可进行高速且高精度的力控制的模具缓冲机构的控制装置。
为了达到上述目的，本发明提供一种控制装置，是在冲压机械中以伺服电机为驱动源，产生对于上述冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制装置，包括：力指令部，输出使上述缓冲机构应产生的力的指令值；检测部，根据上述指令值检测上述模具缓冲机构实际产生的力；力控制部，基于上述指令值与上述力检测部检测的检测值的偏差，执行对于上述伺服电机的力控制；以及修正部，将在第1次冲压加工循环中上述力控制部执行力控制中实际产生的时间系列性偏差在上述第1次冲压加工循环的下一次的第2次冲压循环中上述力控制部执行力控制时进行修正。
上述修正部能够具备：学习控制部，基于上述第1次冲压加工循环的上述偏差求出该偏差的修正值；以及计算部，在上述第2次冲压加工循环的偏差加上该修正值。
上述修正部能够在每一规定采样周期读取上述偏差，生成上述修正值。
上述修正部能够在每一上述滑块的规定位置读取上述偏差，生成上述修正值。
附图说明
通过参照附图说明以下恰当的实施方式，由此进一步明确本发明的上述或其他的目的、特征及优点。
图1是表示本发明涉及的控制装置的基本构成的功能框图；
图2是表示包括本发明的第1实施方式的控制装置的冲压机的构成的图；
图3是表示包括本发明的第2实施方式的控制装置的冲压机的构成的图；
图4是表示包括本发明的第3实施方式的控制装置的冲压机的构成的图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明。
图1是表示本发明涉及的控制装置10的基本构成的功能框图，图2是表示包括第1实施方式的控制装置10的冲压机40的适宜的构成的图。冲压机40包括：介由适当的连接机构42被第1伺服电机44驱动的滑块46；以及相对于滑块46产生力(压力)的模具缓冲机构50。模具缓冲机构50包括：与滑块46的动作相对应地移动的缓冲垫52；驱动缓冲垫52的第2伺服电机54；以及控制第2伺服电机54，在缓冲垫52和滑块46之间产生相关的压力(力)的控制装置10。滑块46支撑用于冲压加工的第1模(未图示)，相对于未图示的第2模以冲压加工需要的速度向接近或背离方向移动。缓冲垫52与第2模关联配置，介由例如滚珠丝杠装置56连接在第2伺服电机54的输出轴上。
控制装置10是以第2伺服电机54为驱动源、产生对于冲压机40的滑块46的力的缓冲机构50的控制装置，，其包括：力指令部12，指令使模具缓冲机构50产生的力；力检测部即力传感器14，检测模具缓冲机构50产生的力；位置指令部16，指令第2伺服电机54的位置；第1检测部18，检测第2伺服电机54的位置及速度；力控制部20，用于根据来自力指令部12的力值令值及来自力传感器14的力检测值进行对第2伺服电机54的控制；位置控制部22，用于根据来自位置指令部16的位置值令值及来自第1检测部18的位置检测值进行第2伺服电机54的位置控制；以及切换器24，在进行第2伺服电机54的速度控制时，选定使用从力控制部20及位置控制部22输入的指令值中的哪一个。控制装置10还包括：速度控制部26，用于根据来自切换器24的速度指令值及来自第1检测部18的速度检测值进行第2伺服电机54的速度控制；电流控制部28，由速度控制部26控制，控制第2伺服电机54的电流值；以及放大器30，由电流控制部28控制，向第2伺服电机54输送电流。
如图2所示，力控制部20包括：第1计算部202，求出来自力指令部12的指令值与来自力传感器14的检测值的差即力偏差；以及修正部203，根据由第1计算部202求出的前一次的冲压加工循环的偏差，在力控制部20进行第2伺服电机54的控制时修正其下一次的加工循环的偏差。详细地说，修正部203如图2所示，包括：学习控制部204，从力的偏差中求出修正值；以及，第2计算部206，将该修正值和偏差相加。通过第2计算部206进行相加修正值的偏差在增益器208通过使用(乘上)适当的常数，作为速度指令值被输送给上述切换器24。
本发明在一般的冲压加工中是利用多次反复相同的加工循环(即：滑块46具有的第1模与第2模之间的、直接或介由被加工物的间接的冲撞、合模(拉深进入)及开模(脱离))。进而，在以后说明的第1实施方式中，力偏差在各个加工循环中按预先确定的时间间隔计算出来。另外，第2及第3实施方式在各个加工循环中，力偏差根据滑块46的位置(同步地)计算出来。
下面说明第1实施方式中的力控制部20的作用。
首先在第1次循环的冲压加工动作中，进行反馈控制，使得模具缓冲机构50产生预先确定的力。但这时，第1计算部202在第1次循环的冲压动作时间内按规定的时间间隔从由力传感器14检测的力检测值中进行采样，求出被采样的力检测值与来自力指令部12的力指令值的时间系列性偏差，将求出的偏差输送给学习控制部204。学习控制部204将这些偏差进行减噪(ノイズカツト)(例如，用低通滤波器等适当的过滤器去除高频率成分)后，存储在适当的存储器207中。
在第2次循环的冲压动作中，学习控制部204从被存储在存储器207中的第1次循环的各偏差中求出力的修正值，加在第2次循环的各偏差上。该修正值例如是：对于第2次循环的第n次的采样得到的偏差，成为存储的第1次循环的第n+1次的采样得到的偏差。若用具体的数字例示，则为当第1次循环的第n次及第n+1次的偏差(即：指令值-检测值)分别为5kg及-2kg时，相对于第2次循环的第n次的偏差的修正值为第1次循环的第n+1次的偏差即-2kg。因此，假设第2次循环的第n次的偏差为4kg，则在第2次循环的第n次中，输送到增益器208的偏差通过加上修正值-2kg为2kg(若是现有的反馈控制，则仍为4kg)。如此，通过在偏差上加上修正值，能够使若是现有的则过冲的反馈控制中的偏差更接近零。通过在每个循环中反复这样的处理，能够在循环中使采样的所有的偏差向零收敛，由此能够进行高精度的冲压加工，同时也能相对于指令值的变化进行高速应答。
另外，修正值如上所述，也可以原样使用前一次的循环的第n+1次的偏差，但为了收敛的稳定性或防止发散，也可以在偏差1上乘上1以下的适当的常数(例如0.5～0.8)。另外，修正值根据从伺服电机接受指令到应答为止的延迟时间，在进行相位超前等的适当的过滤处理后进行相加计算。
图3是表示包括第2实施方式涉及的控制装置10a的冲压机40a的构成的图。冲压机40a进一步具备用于检测滑块46a的位置的线性标度58a，来自线性标度58a的检测值或检测信号被输送到学习控制部204a。关于其他的构成，可以与第1实施方式同样，所以省略说明，在与第1实施方式同样的构成要素上，在其参照符号的末尾附加a。
在上述的第1实施方式中，是按预先确定的时间间隔对学习控制部204处理的一系列冲压动作中的多个力检测值进行采样，与此不同，第2实施方式的学习控制部204a是使用对一系列的冲压动作中的滑块46a的多个位置的各个检测的力检测值。关于根据学习控制部204a的多个力检测值的处理方法，可以与第1实施方式的学习控制部204同样。因此，这时也能够使偏差比现有的反馈控制小，能够对指令值的变化高速应答。
图4是表示包括第2实施方式的变形例即第3实施方式涉及的控制装置10b的冲压机40b的构成的图。与第2实施方式不同的点是其具备为了检测滑块46b的位置、取代线性标度安装在第1伺服电机44b上的第2检测部60b。因此，在第3实施方式中，来自第2检测部60b的检测值或检测信号被输送到学习控制部204b。学习控制部204b的作用与第2实施方式的学习控制部204a同样。关于其他的构成，可以和第1实施方式同样，所以省略说明，但在与第1实施方式同样的构成要素上，在其参照符号的末尾附加b。
根据本发明涉及的模具缓冲机构的装置，通过基于某个加工循环得到的偏差修正其下一次加工循环的偏差，能够减少相对于力的指令值的力的检测值的偏差，能够进行高精度且高速的力控制。
参照为了说明而被选定的特定的实施方式说明了本发明，但对本领域的技术人员来说能够不脱离本发明的基本概念及范围地进行多种变更，这是很明确的。

Claims (4)

1.一种控制装置，是在冲压机械(40)中以伺服电机(54)为驱动源、产生对上述冲压机械(40)的滑块(46)的力的模具缓冲机构(50)的控制装置(10)，其特征在于，
包括：力指令部(12)，输出使上述模具缓冲机构(50)应产生的力的指令值；力检测部(14)，检测上述模具缓冲机构(50)根据上述指令值实际产生的力；以及力控制部(20)，根据上述指令值与上述力检测部(14)检测的检测值的偏差，执行对上述伺服电机(54)的力控制，
还具备修正部(203)，在第1次冲压加工循环之后的第2次冲压加工循环中上述力控制部(20)执行力控制时，对在上述第1次冲压加工循环中上述力控制部(20)执行的力控制中实际产生的时间序列的偏差进行修正。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述修正部(203)包括：学习控制部(204)，根据上述第1次冲压加工循环的上述偏差求出该偏差的修正值；以及计算部(206)，将该修正值与上述第2次冲压加工循环的偏差相加。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述修正部(203)在每一规定采样周期读取上述偏差，生成上述修正值。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
上述修正部(203)在每一上述滑块(46)的规定位置读取上述偏差，生成上述修正值。
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