CN1891371A - 模具缓冲机构及其控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

以伺服电动机作为驱动源，产生对冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制装置。该控制装置具有：对使模具缓冲机构产生的力进行指令的力指令部；检测模具缓冲机构对滑块产生的力的力检测部；检测滑块的移动速度的滑块速度检测部；以及执行对伺服电动机的力控制的力控制部。力控制部，在从模具缓冲机构开始对滑块产生力起直到规定时刻为止的初期阶段，和规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路，至少使用滑块速度检测部所检测出的滑块速度检测值，对伺服电动机执行不同的力控制。另外，力控制部配备有速度指令生成部，其在初期阶段生成对伺服电动机进行指令的第1速度指令值，并且在后续阶段生成对伺服电动机进行指令的、不同于第1速度指令值的第2速度指令值。

Description

模具缓冲机构及其控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及模具缓冲机构。本发明还涉及模具缓冲机构的控制装置。本发明还涉及模具缓冲机构的控制方法。

背景技术

在进行弯曲、拉深、冲裁等冲压加工的冲压机械(或锻造机械)中，在加工动作中，作为从支承第2模具的支承构件(一般称为垫板(bolster))一侧对可动侧的支承构件(一般称为滑块)施加所需的力(压力)的附属装置，已知装备模具缓冲机构，所述可动侧的支承构件支承用于冲压加工的第1模具。模具缓冲机构通常如下构成：在以规定的压力使持有的可动部件(一般称为缓冲垫(cushion pad))与向合模方向移动中的滑块(或第1模具)直接或间接地发生冲撞后，经过合模(成形)直到开模，缓冲垫在向滑块施加力(压力)的同时和滑块一同移动。在此期间，例如，在缓冲垫和滑块之间，通过夹持被加工原材料的加工位置的周边区域，可以防止被加工原材料产生皱纹。

为了提高使用模具缓冲机构的冲压加工的精度，要求缓冲垫在与滑块共同移动期间，向滑块稳定地施加所指示的力(压力)。但是，现有的模具缓冲机构，多以油压装置或气压装置作为驱动源，一般地响应由滑块的冲撞等外因引起的急剧的压力变化、通过指令值可变地控制对滑块的力(压力)是比较困难的。因此，近年来开发出可以进行响应性出色的力控制、以伺服电动机作为驱动源的模具缓冲机构。

例如，在特开平10-202327号公报(JP-A-10-202327)中，公开了一种模具缓冲机构，其具有对应于滑块的升降动作，通过伺服电动机使设置于冲压机械的滑块下方的缓冲垫进行升降动作的结构。当滑块下降(即加工动作)期间，伺服电动机在滑块向缓冲垫施加冲撞力前，通过基于缓冲垫的位置指令值的位置控制而动作，将缓冲垫定位在规定的待机位置。另外，在滑块向缓冲垫施加冲撞力后，伺服电动机对应于缓冲垫的位置，通过基于预定的力指令值的力控制而动作，在使缓冲垫和滑块共同移动的同时，调整从缓冲垫向滑块施加的力(压力)。此外，通过检测通过缓冲垫施加到伺服电动机的输出轴上的负荷来进行冲撞以及压力的检测。

如上所述，在现有的由伺服电动机驱动的模具缓冲机构中，当滑块向缓冲垫施加了冲撞力时，通过将伺服电动机的控制方式从位置控制切换到力控制，使从缓冲垫向滑块施加的力(压力)适当。但是，仅通过这样单纯地切换控制方式，迅速响应冲撞时的冲击引起的较大的压力变化并适当地控制缓冲垫的力(压力)是比较困难的。

例如，进行力控制的情况下，最终由于控制伺服电动机的速度或转矩，由于力控制的执行中(即缓冲垫的移动中)所生成的伺服电动机的速度反馈值，始终请求向伺服电动机的速度指令。因此，有必要通过积分器等补偿器保持速度指令。但是，因为积分器的响应一般较慢，所以有时难于保持与冲撞时急剧的力变化随动的适当速度指令。在这种情况下，冲撞后力的过冲(over shoot)有可能变大。

另外，当滑块向缓冲垫施加冲撞力时(力控制开始时)、或力控制执行中伺服电动机的输出转矩由于某种外因而发生了变化时，直到力检测部(在JP-A-10-202327中，伺服电动机的负荷检测部)检测出滑块和缓冲垫之间产生的力的时间(即无效时间)一般较长。因此，难以提高对来自力检测部的检测值进行反馈的力控制环路的响应性。

发明内容

本发明的目的是，提供在以伺服电动机作为驱动源产生对冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制装置中，能够执行以高响应性适当地使模具缓冲机构产生要求的力的力控制的控制装置。

本发明的另一目的是，提供在安装在冲压机械中的模具缓冲机构中，能够以高控制响应性适当地产生要求的力的模具缓冲机构。

本发明的另一目的是，提供在以伺服电动机作为驱动源产生对冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制方法中，能够执行以高响应性适当地使模具缓冲机构产生要求的力的力控制的控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供控制装置，是以伺服电动机作为驱动源产生对冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制装置，具有：对模具缓冲机构产生的力进行指令的力指令部；检测模具缓冲机构对滑块所产生的力的力检测部；检测滑块的移动速度的滑块速度检测部；以及力控制部，其在从模具缓冲机构开始对滑块产生力起直到规定时刻为止的初期阶段，和从规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路，至少使用滑块速度检测部所检测出的滑块速度检测值，对伺服电动机执行不同的力控制。

在上述控制装置中，力控制部可以配备速度指令生成部，其在初期阶段生成对伺服电动机进行指令的第1速度指令值，同时在后续阶段生成对伺服电动机进行指令的、与第1速度指令值不同的第2速度指令值。

在这种情况下，速度指令生成部，在初期阶段可以仅使用滑块速度检测值，生成第1速度指令值，在后续阶段可以同时使用力指令部所指令的力指令值、力检测部所检测出的力检测值以及滑块速度检测值，生成第2速度指令值。

或者，速度指令生成部，在初期阶段，可以将从力指令部所指令的力指令值和力检测部所检测出的力检测值所得到的力偏差设定为零，使用滑块速度检测值，生成第1速度指令值，在后续阶段，可以使用实际的力偏差和滑块速度检测值，生成第2速度指令值。

或者，速度指令生成部，在初期阶段，可以将与力偏差相乘的力增益设定为零，使用滑块速度检测值生成第1速度指令值，该力偏差从力指令部所指令的力指令值和力检测部所检测出的力检测值所得到，在后续阶段，可以将力增益设定为零以外的规定值，使用力偏差和滑块速度检测值，生成第2速度指令值。

上述控制装置，还可以具有估计模具缓冲机构对滑块产生的力的力估计部。在这种情况下，速度指令生成部，在初期阶段，可以同时使用力指令部所指令的力指令值、力估计部所估计的力估计值和滑块速度检测值，生成第1速度指令值，在后续阶段，可以同时使用力指令部所指令的力指令值、力检测部所检测出的力检测值和滑块速度检测值，生成第2速度指令值。

本发明还提供模具缓冲机构，是安装在具有滑块的冲压机械中的模具缓冲机构，具有：对应于滑块的动作而移动的缓冲垫；驱动缓冲垫的伺服电动机；控制伺服电动机，使缓冲垫和滑块之间产生相关的压力的所述控制装置。

本发明还提供控制方法，是以伺服电动机作为驱动源产生对冲压机械的滑块的力的模具缓冲机构的控制方法，包含如下步骤：求得模具缓冲机构产生的力的指令值的步骤；求得模具缓冲机构对所述滑块产生的力的检测值的步骤；求得滑块的移动速度的检测值的步骤；以及在从模具缓冲机构开始对滑块产生力起直到规定时刻为止的初期阶段，和规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路，至少使用滑块的移动速度的检测值，对伺服电动机执行不同的力控制的步骤。

在上述控制方法中，执行力控制的步骤可以包括如下步骤：在初期阶段求得向伺服电动机进行指令的第1速度指令值的步骤；在后续阶段求得向伺服电动机进行指令的、与第1速度指令值不同的第2指令值的步骤。

附图说明

通过对与附图关联的以下较佳实施方式进行说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更加明确。在附图中，

图1是表示本发明的模具缓冲机构的控制装置的基本构成的功能框图；

图2是以模式图的方式表示配备有图1的控制装置的本发明的一实施方式的模具缓冲机构的图；

图3是表示本发明的第1实施方式的控制装置的功能框图；

图4是表示实现图3的控制装置的第1控制系统的框图；

图5是图4的控制系统的控制流程图；

图6是表示实现图3的控制装置的第2控制系统的框图；

图7是图6的控制系统的控制流程图；

图8是表示实现图3的控制装置的第3控制系统的框图；

图9是图8的控制系统的控制流程图；

图10是表示本发明的第2实施方式的控制装置的功能框图；

图11是表示实现图10的控制装置的第4控制系统的框图；

图12是图11的控制系统的控制流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在附图中，对相同或类似的构成部件标记相同的参照符号。

参照附图，图1是表示本发明的控制装置10的基本构成的功能框图，图2是表示配备有控制装置10的本发明的一实施方式的模具缓冲机构12的基本构成的模式图。

如图1及图2所示，本发明的控制装置10，是以伺服电动机14为驱动源产生对冲压机械(或锻造机械)的滑块16的力F的模具缓冲机构12的控制装置10，并被构成为具有如下各部：指令使模具缓冲机构12产生的力F的力指令部18；检测模具缓冲机构12对滑块16产生的力F的力检测部20；检测滑块16的移动速度V的滑块速度检测部22；执行对伺服电动机14的力控制的力控制部24。力控制部24，在从模具缓冲机构12开始对滑块16产生力F起直到规定时刻为止的初期阶段，和该规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路L1、L2，至少使用滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1，对伺服电动机14执行不同的力控制。

另外，本发明的一实施方式的模具缓冲机构12安装在冲压机械中，具有：对应于滑块16的动作而移动的缓冲垫26；驱动缓冲垫26的伺服电动机14；和控制伺服电动机14，使缓冲垫26和滑块16之间产生相关的压力(即力F)的控制装置10。滑块16支承用于冲压加工的第1模具(未图示)，相对于未图示的垫板上支承的第2模具(未图示)，以冲压加工所要求的速度V向接近或背离的方向移动。缓冲垫26与第2模具关联配置，经过滚珠螺杆装置28以及皮带传动装置30与伺服电动机14的输出轴相连。滑块16(或第1模具)向合模方向移动期间，与在规定位置待机的缓冲垫26直接或者间接地冲撞。并且通常，经过合模(成形)直到开模，缓冲垫26在向滑块16施加所需的力(压力)F的同时，以根据伺服电动机14的动作速度R而决定的速度V’，与滑块16一起移动。

在上述结构中，控制装置10出于形成伺服电动机14的速度控制环路的目的，还可以具有检测伺服电动机14的动作速度R的电动机速度检测部32。此外，力检测部20可以具有公知的力(压力)传感器，滑块速度检测部22可以具有公知的线位移传感器(linear scale)，电动机速度检测部32可以具有公知的编码器。

根据具有上述结构的控制装置10，构成为在从模具缓冲机构12开始对滑块16产生力F(即滑块16和缓冲垫26冲撞后)起直到规定时刻为止的初期阶段，和该规定时刻之后的后续阶段，分别对伺服电动机14执行不同的力控制，因此，在滑块16和缓冲垫26之间产生的力F的变化率较大的初期阶段中，可以不执行使用力反馈的通常的力控制，通过使直到力检测部20检测出F的时间(即无效时间)变短的控制环路L1来执行力控制。其结果，可以提高初期阶段的力控制的响应性。

作为这样的响应性高的控制环路，例如，可以举出速度控制环路，由于速度控制不直接控制模具缓冲机构12所产生的力F，因此有精度降低的趋势。因此，在力F的变化率较小的后续阶段，通过用通常的力控制环路L2执行力控制，可以确保力控制的精度。在这种情况下，通常的力控制环路L2无效时间较长，但在后续阶段力F的变化率较小，因此排除对力控制的响应性带来的影响。

而且，在控制装置10中，由于构成为在使模具缓冲机构12产生力F后，通过至少使用滑块速度检测值D1的力控制来使伺服电动机14动作，因此解决了在滑块16和缓冲垫26的冲撞后，由伺服电动机14的速度反馈值引起易于产生力的过冲这样的现有技术的问题。即，通过力控制部24共有冲压加工时互相协调动作的滑块16和缓冲垫26双方的信息(特别是速度信息)，可以改善协调动作的一致性。其结果，通过控制装置10，可以以高响应性适当地使模具缓冲机构12产生冲压加工所需的力F。

此外，控制装置10的这样的作用效果，如所述的JP-A-10-202327中所记载的那样，在滑块16与缓冲垫26冲撞前后，在将伺服电动机14的控制模式在位置控制和力控制之间切换的结构中，可以有效解决切换后的力控制的问题。但并不限于此，和现有的以油压/气压装置作为驱动源的模具缓冲机构相同，在不进行位置控制而仅通过力控制使伺服电动机14动作的构成中，控制装置10也起到显著的作用效果。

若将上述控制装置10的构成作为控制方法记述，则该控制方法具有如下步骤：求得使模具缓冲机构12产生的力F的指令值C1的步骤；求得模具缓冲机构12对滑块16产生的力F的检测值D2的步骤；求得滑块16的移动速度V的检测值D1的步骤；在上述的初期阶段和后续阶段，分别按照互不相同的控制环路L1、L2，至少使用滑块16的移动速度V的检测值D1，对伺服电动机14执行不同的力控制的步骤。通过执行这种控制方法，起到上述的显著作用效果。

下面，作为本发明的几个较佳实施方式，对用于在力F的变化率不同的初期阶段和后续阶段执行互不相同的力控制的更具体的结构进行说明。此外，因为所有实施方式都具有上述控制装置10的基本结构，所以对于对应的构成部件标记相同的参照符号，并省略其说明。另外，所有实施方式都具有检测伺服电动机14的动作速度R的电动机速度检测部32。

如图3所示，在本发明的第1实施方式的控制装置40中，力控制部24具有速度指令生成部42，其在初期阶段，生成对伺服电动机14指令的第1速度指令值E1，并且在后续阶段，生成对伺服电动机14指令的第2速度指令值E2。在这种情况下，第1速度指令值E1和第2速度指令值E2是互不相同的值。通过这样的构成，在初期阶段，通过控制环路L1，使用第1速度指令值E1控制伺服电动机14的速度或转矩，在后续阶段，通过控制环路L2，使用第2速度指令值E2控制伺服电动机14的速度或转矩。

在此，在控制装置40中，力指令部18所指令的指令值C1和力检测部20所检测出的力检测值D2相等(即力偏差成为零)、滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1和电动机速度检测部32(图2)所检测出的伺服电动机14的动作速度R的检测值D3(以下称为电动机速度检测值D3)相等(即速度偏差成为零)是控制的目的。此时，如前所述，相对于从力F产生后直到输出力检测值D2的无效时间比较长，从对伺服电动机14输入速度指令直到输出电动机速度检测值D3的无效时间比较短，因此，伺服电动机14的速度控制环路的响应性比力控制环路的响应性更高。

因此，力F的变化率较大的初期阶段(冲撞后的规定时刻(例如50ms～100ms左右))，通过精度低而响应性高的速度控制环路L1，使用第1速度指令值E1控制伺服电动机14，使电动机速度检测值D3向滑块速度检测值D1收敛。另一方面，在力F的变化率小的后续阶段，通过响应性低而精度高的力控制环路，使用第2速度指令值E2控制伺服电动机14，使力检测值D2向力指令值C1收敛。通过这样的控制方法，可以迅速且高精度地实现上述两个控制目的。

上述控制装置40的结构，可以作为图4、图6以及图8中以框图分别表示的三种控制系统实现。在图4所示的控制系统中，速度指令生成部42，在初期阶段，仅使用滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1，生成第1速度指令值E1，在后续阶段，同时使用力指令部18所指令的指令值C1、力检测部20所检测出的力检测值D2以及滑块速度检测值D1，生成第2速度指令值E2。

参照图5所示的力控制流程，对图4的控制系统进一步详细描述。首先，在步骤S100，判断模具缓冲机构12是否对滑块16产生力F(即是否是在滑块16与模具缓冲机构12冲撞后)。若在冲撞后，则在步骤S101，更新计数器(或定时器)，接着在步骤S102，判断计数器值是否大于等于阈值(即，是后续阶段还是初期阶段)。若计数器值大于等于阈值(即是后续阶段)，则在步骤S103，使用力指令值C1、力检测值D2以及滑块速度检测值D1，通过以下的式(1)计算第2速度指令值E2。此外，在式(1)中G表示力增益。

E2＝(C1-D2)×G+D1...(1)

在步骤S102，当判断为计数器值未达到阈值(即是初期阶段)时，在步骤S104，仅使用滑块速度检测值D1，计算第1速度指令值E1(E1＝D1)。另外，在步骤S100，当判断为在滑块16与模具缓冲机构12冲撞前时，在步骤S105，作为向伺服电动机14的速度指令值，采用位置控制的速度指令值。然后，在步骤S106，根据对应上述的各个情况设定的速度指令值，控制伺服电动机14。

另一方面，在图6所示的控制系统中，速度指令生成部42在初期阶段，将根据力指令部18所指令的力指令值C1和力检测部20所检测出的力检测值D2所得到的力偏差Δ强制设定为零，使用滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1，生成第1速度指令值E1，在后续阶段，使用实际的力偏差Δ和滑块速度检测值D1，生成第2速度指令值E2。

参照图7所示的力控制流程进一步详细描述图6的控制系统。首先，在步骤S110，判断模具缓冲机构12是否对滑块16产生着力F(即是否是在滑块16与模具缓冲机构12冲撞后)。若在冲撞后，则在步骤S111更新计数器(或定时器)，接着在步骤S112，判断计数器值是否大于等于阈值(即是后续阶段还是初期阶段)。若计数器值大于等于阈值(即是后续阶段)，则在步骤S113，求得力偏差Δ(Δ＝C1-D2)。

在步骤S112，当判断为计数器值未达到阈值(即是初期阶段)时，在步骤S114，将力偏差Δ设定为零(Δ＝0)。然后，在步骤S115，使用力偏差Δ以及滑块速度检测值D1，通过以下的式(2)计算出第1速度指令值E1以及第2速度指令值E2(总称为速度指令值E)。此外，在式(2)中G表示力增益。

E＝Δ×G+D1...(2)

在步骤S110，当判断为在滑块16与模具缓冲机构12冲撞之前时，在步骤S116中，作为向伺服电动机14的速度指令值，采用位置控制的速度指令值。然后，在步骤S117，根据对应于上述的各个情况设定的速度指令值，控制伺服电动机14。

另一方面，在图8所示的控制系统中，速度指令生成部42，在初期阶段将与力偏差相乘的力增益G设定为零，使用滑块速度检测值D1生成第1速度指令值E1，该力偏差从力指令部18所指令的力指令值C1和力检测部20所检测出的力检测值D2得到，在后续阶段，将力增益G设定为零以外的规定值，使用力偏差Δ和滑块速度检测值D1，生成第2速度指令值E2。

参照图9所示的力控制流程对图8的控制系统进一步详细描述。首先，在步骤S120，判断模具缓冲机构12是否对滑块16产生着力F(即是否是在滑块16与模具缓冲机构12冲撞后)。若在冲撞后，则在步骤S121更新计数器(或定时器)，接着在步骤S122，判断计数器值是否大于等于阈值(即是后续阶段还是初期阶段)。若计数器值大于等于阈值(即是后续阶段)，则在步骤S123将力增益G设定为零以外的规定值(G＝设定值≠0)。

在步骤S122，当判断为计数器值未达到阈值(即是初期阶段)时，在步骤S124，将力增益G设定为零(G＝0)。然后在步骤S125，使用力指令值C1、力检测值D2以及滑块速度检测值D1，通过以下的式(3)计算出第1速度指令值E1和第2速度指令值E2(总称为速度指令值E)。

E＝(C1-D2)×G+D1...(3)

在步骤S120，当判断为在滑块16与模具缓冲机构12冲撞前时，在步骤S126，作为向伺服电动机14的速度指令值，采用位置控制的速度指令值。然后在步骤S127，根据对应于上述各个情况设定的速度指令值，控制伺服电动机14。

上述的各控制系统，作为力增益都使用比例增益，速度指令生成部42，将力偏差和比例增益的积与滑块速度检测值D1的和，作为第2速度指令值E2。由此简化了控制装置40的结构。速度指令生成部42也可以构成为将力偏差和第1力增益(比例增益)的积与力偏差的积分值和第2力增益(积分增益)的积、与滑块速度检测值D1的总和，作为第2速度指令值E2来进行代替。由此提高第2速度指令值E2的精度。

在该变形例中，例如，图7的步骤S115的式(2)变更为以下的式(2’)。

E＝Δ×G1+∫Δ×G2+D1...(2’)

另外，图9的步骤S125的式(3)变更为以下的式(3’)。

E＝(C1-D2)×G1+∫(C1-D2)×G2+D1...(3’)

此外，在式(2’)和式(3’)中，G1是第1力增益(比例增益)，G2是第2力增益(积分增益)。

而且，图9的步骤S124的操作变更为，将第1力增益G1以及第2力增益G2中至少一方设定为零的操作。

接着，参照图10说明本发明的第2实施方式的控制装置50。控制装置50还具有估计模具缓冲机构12对滑块16产生的力的力估计部52。并且，速度指令生成部42，在初期阶段，同时使用力指令部18所指令的力指令值C1、力估计部52所估计的力估计值H以及滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1，生成第1速度指令值E1，在后续阶段，同时使用力指令部18所指令的力指令值C1、力检测部20所检测出的检测值D2以及滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1，生成第2速度指令值E2。

在控制装置50中，相对于所述第1实施方式的控制装置40在初期阶段通过使电动机速度检测值D3向滑块速度检测值D1收敛的响应性高的速度控制环路L1、来控制伺服电动机14的结构，在相同的初期阶段，通过使用力估计部52所估计的力估计值H的第2力控制环路L1来控制伺服电动机14。控制装置50中的后续阶段的控制，和所述的控制装置40相同地，使力检测值D2向力指令值C1收敛。

在此，若认为模具缓冲机构12包含弹性部件，则可以近似“弹性部件的两端的距离×弹性系数＝施加在弹性部件的两端的力”。此时，弹性部件的两端的距离等于滑块的速度V和伺服电动机14的动作速度R的差的积分值，所以，如果可以测定模具缓冲机构12的弹性系数，则可以求得施加在弹性部件的两端的力。并且，施加在弹性部件的两端的力是在滑块16和缓冲垫26(图2)之间产生的力F。因此，力估计部52可以使用滑块16的速度V、伺服电动机14的动作速度R以及弹性系数K，来估计滑块16和缓冲垫26(图2)之间产生的力F。

这样，力估计部52所估计的力估计值H，是依存于伺服电动机14的动作速度R而求得的值，因此，虽然精度低，但是直到被输出的无效时间比较短。从而，使用力估计值H的第2力控制环路L1的响应性，和所述的伺服电动机14的速度控制环路L1相同地，比使用力检测值D2的力控制环路L2的响应性更高。因此，在力F的变化率大的初期阶段，通过精度低而响应性高的第2力控制环路L1，使用第1速度指令值E1控制伺服电动机14，在力F的变化率小的后续阶段，通过响应性低而精度高的通常的力控制环路L2，使用第2速度指令值E2，控制伺服电动机14。通过这样的控制方法，起到和所述的控制装置40相同的作用效果。

上述的控制装置50的结构，可以作为图11中框图所示的控制系统来实现。图11所示的控制系统中，力估计部52使用滑块速度检测部22所检测出的滑块速度检测值D1和电动机速度检测部32所检测出的电动机速度检测值D3，估计力估计值H。

参照图12所示的力控制流程进一步详细描述图11的控制系统。首先，在步骤S130，判断模具缓冲机构12是否对滑块16产生了力F(即是否是在滑块16与模具缓冲机构12冲撞后)。若在冲撞后，则在步骤S131，使用滑块速度检测值D1和电动机速度检测值D3，通过以下的式(4)计算力估计值H。

H＝∫(D1-D3)×K...(4)

接着，在步骤S132，更新计数器(或定时器)，在步骤S133，判断计数器值是否大于等于阈值(即是后续阶段还是初期阶段)。若计数器值大于等于阈值(即是后续阶段)，则在步骤S134，根据力指令值C1和力检测值D2求得力偏差Δ(Δ＝C1-D2)。

在步骤S133，当判断为计数器值未达到阈值(即是初期阶段)时，在步骤S135，根据力指令值C1和力估计值H求得力偏差Δ(Δ＝C1-H)。然后，在步骤S136，使用力偏差Δ以及滑块速度检测值D1，通过以下式(5)计算出第1速度指令值E1以及第2速度指令值E2(总称为速度指令值E)。此外，在式(5)中，G表示力增益。

E＝Δ×G+D1...(5)

在步骤S130，当判断为在滑块16与模具缓冲机构12冲撞前时，在步骤S137，作为向伺服电动机14的速度指令值，采用位置控制的速度指令值。然后，在步骤S138，根据对应于上述各个情况设定的速度指令值，控制伺服电动机14。

以上，结合较佳实施方式说明了本发明，但是，本领域技术人员应能理解，在不超出后述的权利要求范围的公开范围的情况下，可以进行各种修正以及变更。

Claims (19)

1.一种控制装置，是以伺服电动机(14)为驱动源产生对冲压机械的滑块(16)的力的模具缓冲机构(12)的控制装置(10；40；50)，其特征在于，具有：

对使所述模具缓冲机构产生的力(F)进行指令的力指令部(18)；

检测所述模具缓冲机构对所述滑块产生的力(F)的力检测部(20)；

检测所述滑块的移动速度(V)的滑块速度检测部(22)；和

力控制部(24)，其在从所述模具缓冲机构开始对所述滑块产生所述力起直到规定时刻为止的初期阶段，和该规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路(L1，L2)，至少使用由所述滑块速度检测部所检测出的滑块速度检测值(D1)，对所述伺服电动机执行不同的力控制。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述力控制部配备有速度指令生成部(42)，其在所述初期阶段，生成对所述伺服电动机进行指令的第1速度指令值(E1)，并且在所述后续阶段，生成对所述伺服电动机进行指令的、与该第1速度指令值不同的第2速度指令值(E2)。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部，在所述初期阶段，仅使用所述滑块速度检测值生成所述第1速度指令值，在所述后续阶段，同时使用所述力指令部所指令的力指令值(C1)、所述力检测部所检测出的力检测值(D2)和所述滑块速度检测值，生成所述第2速度指令值。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部，在所述初期阶段，将从所述力指令部所指令的力指令值(C1)和所述力检测部所检测出的力检测值(D2)得到的力偏差(Δ)设定为零，使用所述滑块速度检测值生成所述第1速度指令值，在所述后续阶段，使用实际的该力偏差和所述滑块速度检测值，生成所述第2速度指令值。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部，将所述力偏差和比例增益(G)的积与所述滑块速度检测值的和，作为所述第2速度指令值。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部将所述力偏差和第1力增益(G1)的积、与所述力偏差的积分值和第2力增益(G2)的积、以及所述滑块速度检测值的总和，作为所述第2速度指令值。

7.根据权利要求2所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部，在所述初期阶段，将与力偏差(Δ)相乘的力增益(G)设定为零，使用所述滑块速度检测值，生成所述第1速度指令值，该力偏差(Δ)从所述力指令部所指令的力指令值(C1)和所述力检测部所检测出的力检测值(D2)得到，在所述后续阶段，将该力增益设定成零以外的规定值，使用该力偏差和所述滑块速度检测值，生成所述第2速度指令值。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其中，

所述力增益为比例增益(G)，所述速度指令生成部，将所述力偏差和该比例增益的积与所述滑块速度检测值的和，作为所述第2速度指令值。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其中，

所述力增益包括第1力增益(G1)和第2力增益(G2)，所述速度指令生成部，将所述力偏差和该第1力增益的积、与所述力偏差的积分值和该第2力增益的积、以及所述滑块速度检测值的总和，作为所述第2速度指令值。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其中，

所述速度指令生成部，在所述初期阶段，将所述第1力增益和所述第2力增益中至少一方设定成所述零。

11.根据权利要求2所述的控制装置，其中，

还具有估计所述模具缓冲机构对所述滑块产生的力的力估计部(52)，所述速度指令生成部，在所述初期阶段，同时使用所述力指令部所指令的力指令值(C1)、该力估计部所估计的力估计值(H)和所述滑块速度检测值，生成所述第1速度指令值，在所述后续阶段，同时使用所述力指令部所指令的力指令值、所述力检测部所检测出的力检测值和所述滑块速度检测值，生成所述第2速度指令值。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其中，

还具有检测所述伺服电动机的动作速度(R)的电动机速度检测部(32)，所述力估计部使用该电动机速度检测部所检测出的电动机速度检测值(D3)和所述滑块速度检测值，估计所述力估计值。

13.一种模具缓冲机构，安装在冲压机械中，其具有：对应于滑块(16)的动作而移动的缓冲垫(26)；驱动该缓冲垫的伺服电动机(14)；和控制该伺服电动机，使该缓冲垫和该滑块之间产生相关的压力的控制装置(10；40；50)，其特征在于，

所述控制装置由权利要求1～12中任意一项所述的控制装置构成。

14.一种控制方法，是以伺服电动机(14)作为驱动源产生对冲压机械的滑块(16)的力的模具缓冲机构(12)的控制方法，其特征在于，包含：

求得使所述模具缓冲机构所产生的力(F)的指令值(C1)的步骤；

求得所述模具缓冲机构对所述滑块产生的力(F)的检测值(D2)的步骤；

求得所述滑块的移动速度(V)的检测值(D1)的步骤；以及

在从所述模具缓冲机构开始对所述滑块产生所述力起直到规定时刻为止的初期阶段，和该规定时刻之后的后续阶段，分别按照互不相同的控制环路(L1，L2)，至少使用所述滑块的移动速度的检测值，对所述伺服电动机执行不同的力控制的步骤。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其中，

执行所述力控制的步骤，包括：在所述初期阶段求得对所述伺服电动机进行指令的第1速度指令值(E1)的步骤；和在所述后续阶段求得对所述伺服电动机进行指令的、与该第1速度指令值不同的第2速度指令值(E2)的步骤。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其中，

在所述初期阶段，仅使用所述移动速度的检测值，求得所述第1速度指令值，在所述后续阶段，同时使用所述力的指令值、所述力的检测值和所述移动速度的检测值，求得所述第2速度指令值。

17.根据权利要求15所述的控制方法，其中，

在所述初期阶段，将从所述力的指令值和所述力的检测值所得到的力偏差(Δ)设定为零，使用所述移动速度的检测值求得所述第1速度指令值，在所述后续阶段，使用实际的该力偏差和所述移动速度的检测值，求得所述第2速度指令值。

18.根据权利要求15所述的控制方法，其中，

在所述初期阶段，将与力偏差(Δ)相乘的力增益(G)设定为零，使用所述移动速度的检测值，求得所述第1速度指令值，该力偏差(Δ)从所述力的指令值和所述力的检测值得到，在所述后续阶段，将该力增益设定成零以外的规定值，使用该力偏差和所述移动速度的检测值，求得所述第2速度指令值。

19.根据权利要求15所述的控制方法，其中，

还包括求得所述模具缓冲机构对所述滑块产生的力的估计值(H)的步骤，在所述初期阶段，同时使用所述力的指令值、该力的估计值和所述移动速度的检测值，求得所述第1速度指令值，在所述后续阶段，同时使用所述力的指令值、所述力的检测值和所述移动速度的检测值，求得所述第2速度指令值。

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