DE102005028269A1

DE102005028269A1 - Steuerungsvorrichtung für Ziehkissen und Steuerungsverfahren für ein Ziehkissen

Info

Publication number: DE102005028269A1
Application number: DE200510028269
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Komatsu Shiroza; Yukiyoshi Komatsu Takayama; Hiroaki Komatsu Honma; Seiji Komatsu Seki
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-02-09
Also published as: JP2006026738A; JP5050238B2; US20050274243A1; US7406851B2

Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen zur Steuerung eines Betriebes eine Kissenblocks, der umfaßt: einen Blockantriebsmechanismus als Antrieb, um den Kissenblock anzuheben oder abzusenken, während eine nach oben gerichtete, antreibende Kraft angewendet wird, eine Lastmeßeinheit zum Messen einer Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, eine Zeiterfassungseinheit zum Erfassen einer Erzeugungszeit und einer Abbauzeit der Last und eine Steuerungseinheit, um den Blockantriebsmechanismus so zu steuern, daß ein gemessener Wert der Last, der von der Lastmeßeinheit gemessen wird, einem voreingestellten Lastverlauf während eines Zeitraums, der beginnt, wenn die Zeiterfassungseinheit die Erzeugungszeit der Last erfaßt, und endet, wenn die Zeiterfassungseinheit die Abbauzeit der Last erfaßt, folgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen und ein Steuerungsverfahren für ein Ziehkissen, das einen Betrieb eines Kissenblocks synchron zu einem Betrieb eines Schlittens einer Presse steuert.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einer Presse ist eine Ziehkissenvorrichtung (in dieser Schrift nachfolgend lediglich als "Ziehkissen" bezeichnet) vorgesehen, um Falten bei einem Drosselvorgang zu kontrollieren.
Ein herkömmliches Ziehkissen erzeugt einen Kissendruck, während eines Antriebs, um einen Kissenblock mittels eines Hydraulikdruckes oder Luftdrucks anzuheben oder abzusenken. Um die Drosselleistung der Presse zu steigern und um zu verhindern, daß ein Werkstück beschädigt oder übermäßig beansprucht wird, ist es notwendig, den Kissendruck des Ziehkissens mit einer hohen Genauigkeit zu steuern, und es ist insbesondere notwendig, den Kissendruck während des Absenkens des Kissenblocks mit einer hohen Genauigkeit zu steuern.
Das Ziehkissen, das nur Luftdruck verwendet, kann den Kissendruck nicht mit einer hohen Genauigkeit steuern, wenn das Ziehkissen in Betrieb ist. Das Ziehkissen, das Hydraulikdruck verwendet, kann den Kissendruck mit einer hohen Genauigkeit durch steuern eines Hydraulikdruckes steuern, wenn das Ziehkissen in Betrieb ist. Jedoch gibt es einen Nachteil dahingehend, daß der Aufbau einer Hydraulikvorrichtung kompliziert ist und einer intensiven Wartung und Behandlung bedarf. Dementsprechend wurde in neuerer Zeit ein Ziehkissen mit einem elektrischen Servomotor bekannt, der einen einfachen Aufbau aufweist und der keiner ständigen Wartung und Behandlung bedarf.

In der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-202327 ist eine Steuerungstechnologie eines Ziehkissens mit einem elektrischen Drehservomotor offenbart. 18 ist eine Ansicht, die eine herkömmliche Presse mit ihrem Steuerungssystem zeigt.

In der Presse, die hier gezeigt ist, ist ein Schlitten 2 mit einem exzentrischen Abschnitt einer Kurbelwelle in einem Schlittenantriebsmechanismus 1 gekoppelt. Der Schlitten 2 wird als Reaktion auf eine Drehung der Kurbelwelle angehoben oder abgesenkt. Ein Kodierer ist in der Kurbelwelle vorgesehen, und ein Signal wird von dem Kodierer an eine Steuerung 100 als Reaktion auf die Drehung der Kurbelwelle ausgegeben. Die Steuerung 100 erhält eine Position des Schlittens 2 durch Verwendung dieses Signals.

In dem hier gezeigten Ziehkissen ist die Abtriebswelle des Servomotors 16 mit einem Schraubenabschnitt 112b einer Kugelumlaufspindel 112 gekoppelt, und dieser Schraubenabschnitt 112b ist in den Kissenblock 11 geschraubt. Wenn der Schraubenabschnitt 112b der Kugelumlaufspindel 112 sich als Reaktion auf die Drehung des Servomotors 16 dreht, wird der Kissenblock 11 entlang des Schraubenabschnitts 112 angehoben oder abgesenkt. Der Servomotor 16 ist mit einem Kodierer versehen, und ein Signal wird von dem Kodierer 19 an die Steuerung 100 entsprechend der Drehung des Servomotors 16 ausgegeben. Die Steuerung 100 erhält eine Position des Kissenblocks durch Verwendung dieses Signals.

Von einer Anfangszeit eines Hubbetriebes des Schlittens 2 von einem oberen Totpunkt aus steuert die Steuerung 100 die Position des Kissenblocks 11 entsprechend der Position des Schlittens 2. Durch diese Steuerung wird der Kissenblock 11 mit einer geringeren Geschwindigkeit abgesenkt als eine Absenkgeschwindigkeit des Schlittens 2 und so betrieben, daß ein oberes Gesenk 3a ein Werkstück 4 an einer vorbestimmten Position berührt. Wenn das obere Gesenk 3a das Werkstück 4 berührt, beginnt der Kissenblock 11, eine Last des Schlittens 2 aufzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Stromwert des Servomotors 16 geändert. Wenn diese Stromänderung erfaßt wird, erhält die Steuerung 100 einen Kissendruck, basierend auf dem Stromwert, und steuert den Servomotor 16 so, daß der erhaltene Kissendruck dem Druckverlauf des voreingestellten Kissendrucks folgt. Dann wird der Kissenblock 11 abgesenkt, während eine nach oben gerichtete, antreibende Kraft erzeugt wird, und erreicht einen unteren Totpunkt.

Ein Fehler der Steuerung berührt die Drosselleistung und bewirkt, daß das Werkstück 4 beschädigt oder übermäßig beansprucht wird. Daher muß die Steuerung 100 den Betrieb des Kissenblocks 11 so steuern, daß der erhaltene Kissendruck dem voreingestellten Druckverlauf folgt.

Die oben genannte japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-202327 weist ein Problem bezüglich einer Genauigkeit des Betriebes des Kissenblocks auf. Im allgemeinen muß eine Rückführungssteuerung eine geschlossene Schleife zum Messen eines physikalischen Wertes eines Steuerungsobjekts sein und das Steuerungsobjekt basiert auf dessen gemessenem Wert steuern. Wenn die Rückführungssteuerung des Kissendrucks des Kissen blocks ausgeführt wird, ist es notwendig, die Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, zu messen.

In der obengenannten japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-202327 wird kein physikalischer Wert auf der Seite des Kissenblocks gemessen, und es wird lediglich der Stromwert des Servomotors zum Antreiben des Kissenblocks gemessen. Obwohl die Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, und der Stromwert des Servomotors eine bestimmte relative Beziehung aufweisen, kann nicht festgestellt werden, daß diese immer eine vorbestimmte Beziehung aufweisen. Daher wird deutlich hervorgehoben, daß die Rückführungssteuerung der obengenannten japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-202327 keine geschlossene Schleife darstellt. Ausgehend von diesem Punkt gibt es bei der Technologie der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-202327 die Möglichkeit, nicht imstande zu sein, den Betrieb des Kissenblocks genau zu steuern. Im schlimmsten Falle wird das Werkstück beschädigt oder übermäßig belastet.

Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der obengenannten Umstände gemacht und ist darauf gerichtet, das Problem durch Ausführen der Rückführungssteuerung des Kissendrucks in einer geschlossenen Schleife und durch Steuern eines Kissendrucks eines Kissenblocks mit hoher Genauigkeit zu lösen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen zum Steuern eines Betriebes eines Kissenblocks, umfassend:
einen Blockantriebsmechanismus als Antrieb, um den Kissenblock anzuheben oder abzusenken, während eine nach oben gerichtete, antreibende Kraft angewendet wird;
eine Lastmeßeinheit, um eine Last zu messen, die in dem Kissenblock erzeugt wird;
eine Zeiterfassungseinheit, um eine Erzeugungszeit und eine Abbauzeit der Last zu erfassen; und
eine Steuerungseinheit, um den Blockantriebsmechanismus so zu steuern, daß ein gemessener Lastwert, der von der Lastmeßeinheit gemessen wird, einem voreingestellten Lastverlauf während eines Zeitraums folgt, der beginnt, wenn das Zeiterfassungsmittel die Erzeugungszeit der Last erfaßt, und endet, wenn das Zeiterfassungsmittel die Abbauzeit der Last erfaßt.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Lastmeßeinheit ein Dehnungsmeßgerät zum Messen einer Dehnung des Kissenblocks oder einer Trageinheit zum Tragen des Kissenblocks umfaßt, und wobei die Lastmeßeinheit einen Wert erhält, der der Last entspricht, durch Verwendung eines gemessenen Wertes des Dehnungsmeßgerätes.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Lastmeßeinheit eine Hydraulikkammer umfaßt, die zwischen dem Kissenblock und dem Blockantriebsmechanismus angeordnet ist, und einen Drucksensor zum Messen eines Druckes in der Hydraulikkammer, und wobei die Lastmeßeinheit einen Wert erhält, der der Last entspricht, durch Verwendung eines gemessenen Wertes des Druckmeßgeräts.

Die erste bis dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

Das obere Gesenk ist in dem unteren Abschnitt des Schlittens der Presse angeordnet, und das Werkstück ist oberhalb des Kissenblocks des Ziehkissens angeordnet. Wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt, während der Schlitten so betrieben wird, daß er abgesenkt wird, wird die Last, die durch das Gewicht des Schlittens hervorgerufen wird, in dem Kissenblock erzeugt. Der Kissenblock wird bis zu einem unteren Totpunkt abgesenkt, synchron zu dem Kissenblock, während eine nach oben gerichtete, antreibende Kraft durch die Antriebskraft des Servomotors (Blockantriebsmechanismus) erzeugt wird.

Das Dehnungsmeßgerät ist an die Seitenfläche des Kissenblocks geklebt. Der Druck, der in dem Kissen erzeugt wird, d.h. der Kissendruck, wird als die Last von diesem Dehnungsmeßgerät (Lastmeßeinheit) gemessen. Der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts wird an die Blocksteuerung ausgegeben. Wenn der Druck in dem Kissenblock erzeugt wird, erreicht der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts einen vorbestimmten oder höheren Wert. In der Blocksteuerung wird diese Zeit erfaßt, und es wird festgelegt, daß der Schlitten so betrieben wird, daß dieser abgesenkt wird, und das obere Gesenk berührt das Werkstück. Wenn der Druck des Kissenblocks abgebaut wird, erreicht der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts einen vorbestimmten oder kleineren Wert. In der Blocksteuerung wird diese Zeit erfaßt, und es wird festgelegt, daß der Schlitten so betrieben wird, daß er von dem unteren Totpunkt angehoben wird (Zeiterfassungseinheit). In der Blocksteuerung wird ein Druckverlauf des Kissendrucks zuvor festgelegt. Während eines Zeitraums von der Lasterzeugungszeit bis zu der Abbauzeit vergleicht die Blocksteuerung den gemessenen Druckwerte mit dem voreingestellten Druckverlauf, und steuert den Servomotor so, daß der Druckwert dem Druckverlauf folgt (Steuereinheit).

Anstelle eines Dehnungsmeßgerätes kann ein Drucksensor verwendet werden, um die Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, zu messen. In einem solchen Fall ist eine Hydraulikkammer in einem Abschnitt, der das Gewicht des Kissenblocks aufnimmt, eines Kraftübertragungsweges zwischen dem Servomotor und dem Kissenblock vorgesehen. Der Druck in der Hydraulikkammer wird von diesem Drucksensor gemessen.

Entsprechend der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Wert, der die Last des Kissenblocks angibt, der ein zu steuerndes Objekt ist, direkt gemessen, und eine Rückführungssteuerung wird ausgeführt.

Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Vielzahl von Kissenblöcken, Blockantriebsmechanismen, Lastmeßeinheiten und Steuerungseinheiten in einer Arbeitsstation einer Presse vorgesehen sind, und der Betrieb der jeweiligen Kissenblöcke unabhängig gesteuert wird.

Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

Eine Vielzahl von Blöcken ist in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen.

Das Dehnungsmeßgerät ist an die Seitenfläche eines jeden Kissenblocks geklebt, und der Druck, der in dem entsprechenden Kissenblock erzeugt wird, d.h. der Kissendruck, wird als Last durch dieses Dehnungsmeßgerät gemessen. Der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts wird an die Blocksteuerung ausgegeben. In der Blocksteuerung wird der Druckverlauf des Kissendrucks, der jedem Kissenblock entspricht, zuvor festgelegt. Die Blocksteuerung vergleicht den gemessenen Druckwert mit dem festgelegten Druckverlauf und steuert den entsprechenden Servomotor so, daß der Druckwert dem Druckverlauf folgt.

Entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Wert, der die Last angibt, direkt von jedem Kissenblock gemessen, der ein zu steuerndes Objekt ist, und die einzelne, unabhängige Rückführungssteuerung wird für jeden Kissenblock ausgeführt.

Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerungsverfahren für ein Ziehkissen, um einen Betrieb eines Kissenblocks zu steuern, umfassend:
einen Positionssteuerungsschritt mit einem Messen einer Position des Kissenblocks und einem Steuern der Position des Kissenblocks so, daß ein gemessener Wert der Position einem voreingestellten Positionsverlauf folgt; und
einem Laststeuerungsschritt mit einem Messen einer Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, und einem Steuern der Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, so daß ein gemessener Wert der Last einem voreingestellten Lastverlauf folgt, wobei:
der Positionssteuerungsschritt auf den Laststeuerungsschritt zu einem Zeitpunkt umgeschaltet wird, wenn die Last beginnt, in dem Kissenblock erzeugt zu werden.

Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

In der Presse wird eine vorausgehende Beschleunigung ausgeführt, um einen Stoß abzumildern, wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt. Die Position des Kissenblocks wird während dieser vorausgehenden Beschleunigung gemessen, wobei dieser gemessene Positionswert mit dem voreingestellten Positionsverlauf verglichen wird, und die sogenannte Rückführungssteuerung wird ausgeführt, um den Servomotor so zu steuern, daß der gemessene Positionswert dem Positionsverlauf folgt.

Wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt, beginnt die Last, in dem Kissen aufgebaut zu werden. Nachdem die Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, erfaßt ist oder der Kissenblock die Position erreicht, in der das obere Gesenk das Werkstück berührt, wird die Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, gemessen, wobei dieser gemessene Lastwert mit dem voreingestellten Lastverlauf verglichen wird, und die sogenannte Druckrückführungssteuerung wird ausgeführt, um den Servomotor so zu steuern, daß der gemessene Lastwert dem voreingestellten Lastverlauf folgt.

Wie zuvor beschrieben, wird die Positionsrückführungssteuerung auf die Druckrückführungssteuerung zu dem Zeitpunkt umgeschaltet, an dem das obere Gesenk das Werkstück berührt.

Entsprechend der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Wert, der die Position angibt, direkt von dem Kissenblock, der ein zu steuerndes Objekt ist, während der vorausgehenden Beschleunigung, und die Rückführungssteuerung wird ausgeführt. Nach der vorausgehenden Beschleunigung wird der Wert, der die Last angibt, direkt von dem Kissenblock gemessen, der ein zu steuerndes Objekt ist, und die Rückführungssteuerung wird ausgeführt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der Kissendruck des Kissenblocks mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden, weil die Druckrückführungssteuerung der geschlossenen Schleife zum Rückführen des Kissendrucks, der von dem Kissenblock selbst gemessen wird, zu einer Zeit ausgeführt wird, zu der die Druckrückführungssteuerung des Kissenblocks erforderlich ist. Daher kann die Bearbeitungsleistung der Presse verbessert werden.

Entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Genauigkeit der Presse weiter verbessert werden, da der Kissendruck in einer Arbeitsstation teilweise geändert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert beschrieben, basierend auf den folgenden Figuren, wobei:

1 eine schematische Ansicht ist, die einen Aufbau einer Presse zeigt;

2 eine schematische Ansicht eines Ziehkissens entsprechend einer ersten Ausführungsform ist;

3 eine Draufsicht des Ziehkissens entsprechend der ersten Ausführungsform ist;

4 ein Steuerungsblockdiagramm der Rückführungssteuerung ist, die in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;

5 eine Ansicht ist, die einen Betrieb eines Schlittens und eines Ziehkissenblocks zeigt;

6 eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer zweiten Ausführungsform ist;

7 eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer dritten Ausführungsform ist;

8 eine Draufsicht des Ziehkissens entsprechend der dritten Ausführungsform ist;

9 ein Steuerungsblockdiagramm der Rückführungssteuerung ist, die in der dritten Ausführungsform ausgeführt wird;

10 eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer vierten Ausführungsform ist;

11 eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer weiteren Variante der vierten Ausführungsform ist;

12 ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer fünften Ausführungsform ist;

13 ein Steuerungsblockdiagramm der Rückführungssteuerung ist, die in der fünften Ausführungsform ausgeführt wird;

14 ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer weiteren Variante der fünften Ausführungsform ist;

15 ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer weiteren Variante der fünften Ausführungsform ist;

16 eine Ansicht, zur Erläuterung einer Anordnung des Kissenblocks und dessen Antriebsmechanismus ist;

17A bis 17D Draufsichten einer Arbeitsstation sind; und

18 eine Ansicht ist, die eine herkömmliche Presse mit ihrem Steuerungssystem zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert unter Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Presse zeigt.
In der Presse sind ein Schlitten 2, der in einem oberen Abschnitt angeordnet ist, und eine Grundplatte 8, die in einem unteren Abschnitt angeordnet ist, einander gegenüberliegend angeordnet. Der Schlitten 2 wird durch Aufnehmen einer Kraft von einem Schlittenantriebsmechanismus 1, der oberhalb des Schlittens 2 angeordnet ist, angehoben oder abgesenkt. Ein oberes Gesenk 3a ist auf dem unteren Abschnitt des Schlittens 2 angeordnet. Auf der anderen Seite ist die Grundplatte 8 an einem oberen Abschnitt eines Bettes 9 befestigt, und ein unteres Gesenk 3b ist auf einem oberen Abschnitt der Grundplatte 8 angeordnet. Eine Anzahl von Löchern ist vertikal in der Grundplatte 8 und der unteren Form 3b angeordnet. Kissenzapfen 7 werden jeweils in diese Löcher eingebracht. Ein oberes Ende des Kissenzapfens 7 berührt den unteren Abschnitt eines Niederhalters 5, der in einem vertieften Abschnitt des unteren Gesenks 3b vorgesehen ist, und ein unteres Ende des Kissenzapfens 7 berührt einen Kissenblock 11 eines Ziehkissens 10, der in dem Bett 9 angeordnet ist. Ein Träger 6 ist zwischen inneren Wandoberflächen des Bettes 9 angeordnet, und das Ziehkissen 10 wird von dem Träger 6 getragen.
Erste Ausführungsform
2 ist eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend der ersten Ausführungsform. 3 ist eine Draufsicht des Ziehkissens entsprechend der ersten Ausführungsform.
In dem Ziehkissen 10 ist der Kissenblock 11 mit der Drehwelle eines Servomotors über eine Kugelumlaufspindel 12, ein Kupplungsteil 25, eine große Riemenscheibe 13, einen Riemen 14 und eine kleine Riemenscheibe 15 gekoppelt. Kräfte des Kissenblocks 11 und des Servomotors 16 sind wechselseitig übertragbar. Ein Mutternabschnitt 12a der Kugelumlaufspindel 12 ist mit einem unteren Abschnitt des Kissenblocks 11 gekoppelt. Ein Gewindeabschnitt 12b der Kugelumlaufspindel 12 wirkt mit dem Mutternabschnitt 12a zusammen. Ein unterer Teil des Gewindeabschnitts 12b ist mit dem Kupplungsteil 25 verbunden. Das Kupplungsteil 25 wird von dem Träger 6 durch ein Lager oder dergleichen getragen, und dessen unterer Teil ist mit der großen- Riemenscheibe 13 gekoppelt. Die kleine Riemenscheibe 15 ist mit der Drehwelle des Servomotors 16 verbunden. Der Riemen 14 ist um die große Riemenscheibe 13 und die kleine Riemenscheibe 15 gelegt, und die Kräfte der großen Riemenscheibe 13 und der kleinen Riemenscheibe 15 sind wechselseitig übertragbar.
Der Servomotor 16 in Drehausführung weist eine Drehwelle auf, die durch Anlegen von Strom vorwärts oder rückwärts gedreht wird. Wenn Strom an den Servomotor 16 anlegt und die Drehwelle gedreht wird, werden die kleine Riemenscheibe 15, die große Riemenscheibe 13, das Kupplungsteil 25 und der Gewindeabschnitt 12b gedreht. Wenn der Gewindeabschnitt 12b gedreht wird, wird der Mutternabschnitt 12a linear in Aufwärts- und Abwärtsrichtung, d.h. in Anhebe- und Absenkrichtung, entlang des Gewindeabschnitts 12b betrieben. Dann wird der Kissenblock 11 zusammen mit dem Mutternabschnitt 12a angehoben und abgesenkt. Die antreibende Kraft, die auf den Kissenblock 11 wirkt, d.h. der Kissendruck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, wird durch die Stromsteuerung des Servomotors 16 gesteuert.
Verschiedene Arten von Meßeinrichtungen sind in dem Ziehkissen 10 angeordnet. Um eine Last, die in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, zu messen, ist ein Dehnungsmeßgerät 17 an eine Seitenfläche des Kissenblocks 11 geklebt. Ein Druck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, wird von diesem Dehnungsmeßgerät 17 gemessen. Ein Linearmaßstab 18, in dem eine Anhebe- oder Absenkrichtung als Meßrichtung festgelegt ist, ist zwischen dem Kissenblock 11 und dem Bett 9 vorgesehen. Ein Skalenabschnitt 18a des Linearmaßstabs 18 ist auf einer inneren Wandoberfläche des Betts 9 vorgesehen, und ein oberer Abschnitt 18b ist an der Seite des Kissenblocks 11 nahe des Skalenabschnitts 18a befestigt. Wenn der Kissenblock 11 angehoben oder abgesenkt wird, bewegt sich der obere Abschnitt 18b entlang des Skalenabschnitts 18a. Die angehobene oder angesenkte Position des Kissenblocks 11 wird von diesem Linearmaßstab 18 gemessen. Ein Kodierer 19 ist auf einem Umfang der Drehwelle des Servomotors 16 vorgesehen. Die Drehgeschwindigkeit des Servomotors 16 wird von diesem Kodierer 19 gemessen. Jeder gemessene Wert wird in eine Blocksteuerung 30 eingegeben, und ein Versorgungsstrom für den Servomotor 16 wird ausgegeben. Die Blocksteuerung 30 wird später beschrieben.
Ferner sind eine oder mehrere Führungen 21 zwischen jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11 und der inneren Wandoberfläche des Betts 9, gegenüber jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11, vorgesehen. Die Führungen 21 umfassen ein Paar von inneren Führungen 21a und äußeren Führungen 21b, die miteinander zusammenwirken. Die inneren Führungen 21a sind auf den Seitenflächen des Kissenblocks 11 vorgesehen, und die äußeren Führungen 21b sind auf der inneren Wandoberfläche des Betts 9 vorgesehen. Die Führungen 21 führen den Kissenblock 11 in Anhebe- und Absenkrichtung.
Nachfolgend wird die Rückführungssteuerung des Ziehkissens beschrieben.
4 ist ein Steuerungsblockdiagramm, das in der ersten Ausführungsform durchlaufen wird.
Die Blocksteuerung 30 weist eine Steuerung 31 und einen Verstärker 32 auf. In der Steuerung 31 werden ein Druckverlauf, der die gewünschte entsprechende Beziehung zwischen der Zeit (oder einem Pressenwinkel oder einer Schlittenposition) und einem Druck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, d.h. einem Kissendruck, zeigt, und ein Positionsverlauf, der eine gewünschte entsprechende Beziehung zwischen der Zeit (oder einem Pressenwinkel oder einer Schlittenposition) und einer Position des Kissenblocks 11 zeigt, festgelegt. In der Steuerung 31 wird der Kissendruck, der einem Zeitpunkt (oder einem Pressenwinkel oder einer Schlittenposition) entspricht, anhand des Druckverlaufs ermittelt und als Drucksteuerungssignal Sp ausgegeben. Die Kissenposition, die dem Zeitpunkt (oder dem Pressenwinkel oder der Schlittenposition) entspricht, wird anhand des Positionsverlaufs ermittelt und als ein Positionssteuerungssignal Sh ausgegeben. Das Drucksteuerungssignal Sp, das Positionssteuerungssignal Sh und die anderen gemessenen Werte werden in den Verstärker 32 geleitet. Ein Versorgungsstrom I von dem Verstärker 32 wird an den Servomotor 16 ausgegeben. In dem Verstärker 32 wird entweder eine Druckrückführungssteuerung oder eine Positionsrückführungssteuerung ausgeführt, und beide werden zu vorab festgelegten Zeitpunkten geschaltet.
Es sollte festgestellt werden, daß der „Druck" des Druckverlaufs eine Last, die auf dem Kissenblock 11 wirkt, und eine Dehnung, die in einem Element des Kissenblocks 11 auftritt, umfaßt, weil die Last und die Dehnung miteinander korreliert sind. In dem Fall, in dem die Öldruckkammer vorgesehen ist, wie in den Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben, kann der Öldruck in der Öldruckkammer als der „Druck" verwendet werden.
An dieser Stelle wird, die Rückführungssteuerung betreffend, die in der Blocksteuerung 30 ausgeführt wird, die Druckrückführungssteuerung zuerst beschrieben.
Der Druck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, d.h. der Kissendruck, wird von dem Dehnungsmeßgerät 17 gemessen, und sein Wert wird als ein Druckrückführungssignal Spf an einen Druckkomparator 33 ausgegeben. In dem Druckkomparator 33 wird ein Wert des Druckrückführungssignals Spf mit einem Wert des Drucksteuerungssignals Sp verglichen, und ein Druckkorrektursignal Spc wird erzeugt. Das Druckkorrektursignal Spc wird an eine Drucksteuerung 34 ausgegeben. In der Drucksteuerung 34 wird eine geeignete Geschwindigkeit des Servomotors 16, basierend auf dem Druckkorrektursignal Spc, erhalten, und ein Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr1 wird erzeugt. Das Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr1 wird an einen Geschwindigkeitskomparator 35 ausgegeben.
Eine Drehgeschwindigkeit eines Servomotors 16 wird von dem Kodierer 19 gemessen, und ihr Wert wird als ein Geschwindigkeitsrückführungssignal Srf an den Geschwindigkeitskomparator 35 ausgegeben. In dem Geschwindigkeitskomparator 35 wird ein Wert des Motorgeschwindigkeitssteuerungssignals Sr1 (Sr2 im Falle der Positionsrückführungssteuerung) mit einem Wert des Geschwindigkeitsrückführungssignals Srf verglichen, und ein Motorgeschwindigkeitskorrektursignal Src wird erzeugt. Das Motorgeschwindigkeitskorrektursignal Src wird an die Geschwindigkeitssteuerung 36 ausgegeben. In der Geschwindigkeitssteuerung 36 wird ein geeigneter Stromwert für den Servomotor 16, basierend auf dem Motorgeschwindigkeitskorrektursignal Src, erhalten, und ein Stromsteuerungssignal Sc wird erzeugt. Das Stromsteuerungssignal Sc wird an einen Stromkomparator 37 ausgegeben.
Der Versorgungsstrom für den Servomotor 16 wird von einem Strommeßgerät 39 gemessen, und dessen Wert wird als ein Stromrückführungssignal Scf an den Stromkomparator 37 ausgegeben. In dem Stromkomparator 37 wird ein Wert des Stromsteuerungssignals Sc mit einem Wert des Stromrückführungssignals Scf verglichen, und ein Stromkorrektursignal Scc wird erzeugt. Das Stromkorrektursignal Scc wird an eine Stromsteuerung 38 ausgegeben. In der Stromsteuerung 38 wird ein geeigneter Versorgungsstrom I für den Servomotor 16 basierende auf dem Stromkorrektursignal Scc erzeugt. Der Versorgungsstrom I wird an ein Strommeßgerät 39 ausgegeben und dem Servomotor 16 zugeführt. Dann treibt der Servomotor 16 den Kissenblock 11 an. In diesem Fall wird der Kissenblock 11 abgesenkt, während die nach oben gerichtete, antreibende Kraft erzeugt wird. Auf diese Weise wird der festgelegte Kissendruck erreicht.
Nachfolgend wird die Positionsrückführungssteuerung beschrieben.
Eine Höhenposition des Kissenblocks 11 wird von dem oberen Abschnitt 18b des Linearmaßstabes 18 gemessen, und ihr Wert wird als ein Positionsrückführungssignal Shf an einen Positionskomparator 43 ausgegeben. In dem Positionskomparator 43 wird ein Wert des Positionsrückführungssignals Shf mit einem Wert eines Positionssteuerungssignals Sh verglichen, und ein Positionskorrektursignal Shc wird erzeugt. Das Positionskorrektursignal Shc wird an die Positionssteuerung 44 ausgegeben. In der Positionssteuerung 44 wird eine geeignete Geschwindigkeit des Servomotors 16 basierend auf dem Positionskorrektursignal Shc erhalten, und das Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr2 wird erzeugt. Das Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr2 wird an den Geschwindigkeitskomparator 35 ausgegeben. Ein Signalfluß nach dem Motorgeschwindigkeitskomparator 35 ist der gleiche wie bei der Druckrückführungssteuerung.
Tatsächlich sind in der Blocksteuerung 30 die Funktionen bis zu der Geschwindigkeitssteuerung 36 in der Steuerung 31 ausgebildet, und die Funktionen nach dem Stromkomparator 37 können in dem Verstärker 32 ausgebildet sein.
Die Druckrückführungssteuerung und die Positionsrückführungssteuerung werden von einem Schaltvorgang einer Schalteinheit 45 geschaltet. In dieser Ausführungsform wird dann, wenn eine erste Schaltzeit erfaßt wird, bei der das obere Gesenk das Werkstück berührt, von der Positionsrückführungssteuerung zu der Druckrückführungssteuerung geschaltet. Wenn eine zweite Schaltzeit erfaßt wird, zu der der Kissenblock 11 den unteren Totpunkt erreicht, wird von der Druckrückführungssteuerung zu der Positionsrückführungssteuerung geschaltet.
Die erste Schaltzeit ist eine Zeit, wenn der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts 17 einen ersten Schwellwert zu der Zeit erreicht, wenn der Kissenblock 11 abgesenkt wird (wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt und der Druck des Kissenblocks 11 beginnt, erzeugt zu werden), oder zu einer Zeit, wenn der gemessene Wert des oberen Abschnittes 18b des Linearmaßstabes 18 eine erste vorbestimmte Position erreicht (wenn der Kissenblock 11 die Position erreicht, in der das obere Gesenk das Werkstück berührt). Die zweite Schaltzeit ist eine Zeit, wenn der gemessene Wert des Dehnungsmeßgeräts 17 einen zweiten Schwellwert zu der Zeit erreicht, wenn der Kissenblock 11 abgesenkt wird (wenn das obere Gesenk von dem Werkstück getrennt wird und der Druck des Kissenblocks 11 abgebaut ist), oder der gemessene Wert des oberen Abschnittes 18b des Linearmaßstabes 18 eine zweite vorbestimmte Position erreicht (wenn der Kissenblock 11 den unteren Totpunkt erreicht).
Nachfolgend wird die Beziehung zwischen einem Betrieb des Kissenblocks 11 und den Druck- und Positionsrückführungssteuerungen anhand der 4 und 5 beschrieben.
5 ist eine Ansicht, die einen Betrieb des Schlittens und des Ziehkissenblocks sowie Positionsänderungen des Schlittens und des Kissenblocks im Zeitverlauf zeigt.
Um den Stoß abzumildern, wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt, wird in der Presse der Kissenblock 11 vorausgehend beschleunigt. Zwischen einer Zeit t1 und einer Zeit t2 wird die vorausgehende Beschleunigung ausgeführt. Während dieses Zeitraums wird die Positionsrückführungssteuerung in der Blocksteuerung 30 ausgeführt, und die Position des Kissenblocks 11 wird so gesteuert, daß der gemessene Wert der Position dem festgelegten Positionsverlauf folgt. Der Kissenblock 11 wird als Reaktion auf das Ergebnis abgesenkt.
Zu der Zeit t2 (erste Schaltzeit) berührt das obere Gesenk das Werkstück. Zu dieser Zeit wird der Schalter in der Schalteinheit 45 der Blocksteuerung 30 geschaltet, und die Positionsrückführungssteuerung wird auf die Druckrückführungssteuerung umgeschaltet. Zwischen der Zeit t2 und einer Zeit t3 wird der Schlitten 2 zusammen mit dem Kissenblock 11 abgesenkt, und das Werkstück wird gezogen. Während dieses Zeitraums wird die Druckrückführungssteuerung in der Blocksteuerung 30 ausgeführt, und die antreibende Kraft, die an dem Kissenblock 11 anliegt, wird so gesteuert, daß der gemessene Wert des Druckes dem festgelegten Druckverlauf folgt. Der Kissenblock 11 wird als Reaktion auf das Ergebnis abgesenkt.
Zu der Zeit t3 (zweite Schaltzeit) erreichen der Schlitten 2 und der Kissenblock 11 den unteren Totpunkt. Zu dieser Zeit wird der Schalter in der Schalteinheit 45 der Blocksteuerung 30 geschaltet, und die Druckrückführungssteuerung wird auf die Positionsrückführungssteuerung umgeschaltet. Zwischen der Zeit t3 und einer Zeit t4 werden der Schlitten 2 und der Kissenblock 11 zusammen um einen Betrag eines unterstützenden Anhebens angehoben. Zwischen der Zeit t4 und einer Zeit t5 ist der Kissenblock 11 blockiert und ein Anhebevorgang ist vorübergehend angehalten. Zu der Zeit t5 beginnt ein Anheben des Kissenblocks 11 erneut. Wie zuvor beschrieben, wird nach der Zeit t3 die Positionsrückführungssteuerung in der Blocksteuerung 30 ausgeführt, und die Position des Kissenblocks 11 wird so gesteuert, daß der gemessene Wert der Position dem festgelegten Positionsverlauf folgt. Der Kissenblock 11 wird als Reaktion auf das Ergebnis angehoben.
In dieser Ausführungsform wird ein Druck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, d. h. der Kissendruck, gemessen und die Druckrückführungssteuerung ausgeführt, jedoch wird die Rückführungssteuerung, die auf der antreibenden Kraft beruht, die an dem Kissenblock 11 anliegt, als eine Art der Druckrückführungssteuerung betrachtet.
Entsprechend der ersten Ausführungsform, weil die Druckrückführungssteuerung der geschlossenen Schleife zum Rückführen des Kissendrucks, der von dem Kissenblock selbst gemessen wird, zu einer Zeit ausgeführt wird, die für eine Druckrückführung des Kissenblocks notwendig ist, kann der Kissendruck des Kissenblocks mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Bearbeitungsleistung der Presse verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung kann im übrigen auf verschiedene Arten von Ziehkissen angewendet werden. Einige von diesen werden in einer zweiten Ausführungsform bis zu einer sechsten Ausführungsform beschrieben.
Zweite Ausführungs
6 ist eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend der zweiten Ausführungsform. Betreffend das Ziehkissen 50, das in 6 gezeigt ist, werden nur Abschnitte beschrieben, die sich von dem Ziehkissen 10 unterscheiden, das in 2 gezeigt ist.
In dem Ziehkissen 50 ist der Kissenblock 11 mit einer Drehwelle des Servomotors 16 über eine Kugelumlaufspindel 52, ein Kupplungsteil 55, eine große Riemenscheibe 13, einen Riemen 14 und eine kleine Riemenscheibe 15 gekoppelt. Zwischen dem Kissenblock 11 und dem Servomotor 16 sind Kräfte wechselseitig übertragbar. Der Gewindeabschnitt 52b der Kugelumlaufspindel 52 ist mit dem unteren Abschnitt des Kissenblocks 11 gekoppelt. Der Gewin deabschnitt 52b der Kugelumlaufspindel 52 wirkt mit einem Mutternabschnitt 52a zusammen. Ein unterer Teil des Mutternabschnitts 52a ist mit dem Kupplungsteil 55 verbunden. Das Kupplungsteil 55 ist mittels eines Lagers oder dergleichen von dem Träger 6 getragen, und der untere Abschnitt des Kupplungsteils 55 ist mit der großen Riemenscheibe 13 verbunden. Die kleine Riemenscheibe 15 ist mit der Drehwelle des Servomotors 16 verbunden. Ein Riemen 14 ist um die große Riemenscheibe 13 und die kleine Riemenscheibe 15 gelegt, wobei Kräfte zwischen diesen wechselseitig übertragbar sind.
Wenn ein Strom an dem Servomotor 16 anliegt und die Drehwelle gedreht wird, werden die kleine Riemenscheibe 15, die große Riemenscheibe 13, das Kupplungsteil 55 und der Mutternabschnitt 52a gedreht. Wenn der Mutternabschnitt 52a gedreht wird, wird der Gewindeabschnitt 52b linear in vertikaler Richtung bewegt, d. h. in Abhebe- oder Absenkrichtung, entlang des Mutternabschnitts 52a. Dann wird der Kissenblock 11 zusammen mit dem Gewindeabschnitt 52b angehoben oder abgesenkt. Die antreibende Kraft, die an dem Kissenblock 11 unter der Stromsteuerung des Servomotors 16 angreift, d. h. der Kissendruck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, wird gesteuert.
In dem Ziehkissen 50 sind das Dehnungsmeßgerät 17, der Linearmaßstab 18, der Kodierer 19 und die Blocksteuerung 30 ähnlich zu denen im Ziehkissen 10 der ersten Ausführungsform. In der Blocksteuerung 30 wird die Rückführungssteuerung ähnlich zu der Rückführungssteuerung der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Mit der zweiten Ausführungsform können die gleichen Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Dritte Ausführungs
7 ist eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer dritten Ausführungsform. 8 ist eine Draufsicht des Ziehkissens entsprechend der dritten Ausführungsform.
Betreffend das Ziehkissen 60, das in den 7 und 8 gezeigt ist, wird nur ein Abschnitt beschrieben, der sich von dem Ziehkissen 10, das in 2 gezeigt ist, unterscheidet.
Ein linearer Servomotor 61 ist zwischen jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11 und jeder inneren Wandoberfläche des Betts 9, gegenüber der Seitenfläche des Kissenblocks 11, vorgesehen. Der lineare Servomotor 61 umfaßt ein Paar, das aus einem Spulenabschnitt 61a und einem Magnetabschnitt 61b besteht. Der Spulenabschnitt 61a ist auf jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11 vorgesehen, und der Magnetabschnitt 61b ist auf der inneren Wandoberfläche des Betts 9 vorgesehen. Alternativ kann der Magnetabschnitt 61b auf jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11 vorgesehen sein, und der Spulenabschnitt 61a kann auf der inneren Wandoberfläche des Betts 9 vorgesehen sein. Im übrigen ist in 7 der lineare Servomotor 61 nur auf der rechten Seitenfläche des Kissenblocks 11 und der gegenüberliegenden inneren Wandoberfläche des Betts 9 gezeigt. Tatsächlich ist der lineare Servomotor 61 jedoch auf jeder Seitenfläche des Kissenblocks 11 und der gegenüberliegenden inneren Wandoberfläche des gegenüberliegenden Betts 9 vorgesehen, wie in 8 gezeigt.
In dem Fall, daß der Spulenabschnitt 61a in dem Kissenblock 11 vorgesehen ist, wenn der Spulenabschnitt 61a angeregt wird, wirkt eine Anziehungskraft und eine Rückstoßkraft zwischen dem Spulenabschnitt 61a und dem Magnetabschnitt 61b, wodurch auf den Spulenabschnitt 61a und den Kissenblock 11 eine antreibende Kraft entlang einer Anhebe- und Absenkrichtung wirkt. In dem Fall, daß der Magnetabschnitt 61b in dem Kissenblock 11 vorgesehen ist, wenn der Spulenabschnitt 61a angeregt wird, wirken die Anziehungskraft und die Rückstoßkraft zwischen dem Spulenabschnitt 61a und dem Magnetabschnitt 61b, wodurch auf den Magnetabschnitt 61b und den Kissenblock 11 eine antreibende Kraft entlang der Anhebe- und Absenkrichtung wirkt. Wenn der Versorgungsstrom für den Spulenabschnitt 61a gesteuert wird, wird die antreibende Kraft, die an dem Kissenblock 11 angreift, d. h. der Kissendruck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt, gesteuert.
Eine Druckluft-Ausgleichseinrichtung 62 mit einem Kolben und einem Zylinder ist in dem unteren Abschnitt des Kissenblocks 11 vorgesehen. Der Kolben der Ausgleichseinrichtung 62 ist an einem unteren Abschnitt von dem Träger 6 gehalten, obwohl dies nicht dargestellt ist. Weil der Kissenblock 11 über die Ausgleichseinrichtung 62 von dem Träger 6 getragen ist, fällt der Kissenblock 11 nicht herunter, selbst wenn eine Magnetkraft zwischen dem Spulenabschnitt 61 und dem Magnetabschnitt 61b entfällt, wenn eine Kraftquelle des linearen Servomotors 61 abgeschaltet wird.
In dem Ziehkissen 60 sind das Dehnungsmeßgerät 17, der lineare Maßstab 18 und die Blocksteuerung 30 ähnlich zu dem in dem Ziehkissen 10 der ersten Ausführungsform.
Die Rückführungssteuerung ist im wesentlichen dieselbe wie bei dem Ziehkissen 10 der ersten Ausführungsform. Jedoch ist ein Rückführungssteuerungssystem der Motorgeschwindigkeit geringfügig anders, weil die Drehausführung des Servomotors und die lineare Antriebsausführung einen verschiedenen Aufbau aufweisen. In dieser Schrift wird nur dieser Unterschied beschrieben.
9 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Rückführungssteuerung, die in der dritten Ausführungsform ausgeführt wird.
Die Geschwindigkeit des linearen Servomotors 61 ist eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Spulenabschnitt 61a und dem Magnetabschnitt 61b. Dies entspricht einer Anhebe- oder Absenkgeschwindigkeit des Kissenblocks 11. Die Anhebe- oder Absenkgeschwindigkeit des Kissenblocks 11 wird dadurch erhalten, daß ein Verlagerungsbetrag nach der Zeit differenziert wird. Die Anhebe- oder Absenkgeschwindigkeit wird basierend auf einem Positionssignal differenziert, das von dem oberen Abschnitt 18b gemessen wird, und ihr Wert wird als ein Geschwindigkeitsrückführungssignal Svf an den Geschwindigkeitskomparator 35 ausgegeben. In dem Geschwindigkeitskomparator 35 wird ein Wert des Motorgeschwindigkeitssteuerungssignals Sv1 (Sv2 im Falle der Positionsrückführungssteuerung) mit einem Wert des Geschwindigkeitsrückführungssignals Svf verglichen, und ein Motorgeschwindigkeitskorrektursignal Svc erzeugt. Das Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Svc wird an die Geschwindigkeitssteuerung 36 ausgegeben. In der Geschwindigkeitssteuerung 36 wird ein ge eigneter Stromwert für den Servomotor 16 basierend auf dem Motorgeschwindigkeitskorrektursignal Svc erhalten, und ein Stromsteuerungssignal Sc erzeugt. Das Stromsteuerungssignal Sc wird an den Stromkomparator 37 ausgegeben.
Im übrigen sind das Druckrückführungsteuerungssystem und das Stromrückführungssteuerungssystem ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Mit der dritten Ausführungsform können ähnliche Wirkungen wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden.
In der dritten Ausführungsform wird eine Kraftübertragung zwischen dem Servomotor und dem Kissenblock nicht durch eine mechanische Verbindung mittels eines Eingreifelementes, wie z.B. eines Zahnrades, eines Riemens, einer Kugelumlaufspindel usw., erreicht, sondern erfolgt berührungslos mittels einer Magnetkraft. Dadurch wird ein mechanisches Geräusch in der Kraftübertragung beseitigt und ein Betriebsgeräusch der Presse verringert.
Entsprechend der dritten Ausführungsform wird eine Anzahl von Komponenten im Vergleich zu dem Fall, daß ein Servomotor in Drehausführung verwendet wird, verringert. Auf diese Weise wird eine Wartung des Ziehkissens erleichtert.
Vierte Ausführungsform
10 ist eine schematische Ansicht des Ziehkissens entsprechend einer vierten Ausführungsform. Betreffend das Ziehkissen 10, das in 10 gezeigt ist, wird nur ein Abschnitt beschrieben, der sich von dem Ziehkissen 10, das in 2 gezeigt ist, unterscheidet.
In dem Ziehkissen 70 ist der Kissenblock 11 mit der Drehwelle des Servomotors 16 über eine Kolbenstange 73, einen Kolben 74, eine Kugelumlaufspindel 72, ein Kupplungsteil 75, eine große Riemenscheibe 13, einen Riemen 14 und eine kleine Riemenscheibe 15 gekoppelt. Zwischen dem Kissenblock 11 und dem Servomotor 16 sind Kräfte wechselseitig übertragbar.
Die säulenartige Kolbenstange 73 ist mit dem unteren Abschnitt des Kissenblocks 11 verbunden. Die Kolbenstange 73 ist verschieblich an ihrer Seitenfläche von einer zylindrischen Kolbenführung 76 getragen. Die Kolbenführung 76 ist auf dem Träger 6 befestigbar. Wenn die Kolbenführung 76 an dem Träger 6 befestigt ist, wird die Kolbenstange 73 angehoben oder abgesenkt, während sie von der Kolbenführung 76 getragen wird. Die Kolbenführung 76 führt die Kolbenstange 73 und den Kissenblock 11, der mit der Kolbenstange 73 gekoppelt ist, in einer Anhebe- oder Absenkrichtung.
Ein Zylinder 73a mit einer nach unten gerichteten Öffnung ist in einem unteren Abschnitt der Kolbenstange 73 gebildet, und der Kolben 74 ist verschieblich in dem Zylinder 73a aufgenommen. Eine Öldruckkammer 77 ist durch die innere Wandoberfläche des Zylinders 73a und die obere Fläche des Kolbens 74 gebildet, und Drucköl ist in diese Öldruckkammer 77 gefüllt. Die axiale Mitte der Öldruckkammer 77 entspricht der der Kolbenstange 73 und der Kugelumlaufspindel 72. Das Drucköl zum Abmildern eines Stoßes ist in die Öldruckkammer 77 gefüllt. Das Drucköl in der Öldruckkammer 77 mildert den Stoß, der erzeugt wird, wenn das obere Gesenk das Werkstück berührt.
Wie in 11 gezeigt, kann vorgesehen sein, daß eine Leitung 85 mit der Öldruckkammer 77 in Verbindung steht, um das Drucköl in die Öldruckkammer 77 zuzuführen und das Drucköl aus der Öldruckkammer 77 abzuleiten. Eine Öldruckschaltung, die in 12, 14 und 15 gezeigt ist, ist mit der Öldruckkammer 77 über die Leitung 85 verbunden. Details dieser Öldruckschaltungen werden unter Bezug auf die fünfte Ausführungsform beschrieben.
Ein unteres Ende des Kolbens 74 berührt ein oberes Ende des Gewindeabschnitts 72b der Kugelumlaufspindel 72. Eine sphärische Vertiefungsoberfläche 74a ist auf dem unteren Ende des Kolbens 74 gebildet, und eine sphärische hervorstehende Oberfläche 72c ist auf dem oberen Ende des Gewindeabschnitts 72b, gegenüber dieser Vertiefungsoberfläche 74a, gebildet. Alternativ ist eine hervorstehende Oberfläche auf dem unteren Ende des Kolbens 78 gebildet, und eine Vertiefungsoberfläche kann an dem oberen Ende des Gewindeabschnitts 72b gebildet sein. Ein stangenähnliches Element, wie der Gewindeabschnitt 72b, kann einer axialen Kraft, die auf den Endabschnitt wirkt, gut widerstehen, kann jedoch einem Biegemoment nur wenig entgegenwirken. Wenn das obere Ende des Gewindeabschnitts 72b eine sphärische Form aufweist, wirkt nur die axiale Kraft auf den Gewindeabschnitt 72b als Ganzes, selbst wenn der Kissenblock 11 geneigt ist, so daß das Biegemoment an dem oberen Ende des Gewindeabschnitts 72b erzeugt wird. Ein Schaden des Gewindeabschnitts 72b aufgrund einer exzentrischen Last kann durch einen solchen Aufbau verhindert werden.
Ein Kupplungsteil 75 ist zwischen dem Mutternabschnitt 72a der Kugelumlaufspindel 72 und der großen Riemenscheibe 13 angeordnet, und das Kupplungsteil 75 ist von dem Träger 6 durch ein Lager oder dergleichen getragen. Die kleine Riemenscheibe 15 ist mit der Drehwelle des Servomotors 16 verbunden. Ein Riemen 14 ist um die große Riemenscheibe 13 und die kleine Riemenscheibe 15 gelegt, und ihre Kräfte sind zwischen diesen wechselseitig übertragbar.
Wenn dem Servomotor 16 ein Strom zugeführt wird und die Drehwelle gedreht wird, werden die kleine Riemenscheibe 15 und die große Riemenscheibe 13 gedreht. Da die große Riemenscheibe 13, das Kupplungsteil 75 und der Mutternabschnitt 72a integral gebildet sind, wird der Mutternabschnitt 72a bei der Drehung der großen Riemenscheibe 13 gedreht. Wenn der Mutternabschnitt 72a gedreht wird, bewegt sich der Gewindeabschnitt 72b linear entlang des Mutternabschnitts 72a in einer vertikalen Richtung, d.h. in einer Anhebe- oder Absenkrichtung. Der Kissenblock 11 wird zusammen mit dem Gewindeabschnitt 72b, dem Kolben 74 und der Kolbenstange 73 angehoben oder abgesenkt. Die antreibende Kraft, die an dem Kissenblock 11 angreift, d.h. der Kissendruck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, wird durch die Stromsteuerung des Servomotors 16 gesteuert.
In dem Ziehkissen 70 sind das Dehnungsmeßgerät 17, der lineare Maßstab 18, der Kodierer 19 und die Blocksteuerung 30 ähnlich zu denen des Ziehkissens 10 der ersten Ausführungsform. In der Blocksteuerung 30 wird eine Rückführungssteuerung ähnlich zu der Rückführungssteuerung der ersten Ausführungsform ausgeführt.
Im übrigen kann das Dehnungsmeßgerät 17 auf einer Seitenfläche der Kolbenstange 73 und nicht auf einer Seitenfläche des Kissenblocks 11 vorgesehen sein.
Mit der vierten Ausführungsform können ähnliche Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Fünfte Ausführungsform
Betreffend das Ziehkissen 70, das in 11 dargestellt ist, kann ebenso vorgesehen sein, einen Druck in der Öldruckkammer 77 zu messen und nicht einen Druck, der in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, durch das Dehnungsmeßgerät 17 zu messen.
12 ist ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer fünften Ausführungsform. 13 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Rückführungssteuerung, die in der vierten Ausführungsform ausgeführt wird.
Der Druckölabgabeanschluß einer Öldruckpumpe 83 steht über ein Rückschlagventil 81 und eine Leitung 85 in Verbindung mit einem Druckölanschluß der Öldruckkammer 77. Eine Zweigleitung ist mit einer Leitung zwischen der Öldruckpumpe 83 und dem Rückschlagventil 81 verbunden, und diese Zweigleitung steht in Verbindung mit einem Entlastungsventil 82. Das Entlastungsventil 82 steht ferner in Verbindung mit einem Tank 84. Das Drucköl, das aus der Öldruckpumpe 83 abgelassen wird, wird durch das Entlastungsventil 82 auf einen vorbestimmten Druck gebracht, und das übrige Drucköl wird in den Tank 84 zurückgeleitet. Aufgrund des Rückschlagventils 81 berührt die Druckänderung in der Öldruckkammer 77 im übrigen nicht direkt die Öldruckpumpe 83.
Eine Zweigleitung ist mit der Leitung 85 verbunden, und diese Zweigleitung steht in Verbindung mit dem Entlastungsventil 93. Ferner steht das Entlastungsventil 93 in Verbindung mit dem Tank 84. In dem Entlastungsventil 93 ist der maximale Öldruck zum Verhindern einer Überlast als ein Entlastungsdruck festgelegt. Wenn der Öldruck in der Öldruckkammer 77 den maximalen Öldruck erreicht, wird das Entlastungsventil 93 geöffnet, und das Drucköl in der Leitung 85 wird durch das Entlastungsventil 93 zurück in den Tank 84 geleitet. Dann sinkt der Öldruck in der Leitung 85. Wenn ein gemessener Wert eines Drucksensors 86 einen vorbestimmten oder geringeren Druck erreicht, ruft eine Steuerung, nicht dargestellt, einen Nothalt der Presse hervor. Daher wird das Drucköl in der Leitung 85 in den Tank 84 abgelassen, um auf diese Weise eine Überlast zu verhindern.
Der Drucksensor 86 ist in der Leitung 85 vorgesehen. Der Druck in der Öldruckkammer 77, d.h. eine Last, die in dem Kissenblock 11 erzeugt wird, wird von dem Drucksensor 86 gemessen. Der gemessene Wert des Drucksensors 86 wird an die Kissensteuerung 30 ausgegeben. Die Rückführungssteuerung, die in dem Steuerungsblockdiagramm der 13 gezeigt ist, ist im wesentlichen dieselbe wie die Rückführungssteuerung, die in dem Steuerungsblockdiagramm der 4 gezeigt ist.
14 ist ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer Variante der vierten Ausführungsform.
Wie in 14 dargestellt, kann ein Wegeventil 88 anstelle des Entlastungsventils 93 der 12 vorgesehen sein. Normalerweise drückt das Wegeventil 88 auf einen Kolben, einen Teller usw., die in diesem vorgesehen sind, durch eine Federkraft und sperrt die Leitung 85 und den Tank 84 ab. Wenn der gemessene Wert des Drucksensors 86 einen vorbestimmten Druck überschreitet, kann es zu einer Überlast kommen. Der gemessene Wert des Drucksensors 86 wird an eine Drucksteuerung 87 ausgegeben, und die Drucksteuerung 87 gibt ein Entlastungssignal an das Wegeventil 88, wenn der gemessene Wert einen vorbestimmten Druck überschreitet. Das Wegeventil 88, das das Entlastungssignal aufgenommen hat, regt eine Spule an, die in diesem vorgesehen ist. Wenn eine durch die Magnetkraft hervorgerufene Vortriebskraft die Druckkraft der Federkraft überschreitet, bewegen sich der Kolben, der Teller usw.. Auf diese Weise wird das Wegeventil 88 umgeschaltet, und die Leitung 85 steht in Verbindung mit dem Tank 84. Dann wird der Öldruck in der Leitung 85 durch das Wegeventil 88 in den Tank 84 geleitet. Die Drucksteuerung 87 gibt ein Nothaltsignal an die Steuerung der Presse, nicht dargestellt, zusammen mit dem Entlastungssignal aus. Die Steuerung führt einen Nothalt der Presse als Reaktion auf die Eingabe des Nothaltsignals aus. Auf diese Weise wird die Überlast verhindert.
15 ist ebenso ein Öldruckschaltungsdiagramm entsprechend einer weiteren Variante der fünften Ausführungsform.
Wie in 15 dargestellt, kann ein Schutzventil 95 anstelle des Entlastungsventils 93 der 12 vorgesehen sein. Das Schutzventil 95 weist eine Ölkammer 95a mit einem kleinen Durchmesser und eine Luftkammer 95b mit einem großen Durchmesser auf, und umfaßt ferner einen Kolben 95c der einen Kolben mit einem kleinen Durchmesser, der in der Ölkammer 95a verschieblich ist, und einen Kolben mit einem großen Durchmesser, der in der Luftkammer 95b verschieblich ist aufweist. Die Leitung 85 steht in Verbindung mit der Ölkammer 95a. Die Luftkammer 95b steht über ein Wegeventil 96, ein Rückschlagventil 97 und einen Druckregler 98 in Verbindung mit einer Druckluftquelle 99. Ein Öldruckanschluß ist an einer Seitenfläche der Ölkammer 95a vorgesehen. Der Öldruckanschluß steht in Verbindung mit dem Tank 84.
Der Luftdruck in der Luftkammer 95b wird von dem Druckregler 98 so eingestellt, daß der Kolben 95c ausbalanciert wird, wenn der Öldruck in der Leitung 85 der maximale Öldruck ist, um eine Überlast zu verhindern. Das heißt, wenn der Öldruck in der Leitung 85 den maximalen oder einen höheren Druck erreicht, bewegt sich der Kolben 95c auf die Seite der Luftkammer 95b. Die Leitung 95 steht durch die Bewegung des Kolbens 95c in Verbindung mit dem Tank 94. Dann wird das Drucköl in der Leitung 85 durch das Schutzventil 95 zurück in den Tank 84 geleitet. Wenn sich der Kolben 95c auf die Seite der Luftkammer 95b bewegt, erfaßt ein Näherungsschalter die Bewegung des Kolbens 95c und gibt ein Nothaltsignal an die Steuerung der Presse, nicht dargestellt, aus. Die Steuerung führt einen Nothalt der Presse als Reaktion auf die Eingabe des Nothaltsignals aus. Auf diese Weise wird die Überlast vermieden.
Normalerweise drückt das Wegeventil 96 auf den Kolben, den Teller usw., die in diesem vorgesehen sind, durch eine Federkraft, um die Leitung 85 in Verbindung mit dem Tank 84 zu bringen. Wenn der Solenoid in dem Wegeventil 96 angeregt wird, wird eine Vortriebskraft durch eine Magnetkraft an dem Kolben, dem Teller usw. erzeugt. Wenn die Vortriebskraft durch die Magnetkraft die Druckkraft der Federkraft überschreitet, bewegen sich der Kolben, der Teller usw.. Auf diese Weise wird das Wegeventil 96 umgeschaltet, und die Luft in der Luftkammer 95b wird über einen Schalldämpfer 90 an die Atmosphäre abgelassen. Dann wird das Öl in der Ölkammer 77 zurück in den Tank 84 geleitet. Ein derartiger Betrieb des Wegeventils 96 wird hauptsächlich während einer Wartungszeit ausgeführt.
Mit der fünften Ausführungsform können ähnliche Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Sechste Ausführungsform
In den jeweiligen Ausführungsformen wurde das Kissen als ein einzelnes Teil beschrieben. Jedoch kann eine Vielzahl von Ziehkissen in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Lagebeziehung zwischen dem Kissenblock und seinem Antriebsmechanismus wie folgt festzulegen. Die Lagebeziehung wird anhand des Ziehkissens 70', das in 16 gezeigt ist, als ein Beispiel beschrieben.
16 ist eine Ansicht zum Erläutern der Lagebeziehung zwischen dem Kissenblock und seinem Antriebsmechanismus.
Als erstes wird ein erstes projiziertes Bild 91 angenommen, das dadurch entsteht, daß der Kissenblock 11 senkrecht von oben nach unten auf eine horizontale Oberfläche projiziert wird. Auf ähnliche Weise wird ferner ein zweites projiziertes Bild 92 angenommen, das dadurch entsteht, daß der Antriebsmechanismus, der unter dem Kissenblock 11 angeordnet ist und beispielsweise die Kolbenstange 73, die Kolbenführung 76, die Kugelumlaufspindel 72 und den Servomotor 16 usw. umfaßt, senkrecht von oben projiziert wird. Der Kissenblock 11 und sein Antriebsmechanismus sind so angeordnet, daß alle zweiten projizierten Bilder 92 in dem ersten projizierten Bild 91 enthalten sind. Aufgrund dieser Anordnung wird der Raum des Ziehkissens 70' in der horizontalen Richtung nicht größer als der Bereich der oberen Oberfläche des Kissenblocks 11. Das heißt, selbst wenn die Kissenblöcke 11 benachbart zueinander angeordnet sind, stören sich die Antriebsmechanismen der unteren Abschnitte der jeweiligen Kissenblöcke 11 nicht gegenseitig, und eine Vielzahl von Ziehkissen 70' kann benachbart zu einer Arbeitsstation vorgesehen sein.
In 16, wenn das nach unten projizierte Bild des Servomotors 16, des Riemens 14 und der kleinen Riemenscheibe 15 außerhalb des ersten projizierten Bildes 91 ist, kann es möglich sein, die benachbarten Ziehkissen 70' nahe aneinander anzuordnen, durch eine Änderung der Höhe des Riemens 14 oder eine Umkehrung der Anordnung des Servomotors 16. Auf diese Weise kann der Bereich des Kissenblocks 11 der jeweiligen Ziehkissen 70' weiter verringert werden, die Anordnung des Ziehkissens 70' ist erleichtert und der Freiheitsgrad bei der Anordnung wird erhöht.
17A bis 17D sind Draufsichten einer Arbeitsstation. In 17A ist ein Ziehkissen 70' in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen. In 17B sind zwei Ziehkissen 70' in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen. In 17C sind vier Ziehkissen 70' in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen. In 17D sind acht Ziehkissen 70' in einer Arbeitsstation der Presse vorgesehen.
Die jeweiligen Ziehkissen 70' sind unabhängig voneinander gesteuert. Somit wird der Kissendruck in einer Arbeitsstation variabel. Ferner können die Ziehkissen 70' miteinander gekuppelt sein.
Wenn ein Fall, in dem ein Kissenblock mit einer Vielzahl von Antriebsmechanismen in einer Arbeitsstation vorgesehen ist und der Betrieb dieses Kissenblocks gesteuert ist, mit einem Fall, in dem eine Vielzahl von Kissenblöcken, die jeweils einen Antriebsmechanismus aufweisen, in einer Arbeitsstation vorgesehen ist und der Betrieb eines jeden Kissenblocks ge steuert ist, verglichen wird, so wird festgestellt, daß der letztere Fall eine größere unabhängige Steuerbarkeit aufweist, da die Kissenblöcke unterteilt sind.
In dieser Ausführungsform, wenn das Ziehkissen mehrfach in einer Arbeitsstation vorgesehen ist, wurde das Ziehkissen 70', das dem Ziehkissen 70, das in 10 gezeigt ist, entspricht, als ein Beispiel beschrieben. Jedoch kann dies das Ziehkissen 10, das in 2 gezeigt ist, oder das Ziehkissen 50, das in 6 gezeigt ist, sein, oder das Ziehkissen, das dem Ziehkissen 60, das in 7 gezeigt ist, entspricht, kann verwendet sein. Jedoch ist es in einem derartigen Fall notwendig, ein Führungsteil zum Führen des Ziehkissens auf gegenüberliegenden Seitenflächen der Kissenblöcke 11, benachbart zueinander, vorzusehen. Da der Kissenblock 70 (70') selbst das Führungsteil umfaßt, das heißt die Kolbenführung 76 für das Ziehkissen 10, 50 oder 60, ist es nicht notwendig, das Führungsteil zum gegenseitigen Führen der Kissenblöcke 11 bereitzustellen.
In der sechsten Ausführungsform können Wirkungen ähnlich zu der ersten Ausführungsform erreicht werden. Mit der sechsten Ausführungsform kann ferner die Genauigkeit der Presse weiter verbessert werden, da der Kissendruck in einer Arbeitsstation teilweise geändert werden kann.

Claims

Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen zur Steuerung eines Betriebes eines Kissenblocks mit: einem Blockantriebsmechanismus als Antrieb, um den Kissenblock anzuheben oder abzusenken, während eine nach oben gerichtete, antreibende Kraft ausgeübt wird; einem Lastmeßmittel, um eine Last zu messen, die in dem Kissenblock erzeugt wird; einem Zeiterfassungsmittel, um eine Erzeugungszeit und eine Abbauzeit der Last zu erfassen; und einem Steuerungsmittel, um den Blockantriebsmechanismus so zu steuern, daß ein gemessener Lastwert, der von dem Lastmeßmittel gemessen wird, einem voreingestellten Lastverlauf folgt, während eines Zeitraums, der beginnt, wenn das Zeiterfassungsmittel die Erzeugungszeit der Last erfaßt, und endet, wenn das Zeiterfassungsmittel die Abbauzeit der Last erfaßt.
Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßmittel ferner ein Dehnungsmeßgerät zum Messen einer Dehnung des Kissenblocks oder eines Trägers zum Tragen des Kissenblocks umfaßt, und wobei das Lastmeßmittel einen Wert erhält, der der Last entspricht, durch Verwendung eines gemessenen Ergebnisses des Dehnungsmeßgeräts.
Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßmittel ferner eine Hydraulikkammer, die zwischen dem Kissenblock und dem Blockantriebsmechanismus gebildet ist, und einen Drucksensor zum Messen eines Drucks in der Hydraulikkammer umfaßt, und wobei das Lastmeßmittel einen Wert erhält, der der Last entspricht, durch Verwendung eines gemessenen Ergebnisses des Drucksensors.
Steuerungsvorrichtung für ein Ziehkissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kissenblöcken, Blockantriebsmechanismen, Lastmeßmitteln und Steuerungsmitteln in einer Arbeitsstation einer Presse vorgesehen sind, und der Betrieb der jeweiligen Kissenblöcke unabhängig gesteuert ist.
Steuerungsverfahren für ein Ziehkissen zur Steuerung eines Betriebes eines Kissenblocks mit: einem Positionssteuerungsschritt mit einem Messen einer Position des Kissenblocks und einem Steuern der Position des Kissenblocks derart, daß ein gemessener Wert der Position einem voreingestellten Positionsverlauf folgt; und einem Laststeuerungsschritt mit einem Messen einer Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, und einem Steuern der Last, die in dem Kissenblock erzeugt wird, derart, daß ein gemessener Lastwert einem voreingestellten Lastverlauf folgt, wobei: der Positionssteuerungsschritt auf den Laststeuerungsschritt zu einer Zeit umgeschaltet wird, wenn die Last beginnt, in dem Kissenblock erzeugt zu werden.