DE112005002229B4

DE112005002229B4 - Servopressensteuersystem und Servopressensteuerverfahren

Info

Publication number: DE112005002229B4
Application number: DE112005002229.3T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Suzuki; Yukio Hata
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2025-09-03
Also published as: CN100551682C; JP2006082102A; DE112005002229T5; CN101018664A; JP4587752B2; US7434505B2; US20080034985A1; WO2006030649A1

Abstract

System zum Steuern einer Servopresse (1), bei der ein Exzenterdrehmechanismus (20) durch einen Servomotor (21) angetrieben wird, dessen Drehung durch einen Servoverstärker (43) gesteuert wird, der einen Motordrehzahlbefehl empfängt, und wobei die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus (20) zu einer Gleiteinrichtung (3) über eine Verbindungstange (74) oder ein Gelenk übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung (3) vertikal bewegt wird, wobei das System folgendes aufweist: (a) einen Gleiteinrichtungspositionsdetektor (30) zum Erfassen einer Position der Gleiteinrichtung (3); (b) eine Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit (58) zum Berechnen der Abweichung der Gleiteinrichtungsposition, die durch den Gleiteinrichtungspositionsdetektor (30) erfasst wird, von einer Zielgleiteinrichtungsposition; (c) eine Positionsverstärkungsberechnungseinheit (59) zum Berechnen einer Positionsverstärkung gemäß einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung (3); und (d) eine Motordrehzahlbefehlseinheit (60) zum Berechnen eines Motordrehzahlbefehls auf der Grundlage der Gleiteinrichtungspositionsabweichung, die durch die Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit (58) berechnet wird, und der Positionsverstärkung, die durch die Positionsverstärkungsberechnungseinheit (59) berechnet wird, und zum Ausgeben des berechneten Motordrehzahlbefehls zu dem Servoverstärker (43).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Servopresse, die einen Exzenterdrehmechanismus und eine Verbindung (Gelenk) oder dergleichen als einen Kraftübertragungsmechanismus aufweist und bei der die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Servomotors und der Position der Gleiteinrichtung nicht linear ist.
Hintergrund des Standes der Technik
Bislang ist eine Servopresse bekannt, bei der ein Exzenterdrehmechanismus durch einen Servomotor angetrieben wird und die Drehkraft von dem Exzenterdrehmechanismus zu einer Gleiteinrichtung durch eine Kniehebelverbindung übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung nach oben und nach unten bewegt wird (siehe beispielsweise das Patentdokument 1). Da diese Servopresse dazu in der Lage ist, die Gleiteinrichtung bei einer hohen Geschwindigkeit durch die kontinuierliche Drehung des Servomotors vertikal zu bewegen, kann sie einen industriellen Hochgeschwindigkeitsfertigungsprozess ausführen.
Eine andere bekannte Servopresse ist derart aufgebaut, dass die Drehenergie von dem Servomotor in eine im wesentlichen horizontale lineare Bewegung durch einen Kugelgewindemechanismus umgewandelt wird, und diese lineare Bewegung wird wiederum in eine vertikale Bewegung durch eine Kniehebelverbindung umgewandelt, um die Gleiteinrichtung vertikal zu bewegen (siehe beispielsweise das Patentdokument 2). Bei dieser Servopresse wird eine Umwandlungsgleichung zuvor gespeichert zum Berechnen der wesentlichen Positionsverstärkung von einer Gleitposition, die von einem Bezugsausdrucksrepräsentanten der Beziehung zwischen der Position der Gleiteinrichtung und der Position des Kugelgewindes oder der Mutter erhalten wird. Während der tatsächlichen Steuerung der Gleiteinrichtung wird die Positionsverstärkung gemäß der Position der Gleiteinrichtung korrigiert unter Verwendung der Umwandlungsgleichung für die wesentliche Positionsverstärkung, und ein Motordrehzahlbefehl wird aus der Abweichung der Position der Gleiteinrichtung und der korrigierten Positionsverstärkung berechnet, um den Servomotor zu steuern. Diese Servopresse ist dazu in der Lage, die Gleiteinrichtung genau so zu positionieren, dass ein hochgenauer Prozess in sauberer Weise ausgeführt werden kann.

Patentdokument 1: JP 2004-17 098 A
Patentdokument 2: JP 2003-305 599 A

Offenbarung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch hat die in dem Patentdokument 1 offenbarte Servopresse die folgenden Nachteile offenbar gemacht. Das Geschwindigkeitsverhältnis Vmax/V (das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit der Gleiteinrichtung V zu einem bestimmten Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl des Servomotors konstant ist, und der maximalen Geschwindigkeit Vmax der Gleiteinrichtung, die durch diese Drehzahl erzielbar ist) von der Gleiteinrichtung variiert gemäß der Stellung der Kniehebelverbindung. Daher kann beim Ausführen der Rückführsteuerung (Regelung) auf der Grundlage der Position der Gleiteinrichtung ein Positionieren der Gleiteinrichtung nicht mit einer hohen Genauigkeit ausgeführt werden. Die in dem Patentdokument 2 offenbarte Servopresse ist dazu in der Lage, die Gleiteinrichtung mit einer hohen Genauigkeit zu positionieren, da der Servomotor mit einem Motordrehzahlbefehl gesteuert wird, der aus der Abweichung der Position der Gleiteinrichtung und einer Positionsverstärkung nach der Korrektur berechnet wird. Jedoch wird die vertikale Bewegung der Gleiteinrichtung von einer Umkehr der Drehung des Servomotors begleitet, so dass ein Beschleunigungsvorgang/Verzögerungsvorgang und Anhaltevorgang des Servomotors erforderlich wird. Dies ist ein Hindernis im Hinblick auf den Hochgeschwindigkeitsantrieb der Gleiteinrichtung, und daher kann ein Prozess mit hoher Produktionsrate (Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess) nicht in zufrieden stellender Weise ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die vorstehend erläuterten Probleme zu überwinden, und die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Servopressensteuersystem und ein Servopressensteuerverfahren zu schaffen, die diesem ermöglichen, wahlweise einen Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess und ein hochgenaues Bearbeiten mit einer einzigen Presse auszuführen.
Mittel zur Lösung der Probleme
Beim Lösen der vorstehend dargelegten Aufgabe ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein System zum Steuern einer Servopresse geschaffen, bei der ein Exzenterdrehmechanismus durch einen Servomotor angetrieben wird, dessen Drehung durch einen Servoverstärker gesteuert wird, der einen Motordrehzahlbefehl empfängt, und wobei die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus zu einer Gleiteinrichtung über eine Verbindungsstange oder ein Gelenk übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung vertikal bewegt wird, wobei das System folgendes aufweist:

(a) einen Gleiteinrichtungspositionsdetektor zum Erfassen der Position der Gleiteinrichtung;
(b) eine Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit zum Berechnen der Abweichung der Gleiteinrichtungsposition, die durch den Gleiteinrichtungspositionsdetektor erfasst wird, von einer Zielgleiteinrichtungsposition;
(c) eine Positionsverstärkungsberechnungseinheit zum Berechnen einer Positionsverstärkung gemäß einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung; und
(d) eine Motordrehzahlbefehlseinheit zum Berechnen eines Motordrehzahlbefehls auf der Grundlage der Gleiteinrichtungspositionsabweichung, die durch die Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit berechnet wird, und der Positionsverstärkung, die durch die Positionsverstärkungsberechnungseinheit berechnet wird, und zum Ausgeben des berechneten Motordrehzahlbefehls zu dem Servoverstärker.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Servopresse geschaffen, bei der ein Exzenterdrehmechanismus durch einen Servomotor angetrieben wird und die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus zu einer Gleiteinrichtung über eine Verbindungstange oder ein Gelenk übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung vertikal bewegt wird, wobei die Drehung von dem Servomotor im Ansprechen auf einen Motordrehzahlbefehl gesteuert wird, der auf der Grundlage der Abweichung einer Position von der Gleiteinrichtung und einer Positionsverstärkung, die einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung entspricht, berechnet wird.
Wirkungen der vorliegenden Erfindung
Da gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der Exzenterdrehmechanismus durch einen Servomotor angetrieben wird, wird seine Drehung durch einen Servoverstärker gesteuert, der einen Motordrehzahlbefehl empfangen hat, und die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus wird zu der Gleiteinrichtung durch eine Verbindungstange oder Verbindung (Gelenk) übertragen, wodurch die Gleiteinrichtung vertikal bewegt wird, wobei die Gleiteinrichtung bei einer hohen Geschwindigkeit vertikal bewegt werden kann durch ein kontinuierliches Drehen des Servomotors, um einen Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess sauber auszuführen. Da außerdem die Drehung von dem Servomotor durch einen Motordrehzahlbefehl gesteuert wird, der auf der Grundlage der Abweichung der Position der Gleiteinrichtung und einer Positionsverstärkung berechnet wird, die einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung entspricht, kann die Gleiteinrichtung mit einer hohen Genauigkeit positioniert werden, um einen hochgenauen Prozess sauber auszuführen. Demgemäß hat die vorliegende Erfindung die Wirkung eines wahlweisen Ausführens von einem Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess und einem hochgenauen Prozess mit einer einzigen Presse. Es sollte hierbei beachtet werden, dass das Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung das Verhältnis (Vmax/V) zwischen der Geschwindigkeit V der Gleiteinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl des Servomotors konstant ist, und der maximalen Geschwindigkeit Vmax der Gleiteinrichtung, die durch diese Drehzahl erhalten wird, ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht von einer Servopresse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht von hinten von der Servopresse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 zeigt eine schematische Blockdarstellung von dem Aufbau eines Servopressensteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine Darstellung (4a), die als ein Beispiel einen Bewegungseinstellbildschirm für ein Muster „Drehung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und eine erläuternde Darstellung (4b), die den Betrieb bei dem Muster „Drehung” zeigt.
5 zeigt eine Darstellung (5a), die als ein Beispiel einen Bewegungseinstellbildschirm für ein Muster „Rückwärtsdrehung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und eine erläuternde Darstellung (5b), die einen Betrieb bei dem Muster „Rückwärtsdrehung” zeigt.
6 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Geschwindigkeitsverhältnis einer Gleiteinrichtung, dem Drehwinkel eines Zahnrades und einer Positionsverstärkung.
7 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebs von dem Servopressensteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine schematische Systemaufbaudarstellung von einer Servopresse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine erläuternde Darstellung (9a), die den Betrieb bei einem Muster „Drehung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, und eine erläuternde Darstellung (9b), die den Betrieb in einem Muster „Rückwärtsdrehung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Bezugszeichenliste

1, 1A: Servopresse
3: Gleiteinrichtung
15: Kniehebelverbindung
20, 20A: Exzenterdrehmechanismus
21: Servomotor
30: Gleiteinrichtungspositionsdetektor
40: Steuersystem
43: Servoverstärker
58: Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit
59: Positionsverstärkungsberechnungseinheit
60: Motordrehzahlbefehlseinheit
74: Verbindungstange

Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele von dem Servopressensteuersystem und dem Servopressensteuerverfahren der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 und 2 zeigen eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht bzw. eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht von hinten von einer Servopresse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei einer Servopresse 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine Gleiteinrichtung 3 im Wesentlichen an der Mitte von einem Körperrahmen so gestützt, dass sie vertikal beweglich ist. Ein Bett 4 ist unter dem Körperrahmen 2 angeordnet. Ein Gesenkhalter 5 ist an dem Bett 4 so montiert, dass er der Gleiteinrichtung 3 zugewandt ist. Eine Gewindewelle 7 für die Pressformhöheneinstellung ist drehbar in ein Loch, das an dem oberen Abschnitt der Gleiteinrichtung 3 ausgebildet ist, so eingeführt, dass der Hauptkörper der Gewindewelle 7 davor bewahrt wird, dass er herausgelangt. Die Gewindewelle 7 hat einen Gewindeabschnitt 7a, der sich nach oben erstreckt, aus der Gleiteinrichtung 3 herausgelangt und in einen Innengewindeabschnitt geschraubt ist, der an dem unteren Abschnitt eines Tauchkolbens 11 ausgebildet ist, der oberhalb des Gewindeabschnittes 7a angeordnet ist.
Ein Schneckenrad 8a sitzt an dem Außenumfang von dem Hauptkörper der Gewindewelle 7. Eine Schnecke 8b, die in das Schneckenrad 8a geschraubt ist, ist mit der Außenwelle von einem Induktionsmotor 9 durch ein Zahnrad 9a gekuppelt, wobei der Induktionsmotor 9 an der Rückseite der Gleiteinrichtung 3 befestigt ist. Hierbei ist der Induktionsmotor 9 zu einer kompakten flachen Form ausgebildet und hat in der axialen Richtung eine kurze Länge.
Der obere Abschnitt eines Tauchkolbens 11 ist an einem Ende einer ersten Verbindung 12a mit einem Zapfen 11a drehbar gekuppelt. Das andere Ende der ersten Verbindung 12a ist mit dem unteren Teil einer ersten Seite einer triaxialen Verbindung 13 mit einem Zapfen 14a drehbar gekuppelt. Der obere Teil der ersten Seite von der triaxialen Verbindung 13 ist mit einem Ende einer zweiten Verbindung 12b mit einem Zapfen 14b drehbar gekuppelt. Das andere Ende der zweiten Verbindung 12b ist mit dem oberen Teil des Körperrahmens 2 drehbar gekuppelt. Eine zweite Seite von der triaxialen Verbindung 13 ist mit einer exzentrischen Welle 28, die nachstehend beschrieben ist, drehbar gekuppelt. Somit wird eine Kniehebelverbindung 15 (die der „Verbindung” der Erfindung entspricht) hauptsächlich durch die erste Verbindung 12a, die zweite Verbindung 12b und die triaxiale Verbindung 13 gebildet.
Ein Servomotor (ein Wechselstromservomotor) 21 zum Antreiben der Gleiteinrichtung ist an einer Seitenfläche des Körperrahmens 2 befestigt, wobei die Achsenmitte in einer seitlichen Richtung der Presse zeigt. Ein Riemen 23 (ein Steuerriemen wird üblicherweise als der Riemen 23 verwendet) tritt um eine erste Riemenscheibe 22a, die an der Ausgangswelle von dem Servomotor 21 befestigt ist, und um eine zweite Riemenscheibe 22b, die an einer Zwischenwelle 24 befestigt ist, die oberhalb des Servomotors 21 drehbar angeordnet ist, wobei die Mitte ihrer Achse in eine seitliche Richtung der Presse zeigt. Eine Antriebswelle 27 ist an dem Körperrahmen 2 an einer Position oberhalb der Zwischenwelle 24 drehbar gestützt. Ein Zahnrad 26, das an einem Ende der Antriebswelle 27 befestigt ist, steht mit einem Zahnrad 25 im Zahneingriff, das an der Zwischenwelle 24 befestigt ist. Eine exzentrische Welle 28 ist im Wesentlichen an der Mitte der Antriebswelle 27 unter Betrachtung in einer axialen Richtung vorgesehen. Diese exzentrische Welle 28 ist mit der zweiten Seite der triaxialen Verbindung 13 drehbar gekuppelt. Demgemäß wird ein Exzenterdrehmechanismus 20 durch einen Kraftübertragungsmechanismus aufgebaut, der sich von der Ausgangswelle von dem Servomotor 21 bis zu der exzentrischen Welle 28 erstreckt. Der Exzenterdrehmechanismus 20 wird durch den Servomotor 21 angetrieben, und die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus 20 wird zu der Gleiteinrichtung 3 durch die Kniehebelverbindung 15 übertragen, wodurch die Gleiteinrichtung 3 nach oben und nach unten bewegt wird.
Innerhalb der Gleiteinrichtung 3 ist eine Ölkammer 6 ausgebildet, die durch die untere Endfläche der Gewindewelle 7 hermetisch geschlossen ist. Die Ölkammer 6 ist mit einem Schaltventil 16 über einen Ölpfad 6a verbunden, der innerhalb der Gleiteinrichtung 3 ausgebildet ist. Das Schaltventil 16 bewirkt ein Schalten zum Liefern von Betriebsöl zu der Ölkammer 6 bzw. zum Abgeben von Betriebsöl aus der Ölkammer 6. Während des Pressbetriebs wird das Betriebsöl, das zu der Ölkammer 6 geliefert wird, durch das Schaltventil 16 innerhalb der Ölkammer 6 gehalten, und der während der Druckbeaufschlagung ausgeübte Druck wird zu der Gleiteinrichtung 3 mittels des in der Ölkammer 6 befindlichen Öls übertragen. Wenn eine Überlastung der Gleiteinrichtung 3 auftritt und der Öldruck in der Ölkammer 6 einen spezifischen Wert überschreitet, wird dem innerhalb der Ölkammer 6 befindlichem Öl gestattet, aus einem (nicht dargestellten) Entlastungsventil zu einem Tank zurückzukehren, so dass der Druck, der an der Gleiteinrichtung 3 und an den anderen Elementen wirkt, gemindert wird, um eine Beschädigung der Gleiteinrichtung 3 und der (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Pressformen zu vermeiden.
Hinter der Gleiteinrichtung 3 ist ein Gleiteinrichtungspositionsdetektor 30 angeordnet zum Erfassen der Position der Gleiteinrichtung 3. Der Gleiteinrichtungspositionsdetektor 30 besteht aus einem Gleiteinrichtungspositionssensor 33, der aus einem linearen Sensor der kontaktfreien Art oder dergleichen besteht, und einer Positionserfassungsstange 32, die in den Hauptkörper von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 vertikal beweglich eingeführt ist und eine Skala für die Positionserfassung aufweist. Der Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ist an einem Hilfsrahmen 34 sicher befestigt, der an einer Seitenfläche von dem Körperrahmen 2 vorgesehen ist. Der Hilfsrahmen 34 ist in der vertikalen Richtung länglich. Der untere Abschnitt von dem Hilfsrahmen 34 ist an der Seitenfläche von dem Körperrahmen 2 mit einer Schraube 35 sicher befestigt, wohingegen sein oberer Abschnitt durch eine Schraube 36 so gestützt ist, dass er in einer vertikalen Richtung gleitfähig ist, wobei die Schraube 36 in ein (nicht gezeigtes) vertikales Langloch eingeführt ist. Eine Seite von dem Hilfsrahmen 34 steht mit einem vorderen und einem hinteren Stützelement 37, die als ein Paar ausgebildet sind, in Kontakt und ist durch diese gestützt. Die Positionserfassungsstange 32 ist an einer Position zwischen einer oberen und einer unteren Halterung 31, die als ein Paar ausgebildet sind, montiert, die von der oberen und der unteren Position an der Rückseite der Gleiteinrichtung zu der Seitenfläche des Körperrahmens 2 hin vorragen.
Lediglich ein Ende (das untere Ende bei diesem Ausführungsbeispiel) von dem oberen Ende und dem unteren Ende des Hilfsrahmens 34 ist an dem Körperrahmen 2 befestigt, wobei das andere Ende so gestützt ist, dass es vertikal beweglich ist, so dass der Hilfsrahmen 34 nicht durch das Ausdehnen und das Zusammenziehen des Körperrahmens 2 beeinflusst wird, die durch Temperaturschwankungen bewirkt werden. Als ein Ergebnis kann der Gleiteinrichtungspositionssensor 33 die Position der Gleiteinrichtung und die Pressformhöhe korrekt erfassen, ohne durch das Ausdehnen und das Zusammenziehen des Körperrahmens 2 beeinflusst zu werden, die durch die Temperaturschwankungen bewirkt werden.
3 zeigt eine schematische Blockdarstellung von dem Aufbau eines Servopressensteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das in 3 gezeigte Steuersystem 40 hat eine Steuereinrichtung 42 und einen Servoverstärker 43. Die Steuereinrichtung 42 gibt ein Bewegungseinstellsignal von einer Bewegungseinstelleinrichtung 41 und ein Gleiteinrichtungspositionssignal, das eine durch den Gleiteinrichtungspositionssensor 33 erfasste Gleiteinrichtungsposition anzeigt, ein. Der Servoverstärker 43 steuert die Drehzahl von dem Servomotor 21 auf der Grundlage von einem Motordrehzahlbefehlssignal, das von der Steuereinrichtung 42 ausgegeben wird.
Die Bewegungseinstelleinrichtung 41 gibt verschiedene Daten ein, um die Bewegung der Gleiteinrichtung einzustellen, und hat einen Schalter und/oder ein numerisches Tastenfeld zum Eingeben von Bewegungsdaten und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der eingegebenen Daten und der eingestellten Daten, die nach der Vollendung des Einstellens registriert (gespeichert) worden sind. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel besteht die Bewegungseinstelleinrichtung 41 aus einer programmierbaren Anzeigeeinheit mit einem so genannten Berührungsfeld und einem numerischen Tastfeld. Diese programmierbare Anzeigeeinheit ist derart ausgebildet, dass ein transparentes Berührungsschaltfeld an der Vorderseite einer grafischen Anzeigeeinheit wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigeeinheit oder eine Plasmaanzeigeeinheit angebracht ist. Die Bewegungseinstelleinrichtung 41 kann eine Dateneingabeeinheit umfassen zum Eingeben von Daten von einem externen Speichermedium wie beispielsweise eine IC-Karte, in der zuvor einstellte Bewegungsdaten gespeichert worden sind, oder eine Kommunikationsvorrichtung zum Übertragen und Empfangen von Daten über Funkwellen oder eine Kommunikationsleitung.
Diese Bewegungseinstelleinrichtung 41 ist so gestaltet, dass sie entweder „Drehung” oder „Rückwärtsdrehung” als Prozessmuster wählt und einstellt, die den Formbedingungen entsprechen, d. h. ein Gleiteinrichtungssteuermuster. Jedes Gleiteinrichtungssteuermuster ist nachstehend beschrieben.
4 zeigt eine Darstellung (4a), in der als ein Beispiel ein Bewegungseinstellbildschirm für ein Muster „Drehung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, und eine erläuternde Darstellung (4b), die einen Betrieb bei dem Muster „Drehung” zeigt. 5 zeigt eine Darstellung (5a), die als ein Beispiel einen Bewegungseinstellbildschirm für ein Muster „Rückwärtsdrehung” gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und eine erläuternde Darstellung (5b), die einen Betrieb bei dem Muster „Rückwärtsdrehung” zeigt.
Die Kreise an den linken Seiten der 4b und 5b repräsentieren jeweils die Drehbewegung von dem Zahnrad 26. Der Drehwinkel von dem Zahnrad 26, der dem oberen Totpunkt entspricht, beträgt 0° und der Drehwinkel von dem Zahnrad 26, der dem unteren Totpunkt entspricht, beträgt 180°. Die Zeitablaufdiagramme an den rechten Seiten der 4b und 5b zeigen die Änderungen bei der Position der Gleiteinrichtung, die durch die Drehbewegung von dem Zahnrad 26 bewirkt werden, und die Zeit ist an der Abszisse abgetragen, wohingegen die Position (Höhe) der Gleiteinrichtung an der Ordinate abgetragen ist.
Erläuterung des Musters „Drehung”
Da die Bewegungsdaten individuell für jede Pressform eingestellt werden, wird die Modellnummer 44 von jeder Pressform an dem in 4a gezeigten Bildschirm angezeigt. In einer Verfahrenseinstelleinheit 45 kann eines der Gleiteinrichtungssteuermuster „Drehung” bzw. „Rückwärtsdrehung” gewählt werden. Wenn der Bediener einen der transparenten Berührungsschalter, die die Musterbezeichnungen anzeigen, d. h. das Muster „Drehung” bzw. das Muster „Rückwärtsdrehung” berührt, wird die dem berührten Schalter entsprechende Musterbezeichnung hervorgehoben bzw. unterlegt (in 4a ist „Drehung” hervorgehoben), und dann wird das entsprechende Muster gewählt. Wenn das Muster „Drehung” gewählt wird, wird die Einstelleinheit für eine Standarddrehzahl 46 an dem Bildschirm angezeigt. Die Standarddrehzahl 46 repräsentiert die zulässige maximale Drehzahl von dem Servomotor 21 bei dieser Bewegung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Standarddrehzahl von dem Servomotor als ein Prozentsatz (maximaler Wert ist 100%) von einer vorbestimmten maximalen Servomotordrehzahl ausgedrückt. Dadurch wird ein Einstellen einer Drehzahl verhindert, die die maximale Servomotordrehzahl überschreitet.
Wie dies in 4b gezeigt ist, wird bei dem Muster „Drehung” der Servomotor 21 kontinuierlich bei einer spezifischen konstanten Drehzahl (d. h. bei einem Einstellwert der Standarddrehzahl 46, die üblicherweise die maximale Drehzahl des Servomotors ist) in einer Vorwärtsdrehrichtung gedreht. Dadurch wird die Bewegungskurve der Gleiteinrichtung zu einer Verbindungsbewegung (Gelenkbewegung), die von den mechanischen Abmessungen wie beispielsweise die Exzentrizität der exzentrischen Welle 28, die Länge von jeder Verbindung der Kniehebelverbindung 15 und die Beziehung zwischen der Drehmitte der exzentrischen Welle 28 und der Kniehebelverbindung 15 abhängig ist. Bei dieser Bewegung gleitet die Gleiteinrichtung 3 sanft bei einem nach unten gerichteten Hub von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt und bei einer hohen Geschwindigkeit bei einem nach oben gerichteten Hub, der dem nach unten gerichteten Hub folgt. Die Hublänge von der Gleiteinrichtung ist die maximale Hublänge S_max, die in Abhängigkeit von den vorstehend beschriebenen mechanischen Abmessungen bestimmt wird.
Erläuterung des Musters „Rückwärtsdrehung”
Wie dies in 5b gezeigt ist, wird bei dem Muster „Rückwärtsdrehung” die Vorwärtsdrehungsdrehzahl von dem Servomotor 21 in einem Bereich gesteuert, der von dem Drehwinkel θ₀ des Zahnrades 26, der einer oberen Grenzposition P₀ entspricht, die zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt eingestellt ist, bis zu einem Drehwinkel θ₂ des Zahnrades 26 reicht, der der unteren Grenzposition P₂ entspricht, die unmittelbar vor dem unteren Totpunkt eingestellt ist, und dann wird die Gleiteinrichtung 3 genau an der unteren Grenzposition P₂ positioniert und angehalten. Danach wird die Drehung des Servomotors 21 umgekehrt, um die Gleiteinrichtung 3 nach oben zu bewegen zu der oberen Grenzposition P₀ und sie dort anzuhalten. Dies wird wiederholt, wodurch die nach oben und nach unten gerichtete Bewegung der Gleiteinrichtung 3 mit einem kurzen Hub S₁ wiederholt wird, so dass die Gleiteinrichtung 3 bei der unteren Grenzposition P₂ mit einer hohen Genauigkeit positioniert werden kann.
Wie dies in 5a dargestellt ist, können bei dem Einstellbildschirm des Musters „Rückwärtsdrehung” die Anzahl an Stufen 47, die Warteposition 48, die Standardgeschwindigkeit, die Wartezeit 49 und die Zielposition 50, die Bewegungsgeschwindigkeit 51 und die Anhaltezeit 52 für jede Stufe für jede Pressform eingestellt werden, so dass eine erwünschte Bewegung in flexibler Weise gemäß den Arten an Pressformen eingestellt werden kann. Bei der Anzahl der Stufen 47 werden die Anzahl an Stufen 47a in der Geschwindigkeitssteuerzone des nach unten gerichteten Hubs und die Anzahl an Stufen 47b in der Geschwindigkeitssteuerzone des nach oben gerichteten Hubs angezeigt. Wenn die Anzahl an Stufen 47a und die Anzahl an Stufen 47b jeweils auf 1 eingestellt werden, wird die Verbindungsbewegung unter einer spezifischen konstanten Geschwindigkeitssteuerung eingestellt. Da bei dem in 5a gezeigten Beispiel die Anzahl an Stufen 47a bei dem nach unten gerichteten Hub auf 2 eingestellt ist und die Anzahl an Stufen 47b bei dem nach oben gerichteten Hub auf 1 eingestellt ist, hat der nach unten gerichtete Hub zwei Stufen an Geschwindigkeitssteuerzonen, wohingegen der nach oben gerichtete Hub eine Verbindungsbewegung durch eine Rückwärtsdrehung des Motors unter einer spezifizierten konstanten Geschwindigkeitssteuerung ist. Die Warteposition 48 ist die letzte Gleiteinrichtungsposition bei dem nach oben gerichteten Hub, d. h. die obere Grenzposition. Bei dem in 5b gezeigten Beispiel ist die Warteposition die obere Grenzposition P₀. Die Wartezeit 49 ist die Zeitdauer, während der die Gleiteinrichtung 3 an der Warteposition 48 anhält (bis zu dem Beginn des nächsten Zyklus). Bei dem in 5b gezeigten Beispiel beträgt die Wartezeit gleich 0. Die Zielposition 50 für jede Stufe bedeutet die letzte Position der Gleiteinrichtung in jeder Stufe (die auch eine Startposition für die danach folgende Stufe ist). Bei dem in 5b gezeigten Beispiel ist die erste Stufe in dem nach unten gerichteten Hub eine Zielposition P₁, ist die zweite Stufe bei dem nach unten gerichteten Hub eine Zielposition P₂ (untere Grenzposition), und der nach oben gerichtete Hub (die dritte Stufe, die in der Zeichnung gezeigt ist) ist eine Zielposition P₀ (obere Grenzposition). Die Bewegungsgeschwindigkeit 51 für jede Stufe ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Gleiteinrichtung, die in der Zone von jeder Stufe läuft, und die Anhaltezeit 52 für jede Stufe ist die Zeitspanne, bei der die Bewegung an der Endzielposition Pn anhält. Bei dem in 5b gezeigten Beispiel entspricht die Bewegungsgeschwindigkeit 51 für die zweite Stufe dem Verlauf (Neigung) der Bewegung von P₁ nach P₂ (= (P₁ – P₂)/Ta), und die Anhaltezeit 52 beträgt 0. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der nach oben gerichtete Hub so eingestellt, dass die Gleiteinrichtung 3 von der unteren Grenzposition P₂ zu der oberen Grenzposition P₀ bei der maximalen Geschwindigkeit (100%) sich nach oben bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeit 51 für jede Stufe wird als ein Prozentsatz von der maximalen Gleiteinrichtungsgeschwindigkeit ausgedrückt, die der Standardgeschwindigkeit 46 der Einstellbewegung entspricht. Nach der Vollendung des vorstehend erläuterten Einstellens wird eine Zykluszeit auf der Grundlage der Einstelldaten automatisch berechnet, und das Berechnungsergebnis wird an der Zykluszeitanzeigeeinheit 53 angezeigt.
Die Steuereinrichtung 42 hat ein Computersystem, das hauptsächlich aus einem Mikrocomputer, einem Hochgeschwindigkeitsnumerikdatenprozessor oder dergleichen besteht. Wie dies in 3 gezeigt ist, hat die Steuereinrichtung 42 verschiedene Betriebsabschnitte, wie beispielsweise einen Speicher 55, eine Bewegungseinstelleinheit 56, eine Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57, eine Gleiteinrichtunspositionsabweichungsberechnungseinheit 58, eine Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 und eine Motordrehzahlbefehlseinheit 60.
Der Speicher 55 speichert Bewegungsdaten, die durch die Bewegungseinstelleinrichtung 41 entsprechend ihrer zugehörigen Modellnummer 44 eingestellt werden (siehe die 4a und 5a) und speichert für die Gleiteinrichtungssteuerung Daten über die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Servomotors 21 (der Drehwinkel von dem Zahnrad 26) und der Position von der Gleiteinrichtung. Die Daten über die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Servomotors 21 (der Drehwinkel von dem Zahnrad 26) und der Position der Gleiteinrichtung wird durch einen Funktionsausdruck erhalten, der durch mechanische Abmessungen bestimmt wird, wie beispielsweise die Längen der Verbindungen 12a, 12b, 13 der Kniehebelverbindung 15, die Exzentrizität von der exzentrischen Welle 28 und die Beziehung zwischen der Drehmitte der exzentrischen Welle 28 und der Kniehebelverbindung 15. Der Funktionsausdruck kann so, wie er ist, gespeichert werden, oder in der Form von Tabellendaten gespeichert werden.
Die Bewegungseinstelleinheit 56 hat die Funktion zum Bestimmen eines Bewegungsrepräsentanten aus der Beziehung zwischen der Steuerausführzeit t und der Gleitposition P auf der Grundlage eines Gleiteinrichtungssteuermusters, das durch die Bewegungseinstelleinrichtung 41 eingestellt wird, und der Bewegungsdaten, die dem Gleiteinrichtungssteuermuster entsprechen.
Die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinrichtung 57 hat die Funktion zum Berechnen eines Gleiteinrichtungspositionsbefehls (rp) für jede vorbestimmte Servozykluszeit, um so die Gleiteinrichtung 3 gemäß der Gleitbewegung zu bewegen, die durch die Bewegungseinstelleinheit 56 eingestellt wird.
Die Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinrichtung 58 hat die Funktion zum Berechnen der Abweichung (εp) der Position der Gleiteinrichtung 3, die durch ein Gleiteinrichtungspositionserfassungssignal (Sp) angezeigt wird, das von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ausgegeben wird, ausgehend von dem Gleiteinrichtungspositionsbefehl (rp), das von der Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinrichtung 57 ausgegeben wird.
Da im Übrigen das Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung 3 sich ändert, wie dies durch die Gleiteinrichtungsgeschwindigkeitsverhältniskurve SL in 6 gezeigt ist, in Bezug auf Änderungen bei der Stellung von der Kniehebelverbindung 15 d. h. Änderungen bei dem Drehwinkel θ des Zahnrades 26, nimmt die Abweichung der Position der Gleiteinrichtung 3 relativ ab, wenn die Gleiteinrichtung 3 sich der unteren Grenzposition P₂ des Hubs nähert (siehe 5b). Um die relative Abnahme der Abweichung der Position der Gleiteinrichtung 3 zu kompensieren, ist das erste Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass die Positionsverstärkungskurve, die mit GL in 6 gezeigt ist, eingestellt wird, und die Positionsverstärkung G(θ) in Bezug auf die Berechnung von dem Motordrehzahlbefehl variiert wird auf der Grundlage des Drehwinkels θ von dem Zahnrad 26. Es sollte hierbei beachtet werden, dass das Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung 3, das vorstehend aufgezeigt ist, das Verhältnis (Vmax/V) zwischen der Geschwindigkeit V der Gleiteinrichtung 3 zu einem bestimmten Zeitpunkt, bei dem die Drehzahl von dem Servomotor 21 konstant ist, d. h. wenn das Zahnrad 26 bei einer konstanten Drehzahl angetrieben wird, und der maximalen Geschwindigkeit Vmax der Gleiteinrichtung 3 ist, die durch die vorstehend erwähnte Drehzahl erreichbar ist. Mit dem Bezugszeichen Gs in 6 ist ein Referenzeinstellwert für die Positionsverstärkung gezeigt.
Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die Positionsverstärkungskurve GL eine Kurve, die durch eine lineare Interpolation von einer erwünschten Anzahl an Schaltpunkten (Punkte a bis g an der Kurve GL) der Positionsverstärkung G(θ) relativ zu dem Drehwinkel θ des Zahnrades 26 erhalten wird, wobei diese Schaltpunkte in der Nähe der Gleiteinrichtungsgeschwindigkeitsverhältniskurve SL eingestellt sind. Die Positionsverstärkungskurve GL ist in der Form einer Tabelle in dem Speicher 55 gespeichert. Die Drehzahl von dem Servomotor 21 hat Absatzbereiche in einigen Fällen in Abhängigkeit von der Einstellung der Positionsverstärkung, so dass der Wert von dem Momentstrom sich von der Plusseite zu der Minusseite umgekehrt (invers) plötzlich ändert, und zu diesem Zeitpunkt kann ein starker anormaler Ton innerhalb der Kraftübertragungsbahn an der stromabwärtigen Seite von dem Servomotor 21 auftreten. Es wird vermutet, dass das Auftreten von einem derartigen anormalen Ton darauf zurückführbar ist, dass die Positionsverstärkung unsanft geschaltet worden ist oder die Positionsverstärkungskurve außerhalb der Linie der Gleitgeschwindigkeitsverhältniskurve SL eingestellt worden ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird das vorstehend erläuterte Problem überwunden, indem die gebogenen Abschnitte (die Bereiche in der Nähe der Schaltpunkte b bis f) von der Positionsverstärkungskurve GL so stumpf wie möglich gestaltet werden und die Positionsverstärkungskurve GL so eingestellt wird, dass sie sich unveränderlich unter und entlang der Gleiteinrichtungsgeschwindigkeitsverhältniskurve SL erstreckt. In dieser Weise werden die Schwankungen bei der Drehzahl des Motors und dem Momentstrom verringert, wodurch der anormale Ton verringert wird, der in der Kraftübertragungsbahn auftritt.
Die Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 hat folgende Funktion. Genauer gesagt liest die Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 die Tabellendaten von der Positionsverstärkung (θ) gemäß 6 aus dem Speicher 55 und erzielt den Drehwinkel θ von dem Zahnrad 26 mit einer linearen Beziehung zu dem Drehwinkel des Servomotors 21 im Ansprechen auf ein Signal von einer Drehcodiereinrichtung 61 zum Erfassen des Drehwinkels und der Drehzahl von dem Servomotor 21. Dann berechnet sie die Positionsverstärkung G(θ) entsprechend dem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung 3, indem die Positionsverstärkungskurve GL mit dem erhaltenen Drehwinkel θ von dem Zahnrad 26 nachgeschaut wird.
Die Motordrehzahlbefehlseinheit 60 gibt die Positionsverstärkung G(θ) aus der Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 ein und bewirkt ein Berechnen von einem Motordrehzahlbefehl rm auf der Grundlage dieser Positionsverstärkung G (θ) und einer Gleiteinrichtungspositionsabweichung εp, die von der Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit 58 ausgegeben wird.
Der Servoverstärker 43 berechnet die Abweichung εs von einem Rückführwert S θ einer Motordrehzahl, die von der Drehcodiereinrichtung 61 ausgegeben wird, von dem Motordrehzahlbefehl rm, der von der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 ausgegeben wird, und bewirkt ein Steuern der Drehzahl von dem Servomotor 21, indem ein Motorstrom (Stromstärke) Cm auf der Grundlage der berechneten Motordrehzahlabweichung εs gesteuert wird.
7 zeigt ein Flussdiagramm von dem Betrieb des Servopressensteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 ist nachstehend der Betrieb von dem Steuersystem 40 beschrieben.
S1 bis S3: Zunächst stellt die Bewegungseinstelleinrichtung 41 als den Inhalt des auszuführenden Vorgangs ein Gleiteinrichtungssteuermuster (Muster „Drehung” oder Muster „Rückwärtsdrehung”), das durch den Bediener gewählt worden ist, und Gleiteinrichtungsbewegungsdaten ein, die die Prozessbedingungen erfüllen, die gemäß dem gewählten Gleiteinrichtungssteuermuster (S1) eingestellt werden. Dann liefert die Bewegungseinstelleinheit 56 die Gleiteinrichtungsbewegungsdaten, die bei dem Schritt S1 eingestellt worden sind, zu dem bei dem Schritt S1 gewählten und eingestellten Gleiteinrichtungssteuermuster, wodurch eine Gleitbewegung eingestellt wird, die dem Gleiteinrichtungssteuermuster entspricht (S2). Anschließend wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob ein Startsignal zu der Steuereinrichtung 42 eingegeben worden ist (S3), und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Schritt S3 wiederholt, bis ein Startsignal eingegeben wird. Hierbei kann das Startsignal von einem Startschalter, der an dem (nicht dargestellten) Bedienfeld der Presse vorgesehen ist, oder von einer (nicht dargestellten) Pressenlinienhandhabungssteuereinrichtung hoher Ordnung ausgegeben werden.
S4: Wenn bei dem Schritt S3 bestimmt worden ist, dass ein Startsignal zu der Steuereinrichtung 42 eingegeben worden ist, wird die Position und die Geschwindigkeit der Gleiteinrichtung 3 so gesteuert, dass die Gleiteinrichtung 3 sich gemäß der Gleitbewegung bewegt, die bei dem Schritt S2 eingestellt worden ist.
Wenn die bei dem Schritt S2 eingestellte Gleitbewegung die in 4b gezeigte Gleitbewegung ist, anders ausgedrückt, wenn das bei dem Schritt 1 eingestellte Gleiteinrichtungssteuermuster das Muster „Drehung” ist, berechnet die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 einen Gleiteinrichtungspositionsbefehl für jede spezifische Servozykluszeit, damit sich die Gleiteinrichtung 3 gemäß der in 4b gezeigten Gleitbewegung bewegt. Die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 gibt diesen Gleiteinrichtungspositionsbefehl dann zu der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 aus. Die Motordrehzahlbefehlseinheit 60 gibt einen Motordrehzahlbefehl zu dem Servoverstärker 43 aus, wobei der Motordrehzahlbefehl berechnet wird, indem die Gleiteinrichtungspositionsabweichung (d. h. die Abweichung von dem Gleiteinrichtungspositionserfassungssignal, das von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ausgegeben wird, von dem Gleiteinrichtungspositionsbefehl, der von der Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 ausgegeben wird) mit einer spezifizierten Positionsverstärkung (G = Verstärkungsfaktor) multipliziert wird. Der Servoverstärker 43 steuert den Motorstrom auf der Grundlage der Abweichung einer Motordrehzahl, die durch die Drehcodiereinrichtung 61 erfasst wird, von dem Motordrehzahlbefehl, der von der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 ausgegeben wird, wodurch die Drehung von dem Servomotor 21 gesteuert wird. Der Servomotor 21 unter einer derartigen Drehsteuerung betätigt den Exzenterdrehmechanismus 20, dessen Drehleistung wiederum zu der Gleiteinrichtung 3 über die Kniehebelverbindung 15 so übertragen wird, dass sich die Gleiteinrichtung 30 gemäß der Gleitbewegung bewegt, die in 4b gezeigt ist.
Wenn die bei dem Schritt S2 eingestellte Gleitbewegung die in 5b gezeigte Gleitbewegung ist, d. h. wenn das bei dem Schritt S1 eingestellte Gleiteinrichtungssteuermuster das Muster „Rückwärtsbewegung” ist, berechnet die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 einen Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp für jede bestimmte Servozykluszeit derart, dass die Gleiteinrichtung 30 sich gemäß der in 5b gezeigten Gleitbewegung bewegt, und sie gibt diesen Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp zu der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 aus. Die Motordrehzahlbefehlseinheit 60 gibt den Motordrehzahlbefehl rm zu dem Servoverstärker 43 aus, wobei der Motordrehzahlbefehl rm auf der Grundlage der Abweichung εp von dem Gleiteinrichtungspositionserfassungssignal SP berechnet wird, das von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ausgegeben wird, von dem Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp, der von der Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 ausgegeben wird, und auf der Grundlage der Positionsverstärkung G(θ), die bei der Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 berechnet wird. Der Servoverstärker 43 steuert den Motorstrom Cm auf der Grundlage der Abweichung εs der Motordrehzahl Sθ, die durch die Drehcodiereinrichtung 61 erfasst wird, und von dem Motordrehzahlbefehl rm, der von der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 ausgegeben wird, wodurch die Drehung von dem Servomotor 21 gesteuert wird. Der Servomotor 21 unter einer derartigen Drehsteuerung betätigt den Exzenterdrehmechanismus 20, dessen Drehleistung wiederum zu der Gleiteinrichtung 3 durch die Kniehebelverbindung 15 so übertragen wird, dass die Gleiteinrichtung 30 sich gemäß der Gleitbewegung bewegt, die in 5b gezeigt ist.
S5 bis S6: Es wird überprüft, um zu bestimmen, ob ein Anhaltesignal von dem Bedienfeld der Presse, der Pressenleitungshandhabungssteuereinrichtung oder dergleichen ausgelöst worden ist (S5), und wenn dies nicht der Fall ist, werden die Prozesse bei den Schritten S4 und S5 wiederholt, bis ein Anhaltesignal ausgelöst wird. Beim Auslösen eines Anhaltesignals hält die Gleiteinrichtung 3 bei der oberen Grenzposition oder dem oberen Totpunkt an, der als die Warteposition eingestellt ist, wodurch der Betrieb der Presse angehalten wird (S6). Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann beim Wählen und Einstellen des Musters „Drehung” als das Gleiteinrichtungssteuermuster die Gleiteinrichtung 3 nach oben und nach unten bei einer hohen Geschwindigkeit bei kontinuierlicher Drehung des Servomotors 21 so bewegt werden, dass ein Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess sauber ausgeführt werden kann. Wenn das Muster „Rückwärtsdrehung” als das Gleiteinrichtungssteuermuster gewählt und eingestellt wird, wird die Drehung von dem Servomotor 21 durch den Motordrehzahlbefehl rm gesteuert, der auf der Grundlage der Positionsabweichung εp der Gleiteinrichtung 3 und der Positionsverstärkung G(θ), die dem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung 3 entspricht, berechnet wird. Daher kann die Gleiteinrichtung 3 genau bei der unteren Grenzposition P₂ positioniert werden, so dass ein Hochgenauigkeitsprozess, der bei einem Prägen und bei einem Präzisionsformen anwendbar ist, bei denen eine hohe Genauigkeit bei der Positionierung der Gleiteinrichtung an der unteren Grenzposition erforderlich ist, sauber ausgeführt werden kann. Demgemäß hat das erste Ausführungsbeispiel die Wirkung eines wahlweise erfolgenden Ausführens von einem Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess und einem Hochgenauigkeitsprozess mit einer einzigen Presse.
Zweites Ausführungsbeispiel
8 zeigt eine schematische Systemaufbaudarstellung von einer Servopresse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 zeigt eine erläuternde Darstellung (9a), die einen Betrieb bei einem Muster „Drehung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, und eine erläuternde Darstellung (9b), bei der ein Betrieb bei einem Muster „Rückwärtsdrehung” gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Kreise an den linken Seiten der 9a und 9b zeigen jeweils die Drehbewegung von einem Zahnrad 72 (das nachstehend beschrieben ist), und der Drehwinkel von dem Zahnrad 72, der dem oberen Totpunkt entspricht, beträgt 0°, wohingegen der Drehwinkel von dem Zahnrad 72, der dem unteren Totpunkt entspricht, 180° beträgt. Die Zeitablaufdiagramme an den rechten Seiten der 9b und 9b zeigen jeweils Änderungen bei der Position der Gleiteinrichtung, die durch die Drehbewegung des Zahnrades 72 bewirkt werden, und die Zeit ist an der Abszisse abgetragen, wohingegen die Position (die Höhe) der Gleiteinrichtung an der Ordinate abgetragen ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel tragen die Teile, die im wesentlichen gleich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, die gleichen Bezugszeichen, und eine detaillierte Beschreibung von ihnen unterbleibt. In der nachstehend dargelegten Beschreibung sind die Punkte, die sich von dem Ausführungsbeispiel unterscheiden, hauptsächlich erläutert.
8 zeigt eine Servopresse 1A, bei der die Drehleistung des Servomotors 21 zu einer Kurbelwelle 73 über ein Zahnrad 71, das an der Abgabewelle des Servomotors 21 befestigt ist, und das Zahnrad 72 übertragen wird, das mit dem Zahnrad 71 in Zahneingriff steht. Somit wird ein Exzenterdrehmechanismus 20A durch einen Kraftübertragungsmechanismus gebildet, der sich von der Abgabewelle des Servomotors 21 bis zu der Kurbelwelle 73 erstreckt. Die Gleiteinrichtung 3 ist an der Kurbelwelle 73 über eine Verbindungstange 74 vertikal beweglich gekuppelt. Die Drehleistung von dem Servomotor 21, die zu der Kurbelwelle 73 übertragen wird, bewirkt ein nach oben und nach unten erfolgendes Bewegen der Gleiteinrichtung 3.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel speichert der Speicher 55 bei der Steuereinrichtung 42 die Daten über die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Servomotors 21 (d. h. der Drehwinkel von dem Zahnrad 72) und der Position der Gleiteinrichtung 3. Diese Beziehungsdaten werden von der trigonometrischen Funktion der Exzentrizität (der Drehradius der Kurbelwelle 73) von dem Kurbelwellenmechanismus, der Länge der Verbindungstange 74 und dem Drehwinkel der Kurbelwelle 73 (der Drehwinkel von dem Zahnrad 72) erhalten. Dieser Funktionsausdruck kann so, wie er ist, oder alternativ in der Form von Tabellendaten gespeichert werden.
Wenn das durch die Bewegungseinstelleinrichtung 41 eingestellte Gleiteinrichtungssteuermuster das Muster „Drehung” ist, stellt die Bewegungseinstelleinheit 56 die in 9a gezeigte Gleitbewegung ein. Wenn andererseits das durch die Bewegungseinstelleinrichtung 41 eingestellte Gleitsteuermuster das Muster „Rückwärtsdrehung” ist, stellt die Bewegungseinstelleinheit 56 die Gleitbewegung ein, die in 9b gezeigt ist.
Wenn die Steuereinrichtung 42 ein Startsignal unter der Bedingung eingibt, dass die Bewegungseinstelleinrichtung 41 das Muster „Drehung” als das Gleiteinrichtungssteuermuster gewählt und eingestellt hat und die Bewegungseinstelleinheit 56 die in 9a gezeigte Gleiteinrichtungsbewegung eingestellt hat, berechnet die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 einen Gleiteinrichtungspositionsbefehl für jede bestimmte Servozykluszeit derart, dass die Gleiteinrichtung 3 sich in Übereinstimmung mit der in 9a gezeigten Gleitbewegung bewegt, und sie gibt diesen Gleiteinrichtungspositionsbefehl zu der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 aus. Die Motordrehzahlbefehlseinheit 60 gibt einen Motordrehzahlbefehl zu dem Servoverstärker 43 aus, wobei der Motordrehzahlbefehl berechnet wird, indem eine Gleiteinrichtungspositionsabweichung (d. h. die Abweichung von einem Gleiteinrichtungspositionserfassungssignal, das von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ausgegeben wird, und von dem Gleiteinrichtungspositionsbefehl, der von der Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 ausgegeben wird) mit einer spezifischen Positionsverstärkung multipliziert wird. Der Servoverstärker 43 steuert den Motorstrom auf der Grundlage der Abweichung einer Motordrehzahl, die durch die Drehcodiereinrichtung 61 erfasst wird, und aus dem Motordrehzahlbefehl, der von der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 ausgegeben wird, wodurch die Drehung von dem Servomotor 21 gesteuert wird. Der Servomotor 21 unter einer derartigen Drehsteuerung betätigt den Exzenterdrehmechanismus 20A, dessen Drehleistung wiederum zu der Gleiteinrichtung 3 durch die Verbindungstange 74 so übertragen wird, dass die Gleiteinrichtung 3 sich gemäß der in 9a gezeigten Gleitbewegung bewegt.
Wenn andererseits die Steuereinrichtung 42 ein Startsignal unter der Bedingung eingibt, dass die Bewegungseinstelleinrichtung 41 das Muster „Rückwärtsdrehung” als das Gleitsteuermuster gewählt und eingestellt hat und die Bewegungseinstelleinheit 56 die in 9b gezeigte Gleiteinrichtungsbewegung eingestellt hat, berechnet die Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 einen Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp für jede bestimmte Servozykluszeit derart, dass die Gleiteinrichtung 3 sich in Übereinstimmung mit der in 9b gezeigten Gleitbewegung bewegt, und sie gibt diesen Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp zu der Motorbefehlseinheit 60 aus. Die Motordrehzahlbefehlseinheit 60 gibt einen Motordrehzahlbefehl rm zu dem Servoverstärker 43 aus, wobei der Motordrehzahlbefehl rm auf der Grundlage der Abweichung εp des Gleiteinrichtungspositionserfassungssignals SP, das von dem Gleiteinrichtungspositionssensor 33 ausgegeben wird, von dem Gleiteinrichtungspositionsbefehl rp, der von der Gleiteinrichtungspositionsbefehlsberechnungseinheit 57 ausgegeben wird, und auf der Grundlage einer Positionsverstärkung G(θ) berechnet wird, die in der Positionsverstärkungsberechnungseinheit 59 berechnet wird. Der Servoverstärker 43 steuert einen Motorstrom Cm auf der Grundlage der Abweichung εs einer Motordrehzahl Sθ, die durch die Drehcodiereinrichtung 61 erfasst wird, und von dem Motordrehzahlbefehl rm, der von der Motordrehzahlbefehlseinheit 60 ausgegeben wird, wodurch die Drehung von dem Servomotor 21 gesteuert wird. Der Servomotor 21 unter einer derartigen Drehsteuerung betätigt den Exzenterdrehmechanismus 20A, dessen Drehleistung wiederum zu der Gleiteinrichtung 3 über die Verbindungstange 74 so übertragen wird, dass die Gleiteinrichtung 3 sich in Übereinstimmung mit der in 9b gezeigten Gleitbewegung bewegt.
Wenn gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Muster „Drehung” als das Gleitsteuermuster gewählt und eingestellt wird, kann die Gleiteinrichtung 3 bei einer hohen Geschwindigkeit bei kontinuierlicher Drehung des Servomotors 21 so nach oben und nach unten bewegt werden, dass ein Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess ausgeführt werden kann. Wenn das Muster „Rückwärtsdrehung” als das Gleiteinrichtungssteuermuster gewählt und eingestellt wird, wird die Drehung von dem Servomotor 21 durch den Motordrehzahlbefehl rm gesteuert, der auf der Grundlage der Positionsabweichung εp der Gleiteinrichtung 3 und der Positionsverstärkung G(θ), die dem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung 3 entspricht, berechnet wird. Daher kann die Gleiteinrichtung 3 genau an der unteren Grenzposition P₂ positioniert werden, so dass ein Hochgenauigkeitsprozess, der bei einem Prägen und einem Präzisionsformen anwendbar ist, bei denen eine hohe Genauigkeit beim Positionieren der Gleiteinrichtung an der unteren Grenzposition erforderlich ist, genau ausgeführt werden kann. Demgemäß hat das zweite Ausführungsbeispiel die Wirkung eines wahlweisen Ausführens von einem Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozess und einem Hochgenauigkeitsprozess mit einer einzigen Presse.

Claims

System zum Steuern einer Servopresse (1), bei der ein Exzenterdrehmechanismus (20) durch einen Servomotor (21) angetrieben wird, dessen Drehung durch einen Servoverstärker (43) gesteuert wird, der einen Motordrehzahlbefehl empfängt, und wobei die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus (20) zu einer Gleiteinrichtung (3) über eine Verbindungstange (74) oder ein Gelenk übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung (3) vertikal bewegt wird, wobei das System folgendes aufweist: (a) einen Gleiteinrichtungspositionsdetektor (30) zum Erfassen einer Position der Gleiteinrichtung (3); (b) eine Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit (58) zum Berechnen der Abweichung der Gleiteinrichtungsposition, die durch den Gleiteinrichtungspositionsdetektor (30) erfasst wird, von einer Zielgleiteinrichtungsposition; (c) eine Positionsverstärkungsberechnungseinheit (59) zum Berechnen einer Positionsverstärkung gemäß einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung (3); und (d) eine Motordrehzahlbefehlseinheit (60) zum Berechnen eines Motordrehzahlbefehls auf der Grundlage der Gleiteinrichtungspositionsabweichung, die durch die Gleiteinrichtungspositionsabweichungsberechnungseinheit (58) berechnet wird, und der Positionsverstärkung, die durch die Positionsverstärkungsberechnungseinheit (59) berechnet wird, und zum Ausgeben des berechneten Motordrehzahlbefehls zu dem Servoverstärker (43).
Verfahren zum Steuern einer Servopresse (1), bei der ein Exzenterdrehmechanismus (20) durch einen Servomotor (21) angetrieben wird und die Drehleistung von dem Exzenterdrehmechanismus (20) zu einer Gleiteinrichtung (3) über eine Verbindungstange (74) oder ein Gelenk übertragen wird, wodurch die Gleiteinrichtung (3) vertikal bewegt wird, wobei die Drehung von dem Servomotor (21) im Ansprechen auf einen Motordrehzahlbefehl gesteuert wird, der auf der Grundlage einer Abweichung einer Position von der Gleiteinrichtung (3) und einer Positionsverstärkung, die einem Geschwindigkeitsverhältnis der Gleiteinrichtung (3) entspricht, berechnet wird.