DE112006000606T5

DE112006000606T5 - Ziehkissen-Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE112006000606T5
Application number: DE112006000606T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Komatsu Suzuki
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: CN101142038A; WO2006098257A1; US7739894B2; DE112006000606B4; DE112006000606B9; JP2006255743A; JP4820564B2; US20090078016A1; CN101142038B

Abstract

Ziehkissen-Steuereinrichtung, die umfasst:
eine Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit, die ein Druckbefehlssignal in Übereinstimmung mit einem Druckzielwert auf der Basis eines vorbestimmten Druckmusters ausgibt,
eine Drucksteuereinheit, die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal auf der Basis des Druckbefehlssignals ausgibt,
eine Geschwindigkeitssteuereinheit, die ein Motorstrom-Befehlssignal auf der Basis des Geschwindigkeitsbefehlssignals ausgibt, und
einen Servoverstärker, der einen elektrischen Strom in Übereinstimmung mit dem Motorstrom-Befehlssignal zu einem elektrischen Servomotor zuführt, der ein Ziehkissen antreibt,
wobei der Druckzielwert des Druckmusters umfasst:
einen niedrigen Druckzielwert, dem ein erhöhter Kissendruck zuerst folgt,
einen hohen Druckzielwert in Entsprechung zu einem erforderlichen Kissendruck zum Halten eines Werkstücks, und
einen komplementären Zielwert, dem der Kissendruck mit einer im wesentlichen linearen Erhöhungsrate für eine vorbestimmte Zeitdauer folgt, bis der Kissendruck den niedrigen Druckzielwert überschreitet und den hohen Druckzielwert erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ziehkissen-Steuereinrichtung einer Pressmaschine, die für ein Ziehen oder ähnliches verwendet wird, und insbesondere eine Ziehkissen-Steuereinrichtung, die den Betrieb eines Ziehkissenpolsters synchron zu der Bewegung eines Schlittens steuert.
Stand der Technik
Zum Beispiel ist eine Ziehkissen-Steuereinrichtung bekannt, die in dem Patentdokument 1 beschrieben wird und eine nach oben und nach unten gerichtete Bewegung eines durch einen elektrischen Servomotor angetriebenen Ziehkissenpolsters steuert. In der Ziehkissen-Steuereinrichtung des Patentdokuments 1 wird eine in einem Ziehkissenpolster erzeugte Last (ein Druck; nachfolgend wird dieser Druck als „Kissendruck" bezeichnet) auf der Basis eines elektrischen Stromwerts des elektrischen Servomotors erhalten, wobei der elektrische Servomotor derart gesteuert wird, dass der erhaltene Kissendruck einem Druckmuster eines voreingestellten Kissendrucks folgt.
Das in dem Patentdokument 1 angegebene Druckmuster weist die Form einer frei geformten Kurve auf, wobei der Kissendruck an einem Zeitpunkt, zu dem eine obere Form ein Werkstück kontaktiert, sanft zu steigen beginnt, einen maximalen Zieldruck erreicht und dann sanft sinkt.
[Patentdokument] JP-A-10-202327
Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Je nach den Bedingungen für eine Verarbeitung wie etwa ein Ziehen ist es erforderlich, dass der Kissendruck schnell einen relativ hohen vorbestimmten Zieldruck ab dem Zeitpunkt erreicht, zu dem die obere Form das Werkstück kontaktiert. Um einen derartigen Zieldruck schnell zu erreichen, muss das Druckmuster bereits den vorbestimmten Zieldruck zu dem Zeitpunkt angeben, zu dem die obere Form das Werkstück kontaktiert.
Bei dem Versuch, schnell einen dem hohen Zieldruck entsprechenden Kissendruck zu erzeugen, kann jedoch ein Überschwingen auftreten, wobei der tatsächlich erzeugte Kissendruck den Zieldruck weit überschreitet und sich anschließend nach unten dem Zieldruck annähert. Aufgrund der durch dieses Überschwingen verursachten Fluktuationen im Druck kann das Werkstück nicht zuverlässig gehalten werden, was eine Verschlechterung der Formpräzision oder ein fehlerhaftes Formen zur Folge haben kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ziehkissen-Steuereinrichtung anzugeben, die schnell einen zum Halten des Werkstücks erforderlichen großen Kissendruck erzeugen kann und die Fluktuationen im Kissendruck unterdrücken kann, sodass das Formen zufriedenstellend durchgeführt werden kann.
Problemlösung
Eine Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit, die ein Druckbefehlssignal in Entsprechung zu einem Druckzielwert auf der Basis eines vorbestimmten Druckmusters ausgibt; eine Drucksteuereinheit, die ein Geschwindigkeitsbefehlssignal auf der Basis des Druckbefehlssignals ausgibt; eine Geschwindigkeitssteuereinheit, die einen Motorstrombefehl auf der Basis des Geschwindigkeitsbefehlssignals ausgibt; und einen Servoverstärker, der einen elektrischen Strom in Übereinstimmung mit dem Motorstrom-Befehlssignal zu einem elektrischen Servomotor zuführt, der ein Ziehkissen antreibt. In der Ziehkissen-Steuereinrichtung sind ein niedriger Druckzielwert, dem ein erhöhter Kissendruck zuerst folgt, ein hoher Druckzielwert, der einem erforderlichen Kissendruck zum Halten eines Werkstücks entspricht, und ein komplementärer Zielwert, dem der Kissendruck mit einer im wesentlichen linearen Erhöhungsrate für eine vorbestimmte Zeitdauer folgt, bis der Kissendruck den niedrigen Druckzielwert überschreitet und den hohen Druckzielwert erreicht, als Druckzielwerte des Druckmusters vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Druckbefehlssignal, dass in Entsprechung zu dem Druckzielwert aus der Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit ausgegeben wird, in der Drucksteuereinheit zu einem Geschwindigkeitsbefehlssignal gewandelt, dann in der Geschwindigkeitssteuereinheit zu dem Motorstrom-Befehlssignal gewandelt und dann durch den Servoverstärker zu einem elektrischen Stromwert gewandelt, der zu dem elektrischen Servomotor geführt wird. Der elektrische Servomotor wird durch den elektrischen Stromwert betrieben, um einen vorbestimmten Kissendruck zu erzeugen.
Als Druckzielwerte werden ein niedriger Druckzielwert, ein komplementärer Zielwert und ein hoher Druckzielwert gesetzt, denen der Kissendruck in dieser Reihenfolge folgt. Insbesondere wenn die obere Form das Werkstück kontaktiert, erhöht sich der Kissendruck zuerst, um dem niedrigen Druckzielwert zu folgen. Aus dieser Erhöhung resultiert, dass der Kissendruck, nachdem er den niedrigen Druckzielwert erreicht hat, den niedrigen Druckzielwert leicht überschwingend überschreitet. Der Kissendruck, der den niedrigen Druckzielwert überschritten hat, folgt weiterhin dem komplementären Zielwert, um sich linear zu erhöhen und den hohen Druckzielwert zu erreichen. Ein Überschwingen tritt auch auf, wenn der Kissendruck den hohen Druckzielwert erreicht. Die Überschwingungsgröße ist jedoch viel kleiner als die Überschwingungsgröße in dem Fall, dass der Kissendruck sofort ab dem Zeitpunkt, zu dem die obere Form das Werkstück kontaktiert, zu dem hohen Druckzielwert geht.
Es ist also möglich, die Überschwingungsgröße zu reduzieren, wenn der Kissendruck sich dem erforderlichen hohen Druckzielwert zum Halten des Werkstücks nähert, sodass Fluktuationen im Druck unterdrückt werden können, um ein hervorragendes Formen realisieren. Wenn der Kissendruck den niedrigen Druckzielwert erreicht, nähert sich der Kissendruck nicht dem niedrigen Druckzielwert, sondern erhöht sich weiterhin linear und nähert sich dem hohen Druckzielwert. Im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kissendruck sich sofort dem hohen Druckzielwert nähert, ist die Verzögerung nicht so groß, sodass der erforderliche Kissendruck zum Halten des Werkstücks schnell erzeugt werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Pressmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines primären Teils entlang der Pfeillinie A-A von 1.
3 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Hydraulikdiagramm zu dem Ziehkissen.
5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines Schlittens und eines Ziehkissenpolsters zeigt.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zieldruck und einen erzeugten Druck (Kissendruck) zeigt.
8 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen einem niedrigen Druckzielwert und dem erzeugten Druck zeigt.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen einem hohen Druckzielwert und dem erzeugten Druck zeigt.
10 ist eine erläuternde Ansicht, die die Beziehung zwischen einem Druckmuster und dem erzeugten Druck in der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Diagramm, das eine erste Modifikation des Ziehkissens zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine zweite Modifikation des Ziehkissens zeigt.
15 ist ein Diagramm, das einen anderen Teil der zweiten Modifikation zeigt.

9: Werkstück
13, 13A, 13B: Ziehkissen
21: elektrischer Servomotor
40: Ziehkissen-Steuereinrichtung
42: Servoverstärker
48: Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit
50: Drucksteuereinheit
53: Geschwindigkeitssteuereinheit
56: Druckmuster
75: Linear-Servomotor (elektrischer Servomotor)
Pc: Druckbefehlssignal
vpc: Geschwindigkeitsbefehlssignal
ic: Motorstrom-Befehlssignal
i: Motorstrom (elektrischer Strom)
PL: niedriger Druckzielwert
PH: hoher Druckzielwert
PC: komplementärer Zielwert
T2: Zeit

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden werden spezifische Ausführungsformen einer Ziehkissen-Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen gezeigt.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Druckmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Schnittansicht eines primären Teils entlang der Pfeillinie A-A von 1. 3 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß der ersten Ausführungsform.
1 zeigt eine Pressmaschine 1, die mit einem Schlitten 4, der durch einen Schlittenantriebsmechanismus 3 an einem Hauptkörperrahmen 2 nach oben und nach unten bewegt wird, sowie mit einem Polster 6, das gegenüber dem Schlitten 4 an einem Bett 5 montiert ist, ausgestattet ist. Eine obere Form 7 ist an der unteren Seite des Schlittens 4 montiert, und eine untere Form 8 ist an der oberen Seite des Polsters 6 montiert. Eine Pressarbeit (ein Ziehen) wird an einem zwischen der oberen Form 7 und der unteren Form 8 angeordneten Werkstück 9 durch eine nach oben und nach unten gerichtete Bewegung des Schlittens 4 durchgeführt.
Bei diesem Aufbau ist das Ziehkissen 13 in dem Bett 5 eingebaut. Das Ziehkissen 13 umfasst eine erforderliche Anzahl von Ziehkissenzapfen 14, ein Ziehkissenpolster 15, das derart durch das Bett 5 gehalten wird, dass es sich nach oben und nach unten bewegen kann, und Ziehkissenpolster-Antriebsmechanismen 16 zum Heben und Senken des Ziehkissenpolsters 15.
Die Ziehkissenzapfen 14 erstrecken sich vertikal durch Durchgangslöcher in dem Polster 6 und der unteren Form 8. Das obere Ende jedes Polsterzapfens 14 stößt gegen einen Niederhalter 17, der in einer Vertiefung der unteren Form 8 angeordnet ist, und das untere Ende stößt gegen das Formpolsterkissen 15.
Wie in 2 gezeigt sind zwischen jeder Seitenfläche des Ziehkissenpolsters 15 und der gegenüberliegenden Innenwandfläche des Betts 5 ein oder mehrere (in dieser Ausführungsform zwei) Führungsglieder 18 vorgesehen, die das Ziehkissenpolster 15 vertikal führen. Jedes Führungsglied 18 umfasst ein Paar aus einer inneren Führung 19 und einer äußeren Führung 20, die miteinander verbunden sind, wobei die innere Führung 19 an der Seitenfläche des Ziehkissenpolsters 15 befestigt ist und die äußere Führung 20 an der Innenwandfläche des Betts 5 befestigt ist. Auf diese Weise wird das Ziehkissenpolster 15 derart in dem Bett 5 gehalten, dass es sich nach oben und nach unten bewegen kann.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der Ziehkissenpolster-Antriebsmechanismus 16 einen elektrischen Servomotor 21 als Antriebsquelle, einen Kugelspindelmechanismus 22 als Einrichtung zum Heben und Senken des Ziehkissenpolsters 15 und einen Riemenantriebsmechanismus 23 und ein Verbindungsglied 24, die in einer Leistungsübertragungsstrecke zwischen dem elektrischen Servomotor 21 und dem Kugelspindelmechanismus 22 angeordnet sind, um eine Leistungsübertragung zwischen dem Ziehkissenpolster 15 und dem elektrischen Servomotor 21 zu gestatten.
Der elektrische Servomotor 21 ist ein Wechselstrom-Servomotor mit einer Drehwelle. Die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Drehwelle werden gesteuert, indem der zu den elektrischen Servomotor 21 zugeführte Motorstrom (elektrische Strom) i gesteuert wird. Der Hauptkörperteil des elektrischen Servomotors 21 ist an einem Balken 25 fixiert, der sich zwischen den Innenwandflächen des Betts 5 erstreckt. Weiterhin ist ein Codierer 36 an dem elektrischen Servomotor 21 vorgesehen. Der Codierer 36 erfasst den Winkel und die Winkelgeschwindigkeit der Drehwelle des elektrischen Servomotors 21 und gibt die Erfassungswerte jeweils als Motordrehwinkel-Erfassungssignal θ und Motordrehwinkelgeschwindigkeits-Erfassungssignal ω aus. Das Motordrehwinkel-Erfassungssignal θ und das Motordrehwinkelgeschwindigkeits-Erfassungssignal ω werden aus dem Codierer 36 in eine weiter unten beschriebene Steuereinrichtung 41 ausgegeben.
Der Kugelspindelmechanismus 22 umfasst einen Schraubenteil 26 und einen damit verschraubten Mutternteil 27, wobei der Schraubenteil 26 eine von dem Mutternteil 27 eingegebene Drehkraft zu einer Linearkraft wandelt und diese ausgibt. Der untere Endteil des Schraubenteils 26 ist derart angeordnet, dass er sich in einem Raum im zentralen Teil des Verbindungsglieds 24 nach vorne und nach hinten bewegen kann, und der untere Endteil des Mutternteils 27 ist mit dem oberen Endteil des Verbindungsglieds 24 verbunden. Das Verbindungsglied 24 wird durch den Balken 25 unter Vermittlung einer Lagereinrichtung 28 gehalten, die mehrere Lager und ein Lagergehäuse zum Aufnehmen der Lager umfasst.
Der Riemenantriebsmechanismus 23 umfasst eine kleine Scheibe 29, die an der Drehwelle des elektrischen Servomotors 21 fixiert ist, eine große Scheibe 30, die an dem unteren Endteil des Verbindungsglieds 24 fixiert ist, und einen Riemen 31, der um beide Scheiben gespannt ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird die Drehleistung des elektrischen Servomotors 21 über die kleine Scheibe 29, den Riemen 31, die große Scheibe 30 und das Verbindungsglied 24 zu dem Mutternteil 27 des Kugelspindelmechanismus 22 übertragen, und der Schraubenteil 26 des Kugelspindelmechanismus 22 wird durch die zu dem Mutternteil 27 übertragene Drehkraft in der vertikalen Richtung bewegt, wodurch das Ziehkissenpolster 15 gehoben und gesenkt wird. Indem der zu dem elektrischen Servomotor 21 zugeführte Motorstrom i gesteuert wird, wird eine auf das Ziehkissenpolster 15 ausgeübte Druckkraft gesteuert.
In dem Ziehkissenpolster 13 ist eine Kolbenstange 80 mit dem unteren Endteil des Ziehkissenpolsters 15 verbunden. Die Seitenfläche der Kolbenstange 80 wird gleitend durch eine zylindrische Kolbenführung 82 gehalten. Die Kolbenführung 82 dient dazu, die Kolbenstange 80 und das mit der Kolbenstange 80 verbundene Ziehkissenpolster 15 in der Richtung nach oben und nach unten zu führen. In dem unteren Teil der Kolbenstange 80 ist ein Zylinder 80A mit einer nach unten gerichteten Öffnung vorgesehen, in dem ein Kolben 81 gleitend aufgenommen ist.
Eine Hydraulikkammer 83 wird durch die Innenwandfläche des Zylinders 80A und die obere Fläche des Kolbens 81 gebildet und ist mit einem Drucköl gefüllt. Die Achse der Hydraulikkammer 83 entspricht den Achsen der Kolbenstange 80 und dem Kugelspindelmechanismus 22. Die Druckölöffnung der Hydraulikkammer 83 ist mit dem Hydraulikkreis von 4 verbunden und Drucköl wird zwischen der Hydraulikkammer 83 und dem Hydraulikkreis ausgetauscht. Das Drucköl der Hydraulikkammer 83 dämpft den Aufprall, wenn die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt. Wenn der Öldruck einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Drucköl in einen Tank 91 ausgegeben (siehe 4). Das Drucköl der Hydraulikkammer 83 erfüllt also eine Überlastschutzfunktion.
Das untere Ende des Kolbens 81 stößt gegen das obere Ende des Schraubenteils 26 des Kugelspindelmechanismus 22. Eine sphärische, konkave Fläche 81A ist an dem unteren Ende des Kolbens 81 ausgebildet, und eine sphärische, konvexe Fläche ist an dem oberen Ende des Schraubenteils 26 gegenüber der konkaven Fläche 81A ausgebildet. Es können aber auch eine konvexe Fläche an dem unteren Ende des Kolbens 81 und eine konkave Fläche an dem oberen Ende des Schraubenteils 26C ausgebildet sein. Ein balkenförmiges Glied wie der Schraubenteil 26 widersteht einer auf einen Endteil desselben ausgeübten Axialkraft, ist jedoch für ein Biegemoment anfällig. Wenn das obere Ende des Schraubenteils 26 eine sphärische Konfiguration aufweist, wird auch dann, wenn das Ziehkissenpolster 15 dazu neigt, ein Biegemoment an dem oberen Ende des Schraubenteils 26 zu erzeugen, insgesamt nur eine Axialkraft auf den Schraubenteil 26 ausgeübt. Bei diesem Aufbau kann also eine Beschädigung des Schraubenteils 26C aufgrund einer exzentrischen Last verhindert werden.
In dem Polsterkissen 13 wird der Druck der Hydraulikkammer 83 in dem oben genannten Hydraulikkreis erfasst. In dem Hydraulikdiagramm von 4 ist die Öffnung der Hydraulikkammer 83 über eine Leitung 85 mit einer Öffnung eines Zuführseiten-Steuerventils 86 und einer Öffnung eines Ausgabeseiten-Steuerventils 87 verbunden. Die andere Öffnung des Zuführseiten-Steuerventils 86 ist über eine Leitung 88 mit einer Ausgabeöffnung einer Hydraulikpumpe 89 verbunden. Eine Einlassöffnung der Hydraulikpumpe 89 ist über eine Leitung 90 mit dem Tank 91 verbunden. Die andere Öffnung des Ausgabeseiten-Steuerventils 87 ist über eine Leitung 92 mit dem Tank 91 verbunden. Das Zuführseiten-Steuerventil 86 wird nur dann geöffnet, wenn das Arbeitsfluid des Tanks 91 in die Hydraulikkammer 83 zugeführt wird, und das Ausgabeseiten-Steuerventil 87 wird nur dann geöffnet, wenn das Drucköl der Hydraulikkammer 83 in den Tank 91 ausgeführt wird.
Ein Druckmesser (Druckerfassungseinrichtung) 93 ist in der Leitung 85 vorgesehen. Der Druckmesser 93 erfasst den Druck der Hydraulikkammer 83, d.h. die in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugte Last. Ein Druckerfassungssignal Pr wird aus dem Druckmesser 93 zu einer Druckvergleichseinheit 49 der Steuereinrichtung 41 und zu einer Druckwellen-Steuereinheit 94 ausgegeben. Die Druckvergleichseinheit 49 wird im Folgenden beschrieben. Die Druckwellen-Steuereinheit 94 gibt das Druckerfassungssignal Pr aus dem Druckmesser 93 ein und gibt ein Steuersignal zu dem Zuführseiten-Steuerventil 86 und dem Ausgabeseiten-Steuerventil 87 aus, um das Öffnen/Schließen der Steuerventile 86, 87 zu steuern.
Der in 4 gezeigte Hydraulikkreis weist eine Überlastschutzfunktion auf. Wenn die obere Form 7 und das Werkstück 9 in Kontakt miteinander geraten, um eine Last in dem Ziehkissenpolster 15 zu erzeugen, erhöht sich der Druck in der Hydraulikkammer 83. Wenn der Erfassungswert des Druckmessers 93 einen vorbestimmten Wert überschreitet, besteht die Gefahr, dass eine Überlast erzeugt wird. In diesen Fällen wird ein Öffnungssignal aus der Druckwellen-Steuereinheit 94 zu dem Ausgabeseiten-Steuerventil 87 ausgegeben und wird das Ausgabeseiten-Steuerventil 87 geöffnet. Daraufhin wird das Drucköl der Hydraulikkammer 83 in den Tank 91 ausgegeben. Dann wird ein System (nicht gezeigt) betrieben, um einen Notstopp der Pressmaschine 1 zu veranlassen. Die Pressmaschine 1 stoppt bei einer Ausgabe des Drucköls aus der Hydraulikammer 83, wodurch die Erzeugung einer Überlast verhindert wird.
Weiterhin kann auch ein Entlastungsventil anstelle des Ausgabeseiten-Steuerventils 87 vorgesehen werden. Wenn dabei der Druck der Hydraulikkammer 83 einen vorbestimmten Druck überschreitet, wird das Entlastungsventil betrieben, um das Drucköl auszugeben.
Im Folgenden wird der Aufbau einer Ziehkissen-Steuereinrichtung 40, die das Ziehkissen 13 steuert, mit Bezug auf das Blockdiagramm von 5 beschrieben.
Die Ziehkissen-Steuereinrichtung 40 von 5 umfasst die Steuereinrichtung 41 und einen Servoverstärker 42, der den elektrischen Servomotor 21 mit einem elektrischen Strom i in Entsprechung zu einem Motorstrom-Befehlssignal ic aus der Steuereinrichtung 41 versorgt.
Die hier nicht im Detail mit Bezug auf eine Zeichnung beschriebene Steuereinrichtung 41 umfasst eine Eingangsschnittstelle, die verschiedene Eingangssignale umformt/formt, eine Berechnungsvorrichtung wie etwa einen Mikrocomputer, einen Hochgeschwindigkeitsprozessor usw. zum Ausführen von arithmetischen/logischen Operationen auf Eingangsdaten in Übereinstimmung mit vorbestimmten Prozeduren, und eine Ausgangsschnittstelle, die das Operationsergebnis zu einem Steuersignal wandelt und das Steuersignal ausgibt. In der Steuereinrichtung 41 sind verschiedene Funktionseinheiten wie etwa eine Ziehkissenpolsterpositions-Berechnungseinheit 43, eine Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44, eine Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit 45, eine Positionsvergleichseinheit 46, eine Positionssteuereinheit 47, eine Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit 48, eine Druckvergleichseinheit 49, eine Drucksteuereinheit 50, eine Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51, eine Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 und eine Geschwindigkeitssteuereinheit 53 ausgebildet.
Die Ziehkissenpolsterpositions-Berechnungseinheit 43 dient dazu, ein Motordrehwinkel-Erfassungssignal θ aus dem Codierer 36 an dem elektrischen Servomotor 21 einzugeben, um die Position des Ziehkissenpolsters 15 in einer vorbestimmten Beziehung mit dem Motordrehwinkel auf der Basis dieses Eingangssignals zu erhalten und das Ergebnis als ein Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal (Positionserfassungssignal) hr auszugeben.
Die Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 dient dazu, ein Motordrehwinkelgeschwindigkeits-Erfassungssignal ω aus dem Codierer 36 einzugeben, um die Geschwindigkeit (Hebe-/Senkgeschwindigkeit) des Ziehkissenpolsters 15 in einer vorbestimmten Beziehung mit der Motordrehgeschwindigkeit auf der Basis dieses Eingangssignals zu erhalten und das Ergebnis als Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignals vr auszugeben.
Die Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit 45 dient dazu, einen Positionszielwert für das Ziehkissenpolster 15 mit Bezug auf ein vorbestimmtes Positionsmuster 54 zu erhalten und ein Positionsbefehlssignal hc auf der Basis des erhaltenen Positionszielwerts zu erzeugen/auszugeben. Dabei gibt das Positionsmuster 54 eine gewünschte Korrelation zwischen der Zeit und der Position des Ziehkissenpolsters an.
Die Positionsvergleichseinheit 46 dient dazu, das Positionsbefehlssignal hc aus der Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit 45 mit dem Ziehkissenpolster-Positionserfassungssignal hr aus der Ziehkissenpolster-Berechnungseinheit 43 zu vergleichen und ein Positionsabweichungssignal eh auszugeben.
Die Positionssteuereinheit 47 umfasst einen Koeffizienten-Multiplizierer 55, in den das Positionsabweichungssignal eh aus der Positionsvergleichseinheit 46 eingegeben wird und der das Eingangssignal mit einer vorbestimmten Positionsverstärkung K1 multipliziert und anschließend ausgibt, und dient dazu, ein Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc mit einer dem Positionsabweichungssignal eh entsprechenden Größe zu erzeugen/auszugeben.
Die Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit 48 dient dazu, einen an dem Ziehkissenpolster 15 erzeugten (Kissendruck)-Druckzielwert mit Bezug auf ein voreingestelltes Druckmuster 56 zu erhalten und ein Druckbefehlssignal Pc auf der Basis des erhaltenen Druckzielwerts zu erzeugen/auszugeben. Das Druckmuster 56 gibt eine gewünschte Korrelation zwischen der Zeit (oder dem Pressenwinkel bzw. der Schlittenposition) und dem in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugten Druck an.
Die Druckvergleichseinheit 49 dient dazu, das Druckbefehlssignal Pc aus der Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit 48 mit dem Druckerfassungssignal Pr aus dem Druckmesser 93 zu vergleichen und ein Druckabweichungssignal ep auszugeben.
Die Drucksteuereinheit 50 umfasst einen Koeffizienten-Multiplizierer 71, in den das Druckabweichungssignal ep aus der Druckvergleichseinheit 49 eingegeben wird und der das Eingangssignal mit einer vorbestimmten proportionalen Verstärkung K₂ multipliziert und ausgibt, einen Integrator 72, in den das Druckabweichungssignal ep aus der Druckvergleichseinheit 49 eingegeben wird und der das Eingangssignal integriert und ausgibt (das Symbol s in dem Blockdiagramm gibt einen Laplace-Operator an), und einen Koeffizienten-Multiplizierer 73, in den das Ausgabesignal aus dem Integrator 72 eingegeben wird und der das Eingangssignal mit einer vorbestimmten integralen Verstärkung K₃ multipliziert und ausgibt. Die Drucksteuereinheit 50 addiert das Ausgabesignal aus dem Koeffizienten-Multiplizierer 73 mit dem Ausgabesignal aus dem Koeffizienten-Multiplizierer 71 und erzeugt/gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus.
In der Drucksteuereinheit 50 wird eine proportionale + integrale Operation (PI-Operation), in der eine proportionale Operation (P-Operation) und eine integrale Operation (I-Operation) miteinander kombiniert sind, durchgeführt, wobei aus der Drucksteuereinheit 50 ein Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc ausgegeben wird, das eine dem Druckabweichungssignal ep entsprechende Größe aufweist, wobei sich die Größe erhöht, solange das Druckabweichungssignal ep besteht, wobei der erfasste Druck schnell und korrekt dem Zieldruck angepasst wird.
Die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 ist ausgebildet, um einen Wechsel zwischen einer Positionssteuerung zum Steuern der Position des Ziehkissenpolsters 15 und einer Drucksteuerung zum Steuern des in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugten Drucks vorzunehmen, und umfasst einen Schalter 60, der zwischen einem a-Kontakt und einem c-Kontakt mit einem b-Kontakt als Referenz schaltet. Wenn der b-Kontakt und der a-Kontakt durch den Schalter 60 miteinander verbunden werden (diese Verbindungsoperation wird im Folgenden als „b-a-Kontakt-Verbindungsoperation" bezeichnet) wird das Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc aus der Positionssteuereineinheit 47 zu der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 gegeben. Wenn der b-Kontakt und der c-Kontakt miteinander durch den Schalter 60 verbunden werden (diese Verbindungsoperation wird im Folgenden als „b-c-Kontakt-Verbindungsoperation" bezeichnet) wird das Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus der Drucksteuereinheit 50 zu der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 gegeben.
Wenn in dieser Ausführungsform eine erste Schaltzeit (t2 in 6), zu der die obere Form 7 und das Werkstück 9 einander kontaktieren, erfasst wird, wird ein Wechsel von der Positionssteuerung zu der Drucksteuerung durch die Schaltoperation in der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 bewerkstelligt; und wenn eine zweite Schaltzeit (t3 in 6), zu der das Ziehkissenpolster 15 einen unteren Totpunkt erreicht, erfasst wird, wird ein Wechsel von der Drucksteuerung zu der Positionssteuerung durch die Schaltoperation in der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 bewerkstelligt.
Die erste Schaltzeit ist dann gegeben, wenn der durch den Druckmesser 93 erhaltene Druckerfassungswert einen ersten Schwellwert während der Aufwärtsbewegung des Ziehkissenpolsters 15 erreicht (d.h. wenn die obere Form 7 und das Werkstück 9 in Kontakt miteinander gehalten werden und mit der Erzeugung eines Drucks in dem Ziehkissenpolster 15 beginnen) oder wenn die durch den Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungscodierer 36 erhaltene Erfassungsposition eine erste vorbestimmte Position erreicht (d.h. wenn das Ziehkissenpolster 15 die Position erreicht, an der die obere Form 7 und das Werkstück 9 in Kontakt miteinander gehalten werden). Die zweite Schaltzeit ist dann gegeben, wenn der durch den Druckmesser 93 erhaltene Druckerfassungswert einen zweiten Schwellwert während der Abwärtsbewegung des Ziehkissenpolsters 15 erreicht (d.h. wenn die obere Form 7 und das Werkstück 9 voneinander getrennt werden, um den Druck in dem Ziehkissenpolster 15 zu beseitigen) oder wenn die durch den Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungscodierer 36 erhaltene Erfassungsposition eine zweite vorbestimmte Position erreicht (d.h. wenn das Ziehkissenpolster 15 den unteren Totpunkt erreicht).
Wenn die Positionssteuerung durch die Schaltoperation der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 gewählt wird, dient die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 dazu, das Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc aus der Positionssteuereinheit 47 und das Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignal vr aus der Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 zu vergleichen und das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auszugeben. Wenn die Drucksteuerung durch die Schaltoperation der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 ausgewählt wird, dient die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 dazu, das Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus der Drucksteuereinheit 50 und das Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignal vr aus der Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 zu vergleichen und das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auszugeben.
Gemäß dieser Ausführungsform wird während der Drucksteuerung aus der Drucksteuereinheit 50 das Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc ausgegeben, das eine dem Druckabweichungssignal ep entsprechende Größe aufweist und dessen Größe sich erhöht, solange das Druckabweichungssignal ep vorhanden ist, sodass die Druckabweichung schnell und zuverlässig reduziert werden kann. Es kann also die Genauigkeit der Drucksteuerung verbessert werden.
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 53 umfasst einen Koeffizienten-Multiplizierer 62, in den das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev aus der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 eingegeben wird und der das Eingangssignal mit einer vorbestimmten proportionalen Verstärkung K₄ multipliziert, bevor dieselbe ausgeben wird, einen Integrator 63, in den das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev aus der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 eingegeben wird und der das Eingangssignal integriert und das Ergebnis ausgibt (das Symbol s in dem Blockdiagramm gibt einen Laplace-Operator wieder), und einen Koeffizienten-Multiplizierer 64, in den das Ausgabesignal aus dem Integrator 63 eingegeben wird und der das Eingangssignal mit einer vorbestimmten integralen Verstärkung K₅ multipliziert und das Ergebnis ausgibt, und dient dazu, das Ausgabesignal aus dem Koeffizienten-Multiplizierer 64 zu dem Ausgabesignal aus dem Koefizienten- Multiplizierer 62 zu addieren, um ein Motorstrom-Befehlssignal (Drehmoment-Befehlssignal) ic zu erzeugen/auszugeben.
In der Geschwindigkeits-Steuereinheit 53 wird weiterhin eine proportionale + integrale Operation (PI-Operation), in der eine proportionale Operation (P-Operation) mit einer integralen Operation (I-Operation) kombiniert ist, durchgeführt, wobei die Ausgabe aus der Geschwindigkeits-Steuereinheit 53 ein Motorstrom-Befehlssignal ic ist, dessen Größe dem Geschwindigkeitsabweichungssignal ev entspricht und das größer wird, solange das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev vorhanden ist, sodass die erfasste Geschwindigkeit schnell und genau zu der Zielgeschwindigkeit geführt wird. Auf diese Weise kann eine stabile Positions-/Drucksteuerung vorgesehen werden.
Der Servoverstärker 42 umfasst eine Stromvergleichseinheit 65, eine Stromsteuereinheit 66 und eine Stromerfassungseinheit 67. In dem Servoverstärker 42 erfasst die Stromerfassungseinheit 67 den zu dem elektrischen Servomotor 21 zugeführten Motorstrom i und gibt den Abweichungswert als ein Motorstrom-Erfassungssignal ir aus. Die Stromvergleichseinheit 65 vergleicht das Motorstrom-Befehlssignal ic aus der Geschwindigkeitssteuereinheit 53 und das Motorstrom-Erfassungssignal ir aus der Stromerfassungseinheit 67 miteinander und gibt ein Motorstrom-Abweichungssignal ei aus. Die Stromsteuereinheit 66 steuert den zu dem elektrischen Servomotor 21 zuzuführenden Motorstrom i auf der Basis des Motorstrom-Abweichungssignals ei aus der Stromvergleichseinheit 65.
Im Folgenden wird die Beziehung zwischen dem Betrieb des Ziehkissenpolsters 15 und der Druck-/Positionssteuerung mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Schlittens 4 und des Ziehkissenpolsters 15 zeigt, wobei das Diagramm angibt, wie die Positionen des Schlittens 4 und des Ziehkissenpolsters 15 im Zeitverlauf variieren.
In der folgenden Beschreibung wird das Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal hr aus der Ziehkissenpolsterpositions-Berechungseinheit 43 als „Positionsrückkopplungssignal hr" bezeichnet, wird das Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignal vr aus der Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 als „Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vr" bezeichnet und wird das Druckerfassungssignal Pr aus dem Druckmesser 93 als „Druckrückkopplungssignal Pr" bezeichnet. Weiterhin wird die Positionssteuerung als „Positionsregelung" bezeichnet und wird die Drucksteuerung als „Druckregelung" bezeichnet.
Um in dieser Ausführungsform den Aufprall bei dem Kontakt zwischen der oberen Form 7 und dem Werkstück 9 zu dämpfen, wird eine vorläufige Beschleunigung an dem Ziehkissenpolster von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 bewerkstelligt. Von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 werden der b-Kontakt und der a-Kontakt in der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 durch den Schalter 60 verbunden, um eine Positionsregelung durchzuführen.
Während dieser Positionsregelung subtrahiert die Positionsvergleichseinheit 46 das Positionsrückkopplungssignal hr von dem Positionsbefehlssignal hc, um das Positionsabweichungssignal eh auszugeben, gibt die Positionssteuereinheit 47 das Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc aus, um das Positionsabweichungssignal zu reduzieren, subtrahiert die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vr von dem Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc, um das Geschwindigkeitsabweichungssignal auszugeben, gibt die Geschwindigkeitssteuereinheit 53 das Motorstrom-Befehlssignal (Drehmoment-Befehlssignal) ic aus, um das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev zu reduzieren, und führt der Servoverstärker 42 den Motorstrom i in Entsprechung zu dem Motorstrom-Befehlssignal ic zu dem elektrischen Servomotor 21 zu. Daraus resultiert, dass die Position des Ziehkissenpolsters 15 derart gesteuert wird, dass der durch den Codierer 36 erhaltene Positionserfassungswert dem voreingestellten Positionsmuster 54 entspricht.
Wenn dann die obere Form 7 und das Werkstück 9 einander zum Zeitpunkt t2 kontaktieren (erste Schaltzeit), werden der b-Kontakt und der c-Kontakt durch den Schalter 60 mittels der b-c-Kontakt-Verbindungsoperation in der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 verbunden, um einen Wechsel von der Positionsregelung zu der Druckregelung zu bewerkstelligen. Von dem Zeitpunkt t2 zu dem Zeitpunkt t3 werden der Schlitten 4 und das Ziehkissenpolster 15 zusammen nach unten bewegt, um ein Ziehen an dem Werkstück 9 durchzuführen. Von dem Zeitpunkt t2 zu dem Zeitpunkt t3 wird eine Druckregelung durchgeführt.
Während dieser Druckregelung subtrahiert die Druckvergleichseinheit 49 das Druckrückkopplungssignal Pr von dem Druckbefehlssignal Pc, um das Druckabweichungssignal ep auszugeben, gibt die Drucksteuereinheit 50 das Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus, um das Druckabweichungssignal ep zu reduzieren, subtrahiert die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vr von dem Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc, um das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auszugeben, gibt die Geschwindigkeitssteuereinheit 53 das Motorstrombefehlssignal (Drehmoment-Befehlssignal) ic aus, um das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev zu reduzieren, und führt der Servoverstärker 42 zu dem elektrischen Servomotor 21 den Motorstrom i in Entsprechung zu dem Motorstrom-Befehlssignal ic zu. Daraus resultiert, dass der Kissendruck des Ziehkissenpolsters 15 derart gesteuert wird, dass der durch den Druckmesser 93 erhaltene Druckerfassungswert dem voreingestellten Druckmuster 56 entspricht.
Wenn dann der Schlitten 4 und das Ziehkissenpolster 15 den unteren Totpunkt zu dem Zeitpunkt t3 erreichen (zweite Schaltzeit), werden der b-Kontakt und der a-Kontakt durch den Schalter 60 mittels einer b-a-Kontakt-Verbindungsoperation in der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 verbunden und wird ein Wechsel von der Druckregelung zu der Positionsregelung bewerkstelligt. Von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 werden der Schlitten 4 und das Ziehkissenpolster 15 gemeinsam um eine dem unterstützenden Hub entsprechende Strecke nach oben bewegt. Von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 wird das Ziehkissenpolster t5 gesperrt und wird die nach oben gerichtete Bewegung vorübergehend gestoppt. Zu dem Zeitpunkt t5 nimmt das Ziehkissenpolster 15 die nach oben gerichtete Bewegung erneut auf. Ab dem Zeitpunkt t3 wird die Positionsregelung bewerkstelligt, wobei durch die verschiedenen Signalflüsse wie oben beschrieben die Position des Ziehkissenpolsters 15 derart gesteuert wird, dass der durch den Codierer 36 erhaltene Positionserfassungswert dem voreingestellten Positionsmuster 54 folgt.
Im Folgenden werden das Druckmuster 56, das den Zieldruck während der Druckregelung angibt, und der tatsächlich erzeugte Kissendruck im Detail mit Bezug auf 7 bis 10 beschrieben.
Wie in 7 gezeigt, wird der Zieldruck in dieser Ausführungsform auf den niedrigen Druckzielwert PL zu einem Zeitpunkt gesetzt, zu dem der Zeitpunkt t2 etwas überschritten wurde, d.h. bis eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Wechsel von der Positionsregelung zu der Druckregelung abgelaufen ist. Danach wird der Zieldruck schnell mit einer vorbestimmten Zeitkonstante geändert, wobei der Zieldruck während der Zeitdauer bis zu dem Zeitpunkt t3, während welcher die Druckregelung durchgeführt wird, auf den hohen Druckzielwert PH gesetzt wird, der der Druckwert während des Ziehens ist. Ab dem Zeitpunkt t3 wird der Zieldruck zu dem niedrigen Druckzielwert PL gesetzt, während erneut die Positionsregelung durchgeführt wird.
Als tatsächlicher Kissendruck in dem Ziehkissenpolster 15 wird eine Vorladung PP bis zu dem Zeitpunkt t2 erzeugt, zu dem die obere Form 7 das Werkstück 9 berührt. Wenn der Zeitpunkt t2 erreicht wird und die obere Form 7 das Werkstück 9 kontaktiert, erhöht sich der tatsächliche Kissendruck zuerst zu dem niedrigen Druckzielwert PL. Weiterhin erhöht sich der tatsächliche Kissendruck weiter zu dem hohen Druckzielwert PH. Nachdem der tatsächliche Kissendruck den hohen Druckzielwert PH erreicht hat, hält der tatsächliche Kissendruck diesen Wert. Wenn ab dem Zeitpunkt t3 ein Wechsel zu der Positionssteuerung bewerkstelligt wird, wird der Kissendruck wieder zu der Vorlast PP gesenkt.
8 und 9 sind schematische Diagramme, die den Betrieb dieser Ausführungsform zeigen.
In 8 wird der Zieldruck des Kissendrucks konstant auf den niedrigen Druckzielwert PL gesetzt. Wenn in diesem Fall die obere Form 7 das Werkstück 9 zu dem Zeitpunkt t2 kontaktiert, erhöht sich der tatsächliche Zieldruck von der Vorlast PP zu dem niedrigen Druckzielwert PL. Nachdem der niedrige Druckzielwert PL überschwingend überschritten wurde, nähert sich der tatsächliche Kissendruck dem niedrigen Druckzielwert PL. Der maximale Druck auf der Niedrigdruckseite zum Zeitpunkt des Überschwingens ist gleich P1.
Im Gegensatz dazu wird in 9 der Zieldruck konstant auf den hohen Druckzielwert PH gesetzt. Wenn in diesem Fall die obere Form 7 das Werkstück 9 zu dem Zeitpunkt t2 kontaktiert, erhöht sich der tatsächliche Kissendruck von der Vorlast PP zu dem hohen Druckzielwert PH. Nachdem der hohe Druckzielwert PH überschwingend überschritten wurde, nähert sich der tatsächliche Kissendruck dem hohen Druckzielwert PH. Der maximale Druck auf der Hochdruckseite zum Zeitpunkt des Überschwingens ist gleich P2.
Die von dem niedrigen Druckzielwert PL gemessene Überschwingungsgröße auf der Niedrigdruckseite und auf der Hochdruckseite ist gleich der von dem hohen Druckzielwert PH gemessenen Überschwingungsgröße.
In dieser Ausführungsform wird unter Berücksichtigung der oben genannten Eigenschaften ein Überschwingen unterdrückt, wobei das Druckmuster 56 wie in 10 gezeigt gesetzt wird, sodass sich der tatsächliche Kissendruck schnell dem richtigen Hochdruck-Zielwert PH während des Ziehens nähert. Das Druckmuster 56 von 10 ist mit demjenigen von 7 identisch, wobei nur der primäre Teil gezeigt ist und die Zeitachse verlängert ist, um das Verständnis zu erleichtern. Wie oben beschrieben, wird also in dem Druckmuster 56 der vorliegenden Ausführungsform auch nach dem Wechsel von der Positionsregelung zu der Druckregelung zum Zeitpunkt t2 der Kissendruck auf den niedrigen Druckzielwert PL gesetzt, bis ein kurzer Abschnitt der Zeitdauer T1 abgelaufen ist. Danach erfährt der Zieldruck während einer vorbestimmten Zeitdauer T2 eine im wesentlichen lineare Änderung, wobei der Zieldruck dann während der Druckregelung auf den hohen Druckzielwert PH gesetzt wird. Der Zieldruck zwischen dem niedrigen Druckzielwert PL und dem hohen Druckzielwert PH entspricht dem komplementären Zielwert PC.
Wie oben genannt, wird der hohe Druckzielwert PH auf einen optimalen Wert für das Ziehen in Übereinstimmung mit den Druckbedingungen für das Werkstück 9 gesetzt, während der niedrige Druckzielwert PL auf einen Wert gesetzt wird, der größer als die Vorlast PP ist und veranlasst, dass der maximale Druck P1 auf der Niedrigdruckseite erzeugt werden kann, wenn der Kissendruck zu dem niedrigen Druckzielwert PL geführt wird, um kleiner als der hohe Druckzielwert PH zu sein.
Wenn wie durch die durchgezogene Linie in 10 gezeigt das Druckmuster 56 wie oben beschrieben gesetzt wird und die obere Form 7 das Werkstück 9 zum Zeitpunkt t2 kontaktiert, beginnt sich der Kissendruck von der Vorlast PP zu erhöhen und wird ein Wechsel von der Positionsregelung zu der Druckregelung bewerkstelligt. Der Kissendruck erhöht sich während der kurzen Zeitperiode T1 zu dem niedrigen Druckzielwert. Wenn jedoch die Zeitdauer T1 abgelaufen ist, überschreitet der Kissendruck den niedrigen Druckzielwert PL überschwingend. Danach erhöht sich der Kissendruck weiter mit einer im wesentlichen linearen Erhöhungsrate entlang des schnell erhöhten komplementären Zielwerts PC. Wenn dann die Zeitdauer T2 abgelaufen ist, schwingt der Kissendruck über den hohen Druckzielwert PH und nähert sich schließlich dem hohen Druckzielwert PH. Der maximale Druck P3 auf der Hochdruckseite ist bei einem Überschwingen auf der Hochdruckseite jedoch viel kleiner als der oben genannte maximale Druck P2 auf der Hochdruckseite, der erzeugt wird, wenn der Kissendruck direkt von der Vorlast PP zu dem hohen Druckzielwert PH geführt wird. Die Überschwingungsgröße kann also wesentlich reduziert werden, wodurch veranlasst werden kann, dass sich der Kissendruck schnell dem hohen Druckzielwert PH nähert, sodass Vibrationen des Ziehkissenpolsters 15 aufgrund von Fluktuationen im Druck unterdrückt werden können und ein Ziehen mit höherer Präzision realisiert werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
11 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Ziehkissen-Steuereinrichtung dieser Ausführungsform zeigt. In dieser Ausführungsform werden Komponenten, die mit denjenigen der ersten Ausführungsform identisch sind oder denselben entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf eine ausführliche Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform.
In dem Ziehkissen 13 dieser Ausführungsform ist der obere Endteil des Schraubenteils 26 des Kugelspindelmechanismus 22 mit dem unteren Endteil des Ziehkissenpolsters 15 verbunden, wobei keine Kolbenstange 80, die in der ersten Ausführungsform die Hydraulikkammer 83 bildet, kein Hydraulikkreis zum Zuführen von Drucköl zu der Druckkammer 83 usw. vorgesehen sind. Außerdem ist kein Druckmesser 93 vorgesehen. Ein Dehnungsmesser 32 ist mit einer Seitefläche des Ziehkissenpolsters 15 verbunden, wobei der Dehnungsmesser 32 die in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugte Last (den Kissendruck) erfasst und den Erfassungswert an die Steuereinrichtung 41 als Druckerfassungssignal Pr ausgibt.
Weiterhin ist zwischen dem Ziehpolsterkissen 15 und dem Bett 5 eine Linearskala 33 vorgesehen, die die Position des Ziehpolsterkissens 15 erfasst. Die Linearskala 33 umfasst einen Skalenteil 34 und einen Kopfteil 35. Der Skalenteil 34 ist an einer vorbestimmten Position der Innenwandfläche des Betts 5 befestigt, und der Kopfteil 35 ist an einer Seitenfläche des Ziehpolsterkopfs 15 befestigt, um den Skalenteil 34 zu schließen, wobei sich der Kopfteil 35 entlang des Skalenteils 34 bewegt, wenn sich das Ziehpolsterkissen 15 nach oben und nach unten bewegt.
Der Kopfteil 35 gibt ein Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal hr in Entsprechung zu der Position des Ziehkissenpolsters 15 aus. Das Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal hr aus dem Kopfteil 35 wird in die Steuereinrichtung 41 eingegeben. Gemäß dieser Ausführungsform wird also kein Motordrehwinkel-Erfassungssignal θ aus dem Codierer 36 zu dem elektrischen Servomotor 21 wie in der ersten Ausführungsform ausgegeben, sondern es wird nur das Motordrehwinkelgeschwindigkeits-Erfassungssignal ω ausgegeben und in die Steuereinrichtung 41 eingegeben.
Das in der Druckregelung verwendete Druckmuster 56 usw. ist identisch mit denjenigen der ersten Ausführungsform, wobei in dieser Ausführungsform dieselben Effekte vorgesehen werden können wie in der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch andere Aufbauten oder ähnliches aufweisen, solange die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung erfüllt werden kann. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung die folgenden Modifikationen aufweisen.
Anstatt des Ziehkissens 13 der oben beschriebenen Ausführungsformen kann auch ein Ziehkissen 13A wie in 13 gezeigt verwendet werden (Komponenten, die mit denjenigen des Ziehkissens 13 identisch sind oder denselben ähnlich sind, werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben) (erste Modifikation). In einem Ziehkissenpolster-Antriebsmechanismus 16A des Ziehkissens 13A ist ein Mutternteil 27A des Kugelspindelmechanismus 22A mit dem unteren Endteil des Ziehkissenpolsters 15 verbunden, und ist ein mit dem Mutternteil 27A verbundener Schraubenteil 26A über ein Verbindungsglied 24A mit der großen Scheibe 30 verbunden. Der Rest der Aufbaus des Ziehkissens dieser Modifikation ist gleich demjenigen des Ziehkissens 13 der zweiten Ausführungsform.
Weiterhin kann anstelle des Ziehkissens 13 der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ein Ziehkissen 13B wie in 14 und 15 gezeigt verwendet werden (Komponenten, die mit denjenigen des Ziehkissens 13 identisch sind oder denselben ähnlich sind, werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben) (zweite Modifikation). In dem Ziehkissen 13B ist ein Linear-Servomotor (elektrischer Servomotor) 75 zwischen der Seitenfläche des Ziehkissenpolsters 15 und der gegenüberliegenden Innenwandfläche des Betts 5 vorgesehen. Der Linear-Servomotor 75 umfasst ein Paar aus einem Spulenteil 76 und einem Magnetteil 77. Der Spulenteil 76 ist auf der Seitenfläche des Ziehkissenpolsters 15 vorgesehen, und der Magnetteil 77 ist an der Innenwandfläche des Betts 5 vorgesehen. Umgekehrt können auch der Magnetteil 77 an der Seitenfläche des Ziehkissenpolsters 15 und der Spulenteil 76 an der Innenwandfläche des Betts 5 vorgesehen sein.
Wenn in dem Ziehkissen 13B die Spulenteile 76 an dem Ziehkissenpolster 15 vorgesehen sind und die Spulenteile 76 erregt werden, wirken eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft zwischen den Spulenteilen 76 und den Magnetteilen 77, sodass die Spulenteile 76 und das Ziehkissenpolster 15 eine Druckkraft nach oben und nach unten empfangen. Wenn die Magnetteile 77 an dem Ziehkissenpolster 15 vorgesehen sind und die Spulenteile 76 erregt werden, wirken eine Anziehungskraft und eine Abstoßungskraft zwischen den Spulenteilen 76 und den Magnetteilen 77, sodass die Magnetteile 77 und das Ziehkissenpolster 15 eine Druckkraft nach oben und nach unten empfangen. Indem der Versorgungsstrom zu den Spulenteilen 76 gesteuert wird, wird die auf das Ziehkissenpolster 15 einwirkende Druckkraft, d.h. der in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugte Druck gesteuert.
In dem Ziehkissen 13B ist unter dem Ziehkissenpolster 15 ein pneumatisches Ausgleichsteil 78 vorgesehen, das einen Kolben und einen Zylinder umfasst. Der untere Teil des Kolbens des Ausgleichsteils 78 wird durch den Balken gehalten 25 ( 1). Auf diese Weise wird das Ziehkissenpolster 15 durch den Balken 25 mit dazwischen dem Ausgleichsteil 78 gehalten, sodass wenn die Kraftquelle des Linear-Servomotors 75 unterbrochen wird und keine Magnetkraft zwischen den Spulenteilen 76 und den Magnetteilen 77 erzeugt wird, sich das Ziehkissenpolster 15 nicht lösen kann.
Die Ziehkissen-Steuereinrichtung 40 kann auf ein Steuersystem für das Ziehkissen 13B angewendet werden. Durch die Unterschiede im Aufbau des Dreh-Servomotors und des Linear-Servomotors werden verschiedene Unterschiede in dem Motorgeschwindigkeitsregelungssystem bedingt. Insbesondere wird in die Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 dieser Modifikation das Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal hr aus dem Kopfteil 35 der Linearskala 33 eingegeben, um die Ziehkissenpolsterposition zu erfassen, wobei die Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 44 das Eingangssignal in Bezug auf die Zeit differenziert, um die Geschwindigkeit des Ziehkissenpolsters 15 zu erhalten und das Ergebnis als das Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignal vr an die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 auszugeben.
Bei dem Ziehkissen 13B wird die Leistungsübertragung zwischen dem Linear-Servomotor 75 und dem Ziehkissenpolster 15 nicht durch einen mechanischen Kontakt unter Verwendung von Verbindungsgliedern wie etwa Zahnrädern, Riemen und Kugelspindeln, sondern kontaktlos unter Verwendung einer Magnetkraft bewerkstelligt, wodurch das mechanische Rauschen während der Leistungsübertragung wesentlich reduziert werden kann. Weiterhin ist im Vergleich zu der Verwendung des Dreh-Servomotors die Anzahl der Komponenten reduziert, wodurch die Wartung vereinfacht wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Drucksteuerung während des Zeitabschnitts zum Ziehen zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 durchgeführt, wogegen in den anderen Zeitabschnitten eine Positionssteuerung durchgeführt wird. Es kann in diesen anderen Zeitabschnitten jedoch auch eine Drucksteuerung durchgeführt werden. Mit anderen Worten muss in der vorliegenden Erfindung kein Wechsel zu einer Positionssteuerung vorgesehen werden.
Weiterhin erfolgt die Drucksteuerung in Übereinstimmung mit einem voreingestellten Druckmuster, sodass beliebig bestimmt werden kann, ob ein Druckerfassungssignal Pr erfasst und rückgekoppelt wird oder nicht.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung und das Verfahren der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben und gezeigt, wobei der Fachmann jedoch verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen hinsichtlich der Konfiguration, der Mengen und anderer Details vornehmen kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorstehende Beschreibung von bestimmten Konfigurationen, Mengen und ähnlichem soll das Verständnis der vorliegenden erleichtern und ist nicht einschränkend aufzufassen. Die hier beschriebenen Konfigurationen sind innerhalb eines größeren Umfangsbereichs der Erfindung enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Ziehkissen-Steuereinrichtung angewendet werden, die ein Ziehkissen in einer Pressmaschine für einen Ziehvorgang oder ähnliches steuert, und insbesondere auf eine Ziehkissen- Steuereinrichtung für ein durch einen elektrischen Servomotor angetriebenes Ziehkissen.
Zusammenfassung
Es wird eine Ziehkissen-Steuereinrichtung angegeben, die die Geschwindigkeit einer nach oben oder nach unten gerichteten Bewegung eines Ziehkissens auf der Basis eines vorbestimmten Druckmusters 56 steuert. Das Druckmuster 56 umfasst einen tiefen Druckzielwert PL, dem ein erhöhter Kissendruck zuerst folgt, einen hohen Druckzielwert PH, der einem erforderlichen Kissendruck zum Halten eines Werkstücks folgt, und einen komplementären Zielwert PC, dem der Kissendruck mit einer im wesentlichen linearen Erhöhungsrate für eine vorbestimmte Zeitdauer T2 folgt, bis der Kissendruck den niedrigen Druckzielwert PL überschreitet und den hohen Druckzielwert PH erreicht. Der den niedrigen Druckzielwert PL überschreitende Kissendruck folgt weiterhin dem komplementären Zielwert PC, sodass die Überschwingungsgröße zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kissendruck den hohen Druckzielwert PH erreicht, reduziert werden kann. Daraus resultiert, dass eine Druckvariation in dem Kissendruck unterdrückt werden kann.