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Technisches Gebiet
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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.
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Stand der Technik
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Es
ist eine herkömmliche
Ziehkissen-Steuereinrichtung bekannt, die die nach oben/nach unten gerichtete
Bewegung eines durch einen Servomotor angetriebenen Ziehkissenpolsters
wie zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung
JP 10-202327 A angegeben
steuert. Bei der Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der
JP 10-202327 A wird
die Steuerung des Kissenhubs des Ziehkissens durch eine Positionssteuerung
bewerkstelligt, bis die obere Form des Schlittens das Ziehkissenpolster
mit dazwischen einem Werkstück
kontaktiert. Wenn eine Änderung
in dem elektrischen Strom des Servomotors festgestellt wird, weil
eine Last auf das Ziehkissenpolster zu wirken beginnt, wird ein
Stromänderungs-Erfassungssignal
ausgegeben, das einen Wechsel von der Positionssteuerung zu einer
Drucksteuerung veranlasst, um einen voreingestellten Kissendruck
auf das Ziehkissenpolster auszuüben.
Bei dieser Ziehkissen-Steuereinrichtung ist ein Wechsel von einer
Positionssteuerung zu einer Drucksteuerung möglich, sodass das Ziehen zufriedenstellend
durchgeführt werden
kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Bei
der Ziehkissen-Steuereinrichtung der
JP 10-202327 A erfolgt
der Wechsel zwischen der Positionssteuerung und der Drucksteuerung,
wenn eine vorbestimmte Änderung
in dem elektrischen Strom des Servomotors erfasst und ein entsprechendes
Erfassungssignal ausgegeben wird, was bedeutet, dass der elektrische
Strom nicht konstant auf Änderungen überwacht
wird. Eine Änderung
des elektrischen Stroms des Servomotors kann also nicht korrekt
erfasst werden, wenn ein Stoß oder
Vibrationen erzeugt werden, während
die obere Form in Kontakt mit dem Ziehkissenpolster kommt, sodass
der Wechsel von der Positionssteuerung zu der Drucksteuerung instabil
ist. In diesen Fällen
kann der Wechsel zu der Drucksteuerung nicht zum korrekten Zeitpunkt erfolgen,
wird der Betrieb des Ziehkissenpolsters instabil und kann das Ziehen
nicht zufriedenstellend durchgeführt
werden. Insbesondere weil die Steuerung des Ziehkissens durchgeführt wird,
während
die obere Form in Kontakt mit dem Werkstück (dem Ziehkissenpolster)
kommt, ist eine Steuerung mit hoher Präzision erforderlich, um ein
zufriedenstellendes Produkt zu erhalten.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ziehkissen-Steuereinrichtung
anzugeben, die stabil zwischen einer Positionssteuerung und einer
Drucksteuerung wechseln kann und den Betrieb des Ziehkissens mit
hoher Genauigkeit steuern kann, um ein zufriedenstellendes Formen
zu ermöglichen.
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Problemlösung
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Eine
Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist gekennzeichnet durch: eine Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit, die ein
Druckbefehlssignal in Entsprechung zu einem Druckzielwert auf der
Basis eines vorbestimmten Druckmusters ausgibt; eine Druckerfassungseinrichtung,
die einen auf ein Ziehkissenpolster ausgeübten Druck erfasst; eine Druckvergleichseinheit,
die ein Druckabweichungssignal in Entsprechung zu einer Abweichung
zwischen einem Zieldruckwert auf der Basis des Druckmusters und
einem Druckerfassungswert auf der Basis eines Druckerfassungssignals
aus der Druckerfassungseinrichtung ausgibt; eine Drucksteuereinheit,
die ein Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal auf der Basis des
Druckabweichungssignals ausgibt; eine Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit,
die ein Positionsbefehlssignal in Entsprechung zu einem Positionszielwert
auf der Basis eines vorbestimmten Positionsmusters ausgibt; eine
Positionserfassungseinrichtung, die eine Position des Ziehkissenpolsters
erfasst; eine Positionsvergleichseinheit, die ein Positionsabweichungssignal
in Entsprechung zu einer Abweichung zwischen dem Positionszielwert
auf der Basis des Positionsmusters und einem Positionserfassungswert
auf der Basis eines Positionserfassungssignals aus der Positionserfassungseinrichtung
ausgibt; eine Positionssteuereinheit, die ein Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal auf
der Basis des Positionsabweichungssignals ausgibt; eine Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit, die
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
oder das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
wählt;
eine Geschwindigkeitssteuereinheit, die ein Motorstrom-Befehlssignal auf
der Basis des Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals
oder des Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals
aus der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit
ausgibt; und einen Servoverstärker,
der einen elektrischen Servomotor, derein Ziehkissen antreibt, mit
einem elektrischen Strom in Entsprechung zu dem Motorstrom-Befehlssignal
versorgt, wobei die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit das
Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal oder das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal wählt, je
nachdem welches der beiden Signale kleiner ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt die Druckvergleichseinheit das Druckabweichungssignal in
Entsprechung zu der Abweichung zwischen dem Druckzielwert und dem
Druckerfassungswert aus, wobei die Drucksteuereinheit auf der Basis
dieses Druckabweichungssignals das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
ausgibt. Weiterhin gibt die Positionsvergleichseinheit das Positionsabweichungssignal
in Entsprechung zu der Abweichung zwischen dem Positionszielwert
und dem Positionserfassungswert aus, wobei die Positionssteuereinheit auf
der Basis dieses Positionsabweichungssignals das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
ausgibt. Die Positions- /Drucksteuerungs-Schalteinheit überwacht
und vergleicht konstant das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
und das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal und wählt das
kleinere der beiden Signale. Im Vergleich zu der herkömmlichen
Technik, bei welcher der Wechsel alleine aufgrund der Ausgabe eines
Erfassungssignals, das eine Änderung
des elektrischen Stroms des Servomotors angibt, erfolgt, können eine Änderung
des Drucks und eine Änderung
der Position genauer erfasst werden, sodass der Wechsel stabiler
bewerkstelligt werden kann. Dadurch wird der Betrieb des Ziehkissens
stabilisiert.
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Weil
der Wechsel weiterhin vorgenommen wird, indem das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
und das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal überwacht
werden, kann der Wechsel schneller und zuverlässiger als in der herkömmlichen
Technik durchgeführt
werden, bei der nur die Änderung
des elektrischen Stroms des Servomotors überwacht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Pressmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht eines primären Teils
entlang der Pfeillinie A-A von 1.
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3 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß der ersten
Ausführungsform.
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4 ist
eine Hydraulikdiagramm des Ziehkissens.
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5 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ziehkissen-Steuereinrichtung.
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6 ist
ein Steuerblockdiagramm der Ziehkissen-Steuereinrichtung.
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7 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zeit und einem Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
zeigt.
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8 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zeit und einem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
zeigt.
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9 ist
eine Ansicht, die den Wechsel zwischen einer Positionsteuerung und
einer Drucksteuerung erläutert.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das den Wechsel zwischen der Positionssteuerung
und der Drucksteuerung zeigt.
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11 ist
ein Diagramm, das ein Positionsmuster zeigt.
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12 ist
ein Diagramm, das ein Druckmuster zeigt.
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13 ist
ein Diagramm, das den Betrieb eines Schlittens und eines Ziehkissens
zeigt.
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14 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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15 ist
ein Diagramm, das den Aufbau einer Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
zeigt.
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16 ist
ein Diagramm, das eine erste Modifikation des Ziehkissens zeigt.
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17 ist
ein Diagramm, das eine zweite Modifikation des Ziehkissens zeigt.
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18 ist
ein Diagramm, das einen anderen Teil der zweiten Modifikation zeigt.
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19 ist
ein Diagramm, das ein Positionsmuster einer dritten Modifikation
zeigt.
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20 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zeit und einem Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
der dritten Modifikation zeigt.
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21 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Wechsel zwischen einer Positionssteuerung und einer
Drucksteuerung in der dritten Modifikation zeigt.
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22 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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23 ist
ein Funktionsblockdiagramm der Ziehkissen-Steuereinrichtung der vierten Modifikation.
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24 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Beziehung zwischen der Zeit und einem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
in der vierten Modifikation zeigt.
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25 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den Wechsel zwischen einer Positionssteuerung und einer
Drucksteuerung in der vierten Modifikation zeigt.
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26 ist
ein Diagramm, das ein Positionsmuster in einer fünften Modifikation zeigt.
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27 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ziehkissen-Steuereinrichtung gemäß der fünften Modifikation.
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28 ist
ein Steuerblockdiagramm der Ziehkissen-Steuereinrichtung der fünften Modifikation.
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29 ist
ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit
zeigt.
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- 9
- Werkstück
- 13,
13A, 13B
- Ziehkissen
- 15
- Ziehkissenpolster
- 21
- elektrischer
Servomotor
- 32
- Dehnungsmesser
(Druckerfassungseinrichtung)
- 33
- Linearskala
(Positionserfassungseinrichtung)
- 36
- Codierer
(Positionserfassungseinrichtung)
- 40
- Ziehkissen-Steuereinrichtung
- 42
- Servoverstärker
- 45
- Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit
- 46
- Positionsvergleichseinheit
- 47
- Positionssteuereinheit
- 49
- Druckvergleichseinheit
- 50
- Drucksteuereinheit
- 51
- Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit
- 53
- Geschwindigkeitssteuereinheit
- 54
- Positionsmuster
- 56
- Druckmuster
- 75
- Linear-Servomotor
(elektrischer Servomotor)
- 93
- Druckmesser
(Druckerfassungseinrichtung)
- Pc
- Druckbefehlssignal
- ep
- Druckabweichungssignal
- vpc
- Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
- ic
- Motorstrom-Befehlssignal
- i
- Motorstrom
(elektrischer Strom)
- hc
- Positionsbefehlssignal
- eh
- Positionsabweichungssignal
- vhc
- Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden werden spezifische Ausführungsformen der Ziehkissen-Steuereinrichtung
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Pressmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
Schnittansicht eines Hauptteils entlang der Pfeillinie A-A von 1. 3 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß der ersten
Ausführungsform.
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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.
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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.
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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.
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Wie
in 2 gezeigt sind zwischen jeder lateralen Seite
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 lateralen Seite 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.
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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.
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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 (Positionserfassungseinrichtung) 36 mit
dem elektrischen Servomotor 21 verbunden. 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 einer 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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden wird der Aufbau einer Ziehkissen-Steuereinrichtung 40, die das
Ziehkissen 13 steuert, mit Bezug auf das Funktionsblockdiagramm von 5 und
das Steuerblockdiagramm von 6 beschrieben.
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Die
Ziehkissen-Steuereinrichtung 40 von 5 und 6 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.
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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 nach der Wandlung zu einem 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc mit
einer dem Positionsabweichungssignal eh entsprechenden Größe zu erzeugen/auszugeben.
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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 und dem in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugten
Druck an.
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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.
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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 Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus.
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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,
sowie eine Positions-/Druckvergleichseinheit 61, die den
Schaltbetrieb des Schalters 60 bestimmt.
-
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 Positionssteuerungs- 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 Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus der Drucksteuereinheit 50 zu
der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 gegeben.
-
Die
Positions-/Druckvergleichseinheit 61 ist derart eingestellt,
dass sie das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc aus der Drucksteuereinheit 50 mit dem Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc aus der Positionssteuereinheit 47 vergleicht und das
kleinere Signal wählt.
-
Im
Folgenden wird die Schaltlogik der Positions-/Druckvergleichseinheit 61 mit
Bezug auf 7 bis 9 beschrieben. 7 zeigt
das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc. Wenn in 7 das Positionierungsmuster
(der Positionszielwert) des Ziehkissenpolsters 15 konstant
auf 0 gesetzt ist (Bereitschaftsposition), entspricht die Position
des Ziehkissenpolsters 15 der Bereitschaftsposition, bevor
die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt,
sodass das Positionsabweichungssignal eh gleich 0 ist und das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc gleich 0 ist. Wenn danach die obere Form 7 die Position
(Berührungsposition)
in Kontakt mit dem Werkstück 9 erreicht,
beginnt sich das Ziehkissenpolster 15 zu senken, während sich die
obere Form 7 nach unten bewegt, sodass das Positionsabweichungssignal
eh allmählich
größer wird,
wobei entsprechend auch das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc größer wird.
-
8 zeigt
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc. Wenn in 8 das Druckmuster des Ziehkissenpolsters 15 konstant
auf einen fixen Wert gesetzt wird, wird kein Druck in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugt,
bevor die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt,
sodass das Druckabweichungssignal ep dem fixen Wert des Druckmusters
entspricht, wobei das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc einen
Wert in Entsprechung zu dem fixen Wert des Druckmusters annimmt.
Wenn danach die obere Form 7 die Position in Kontakt mit
dem Werkstück 9 (Berührungsposition)
erreicht, wird das Ziehkissenpolster 15 durch die obere
Form 7 gedrückt
und wird ein Druck erzeugt. Dieser Druck erhöht sich, wenn sich das Ziehkissenpolster 15 nach
unten bewegt, sodass das Druckabweichungssignal ep allmählich kleiner
wird, wobei entsprechend auch das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc kleiner wird.
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Wie
in 9 gezeigt, ist die Positions-/Druckvergleichseinheit 61 derart
eingestellt, dass sie das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc mit dem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc vergleicht
und das kleinere Signal wählt.
Weil während
der nach unten gerichteten Bewegung der oberen Form 7 und
bevor diese in Kontakt zu dem Werkstück 9 kommt, das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc
kleiner als das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
ist, wird das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc gewählt. Aufgrund
dieser Wahl werden der b-Kontakt und der c-Kontakt durch den Schalter 60 verbunden
und wird das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc
zu der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 geführt, wodurch
die Positionssteuerung bewerkstelligt wird.
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Wenn
dann die obere Form 7 die Berührungsposition erreicht, wo
sie in Kontakt mit dem Werkstück
kommt, wird das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc größer und
wird das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc kleiner.
Wenn nach Ablauf der Zeit T1 die Größenbeziehung zwischen den Geschwindigkeitsbefehlssignalen
vhc und vpc umgekehrt wird, wählt
die Positions-/Druckvergleichseinheit 61 das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpd, das kleiner als das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc ist,
wobei der b-Kontakt und der c-Kontakt des Schalters 60 verbunden
werden. Durch diese verbindende Schaltoperation wird das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
zu der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 gegeben und
wird eine Drucksteuerung ausgeführt.
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Weil
die Positions-/Druckvergleichseinheit 61 derart eingestellt
ist, dass sie konstant das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc und
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc vergleicht und das kleinere Signal wählt, kann ein Wechsel zwischen
der Positionssteuerung und der Drucksteuerung automatisch mit einem
entsprechenden Zeitverlauf vorgenommen werden. Dadurch kann der
Einfluss eines Aufpralls, einer Vibration oder von ähnlichem,
wenn die obere Form 7 in Kontakt mit dem Ziehkissenpolster 15 mit
dazwischen dem Werkstück 9 kommt,
minimiert werden, wobei ein Wechsel zwischen einer Positionssteuerung
und einer Drucksteuerung zuverlässig
mit einem entsprechenden Zeitverlauf und stabil durchgeführt werden
kann. Weil weiterhin das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc und
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
konstant überwacht
werden, kann zuverlässig die
Berührungsposition
festgestellt werden, wenn die obere Form 7 in Kontakt mit
dem Werkstück 9 kommt, sodass
der Wechsel schnell und zuverlässig
durchgeführt
werden kann.
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Wenn
die Positionssteuerung durch die Schaltoperation der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 gewählt wird,
dient die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 dazu, das
Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal 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 gewählt wird, dient
die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 dazu, das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc aus der Drucksteuereinheit 50 mit dem Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Erfassungssignal
vr aus der Ziehkissenpolstergeschwindigkeits-Berechnungseinheit 44 zu
vergleichen und das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auszugeben.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird während der
Drucksteuerung aus der Drucksteuereinheit 50 das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc ausgegeben, das eine Größe ist,
die dem Druckabweichungssignal ep entspricht und größer wird,
solange das Druckabweichungssignal ep vorhanden ist, sodass die
Druckabweichung schnell und zuverlässig reduziert werden kann.
Die Genauigkeit der Drucksteuerung kann also verbessert werden.
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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 anschließend 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
anschließend 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.
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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.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Steuereinrichtung 41 mit
der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Ziehkissenpolster-Steuereinrichtung 40 kurz
mit Bezug auf das Flussdiagramm von 10 beschrieben.
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S1:
Die Ziehkissenpolsterpositions-Berechnungseinheit 43 der
Steuereinrichtung 41 gibt ein Ziehkissenpolsterpositions-Erfassungssignal
hr auf der Basis des Motordrehwinkel-Erfassungssignals θ aus dem Codierer 36 an
dem elektrischen Servomotor 21 aus, und die Positionsvergleichseinheit 46 berechnet
konstant das Positionsabweichungssignal eh auf der Basis des Ziehkissenpolster-Positionserfassungssignals
hr und des Positionsbefehlssignals hc aus der Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit 45. Die
Druckvergleichseinheit 49 berechnet konstant das Druckabweichungssignal
ep auf der Basis des Druckerfassungssignals Pr aus dem Druckmesser 93 und
des Druckbefehlssignals Pc aus der Druckbefehlssignalssignal-Ausgabeeinheit 48.
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S2:
Die Positionssteuereinheit 47 berechnet das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc auf der Basis des Positionsabweichungssignals eh, und die Drucksteuereinheit 50 berechnet
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
auf der Basis des Druckabweichungssignals ep, wobei die Signale
jeweils an die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 ausgegeben
werden.
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S3:
Danach wählt
die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 das
Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc oder das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc, je nachdem, welches der beiden Signale kleiner ist.
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S4:
Wenn bestimmt wird, dass das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc kleiner
ist, führt
die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 eine b-a-Kontakt-Verbindungsoperation durch
und gibt das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc an die Geschwindigkeitspositionierungseinheit 52 aus,
um eine Positionssteuerung durchzuführen.
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S5:
Wenn dagegen bestimmt wird, dass das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
kleiner ist, führt
die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 eine b-c-Kontakt-Verbindungsoperation
durch und gibt das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc an
die Geschwindigkeitspositionierungseinheit 52 aus, um eine
Drucksteuerung durchzuführen.
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S6:
Die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 berechnet das
Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auf der Basis des Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals
vhc oder des Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals vpc
und gibt es an die Geschwindigkeitssteuereinheit 53 aus.
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S7:
Die Geschwindigkeitssteuereinheit 53 erzeugt das Motorstrom-Befehlssignal
ic auf der Basis des Geschwindigkeitsabweichungssignals ev und gibt
es an den Servoverstärker 42 aus.
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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.
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Im
Folgenden werden das Positionsmuster 54 der Positionsbefehlssignal-Ausgabeeinheit 45 und
das Druckmuster 56 der Druckbefehlssignal-Ausgabeeinheit 48 dieser
Ausführungsform
im Detail beschrieben. 11 zeigt das Positionsmuster 54 dieser
Ausführungsform,
und 12 zeigt das Druckmuster 56 dieser Ausführungsform.
Wie in 11 gezeigt, wird in dem Positionsmuster 54 eine Position
h1 in Entsprechung zu der Bereitschaftsposition des Ziehkissenpolsters 15 bis
zum Zeitpunkt t1 gesetzt. Danach wird eine nach unten gerichtete
Bewegung zu der Position h11 mit Kontakt zu dem Schlitten 4 mit
einer vorbestimmten Zeitkonstante von der Zeit t1 zu der Zeit t11
durchgeführt;
anschließend
wird zu dem Bereitschaftszustand zurückgekehrt, wobei darauf gewartet
wird, dass der Schlitten zum Zeitpunkt t12 wieder in Kontakt kommt.
Wenn die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 ist, um
ein Ziehen durchzuführen,
wird vorzugsweise eine Drucksteuerung durchgeführt, sodass die Position auf
die fixe Position h11 bis zu dem Zeitpunkt t3 gesetzt wird, an dem
der Schlitten 4 den unteren Totpunkt erreicht, sodass das
Positionsabweichungssignal eh größer werden
kann, während
sich das Ziehkissenpolster 15 zusammen mit dem dasselbe
kontaktierenden Schlitten 4 nach unten bewegt. Ab dem unteren
Totpunkt des Schlittens 4 (ab dem Zeitpunkt t3) ist die
Position h3 gesetzt, die der Position des unteren Totpunkts des
Ziehkissenpolsters 15 entspricht, sodass erneut eine Positionssteuerung
durchgeführt werden
kann, wobei die Position h3 bis zu dem Zeitpunkt t4 gesetzt ist,
sodass das Ziehkissenpolster 15 den unteren Totpunkt für eine vorbestimmte
Zeitdauer aufrechterhält.
Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird eine unterstützende Huboperation
für ein
Heben um eine vorbestimmte Höhe
durchgeführt,
wobei die Einstellung derart ist, dass die Position h4 zum Zeitpunkt
t5 erreicht wird. Ab dem Zeitpunkt t5 ist die Einstellung derart,
dass die der Bereitschaftsposition entsprechende Position h1 erreicht
wird.
-
Wie
in 12 gezeigt, ist in dem Druckmuster 56 der
Druck auf einen vorbestimmten fixen Wert P1 bis zu dem Zeitpunkt
t12 gesetzt, bevor die obere Form 7 in Kontakt mit dem
Werkstück 9 kommt.
Der vorbestimmte Wert P1 ist mit einem vorbestimmten Verhältnis auf
einen höheren
Wert gesetzt als die Vorladung des Ziehkissenpolsters 15,
sodass ein vorbestimmtes Druckabweichungssignal ep erzeugt wird,
bevor die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt.
Dann wird in dem Bereich zwischen dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt
t13, in dem die obere Form 7 in Kontakt mit dem Werkstück 9 ist
und das Ziehen durchgeführt
wird, ein optimaler Druck für
jeden der vorbestimmten Zeitrahmen in dem Druckmuster 56 vorgesehen.
Insbesondere steigt zu Beginn des Ziehvorgangs der Druckzielwert schnell
mit einer vorbestimmten Zeitkonstante von dem vorbestimmten Wert
P1 zu einem vorbestimmten Wert P2 an, wobei der vorbestimmte Wert
P2 bis zu dem Zeitpunkt t21 gehalten wird. Danach wird von dem Zeitpunkt
t21 bis zu dem Zeitpunkt t22 der Druckzielwert schnell mit einer
vorbestimmten Zeitkonstante von dem vorbestimmten Wert P2 zu einem vorbestimmten
Wert P3 gesenkt, wobei der vorbestimmte Wert P3 von dem Zeitpunkt
t22 bis zu dem Zeitpunkt t3 gehalten wird, zu dem der Schlitten 4 den
unteren Totpunkt erreicht. Nachdem der Schlitten 4 den
unteren Totpunkt erreicht hat (ab dem Zeitpunkt t3), wird vorzugsweise
eine Positionssteuerung durchgeführt,
wobei der Druckzielwert auf einen ziemlich hohen vorbestimmten Wert
P4 gesetzt wird, damit das Druckabweichungssignal ep größer werden
kann.
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Im
Folgenden wird die Beziehung zwischen dem Betrieb des Ziehkissenpolsters 15 und
der Druck-/Positionssteuerung beschrieben. 13 ist ein
Diagramm, das den Betrieb des Schlittens 4 und des Ziehkissenpolsters 15 zeigt,
wobei das Diagramm angibt, wie die Position des Schlittens 4 und des
Ziehkissenpolsters 15 im Zeitverlauf variiert.
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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.
-
Zuerst
befindet sich das Ziehkissenpolsters 15 ab dem Betriebsbeginn
der Pressmaschine bis zu dem Zeitpunkt t1 an der Position h1, die
der Bereitschaftsposition entspricht, sodass das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc gleich 0 ist, während
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc den vorbestimmten Wert P1 annimmt. Ab dem Betriebsbeginn der
Pressmaschine bis zu dem Zeitpunkt t1 wählt also die Positions-/Druckvergleichseinheit 61 das
Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc, wobei der b-Kontakt
und der a-Kontakt durch den Schalter 60 verbunden werden,
um eine Positionsregelung durchzuführen. Zwischen dem Zeitpunkt
t1 und dem Zeitpunkt t12 nimmt das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc den vorbestimmten Wert P1 an, sodass die Positionsregelung durchgeführt wird.
-
Während dieser
Positionsregelung subtrahiert die Positionsvergleichseinheit 46 das
Positionsrückkopplungssignal
hr von dem Positionsbefehlssignal hc, um das Positionsabweichungssignal
eh auszugeben, gibt die Positionssteuereinheit 47 das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc aus, um das Positionsabweichungssignal zu reduzieren, subtrahiert
die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
vr von dem Positionssteuerungs-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. Daraus
resultiert, dass das Ziehkissenpolster 15 an der Bereitschaftsposition
h1 bis zu dem Zeitpunkt t1 in Bereitschaft gehalten wird, wobei
ab dem Zeitpunkt t11 ein Übergang
zu der Position h11 bewerkstelligt wird, an der die obere Form 7 und
das Werkstück 9 einander
kontaktieren.
-
Wenn
dann zum Zeitpunkt t12 die obere Form und das Werkstück 9 miteinander
in Kontakt kommen, erhält
der Positionszielwert des Positionsmusters 54 die vorbestimmte
Position h11 aufrecht, während
sich das Ziehkissenpolster 15 nach unten bewegt, sodass
das Positionsabweichungssignal eh größer wird. Wenn dagegen die
obere Form 7 und das Werkstück 9 in Kontakt miteinander
kommen, tritt eine Druckerhöhung
auf, sodass sich der Druckzielwert des Druckmusters 45 dem
vorbestimmten Wert P1 nähert,
der der Druckzielwert ist. Dadurch wird das Druckabweichungssignal
ep reduziert. Wenn das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc
auf der Basis des Druckabweichungssignals ep kleiner als das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc auf der Basis des Positionsabweichungssignals eh wird, wählt die
Positions-/Drucksvergleichseinheit 61 das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc. Daraus resultiert, dass der b-Kontakt und der c-Kontakt durch den
Schalter 60 mittels einer b-c-Kontakt-Verbindungsoperation
an der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 verbunden
werden, wobei automatisch von der Positionsregelung zu der Druckregelung
gewechselt wird. Durch die automatische Schaltoperation an der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 kann
also zuverlässig
ein effektives Wechseln zwischen der Positionssteuerung und der
Drucksteuerung vorgesehen werden, sobald die obere Form 7 in
Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt.
-
Von
dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 bewegen sich also der Schlitten 4 und
das Ziehkissenpolster 15 einstückig miteinander nach unten,
um ein Ziehen an dem Werkstück 9 durchzuführen. Von dem
Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 wird eine Druckregelung durchgeführt.
-
Während der
Druckregelung subtrahiert die Druckvergleichseinheit 49 das
Druckrückkopplungssignal
Pr von dem Druckbefehlssignal PC, um das Druckabweichungssignal
ep auszugeben, gibt die Drucksteuereinheit 50 das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc aus, um das Druckabweichungssignal zu reduzieren, subtrahiert
die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 das Geschwindigkeitsrückkopplungssignal
vr von dem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc, um
das Geschwindigkeitsabweichungssignal ev auszugeben, gibt die Geschwindigkeitsteuereinheit 53 das
Motorstrom-Befehlssignal (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 zu dem Zeitpunkt t3 der Schlitten 4 und das Ziehkissenpolster 15 den
unteren Totpunkt erreichen, erhöht
sich der Druckzielwert des Druckmusters 56 schnell zu dem
vorbestimmten Wert P4, sodass sich das Druckabweichungssignal ep
erhöht, während der
Positionszielwert des Positionsmusters 54 die Position
h3 in Entsprechung zu dem unteren Totpunkt annimmt, sodass das Positionsabweichungssignal
eh kleiner wird. Daraus resultiert, dass das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc auf der Basis des Positionsabweichungssignals eh kleiner als
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc auf der Basis
des Druckabweichungssignals ep wird und die Positions-/Druckvergleichungseinheit 61 das
Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc wählt.
Es werden also der b- Kontakt
und der a-Kontakt durch den Schalter 60 mittels einer b-a-Kontakt-Verbindungsoperation
an der Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 verbunden,
wodurch automatisch von der Druckregelung zu der Positionsregelung
gewechselt wird.
-
Von
dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 wird das Ziehkissenpolster 15 an
der Position h3 gesperrt, wodurch die nach oben gerichtete Bewegung vorübergehend
gestoppt wird. Von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 steigt
das Ziehkissenpolster 15 um eine Strecke, die einem unterstützenden
Hub entspricht. Zu dem Zeitpunkt t5 beginnt das Ziehkissenpolster 15 erneut
mit der nach oben gerichteten Bewegung, um vor dem Stoppen zu der
Bereitschaftsposition h1 zu gelangen. Ab dem Zeitpunkt t3 wird eine
Positionsregelung durchgeführt,
wobei die Position des Ziehkissenpolsters 15 durch die
verschiedenen Signalflüsse
wie oben beschrieben gesteuert wird, sodass der durch den Codierer 36 erhaltene
Positionserfassungswert dem voreingestellten Positionsmuster 54 entspricht.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
14 ist
eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Ziehkissens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 15 ist
ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Ziehkissen-Steuereinrichtung
dieser Ausführungsform
zeigt. In dieser Ausführungsform
werden Komponenten, die mit denjenigen der ersten Ausführungsform
identisch oder denselben ähnlich
sind, durch gleiche Bezugszeichen wiedergegeben, 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 (Druckerfassungseinrichtung) 32 ist
mit einer lateralen Seite des Ziehkissenpolsters 15 verbunden,
wobei der Dehnungsmesser 32 die in dem Ziehkissenpolster 15 erzeugte
Last, d. h. 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 (Positionserfassungseinrichtung) 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 lateralen Seite 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 16 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 17 und 18 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 lateralen Seite 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 lateralen Seite des Ziehkissenpolsters 15 vorgesehen,
und der Magnetteil 77 ist an der Innenwandfläche des
Betts 5 vorgesehen. Umgekehrt können auch der Magnetteil 77 an
der lateralen Seite des Ziehkissenpolsters 15 und der Spulenteil 76 an
der Innenwandfläche
des Betts 5 vorgesehen sein.
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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.
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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 (nicht in 1 gezeigt).
Auf diese Weise wird das Ziehkissenpolster 15 durch den
Balken über
das Ausgleichsteil 78 gehalten, sodass wenn die Kraftquelle
des Linear-Servomotors 75 unterbrochen wird und keine Magnetkraft
zwischen den Spulenteilen 76 und den Magnetteilen 77 ausgeübt wird,
sich das Ziehkissenpolster 15 nicht lösen kann.
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Das
Steuersystem für
das Ziehkissen 13B gestattet die Anwendung der Ziehkissen-Steuereinrichtung 40.
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 das Eingangssignal
in Bezug auf die Zeit differenziert wird, um die Geschwindigkeit
des Ziehkissenpolsters 15 zu erhalten und das Ergebnis
als das Ziehkissenpolstergeschwindigkeits- Erfassungssignal vr an die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 auszugeben.
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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.
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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.
In diesem Fall kann auch der Wechsel zwischen der Positionssteuerung
und der Drucksteuerung zufrieden stellend bewerkstelligt werden,
indem das Druckmuster und das Positionsmuster entsprechend gewählt werden.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der automatische
Wechsel zwischen der Drucksteuerung und der Positionssteuerung bewerkstelligt,
wenn mit dem Ziehen begonnen wird und wenn der Schlitten den unteren
Totpunkt erreicht, wobei es nicht notwendig ist, dass der automatische
Wechsel in dem gesamten Bereich der Ziehbetriebs der Presse bewerkstelligt
wird. Zum Beispiel kann der automatische Wechsel zu Beginn des Ziehens
durch die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit
bewerkstelligt werden, wobei der Wechsel zu der Positionssteuerung
durch eine Zeitsteuerung erzwungen wird, wenn der Schlitten den
unteren Totpunkt erreicht.
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19 zeigt
das Positionsmuster 54 gemäß einer dritten Modifikation
der vorliegenden Erfindung. Diese Modifikation unterscheidet sich
von den vorstehenden Ausführungsformen
dadurch, dass das Ziehkissenpolster 15 gesenkt wird, um
eine vorläufige
Beschleunigung in demselben Abschnitt von dem Zeitpunkt t1, zu dem
sich das Ziehkissenpolster in der Bereitschaftsposition h1 befindet,
zu dem Zeitpunkt t2, der der Position h2 entspricht, vorzusehen. Tatsächlich kommt
in diesem Fall die obere Form 7 zu dem Zeitpunkt t12 in
Kontakt mit dem Werkstück 9,
wenn sich das Werkstück 9 nach
unten bewegt. Indem diese vorläufige
Beschleunigung durchgeführt wird,
kann der Aufprall, der erzeugt wird, wenn die obere Form 7 in
Kontakt mit dem Werkstück 9 kommt, reduziert
werden, sodass ein Ziehen mit hoher Präzision durchgeführt werden
kann. Das Positionsmuster 54 von 19 wird
derart gesetzt, dass sich das Ziehkissenpolster 15 in dem
Zeitabschnitt zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 zu
dem unteren Totpunkt bewegt.
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20 zeigt
das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc, das ausgegeben wird, wenn eine derartige vorläufige Beschleunigung bewerkstelligt
wird. Das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc ist
identisch mit demjenigen der weiter oben beschrieben Ausführungsform. In 20 wird
das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc dieser Modifikation, das auf der Basis des Positionsmusters 54 erzeugt
wird, von der Position des Bereitschaftszustands mit einer vorbestimmten
Zeitkonstante vermindert und dann an einem fixen Wert gehalten,
weil das Ziehkissenpolster 15 mit einer vorbestimmten Beschleunigung
gesenkt wird, wobei es dann auf einer fixen Geschwindigkeit gehalten
wird. Nachdem die Berührungsposition
zur Hälfte
durch die vorläufige
Beschleunigung erreicht wurde, wird das Ziehkissenpolster 15 zusammen
mit dem Schlitten 4 nach unten bewegt, wobei gleichzeitig
das Positionsmuster 54 an einer Position gesetzt wird,
die höher
als das tatsächliche
Ziehkissenpolster 15 ist, sodass das Positionsabweichungssignal
eh allmählich
kleiner wird und dementsprechend auch das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc größer wird.
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21 zeigt
die Beziehung zwischen einem derartigen Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc und dem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc. Der
Wechsel zwischen der Positionssteuerung und der Drucksteuerung wird
mit Bezug auf diese Zeichnung beschrieben. In dieser Modifikation
wird im Unterschied zu der weiter oben beschriebenen Ausführungsform
durch die vorläufige
Beschleunigung die Berührungsposition
erreicht, wenn das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc einen kleinen Wert aufweist. Das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc wird also nach oben gehoben, wenn es einen Wert aufweist, der
viel kleiner als derjenige des Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals
vpc ist, wobei eine Zeitspanne T2 benötigt wird, die länger als
in der weiter oben beschriebenen Ausführungsform ist, bevor die Größenbeziehung
zwischen dem Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc und dem Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc ab der Berührungsposition
umgekehrt wird. Es ist also ein gewisse Verzögerung gegeben, bis der Wechsel
zwischen der Positionssteuerung und der Drucksteuerung nach der
Berührungsposition
bewerkstelligt wird, wobei eine Verbesserung in der Qualität durch die
vorläufige
Beschleunigung zu erwarten ist.
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Wie
in dem Funktionsblockdiagramm von 22 und
dem Steuerblockdiagramm von 23 gezeigt,
ist in einer vierten Modifikation der vorliegenden Erfindung die
Steuereinrichtung 41 mit einer Versatzsignal-Ausgabeeinheit 100 und
einer Signalsynthetisierungseinheit 101 ausgestattet. In
der Versatzsignal-Ausgabeeinheit 100 und der Signalsynthetisierungseinheit 101 wird
das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc auch dann korrigiert, wenn das Ziehkissenpolster 15 eine
vorläufige
Beschleunigung erfährt,
wobei der Wechsel zwischen der Positionssteuerung und der Drucksteuerung ohne
Verzögerung
nach der Berührung
bewerkstelligt wird.
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Insbesondere
dient die Versatzsignal-Ausgabeeinheit 100 dazu, ein vorläufiges Beschleunigungssignal
wie in 24 gezeigt zu erzeugen und an
die Signalsynthetisierungseinheit 101 auszugeben.
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Die
Signalsynthetisierungseinheit 101 synthetisiert das ursprüngliche
Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc aus der Drucksteuereinheit 50 mit
einem Vorläufigbeschleunigungs-Versatzsignal
aus der Versatzsignal-Ausgabeeinheit 100 und
gibt das synthetisierte, zusammengesetzte Befehlssignal an die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 als
Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc aus.
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25 zeigt
die Beziehung zwischen dem synthetisierten Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc und dem Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc.
Weil die vorläufige Beschleunigung
bewerkstelligt wird, ist das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc identisch mit demjenigen der weiter oben beschriebenen dritten
Modifikation. Aus 25 wird deutlich, dass wenn
das synthetisierte Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vpc ausgegeben wird, der Wert des Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignals
vpc an der Berührungsposition
klein ist, sodass es nach der Berührung weiter vermindert wird.
Daraus resultiert, dass das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc das
Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal
vhc innerhalb einer kurzen Zeitspanne T3 kreuzt. Während also
die Zeitspanne T2 bis zu dem Wechsel von der Positionssteuerung
zu der Drucksteuerung nach der Berührung aufgrund der vorläufigen Beschleunigung
in der weiter oben beschriebenen dritten Modifikation lang ist,
kann in dieser Modifikation, auch wenn eine vorläufige Beschleunigung vorgesehen ist,
die für
den Wechsel erforderliche Zeitspanne auf T3 reduziert werden, wobei
ein Zurückprall
oder ähnliches
des Werkstücks 9 unmittelbar
nach der Berührung
effektiv verhindert wird, sodass das Ziehen mit einer noch höheren Präzision durchgeführt werden kann.
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Im
Folgenden wird eine fünfte
Modifikation der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 19 gezeigt,
wird in dem Positionsmuster 54 der weiter oben beschriebenen
dritten Modifikation das Positionsziel derart gesetzt, dass nach
Abschluss der vorläufigen
Beschleunigung zum Zeitpunkt t2 das Ziehkissenpolster 15 auch
zu dem eigenen unteren Totpunkt in Entsprechung zu dem Zeitpunkt
t3 geht, zu dem der Schlitten 4 den unteren Totpunkt erreicht. Nachdem
der untere Totpunkt erreicht wurde, wird eine Sperre des unteren
Totpunkts an dem Ziehkissenpolster 15 bewerkstelligt. Um
die Sperre des unteren Totpunkts zuverlässig zu bewerkstelligen, ist das
Positionsziel des Ziehkissenpolsters 15 vorzugsweise der
untere Totpunkt zu einem relativ frühren Zeitpunkt t23 wie in 26 gezeigt.
Bei dem Positionsmuster 54 von 26 wird
das Positionsziel jedoch kleiner als die tatsächliche Position des Ziehkissenpolsters 15,
bevor der untere Totpunkt erreicht wird, sodass die Gefahr besteht,
dass während
der Drucksteuerung zu der Positionsteuerung gewechselt wird.
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Angesichts
dieser Tatsache ist, wie in dem Funktionsblockdiagramm von 27 und
dem Steuerblockdiagramm von 28 gezeigt,
die Steuereinrichtung 41 mit einer Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 versehen.
Der Rest des Aufbaus dieser Modifikation ist identisch mit der vierten
Modifikation.
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Wie
in 28 gezeigt, dient die Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 als
ein Schalter, der die Kontakte d, e und f aufweist. Nachdem die obere
Form 7 das Werkstück 9 berührt hat
(zum Zeitpunkt t12) wird, in der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 der
Schalter 60 mit einer b-c-Kontakt-Verbindungsoperation
geschaltet und wird dadurch von einer Positionssteuerung zu einer Drucksteuerung
gewechselt, wobei gleichzeitig eine e-f-Kontakt-Verbindungsoperation durch ein Schaltsignal
aus der Positions-/Druckvergleichseinheit 61 (26)
durchgeführt
wird. In dieser e-f-Kontakt-Verbindungsoperation wird die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 umgangen
und wird das Drucksteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vpc konstant
an die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 ausgegeben,
um die Drucksteuerung aufrechtzuerhalten. Wenn dabei das Positionsziel
des Ziehkissenpolsters 15 kleiner als die tatsächliche
Position wird, kann ein Wechsel zu der Positionssteuerung verhindert
werden. Wenn der Schlitten 4 den unteren Totpunkt erreicht
und ein Wechsel zu der Positionssteuerung durch die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 bewerkstelligt
wird, wird in der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 zu einer
e-d-Kontakt-Verbindungsoperation
gewechselt, indem ein Presssignal S aus einer Presssignal-Erzeugungseinheit 10 (26)
eingegeben wird, wobei das Positionssteuerungs-Geschwindigkeitsbefehlssignal vhc, das
durch die Positions-/Drucksteuerungs-Schalteinheit 51 hindurchgegangen
ist, an die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 52 ausgegeben wird.
Dann gibt die Presssignal-Erzeugungseinheit 10 auf der
Basis des Motordrehwinkel-Erfassungssignals θp aus dem Codierer 12 des
in der Pressmaschine verwendeten elektrischen Servomotors 11 das
Presssignal S aus, das zwischen EIN und AUS wechselt, wenn der Schlitten 4 den
unteren Totpunkt erreicht.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 mit
Bezug auf das Flussdiagramm von 29 beschrieben.
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S51:
In dem Zustand vor der Berührung,
in dem die Positionssteuerung durchgeführt wird, überwacht die Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 das
Schaltsignal aus der Positions-/Druckvergleichseinheit 61.
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S52:
Wenn unmittelbar nach der Berührung die
b-c-Kontakt-Verbindungsoperation
durch den Schalter 60 durchgeführt wird und ein Wechsel von der
Positionssteuerung zu der Drucksteuerung bewerkstelligt wird, wird
gleichzeitig die e-f-Kontakt-Verbindungsoperation
in der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 durch
ein Schaltsignal aus der Positions-/Druckvergleichseinheit 61 durchgeführt, um
die Drucksteuerung aufrechtzuerhalten.
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S53:
Die Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102, die
die Drucksteuerung aufrechterhält, überwacht
die Eingabe des Presssignals S aus der Presssignal-Erzeugungseinheit 10.
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S54:
Wenn der Schlitten 4 den unteren Totpunkt erreicht und
das Presssignal S in die Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 eingegeben
wird, wird die e-f-Kontakt-Verbindungsoperation in
der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungseinheit 102 durchgeführt und
wird der Drucksteuerungs-Aufrechterhaltungszustand aufgehoben. Gleichzeitig wird
eine b-a-Kontakt-Verbindungsoperation in dem Schalter 60 durchgeführt und
wird von der Drucksteuerung zu der Positionssteuerung gewechselt,
um nach dem unteren Totpunkt eine Positionssteuerung durchzuführen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die Aufbauten, Verfahren usw. der beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, wobei der
Fachmann verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen
hinsichtlich des Konfiguration, der Anzahl der Komponenten und anderer
Details vornehmen kann, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen
wird.
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Die
Erfindung ist also nicht auf die beschriebenen Konfigurationen,
Anzahlen der Komponenten usw. beschränkt, die lediglich zur Verdeutlichung
der Erfindung angegeben werden, sondern kann durch verschiedene
andere Konfigurationen, Anzahlen der Komponenten usw. realisiert
werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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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.