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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ziehkissenvorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Ziehkissenvorrichtungen sind in Pressmaschinen zum Ausüben von Druck auf einen Stempel installiert. In den Ziehkissenvorrichtungen nimmt eine Kissenunterlage Kraft von einem sich nach unten bewegenden Stempel auf. Ferner ist die Kissenunterlage dafür geeignet, während der Ausübung von Presskraft auf den Stempel, bewegt zu werden.
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In den wohlbekannten Ziehkissenvorrichtungen wird ein Servomotor veranlasst die Kissenunterlage anzutreiben um hochakkurat den auf den Stempel auszuübenden Druck zu steuern. Ferner wurden Ziehkissenvorrichtungen eines Typs hergestellt, die dafür geeignet sind, um eine Differenz zwischen der Geschwindigkeit der Kissenunterlage und der Geschwindigkeit des Stempels auf Null einzustellen (siehe Patentdokument 1), den Servomotor zu steuern. In diesem Falle kann die auf den Stempel auszuübende Presskraft akkurat gesteuert werden, nachdem die Geschwindigkeitsdifferenz einen Zielwert erreicht.
Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.
JP-A-2006-062254 -
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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In den zuvor genannten Ziehkissenvorrichtungen ist jedoch der Zielwert der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit der Kissenunterlage und der Geschwindigkeit des Stempels auf Null festgelegt. Die Kissenunterlage bewegt sich entsprechend einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die proportional zu einer Geschwindigkeitsabweichung ist. Dementsprechend ist die Wellenform der Presskraft in der Anstiegszeit unausweichlich in einer vorbestimmten Form geformt, bis die Geschwindigkeitsdifferenz einen Zielwert erreicht. In anderen Worten ist es schwer, die Presskraft in der Anstiegszeit akkurat zu steuern.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ziehkissenvorrichtung zum akkuraten Steuern der Presskraft in einer Anstiegszeit bereitzustellen.
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Eine Ziehkissenvorrichtung nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dafür geeignet, eine auf einen Stempel in einer Pressmaschine auszuübende Presskraft zu generieren. Die Ziehkissenvorrichtung umfasst eine Kissenunterlage, einen Abstützabschnitt, einen Servomotor, eine Stoßdämpfervorrichtung, einen ersten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt, einen zweiten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt und einen Steuerungsabschnitt. Die Kissenunterlage ist dafür geeignet, Kraft von dem Stempel aufzunehmen. Der Abstützabschnitt ist dafür geeignet, das Kissenunterlage abzustützen. Der Servomotor ist dafür geeignet, den Abstützabschnitt zum Anheben und Absenken der Kissenunterlage anzuheben und abzusenken. Die Stoßdämpfervorrichtung ist dafür geeignet, den Stoß zwischen der Kissenunterlage und dem Abstützabschnitt zu lindern. Die Stoßdämpfervorrichtung umfasst einen Dämpfungsabschnitt und einen elastischen Abschnitt. Der Dämpfungsabschnitt ist dafür geeignet, entsprechend der relativen Geschwindigkeit der Kissenunterlage in Bezug auf den Abstützabschnitt eine Reaktionskraft zu generieren. Der elastische Abschnitt ist dafür geeignet, entsprechend der relativen Verschiebung der Kissenunterlage in Bezug auf den Abstützabschnitt eine Reaktionskraft zu generieren. Der erste Geschwindigkeitsdetektorabschnitt ist dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Stempels zu erfassen. Der zweite Detektorabschnitt ist dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Abstützabschnitts zu erfassen. Der Steuerungsabschnitt ist dafür geeignet, zum Einstellen einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der durch den ersten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt erfassten Geschwindigkeit des Stempels und der durch den zweiten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt erfassten Geschwindigkeit des Abstützabschnitts auf einen vorbestimmten, sich über die Zeit verändernden Zielwert, den Servomotor zu steuern.
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Gemäß der Ziehkissenvorrichtung des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst die Stoßdämpfervorrichtung einen elastischen Abschnitt und einen Dämpfungsabschnitt. Demgemäß kann der elastische Abschnitt die Last in der Stoßdämpfervorrichtung stabilisieren. Ferner kompensiert der Dämpfungsabschnitt das langsame Ansteigen der Last durch den elastischen Abschnitt. Entsprechend kann die Anstiegszeit der Last reduziert werden. Ferner, wenn der Servomotor, unter der Bedingung dass sich die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des Stempels und der Geschwindigkeit des Abstützabschnitts, wie oben beschrieben, verändert, gesteuert ist, verändert sich entsprechend der Veränderung der Geschwindigkeitsdifferenz auch die Reaktionskraft durch den Dämpfungsabschnitt. Demzufolge macht es das entsprechende Einstellen des sich verändernden Zielwerts der Geschwindigkeitsdifferenz möglich, die Form der Wellenform der Presskraft in der Anstiegszeit wie gewünscht anzupassen, bis die Geschwindigkeitsdifferenz den Zielwert erreicht. Folglich kann die Presskraft in der Anstiegszeit akkurat gesteuert werden.
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Eine Ziehkissenvorrichtung nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ziehkissenvorrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. In der Ziehkissenvorrichtung ist der Steuerungsabschnitt dafür geeignet, den Servomotor zu steuern, um die Geschwindigkeitsdifferenz so einzustellen, dass sie zu einem ersten Zeitpunkt einen Höchstpunkt erreicht und danach über die Zeit abnimmt. Der erste Zeitpunkt ist hierbei ein Zeitpunkt, nachdem die Kissenunterlage beginnt Kraft von dem Stempel aufzunehmen.
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Gemäß der Ziehkissenvorrichtung des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung erreicht die Geschwindigkeitsdifferenz zu einem ersten Zeitpunkt, d. h. zu einem Zeitpunkt, wenn die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, nachdem die Kissenunterlage beginnt Kraft vom dem Stempel aufzunehmen. Der Dämpfungsabschnitt generiert dabei eine große Reaktionskraft zum ersten Zeitpunkt. Folglich kann die Anstiegszeit der Last in der initialen Phase der Kollision reduziert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Stoßdämpfervorrichtung den elastischen Abschnitt und den Dämpfungsabschnitt. Folglich kann der elastische Abschnitt die Last in dem Stoßdämpfungsabschnitt stabilisieren. Ferner kompensiert der Dämpfungsabschnitt den langsamen Anstieg der Last durch den elastischen Abschnitt. Entsprechend kann die Anstiegszeit der Last reduziert werden. Des Weiteren, wenn der Servomotor unter der Bedingung, dass die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des Stempels und der Geschwindigkeit des Abstützabschnitts sich, wie oben beschrieben, verändert, gesteuert wird, verändert sich entsprechend der Veränderung der Geschwindigkeitsdifferenz auch die Reaktionskraft durch den Dämpfungsabschnitt. Folglich macht es das angemessene Einstellen des sich verändernden Zielwerts der Geschwindigkeitsdifferenz möglich, die Wellenform der Presskraft in der Anstiegszeit wie gewünscht anzupassen und zu formen, bis die Geschwindigkeitsdifferenz den Zielwert erreicht. Folglich kann die Presskraft in der Anstiegszeit akkurat gesteuert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine strukturelle Frontansicht einer Pressmaschine.
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2 ist eine vergrößerte partielle strukturelle Ansicht einer Ziehkissenvorrichtung.
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3 ist eine Draufsicht der Ziehkissenvorrichtung.
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4 ist ein Schaltschema eines Hydraulikkreislaufs.
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5 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Ziehkissenvorrichtung.
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6 ist ein Diagramm, das die Bewegungen eines Stempels und einer Kissenunterlage zeigt.
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7 ist aus einem Diagramm, das eine Lastveränderung durch einen Speicher zeigt, und einem Diagramm, das eine Lastveränderung durch eine Öffnung zeigt, zusammengesetzt.
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8 ist ein Diagramm, das eine Lastveränderung durch eine Stoßdämpfervorrichtung anzeigt.
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9 ist ein Diagramm, das die Veränderung in einem Geschwindigkeitsdifferenzsteuerungswert zeigt.
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10 ist ein Diagramm, das die Veränderung der Last durch den Speicher und die Veränderung der Ziellast zeigt.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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1. Struktur
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Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Figuren erklärt.
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1-1. Gesamte Struktur der Pressmaschine 1
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1 ist ein die Struktur der Pressmaschine 1 veranschaulichendes schematisches Diagramm. Die Pressmaschine 1 umfasst einen Stempel 2, einen Tisch 3, ein Paar aus einem Obergesenk 4 und einem Untergesenk 5, einen Stempelantriebsmechanismus 6 und eine Ziehkissenvorrichtung 7.
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Der Stempel 2 ist derart angeordnet dass dem Stempel 2 die Bewegungen in einer vertikalen Richtung ermöglicht wird. Der Tisch 3 ist darunter und gegenüber dem Stempel 2 angeordnet. Der Stempelantriebsmechanismus 6 ist über dem Stempel 2 angeordnet. Der Stempelantriebsmechanismus 6 ist dafür geeignet, den Stempel 2 zu heben und abzusenken. Das Obergesenk 4 ist an einem unteren Teil des Stempels 2 angebracht. Das Untergesenk 5 ist an einem oberen Teil des Tisches 3 angebracht. Sowohl der Tisch 3 als auch das Untergesenk 5 umfassen eine Vielzahl an Durchgangsbohrungen, die vertikal durch dieses hindurch dringen. Eine Vielzahl an nachfolgend beschriebenen Kissenstiften 8 ist jeweils in die Durchgangsbohrungen eingeführt. Der Stempelantriebsmechanismus 6 ist dafür geeignet, den Stempel 2 zum Pressen des Obergesenks 4 auf das Untergesenk 5 zu heben und abzusenken. Entsprechend wird ein zwischen dem Obergesenk 4 und dem Untergesenk 5 angeordnetes zu verarbeitendes Bauteil (nachstehend als „ein Werkstück 9” bezeichnet) dazwischen gepresst und in die gewünschte Form verarbeitet. Die Ziehkissenvorrichtung 7 ist dafür geeignet, in Richtung des Stempels 2 eine Presskraft zu erzeugen.
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1-2. Struktur der Ziehkissenvorrichtung 7
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Die Struktur der Ziehkissenvorrichtung 7 wird nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 3 im Detail erklärt. 2 ist eine schematische Darstellung der Ziehkissenvorrichtung 7. 3 ist eine Draufsicht der Ziehkissenvorrichtung 7. Die Ziehkissenvorrichtung 7 umfasst die Vielzahl an Kissenstiften 8, einen Formlinghalter 10, eine Kissenunterlage 11, Stoßdämpfervorrichtungen 12, Abstützabschnitte 13, Antriebsabschnitte 14, eine Vielfalt an Detektorabschnitten 15 bis 17 (siehe 5) und einen Steuerungsabschnitt 18 (siehe 5).
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Wie in 1 wiedergegeben, ist jedes der Kissenstifte 8 in jedes der in dem Tisch 3 und das Untergesenk 5 geformten Durchgangsbohrungen eingeführt, wobei diese in der vertikalen Richtung bewegbar sind. Die oberen Enden der Kissenstifte 8 liegen an dem Formlinghalter 10 auf, wohingegen die unteren Enden der Kissenstifte 8 an der Kissenunterlage 11 anliegen.
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Der Formlinghalter 10 ist unterhalb des Obergesenks 4 angeordnet. Der Formlinghalter 10 ist dafür geeignet, durch das Werkstück 9 auf das Obergesenk 4 gepresst zu werden wenn das Obergesenk 4 nach unten näher an das Untergesenk 5 bewegt wird.
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Die Kissenunterlage 11 ist ein Bauteil, welche Kraft von dem Stempel 2 aufnimmt. Die Kissenunterlage 11 ist in einem Bett 9 angeordnet, welches unter dem Tisch 3 angeordnet ist. Die Kissenunterlage 11 ist derart angeordnet, dass es innerhalb des Betts 9 in vertikaler Richtung beweglich ist. Zu beachten ist, dass ein Balken 6 eine Brücke über die gegenüberliegenden Wände des Betts 9 schlägt. Der Balken 6 stützt die Ziehkissenvorrichtung 7 ab. Wie in 3 wiedergegeben, sind Führungen 19 zwischen jedem aus gegenüberliegenden seitlichen Oberflächen der Kissenunterlage 11 und einer Innenwandoberfläche des Betts 9 gebildeten Paar angeordnet. Jede Führung 19 umfasst ein Paar einer inneren Führung 19a und einer äußeren Führung 19b. Die inneren und äußeren Führungen 19a, 19b sind dafür geeignet in Eingriff gebracht zu werden. Die inneren Führungen 19a sind auf den seitlichen Oberflächen der Kissenunterlage 11 angeordnet, wohingegen die äußeren Führungen 19b an den Innenwandoberflächen des Betts 9 angeordnet sind. Die Führungen 19 sind dafür geeignet, die Kissenunterlage 11 in vertikaler Richtung zu führen. Zu beachten ist, dass in 3 ein Bezugszeichen nur einer aus der Vielzahl an Führungen 19, ohne den Rest der Führungen 19 zugewiesen zu sein, zugewiesen ist.
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Wie in 2 wiedergegeben, sind die Stoßdämpfervorrichtungen 12 dafür geeignet, Stöße zwischen der Kissenunterlage 11 und den Abstützabschnitten 13 zu lindern. Jede Stoßdämpfervorrichtung 12 umfasst einen Zylinder 21, einen Kolben 22, und einen Hydraulikkreislauf 24 (siehe 4).
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Der Zylinder 21 ist an einem unteren Teil der Kissenunterlage 11 befestigt. Der Zylinder 21 ist in einer nach unten offenen Form gebildet. Der Zylinder 21 umfasst eine nach oben ausgenommene Ausnehmung 21a. Die Ausnehmung 21a ist innerhalb der Öffnung als die innere Decke gebildet.
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Der Kolben 22 ist gleitend im Inneren des Zylinders 21 gefasst. Ferner umfasst der Kolben 22 ein sich nach oben hervorstehendes Konvex 22a. Das Konvex 22a des Kolbens 22 ist in die Ausnehmung 21a des Zylinders 21 eingeführt. Eine ringförmige Hydraulikkammer 23 ist zwischen dem Zylinder 21 und dem Kolben 22 gebildet. Die Achse der Hydraulikkammer 23 ist mit der Achse abgeglichen, die, wie folgend beschrieben, durch einen Stab 45 und eine Kugelgewindespindel 46 führt. Die Hydraulikkammer 23 ist mit Öl als Stoßlinderer gefüllt.
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4 veranschaulicht eine schematische Darstellung des Aufbaus des Hydraulikkreislaufs 24. Der Hydraulikkreislauf 24 ist mit der Hydraulikkammer 23 verbunden. Der Hydraulikkreislauf 24 kann das Öl der Hydraulikkammer 23 zuführen oder das Öl von der Hydraulikkammer 23 abführen.
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Der Hydraulikkreislauf 24 umfasst einen Speicher 31, ein erstes Entlastungsventil 32, eine Öffnung 33, einen Kühler 34, ein zweites Entlastungsventil 40, einen Drucksensor 35 und eine Vielzahl an Strömungswegen 36 bis 39.
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Der Speicher 31 ist über den ersten Strömungsweg 36 mit der Hydraulikkammer 23 verbunden.
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Das erste Entlastungsventil 32 ist in dem Strömungsweg 36 angeordnet. Das erste Entlastungsventil 31 ist dafür geeignet geöffnet zu werden, wenn der hydraulische Druck des ersten Strömungswegs 36 (das heißt der hydraulische Druck der Hydraulikkammer 23) größer oder gleich einem vorbestimmten ersten Entlastungsdruck ist. Der erste Entlastungsdruck ist zum Öffnen des ersten Entlastungsventils 32 gleich dem Druck gesetzt, der auf die Hydraulikkammer 23 wirkt, wenn das Obergesenk 4 und das Werkstück 9 miteinander in Kontakt treten.
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Die Öffnung 33 ist in dem von dem ersten Strömungsweg 36 abgezweigten zweiten Strömungsweg 37 angeordnet. Zu beachten ist, dass ein variables Drosselventil 41 und ein Kontrollventil 42 in dem zweiten Strömungsweg 37 angeordnet sind. Entsprechend wird das Öl daran gehindert, rückwärts in Richtung des ersten Strömungswegs 36 zu fließen.
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Der Kühler 34 ist in dem von dem ersten Strömungsweg 36 abgezweigten dritten Strömungsweg 38 angeordnet. Der dritte Strömungsweg 38 ist mit dem zweiten Strömungsweg 37, an dessen dem von dem ersten Strömungsweg 36 abgezweigten, der Hydraulikkammer 23 näher liegenden Ende verbunden. Der Kühler 34 ist dafür geeignet, dass durch die Strömung durch die Öffnung 33 aufgeheizte Öl zu kühlen. Zu beachten ist, dass ein variables Drosselventil 43 und ein Kontrollventil 44 in dem dritten Strömungsweg 38 angeordnet sind. Entsprechend wird das Öl daran gehindert, von der Hydraulikkammer 23 des ersten Strömungswegs 36 zum Kühler 34 zu fließen.
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Das zweite Entlastungsventil 40 ist in dem von dem ersten Strömungsweg 36 abgezweigten vierten Strömungsweg 39 angeordnet. Der vierte Strömungsweg 39 ist mit einem Öltank an dessen Ende verbunden, welches gegenüber dem Ende liegt, das von dem ersten Strömungsweg 36 abgezweigt ist. Das zweite Entlastungsventil 40 ist dafür geeignet, geöffnet zu werden, wenn der hydraulische Druck der Hydraulikkammer 23 größer oder gleich einem zuvor bestimmten zweiten Entlastungsdruck ist. Der zweite Entlastungsdruck ist höher gesetzt als der zuvor genannte erste Entlastungsdruck. Das zweite Entlastungsventil 40 ist dafür geeignet, geöffnet zu werden wenn der hydraulische Druck der Hydraulikkammer 23 übermäßig hoch wird. Entsprechend kann vermieden werden, dass ein übermäßiger Druck auf die Kissenunterlage 21 ausgeübt wird. Zu beachten ist, dass ein Notstopp eingerichtet ist für die Pressmaschine 1 aktiviert zu werden, wenn das zweite Entlastungsventil 40 aktiviert ist. Andererseits führt eine hydraulische Druckzuführeinheit (in den Figuren nicht wiedergegeben) das Öl dem Hydraulikkreislauf 24 zu wenn die Pressmaschine 1 zurückkehrt.
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Der Drucksensor 35 ist dafür geeignet, den hydraulischen Druck des ersten Strömungswegs 36 zu erfassen.
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Der in 2 wiedergegebene Abstützabschnitt 13 ist dafür geeignet, die Kissenunterlage 11 abzustützen. Der Abstützabschnitt 13 umfasst den Stab 45. Das obere Ende des Stabs 45 liegt an dem unteren Ende des Kolbens 22 an. Der Stab 45 umfasst an dessen oberen Ende eine sphärische Stützoberfläche. Selbst wenn die Kissenunterlage 11 geneigt ist, erhält der gesamte Stab 45 bedingt durch sein sphärisches oberes Ende nur axiale Kräfte. Die Struktur verhindert, dass der Stab 45 durch eine exzentrische Last geschädigt wird. Das untere Ende des Stabs 45 ist mit dem oberen Ende eines Schraubabschnitts 46a der Kugelgewindespindel 46 verbunden.
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Der Antriebsabschnitt 14 umfasst die Kugelgewindespindel 46, eine große Rolle 47, eine kleine Rolle 48 und einen Servomotor 49.
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Die Kugelgewindespindel 46 umfasst den Schraubabschnitt 46a und einen Mutterabschnitt 46b. Der Schraubabschnitt 46a ist in den Mutterabschnitt 46b geschraubt. Das obere Ende des Schraubabschnitts 46 ist mit dem unteren Ende des Stabs 45 verbunden. Das untere Ende des Mutterabschnitts 46b ist mit dem oberen Ende der großen Rolle 47 verbunden. Ferner ist der Mutterabschnitt 46 durch ein Lager und ähnliches zur axialen Stützung des Schraubabschnitts 46a gestützt. Die kleine Rolle 48 ist mit einer Drehwelle des Servomotors 49 verbunden. Ein Gurt 50 ist über die große Rolle 47 und die kleine Rolle 48 gespannt. Entsprechend wird eine Kraftübertragung zwischen der großen Rolle 47 und der kleinen Rolle 48 ermöglicht.
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Der Servomotor 49 umfasst die Drehwelle. Die Drehwelle ist dafür geeignet durch die Zufuhr von elektrischem Strom vorwärts und rückwärts gedreht zu werden. Wenn die Drehwelle durch das Zuführen elektrischen Stroms an den Servomotor 49 gedreht wird, dreht sich die kleine Rolle 48. Die Drehung der kleinen Rolle 48 wird an die große Rolle 47 durch den Gurt 50 übertragen. Die große Rolle 47 wird entsprechend gedreht. Die große Rolle 47 ist hierbei mit dem Mutterabschnitt 46b verbunden. Demzufolge wird der Mutterabschnitt 46b in Verbindung mit der Drehung der großen Rolle 47 gedreht. Wenn der Mutterabschnitt 46b gedreht wird, wird der Schraubabschnitt 46a linear entlang des Mutterabschnitts 46b in vertikaler Richtung bewegt. Entsprechend wird der Stab 45 in vertikaler Richtung bewegt und die Kissenunterlage 11 wird zusammen mit dem Kolben 22, der Hydraulikkammer 23 und dem Zylinder 21 angehoben und abgesenkt. Demzufolge ist der Servomotor 49 dafür geeignet den Abstützabschnitt 13, zum Anheben und Absenken des Kissenunterlage 11 anzuheben und abzusenken.
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Wie in 5 wiedergegeben, entsprechen den diversen Detektorabschnitten 15 bis 17 spezifisch einem ersten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 15, einem zweiten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 und einem Positionsdetektorabschnitt 17.
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Der erste Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 15 ist dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Stempels 2 zu erfassen.
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Der zweite Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 ist dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Abstützabschnitts 13 zu erfassen. Beispielsweise ist der zweite Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 ein um die Drehwelle des Servomotors 49 angeordneter Messgeber. Der zweite Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 ist hierbei dafür geeignet, die Drehgeschwindigkeit des Servomotors 49 zu erfassen.
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Der Positionsdetektorabschnitt 17 ist dafür geeignet die Position der Kissenunterlage 11 zu erfassen. Beispielsweise ist der Positionsdetektorabschnitt 17 eine zwischen Kissenunterlage 11 und Bett 9 angeordnete lineare Anzeige. Der Positionsdetektorabschnitt 17 ist hierbei dafür geeignet die erhöhte Position und die abgesenkte Position der Kissenunterlage 11 zu erfassen.
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Die Informationen, die durch die Detektorabschnitte 15 bis 16 erfasst werden, sind dafür geeignet an den Steuerungsabschnitt 18 als Detektionssignale übermittelt zu werden.
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Der Steuerungsabschnitt 18 ist dafür geeignet den an den Servomotor 49 zur Steuerung des Servomotors 49 zu liefernden elektrischen Strom zu steuern. Der Steuerungsabschnitt 18 ist dafür geeignet zur Steuerung der Position und der Geschwindigkeit der Kissenunterlage 11 den Servomotor 49 zu steuern. Ferner ist der Steuerungsabschnitt 18 dafür geeignet die durch die Kissenunterlage 11 auf den Stempel 2 auszuübende Presskraft zu steuern. Die Steuerung der Ziehkissenvorrichtung 7, die durch den Steuerungsabschnitt 18 ausgeführt wird, wird im Folgenden im Detail erklärt.
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2. Funktionsweise der Ziehkissenvorrichtung 7
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2-1. Funktionsweise der Kissenunterlage 11
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6 ist ein Diagramm, welches die Bewegungen des Stempels 2 und der Kissenunterlage 11 zeigt. 6 zeigt ebenfalls eine Zeitfolgenveränderung in den Positionen des Stempels 2 und der Kissenunterlage 11. In 6 zeigt eine gestrichelte Linie L1 Positionsveränderungen des Stempels 2 an, wohingegen die durchgezogene Linie 12 die Veränderung in der Position der Kissenunterlage 11 anzeigt.
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Zuerst wird eine Vorabbeschleunigung für die Kissenunterlage 11 in dem Zeitraum von der Zeit t1 zur Zeit t2 ausgeführt. In der Vorabbeschleunigung wird die Kissenunterlage 11 zur Linderung des Stoßes, der verursacht wird, wenn das Obergesenk 4 und das Werkstück 9 miteinander in Kontakt treten, vorab nach unten bewegt. Der Steuerungsabschnitt 18 führt während der Vorabbeschleunigung eine Positionsfeedbacksteuerung aus. Im Speziellen wird die Position der Kissenunterlage 11 unter der Bedingung, dass ein erfasster Wert der Position der Kissenunterlage 11 einem vorher bestimmten Positionsmuster folgt, gesteuert. Die Kissenunterlage 11 bewegt sich in Antwort auf den Inhalt der Steuerung nach unten. Zu beachten ist, dass der Inhalt der Positionsfeedbacksteuerung nachfolgend im Detail erklärt wird.
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Zur Zeit t2 geraten das Obergesenk 4 und das Werkstück 9 in Kontakt miteinander. Zu beachten ist, dass die Bezeichnung „ein Zeitpunkt der Kollision” und ähnliche Bezeichnungen im Nachfolgenden sich auf die Zeit t2 beziehen, wenn das Obergesenk 4 und das Werkstück 9 miteinander in Kontakt geraten. In einem Zeitintervall von der Zeit t2 zur Zeit t3 bewegen sich Stempel 2 und Kissenunterlage 11 gemeinsam nach unten und das Werkstück 9 wird, während es dazwischen gepresst wird, verarbeitet. In diesem Zeitintervall führt die Steuerung 18 eine Druckfeedbacksteuerung aus. Im Speziellen wird die durch die Kissenunterlage 11 auszuübende Kraft unter der Bedingung, dass ein erfasster Wert des hydraulischen Drucks der Hydraulikkammer 23 einem vorab festgesetzten Druckmuster folgt, gesteuert. Die Kissenunterlage 11 bewegt sich in Antwort auf den Inhalt der Steuerung nach unten. Zu beachten ist, dass der Inhalt der Druckfeedbacksteuerung im Folgenden im Detail erklärt wird.
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Zur Zeit t3 erreichen der Stempel 2 und die Kissenunterlage 11 den unteren Totpunkt. In einem Zeitintervall von der Zeit t3 zur Zeit t4 werden der Stempel 2 und die Kissenunterlage 11 zusammen durch einen Hilfshebehub D1 angehoben.
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In einem Zeitintervall von der Zeit t4 zu der Zeit t5 ist die Kissenunterlage 11 temporär daran gehindert, angehoben zu werden. Zur Zeit t5 fängt die Kissenunterlage 11 an wieder angehoben zu werden.
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Es ist zu beachten, dass der Steuerungsabschnitt 18 die Positionsfeedbacksteuerung in einem Zeitintervall von der Zeit t3 zur Zeit t5 ausführt. Im Speziellen wird die Position der Kissenunterlage 11 unter der Bedingung, dass ein ermittelter Wert der Position der Kissenunterlage 11 einem vorab gesetzten Positionsmuster folgt gesteuert. Die Kissenunterlage 11 ist dafür geeignet, in Antwort auf den Inhalt der Steuerung nach oben gehoben zu werden.
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2-2. Funktionsweise der Stoßdämpfervorrichtung 12
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Wenn das Obergesenk 4 in Verbindung mit der Abwärtsbewegung des Stempels 2 in Kontakt mit dem Werkstück 9 gelangt, wird eine Kraft von dem Stempel 2 zur Kissenunterlage 11 über das Obergesenk 4, das Werkstück 9, den Formlinghalter 10 und die Kissenstifte 8 übertragen. Das in die Hydraulikkammer 23 gefüllte Öl absorbiert hierbei augenblicklich die auf die Kissenunterlage 11 ausgeübte Kraft. Deshalb lindert die Stoßdämpfervorrichtung 12 zum Zeitpunkt der Kollision die durch den Stempel 2 auf die Kissenunterlage 11 sogleich ausgeübte Last. Die Bewegungen einer jeden Stoßdämpfervorrichtung 12 werden für den Fall nachfolgend erklärt.
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Wie oben beschrieben, bewegen sich die Kissenunterlage 11 und der Abstützabschnitt 13 unmittelbar vor dem Kontakt zwischen dem Obergesenk 4 und dem Werkstück 9 mittels der Vorabbeschleunigung nach unten. Wenn das Obergesenk 4 und das Werkstück 9 miteinander in Kontakt treten und die Last durch den Stempel 2 auf die Kissenunterlage 11 ausgeübt wird, wird die Kissenunterlage 11 relativ zum Abstützabschnitt 13 nach unten bewegt. Die Hydraulikkammer 23 wird entsprechend komprimiert und das hierin enthaltene Öl wird an den Hydraulikkreislauf 24 weitergegeben.
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Bezugnehmend auf 4 läuft das Öl, welches zum Hydraulikkreislauf 24 weitergeleitet wird, durch den ersten Strömungsweg 36 und wird anschließend an den Speicher 31 weitergeleitet. Der Speicher 31 veranlasst die Stoßdämpfervorrichtung 12 eine Reaktionskraft in Antwort auf die relative Verschiebung der Kissenunterlage 11 in Bezug auf den Abstützabschnitt 13 zu generieren. Ferner läuft das an dem Hydraulikkreislauf 24 weitergeleitete Öl durch den zweiten Strömungsweg 37 und läuft durch die Öffnung 33. Die Öffnung 33 veranlasst hierbei die Stoßdämpfervorrichtung 12 eine Reaktionskraft in Antwort auf die relative Geschwindigkeit der Kissenunterlage 11 in Bezug auf den Abstützabschnitt 13 zu erzeugen. Die aus der Reaktionskraft des Speichers 31 und die Reaktionskraft der Öffnung 33 resultierende Kraft wirkt folglich als Last auf die Kissenunterlage 11. Zu beachten ist, dass das in dem Speicher 31 enthaltene Öl zur Hydraulikkammer 23 zurückgeführt wird wenn die Last nach der Zeit t4 entlastet wird.
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7(a) zeigt ein Bespiel einer Zeitfolgenveränderung der Last durch den Speicher 31. Der Speicher 31 hat eine relativ niedrige Federkonstante. Die Last hebt sich langsam an aber steigt ohne Überschwingen monoton zu einer Ziellast an.
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Andererseits zeigt 7(b) ein Beispiel einer Zeitfolgenveränderung der Last durch die Öffnung 33. In der anfänglichen Kollisionsphase wird die relative Geschwindigkeit bedingt durch den Kontakt zwischen dem Obergesenk 4 und dem Werkstück 9 relativ hoch sein. Dementsprechend steigt die Last durch die Öffnung 33 in der anfänglichen Kollisionsphase schnell an und konvergiert danach unmittelbar gegen Null.
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Wie oben beschrieben, wirkt die durch die Last des Speichers 31 und die Last der Öffnung 33 resultierende Kraft auf die Kissenunterlage 11. Dadurch drückt sich die Zeitfolgenänderung der auf die Kissenunterlage 11 wirkenden Last in einer in 8 wiedergegebenen Art Wellenform aus. In der Lastveränderung steigt die Last sehr schnell an und ist ebenfalls schnell nach dem Ansteigen stabilisiert.
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3. Steuerung der Ziehkissenvorrichtung 7
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Anschließend wird bezugnehmend auf die 5 die durch den Steuerungsabschnitt 18 ausgeführte Steuerung erklärt. Der Steuerungsabschnitt 18 umfasst einen Druckbefehlsverarbeitungsabschnitt 61, einen Drucksteuerabschnitt 62, einen Geschwindigkeitsdifferenzbefehlsabschnitt 63, einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 64, einen Positionsbefehlsverarbeitungsabschnitt 65, einen Positionssteuerabschnitt 66 und einen Steuerungsschaltabschnitt 67. Die folgenden Steuerungen, das heißt die Druckfeedbacksteuerung und die Positionsfeedbacksteuerung werden durch die Funktionen der zuvor genannten Abschnitte selektiv ausgeführt. Es ist zu beachten, dass 5 ein Blockdiagramm ist, welches die durch den Steuerungsabschnitt 18 auszuführende Feedbacksteuerung veranschaulicht.
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3-1. Druckfeedbacksteuerung
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Zuerst wird die Druckfeedbacksteuerung erklärt.
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Der Druckbefehlverarbeitungsabschnitt 61 speichert ein ein gewünschtes Verhältnis zwischen Zeit und auf die Kissenunterlage 11 ausgeübten Druck (im Folgenden als „Kissendruck” bezeichnet) anzeigendes Muster ab. Der Druckbefehlsverarbeitungsabschnitt 61 ist dafür geeignet, basierend auf dem Druckmuster den der Zeit entsprechenden Kissendruck zu erhalten und den erhaltenen Kissendruck als ein Drucksteuersignal Sp auszugeben.
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Zwischenzeitlich ist der Drucksensor 35 dafür geeignet, den hydraulischen Druck der Hydraulikkammer 23 zu erfassen und den Wert des detektierten hydraulischen Drucks als ein Druckfeedbacksignal Spf auszugeben. Anschließend wird ein Druckkorrektursignal Spc durch Subtrahieren des Wertes des Druckfeedbacksignals Spf von dem Wert des Drucksteuersignals Sp generiert. Der Drucksteuerabschnitt 62 ist dafür geeignet, basierend auf dem Druckkorrektursignal Spc die angemessene Geschwindigkeit des Servormotors 49 zu berechnen und die berechnete Geschwindigkeit als ein Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr1 auszugeben.
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Ferner ist der erste Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 15 dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Stempels 2 zu erfassen und den Wert der erfassten Geschwindigkeit als ein Stempelgeschwindigkeitssignal Ssv auszugeben. Anschließend wird durch Addition des Wertes des Stempelgeschwindigkeitssignals Ssv zu dem Wert des Motorgeschwindigkeitssteuerungssignals Sr1 ein Motorgeschwindigkeitsbefehlssignal Sr2 generiert.
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Zwischenzeitlich ist der zweite Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 dafür geeignet, die Geschwindigkeit des Abstützabschnitts 13 zu erfassen und den Wert der erfassten Geschwindigkeit als ein Geschwindigkeitsfeedbacksignal Srf auszugeben. Anschließend wird ein erstes Geschwindigkeitskorrektursignal Sc1 durch Subtrahieren des Wertes des Geschwindigkeitsfeedbacksignals Srf von dem Wert des Motorgeschwindigkeitssteuerungssignals Sr2 generiert.
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Anschließend ist der Geschwindigkeitsdifferenzbefehlsabschnitt 63 dafür geeignet ein Geschwindigkeitsdifferenzbefehlssignal Svc auszugeben. Dann wird ein zweites Geschwindigkeitskorrektursignal Sc2 generiert, indem der Wert des Geschwindigkeitsdifferenzbefehlssignals Svc von dem Wert des ersten Geschwindigkeitskorrektursignals Sc1 subtrahiert wird. Das Geschwindigkeitsdifferenzbefehlssignal Svc ist hierbei, zum Generieren einer vorbestimmten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des Stempels 2 und der Geschwindigkeit des Abstützabschnitts 13, ein Signal zum Steuern des Servomotors 49. Im Speziellen speichert der Geschwindigkeitsdifferenzbefehlsabschnitt 63 eine Art des Geschwindigkeitsdifferenzmusters, das in 9 gezeigt ist. Der Geschwindigkeitsdifferenzbefehlsabschnitt 63 ist dafür geeignet, eine Geschwindigkeitsdifferenz entsprechend der Zeit basierend auf dem Geschwindigkeitsdifferenzmuster zu erhalten und die erhaltende Geschwindigkeitsdifferenz als das Geschwindigkeitsdifferenzbefehlssignal Svc auszugeben.
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In dem Geschwindigkeitsdifferenzmuster erreicht die Geschwindigkeitsdifferenz zu einem ersten Zeitpunkt nach dem Kollisionszeitpunkt den Höchstpunkt und fällt sodann über die Zeit ab. Die Form des Geschwindigkeitsdifferenzmusters entspricht der in 10 wiedergegebenen idealen Dämpfungskraft (siehe den kreuzschraffierten Bereich in 10). In 10 zeigt eine gestrichelte Linie 13 die Ziellast der Kissenunterlage 11 zum Zeitpunkt der Kollision an, wohingegen eine durchgezogene Linie 14 die zum Zeitpunkt der Kollision, durch den Speicher 31 der Stoßdämpfervorrichtung 12 zu generierende Lastveränderung, anzeigt. In anderen Worten ist die ideale Dämpfungskraft eine Differenz zwischen der Ziellast und der Last durch den Speicher 31. Ferner ist das zuvor genannte Geschwindigkeitsdifferenzmuster gesetzt um die Dämpfungskraft durch die Öffnung 33 der Stoßdämpfervorrichtung 12 gleich der idealen Dämpfungskraft zu bekommen.
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Beispielsweise kann das Geschwindigkeitsdifferenzmuster mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden. [Gleichung 1]
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Gleichung 1 ist hierbei gesetzt, wobei „Vc” ein Geschwindigkeitsdifferenzbefehlswert ist; „t” ist die Zeit; „h” ist der Höchstpunkt; „B” ist eine Zeitkonstante; und „τ” ist eine Zeitverzögerung. Zu beachten ist, dass der Ursprung als ein Zeitpunkt gesetzt ist, der vom Zeitpunkt der Kollision durch eine Zeitspanne „τ” verzögert ist.
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Ferner sind die zuvor genannten „h”, „B”, und „τ” als Funktionen von „v” (Kollisionsgeschwindigkeit), „F” (Presskraft), „V0” (ursprüngliches Volumen des Speichers 31), „P0” (ursprünglicher Druck des Speichers 31) und „SPM” (Formungszyklusfrequenz) im Folgenden ausgedrückt.
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[Gleichung 2]
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h = f(v, F, V0, P0, SPM)
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B = g(v, F, V0, P0, SPM)
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τ = h(v, F, V0, P0, SPM)
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Die Kollisionsgeschwindigkeit v zeigt hierbei die relative Geschwindigkeit des Stempels 2 in Bezug auf die Kissenunterlage 11 zum Zeitpunkt der Kollision an. Die Presskraft F zeigt die durch die Kissenunterlage 11 auf den Stempel 2 auszuübende Kraft an. Das ursprüngliche Volumen V0 des Speichers 31 zeigt das Gasvolumen im Inneren des Speichers 31 vor dem Zeitpunkt der Kollision an. Der ursprüngliche Druck P0 des Speichers 31 zeigt den Gasdruck innerhalb des Speichers 31 vor dem Zeitpunkt der Kollision an, das heißt, der Druck des in dem Speicher 31 enthaltenen Öls. Die Formungszyklusfrequenz SPM zeigt die Frequenz der Formung pro Zeiteinheit (z. B., 1 Minute) an, das heißt, die Frequenz der Pendelbewegung des Stempels 2 pro Zeiteinheit.
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Bezugnehmend auf 5 wird das zweite Geschwindigkeitskorrektursignal Sc2 an den Geschwindigkeitssteuerungsabschnitt 64 ausgegeben. Der Geschwindigkeitssteuerungsabschnitt 64 ist dafür geeignet, basierend auf dem zweiten Geschwindigkeitskorrektursignal Sc2 einen an den Servomotor 49 zu liefernden angemessenen Wert elektrischen Stroms zu berechnen. Der Wert des elektrischen Stroms wird als ein Versorgungsstrom I an den Servomotor 49 geliefert. Der Servomotor 49 ist dafür geeignet, die Kissenunterlage 11 mit dem Versorgungsstrom I anzutreiben. Die Kissenunterlage 11 bewegt sich nach unten während es eine mit Bezug auf den Stempel 2 nach oben gerichtete Presskraft generiert. Abschließend wird wie oben der gesetzte Kissendruck erhalten.
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3-2 Positionsfeedbacksteuerung
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Anschließend wird die Positionsfeedbacksteuerung erklärt.
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Der Positionsbefehlsberechnungsabschnitt 65 speichert ein ein wünschenswertes Verhältnis zwischen Zeit und der Position der Kissenunterlage 11 anzeigendes Positionsmuster ab. Der Positionsbefehlsberechnungsabschnitt 65 ist dafür geeignet, basierend auf dem Positionsmuster, die der Zeit entsprechende Position der Kissenunterlage 11 zu erhalten und die erhaltene Position als ein Positionssteuerungssignal Sh auszugeben.
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Währenddessen ist der Positionsdetektorabschnitt 17 dafür geeignet, die Höhenposition der Kissenunterlage 11 zu ermitteln und die detektierte Höhenposition als ein Positionsfeedbacksignal Shf auszugeben. Anschließend wird ein Positionskorrektursignal Shc durch Subtraktion des Wertes des Positionsfeedbacksignals Shf von dem Wert des Positionssteuerungssignals Sh generiert. Das Positionskorrektursignal Shc wird an den Positionssteuerungsabschnitt 66 ausgegeben. Der Positionssteuerungsabschnitt 66 ist dafür geeignet, basierend auf dem Positionskorrektursignal Shc die angemessene Geschwindigkeit des Servomotors 49 zu berechnen und ein Motorgeschwindigkeitssteuerungssignal Sr3 auszugeben. Der darauf folgende Signalablauf ist der gleiche wie bei der Druckfeedbacksteuerung. Zu beachten ist, dass der Wert des Geschwindigkeitsdifferenzbefehlssignals Svc des Geschwindigkeitsdifferenzbefehlsabschnitts 63 während der Ausführung der Positionsfeedbacksteuerung auf Null gesetzt wird.
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Zu beachten ist, dass der Steuerschaltabschnitt 67 dafür geeignet ist, zwischen der Druckfeedbacksteuerung und der Positionsfeedbacksteuerung zu schalten.
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4 Besondere Merkmale
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In der Ziehkissenvorrichtung 7 umfasst die Stoßdämpfervorrichtung 12 sowohl den Speicher 31 als auch die Öffnung 33. Deshalb kann die Presskraft des Obergesenks 4 auf das Werkstück 9 zum Zeitpunkt der Kollision stabilisiert werden. Ferner kompensiert die Öffnung 33 das langsame Anheben der Presskraft durch den Speicher 31. Die Anstiegszeit der Presskraft kann so reduziert werden.
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Ferner ist in der Ziehkissenvorrichtung 7 die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Stempels 2 und der Geschwindigkeit des Abstützabschnitts 13 so gesteuert, dass die Öffnung 33 das langsame Anheben der Presskraft durch den Speicher 31 kompensiert. Entsprechend kann die zum Zeitpunkt der Kollision generierte Presskraft genau gesteuert werden.
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5 Weitere beispielhafte Ausgestaltungen
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- (a) In der zuvor genannten beispielhaften Ausgestaltung umfasst die Stoßdämpfervorrichtung 12 den Hydraulikkreislauf 24, und der Stoß wird durch den hydraulischen Druck absorbiert. Allerdings kann auch jedes andere Stoßdämpfungselement verwendet werden. Beispielsweise kann ein Dämpfer als Dämpfungsabschnitt anstelle der Öffnung 33 angeordnet sein. Ferner kann eine Spiralfeder als ein elastischer Abschnitt anstelle des Speichers 31 angeordnet sein.
- (b) In der zuvor genannten beispielhaften Ausgestaltung wird die Geschwindigkeit des Stempels 2 erfasst, und die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Stempels 2 und der Geschwindigkeit des Abstützabschnitts 13 wird gesteuert. Allerdings kann die Geschwindigkeit der Kissenunterlage 11 erfasst und genutzt werden, wobei sie als die zuvor genannte Geschwindigkeit des Stempels 2 betrachtet wird.
- (c) Das Geschwindigkeitsdifferenzmuster darf nicht auf das oben genannte beschränkt werden. Beispielsweise können andere geeignete Muster verwendet werden, solange sie das langsame Anheben der Presskraft durch den Speicher 31 kompensieren.
- (d) In der zuvor genannten beispielhaften Ausgestaltung wird Öl in jedem der Stoßdämpfervorrichtungen 12 verwendet. Allerdings können weitere geeignete Flüssigkeiten unter Ausschluss von Öl verwendet werden, solange sie Stöße absorbieren können.
- (e) In der zuvor genannten beispielhaften Ausgestaltung wird die Öffnung 33 verwendet. Allerdings können jede anderen geeigneten Vorrichtungen verwendet werden, solange sie als eine Drossel fungieren.
- (d) Der erste Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 15 kann eine Einheit sein, die dafür geeignet ist, die Position des Stempels zu erfassen und den Wert der erfassten Position zum Erhalten der Geschwindigkeit des Stempels zu differenzieren.
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Ferner kann der Geschwindigkeitsdetektorabschnitt 16 dafür geeignet sein, den Drehwinkel der Drehwelle des Servomotors 49 zu erfassen und den Wert des erfassten Drehwinkels zum Erhalt der Drehgeschwindigkeit des Servomotors 49 zu differenzieren.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung hat eine vorteilhafte Auswirkung, dass die Presskraft in einer Anstiegszeit akkurat gesteuert wird. Demzufolge ist die vorliegende Erfindung für eine Ziehkissenvorrichtung hilfreich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ziehkissenvorrichtung bereit zu stellen, die dafür geeignet ist, akkurat die Presskraft in einer Anstiegszeit zu steuern. In der Ziehkissenvorrichtung lindert eine Stoßdämpfervorrichtung den Stoß zwischen einer Kissenunterlage und einem Abstützabschnitt. Die Stoßdämpfervorrichtung umfasst einen Dämpfungsabschnitt und einen elastischen Abschnitt. Der Dämpfungsabschnitt generiert entsprechend der relativen Geschwindigkeit der Kissenunterlage in Bezug auf den Abstützabschnitt eine Reaktionskraft. Der elastische Abschnitt generiert entsprechend der relativen Verschiebung der Kissenunterlage in Bezug auf den Abstützabschnitt eine Reaktionskraft. Der Steuerungsabschnitt (18) steuert zum Einstellen einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der durch einen ersten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt (15) erfassten Geschwindigkeit des Stempels und einer durch einen zweiten Geschwindigkeitsdetektorabschnitt (16) erfassten Geschwindigkeit des Abstützabschnitts auf einen vorbestimmten, sich über die Zeit verändernden Zielwert, einen Servomotor.
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Bezugszeichenliste
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- 7
- Ziehkissenvorrichtung
- 11
- Kissenunterlage
- 12
- Stoßdämpfervorrichtung
- 13
- Abstützabschnitt
- 15
- erster Detektorabschnitt
- 16
- zweiter Detektorabschnitt
- 18
- Steuerungsabschnitt
- 49
- Servomotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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