DE112020004676T5

DE112020004676T5 - Elektrozylindersystem

Info

Publication number: DE112020004676T5
Application number: DE112020004676.1T
Authority: DE
Inventors: Takuma Nakai; Yuu Ishida
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-06-15
Also published as: JP2021053666A; JP7156228B2; CN114340885B; US20220349763A1; WO2021065264A1; KR20220070207A; CN114340885A

Abstract

Ein Elektrozylindersystem umfasst: einen elektrischen Zylinder mit einer Stange, die so konfiguriert ist, dass sie ein Werkstück drückt, und einem Dehnungsdetektor, der so konfiguriert ist, dass er einen Wert entsprechend einer auf die Stange ausgeübten Last ausgibt; eine Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage eines Referenzlastwerts entsprechend einem Ausgabewert eines Dehnungsdetektors zur Kalibrierung, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, und eines Messlastwerts entsprechend einem Ausgabewert des Dehnungsdetektors, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, eine Verstärkung und einen Offset ausgibt, um zu bewirken, dass sich der Messlastwert dem Referenzlastwert annähert; eine Speichereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Verstärkung und den Versatz, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, als einen Kalibrierungsparameter speichert; und eine Kalibrierungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Lastwert in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert, der von dem Dehnungsdetektor erfasst wird, auf der Grundlage des in der Speichereinheit gespeicherten Kalibrierungsparameters kalibriert, wobei die Verstärkung und der Versatz, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, eine vorgegebene Beziehung erfüllen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Elektrozylindersystem.
Hintergrund der Erfindung
Das Patentdokument 1 offenbart eine elektrische Presse, die ein Werkstück durch Betätigung eines Stößels verpresst. Die elektrische Presse umfasst eine Kraftmesszelle, die eine auf den Stößel ausgeübte Kraft erfasst, und eine Steuereinheit, die die Kraftmesszelle kalibriert. Die Steuereinheit stellt den Verstärkungswert und den Offset-Wert eines Verstärkers der Kraftmesszelle ein. Insbesondere führt die Steuereinheit wiederholt eine Feineinstellung des Verstärkungswertes und eine Feineinstellung des Offset-Wertes des Verstärkers durch, bis festgestellt wird, dass der Ausgangswert des Verstärkers, der erhalten wird, wenn 30 % der Nennlast aufgebracht werden, und der Ausgangswert des Verstärkers, der erhalten wird, wenn 60 % der Nennlast aufgebracht werden, in definierte Bereiche fallen. Die definierten Bereiche werden mit Hilfe eines in einer Anfangsstufe erfassten Lastwerts oder eines Erfassungswerts einer Kraftmesszelle zur Kalibrierung bestimmt.
Literaturliste
Patentschrift
Patentdokument 1: Japanische nicht-geprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2017-159324
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in Patentdokument 1 beschriebene elektrische Presse muss eine Feineinstellung des Verstärkungswerts und des Offsetwerts des Verstärkers der Kraftmesszelle vornehmen, während die Ergebnisse bestätigt werden, und daher wird befürchtet, dass die Durchführung der Kalibrierung Zeit erfordert. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Elektrozylindersystem bereit, das in der Lage ist, den Ausgang eines Dehnungsdetektors, der die Last eines elektrischen Zylinders erfasst, einfach zu kalibrieren.
Lösung des Problems
Ein Elektrozylindersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Elektrozylinder mit einer Stange, die ein Werkstück drückt, und einem Dehnungsdetektor, der einen Wert in Übereinstimmung mit einer auf die Stange ausgeübten Last ausgibt; eine Ausgabeeinheit, die auf der Grundlage eines Referenzlastwerts in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert eines Dehnungsdetektors zur Kalibrierung, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, und eines Messlastwerts in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert des Dehnungsdetektors, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, einen Verstärkungswert und einen Offsetwert ausgibt, um zu bewirken, dass sich der Messlastwert dem Referenzlastwert annähert; eine Speichereinheit, die den Verstärkungswert und den Versatzwert, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, als einen Kalibrierungsparameter speichert; und eine Kalibrierungseinheit, die einen Lastwert in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert, der von dem Dehnungsdetektor erfasst wird, auf der Grundlage des in der Speichereinheit gespeicherten Kalibrierungsparameters kalibriert, wobei der Verstärkungswert und der Versatzwert, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, eine Beziehung des Ausdrucks (1) erfüllen: $a = \frac{s_{x y}}{s_{x}^{2}}, b = Y - a \times X$
wobei a den Verstärkungswert darstellt, b den Offsetwert darstellt, s_x einen Varianzwert des Messlastwertes darstellt, s_xy einen Kovarianzwert des Messlastwertes und des Referenzlastwertes darstellt, X einen Durchschnittswert des Messlastwertes darstellt und Y einen Durchschnittswert des Referenzlastwertes darstellt.
Gemäß dem elektrischen Zylindersystem wird der Lastwert in Übereinstimmung mit dem Ausgangswert des Dehnungsdetektors auf der Grundlage des Verstärkungswerts a und des Offsetwerts b, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, kalibriert. Der Verstärkungswert a und der Offsetwert b, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, erfüllen die Beziehung, die durch Ausdruck (1) ausgedrückt wird, und daher kann die Kalibrierungseinheit davon ausgehen, dass die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert eine Beziehung ist, die durch die Methode der kleinsten Quadrate einer Geraden angenähert wird, und die Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert kalibrieren. Daher kann gemäß dem elektrischen Zylindersystem die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert durch mehrmaliges Messen des Messlastwerts, der dem Referenzlastwert entspricht, abgeleitet werden, und daher kann der Ausgang des Dehnungsdetektors, der die Last des elektrischen Zylinders erfasst, auf einfachere Weise kalibriert werden als in einem Fall, in dem eine Feineinstellung des Verstärkungswerts und des Offsetwerts eines Verstärkers einer Kraftmesszelle durchgeführt wird, während das Ergebnis bestätigt wird.
In einer Ausführungsform kann das Elektrozylindersystem ferner eine Bestimmungseinheit enthalten, die bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nach der Kalibrierung durch die Kalibrierungseinheit gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. In diesem Fall kann das elektrische Zylindersystem bestimmen, ob die Kalibrierung durch die Bestimmungseinheit angemessen durchgeführt wurde, und kann daher die Betriebszeit im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Arbeiter die Bestimmung durchführt, reduzieren.
In einer Ausführungsform kann die Ausgabeeinheit, wenn von der Bestimmungseinheit festgestellt wird, dass die Differenz nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, einen Korrekturwert zum Korrigieren eines Lastwertes ausgeben, der dem Messlastwert entspricht, für den festgestellt wird, dass die Differenz nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, die Speichereinheit den von der Ausgabeeinheit ausgegebenen Korrekturwert speichern kann, die Kalibrierungseinheit einen Lastwert in Übereinstimmung mit einem von dem Dehnungsdetektor erfassten Ausgabewert auf der Grundlage des in der Speichereinheit gespeicherten Korrekturwerts korrigieren kann, und der von der Ausgabeeinheit ausgegebene Korrekturwert eine Beziehung des Ausdrucks (2) erfüllen kann: $C_{d} = y_{d} - x_{d} = (y_{2} - y_{1}) \times \frac{(x_{d} - x_{1})}{(x_{2} - x_{1})} + y_{1} - x_{d}$
wobei C_d den Korrekturwert darstellt, x_d einen Lastwert darstellt, der Gegenstand der Korrektur ist, y_d ein Referenzlastwert ist, der dem Lastwert x_d entspricht, x₁ und x₂ Messlastwerte von zwei benachbarten Punkten des Lastwerts x_d sind, und y₁ und y₂ Referenzlastwerte sind, die den Messlastwerten x₁ und x₂ entsprechen.
In diesem Fall, für einen Lastwert, für den es schwierig ist, die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert durch die Methode der kleinsten Quadrate anzunähern, kann das elektrische Zylindersystem den Korrekturbetrag unter Verwendung des Messlastwerts und des Referenzlastwerts von zwei benachbarten Punkten des Lastwerts berechnen. Daher kann das elektrische Zylindersystem den Ausgang des Dehnungsmessers, der die Last des elektrischen Zylinders erfasst, genauer kalibrieren.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Das elektrische Zylindersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, die Ausgabe des Dehnungsdetektors, der die Last des elektrischen Zylinders erfasst, einfach zu kalibrieren.
Figurenliste

[1] 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für ein Elektrozylindersystem gemäß einer Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Funktionen des elektrischen Zylindersystems darstellt.
[ ] ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Kalibrierungsvorgang des elektrischen Zylindersystems zeigt.
[ ] ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Verarbeitung von Instrumenten veranschaulicht.
[ ] ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Korrekturvorgang darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche oder gleichwertige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und überlappende Beschreibungen werden nicht wiederholt. Die Maßverhältnisse in den Zeichnungen stimmen nicht unbedingt mit den beschriebenen überein. Die Begriffe „oben“, „unten“, „links“ und „rechts“ beziehen sich auf die dargestellten Zustände und dienen der Übersichtlichkeit.
[Konfiguration des Elektrozylindersystems]
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für ein Elektrozylindersystem gemäß einer Ausführungsform zeigt. Ein in 1 dargestelltes Elektrozylindersystem 100 presst ein Werkstück (nicht dargestellt) und führt eine Formgebung, eine Presspassung oder Ähnliches durch. Wie in 1 dargestellt, umfasst das elektrische Zylindersystem 100 einen elektrischen Zylinder 1. Der Elektrozylinder 1 ist an einem Rahmen befestigt. Der Elektrozylinder 1 hat eine Stange 1a, die das Werkstück presst. Das Werkstück liegt auf einem Werkstücktisch des Gestells und wird zwischen dem Werkstücktisch und einem distalen Ende der Stange 1a des Elektrozylinders 1 gepresst, wenn die Stange 1a ausfährt.
Der elektrische Zylinder 1 verfügt über einen Dehnungsdetektor 2, der einen Wert in Abhängigkeit von einer auf die Stange 1a ausgeübten Last ausgibt. Bei dem Dehnungsdetektor 2 handelt es sich beispielsweise um eine Kraftmesszelle. Der Dehnungsdetektor 2 gibt einen Spannungswert (ein Beispiel für einen Ausgabewert) in Abhängigkeit von der auf die Stange 1a ausgeübten Last aus, zum Beispiel. Der Dehnungsdetektor 2 ist nicht auf die Ausgabe eines Spannungswerts beschränkt, sondern kann auch einen in einen Stromwert umgewandelten Wert oder ähnliches ausgeben.
Der Elektrozylinder 1 bewirkt, dass sich die Stange 1a in vertikaler Richtung ausdehnt und zusammenzieht, indem er eine Rotationsantriebskraft eines Motors 3 über einen Rotationsübertragungsmechanismus 4 auf die Seite der Stange 1a überträgt und die Rotationsantriebskraft in eine lineare Antriebskraft umwandelt. Der Motor 3 ist so konfiguriert, dass er mit einem Motortreiber 5 kommunizieren kann und auf der Grundlage eines Signals vom Motortreiber 5 arbeitet. Bei dem Motortreiber 5 handelt es sich beispielsweise um einen Servoverstärker. Dem Motortreiber 5 wird über einen Encoder ein dem Wellendrehwinkel des Motors 3 entsprechendes Signal zugeführt. Der Motortreiber 5 legt auf der Grundlage des vom Encoder eingegebenen Signals einen Strom an einen Motorkörper an und steuert den Betrieb des Motors 3.
Der Motortreiber 5 ist mit einem Servocontroller (Servoregler) 6 verbunden. Der Servocontroller 6 ist zum Beispiel eine speicherprogrammierbare Steuerung. Der Servocontroller 6 kann beispielsweise durch einen Universalcomputer konfiguriert werden, der eine arithmetische Einheit wie eine Zentraleinheit (CPU), eine Speichervorrichtung wie einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und ein Festplattenlaufwerk (HDD), eine Kommunikationsvorrichtung und dergleichen enthält. Der Dehnungsdetektor 2 ist mit dem Servocontroller 6 verbunden, und ein vom Dehnungsdetektor 2 ausgegebener Spannungswert oder Stromwert wird in den Servocontroller 6 eingegeben. Der Servocontroller 6 führt eine Verstärkung und A/D-Wandlung des Eingangsspannungswertes oder Stromwertes durch und wandelt den Spannungswert oder den Stromwert in einen Lastwert um.
Bei dem Dehnungsdetektor 2 besteht die Befürchtung, dass der Ausgang, der erhalten wird, wenn keine Last aufgebracht wird, schwankt, und dass der Ausgang, der erhalten wird, wenn eine Last aufgebracht wird, aufgrund von Alterungsverschlechterung und dergleichen vom tatsächlichen Lastwert abweicht. Daher kalibriert der Servocontroller 6 den Lastwert in Übereinstimmung mit dem vom Dehnungsdetektor 2 erfassten Spannungswert und veranlasst den Motortreiber 5, mit dem kalibrierten Lastwert betrieben zu werden. ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Funktionen des elektrischen Zylindersystems zeigt. Wie in dargestellt, umfasst der Servocontroller 6 eine Speichereinheit 60 und eine Kalibriereinheit 61. In der Speichereinheit 60 werden Kalibrierungsparameter gespeichert. Beispiele für die Kalibrierungsparameter sind ein Verstärkungswert und ein Offset-Wert. Die Kalibrierungseinheit 61 bezieht sich auf die Speichereinheit 60 und subtrahiert einen Offset-Wert vom Lastwert in Übereinstimmung mit dem vom Dehnungsdetektor 2 erfassten Spannungswert. Die Kalibrierungseinheit 61 macht den Lastwert, von dem der Offsetwert abgezogen wurde, zu einem kalibrierten Lastwert, indem sie den Lastwert durch einen Verstärkungswert dividiert. Die Kalibrierungseinheit 61 kann Offsetwerte zu dem vom Dehnungsdetektor 2 erfassten Spannungswert addieren und von diesem subtrahieren, den Spannungswert mit einem Verstärkungswert multiplizieren und dann den Spannungswert in einen Lastwert umwandeln.
Um zu 1 zurückzukehren, bestimmt der Servocontroller 6 eine Anweisung an den Motortreiber 5 auf der Grundlage des kalibrierten Lastwertes. Wenn beispielsweise ein Ziellastwert 3 kN beträgt, veranlasst der Servocontroller 6 den Motortreiber 5 zu arbeiten, bis der kalibrierte Lastwert 3 kN beträgt.
Um die oben genannten Kalibrierungsparameter zu bestimmen, umfasst das elektrische Zylindersystem 100 einen Dehnungsdetektor 7 zur Kalibrierung, einen Verstärker 8 und eine Steuervorrichtung 9. Der Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung, der Verstärker 8 und die Steuervorrichtung 9 können zum Zeitpunkt des Kalibrierungsvorgangs in das elektrische Zylindersystem 100 integriert sein und können entfernt werden, wenn der Kalibrierungsvorgang beendet ist. Der Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung gibt einen Spannungswert in Übereinstimmung mit der Last aus, indem er direkt von der Stange 1a gedrückt wird. Der Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung ist an den Verstärker 8 angeschlossen und gibt den Spannungswert an den Verstärker 8 aus. Der Verstärker 8 verstärkt ein Signal des vom Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung ausgegebenen Spannungswerts. Der Verstärker 8 wandelt den vom Dehnungsdetektor 7 zur Kalibrierung ausgegebenen Spannungswert oder Stromwert in einen Lastwert um. Der Verstärker 8 ist mit dem Servocontroller 6 und dem Steuergerät 9 verbunden und gibt das verstärkte Signal des Spannungswertes an den Servocontroller 6 und das Steuergerät 9 aus.
Die Steuervorrichtung 9 ist durch einen Mehrzweckcomputer konfiguriert, der beispielsweise eine Recheneinheit wie eine CPU, eine Speichervorrichtung wie einen ROM, einen RAM und eine HDD, eine Kommunikationsvorrichtung und dergleichen enthält. Das Steuergerät 9 ist mit dem Servocontroller 6 und dem Verstärker 8 verbunden. Die Steuervorrichtung 9 erhält den vom Dehnungsdetektor 2 erfassten Lastwert von der Servocontroller 6, und der Verstärker 8 wandelt den vom Dehnungsdetektor 7 erfassten Spannungswert zur Kalibrierung in einen Lastwert um. Das Steuergerät 9 kann einen Lastwert, der dem vom Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung erfassten Spannungswert entspricht, vom Servocontroller 6 beziehen. In diesem Fall erhält der Servocontroller 6 den vom Dehnungsdetektor 7 erfassten Spannungswert zur Kalibrierung vom Verstärker 8 und wandelt den Spannungswert in einen Lastwert um. Im Folgenden wird ein Lastwert, der dem vom Dehnungsdetektor 2 während des Kalibrierungsvorgangs erfassten Spannungswert entspricht, auch als Messlastwert bezeichnet, und ein Lastwert, der dem vom Dehnungsdetektor 7 für die Kalibrierung während des Kalibrierungsvorgangs erfassten Spannungswert entspricht, wird auch als Referenzlastwert bezeichnet.
Die Steuervorrichtung 9 umfasst eine Ausgabeeinheit 90. Die Ausgabeeinheit 90 bestimmt den Verstärkungswert und den Offset-Wert (die oben erwähnten Kalibrierungsparameter), um zu bewirken, dass sich der Messlastwert dem Referenzlastwert auf der Grundlage des Referenzlastwerts und des Messlastwerts annähert. Insbesondere bestimmt die Ausgabeeinheit 90 den Verstärkungswert und den Offsetwert durch Annäherung an die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert mittels der Methode der kleinsten Quadrate. Die Ausgabeeinheit 90 gibt die ermittelten Kalibrierungsparameter an den Servocontroller 6 aus. Der Servocontroller 6 speichert die ermittelten Kalibrierungsparameter in der Speichereinheit 60. Der Servocontroller 6 veranlasst den Betrieb des Elektrozylinders unter Verwendung der vom Steuergerät 9 ermittelten Kalibrierungsparameter.
Der Servocontroller 6 setzt den Elektrozylinder in Betrieb, betätigt den Dehnungsdetektor erneut zur Kalibrierung und kalibriert den Messlastwert unter Verwendung der von der Steuervorrichtung 9 ermittelten Kalibrierungsparameter. Das Steuergerät 9 erfasst den Messlastwert nach der Kalibrierung. Das Steuergerät 9 enthält eine Bestimmungseinheit 91 zur Feststellung, ob die Kalibrierung korrekt durchgeführt wurde. Die Bestimmungseinheit 91 bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nach der Kalibrierung gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. Der Schwellenwert ist ein Schwellenwert zur Bestimmung, ob die Kalibrierung genau durchgeführt wurde, und ist voreingestellt. Der Schwellenwert wird als ein Wert festgelegt, der z.B. durch Addieren oder Subtrahieren eines vorbestimmten Lastwertes zum oder vom Referenzlastwert erhalten wird.
Wenn durch die Bestimmungseinheit 91 festgestellt wird, dass die Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nach der Kalibrierung nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, gibt die Ausgabeeinheit 90 der Steuervorrichtung 9 einen Korrekturwert aus, um den Messlastwert nach der Kalibrierung zu korrigieren, für den festgestellt wurde, dass die Differenz nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist. Zum Beispiel, vorausgesetzt, dass die Lastwerte, die Instrumentierungsziele sind, 3 kN, 6 kN, 12 kN, 18 kN und 23 kN sind. Ferner vorausgesetzt, dass festgestellt wird, dass die Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nach der Kalibrierung nicht gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, wenn die Lastwerte, die die Instrumentierungsziele sind, 18 kN und 23 kN sind. In diesem Fall gibt die Ausgabeeinheit 90 Korrekturwerte aus, um die Messlastwerte nach der Kalibrierung zu korrigieren, die den Lastwerten von 18 kN und 23 kN entsprechen, die die Instrumentierungsziele sind. Durch Ausführen einer linearen Interpolation unter Verwendung von zwei Messpunkten in der Nähe des Messlastwerts von 18 kN nach der Kalibrierung in einem Koordinatenraum, in dem die Abszisse der Messlastwert nach der Kalibrierung und die Ordinate der Referenzlastwert ist, berechnet die Ausgabeeinheit 90 einen Referenzlastwert, der dem Messlastwert nach der Kalibrierung entspricht, und bestimmt einen Korrekturbetrag des Messlastwerts nach der Kalibrierung in der Weise, dass der berechnete Referenzlastwert erhalten wird. Der Korrekturbetrag wird nach demselben Verfahren auch für den Messlastwert von 23 kN bestimmt. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Kalibrierung verbessert werden, indem individuell Korrekturbeträge für Lastwerte berechnet werden, für die die Beziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nicht ausreichend durch die Methode der kleinsten Quadrate angenähert werden kann.
[Kalibrierungsvorgang des Elektrozylindersystems]
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Kalibrierungsvorgang des elektrischen Zylindersystems beschreibt. Das in 3 dargestellte Flussdiagramm wird von der Servocontroller 6 und dem Steuergerät 9 ausgeführt.
Wie in 3 dargestellt, setzt der Servocontroller 6 zunächst die in der Speichereinheit 60 gespeicherten Kalibrierungsparameter als Initialisierungsprozess zurück (Schritt S10). Als nächstes führt der Servocontroller 6 gleichzeitig eine Instrumentierung des Lastmesswerts und des Referenzlastwerts an einer Vielzahl von Instrumentierungspunkten durch (Schritt S12). Einzelheiten der Instrumentierungsverarbeitung (Schritt S12) sind in dargestellt. ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Instrumentierungsverarbeitung zeigt. Wie in 4 dargestellt, speichert der Servocontroller 6 die aktuelle Position (Ausgangsposition) der Stange 1a (Schritt S120).
Als Nächstes bestimmt der Servocontroller 6, ob die Instrumentenlast gleich oder kleiner als eine Nennschubkraft ist, als Bestimmungsprozess (Schritt S122). Die Instrumentierungslast ist eine Last, die ein Instrumentierungsziel ist, und die Nennschubkraft ist eine Kraft, mit der das Pressen aus einem stationären Zustand durchgeführt werden kann. Wenn die Instrumentenlast gleich oder kleiner als die Nennschubkraft ist (Schritt S122: JA), kann die Instrumentenlast von der aktuellen Position der Stange 1a aufgebracht werden. Wenn die Instrumentenlast jedoch nicht gleich oder kleiner als die Nennschubkraft ist (Schritt S122: NEIN), kann die Instrumentenlast nicht von der aktuellen Position der Stange 1a aus angewendet werden. Wenn die Instrumentenlast nicht gleich oder kleiner als die Nennschubkraft ist (Schritt S122: NEIN), veranlasst die Servocontroller 6 daher die Stange 1a, sich in die Ausgangsposition zu bewegen, als Bewegungsprozess (Schritt S124) .
Wenn die Instrumentenlast gleich oder kleiner als die Nennschubkraft ist (Schritt S122: JA) und der Bewegungsvorgang (S124) abgeschlossen ist, veranlasst der Servocontroller 6 die Stange, sich zu bewegen, bis die Instrumentenlast erreicht ist, was als Druckvorgang (Schritt S126) bezeichnet wird. Der Servocontroller 6 hält eine Last für 5 Sekunden bei der Instrumentenlast, als eine Halteverarbeitung (Schritt S128). Zu diesem Zeitpunkt misst der Servocontroller 6 einen Referenzlastwert über den Dehnungsdetektor 7 zur Kalibrierung, während er einen Messlastwert über den Dehnungsdetektor 2 misst.
Als Nächstes bestimmt der Servocontroller 6, ob die gesamte Instrumentierung abgeschlossen ist, als Endbestätigungsverarbeitung (Schritt S130). Beispielsweise werden vor der Ausführung des in 4 dargestellten Flussdiagramms eine Vielzahl von Messlasten voreingestellt. Der Servocontroller 6 stellt fest, ob die Verarbeitung von S122 bis S128 für alle eingestellten Instrumentenlasten durchgeführt wurde. Der Servocontroller 6 führt wiederholt die Schritte S122 bis S128 aus, bis die Verarbeitung in S122 bis S128 an allen Instrumentenlasten durchgeführt worden ist.
Wenn festgestellt wird, dass die Verarbeitung von S122 bis S128 an allen Instrumentenlasten in der Endbestätigungsverarbeitung (Schritt S130) durchgeführt wurde, veranlasst die Servocontroller 6 die Stange 1a, sich in die Ausgangsposition zu bewegen, als bewegende Verarbeitung (Schritt S132). Wenn die bewegte Verarbeitung (Schritt S132) endet, endet die in 4 dargestellte Instrumentenverarbeitung.
Zurück zu 3: Wenn die Instrumentierungsverarbeitung (Schritt S12) endet, berechnet die Steuervorrichtung 9 die Kalibrierungsparameter unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate als Berechnungsverarbeitung (Schritt S14). Die Steuervorrichtung 9 führt eine Berechnung durch, bei der der Lastwert (Messlastwert) des Stabes 1a x_i und der Lastwert (Referenzlastwert) des Dehnungsdetektors 7 für die Kalibrierung y_i an einem Messpunkt i ist. Daten (ein Ausreißer), deren Fehler groß ist, werden von der Berechnung der Methode der kleinsten Quadrate ausgeschlossen. Der Grund dafür ist, dass die Varianz durch die Daten, deren Fehler groß ist, groß wird, und die Zuverlässigkeit der Näherungslinie abnimmt. Das Steuergerät 9 veranlasst, dass Daten, die den Ausdruck (3) erfüllen, Gegenstand der Berechnung sind. $y_{i} - x_{i} \leq F_{m a x} \times t h$
Dabei steht Fmax für einen maximalen Schub und th für einen Schwellenwert. Der Schwellenwert th ist ein voreingestellter Wert.
Als nächstes berechnet die Steuervorrichtung 9 einen Durchschnitt des Messlastwertes x_i, einen Durchschnitt des Referenzlastwertes y_i, die Varianz des Messlastwertes x_i und die Kovarianz des Messlastwertes x_i und des Referenzlastwertes y_i. Die obigen Angaben werden in der Reihenfolge der Ausdrücke (4) bis (7) beschrieben.
$X = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} x_{i}$
$Y = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} y_{i}$
$S_{x}^{2} = \frac{1}{n} {\sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - X)}^{2}$
$s_{x y} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} (x_{i} - X) (y_{i} - Y)$
Wobei s_x einen Varianzwert des Messlastwertes darstellt, s_xy einen Kovarianzwert des Messlastwertes und des Referenzlastwertes darstellt, X einen Durchschnittswert des Messlastwertes darstellt und Y einen Durchschnittswert des Referenzlastwertes darstellt.
Auf der Grundlage der Ausdrücke (4) bis (7) berechnet das Steuergerät 9 die Kalibrierungsparameter wie in Ausdruck (8) unten. $a = \frac{s_{x y}}{s_{x}^{2}}, b = Y - a \times X$
Dabei steht a für den Verstärkungswert und b für den Offset-Wert.
Ausdruck (8) ist ein Beispiel, in dem die Methode der kleinsten Quadrate angewendet wird, wobei angenommen wird, dass die Beziehung zwischen dem Messlastwert x_i und dem Referenzlastwert y_i linear ist. Die Steuervorrichtung 9 kann die Methode der kleinsten Quadrate unter der Annahme anwenden, dass die Beziehung zwischen dem Messlastwert x_i und dem Referenzlastwert y_i durch eine Linie eines Ausdrucks vom Grad n dargestellt wird. In diesem Fall kann die Beziehung zwischen dem Messlastwert x_i und dem Referenzlastwert y_i durch den folgenden Ausdruck (9) verallgemeinert werden.
$ƒ (x) = \sum_{k = 1}^{n} a_{k} g_{k} (x)$
Dabei steht f(x) für den Referenzlastwert und gk(x) für den Messlastwert. Wenn gk(x)=xk-1 erfüllt ist, wird f(x) durch den nachstehenden Ausdruck (10) ausgedrückt.
$ƒ (x) = a_{1} + a_{2} x + a_{3} x^{2} + \dots + a_{n} x^{n - 1}$
Wobei a1 in Ausdruck (10) den Offset-Wert darstellt und a2 bis an die Verstärkungswerte darstellen.
Der Servocontroller 6 speichert einen Verstärkungswert a und einen Offsetwert b in der Speichereinheit 60 als Kalibrierungsparameter als Speicherverarbeitung (Schritt S16). Als Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S18) führt der Servocontroller 6 gleichzeitig eine Instrumentierung des Messlastwerts und des Referenzlastwerts an der Vielzahl von Instrumentierungspunkten durch das gleiche Verfahren wie bei der Instrumentierungsverarbeitung (Schritt S12) durch. Der Servocontroller 6 kalibriert den in der Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S18) erhaltenen Messlastwert unter Verwendung der in der Speicherverarbeitung (Schritt S16) gespeicherten Kalibrierungsparameter.
Als nächstes, als Bewertungsverarbeitung (Schritt S20), berechnet die Steuervorrichtung 9 einen Fehler (y_i-x_i) zwischen dem Messlastwert x_i nach der Kalibrierung und dem Referenzlastwert y_i, der in der Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S18) erhalten wurde, und bestimmt, dass die Kalibrierung genau ausgeführt wurde, wenn der Fehler gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn der Fehler nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass die Kalibrierung nicht genau ausgeführt wurde. Wenn die Bewertungsverarbeitung (Schritt S20) endet, endet das in 3 dargestellte Flussdiagramm.
Als nächstes wird der Korrekturbetrieb der Steuervorrichtung 9 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Korrekturbetrieb zeigt. Das in 5 dargestellte Flussdiagramm wird ausgeführt, wenn festgestellt wird, dass die Kalibrierung in der Auswerteverarbeitung (Schritt S20) in 3 nicht korrekt ausgeführt wurde.
Wie in 5 dargestellt, bestimmt die Steuervorrichtung 9 zunächst einen Lastwert, der Gegenstand der Korrektur ist, als Gegenstandsbestimmungsverarbeitung (Schritt S30). Die Steuervorrichtung 9 bestimmt den Messlastwert, für den in der Bewertungsverarbeitung (Schritt S20) in 3 festgestellt wird, dass die Kalibrierung nicht genau ausgeführt wird.
Als nächstes berechnet die Steuervorrichtung 9 für den Messlastwert, der in der Gegenstandsbestimmungsverarbeitung (Schritt S30) bestimmt wurde, einen linearen Korrekturbetrag (Schritt S32). Die Steuervorrichtung 9 berechnet einen Referenzlastwert, der dem Messlastwert entspricht, der Gegenstand der Korrektur ist, aus Messpunkten, die zwei benachbarte Punkte sind, durch lineare Interpolation. Wenn ein Messlastwert, der Gegenstand der Korrektur ist, nicht in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Punkten enthalten ist, berechnet die Kontrollvorrichtung 9 einen Referenzlastwert durch lineare Extrapolation. Die Kontrollvorrichtung 9 berechnet einen Referenzlastwert yd, der einem Messlastwert xd entspricht, der Gegenstand der Korrektur ist, wie in Ausdruck (11). $y_{d} = (y_{2} - y_{1}) \times \frac{(x_{d} - x_{1})}{(x_{2} - x_{1})} + y_{1}$
Wobei x1 und x2 Messlastwerte darstellen, die zwei benachbarte Punkte des Lastwertes xd sind, und y1 und y2 Referenzlastwerte darstellen, die den Messlastwerten x1 und x2 entsprechen. Die Steuervorrichtung 9 bewirkt, dass eine Differenz zwischen dem Referenzlastwert yd und dem Messlastwert xd ein linearer Korrekturwert Cd ist, wie in Ausdruck (12). $C_{d} = y_{d} - x_{d} = (y_{2} - y_{1}) \times \frac{(x_{d} - x_{1})}{(x_{2} - x_{1})} + y_{1} - x_{d}$
Der Servocontroller 6 speichert den linearen Korrekturwert Cd in der Speichereinheit 60 als einen Kalibrierungsparameter, als Speicherverarbeitung (Schritt S34). Als Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S36) führt der Servocontroller 6 gleichzeitig eine Instrumentierung des Messlastwerts und des Referenzlastwerts an der Vielzahl von Instrumentierungspunkten durch das gleiche Verfahren wie in der Instrumentierungsverarbeitung (Schritt S12) durch. Der Servocontroller 6 kalibriert den in der Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S36) erhaltenen Messlastwert unter Verwendung der Kalibrierungsparameter und korrigiert den Messlastwert, der Gegenstand der Korrektur ist, unter Verwendung des in der Speicherverarbeitung (Schritt S34) gespeicherten Korrekturwertes Cd.
Als nächstes, als Bewertungsverarbeitung (Schritt S38), berechnet die Steuervorrichtung 9 einen Fehler (y_i-x_i) zwischen dem Messlastwert x_i nach der Korrektur und dem Referenzlastwert y_i, der in der Bestätigungsoperationsverarbeitung (Schritt S36) erhalten wurde, und bestimmt, dass die Kalibrierung genau ausgeführt wurde, wenn der Fehler gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn der Fehler nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass die Kalibrierung nicht genau ausgeführt wurde. Wenn die Bewertungsverarbeitung (Schritt S38) endet, endet das in 5 dargestellte Flussdiagramm.
[Zusammenfassung der Ausführungsform]
Wie oben beschrieben, wird gemäß dem Elektrozylindersystem 100 der Lastwert entsprechend dem Ausgangswert des Dehnungsdetektors 2 auf der Basis des von der Ausgabeeinheit 90 ausgegebenen Verstärkungswertes a und des Offsetwertes b kalibriert. Der Verstärkungswert a und der Offsetwert b, die von der Ausgabeeinheit 90 ausgegeben werden, erfüllen die Beziehung, die durch den obigen Ausdruck (1) ausgedrückt wird, und daher kann die Kalibrierungseinheit 61 davon ausgehen, dass die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert eine Beziehung ist, die durch die Methode der kleinsten Quadrate an eine gerade Linie angenähert wird, und die Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert kalibrieren. Daher kann gemäß dem elektrischen Zylindersystem 100 die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert durch mehrmaliges Messen des Messlastwerts, der dem Referenzlastwert entspricht, abgeleitet werden, und daher kann der Ausgang des Dehnungsdetektors 2, der die Last des elektrischen Zylinders 1 erfasst, auf einfachere Weise kalibriert werden als in einem Fall, in dem eine Feineinstellung des Verstärkungswerts und des Offsetwerts eines Verstärkers einer Kraftmesszelle durchgeführt wird, während das Ergebnis bestätigt wird.
Das elektrische Zylindersystem 100 kann bestimmen, ob die Kalibrierung durch die Bestimmungseinheit 91 angemessen durchgeführt wurde, und kann daher die Betriebszeit im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Arbeiter die Bestimmung durchführt, reduzieren.
Für einen Lastwert, für den es schwierig ist, die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert durch die Methode der kleinsten Quadrate anzunähern, kann das elektrische Zylindersystem 100 den Korrekturbetrag unter Verwendung des Messlastwertes und des Referenzlastwertes von zwei benachbarten Punkten des Lastwertes berechnen. Daher kann das elektrische Zylindersystem 100 die Ausgabe des Dehnungsdetektors 2, der die Last des elektrischen Zylinders 1 erfasst, auf genauere Weise kalibrieren.
[Abwandlung]
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen wurden oben beschrieben, aber verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne auf die oben genannten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt zu sein. Zum Beispiel können der Servocontroller 6 und die oben beschriebene Steuervorrichtung 9 logisch oder physisch eine Einheit sein. Die in der Speichereinheit 60 gespeicherten Kalibrierungsparameter müssen nur der Beziehung des Ausdrucks (1) genügen und können durch ein anderes als das im Beispiel beschriebene Verfahren abgeleitet werden. Zum Beispiel können die Lastwerte, die Fehler, die Verstärkungswerte, die Offset-Werte und die Korrekturwerte in einer Datenbank gespeichert werden, und die Berechnung kann durch maschinelles Lernen erfolgen, wobei die oben genannten Daten als Trainingsdaten dienen. Die in der Ausführungsform beschriebene Berechnung ist nicht auf den Fall beschränkt, dass sie durch die Ausführung eines Programms durch die Steuervorrichtung 9 realisiert wird, und die Berechnung kann beispielsweise durch eine logische Schaltung oder durch eine Schaltung, in die die logische Schaltung integriert ist, realisiert werden.
Bezugszeichenliste

100: Elektrozylindersystem,
1: Elektrozylinder,
1a: Stange,
2: Dehnungsdetektor,
6: Servocontroller,
7: Dehnungsdetektor zur Kalibrierung,
9: Steuergerät

Claims

Ein Elektrozylindersystem umfassend: einen Elektrozylinder umfassend eine Stange, die so konfiguriert ist, dass sie ein Werkstück drückt, und einen Dehnungsdetektor, der so konfiguriert ist, dass er einen Wert in Übereinstimmung mit einer auf die Stange ausgeübten Last ausgibt eine Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage eines Referenzlastwerts in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert eines Dehnungsdetektors zur Kalibrierung, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, und eines Messlastwerts in Übereinstimmung mit einem Ausgabewert des Dehnungsdetektors, der erhalten wird, wenn die Stange den Dehnungsdetektor zur Kalibrierung drückt, einen Verstärkungswert und einen Versatzwert ausgibt, um zu bewirken, dass sich der Messlastwert dem Referenzlastwert annähert; eine Speichereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Verstärkungswert und den Versatzwert, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, als Kalibrierungsparameter speichert; und eine Kalibrierungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Lastwert in Übereinstimmung mit einem von dem Dehnungsdetektor erfassten Ausgangswert auf der Grundlage des in der Speichereinheit gespeicherten Kalibrierungsparameters kalibriert, wobei der Verstärkungswert und der Offsetwert, die von der Ausgabeeinheit ausgegeben werden, eine Beziehung des Ausdrucks (1) erfüllen: $a = \frac{s_{x y}}{s_{x}^{2}}, b = Y - a \times X$
wobei a den Verstärkungswert darstellt, b den Offsetwert darstellt, s_x einen Varianzwert des Messlastwertes darstellt, s_xy einen Kovarianzwert des Messlastwertes und des Referenzlastwertes darstellt, X einen Durchschnittswert des Messlastwertes darstellt und Y einen Durchschnittswert des Referenzlastwertes darstellt.
Elektrozylindersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob eine Differenz zwischen dem Referenzlastwert und dem Messlastwert nach der Kalibrierung durch die Kalibrierungseinheit gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
Elektrozylindersystem nach Anspruch 2, wobei: die Ausgabeeinheit, wenn von der Bestimmungseinheit festgestellt wird, dass die Differenz nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, einen Korrekturwert zum Korrigieren eines Lastwertes ausgibt, der dem Lastmesswert entspricht, für den festgestellt wird, dass die Differenz nicht gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist; die Speichereinheit den von der Ausgabeeinheit ausgegebenen Korrekturwert speichert; die Kalibrierungseinheit einen Lastwert in Übereinstimmung mit einem von dem Dehnungsdetektor erfassten Ausgangswert auf der Grundlage des in der Speichereinheit gespeicherten Korrekturwerts korrigiert; und der von der Ausgabeeinheit ausgegebene Korrekturwert eine Beziehung des Ausdrucks (2) erfüllt: $C_{d} = y_{d} - x_{d} = (y_{2} - y_{1}) \times \frac{(x_{d} - x_{1})}{(x_{2} - x_{1})} + y_{1} - x_{d}$
wobei C_d den Korrekturwert darstellt, x_d einen Lastwert darstellt, der Gegenstand der Korrektur ist, y_d ein Referenzlastwert ist, der dem Lastwert x_d entspricht, x₁ und x₂ Messlastwerte von zwei benachbarten Punkten des Lastwertes xd sind und y₁ und y₂ Referenzlastwerte sind, die den Messlastwerten x₁ und x₂ entsprechen.