TWI380899B

TWI380899B - 伺服壓機設備及其控制方法

Info

Publication number: TWI380899B
Application number: TW096144907A
Authority: TW
Inventors: Motonao Niizuma; Takeshi Takahashi
Original assignee: Ihi Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2013-01-01
Also published as: JP2008137015A; CN101547785A; WO2008065940A1; TW200823044A; BRPI0719374A2; CN101547785B; JP5019250B2; DE112007002616T5; KR101168240B1; KR20090085061A

Description

伺服壓機設備及其控制方法

本發明係有關具備以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置、與將工件搬入及/或搬出該裝置的搬送裝置之伺服壓機設備及其控制方法。

當附設有將工件搬入．搬出壓機裝置的搬送裝置時，為了使將工件成形加工之模具與搬送裝置不會衝突(干涉)，必須要使彼此的動作同步。

在習知的控制方法中，主要以機械式壓機(曲柄軸式壓機、肘節式壓機、無曲柄軸式壓機、連桿式壓機等)為對象，並以壓機本體的動作為主(master)。亦即，例如當為曲柄軸式壓機時，係採用搬送裝置同步於驅動滑件之曲柄軸(主驅動軸)的旋轉而動作之構成。還有，於專利文獻1揭示有如此的控制手段的一例。

另一方面，近年來已開發有以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置(例如，專利文獻2)。

專利文獻1的「壓機用自動搬送控制方法及裝置」係，根據壓機用脈衝編碼器所產生的脈衝數，利用程式製作位置曲線，搬送裝置追從該位置曲線而動作者。

專利文獻2的「伺服馬達驅動型連桿式壓機」其目的在即使是使用輸出較小的馬達，仍可達到以高衝壓荷重進行之加工及加工週期時間(cycle time)的改善，且控制性亦優異，此外，能夠進行多種的加工，如第1圖所示，具備將旋轉運動轉換成直線運動的連桿機構a、與以該直線運動進行衝壓加工而進行升降的衝頭(ram)b，並設有從伺服馬達c傳達驅動至連桿機構a的曲柄軸d之驅動傳達系統e，該驅動傳達系統e係以藉由伺服馬達c的旋轉控制而可控制衝頭b的升降運動之方式而能夠傳達驅動，並設有控制伺服馬達c之伺服馬達控制手段f使衝頭b可在升降行程(stroke)範圍內任意位置停止。

專利文獻1：日本專利第3340095號說明書，「壓機用自動搬送控制方法及裝置」專利文獻2：日本特開2003－320489號公報，「伺服馬達驅動型連桿式壓機」

以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置並非只有連桿式壓機，其他形式的機械式壓機(曲柄軸式壓機、肘節式壓機、無曲柄軸式壓機、螺旋式壓機等)亦能夠伺服壓機化，近年來，該些伺服壓機裝置的開發係與日增進。

然而，當附設將工件搬入．搬出該些伺服壓機裝置的搬送裝置時，若如專利文獻1以主驅動軸(例如曲柄軸)的旋轉為主(master)，使搬送裝置(搬入裝置與搬出裝置)同步於該旋轉而動作，會有以下的問題點。

(1)伺服壓機裝置具有能夠使主驅動軸(例如曲柄軸)的旋轉速度自由變化的特徵。因此，甚至能夠在運轉中途一時反轉。

然而，當使搬送裝置的動作如習知技術同步於主驅動軸時，當使主驅動軸的旋轉速度變化時，搬送裝置的動作亦隨之變化，因此，有搬送裝置的動作不滑順而使把持的工作掉落、或搬送裝置的馬達轉矩瞬間變得過大致使保護裝置發生動作之虞。

(2)此外，當主驅動軸在運轉中途一時反轉時，由於主驅動軸的角度與搬送裝置的位置沒有1對1對應，因此無法進行同步。

(3)此外，在衝壓加工模具接觸工件的瞬間、或以衝切加工衝切工件的瞬間等負載驟變的時間點，主驅動軸的旋轉會不穩定，而在上述習知的控制方法中，由於搬送裝置欲同步於不穩定之曲柄軸的旋轉而動作，因此，有搬送裝置的動作亦不穩定而使把持的工件掉落、或搬送裝置的馬達轉矩瞬間變得異常過大而致使保護裝置發生動作之問題。

(4)為了使衝壓機械的生產性提升，最好係使搬送裝置接近至不與模具衝突的臨界範圍而動作，藉此謀求衝壓機械的成形動作與搬送裝置的搬送動作儘可能不間斷地進行。為此，必須一邊檢查模具與搬送裝置的干涉，一邊使衝壓機械的運動曲線(motion curve)與搬送裝置的運動曲線最佳化，但在習知技術中，由於搬送裝置的運動曲線係依存於衝壓機械的運動曲線，因此無法將衝壓機械的運動與搬送裝置的運動獨立地變更，運動曲線的最佳化係非常困難。

(5)如螺旋式壓機不具有主驅動軸之構成的伺服壓機亦可能存在，但由於不具有主驅動軸，因此無法以主驅動軸的旋轉為主(master)使搬送裝置同步於該旋轉而動作，或是只能夠間歇地進行壓機的動作與搬送裝置的動作的連動。

本發明乃為了解決上述種種問題而研創者，亦即，本發明的目的在於提供一種在附加有將工件搬入．搬出伺服壓機裝置的搬送裝置時，能夠不受到伺服壓機裝置的動作位置及動作速度的影響地使搬送裝置同步於伺服壓機裝置而避免其些的衝突(干涉)之伺服壓機設備及其控制方法。

依據本發明，乃提供一種伺服壓機設備，係具備以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置、將工件搬入及/或搬出該伺服壓機裝置的搬送裝置、以及控制前述伺服壓機裝置與搬送裝置的控制裝置；該控制裝置係具有：主信號產生器，係依照前述伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態，產生依時變化的主信號；伺服壓機控制裝置，係同步於前述主信號值的變化而將伺服壓機裝置的滑件位置的指令值單義性地輸出；以及搬送控制裝置，係同步於前述主信號值的變化而將搬送裝置的動作位置的指令值單義性地輸出。

依據本發明的較佳實施形態，前述伺服壓機控制裝置係具備有提供對應於主信號值之滑件位置的運動曲線，控制使滑件依同步於主信號值的變化而與該變化對應之位置指令值移動；前述搬送控制裝置係備有提供對應於主信號值之搬送裝置的動作位置的運動曲線，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值的變化而與該變化對應之動作位置。

此外，前述搬送控制裝置的運動曲線係由按搬送裝置的每一獨立之動作軸提供該軸的位置之獨立之運動曲線所構成，分別同步於主信號值的變化而變化。

此外，前述搬送控制裝置的運動曲線係由提供搬送裝置的進給位置之進給運動曲線、與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，分別同步於主信號值的變化而變化。

此外，依據本發明，乃提供一種伺服壓機設備的控制方法，係具備以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置、與將工件搬入及/或搬出該伺服壓機裝置的搬送裝置之伺服壓機設備的控制方法，該伺服壓機設備的控制方法係包含：主信號產生步驟，依照前述伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態，產生依時變化的主信號；伺服壓機控制步驟，同步於前述主信號值的變化而將伺服壓機裝置的滑件位置的指令值單義性地輸出；以及搬送控制步驟，同步於前述主信號值的變化而將搬送裝置的動作位置的指令值單義性地輸出。

依據本發明的較佳實施形態，前述伺服壓機控制步驟係記憶有提供對應於主信號值之滑件位置的運動曲線，控制使滑件依同步於主信號值的變化而與該變化對應之位置指令值移動；前述搬送控制步驟係記憶有提供對應於主信號值之搬送裝置的動作位置的運動曲線，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值的變化而與該變化對應之動作位置。

此外，前述搬送控制步驟的運動曲線係由按搬送裝置的每一獨立之動作軸提供該軸的位置之獨立之運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。

此外，前述搬送控制步驟的運動曲線係由提供搬送裝置的進給位置之進給運動曲線、與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。

依據本發明的裝置及方法，由於伺服壓機裝置與搬送裝置雙方係依照伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態而同步於依時變化的主信號，所以能夠透過主信號間接地使搬送裝置與伺服壓機裝置同步。

此外，在變更伺服壓機裝置的滑件運動時係改變關聯對應滑件位置之運動曲線即可，由此，便不會影響搬送裝置的運動曲線。

同樣地，在改變搬送裝置的運動時係改變關聯對應搬送裝置的動作位置之運動曲線即可，由此，便不會影響伺服壓機裝置的運動曲線。

因此，能夠分別獨立地將伺服壓機裝置與搬送裝置雙方進行調整．最佳化。此外，亦能夠設定如含有反轉的運動曲線。

另外由於能夠由電子手段產生主信號，所以信號值不會不穩定，同步於該信號值而動作之衝壓機械．搬送裝置的動作亦不會不穩定。

即使為如螺旋式壓機不具有主驅動軸的構成之伺服壓機時，仍能夠使壓機的動作與搬送裝置的動作時時刻刻連動。

以下，參照圖式說明本發明的較佳實施例。還有，在各圖中，共通的部分係標註相同符號並省略重複的說明。

第2圖係本發明的伺服壓機設備的整體構成圖。在此圖中，本發明的伺服壓機設備係具備伺服壓機裝置10、搬入側搬送裝置20、搬出側搬送裝置30、及控制裝置40。

伺服壓機裝置10為以伺服馬達11驅動滑件14之壓機裝置。動力傳達機構13的形式可為曲柄軸式壓機、肘節式壓機、無曲柄軸式壓機、連桿式壓機、螺旋式壓機等公知的機械式壓機中的任一者，而只要為以伺服馬達11透過動力傳達機構13驅動滑件14，亦可為其他形式。

搬入側搬送裝置20為將工件搬入伺服壓機裝置10之裝置，搬出側搬送裝置30為將工件從伺服壓機裝置10搬出之裝置。搬入側搬送裝置20與搬出側搬送裝置30係具有工件搬入．搬出所需要的動作自由度。例如，搬入側搬送裝置20與搬出側搬送裝置30的任一者皆能夠為具有使工件沿水平方向移動的進給(feed motion)軸與使工件沿垂直方向移動的升降(lift motion)軸之構成。

搬入側搬送裝置．搬出側搬送裝置的構成並非限定於以上的說明，亦可為只有搬入側搬送裝置20與搬出側搬送裝置30其中之一之構成(搬出或搬入動作係以手動進行)、或以一台具有搬入側搬送裝置20與搬出側搬送裝置30雙方的功能之搬入搬出裝置。此外，搬入側搬送裝置20、搬出側搬送裝置30的形式可為任意之形式，亦可為以不同的機構進行使工件沿水平方向移動的進給動作(feed)與使工件沿垂直方向移動的升降動作(lift)之裝置，亦可為利用機械手臂等以同機構進行兩者之裝置。亦可為具有夾鉗等除了進給與昇降之外的動作的自由度之搬入搬出裝置。

以下，在本說明書中，在未特別區分搬入側搬送裝置20及/或搬出側搬送裝置30的情況，以「搬送裝置」稱之。

控制裝置40係控制伺服壓機裝置10與搬送裝置(搬入側搬送裝置20及/或搬出側搬送裝置30)之控制裝置。

控制裝置40係具有主(master)信號產生器42、伺服壓機控制裝置44、及搬送控制裝置46。控制裝置40可為單獨的控制裝置(例如NC控制裝置)，亦可為由1台上位控制裝置與複數台下位控制裝置構成之複合控制裝置。

主信號產生器42係依照伺服壓機裝置10與搬送裝置20、30的期望運轉狀態，使在值A與B之間依時變化之值M的主信號1產生。

此處，所謂「依照期望運轉狀態」係指「依照著欲如此運轉的希求(希望正轉、希望反轉、希望快速移動、希望慢速移動)」。

依照期望運轉狀態而變化者為主信號的時間模式，運動曲線並不依期望運轉狀態而改變。

亦即在本發明中，係以該運動曲線定義主信號與伺服壓機，或者，主信號與搬送裝置的同步關係，並依照稱為「期望運轉狀態」之狀態來切換主信號的時間變化模式。

伺服壓機控制裝置44係具備有提供對應於主信號值M之滑件位置的運動曲線(待後述)，同步於主信號值M的變化而將伺服壓機裝置10的滑件位置的指令值單義性地輸出，控制使滑件依同步於主信號值M的變化而與該變化對應之位置指令值移動。

搬送控制裝置46在此例中係由搬入側搬送控制裝置46A與搬出側搬送控制裝置46B所構成，而分別具備有提供對應於主信號值M之搬送裝置20、30的動作位置的運動曲線(待後述)，同步於主信號值M的變化而將搬送裝置20、30的動作位置的指令值單義性地輸出，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值M的變化而與該變化對應之動作位置。

搬送控制裝置46(46A、46B)的運動曲線係由提供搬送裝置20、30的進給位置之進給運動曲線與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，而分別同步於主信號值M的變化而變化。

第3圖係本發明的伺服壓機設備的控制方法的整體流程圖。

本發明的控制方法為具備上述伺服壓機裝置10與搬送裝置20、30之伺服壓機設備的控制方法。

如該圖所示，本發明的控制方法係具有主信號產生步驟S1、伺服壓機控制步驟S2、及搬送控制步驟S3。

在主信號產生步驟S1中，係依照伺服壓機裝置10與搬送裝置20、30的期望運轉狀態，使在值A與B之間依時變化之值M的主信號1產生。

在伺服壓機控制步驟S2中，係同步於主信號值M的變化而將伺服壓機裝置10的滑件位置的指令值單義性地輸出。在伺服壓機控制步驟S2係記憶有提供對應於主信號值M之滑件位置的運動曲線，控制使滑件依同步於主信號值M的變化而與該變化對應之位置指令值移動。

在搬送控制步驟S3中，係同步於主信號值M的變化而將搬送裝置20、30的動作位置的指令值單義性地輸出。在搬送控制步驟S3係記憶有提供對應於主信號值M之搬送裝置的動作位置的運動曲線，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值M的變化而與該變化對應之動作位置。

搬送控制步驟S3的運動曲線係由針對搬送裝置20、30的各動作軸之運動曲線所構成。例如，若搬送裝置20、30為具有進給軸與昇降軸之構成，則搬送控制步驟S3的運動曲線係由提供搬送裝置20、30的進給位置之進給運動曲線與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，分別同步於主信號值M的變化而變化。

第4圖係顯示將搬送裝置與伺服壓機裝置同步，以週期(cycle time)T正轉運轉時的1週期份的關係之圖。在此圖中，(A)顯示週期T內的經過時間t與主信號的關係，(B)顯示主信號與滑件位置的關係，(C)(D)顯示主信號與搬入側搬送裝置20的進給位置及昇降位置的關係，(E)(F)顯示主信號與搬出側搬送裝置30的進給位置及昇降位置的關係。

在主信號產生步驟S1產生的主信號，在此例中，係於每一定的週期T，從初始值A(在本例中為0)線性增加至最終值B(例如為1)。亦即，週期T內的經過時間t的主信號1的值M能夠以M＝(B－A)×t/T＋A求得。

主信號1係每一週期T重設(reset)，且連續重複。

第4圖中的(B)為滑件的運動曲線，對應於主信號1的值M而提供滑件位置。亦即，滑件位置並非對於各每一週期T的某時間t直接決定，而是對應時間t時的主信號1的值M來決定滑件位置，係控制使滑件依同步於主信號值M的變化而與該變化對應之位置指令值移動。

因此，假使週期T內的經過時間t與主信號1的關係變更的話(例如，由直線變為任意的曲線)，由於在相同時間t的主信號1的值M會變化，所以滑件位置亦與之對應而變化。

第4圖中的(C)(D)為搬入側搬送裝置20的進給位置的運動曲線與升降位置的運動曲線，係控制使搬送裝置移動至同步於主信號值M的變化而與該變化對應之動作位置。

相同地，第4圖中的(E)(F)為搬出側搬送裝置30的進給位置的運動曲線與升降位置的運動曲線，係控制使搬送裝置移動至同步於主信號值M的變化而與該變化對應之動作位置移動。

搬送裝置20、30亦是，假使週期T內的經過時間t與主信號1的關係變更的話(例如，由直線變為曲線)，由於在相同時間t時的主信號1的值M會變化，所以動作位置亦與之對應而變化。

第5A圖至第5D圖係顯示使搬送裝置與伺服壓機裝置同步之1週期份的關係之其他圖。

當希望改變伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態時，如第5A圖至第5D圖所示，能夠藉由使主信號相對時間變化來實現。例如，當希望使週期時間變化時，則如第5A圖所示，於每一週期使主信號的1週期的時間變化、或如第5B圖所示，使相對於時間之主信號的變化率連續變化。還有，此處，如在第4圖中的(B)至(F)設定之主信號值M與滑件位置的關係、主信號值M與搬入側搬送裝置的進給位置的關係、主信號值M與搬入側搬送裝置的升降位置的關係、主信號值M與搬出側搬送裝置的進給位置的關係、主信號值M與搬出側搬送裝置的升降位置的關係不予以變更。但為了調整該些關係便可進行變更。

此外，當希望在任意的位置停止時，如第5C圖所示，將主信號的值設為定值即可，當希望將伺服壓機裝置與搬送裝置自正轉一度停止後接著再反轉時，如第5D圖所示，使相對於時間之主信號的變化方向反轉即可。還有，此處，如在第4圖中的(B)至(F)設定之主信號值M與滑件位置的關係、主信號值M與搬入側搬送裝置的進給位置的關係、主信號值M與搬入側搬送裝置的升降位置的關係、主信號值M與搬出側搬送裝置的進給位置的關係、主信號值M與搬出側搬送裝置的升降位置的關係不予以變更。但為了調整該些關係便可進行變更。

[實施例]

第6圖係本發明的伺服壓機設備的具體實施例。

在第6圖中，上述伺服壓機裝置10係相當於衝壓機械100。衝壓機械100係構成如下。

利用滑件驅動機構102將主馬達101的旋轉轉換成直線運動，使滑件103上下移動。於滑件103係裝設有上模具104，與滑件103一同上下移動。

下模具105係相對向於上模具104而裝設於工作台(bolster)106。加於上模具104的荷重係透過滑件103與滑件驅動機構102而由框架107的上部所支撐，加於下模具105的荷重係透過工作台106而由框架107的下部所支撐。

為衝壓成型的對象之工件108係插入在上模具104與下模具105之間，當滑件103下降而上模具104與工件108與下模具105接觸時，便自上模具104及下模具105對工件108產生衝壓成型力。

關於滑件驅動機構102，有曲柄軸式、無曲柄軸式、肘節式、連桿式、螺旋式等方式。關於主馬達101，能夠使用感應馬達、同步馬達、直流馬達等，而在本發明中係使用具優異控制性的伺服馬達。

為了檢測滑件103的位置，設有檢測主馬達101的旋轉角之編碼器(encoder)121。

主馬達控制器122係根據將編碼器121檢測出之主馬達101的旋轉角根據滑件驅動機構102的尺寸所得之滑件103的現在位置、與滑件位置指令產生器141所提供之滑件位置指令值，產生對主馬達101之轉矩指令值。

主馬達放大器123係使供給至主馬達101的電流．電壓．電力變化以使主馬達101依照轉矩指令值產生轉矩。

藉由以上的構成，進行當滑件位置指令產生器141時時刻刻提供滑件位置指令值時，滑件103的位置即隨著該滑件位置指令值而時時刻刻變化之閉環(closed loop)控制。

第2圖的搬入側搬送裝置20係相當於第6圖的搬入側搬送裝置200。用以將工件搬入衝壓機械100的搬入側搬送裝置200係構成如下。用以把持工件的搬入側搬送裝置工件把持具201係由搬入側搬送裝置活動台(carriage)202所支撐。

用以將搬入側搬送裝置活動台202往進給方向(圖中的左右方向)移動的搬入側搬送裝置進給機構203係藉由搬入側搬送裝置進給馬達204驅動，用以將搬入側搬送裝置活動台202往升降方向(圖中的上下方向)移動的搬入側搬送裝置升降機構205係藉由搬入側搬送裝置升降馬達206所驅動。

為了檢測搬入側搬送裝置活動台202的進給方向(圖中的左右方向)的位置，設有檢測搬入側搬送裝置進給馬達204的旋轉角之搬入側搬送裝置進給編碼器221。

搬入側搬送裝置進給馬達控制器222係根據將搬入側搬送裝置進給編碼器221檢測出之搬入測搬送裝置進給馬達204的旋轉角根據搬入側搬送裝置進給機構203的尺寸所得之搬入側搬送裝置活動台202的進給方向現在位置、與搬入側搬送裝置位置指令產生器241所提供之搬入側搬送裝置進給位置指令值，產生對搬入側搬送裝置進給馬達204之轉矩指令值。

搬入側搬送裝置進給馬達放大器223係使供給至搬入側搬送裝置進給馬達204的電流．電壓．電力變化以使搬入側搬送裝置進給馬達204依照轉矩指令值產生轉矩。

針對升降方向(圖中的上下方向)，亦設有具有相同構成與作用之搬入側搬送裝置升降編碼器224、搬入側搬送裝置升降馬達控制器225、搬入側搬送裝置升降馬達放大器226。

藉由以上的構成，進行當搬入側搬送裝置位置指令產生器241時時刻刻提供搬入側搬送裝置位置指令值(在本例中，為進給方向與升降方向的位置指令值)時，搬入側搬送裝置活動台202的位置(在本例中，為進給方向與升降方向的位置)即隨著該搬入側搬送裝置位置指令值而時時刻刻變化之閉環控制。

搬入側搬送裝置工件把持具201係由於被保持為與搬入側搬送裝置活動台202保持一定的位置關係，所以搬入側搬送裝置工件把持具201的位置亦為追從搬入側搬送裝置位置指令產生器241提供的搬入側搬送裝置位置指令值。

關於進給機構與升降機構，有以滾珠螺桿(ball screw)將馬達的旋轉變為直線運動之方法、或以齒輪減速，藉由齒條齒輪(pinion rack)方式將馬達的旋轉變為直線運動之方法等。

第2圖的搬出側搬送裝置30係相當於第6圖的搬出側搬送裝置300。用以將工件從衝壓機械100搬出的搬出側搬送裝置300亦具有與搬入側搬送裝置200相同的構成。還有，在第6圖中，相對應的構成要素係標註相對應的編號。

在衝壓機械100、搬入側搬送裝置200、搬出側搬送裝置300中任一者，關於編碼器，皆能夠使用光學式編碼器或解角器(resolver)。而馬達驅動放大器，當使用直流馬達時係使用閘流體黎歐納(Thyristor Leonard)系統或使用有IGBT之截波器(chopper)方式等，當使用交流馬達時，使用使用有功率型MOSFET或IGBT之PWM方式的換流器(inverter)等。關於馬達控制器的控制方法，使用PI．PID．IPD等的回饋(feed back)控制或前饋(feed forward)控制的組合等。

於滑件位置指令產生器141、搬入側搬送裝置位置指令產生器241、搬出側搬送裝置位置指令產生器341係自主信號產生器42分配有主信號。關於主信號產生器，能夠使用以電子電路實現之計數器或定序器(sequencer)、或以電腦程式實現之計數器。

關於工件把持具，使用裝設有將工件真空吸取的吸盤之橫桿(cross bar)、或將工件夾取之手指等。

第7圖係顯示使搬送裝置與伺服壓機裝置同步之2週期份的關係之圖。以下，使用第6圖與第7圖說明本發明的裝置的動作例。

主信號產生器42係產生相對時間單調地變化之主信號1。滑件位置指令產生器141、搬入側搬送裝置位置指令產生器241、搬出側搬送裝置位置指令產生器341係分別保持有表示對主信號1之滑件位置、搬入側搬送裝置進給/升降位置、搬出側搬送裝置進給/升降位置的對應關係之運動曲線，當主信號輸入時，分別輸出滑件位置、搬入側搬送裝置進給/升降位置、搬出側搬送裝置進給/升降位置。

輸出之滑件位置、搬入側搬送裝置進給/升降位置、搬出側搬送裝置進給/升降位置係分別成為給主馬達控制器122、搬入側搬送裝置進給馬達控制器222/搬入側搬送裝置升降馬達控制器225、搬出側搬送裝置進給馬達控制器322/搬出側搬送裝置升降馬達控制器325的位置指令，藉由上述的機制，控制滑件103的位置、搬入側搬送裝置活動台202的進給/升降位置、搬出側搬送裝置活動台302的進給/升降位置追從位置指令值，滑件103、與搬入側搬送裝置活動台202保持有一定的位置關係之搬入側搬送裝置工件把持具201、與搬出側搬送裝置活動台302保持有一定的位置關係之搬出側搬送裝置工件把持具301便同步於主信號而依運動曲線所規定之位置關係動作。

關於保持運動曲線之方法，有利用表(table)記憶以適當間隔取樣而得之值且利用多項式或仿樣內插(spline Interpolation)插補其間之方法、以函數表現曲線整體或每一適當地分割好的區間之方法等。

第6圖及第7圖為主信號以一定變化率變化之例，亦即顯示伺服壓機與搬送裝置以一定週期時間正轉之例，但能夠如第5A圖至第5D圖，使主信號的變化率在途中變化、或藉由使變化率為0而改變伺服壓機與搬送裝置的週期時間、或使其在途中停止、或使其逆轉。

運動曲線係以在衝壓機械及搬送裝置的性能的範圍內，搬送裝置與衝壓機械不會機械性干涉之方式來決定。關於決定運動曲線之方法，有離線(offline)使用具有干涉檢查功能之3次元CAD而決定之方法、或改變運動曲線，實際使衝壓機械與搬送裝置動作看看而線上(online)決定運動曲線之方法。

在上述實施例中係顯示1台衝壓機械其前後有搬送裝置時的情形，而當以複數台衝壓機械及複數台搬送裝置構成生產線時，藉由將主信號輸入至複數台衝壓機械、搬送裝置，便能夠將本方式適用於生產線整體。藉由在各衝壓機械、每一搬送裝置設置獨立的滑件位置指令產生器、搬送裝置位置指令產生器，能夠讓每一台的衝壓機械、搬送裝置達到適當的工件加工特性．工件搬送距離與干涉物的迴避，而設定使相鄰接的衝壓機械與搬送裝置間的工件受授的浪費時間減少的運動曲線。

藉由追加當任一衝壓機械或搬送裝置檢測到異常時將主信號的變化率變為0之功能，在異常發生時亦能夠在保有衝壓機械與搬送裝置同步的狀態下使全部的衝壓機械．搬送裝置減速．停止。

在上述的實施例中，雖然係顯示在整個衝壓機械與搬送裝置的動作的1週期整體，衝壓機械與搬送裝置同步於主信號而動作之例，但亦能夠為只在衝壓機械與搬送裝置的干涉條件嚴峻之範圍內時，亦即只在搬送裝置將工件放置於衝壓機械內部．將工件從衝壓機械內部取出的期間，衝壓機械與搬送裝置才與主信號同步而動作，在此之外的期間，亦即在衝壓機械與搬送裝置的干涉條件寬鬆的期間，衝壓機械與搬送裝置為獨立動作之構成。

在上述的實施例中，雖然係顯示將馬達的旋轉機構性地轉換為滑件的直線運動之伺服壓機，但亦能夠適用於使用線性馬達驅動滑件之伺服壓機。

在上述的實施例中，關於滑件的位置檢測方法，雖然係顯示利用編碼器檢測主馬達的旋轉角，並根據滑件驅動機構的尺寸而轉換為滑件的位置之例，但亦能夠為利用光學尺(optical linear scale)或磁致線性編碼器(magnetostrictive linear encoder)直接檢測之方法。

在上述的實施例中，雖然係顯示具有可獨立動作的進給與升降機構之搬送裝置，但本發明係只要能夠將工作定位的話，不論何種搬送裝置的機構皆可。能夠使用具有進給與升降與夾鉗之三次元傳送機構、或被稱為dopin(音譯)式的連桿式的裝載機(loader)、各種產業用機械手臂的機構等。在搬入側與搬出側，機構亦可不同。

在上述的實施例中，雖然係顯示將編碼器裝設於馬達軸之例，但亦能夠使用將旋轉編碼器(rotary encoder)或線性編碼器設置於馬達所驅動之機構之側而檢測位置之方法。

當為具有可控制位置的模墊(die cushion)裝置之衝壓機械時，能夠為使模墊裝置的控制裝置含有與實施例顯示的衝壓機械或搬送裝置的控制裝置相同的功能，使模墊同步於主信號之構成。

依據上述的本發明的裝置及方法，由於伺服壓機裝置10與搬送裝置20、30兩方係在每一定的週期，同步於從初始值至最終值單調地增加或減少之值的主信號1，所以能夠透過主信號1間接地使搬送裝置與伺服壓機裝置同步。

此外，在變更伺服壓機裝置10的滑件運動時係改變關聯對應滑件位置之運動曲線即可，藉此，便不會影響搬送裝置20、30的運動曲線。

同樣地，在改變搬送裝置20、30的運動時係改變關聯對應搬送裝置的動作位置之運動曲線即可，藉此，便不會影響伺服壓機裝置10的運動曲線。

因此，能夠分別獨立地將伺服壓機裝置與搬送裝置兩方進行調整．最佳化。此外，亦能夠設定如含有反轉的運動曲線。

運動曲線亦能夠依照上模具與下模具的形狀、工件形狀、工件材質、適合工件成形之滑件運動等條件來進行變更。例如，當為更換模具進行各式工件成形之衝壓機械時，亦能夠為預先求得每個模具．工件各自的最佳運動曲線，在變更模具．工件時亦同時變更運動曲線之構成。

另外由於能夠由電子手段產生主信號，所以值不會不穩定，同步於該值而動作之衝壓機械．搬送裝置的動作亦不會不穩定。

再者，本發明並非限定為上述的實施形態，在不脫離本發明的主旨之範圍內當可進行各種的變更。

1．．．主信號

10、100．．．伺服壓機裝置

11．．．伺服馬達

13．．．動力傳達機構

14、103．．．滑件

20、30、200、300．．．搬送裝置

40．．．控制裝置

42．．．主信號產生器

44．．．伺服壓機控制裝置

46、46A、46B．．．搬送控制裝置

101．．．主馬達

102．．．滑件驅動機構

104．．．上模具

105．．．下模具

106．．．工作台

107．．．框架

108．．．工件

121．．．編碼器

122．．．主馬達控制器

123．．．主馬達放大器

141．．．滑件位置指令產生器

201、301．．．搬送裝置工件把持具

202、302．．．搬送裝置活動台

203、303．．．搬送裝置進給機構

204、304．．．搬送裝置進給馬達

205、305．．．搬送裝置升降機構

206、306．．．搬送裝置升降馬達

221、321．．．搬送裝置進給編碼器

222、322．．．搬送裝置進給馬達控制器

223、323．．．搬送裝置進給馬達放大器

224、324．．．搬送裝置升降編碼器

225、325．．．搬送裝置升降馬達控制器

226、326．．．搬送裝置升降馬達放大器

241、341．．．搬送裝置位置指令產生器

第1圖係專利文獻2的「伺服馬達驅動型連桿式壓機」的示意圖。

第2圖係本發明的伺服壓機設備的整體構成圖。

第3圖係本發明的伺服壓機設備的控制方法的整體流程圖。

第4圖(A)至(F)係顯示使搬送裝置與伺服壓機裝置同步之1週期份的關係之圖。

第5A圖係顯示依照有期望運轉狀態之主信號值的時間變化模式的例之圖。

第5B圖係顯示依照有期望運轉狀態之主信號值的時間變化模式的其他例之圖。

第5C圖係顯示依照有期望運轉狀態之主信號值的時間變化模式的其他例之圖。

第5D圖係顯示依照有期望運轉狀態之主信號值的時間變化模式的其他例之圖。

第6圖係本發明的伺服壓機設備的具體實施例。

第7圖係顯示使搬送裝置與伺服壓機裝置同步之2週期份的關係之圖。

1．．．主信號

Claims

一種伺服壓機設備，係具備以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置、將工件搬入及/或搬出該伺服壓機裝置的搬送裝置、以及控制前述伺服壓機裝置與搬送裝置的控制裝置；該控制裝置係具備：主信號產生器，係依照前述伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態，產生依時變化的主信號；伺服壓機控制裝置，係具備有提供對應於前述主信號值之滑件位置的運動曲線，控制使滑件依同步於主信號值的變化而與該變化對應之位置指令值移動，且同步於前述主信號值的變化而將伺服壓機裝置的滑件位置的指令值單義性地輸出；以及搬送控制裝置，係具備有提供對應於前述主信號值之搬送裝置的動作位置的運動曲線，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值的變化而與該變化對應之動作位置，且同步於前述主信號值的變化而將搬送裝置的動作位置的指令值單義性地輸出。
如申請專利範圍第1項之伺服壓機設備，其中，前述搬送控制裝置的運動曲線係由按搬送裝置的每一獨立之動作軸提供該軸的位置之獨立之運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。
如申請專利範圍第1項之伺服壓機設備，其中，前述搬送控制裝置的運動曲線係由提供搬送裝置的進給位置之進給運動曲線、與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。
一種伺服壓機設備的控制方法，係具備以伺服馬達驅動滑件的伺服壓機裝置、與將工件搬入及/或搬出該伺服壓機裝置的搬送裝置之伺服壓機設備的控制方法，該伺服壓機設備的控制方法係包含：主信號產生步驟，依照前述伺服壓機裝置與搬送裝置的期望運轉狀態，產生依時變化的主信號；伺服壓機控制步驟，記憶有提供對應於前述主信號值之滑件位置的運動曲線，控制使滑件依同步於主信號值的變化而與該變化對應之位置指令值移動，且同步於前述主信號值的變化而將伺服壓機裝置的滑件位置的指令值單義性地輸出；以及搬送控制步驟，記憶有提供對應於前述主信號值之搬送裝置的動作位置的運動曲線，控制使搬送裝置移動至同步於主信號值的變化而與該變化對應之動作位置移動，且同步於前述主信號值的變化而將搬送裝置的動作位置的指令值單義性地輸出。
如申請專利範圍第4項之伺服壓機設備的控制方法，其中，前述搬送控制步驟的運動曲線係由按搬送裝置的每一獨立之動作軸提供該軸的位置之獨立之運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。
如申請專利範圍第4項之伺服壓機設備的控制方法，其中，前述搬送控制步驟的運動曲線係由提供搬送裝置的進給位置之進給運動曲線、與提供搬送裝置的升降位置之升降運動曲線所構成，而分別同步於主信號值的變化而變化。