CN101389421B - 缓冲载荷控制装置以及具备缓冲载荷控制装置的冲压机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缓冲载荷控制装置以及具备缓冲载荷控制装置的冲压机。该缓冲载荷控制装置具备：液压缸(2)，构成模具缓冲器；液压控制阀(4)，与液压缸(2)连接；液压源(6)，经由液压控制阀(4)与液压缸(2)连接；开度控制部(11)，根据液压缸的设定压力值输出用于调节液压控制阀(4)的开度的控制信号；速度检测装置(15)，检测模具缓冲器的下降速度；和信号修正部(18)，根据设定压力值和通过速度检测装置(15)检测到的下降速度值，对控制信号的值进行修正。

Description

缓冲载荷控制装置以及具备缓冲载荷控制装置的冲压机
技术领域
本发明涉及一种控制模具缓冲器的载荷的缓冲载荷控制装置以及具备缓冲载荷控制装置的冲压机。
背景技术
在冲压机中，例如通过马达驱动曲轴旋转，通过曲轴将旋转运动转换为升降运动，由此使与曲轴连结的滑块升降。
在滑块下降时，在固定于滑块的下表面的上模与配置于滑块下方的下模之间夹入被加工物并进行冲压。
冲压时接受下降下来的滑块(即上模)的载荷的缓冲机构配置在滑块的下方。
图1表示该缓冲机构。缓冲机构具有：固定在作为冲压机的下部结构体的底台28上且在上表面固定有下模的模板45；内置在下模43中的防皱压板46；从下方支承防皱压板46的多个缓冲销47；从下方支承这些缓冲销47的销板49；和从下方支承销板49的缓冲垫14。
进而，缓冲机构具有接受作用于缓冲垫14的冲压载荷的气缸53和液压缸2。
模具缓冲器由防皱压板46、缓冲销47、销板49、缓冲垫14和液压缸2构成。
在冲压时滑块54下降下来，当上模56与防皱压板46接触时，销板49下降，与销板49接触的缓冲垫14下降。
这时，借助设置在缓冲垫14的下部的气缸53和液压缸2，支承从上模56作用于缓冲垫14的冲压载荷。
液压缸2的设定压力值相对于曲轴的旋转角预先设定，以获得适当的缓冲能力。例如，设定压力值确定为恒定值。
在冲压机上进而设置有缓冲载荷控制装置，如图1所示，该缓冲控制装置具备：液压缸2；伺服阀4，与液压缸2连接；液压箱6，经由伺服阀4与液压缸2连接；压力传感器12，检测液压缸2的液压；和开度控制部11，将设定压力值与来自压力传感器12的压力检测值进行比较，并对伺服阀4的开度进行控制以使液压缸2的液压成为设定压力值。
但是，在这样的开度控制部11进行反馈控制的情况下，由于滑块54的下降速度根据曲轴的旋转角变化，所以控制性差，特别在下止点附近，由于滑块54的下降速度减小，所以液压缸2的压力大大低于设定压力值。
因此，在专利文献1中进行如下所述的控制。
专利文献1的缓冲载荷控制装置检测滑块的下降速度，随着滑块到达下止点附近并且滑块的下降速度减小，向闭合伺服阀的方向进行控制修正。由此使液压缸的液压接近设定压力值。
专利文献1：本特开平4-172199号公报(NC模具缓冲器的压力控制装置)
但是，像专利文献1那样，即使根据滑块的下降速度进行伺服阀的开度修正，在由于作为冲压对象的被加工物的种类不同等、致使模具缓冲器的设定载荷变化的情况下，当进行与专利文献1相同的控制时，液压缸的液压也会偏离设定压力值，其结果为，存在实际作用于模具缓冲器的载荷偏离设定载荷值的问题。
发明内容
因此，本发明的第1目的在于提供一种缓冲载荷控制装置，即使在由于作为冲压对象的被加工物的种类不同等、致使模具缓冲器的设定载荷值变化的情况下，也能够自动地防止实际作用于模具缓冲器的载荷偏离设定载荷值。
再者，本发明的第2目的在于提供一种具备缓冲载荷控制装置的冲压机，该缓冲载荷控制装置即使在模具缓冲器的设定载荷值变化的情况下，也能够自动地防止实际作用于模具缓冲器的载荷偏离设定载荷值。
根据本发明，为了达到上述第1目的，提供一种缓冲载荷控制装置，是冲压机的缓冲载荷控制装置，对作用于配置在升降运动的滑块的下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制，其特征在于，该缓冲载荷控制装置包括：液压缸，构成上述模具缓冲器；液压控制阀，与上述液压缸连接；液压源，经由该液压控制阀与上述液压缸连接；开度控制部，根据液压缸的设定压力值输出用于调节液压控制阀的开度的控制信号；速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；和信号修正部，根据上述设定压力值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对上述控制信号的值进行修正，液压控制阀的开度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节。
这样，信号修正部不仅考虑模具缓冲器的下降速度，而且也考虑液压缸的设定压力值，对控制信号进行修正，因此即使模具缓冲器的设定载荷(即液压缸的设定压力值)较大地变化，也能够自动地防止液压缸的液压从设定压力值偏离。
根据本发明的优选实施方式，上述信号修正部以上述设定压力值越大、则越减少上述液压控制阀的开度的方式，对上述控制信号的值进行修正。
液压缸的液压有以下倾向：设定压力值越大，在滑块的下止点附近，液压缸的液压越小于设定压力值，设定压力值越小，在滑块的下止点附近，液压缸的液压越大于设定压力值。
在本实施方式中，由于以设定压力值越大、使液压控制阀的开度越小的方式，对控制信号的值进行修正，所以抑制了上述倾向。
根据本发明的优选实施方式，上述信号修正部以上述模具缓冲器的下降速度越小、则越减少液压控制阀的开度的方式，对上述控制信号的值进行修正。
液压缸的液压存在模具缓冲器的下降速度越小、该液压越小于设定压力值的倾向。
在本实施方式中，进而由于以模具缓冲器的下降速度越小、使液压控制阀的开度越小的方式，对控制信号的值进行修正，所以能够修正因设定压力值的变化和模具缓冲器的下降速度的变化引起的液压的偏离。
再者，根据本发明，为了达到上述第2目的，提供一种冲压机，包括：马达；具有通过该马达进行旋转运动的旋转体并且将该旋转运动转换为往复运动的转换机构；与该转换机构连结并进行往复运动的滑块；和对作用于配置在该滑块下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制的缓冲载荷控制装置，其特征在于，该缓冲载荷控制装置包括：液压缸，构成上述模具缓冲器；液压控制阀，与上述液压缸连接；液压源，经由该液压控制阀与上述液压缸连接；开度控制部，根据液压缸的设定压力值输出用于调节液压控制阀的开度的控制信号；速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；和信号修正部，根据上述设定压力值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对上述控制信号的值进行修正，液压控制阀的开度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节。
于是，在该冲压机中，信号修正部不仅考虑模具缓冲器的下降速度，而且也考虑液压缸的设定压力值，对控制信号进行修正，因此即使模具缓冲器的设定载荷(即液压缸的设定压力值)较大地变化，也能够自动地防止液压缸的液压从设定压力值偏离。
再者，根据本发明，为了达到上述第1目的，提供一种缓冲载荷控制装置，是冲压机的缓冲载荷控制装置，对作用于配置在升降运动的滑块的下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制，其特征在于，该缓冲载荷控制装置包括：伺服马达；动力传递单元，将该伺服马达的旋转运动转换为升降运动从而使上述模具缓冲器升降；位置控制部，根据模具缓冲器的设定载荷值输出用于调节上述模具缓冲器的高度的控制信号；速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；和信号修正部，根据上述设定载荷值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对上述控制信号的值进行修正，上述模具缓冲器的高度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节。
这样，根据设定载荷值和模具缓冲器的下降速度，对控制信号进行修正，所以自动地抑制了由于模具缓冲器的下降速度和设定载荷值的变化导致作用于模具缓冲器的实际的载荷从设定载荷值偏离。
根据上述的本发明，即使在模具缓冲器的设定载荷变化的情况下，也能够自动地防止液压缸的液压从设定压力值偏离。
附图说明
图1是现有的冲压机的缓冲机构和缓冲载荷控制装置的构成图。
图2是本发明的第1实施方式的缓冲载荷控制装置的构成图。
图3是表示根据缓冲垫的下降速度的变化进行液压控制的情况下的实际的液压和设定压力值的图。
图4是表示根据缓冲垫的下降速度和设定压力值的变化进行液压控制的情况下的实际的液压和设定压力值的图。
图5是本发明的第2实施方式的缓冲载荷控制装置的构成图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的优选实施方式。此外，在各图中共用的部分使用相同的标号，并省略重复的说明。
[第1实施方式]
冲压机具备：马达；曲轴，是通过该马达被驱动旋转并将旋转运动转换为往复运动的旋转体；滑块，在下表面上固定有上模且与曲轴连结着升降；和缓冲机构，配置在滑块的下方且在滑块下降时接受来自上模的载荷。此外，作为旋转体的曲轴和与其连结的机械要素构成将旋转体的旋转运动转换为滑块的往复运动的转换机构，但是例如也可以由凸轮等其他适当的部件构成转换机构。
缓冲机构由于与参照图1说明的机构相同，所以省略说明。在这样的缓冲机构中，在冲压时，从滑块(即上模)作用于缓冲垫14的冲压载荷通过液压缸2的液压确定。
在冲压机中设置有在冲压时进行控制以使液压缸2的液压为设定压力值的缓冲载荷控制装置。
图2表示本发明的第1实施方式的缓冲载荷控制装置10的构成。如图2所示，缓冲载荷控制装置10具备：液压缸2；伺服阀4，与液压缸2连接；液压箱6，经由伺服阀4与液压缸2连接；载荷指令部8，根据通过操作员等输入的冲压条件等输出液压缸2的设定压力值；和开度控制部11，根据从载荷指令部8输入的设定压力值，输出用于调节伺服阀4的开度的控制信号。
此外，虽然伺服阀4构成液压控制阀，但是也可以由其他适当的部件构成液压控制阀。再者，虽然液压箱6构成液压源，但是也可以由其他适当的部件构成液压源。
开度控制部11将来自检测液压缸2的液压的作为液压传感器的压力传感器12(PT)的液压检测值、与来自载荷指令部8的设定压力值进行比较，根据这些差输出控制信号，以使液压缸2的液压成为设定压力值。
该控制信号经由后述的信号修正部18和限制器9向伺服阀4输入。在伺服阀4中，根据所输入的控制信号调整其开度。例如，控制信号可以是电压信号，伺服阀4的开度与该电压值成正比。
此外，在冲压时，由于在液压缸2上作用有来自滑块的冲压载荷，所以液压缸2的液压大于液压箱6的压力。再者，在液压缸2的活塞下降的冲压时，通过控制伺服阀4的开度，控制从液压缸2流向液压箱6的流量，从而使液压缸2的液压为设定压力值。
根据本实施方式，缓冲载荷控制装置10具有检测模具缓冲器的下降速度的速度传感器15。
该速度传感器15例如可以是从检测滑块或缓冲垫14的行程的行程传感器或检测速度的速度传感器的检测值，检测模具缓冲器的下降速度。再者，速度传感器15可以是由旋转编码器等检测曲轴的旋转角，并根据预先求得的曲轴的旋转角与缓冲垫14的下降速度的关系，从旋转角的检测值算出模具缓冲器的下降速度。
此外，虽然这样的速度传感器15构成检测模具缓冲器的下降速度的速度检测装置，但是也可以由其他适当的部件构成速度检测装置。
以下就从缓冲垫14的速度检测缓冲垫的下降速度的情况进行说明。
缓冲载荷控制装置10还具备信号修正部18，该信号修正部18根据速度传感器15所检测的缓冲垫14的下降速度和来自载荷指令部8的设定压力值，对从开度控制部11输出的控制信号的值进行修正。
如图2所示，信号修正部18具有运算部18a和加法运算部18b。运算部18a根据来自速度传感器15的缓冲垫14的速度检测值和来自载荷指令部8的设定压力值算出修正值。
加法运算部18b在开度控制部11所输出的控制信号的值上加上来自运算部18a的修正值，并输出修正后的控制信号。
首先，为了比较，说明信号修正部18仅根据来自速度传感器15的缓冲垫14的速度检测值和设定压力值中的速度检测值，对控制信号进行修正的情况。然后说明根据速度检测值和设定压力值双方对控制信号进行修正的情况。
信号修正部18以缓冲垫14的下降速度越小、越减少伺服阀4的开度(使伺服阀4的开度越小)的方式对控制信号进行修正。在该情况下，可以以控制信号的修正值与缓冲垫14的下降速度成正比的方式确定修正值。
在图3中，纵轴表示液压缸2的液压，横轴表示曲轴的旋转角。所谓曲轴的旋转角是指曲轴的实际的旋转角度。在曲轴旋转一周期间，滑块在上止点和下止点之间进行一次往复运动。在图3中，以滑块位于上止点的情况下的曲轴的旋转角为0度，随着滑块接近下止点，曲轴的旋转角增加，以滑块到达下止点时的曲轴的旋转角为180度。随着滑块通过下止点并接近上止点，曲轴的旋转角进一步增加，以到达上止点时的曲轴的旋转角为360度。该旋转角与0度时的位置相同。再者，在该图中，虚线表示从载荷指令部8输出的设定压力值，实线表示根据缓冲垫14的下降速度对控制信号进行了修正的情况下的、液压缸2的实际的液压。在图3的例子中，缓冲垫开始下降是曲轴的旋转角为120度时，当曲轴的旋转角为180度时，滑块位于下止点，液压缸2的活塞处于最被按入的状态。
在PR为伺服阀4的额定压力损失，PT为液压箱6的压力，PC为液压缸2的设定压力值的情况下，图3(A)表示PR  PC-PT的情况，图3(B)表示PR《PC-PT的情况，图3(C)表示PR》PC-PT的情况。
从图3可知，在PR  PC-PT的情况下，实际的液压除去冲压开始时与设定压力值非常一致，但是在使设定压力值增加变为PR《PC-PT的情况下，在冲压开始时，实际的液压从设定压力值的过调量增加，在下止点附近，实际的液压以低于设定压力值的方式偏离。
另外，在PR》PC-PT的情况下，在冲压开始时，实际的液压从设定压力值的过调量减少，但是在下止点附近，实际的液压从设定压力值增加。
这样，当仅根据缓冲垫14的下降速度进行控制信号的修正时，在PR  PC-PT的情况下，实际的液压除去冲压开始时与设定压力值非常一致，但是当设定压力值从PC＝PT+PR较大偏离时，实际的液压从设定压力值较大地偏离。
因此，根据本发明的实施方式，信号修正部18不仅根据缓冲垫14的下降速度，而且根据液压缸2的设定压力值对控制信号进行修正。
以下说明根据缓冲垫14的下降速度和设定压力值对控制信号进行修正的情况。
如图2所示，运算部18a不仅接收从速度传感器15输出的缓冲垫14的下降速度的检测值，而且也接收从载荷指令部8输出的设定压力值，并根据这些值算出控制信号的修正值。
信号修正部18以设定压力值越大、使伺服阀4的开度越小的方式对控制信号的值进行修正。
通过这样修正控制信号的值，得到图4所示的结果。图4(A)表示PR  PC-PT的情况，图4(B)表示PR《PC-PT的情况，图4(C)表示PR》PC-PT的情况。
从图4可知，在任一情况下，都能够使实际的液压除去冲压开始时与设定压力值非常一致。
这样的修正值例如可以与[式1]成正比。
[式1]
{PR/(PC-PT)}1/2×v
在[式1]中，PR、PC、PT与上述相同，v是缓冲垫14的下降速度。
此外，在该例中，速度v是从缓冲垫14开始下降直至到达下止点期间的缓冲垫14的下降速度，在下止点变成零。在下止点以后，该速度v保持零。
因此，如[式1]所示，下降速度v越大，修正值越大。
再者，像[式1]那样，修正值也可以与[式2]成正比。
[式2]
{PR/(PC-PT)}1/2
这样，如[式2]所示，考虑伺服阀4的额定压力损失PR和液压箱6的压力PT，设定压力越大修正值越小地确定，因此能够进行与伺服阀4的设计时的基准值吻合的控制。
进而，在液压缸2经由并列配置的多个伺服阀4与液压箱6连接，使这些伺服阀4的开度同步地进行控制的情况下，优选也考虑伺服阀4的个数。
另外也优选考虑液压缸2的有效面积和伺服阀4的额定流量。
[式3]表示也考虑了这些要素的情况下的修正值。
[式3]
(1/n)×(A/QR)×{PR/(PC-PT)}1/2×v
在[式3]中，n表示伺服阀4的个数，A表示液压缸下室的有效面积，QR表示伺服阀4的额定流量。
通过[式3]所示的修正值，能够进行考虑了伺服阀4的个数n、液压缸2的有效面积A和伺服阀4的额定流量QR的开度调节。
[第2实施方式]
图5表示本发明的第2实施方式的缓冲载荷控制装置20。在第2实施方式的缓冲机构中，代替图2中的液压缸2，设置伺服马达26，通过该伺服马达26使缓冲垫14升降，从而调节作用于缓冲垫14的载荷。以下说明与第1实施方式不同的部分。其他部分可以与第1实施方式相同。
第2实施方式的缓冲载荷控制装置20具备：作为载荷检测装置的测压元件24，固定在缓冲垫14的下表面，检测在冲压时作用于缓冲垫的载荷；杆25，与负载传感器24的下部结合，通过被驱动升降使缓冲垫14升降；和伺服马达26，经由传送带27驱动滚珠螺母29旋转。
滚珠螺母29例如设置为在冲压机的底台28上可旋转并且在铅直方向上不动。再者，在杆25上形成有与滚珠螺母29的内螺纹旋合的滚珠螺杆32。由此，当滚珠螺母29被驱动旋转时，杆25升降。此外，传送带27和滚珠螺母29构成动力传递单元，也可以由其他适当的单元构成动力传递单元。
缓冲载荷控制装置20具备：载荷指令部8，输出设定载荷值；和位置控制部34，根据从该载荷指令部8输入的设定载荷值，输出使伺服马达26旋转的控制信号。
位置控制部34接收通过测压元件24检测到的载荷检测值，将该载荷检测值与设定载荷值比较，并根据这些值以使作用于缓冲垫14的载荷成为载荷指令值的方式进行反馈控制。
与第1实施方式的情况相同，缓冲载荷控制装置20还具有检测缓冲垫14的下降速度的速度传感器15。
再者，缓冲载荷控制装置20还具有运算部18a，在该运算部18a中输入速度传感器15检测的下降速度值和来自载荷指令部8的设定载荷值，该运算部18a根据这些值算出控制信号的修正值。
另外，缓冲载荷控制装置20的加法运算部18b将从运算部18a输入的修正值与从位置控制部34输入的控制信号的值相加，从而对控制信号的值进行修正。
马达驱动部36接收该修正后的控制信号，并经由限制器9以既定时间向伺服马达26流过电流，驱动伺服马达26以与补正后的控制信号对应的旋转角旋转。
这样，根据缓冲垫14的下降速度和设定载荷值，对控制信号进行修正，所以抑制了由于缓冲垫14的下降速度和设定载荷值的变化导致作用于缓冲垫14的实际的载荷从设定载荷值偏离。
[其他实施方式]
此外，本发明不限于上述的实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

Claims (5)

1.一种缓冲载荷控制装置，是冲压机的缓冲载荷控制装置，对作用于配置在升降运动的滑块的下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制，其特征在于，
该缓冲载荷控制装置包括：
液压缸，构成上述模具缓冲器；
液压控制阀，与上述液压缸连接；
液压源，经由该液压控制阀与上述液压缸连接；
载荷指令部，输出液压缸的设定压力值；
开度控制部，根据上述液压缸的液压检测值和来自上述载荷指令部的上述设定压力值，输出用于调节液压控制阀的开度的控制信号；
速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；
和信号修正部，根据来自上述载荷指令部的上述设定压力值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对来自上述开度控制部的上述控制信号的值进行修正，
液压控制阀的开度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节，
上述设定压力值根据作为上述冲压机的冲压对象的被加工物的种类不同而变化。
2.如权利要求1所述的缓冲载荷控制装置，其特征在于，上述信号修正部以上述设定压力值越大、则越减少上述液压控制阀的开度的方式，对上述控制信号的值进行修正。
3.如权利要求1或2所述的缓冲载荷控制装置，其特征在于，上述信号修正部以上述模具缓冲器的下降速度越小、则越减少液压控制阀的开度的方式，对上述控制信号的值进行修正。
4.一种冲压机，包括：马达；具有通过该马达进行旋转运动的旋转体并且将该旋转运动转换为往复运动的转换机构；与该转换机构连结并进行往复运动的滑块；和对作用于配置在该滑块下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制的缓冲载荷控制装置，其特征在于，
该缓冲载荷控制装置包括：
液压缸，构成上述模具缓冲器；
液压控制阀，与上述液压缸连接；
液压源，经由该液压控制阀与上述液压缸连接；
载荷指令部，输出液压缸的设定压力值；
开度控制部，根据上述液压缸的液压检测值和来自上述载荷指令部的上述设定压力值，输出用于调节液压控制阀的开度的控制信号；
速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；
和信号修正部，根据来自上述载荷指令部的上述设定压力值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对来自上述开度控制部的上述控制信号的值进行修正，
液压控制阀的开度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节，
上述设定压力值根据作为上述冲压机的冲压对象的被加工物的种类不同而变化。
5.一种缓冲载荷控制装置，是冲压机的缓冲载荷控制装置，对作用于配置在升降运动的滑块的下方的模具缓冲器的冲压载荷进行控制，其特征在于，
该缓冲载荷控制装置包括：
伺服马达；
动力传递单元，将该伺服马达的旋转运动转换为升降运动从而使上述模具缓冲器升降；
载荷指令部，输出模具缓冲器的设定载荷值；
位置控制部，根据作用于模具缓冲器的载荷的检测值和来自上述载荷指令部的设定载荷值，输出用于调节上述模具缓冲器的高度的控制信号；
速度检测装置，检测模具缓冲器的下降速度；
和信号修正部，根据来自上述载荷指令部的上述设定载荷值和通过速度检测装置检测到的下降速度值，对来自上述位置控制部的上述控制信号的值进行修正，
上述模具缓冲器的高度通过借助信号修正部修正后的控制信号进行调节，
上述设定载荷值根据作为上述冲压机的冲压对象的被加工物的种类不同而变化。
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