DE102010025960B4

DE102010025960B4 - Steuervorrichtung für eine Pressmaschine

Info

Publication number: DE102010025960B4
Application number: DE102010025960.8A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Okita; Hiroyuki Kawamura; Kouki KAMETA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2030-07-03
Also published as: CN101941304A; CN101941304B; US8049457B2; US20110006719A1; DE102010025960A1; JP2011016138A; JP4712884B2

Abstract

Steuervorrichtung (10) für eine Pressenmaschine (30), die einen Servomotor (41) zum Antreiben eines Schlittens (38) über einen Untersetzungsmechanismus (37) aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens (38) zu ändern, mit: einem Befehlsgenerator (20) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den Servomotor (41); einem Vibrationsbefehlsgenerator (13) zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung (10) der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters; einem Schlittenpositionsdetektor (12) zum Erkennen der Position des Schlittens (38); und einem Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21, 22, 23) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor (41) in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor (12) erkannte angehaltene Position des Schlittens (38) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, der einen unteren Totpunkt des Schlittens umfasst, und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung (10) der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine zum Steuern einer Pressenmaschine mit einem Servomotor, der einen Schlitten über einen Untersetzungsmechanismus antriebt, wobei das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens geändert wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlicherweise kann eine mechanische Presse, bei der die Pressformzeit durch einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Schlitten verkürzt werden kann, als eine Pressenmaschine verwendet werden. Die ungeprüfte japanische Offenlegungsschrift Nr. 10-249590 offenbart eine mechanische Presse mit einem Gelenkmechanismus. Der Schlitten der in der ungeprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 10-249590 offenbarten Pressenmaschine bewegt sich mit der über einen Gelenkmechanismus übertragenen Bewegung eines Servomotors aufwärts und abwärts.
Bei der in der ungeprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 10-249590 offenbarten Pressenmaschine wird das Untersetzungsverhältnis des Gelenkmechanismus für den Motor nach Maßgabe der Position des Schlittens geändert. Insbesondere wird das Untersetzungsverhältnis maximiert, wenn der Schlitten den unteren Totpunkt erreicht, und in diesem Punkt benötigt der Motor das höchste Drehmoment.
In dem Fall, in dem sich der Schlitten einfach weiter bewegt und den unteren Totpunkt durchfährt, wird die Notwendigkeit eines hohen Drehmoments durch die Motorträgheit und die auf den Gelenkmechanismus usw. wirkende dynamische Reibung aufgehoben.
Jedoch in dem Fall, in dem die Pressenmaschine zur Überprüfung des Betriebs der Pressenmaschine oder aus anderen Gründen angehalten wird, wenn sich der Schlitten im unteren Totpunkt befindet, hat die Trägheitskraft keinen Einfluss mehr und die statische Reibung wirkt auf den Gelenkmechanismus etc. Deshalb ist für den Neustart der Pressenmaschine ein hohes Drehmoment erforderlich.
Um ein normalerweise nicht erforderliches hohes Drehmoment zu erzeugen, muss der Servomotor der Pressenmaschine groß dimensioniert sein. Ein großer Servomotor Ist jedoch teuer, was zu höheren Herstellungskosten der Pressenmaschine führt.
Diese Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Situation geschaffen worden und hat die Aufgabe, eine Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine bereitzustellen, mit der die Pressenmaschine selbst dann, wenn sie bei im unteren Totpunkt befindlichem Schlitten angehalten wird, mit einem niedrigen Drehmoment erneut gestartet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung einer Pressenmaschine zum Steuern einer Pressenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereitgestellt, die einen Servomotor zum Antreiben eines Schlittens über einen Untersetzungsmechanismus aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens zu ändern, mit:
einem Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den Servomotor;
einem Vibrationsbefehlsgenerator zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters;
einem Schlittenpositionsdetektor zum Erkennen der Position des Schlittens; und
einem Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor erkannte angehaltene Position des Schlittens innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, der einen unteren Totpunkt des Schlittens umfasst, und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, wird eine Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 bereitgestellt, die einen ersten und einen zweiten Servomotor zum Antreiben eines Schlittens über einen ersten und einen zweiten Untersetzungsmechanismus aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens zu ändern, mit:
einem ersten Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den ersten Servomotor;
einem zweiten Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den zweiten Servomotor;
einem Vibrationsbefehlsgenerator zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters;
einem Schlittenpositionsdetektor zum Erkennen der Position des Schlittens;
einem ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den ersten Servomotor in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor erkannte Position des Schlittens innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt; und
einem zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den zweiten Servomotor in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor erkannte angehaltene Position des Schlittens innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, der einen unteren Totpunkt des Schlittens umfasst;
wobei der vom ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt addierte Vibrationsbefehl phasengleich mit dem vom zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt addierten Vibrationsbefehl ist und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine zum Steuern einer Pressenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 bereitgestellt, die einen Servomotor zum Antreiben eines Schlittens über einen Untersetzungsmechanismus aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens zu ändern, mit:
einem Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den Servomotor;
einem Vibrationsbefehlsgenerator zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters;
einem Schlittenpositionsdetektor zum Erfassen der Position des Schlittens;
einem Vibrationsaddier-Signaldetektor zum Erkennen des Eingangs eines Vibrationsaddiersignal, das die Addition des Vibrationsbefehls gestattet, wenn der Schlitten, dessen Position von dem Schlittenpositionsdetektor erfasst wird, am unteren Totpunkt des Schlittens oder in der Nähe des unteren Totpunkts stoppt; und
einem Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor in dem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine zum Steuern einer Pressenmaschine bereitgestellt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4, die einen ersten und einen zweiten Servomotor zum Antreiben eines Schlittens über einen ersten und einen zweiten Untersetzungsmechanismus aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens zu ändern, mit:
einem ersten Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den ersten Servomotor;
einem zweiten Befehlsgenerator zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den zweiten Servomotor;
einem Vibrationsbefehlsgenerator zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters;
einem Schlittenpositionsdetektor zum Erfassen der Position des Schlittens;
einem Vibrationsaddier-Signaldetektor zum Erkennen des Eingangs eines Vibrationsaddiersignals, das die Addition des Vibrationsbefehls gestattet, wenn der Schlitten, dessen Position von dem Schlittenpositionsdetektor erfasst wird, am unteren Totpunkt des Schlittens oder in der Nähe des unteren Totpunkts stoppt;
einem ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den ersten Servomotor in einem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird; und
einem zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den zweiten Servomotor in einem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird;
wobei der vom ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt addierte Vibrationsbefehl phasengleich mit dem vom zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt addierten Vibrationsbefehl ist und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich anhand der ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine und einer Pressenmaschine gemäß der Erfindung.
2a ist eine vergrößerte Ansicht eines Schlittens und eines Gelenkmechanismus, in der der Schlitten den oberen Totpunkt erreicht hat.
2b ist eine andere Ansicht des Schlittens und des Gelenkmechanismus, in der der Schlitten den unteren Totpunkt erreicht hat.
s3 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der in 3 dargestellten Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm der Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine und der Pressenmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der in 5 dargestellten Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine zeigt.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des Schlittens und des Gelenkmechanismus, die eine andere Konfiguration haben.
8 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für eine Pressenmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen sind gleiche Element mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Zum besseren Verständnis ist der Maßstab jeder Zeichnung in geeigneter Weise geändert worden.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Pressenmaschinen-Steuervorrichtung und einer Pressenmaschine gemäß der Erfindung. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist eine Steuervorrichtung 10 einer Pressenmaschine über einen Verstärker 19 mit einem Servomotor 41 einer Pressenmaschine 30 verbunden. Die Pressenmaschine 30 ist eine mechanische Presse, die eine Grundplatte 39, auf der eine untere Matrize montiert ist, und einen Schlitten 38 aufweist, der senkrecht entlang einer Führung 32 beweglich ist, auf dem eine obere Matrize montiert ist.
Die 2a und 2b sind vergrößerte Ansichten des Schlittens und des Gelenkmechanismus, in denen der Schlitten den oberen bzw. unteren Totpunkt erreicht hat. Wie die 2a und 2b zeigen, ist der Schlitten 38 mit einer Befestigungseinheit 31 durch einen Gelenkmechanismus 37 gekoppelt, der aus zwei Elementen besteht. Am Mechanismus 37 ist ein Ende einer Stange 36 drehbar angebaut, und das andere Ende der Stange 36 ist exzentrisch an einer großen Riemenscheibe 34 angebracht.
Eine kleine Riemenscheibe 33 ist auf der Abtriebswelle 43 eines Servomotors 41 angebracht. Um die kleine Riemenscheibe 33 und die große Riemenscheibe 34 ist ein gemeinsamer Riemen 35 gelegt. Als Ergebnis wird die Drehzahl der Rotationsbewegung der Abtriebswelle 43 des Servomotors 41 verringert auf die große Riemenscheibe 34 übertragen und von der Stange 36 und dem Gelenkmechanismus 37 in die lineare Bewegung des Schlittens 38 gewandelt. Als Ergebnis bewegt sich der Schlitten 38 relativ zur Grundplatte 39 aufwärts und abwärts. Am Servomotor 41 ist übrigens ein Positionsdetektor 42 zum Erfassen der Position der Abtriebswelle 43 installiert. Der Positionsdetektor 42 kann beispielsweise ein Rotationscodierer sein. Nunmehr sei erneut auf 1 verwiesen, wonach die Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine ein digitaler Computer ist, der eine Bedingungseinstelleinheit 11 für einen Vibrationsbefehl und einen Schlittenpositionsdetektor 12 zum Erfassen der Position PO (siehe 2b) des Schlittens 38 relativ zur Befestigungseinheit 31 aufweist. Die Bedingungseinstelleinheit 11 ist ein Speicher wie ein ROM oder ein RAM. Die Bedingungseinstelleinheit 11 enthält verschiedene vorgegebene Parameter. Die Parameter umfassen die Frequenz f und die Amplitude A eines Mikrovibrationsbefehls sowie vorgegebene Positionen P1, P2 bezüglich der Befestigungseinheit 31 der Pressenmaschine 30.
Wie 2b zeigt, handelt es sich bei der Position P1 bezüglich der Befestigungseinheit 31 um diejenige, in der der Schlitten 38 im unteren Totpunkt steht. Die Position P2 befindet sich in einem vorgegebenen Abstand über dem unteren Totpunkt. So lang die Position PO des Schlittens 38 zwischen den Positionen P1 und P2 bleibt, befindet sich der Schlitten 38 im unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts. In solchen Fällen ist ein hohes Drehmoment zum Anhalten des Schlittens 38 im unteren Totpunkt und zum erneuten Starten des Schlittens 38 erforderlich, um den Zustand der Pressenmaschine 30 zu kontrollieren oder anderweitig sicherzustellen.
Die Bedingungseinstelleinheit 11 braucht übrigens nicht notwendigerweise in der Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine implementiert zu sein. Wie mit der Strichlinie in 1 angedeutet kann eine Bedingungseinstelleinheit 11 in Form eines externen Speichers mit der Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine verbunden sein. Ferner können die Bedingungseinstelleinheiten 11, 11' ein Arbeitsprogramm für die Pressenmaschine 30 speichern, und die Frequenz f etc. kann im Arbeitsprogramm enthalten sein.
3 ist ein Blockdiagramm der Pressenmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 3 dargestellt wird der Positionsbefehl CP aus dem Arbeitsprogramm für jede Steuerperiode ausgelesen und durch die vom Positionsdetektor 42 zurück gemeldete Position verringert, um dadurch eine Positionsabweichung zu erzeugen. Die Positionsabweichung wird mit einem Positionsverstärkungsfaktor in einem Positionsverstärkungsmultiplizierer 15 multipliziert, um dadurch einen Drehzahlbefehl CV zu erzeugen.
Danach werden die auf Basis der Änderung der Positionsrückkopplungsdaten erzeugten Drehzahlrückkopplungsdaten, die vom Positionsdetektor 42 innerhalb einer vorgegebenen Zeit erfasst werden vom Drehzahlbefehl CV subtrahiert, um dadurch eine Drehzahlabweichung zu berechnen. Diese Drehzahlabweichung wird in einen Drehzahlsteuerabschnitt 16 eingegeben. Der Drehzahlsteuerabschnitt 16 gibt einen Drehmomentbefehl CT (aktueller Befehl) auf Basis der Drehzahlabweichung aus. In 3 wird ein Abschnitt zur Ausgabe wenigstens eines Befehls von Positionsbefehl CP, Drehzahlbefehl CV oder Drehmomentbefehl CT als Befehlsgenerator 20 bezeichnet. Der Drehmomentbefehl CT wird von einem Verstärker 19 verstärkt und in den Servomotor 41 eingegeben, um dadurch den Antrieb des Servomotors 41 zu steuern. Die Serie dieser Operationen wird für jede Steuerperiode der Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine wiederholt.
4 ist ein Flussdiagramm der Funktionsweise der Pressenmaschinen-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Funktionsweise der Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine gemäß dieser Erfindung wird nachstehend anhand der 3 und 4 erläutert.
Zunächst werden in Schritt 101, wie in 4 dargestellt, die Frequenz f und die Amplitude A aus der Bedingungseinstelleinheit 11 in der Steuervorrichtung 10 der Pressenmaschine oder der externen Bedingungseinstelleinheit 11' ausgelesen. In ähnlicher Weise werden die Positionen P1 und P2 in Schritt 102 ausgelesen. Die in den Schritten 101, 102 ausgelesene Frequenz f, Amplitude A und die Positionen P1, P2 werden übrigens nach Maßgabe der Einzelheiten der von der Pressenmaschine 30 ausgeführten Pressoperationen automatisch bestimmt
Der Prozess geht dann zu Schritt 103 weiter, in dem der Vibrationsbefehlsgenerator 13 (siehe 3) einen Mikrovibrationsbefehl T auf Grundlage der nachstehenden Gleichung erzeugt: T = A·sin(2πft); dabei ist t die Zeit.
Danach erfasst der Schlittenpositionsdetektor 12 der Steuervorrichung 10 der Pressenmaschine in Schritt 104 die aktuelle Position PO des Schlittens 38 bezüglich der Befestigungseinheit 31. Die Position PO des Schlittens 38 wird speziell anhand der Positionsrückkopplung vom Positionsdetektor 42 bestimmt. Als Alternative kann die Position des Schlittens 38 mittels eines Grenzschalters 45, der am Schlitten 38 angeordnet ist, oder einer linearen Skala 46 direkt erfasst werden (siehe 2a und 2b).
In Schritt 105 wird bestimmt, ob die Position PO des Schlittens 38 zwischen den vorgegebenen Positionen P1 und P2 liegt. In dem Fall, in dem die Position PO des Schlittens 38 zwischen den vorgegebenen Positionen P1 und P2 liegt, geht der Prozess zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 106 wird der Mikrovibrationsbefehl T zu dem vom Drehzahlsteuerabschnitt 16 berechneten Drehmomentbefehl CT addiert. Speziell addiert der in 3 dargestellte Vibrationsbefehls-Addierabschnitt 23 den Mikrovibrationsbefehl T zum Drehmomentbefehl CT und erzeugt dadurch einen endgültigen Drehmomentbefehl.
Andererseits geht der Prozess in dem Fall, in dem in Schritt 105 bestimmt wird, dass die Position PO des Schlittens 38 nicht zwischen den vorgegebenen Positionen P1 und P2 liegt, zu Schritt 107 weiter, in dem der aktuelle Drehmomentbefehl CT als endgültiger Drehmomentbefehl verwendet und der Prozess beendet wird.
Gemäß der anhand von 4 erläuterten Ausführungsform wird der endgültige Drehmomentbefehl übrigens vom Vibrationsbefehls-Addierabschnitt 23 durch Addieren des Vibrationsbefehls T zum Drehmomentbefehl CT erzeugt. Anstelle der Erzeugung des endgültigen Drehmomentbefehls kann jedoch der endgültige Positionsbefehl vom Vibrationsbefehls-Addierabschnitt 21 durch Addieren des Vibrationsbefehls T zum Positionsbefehl CP erzeugt werden, oder der endgültige Drehzahlbefehl kann vom Vibrationsbefehls-Addierabschnitt 22 durch Addieren des Vibrationsbefehls T zum Drehzahlbefehl CV erzeugt werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß dieser Erfindung der Vibrationsbefehl T entweder zu dem Positionsbefehl CP, dem Drehzahlbefehl CV oder dem Drehmomentbefehl CT für den Servomotor in dem Fall addiert, in dem sich der Schlitten 38 im unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts befindet. Als Ergebnis vibriert der Schlitten 38 leicht.
Als Ergebnis ist die dynamische Reibung zum Zeitpunkt des Neustarts der Pressenmaschine 30 wirksam. Mit anderen Worten, auf den Schlitten 38 etc. wirkt gemäß dieser Erfindung keine statische Reibung zum Zeitpunkt des Neustarts der Pressenmaschine 30. Aus diesem Grund kann die Pressenmaschine 30 mit einem geringen Drehmoment neu gestartet werden. Folglich kann für die Pressenmaschine 30 gemäß der Erfindung ein kleiner Servomotor verwendet werden, wodurch die Produktionskosten der Pressenmaschine 30 gesenkt werden können.
In dem Fall, im dem ein bestimmtes Werkstück (nicht dargestellt) in der Pressenmaschine 30 gepresst wird, kann der Zeitpunkt, in dem der Vibrationsbefehl (Schlittenposition) addiert wird, nach Maßgabe des Werkstücks wie gewünscht geändert werden. Gemäß einer weiteren in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform wird ein Vibrationsaddiersignal vom Bediener über einen Grenzschalter 45 oder einen anderen Schalter (nicht dargestellt) eingegeben, um die Addition des Vibrationsbefehls zu gestatten. Auf diese Weise wird der Vibrationsbefehl entweder zum Positionsbefehl CP, zum Drehzahlbefehl CV oder zum Drehmomentbefehl CT addiert. Die 5 und 6 sind im Wesentlichen ähnlich den 1 bzw. 4, so dass nachstehend nur die Unterschiede näher beschrieben werden.
Wie in 5 dargestellt ist, weist die Steuervorrichtung 10 gemäß der anderen Ausführungsform anstelle des Schlittenpositionsdetektors 12 einen Vibrationsaddiersignaldetektor 12' auf, um die Eingabe des Vibrationsaddiersignals zu erfassen, das die Addition des Vibrationsbefehls gestattet. In 6, in der Schritt 102 von 4 entfallen ist, werden die Schritte 104', 105' anstelle der Schritte 104, 105 von 4 ausgeführt.
Wie aus 6 ersichtlich ist, prüft der Vibrationsaddiersignaldetektor 12', ob das Vibrationsaddiersignal vom Bediener eingegeben wird oder nicht. In dem Fall, im dem in Schritt 105' bestimmt wird, dass das Vibrationsaddiersignal eingegeben worden ist, geht der Prozess zu Schritt 106 weiter, um dadurch den endgültigen Drehmomentbefehl zu erzeugen, indem z. B. der Vibrationsbefehl T zum Drehmomentbefehl CT addiert wird. Wenn andererseits in Schritt 105' bestimmt wird, dass kein Vibrationsaddiersignal eingegeben worden ist, geht der Prozess zu Schritt 107 weiter, um den aktuellen Drehmomentbefehl CT als den endgültigen Drehmomentbefehl zu verwenden.
In einem solchen Fall kann die Position, an der die Vibration beginnt, wie gewünscht vom Bediener geändert werden. Deshalb kann beim Pressen eines bestimmten Werkstücks in der Pressenmaschine 30 der Vibrationsbefehl in der für das Werkstück günstigsten Schlittenposition addiert werden, wodurch die Pressoperation optimal erfolgen kann.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des Schlittens und des Gelenkmechanismus in einer weiteren Konfiguration. Bei der in 7 dargestellten weiteren Konfiguration ist ein einzelner Schlitten 38 zur Auf- und Abwärtsbewegung durch den ersten und zweiten Gelenkmechanismus 37a, 37b eingerichtet. Die Gelenkmechanismen 37a, 37b sind, wie der oben beschriebene Gelenkmechanismus 37, mit den Servomotoren 41a bzw. 41b verbunden. In der anschließenden Beschreibung sind der erste Gelenkmechanismus 37a und die zugehörigen Elemente jeweils mit einem Bezugszeichen mit einem nachgestellten ”a” und der zweite Gelenkmechanismus 37b sowie die zugehörigen Elemente mit einem Bezugszeichen mit einem nachgestellten ”b” gekennzeichnet. Diese Elemente sind den entsprechenden oben beschriebenen ähnlich und werden deshalb nicht nochmals beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm einer Pressenmaschinen-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 8 dargestellt weist die Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform als die zum ersten Servomotor 41a gehörigen Elemente einen Positionsverstärkungsmultiplizierer 15a, einen Drehzahlsteuerabschnitt 16a, einen Verstärker 19a und erste Vibrationsbefehls-Addierabschnitte 21a, 22a, 23a auf, die einen Befehlsgenerator 20a bilden. Analog weisen die zum zweiten Servomotor 41b gehörigen Elemente einen Positionsverstärkungsmultiplizierer 15b, einen Drehzahlsteuerabschnitt 16b, einen Verstärker 19b und zweite Vibrationsbefehls-Addierabschnitte 21b, 22b, 23b auf, die einen Befehlsgenerator 20b bilden. Wie aus 8 ersichtlich ist, wird übrigens ein Vibrationsbefehlsgenerator 13 von den Befehlsgeneratoren 20a, 20b gemeinsam genutzt.
Bei der zweiten Ausführungsform wird ein ähnlicher Prozess wie der anhand von 4 etc. beschriebene ausgeführt. Gemäß der zweiten Ausführungsform addieren in dem Fall, in dem der Vibrationsbefehl T zum Drehmomentbefehl CT addiert wird (siehe Schritt 106 in 4), die Vibrationsbefehls-Addierabschnitte 23a, 23b den Vibrationsbefehl T zu den Drehmomentbefehlen CT für den ersten und zweiten Servomotor 41a bzw. 41b. Deshalb kann bei der zweiten Ausführungsform der gleiche Effekt erzielt werden wie im oben beschriebenen Fall. Ferner ist gemäß der zweiten Ausführungsform der zum Drehmomentbefehl CT für den ersten Servomotor 41a addierte Vibrationsbefehl T phasengleich mit dem zum Drehmomentbefehl CT für den zweiten Servomotor 41b addierte Vibrationsbefehl T.
Obwohl dies nicht in 4 dargestellt ist, addieren die Vibrationsbefehls-Addierabschnitte 21a, 21b oder die Vibrationsbefehls-Addierabschnitte 22a, 22b selbst in dem Fall, in dem der Vibrationsbefehl T zum Positionsbefehl CP oder dem Drehzahlbefehl CV addiert wird, den Vibrationsbefehl T wie erforderlich zum Positionsbefehl CP oder zum Drehzahlbefehl CV für den ersten und zweiten Servomotor 41a, 41b. Der zum Positionsbefehl CP oder zum Drehzahlbefehl CV für den ersten Servomotor 41a addierte Vibrationsbefehl T ist phasengleich mit dem zum Positionsbefehl CP oder zum Drehzahlbefehl CV für den zweiten Servomotor 41b addierten Vibrationsbefehl T.
Bei dieser Konfiguration wirken zum Zeitpunkt des Neustarts der Pressenmaschine 30 gleichzeitig Kräfte vom ersten Servomotor 41a und vom zweiten Servomotor 41b über den Gelenkmechanismus 37a bzw. 37b auf den Schlitten 38. Es versteht sich deshalb, dass die Pressenmaschine 30 gemäß der zweiten Ausführungsform auf stabile Weise erneut gestartet werden kann. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können natürlich miteinander kombiniert werden.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Vibrationsbefehl entweder zum Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor addiert. Deshalb kann die Pressenmaschine selbst dann, wenn der Schlitten im unteren Totpunkt angehalten wurde, mit dynamischer Reibung erneut gestartet werden. Als Ergebnis kann die Pressenmaschine mit einem niedrigen Drehmoment erneut gestartet werden. Dadurch ist die Verwendung eines kompakten Servomotors möglich, was dazu führt, dass die Produktionskosten der Pressenmaschine gesenkt werden. Der Untersetzungsmechanismus ist übrigens z. B. ein Gelenkmechanismus.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung lässt sich eine ähnliche Wirkung wie beim ersten Aspekt erzielen. Außerdem ist gemäß dem zweiten Aspekt die zur ersten Servomotorseite addierte Phase identisch mit der zur zweiten Servomotorseite addierten Phase und deshalb kann die Zeitverzögerung, die anderweitig zwischen den vom ersten und zweiten Servomotor auf den Schlitten über den Untersetzungsmechanismus zum Zeitpunkt des Neustarts der Pressenmaschine wirkenden Kräften auftreten könnte, vermieden werden. Somit kann die Pressenmaschine auf stabile Weise gestartet werden.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann die Vibration zu einem vom Bediener als erforderlich erachtet beliebigen Zeitpunkt für die Addition des Vibrationsbefehls hinzugefügt werden.
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann die Vibration zu einem vom Bediener als erforderlich erachtet beliebigen Zeitpunkt für die Addition des Vibrationsbefehls hinzugefügt werden.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung kann eine einen gegebenen Parameter enthaltende externe Vorrichtung auf einfache Weise durch eine andere einen anderen Parameter enthaltende externe Vorrichtung ersetzt werden.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben worden ist, dürfte es für den Fachmann selbstverständlich sein, dass die obigen und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Hinzufügungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Gültigkeitsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Steuervorrichtung (10) für eine Pressenmaschine (30), die einen Servomotor (41) zum Antreiben eines Schlittens (38) über einen Untersetzungsmechanismus (37) aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens (38) zu ändern, mit: einem Befehlsgenerator (20) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den Servomotor (41); einem Vibrationsbefehlsgenerator (13) zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung (10) der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters; einem Schlittenpositionsdetektor (12) zum Erkennen der Position des Schlittens (38); und einem Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21, 22, 23) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor (41) in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor (12) erkannte angehaltene Position des Schlittens (38) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, der einen unteren Totpunkt des Schlittens umfasst, und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung (10) der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Steuerungsvorrichtung (10) für eine Pressenmaschine (30), die einen ersten Servomotor (41a) und einen zweiten Servomotor (41b) zum Antreiben eines Schlittens (38) über einen ersten und einen zweiten Untersetzungsmechanismus aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens (38) zu ändern, mit: einem ersten Befehlsgenerator (20a) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den ersten Servomotor (41a); einem zweiten Befehlsgenerator (20b) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den zweiten Servomotor (41b); einem Vibrationsbefehlsgenerator (13) zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung (10) der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters; einem Schlittenpositionsdetektor (12) zum Erkennen der Position des Schlittens (38); einem ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21a, 22a, 23a) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den ersten Servomotor (41a) in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor (12) erkannte Position des Schlittens (38) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt; und einem zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21b, 22b, 23b) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den zweiten Servomotor (41b) in einem Fall, in dem die vom Schlittenpositionsdetektor (12) erkannte angehaltene Position des Schlittens (38) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, der einen unteren Totpunkt des Schlittens umfasst; wobei der vom ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21a, 22a, 23a) addierte Vibrationsbefehl phasengleich mit dem vom zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21b, 22b, 23b) addierten Vibrationsbefehl ist und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung (10) der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Steuerungsvorrichtung (10) für eine Pressenmaschine (30), die einen Servomotor (41) zum Antreiben eines Schlittens (38) über einen Untersetzungsmechanismus (37) aufweist, der dazu eingerichtet ist, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens (38) zu ändern, mit: einem Befehlsgenerator (20) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den Servomotor (41); einem Vibrationsbefehlsgenerator (13) zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung (10) der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters; einem Schlittenpositionsdetektor zum Erfassen der Position des Schlittens; einem Vibrationsaddier-Signaldetektor (12') zum Erkennen des Eingangs eines Vibrationsaddiersignal, das die Addition des Vibrationsbefehls gestattet, wenn der Schlitten, dessen Position von dem Schlittenpositionsdetektor erfasst wird, am unteren Totpunkt des Schlittens oder in der Nähe des unteren Totpunkts stoppt; und einem Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21, 22, 23) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den Servomotor (41) in dem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung (10) der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.
Steuerungsvorrichtung (10) für eine Pressenmaschine (30), die einen ersten Servomotor (41a) und einen zweiten Servomotor (41b) zum Antreiben eines Schlittens (38) über einen ersten und einen zweiten Untersetzungsmechanismus aufweist, die dazu eingerichtet sind, das Untersetzungsverhältnis nach Maßgabe der Position des Schlittens (38) zu ändern, mit: einem ersten Befehlsgenerator (20a) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den ersten Servomotor (41a); einem zweiten Befehlsgenerator (20b) zum Erzeugen mindestens entweder eines Positionsbefehls, eines Drehzahlbefehls oder eines Drehmomentbefehls für den zweiten Servomotor (41b); einem Vibrationsbefehlsgenerator (13) zum Erzeugen eines Vibrationsbefehls, der ausreicht, um eine Situation zu ändern, in der die Haftreibung wirkt, zu einer Situation, in der eine dynamische Reibung wirkt, auf Basis eines für die Steuerung (10) der Pressenmaschinen voreingestellten Parameters; einem Schlittenpositionsdetektor zum Erfassen der Position des Schlittens; einem Vibrationsaddier-Signaldetektor (12') zum Erkennen des Eingangs eines Vibrationsaddiersignals, das die Addition des Vibrationsbefehls gestattet, wenn der Schlitten, dessen Position von dem Schlittenpositionsdetektor erfasst wird, am unteren Totpunkt des Schlittens oder in der Nähe des unteren Totpunkts stoppt; einem ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21a, 22a, 23a) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den ersten Servomotor (41a) in einem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird; und einem zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21b, 22b, 23b) zum Addieren des Vibrationsbefehls zu entweder dem Positionsbefehl, dem Drehzahlbefehl oder dem Drehmomentbefehl für den zweiten Servomotor (41b) in einem Fall, in dem das Vibrationsaddiersignal eingegeben wird; wobei der vom ersten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21a, 22a, 23a) addierte Vibrationsbefehl phasengleich mit dem vom zweiten Vibrationsbefehls-Addierabschnitt (21b, 22b, 23b) addierten Vibrationsbefehl ist und wobei das Drehmoment, das zum erneuten Starten der Pressenmaschine erforderlich ist, nachdem der Schlitten am unteren Totpunkt oder in der Nähe des unteren Totpunkts gestoppt hat, klein wird, wobei der Parameter in einem mit der Steuerung (10) der Pressmaschine verbundenen externen Gerät enthalten ist.