冲压角度控制装置、冲压机械设备以及冲压角度控制方法

具体实施方式

基于附图，说明用于实施本发明的最佳实施方式。此外，在各图中，对共同的部分标记相同的符号，并省略重复的说明。

[第1实施方式]

图1是本发明的实施方式涉及的冲压机械设备10的构成图。冲压机械设备10具备多个冲压机械3a～3d以及冲压角度控制装置5。

多个(在本示例中，为4台)冲压机械3a～3d构成冲压生产线。在冲压生产线中，面板等被加工物依次从上游侧冲压机械被搬送到下游侧冲压机械，由各冲压机械3a～3d依次进行冲压加工。这样，连续地进行冲压加工工序，高效地生产面板。

各冲压机械3a～3d具有例如图2的构成。

如图2所示，各冲压机械3a～3d具备：马达7，用于进行冲压加工；飞轮9，由马达7旋转驱动而积蓄旋转能量；滑轮11，将马达7的旋转驱动力传递至飞轮9；曲柄机构13，从飞轮9传递旋转驱动力；离合器15，连接或断开飞轮9和曲柄机构13；滑块17，联接至曲柄机构13；上金属模具19，安装在滑块17的下面；下金属模具21，设在上金属模具19的下方；以及缓冲装置23，受到冲压负荷。

利用该构成，在冲压运转中，离合器15连接飞轮9和曲柄机构13，来自马达7的旋转驱动力使曲柄机构13进行偏心运动，由此，滑块17下降，使得被加工物被夹在上金属模具19和下金属模具21之间而进行冲压加工。此外，在冲压加工中，滑块17如果到达下死点，则上升，随后，如果到达上死点，则再次下降而进行冲压加工。

如图1所示，冲压角度控制装置5具备基准值输出装置25，设在每个冲压机械的冲压角度检测装置27、速度指令装置29和驱动装置31，以及补正装置33。

基准值输出装置25在冲压机械设备10的运转中随时输出冲压角度基准值。该冲压角度基准值是独立于各冲压机械3a～3d的实际的冲压角度的基准值。此外，冲压角度可以是曲柄机构13的主轴的旋转角度(在0～360度的范围内变化)，表示滑块17的升降位置。即，为了进行冲压加工，滑块17连续地重复进行从规定位置(例如，上死点)下降至下死点并再次上升而返回至规定位置的单循环运动，冲压角度是该单循环运动的、曲柄机构13的主轴的旋转角度(0～360度)，即，表示滑块17的升降位置。在本示例中，为了相对于时间而以一定的比例增加冲压角度，基准值输出装置25输出冲压角度基准值的数值，为了在冲压角度基准值达到360度之后输出0度的冲压角度，周期性地连续地输出0～360度的冲压角度。

在图1的示例中，基准值输出装置25具有信号输出部37和相位差设定部39b、39c、39d。

信号输出部37输出冲压角度基准值，各相位差设定部39b、39c、39d对来自信号输出部37的冲压角度基准值进行修正，以赋予规定的相位差，输出如此地修正后的冲压角度基准值，结果，将来自信号输出部37的冲压角度基准值、由相位差设定部39b修正的冲压角度基准值、由相位差设定部39c修正的冲压角度基准值以及由相位差设定部39d修正的冲压角度基准值之间的相互相对的相位差维持一定。

各冲压角度检测装置27在冲压机械设备10的运转中随时检测对应的冲压机械的冲压角度，作为该检测的数值而输出冲压角度检测值。在本示例中，各冲压角度检测装置27是检测曲柄机构13的主轴的旋转角度并以该检测值作为冲压角度检测值而进行输出的编码器。此外，也可以使用解算器，以代替编码器。另外，各冲压角度检测装置27也可以是除编码器或解算器以外的装置，只要是能够检测冲压角度的装置即可。

各速度指令装置29在冲压机械设备10的运转中随时基于冲压角度基准值和冲压角度检测值而输出针对对应的冲压机械的马达7的指令速度值。在本示例中，如果输入至各速度指令装置29自身的冲压角度基准值和冲压角度检测值的差并不存在，那么，各速度指令装置29以对所输入的冲压角度基准值在时间上进行微分后的基准速度值作为指令速度值而进行输出。但是，在冲压角度基准值从360度切换至0度的时刻，各速度指令装置29输出与即将切换之前相同的数值。在本示例中，各速度指令装置29输出一定的指令速度值。

另外，如果所输入的冲压角度基准值比所输入的冲压角度检测值更大，那么，各速度指令装置29根据冲压角度基准值和冲压角度检测值的差的大小(例如，以其大小成比例的量)而使上述的基准速度值增加，输出该增加后的指令速度值。

另一方面，如果所输入的冲压角度基准值比所输入的冲压角度检测值更小，那么，各速度指令装置29根据冲压角度基准值和冲压角度检测值的差的大小(例如，以其大小成比例的量)而使上述的基准速度值减少，输出该减少后的指令速度值。

各驱动装置31在冲压机械设备10的运转中随时基于指令速度值而控制对应的冲压机械的马达速度。例如，各驱动装置31基于所输入的指令速度值和来自检测马达7的旋转速度的检测装置(图中未显示)的检测值而控制马达7，从而使马达7的旋转速度成为所输入的指令速度值。

在图1的示例中，补正装置33由设在每个冲压机械的补正部33a～33d和加法运算器34a～34d组成。补正装置33(即，各补正部33a～33d和加法运算器34a～34d)在冲压机械设备10的运转中随时补正指令速度值，使得对于每个冲压机械而言，冲压角度基准值和实际的冲压角度的差处于一定范围内。在本实施方式中，补正装置33(即，各补正部33a～33d和加法运算器34a～34d)在滑块17的下降中，以指令速度值增加的方式补正指令速度值，直到冲压加工开始时刻为止。

在图1的示例中，各补正部33a～33d基于作为补正开始时刻等的基准的来自冲压角度检测装置27的冲压角度检测值而补正指令速度值，使得冲压角度基准值和对应的冲压机械的冲压角度的差处于一定范围内。如图1的虚线箭头32所示，各补正部33a～33d也可以基于作为补正开始时刻等的基准的来自基准值输出装置25的冲压角度基准值而进行上述的补正，以代替基于冲压角度检测值的补正。

基于这样的冲压角度检测值或冲压角度基准值的补正可以遵照图3的曲线图。在图3的曲线图中，横轴表示输入至各补正部33a～33d的冲压角度检测值(在基于冲压角度基准值的补正的情况下，为冲压角度基准值)，纵轴表示加在指令速度值上的补正量。在图3中，补正量在从滑块上死点至开始冲压加工之前为零或正值，在冲压加工开始后为零。具体而言，在图3的示例中，从输入至各补正部33a～33d的冲压角度检测值或冲压角度基准值成为规定的补正开始值的补正开始时刻至冲压加工即将开始为止，补正量的大小作为正值而渐渐增大，从冲压加工即将开始起减少，在冲压加工开始时刻为零。

接着，对上述的冲压角度控制装置5的动作进行说明。

图4显示了在图1的构成中未设置上述的补正装置33的情况的冲压机械设备的大致动作，图5显示了图1的冲压机械设备的大致动作。

在图4和图5中，横轴为时间。另外，在图4和图5中，纵轴在曲线图(A)中表示从基准值输出装置25对冲压机械3a输出的冲压角度基准值，在曲线图(B)中表示从基准值输出装置25对冲压机械3b输出的冲压角度基准值，在曲线图(C)中表示冲压机械3a的马达7的旋转速度，在曲线图(D)中表示冲压机械3b的马达7的旋转速度，在曲线图(E)中表示冲压机械3a的实际的冲压角度和冲压角度基准值的差，在曲线图(F)中表示冲压机械3b的实际的冲压角度和冲压角度基准值的差，在曲线图(G)中表示冲压机械3a的实际的冲压角度和冲压机械3b的实际的冲压角度的差。

此外，在图4、图5中，虽然仅显示了冲压机械3a、3b涉及的动作，但是，除了与冲压机械3a、3b拥有一定的相位差这点以外，冲压机械3c、3d的动作与冲压机械3a、3b涉及的动作相同。

首先，说明图4的情况。重复进行来自基准值输出装置25的冲压角度基准值相对于时间以一定的比例从0增加至360度的循环。如图4所示，在各冲压机械3a～3d中，由于在上金属模具19使冲压加工力作用于被加工物的冲压加工期间，消耗大量的能量，而在上金属模具19不使冲压加工力作用于被加工物的非冲压加工期间，能量的消耗量比较少，因而单循环之间的冲压负荷变动(马达7的转矩变动)增大。

此外，为了抑制该冲压负荷变动，在图2的示例中，设有大型的飞轮9，但是，即使如此，也产生比较大的冲压负荷变动，另外，在具有这样的飞轮9的冲压机械3a～3d中，与马达7的旋转运动有关的惯性相应地增大大型的飞轮9的程度，马达速度的控制性降低。

在图4(C)、(D)中，存在着冲压速度(即，马达7的旋转速度)降低的部分，这表示由于冲压机械3a～3d对被加工物进行冲压加工，因而飞轮9的运动能量丧失。由于冲压速度的降低使得冲压角度基准值和冲压角度检测值的差增大，因而速度指令装置29基于该差而如上所述地使指令速度值增加，输出该增加后的指令速度值。由此，恢复冲压角度的进行延迟。在这种情况下，由于每次从飞轮9丧失能量，马达7的旋转速度大大减少，因而冲压角度的控制误差也增大，冲压机械3a～3d之间的冲压角度差难以处于一定范围内(容许范围内)。

与此相对的是，在本实施方式的情况下，成为图5所示的动作。

在图5中，在曲线图(C)～(G)中，实线表示设有补正装置的本实施方式的情况，虚线表示为了比较而未设置补正装置的情况(即，图4的情况)。

如图5所示，补正装置33遵照图3的补正量而进行使输入至驱动装置31的指令速度值增加的补正，直到冲压机械3a、3b、3c或3d的驱动系(包括飞轮9和曲柄机构13、滑块17)的运动能量丧失之前为止，即，直到上金属模具开始使冲压加工力作用于被加工物的冲压加工开始之前为止。由此，驱动系的运动能量暂时地提高，能够抑制冲压加工时的马达7的旋转速度的减少，能够减小冲压机械3a～3d之间的冲压角度差的大小，能够使其处于一定范围内(容许范围内)。

依照上述的本发明的实施方式涉及的冲压机械设备10，得到以下的效果(1)～(4)。

(1)基准值输出装置25输出冲压角度基准值，各冲压角度检测装置27检测对应的冲压机械的冲压角度并将其作为冲压角度检测值而输出，各速度指令装置29基于冲压角度基准值和冲压角度检测值而输出针对对应的冲压机械的马达7的指令速度值，各驱动装置31基于指令速度值而控制对应的冲压机械的马达速度，补正装置33补正指令速度值，使得冲压角度基准值和各冲压机械3a～3d的冲压角度的差处于一定范围内，从而能够将由于冲压负荷的变化而产生的上述差(即，冲压角度控制误差)抑制得较小。

(2)另外，由于冲压角度基准值与各冲压机械3a～3d的冲压角度检测值相独立，因而冲压角度基准值不会由于冲压负荷的变化而紊乱，由于基于这样的冲压角度基准值而进行冲压角度控制，因而某个冲压机械的冲压负荷的影响不传播至其他冲压机械。

(3)而且，为了增加指令速度值直到冲压加工开始时刻为止，补正装置33补正指令速度值，从而得到以下的效果。一般地，在冲压加工中，冲压负荷使得冲压速度下降且冲压角度的进行发生延迟，在该冲压加工中，存在着冲压角度基准值和实际的冲压角度的差成为最大的倾向。依照上述补正装置33的动作，由于在冲压负荷使得冲压速度下降且冲压角度的进行发生延迟之前，即，在冲压加工开始之前，进行使指令速度值增加的补正，因而能够有效地减小冲压加工中的冲压角度和冲压角度基准值的差，结果，也能够减小上述差的最大值。

(4)此外，如上所述，如果冲压角度基准值和冲压角度检测值的差不存在，那么，各速度指令装置29以对所输入的冲压角度基准值在时间上进行微分后的数值作为指令速度值的基准速度值，因而在冲压运转中，即使在变更冲压生产速度(即，相对于冲压角度基准值的时间的增加率)的情况下，也能够自动地对应，冲压角度基准值和各冲压机械3a～3d的冲压角度的差能够处于一定范围内。

[第2实施方式]

图6是本发明的第2实施方式涉及的冲压机械设备20的构成图。在第2实施方式中，补正装置与第1实施方式不同，其他构成与第1实施方式相同。

在第2实施方式中，如图6所示，补正装置35由设在每个冲压机械的补正部35a～35d和加法运算器36a～36d组成。补正装置35(即，各补正部35a～35d和加法运算器36a～36d)在冲压机械设备20的运转中随时补正来自基准值输出装置25(即，信号输出部37或相位差设定部39b、39c、39d)的冲压角度基准值，从而使冲压角度基准值和冲压机械3a～3d的冲压角度的误差处于一定范围内。在本实施方式中，补正装置35(即，各补正部35a～35d和加法运算器36a～36d)在滑块17的下降中，以指令速度值增加的方式补正冲压角度基准值，直到冲压加工开始时刻为止。即，使冲压角度基准值增加。

在图6的示例中，各补正部35a～35d基于作为补正开始时刻等的基准的来自冲压角度检测装置27的冲压角度检测值而补正冲压角度基准值，使得冲压角度基准值和对应的冲压机械的冲压角度的差处于一定范围内。如图6的虚线箭头32所示，各补正部35a～35d也可以基于作为补正开始时刻等的基准的来自基准值输出装置25的冲压角度基准值而进行上述的补正，以代替基于冲压角度检测值的补正。各补正部35a～35d对基准冲压角度的补正量可以与第1实施方式的情况相同，可以是图3的曲线图所示的补正量。

在第2实施方式涉及的冲压机械设备20中，也得到与第1实施方式相同的效果。

[其他实施方式]

当然，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内能够添加各种变更。

例如，在第1实施方式和第2实施方式中，虽然说明了基于将多个冲压机械3a～3d之间的冲压角度差维持一定的相位差控制的冲压机械设备运转的情况，但本发明不限定于此。即，在第1实施方式或第2实施方式中，也能够进行基于将多个冲压机械3a～3d之间的冲压角度差维持为零的同步控制的冲压机械设备运转。在这种情况下，在图1和图6中，省略相位差设定部39b、39c、39d，由此，对各冲压机械3a～3d输入相同数值的冲压角度基准值。另外，在这种情况下，其他构成和动作与第1实施方式或第2实施方式相同。

在第1实施方式或第2实施方式中，补正装置33(即，各补正部33a～33d和加法运算器34a～34d)或补正装置35(即，各补正部35a～35d和加法运算器36a～36d)也可以在冲压加工开始后补正指令速度值或冲压角度基准值，从而使指令速度值减少。由此，在使指令速度值增加的补正导致冲压角度过度前进的情况下，能够修正该过度前进。

在这种情况下，补正装置33(即，各补正部33a～33d)或补正装置35(即，各补正部35a～35d)的补正量可以如图7所示，以代替图3。在图7的曲线图中，横轴表示输入至各补正部33a～33d或各补正部35a～35d的冲压角度检测值(在基于冲压角度基准值的补正的情况下，为冲压角度基准值)，纵轴表示补正装置33或35加在指令速度值或冲压角度基准值上的补正量。在图7中，补正量在从滑块上死点至冲压加工开始之前为零或正值，在冲压加工开始之后为负值或零。

具体而言，在图7的示例中，从输入至各补正部33a～33d或各补正部35a～35d的冲压角度检测值或冲压角度基准值成为规定的补正开始值的补正开始时刻至冲压加工即将开始为止，补正量的大小作为正值而渐渐增大，从冲压加工即将开始起减少，在冲压加工开始时刻为零。随后，从冲压加工开始时刻到输入至各补正部33a～33d或各补正部35a～35d的冲压角度检测值或冲压角度基准值成为180度(滑块下死点)的时刻为止，补正量的大小作为负值而渐渐增大，随后，到输入至各补正部33a～33d或各补正部35a～35d的冲压角度检测值或冲压角度基准值成为规定的补正结束值的补正结束时刻为止，补正量的大小渐渐减小。

在这种情况下，其他构成和动作可以与第1实施方式或第2实施方式相同。

另外，在上述的第1实施方式和第2实施方式中，虽然使用飞轮9，但也可以不具有飞轮9。即，本发明也可以适用于由不具有飞轮9的多个冲压机械3a～3d组成的冲压机械设备。

此外，速度指令装置29也可以是基于所输入的冲压角度基准值和冲压角度检测值而进行马达7的速度的PI控制的装置。