壓力機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種壓力機(jī)，其在壓力機(jī)的滑塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與作為其驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng) 機(jī)之間不使用離合器，被稱為電動(dòng)壓力機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在壓力機(jī)中，大體分為機(jī)械壓力機(jī)和電動(dòng)壓力機(jī)。
[0003] 1.關(guān)于機(jī)械壓力機(jī)
[0004] 機(jī)械壓力機(jī)通常在滑塊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)之間安裝有離合器，同時(shí)在滑塊的驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)上安裝有機(jī)械式制動(dòng)器（例如參照專利公開平05 - 318199)。
[0005] 圖1是用于說明壓力機(jī)IOa的構(gòu)成的示意圖，其中壓力機(jī)IOa是機(jī)械壓力機(jī)。
[0006] 壓力機(jī)IOa通過主電機(jī)Ila經(jīng)電機(jī)皮帶輪12a使慣量大的飛輪13a旋轉(zhuǎn)，飛輪13a 的慣性能量通過由摩擦板構(gòu)成的離合器14a從小齒輪15a傳達(dá)給主動(dòng)齒輪16a，驅(qū)動(dòng)曲軸 21a使連桿22a和滑塊18a升降。
[0007] 例如，在壓力機(jī)IOa中，在為了生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的前準(zhǔn)備階段進(jìn)行的模具拆裝的設(shè)置工 作中，或者在壓力機(jī)IOa生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中加工材料的進(jìn)出料工作中，有時(shí)操作人員不得不進(jìn)入 滑塊18a下方，而滑塊18a下方是危險(xiǎn)區(qū)域。此時(shí)，在壓力機(jī)IOa中，通過放開離合器14a 使滑塊18a從主電機(jī)Ila即驅(qū)動(dòng)源物理分離，同時(shí)啟動(dòng)制動(dòng)器17a。由于小齒輪15a的驅(qū)動(dòng) 軸受到制動(dòng)器17a的限制，從而滑塊18a的滑動(dòng)受到機(jī)械性限制，滑塊18a下方的操作的安 全性得到保障。
[0008] 由于在這樣的機(jī)械壓力機(jī)中滑塊的停止?fàn)顟B(tài)是滑塊從驅(qū)動(dòng)源物理分離且由制動(dòng) 器機(jī)械性限制移動(dòng)的、所謂的"安全停止?fàn)顟B(tài)"，所以即使在例如手動(dòng)送料的沖壓操作中操 作人員的安全性也得到保障。
[0009] 相反，一般的電動(dòng)壓力機(jī)在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間沒有離合器。
[0010] 2.關(guān)于電動(dòng)壓力機(jī)
[0011] 圖2是用于說明壓力機(jī)IOb結(jié)構(gòu)的示意圖，其中壓力機(jī)IOb是電動(dòng)壓力機(jī)。
[0012] 壓力機(jī)IOb例如通過伺服電機(jī)11使具有小齒輪15的驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從小齒輪15向 主動(dòng)齒輪16傳送驅(qū)動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)曲軸21使連桿22和滑塊18升降。伺服電機(jī)11如圖所示 與小齒輪15或者直接連接，或者通過減速用齒輪連接。制動(dòng)器17設(shè)置在與驅(qū)動(dòng)軸的伺服 電機(jī)11相反的一側(cè)。
[0013] 這樣，壓力機(jī)IOb在伺服電機(jī)11和滑塊18之間不存在離合器。其原因是由于電 動(dòng)壓力機(jī)必須通過數(shù)值控制來操控滑塊18的位置和速度等，所以伺服電機(jī)11的旋轉(zhuǎn)角和 旋轉(zhuǎn)量與滑塊18的位置彼此間必須是固定的關(guān)系。從而，在電動(dòng)壓力機(jī)中，伺服電機(jī)11的 驅(qū)動(dòng)軸和滑塊18 -直是物理連接，伺服電機(jī)11的旋轉(zhuǎn)與滑塊18的升降動(dòng)作直接相關(guān)。
[0014] 壓力機(jī)IOb中滑塊18的停止存在兩種狀態(tài)，即在沖壓運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備前制動(dòng)器17啟動(dòng) 且切斷給伺服電機(jī)11的電力的所謂"安全停止?fàn)顟B(tài)"，以及在沖壓運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備中或沖壓臨時(shí) 停止中放開制動(dòng)器17的狀態(tài)下并對(duì)伺服電機(jī)11提供電力的"待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)"。
[0015] 例如在壓力機(jī)IOb的設(shè)置工作和加工材料的進(jìn)出料工作中，有時(shí)操作人員不得不 進(jìn)入滑塊18的下方，而滑塊18的下方是危險(xiǎn)區(qū)域。
[0016] 此時(shí)，在安全停止?fàn)顟B(tài)下，由于切斷伺服電機(jī)11的動(dòng)力源的同時(shí)制動(dòng)器17啟動(dòng)， 這使小齒輪15的驅(qū)動(dòng)軸受到限制，所以在滑塊18的下方的操作中的安全性得到保障。
[0017] 相反，在待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下，總是基于來自滑塊18和伺服電機(jī)11的位置信息來控制 給伺服電機(jī)11的電力供給使其動(dòng)作以維持滑塊的停止位置。因此，需要解決例如控制系統(tǒng) 的故障或噪聲等干擾導(dǎo)致的伺服電機(jī)11的錯(cuò)誤動(dòng)作的方法。
[0018] 再有，在待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下，由于壓力機(jī)IOb具有滑塊18的未圖示的反平衡機(jī)構(gòu)，所 以為了對(duì)應(yīng)滑塊18的停止位置而繼續(xù)保持該滑塊18的位置，伺服電機(jī)11必須連續(xù)產(chǎn)生規(guī) 定扭矩。從而，伺服電機(jī)11在待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)期間繼續(xù)消耗電力。
[0019] 3.關(guān)于電動(dòng)壓力機(jī)的安全性提高
[0020] 在以下的文獻(xiàn)中可以看到用于提高電動(dòng)壓力機(jī)中的安全性的現(xiàn)有技術(shù)。
[0021] 專利公開2007 - 319917提出一種機(jī)械式電動(dòng)壓力機(jī)，其特征在于伺服電機(jī)的電 機(jī)軸與具有制動(dòng)器和離合器的機(jī)械式壓力機(jī)的離合器側(cè)的驅(qū)動(dòng)軸或套筒相連接。該機(jī)械式 電動(dòng)壓力機(jī)在異常時(shí)可通過離合器立即切斷動(dòng)力，啟動(dòng)制動(dòng)器使其停止。
[0022] 但是，如上所述，在電動(dòng)壓力機(jī)中采用離合器是困難的。
[0023] 專利公開2002 - 283100提出一種伺服壓力機(jī)的控制裝置，其在原本的控制裝置 外還安裝有超限監(jiān)視裝置，基于檢測滑塊位置的線性標(biāo)尺給出的位置信息，對(duì)啟動(dòng)信號(hào)的 異常監(jiān)視、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度偏離閾值或突然停止時(shí)的制動(dòng)距離偏離閾值等作出判斷。
[0024] 專利公開平10 - 277800提出一種伺服壓力機(jī)的控制裝置，其中，分別進(jìn)行與電 動(dòng)壓力機(jī)的控制相關(guān)的不同處理（設(shè)定數(shù)據(jù)輸入、伺服位置指令運(yùn)算及伺服速度指令運(yùn)算 等）的三個(gè)CPU彼此在兩個(gè)CPU間互發(fā)看門狗信號(hào)，校驗(yàn)對(duì)方的看門狗信號(hào)是否正常，彼此 對(duì)其他的計(jì)算機(jī)異常進(jìn)行監(jiān)視，有異常時(shí)使壓力機(jī)緊急停止。
[0025] 專利公開2009 - 160622提出一種電動(dòng)伺服壓力機(jī)的控制裝置，其根據(jù)電動(dòng)壓力 機(jī)的突然停止指令，以從旋轉(zhuǎn)停止控制開始執(zhí)行起已經(jīng)過規(guī)定時(shí)間為條件，使電動(dòng)壓力機(jī) 的機(jī)械式制動(dòng)器對(duì)伺服電機(jī)的輸出實(shí)際發(fā)揮作用進(jìn)行制動(dòng)，同時(shí)停止電子控制或驅(qū)動(dòng)電源 供給中的至少一個(gè)。
[0026] 但是，專利公開2002 - 283100、專利公開平10 - 277800、專利公開2009 - 160622 的電動(dòng)壓力機(jī)是針對(duì)控制上的異常監(jiān)視和該異常監(jiān)視結(jié)果導(dǎo)致的突然停止指令而使運(yùn)轉(zhuǎn) 中的沖壓滑塊停止的技術(shù)，無法在待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下使安全性進(jìn)一步提高。
[0027] 4.關(guān)于點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)
[0028] 此處，使用圖3和圖4對(duì)以往的電動(dòng)壓力機(jī)的控制的概要和點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的待機(jī)停 止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行說明。
[0029] 圖3是用于說明圖2的壓力機(jī)IOb的控制部的框圖。
[0030] 壓力機(jī)IOb具有作為電動(dòng)機(jī)的例如給伺服電機(jī)11提供電力的電力供給系統(tǒng)30、 操作壓力機(jī)IOb的操作部40、控制壓力機(jī)IOb的控制部50b、檢測壓力機(jī)IOb的狀態(tài)的檢測 部。
[0031] 電力供給系統(tǒng)30具有與交流電源31連接的電源轉(zhuǎn)換器32、能量存儲(chǔ)裝置33、逆 變器34及動(dòng)力切斷部35。
[0032] 操作部40具有運(yùn)動(dòng)設(shè)定部41、運(yùn)行選擇部42及雙手操作部43。
[0033] 控制部50b具有壓力控制部51、運(yùn)動(dòng)指令部52、運(yùn)動(dòng)控制部53、制動(dòng)器控制部54。
[0034] 檢測部具有電機(jī)編碼器61、曲軸編碼器62及安全防護(hù)裝置63。
[0035] 另外，在本實(shí)用新型的實(shí)施方式中對(duì)各操作部進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036] 沖壓的運(yùn)轉(zhuǎn)沖程有在模具的設(shè)置工作等中使用的"點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)"、材料的取出和插入 由操作人員進(jìn)行，之后操作人員進(jìn)行沖壓運(yùn)轉(zhuǎn)操作的在單發(fā)沖壓操作中使用的"安全一沖 程運(yùn)轉(zhuǎn)"、以及通過與可自動(dòng)提供加工材料的送料器裝置相配合，在送料器和沖壓機(jī)自動(dòng)進(jìn) 行生產(chǎn)的連續(xù)沖壓操作中使用的"連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)"，在運(yùn)行選擇部42中選擇運(yùn)轉(zhuǎn)沖程。
[0037] 圖4是用于說明在運(yùn)行選擇部42中選擇了"點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)"時(shí)壓力機(jī)IOb的動(dòng)作的時(shí) 序圖。
[0038] 使用圖3說明的電源轉(zhuǎn)換器32、逆變器34、各編碼器61、62,以及包含壓力控制部 51等的控制部50b全部正常時(shí)，"系統(tǒng)正常"項(xiàng)目為ON(指圖中的Hi的狀態(tài)，下同）。
[0039] 示出了使用光幕作為安全防護(hù)裝置63時(shí)，"光幕透光"項(xiàng)目在透光時(shí)（即不存在遮 蓋光蒂的進(jìn)入物等時(shí)）為ON。
[0040] 點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是在沖壓啟動(dòng)信號(hào)為ON期間，滑塊18動(dòng)作，沖壓啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)镺FF則滑 塊18立即停止的動(dòng)作。例如在時(shí)刻al沖壓啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)镺FF后，伺服電機(jī)11減速，在時(shí) 刻a2停止。而在時(shí)刻a3沖壓啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)镺N后，伺服電機(jī)11開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊18開始運(yùn) 動(dòng)。
[0041] 在該點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，在時(shí)刻a2~時(shí)刻a3期間，沖壓啟動(dòng)信號(hào)為0FF，且伺服電機(jī)11 也不產(chǎn)生速度，但待機(jī)停止信號(hào)仍為0N，是待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。該待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)是指伺服電機(jī) 11表現(xiàn)為停止，但處于繼續(xù)保持現(xiàn)在位置的伺服鎖定狀態(tài)。此時(shí)，存在例如控制系統(tǒng)的故障 和噪聲等干擾導(dǎo)致伺服電機(jī)11發(fā)生動(dòng)作錯(cuò)誤的可能性。再有，為了在待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)期間， 繼續(xù)保持滑塊18的位置，伺服電機(jī)11繼續(xù)消耗電力。
[0042] 再有，在沖壓運(yùn)轉(zhuǎn)中的時(shí)刻a4,例如其他操作人員接近沖壓的危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，如果安 全防護(hù)裝置63的光幕被遮擋的話，則光幕透光為0FF、伺服電機(jī)11立即開始減速。而且，通 過電機(jī)編碼器61等給出的信號(hào)確認(rèn)了伺服電機(jī)11已停止后，接觸信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)為0FF， 給伺服電機(jī)11的電力的供給被切斷而制動(dòng)器17啟動(dòng)，呈安全停止?fàn)顟B(tài)。
[0043] 之后，由于在時(shí)刻a7光幕透光再次設(shè)置為ON后，接觸信號(hào)設(shè)置為ON向伺服電機(jī) 11提供電力，且制動(dòng)信號(hào)設(shè)置為ON制動(dòng)器17呈放開狀態(tài)，所以伺服電機(jī)11呈可隨時(shí)動(dòng)作 的待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)。
[0044] 壓力機(jī)IOb如果是小型的電動(dòng)壓力機(jī)的話，由于滑塊18面積小，所以可用光幕的 透光來對(duì)操作人員不在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行確定，但大型的電動(dòng)壓力機(jī)由于滑塊18的面積大， 所以有在已完全進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)下光幕透光的問題。
[0045] 從而，在這種大型沖壓機(jī)的情況下，實(shí)際進(jìn)行的是即便光幕透光也不會(huì)立刻呈待 機(jī)停止?fàn)顟B(tài)，通過目測確認(rèn)操作人員不在危險(xiǎn)區(qū)域，按圖3中未說明的專用的重置鍵后轉(zhuǎn) 為待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)的控制。
[0046] 5.關(guān)于安全一沖程中的待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)
[0047] 接著，用圖3和圖5對(duì)以往的電動(dòng)壓力機(jī)的安全一沖程中的待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行說 明。