專利名稱：數(shù)值控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可切換執(zhí)行位置控制和壓力控制的數(shù)值控制裝置以及數(shù)值控 制方法。
技術背景普遍公知的是對控制對象(用電動機驅動的可動部)從位置控制向壓力控 制切換或者從壓力控制向位置控制切換來進行控制的數(shù)值控制裝置。例如，在特開平3 -58821號公報(以下稱為專利文獻1)中，公開了在 控制注塑成型機的數(shù)值控制裝置中，可選擇將射出保壓工序時的控制設為控制 螺桿(可動部)的位置以及速度的位置控制、或者設為反饋控制螺桿的壓力的 壓力控制。根據(jù)此技術，在射出保壓工序時可進行壓力控制，而在緊接著該射 出保壓工序的計量工序中切換為位置控制可對螺桿的位置以及速度進行控制。另外，在特開2006- 122944號公^艮(以下稱為專利文獻2)中公開了在 用下模和固定到沖壓軸的上模夾住鈑金(工件)并進行加壓來加工該鈑金的沖 壓機床中，在用上模和下模夾住鈑金的壓力控制中采用模具緩沖機構裝置，并 用數(shù)值控制裝置來控制該模具緩沖機構裝置。該數(shù)值控制裝置，對驅動模具緩 沖機構部件的伺服電動機進行位置控制，將載置鈑金的下模和模具緩沖機構部 件保持在固定位置上，使沖壓軸下降。并且當檢測到上模與鈑金相接的位置時， 通過該檢測信號將驅動模具緩沖機構部件的伺服電動機的控制從位置控制切 換為壓力控制，控制為規(guī)定壓力進行沖壓加工。此外，在特開2006-7296號公報(以下稱為專利文獻3)中公開了在用 飼服電動機來驅動可動側金屬模的電動伺服沖壓機中，采用數(shù)值控制裝置等， 對由位置反饋控制求出的速度指令或者由位置、速度反饋控制得到的轉矩指令 與由壓力反饋控制求出的速度指令或者轉矩指令進行比較，選擇切換小的一方 進行控制。在上述專利文獻1以及專利文獻2所記載的技術中，預先決定從位置控制 向壓力控制的切換定時。在專利文獻l所記載的技術中，在射出保壓工序結束 并向下一工序轉移時，從壓力控制(或者位置、速度控制)切換為位置、速度控制，并預先決定其切換定時。另外在專利文獻2中記載的技術中，通過從檢 測沖壓軸位置的檢測器來的信號來進行從位置控制向壓力控制的切換。另夕卜，如專利文獻3記載的技術，采用選擇由位置控制求出的速度指令與 由壓力控制求出的速度指令中小的一方的方式，可以自動進行從位置控制向壓 力控制的切換，^f旦是卻不能立即執(zhí)行切換后的控制。圖1A-圖1C表示在將銷等部件A壓入設置到工件W的孔中后對部件A 施以一定時間以上希望的壓力的裝置例。將部件A定位在向設置到工件W的 孔壓入的位置后(參照圖1A),驅動飼服電動機M經由滾珠螺桿/螺母機構等 進給;f幾構B將部件A壓入到工件W的孔內。之后，在部件A上施加一定時間 以上希望的壓力(參照圖IB),將部件A嵌入到工件的孔內進行安裝(圖1C)。 在該飼服電動機M的驅動中需要位置控制和壓力控制，為此一直以來使用如 圖2結構的數(shù)值控制裝置。li值控制裝置，如圖2所示大致區(qū)分為數(shù)值控制部10和伺服控制部20。 在數(shù)值控制部10中程序分析處理部12順次讀出NC程序11的各程序塊指令 并進行分析，轉換為執(zhí)行數(shù)據(jù)，將其結果存儲到程序塊處理部13中。位置指 令/壓力指令處理部14從程序塊處理部13中讀出每一程序塊的執(zhí)行數(shù)據(jù)后， (1 )執(zhí)行位置指令中移動量的分配處理以及其加減速處理，將每一分配周期 的移動量作為位置指令輸出到伺服控制部20中，且(2)對壓力指令(指令的 壓力)進行分配處理，輸出到伺服控制部20中。另外，在程序塊結束判斷部14a中，判斷當前執(zhí)行中的l程序塊的指令內 的位置指令移動量是否全部傳送給來伺服控制部。如果全部傳送則向程序塊處 理部13通知該程序塊的處理已經結束。即，向程序塊處理部13通知在當前執(zhí) 行中的程序塊內的指令執(zhí)行已經結束。程序塊處理部13當接收該程序塊結束 通知時將下一程序塊指令的執(zhí)行數(shù)據(jù)轉交給位置指令/壓力指令處理部14。另一方面，伺服控制部20由構成位置閉環(huán)控制部的誤差計數(shù)器21、位置 增益Kp部22、比較器23、速度控制部24、電流控制部25以及壓力增益(force gain)部26 (構成壓力控制部)構成。用誤差計數(shù)器21計算由數(shù)值控制部10
指令的位置指令與從設置到飼服電動機等中的位置/速度檢測器來的位置反饋的差(位置偏差)，將其乘以位置增益Kp，求位置控制的速度指令Ca。另外，求由數(shù)值控制部IO輸出的壓力指令與來自壓力傳感器的壓力反饋 的差(壓力偏差)，將其乘以壓力增益來求壓力控制的速度指令Cb。在比較器 23中對位置控制的速度指令Ca和壓力控制的速度指令Cb進行比較，將其中 小的一方作為去往速度控制部24的速度指令。在速度控制部24中由該速度指 令和速度反饋值(未圖示)進行速度反饋控制，求用于驅動控制伺服電動機的 轉矩指令(電流指令)。如在上述專利文獻3中所述，上述數(shù)值控制裝置的結構一直以來是公知的 結構。在采用圖1所述的數(shù)值控制裝置對將圖1所示的銷等部件A壓入到工件 W的裝置進行控制時，生成如圖3所示的NC程序后使數(shù)值控制裝置來執(zhí)行。 在圖3所示的程序例中"O0001"是程序號，"N1 N6"順序號，"G100"是 壓力指令，"Q口口"是壓力指令，"G卯，，是絕對指令，"G01是直線插補指令","X口口"是指令位置，"F口口，，是移動速度。"G04"是停止(dwell)指令， 使停止時的狀態(tài)保持用代碼P表示的時間(250)。 "G91"是增量指令，"M30" 是程序結束指令。用順序號N1的程序塊指定希望的壓力值(QIO)。用順序號N2的程序塊 以速度(F500)進行位置控制來使部件A移動到向工件W的插入目標位置 (X30)。當部件A與工件W接觸使壓力上升時，數(shù)值控制裝置的伺服控制部 20切換為壓力控制，并進行保持希望壓力的控制。數(shù)值控制裝置的數(shù)值控制部10不論是否切換為壓力控制，都將順序號N2 程序的移動指令執(zhí)行到最后。之后，用順序號N3的程序塊還施加用G04指令 在P中指定的時間(250毫秒)的固定壓力。在順序號N4的程序塊中，以變量#5101讀出積存在伺服控制部20的誤差 計數(shù)器21中的伺服位置偏差量，并指令使該讀出的伺服位置偏差量的符號反 轉的值，因此，用最高速度(240000)也將積存的伺服位置偏差量設為0。由 此指令位置與實際位置一致。然后，執(zhí)行順序號N5的程序后通過位置控制返回到待機位置(XIOO.)。執(zhí)行了此程序時的位置與時間、實際壓力與時間的關系如圖4所示。如圖4所示，盡管用順序號N3指令為以希望壓力(Q10)施加250毫秒 的壓力，但是還多余進行了時間T4的壓力控制。這是由于下述的原因而產生 的即使在順序號N2程序塊中的位置控制的移動中切換成了壓力控制，也要 等到在該順序號N2程序塊的移動指令完成后才轉移至下一順序號N3的程序 塊處理。該剩余的時間T4表示從位置控制切換為壓力控制后到指令完成位置 控制的剩余移動量的時間。并且該時間T4不是固定的。這樣，即使用某程序塊從位置控制自動切換為壓力控制，也不是立即執(zhí)行 下一程序塊中的控制，所以存在不能實現(xiàn)作為目標的控制的問題。圖5是從位置控制向壓力控制切換進行控制的沖壓機床中的模具緩沖機 構的概要圖。如圖5所示，金屬模的下模2固定在沖壓機床的基座上。與該下模2相向， 上模l固定配置在沖壓軸(無圖示)上。通過采用了電動機及油壓、氣壓的沖 壓軸驅動源(無圖示)來驅動沖壓軸，并以固定的動作;漠式來驅動上模1來上 下運動。在下模2側設有分別用飼服電動機Md在圖中上下方向驅動的多個模具緩 沖機構部件6。在圖5中表示了設置2組模具緩沖機構部件6以及對應的模具 緩沖機構用飼服電動機Md的例子，不過也可以設置為3組以上，另外還可以 聯(lián)結多個模具緩沖機構部件6作為一體，通過1個模具緩沖機構用祠服電動機 來對其進行驅動。通過模具緩沖機構用的數(shù)值控制裝置5來驅動控制該模具緩 沖機構用飼服電動機Md。要進行沖壓加工的鈑金(工件)3被載置在模具緩沖機構部件6上，并配 置在下模2之上。另夕卜，檢測給予該鈑金3的壓力的壓力傳感器4設置在下模 2上，用該壓力傳感器4檢測出的壓力，被反饋到數(shù)值控制裝置5。此外，還 設有檢測上模1的位置即沖壓軸的位置的限位開關等傳感器7，該傳感器7的 輸出也被輸入到模具緩沖機構用的數(shù)值控制裝置5。在該模具緩沖機構用的數(shù)值控制裝置5中采用了圖2所示的數(shù)值控制裝 置，從位置控制切換到壓力控制或者相反來控制伺服電動機Md。在將進行沖壓加工的鈑金3載置在模具緩沖機構部件6上并配置在下模2
上的狀態(tài)下，數(shù)值控制裝置5，輸出位置指令以使模具緩沖機構部件6保持在 規(guī)定位置上，且輸出規(guī)定的壓力指令。可是，由于模具緩沖機構部件6被保持 在所指令的規(guī)定位置上，所以位置偏差為"0"或者非常小，由位置控制產生 的速度指令Ca (參照圖2)為"0"或者為小的值。另一方面，在鈑金3上沒 有施加來自上模l的壓力，用壓力檢測器4檢測出的壓力為"0"或者非常小 的值。因此，指令壓力和纟企測壓力的差(壓力偏差)大，其結果是，壓力控制 的速度指令Cb (參照圖2)成為大的值。由此，比較器23采用來自位置控制 的速度指令Ca (Ca<Cb)，進行位置控制。其結果是，伺服電動機Md以及模 具緩沖機構部件6被保持在指令位置，鈑金3也被保持在規(guī)定位置。因此，當驅動沖壓軸使上模1下降、上模1與鈑金3沖突時，模具緩沖機 構部件6下降，伺服電動機Md也移動。其結果是，位置偏差增大，由位置控 制產生的速度指令Ca增大。另一方面，由于上模1與鈑金3沖突，所以壓力 傳感器4的壓力增大，檢測壓力增大，其結果是壓力偏差減小，壓力控制的速 度指令Cb減小。其結果是，由于壓力控制的速度指令Cb比位置控制的速度 指令Ca小(Ca>Cb),所以比較器23選擇采用壓力控制的速度指令Cb，進行 壓力控制。即，由數(shù)值控制部10指令的向伺服電動機Md以及模具緩沖機構 部件6的位置指令的內容，為沖壓開始時上模1與下模2沒有相接的狀態(tài)的位 置(將該位置稱為沖壓開始位置)。但是，實際上由于上模1按壓鈑金3而下 降，所以伺服電動機Md的位置也從指令位置偏離。其結果是，只要上模l繼 續(xù)下降位置偏差就增大(即，由位置控制產生的速度指令Ca漸漸增大)，因 此采用壓力控制的速度指令Cb ( Ca>Cb ),進行壓力控制。而后，當上模l上升(其間伺服電動機Md頂起模具緩沖機構部件6，使 與指令壓力一致)并到達沖壓開始位置時，位置偏差為"0",由此切換為比較 器23采用位置控制的速度指令Ca ( Ca<Cb )。以后進行位置控制。如上所述地進行動作，但存在如下缺點，在上模l下降與鈑金3發(fā)生了沖 突時，該鈑金3受到的來自上模1的外力過大，瞬時發(fā)生過大壓力。為了防止該過壓力的發(fā)生，如果在鈑金3以及才莫具緩沖機構部件6受到來 自上模1的外力之前進行使模具緩沖機構部件6向下方躲避那樣移動的位置控 制，則上模l與模具緩沖機構部件6的相對速度下降，由此可以減小沖突時的
沖擊(過大壓力)。因此用傳感器檢測上模1與鈑金3相接之前的狀態(tài)，根據(jù) 這個檢測數(shù)值控制裝置5的數(shù)值控制部10 (圖2),開始伺服電動機Md的位 置控制，使模具緩沖機構部件6下降。圖6是表示來自此時的壓力傳感器4的壓力反饋值的時間上的變化圖。模 具緩沖機構部件6下降躲避，與上模l的相對速度變小，所以在壓力傳感器4 ^r測的壓力為了到達目標壓力要花費時間。其結果是產生如下問題，為從位置 控制切換為壓力控制要花費時間T2 (參照圖6)。為了解決此問題考慮了如下方法，通過最初將作為目標的壓力值設低來提 前從位置控制向壓力控制切換的點，在切換成壓力控制之后，進行使壓力指令 值緩緩上升的壓力控制。圖7是用于執(zhí)行這樣的壓力控制的向驅動模具緩沖機構部件6的伺服電動 機Md進行指令的NC程序的一例。在圖7中，"G1"是花費用P指令的時間 使Q指令的壓力上升的指令，"M200"是輔助功能的指令。圖8是表示執(zhí)行圖7的NC程序驅動伺服電動機Md控制模具緩沖機構6 時的上模1 (沖壓軸)與模具緩沖機構部件6的位置關系圖。在圖8中將橫軸 設為時間，將縱軸設為位置。另外，實線表示上模l的位置，單點劃線表示模 具緩沖機構部件的指令位置，虛線表示模具緩沖機構部件的實際位置(位置反 饋值)。模具緩沖機構部件6作為沖壓開始位置保持"300"的位置(進行位置控 制)。上模1下降，在時刻a用傳感器7檢測上模1,并將來自傳感器7的檢 測信號輸入到數(shù)值控制裝置5。于是，數(shù)值控制裝置5的數(shù)值控制部10開始 執(zhí)行圖7的NC程序。首先，執(zhí)行順序號N1的"G100Q10"，將Q-10的壓力指令從數(shù)值控制 部10向伺服控制部20輸出。接著，執(zhí)行順序號N2的"G01 G91 X- 150. F500"， 數(shù)值控制部10按每一分配周期求分配移動量，使以速度F = 500向負方向(下 降)移動150,輸出到伺服控制部20。于是，伺服控制部20的比較器23對位 置控制的速度指令Ca與壓力控制的速度指令Cb進行比較。最初因為上模1 沒有與鈑金3相接，所以來自壓力傳感器4的反饋值小，其結果是，壓力偏差 變大，速度指令Cb變大。另外在最初階段，模具緩沖機構部件6保持在沖壓
開始位置，位置偏差小，其結果是位置控制的速度指令Ca變小。因此(因為 Ca<Cb )最初通過進行位置控制，以速度F = 500驅動伺服電動機Md，模具緩 沖機構部件6在時刻a開始下降。因此，當上模l追上鈑金3以及模具緩沖機構部件6、并在時刻b發(fā)生上 模1與鈑金3的沖突時，如上所述位置偏差變大并且壓力偏差變小，所以壓力 控制的速度指令Cb比位置控制的速度指令Ca小(Ca>Cb),因此切換為壓力 控制。此時的壓力指令是由順序號N1的程序塊指令的Q= 10,進行壓力控制， 使與該壓力Q= IO—致。在圖9中虛線表示指令壓力，實線表示由壓力傳感器4反饋的壓力反饋值。 如圖9所示，進行壓力控制，使與指令壓力Q= IO—致。并且當用順序號N2 的程序塊指令的移動量"-150"的分配處理結束時，數(shù)值控制部IO的位置指 令/壓力指令處理部14，執(zhí)行下一順序號N3的程序塊指令。在分配處理用該 順序號N2的程序塊指令的移動量"-150"期間，以指令壓力Q10低的壓力 來執(zhí)行壓力控制。當結束移動量"-150"的分配處理時，執(zhí)行下一順序號N3的程序塊指 令。數(shù)值控制部10的位置指令/壓力指令處理部14,花費指令的時間P15進行 從指令壓力Q10緩緩上升到指令壓力Q100的壓力的分配處理，將其壓力指令 輸出到伺服控制部20。在伺服控制部20中接受該壓力指令進行壓力反饋控制， 如圖9所示，花費時間P-15將指令壓力從Q-10切換為Q-100。其間，向 模具緩沖機構部件6 (驅動伺服電動機Md)的位置指令被保持在先前指令的 位置(300- 150= 150)上。當結束執(zhí)行順序號N3的程序塊指令時，數(shù)值控制部10的位置指令/壓力 指令處理部14開始執(zhí)行順序號N4的程序塊指令，在到上模1最下點(位置 X5)之前，執(zhí)行以速度240000 (最高速度)移動的分配處理。當結束執(zhí)行該 順序號N4的程序塊指令時，執(zhí)行順序號N5的程序塊指令中的輔助功能M200, 在此狀態(tài)下成為在FIN信號返回來之前等待的狀態(tài)。其后，上模(沖壓軸)1到達最下點，模具緩沖機構部件6也到達最下點， 在上模l開始上升的時刻c (參照圖8)附近，位置偏差為"0"或者極小值。 因此從壓力控制切換為位置控制，模具緩沖機構部件6 (驅動伺服電動機Md)被保持在指令的位置(X5)成為停止狀態(tài)。然后，上模1上升，在時刻d用傳感器7檢測上模l的通過，其結果是， 當返回FIN信號時，執(zhí)行下一順序號N6的程序塊指令。這里，位置指令/壓 力指令處理部14進行位置的分配處理，使之以速度F = 500向作為沖壓開始位 置的X-300位置移動，將該位置指令輸出到伺服控制部20。此時，上模l上 升，與鈑金3、下模2以及模具緩沖機構部件6脫離，因此在伺服控制部20 中由于壓力偏差大、位置偏差小所以采用位置控制的速度指令Ca (<Cb),執(zhí) 行位置控制。而后，模具緩沖機構部件6，如圖8所示，被定位于初期的沖壓 開始位置(X300)并保持，在此狀態(tài)下NC程序的處理結束(M30)。如果執(zhí)行該圖7的NC程序來控制驅動模具緩沖機構部件6的伺服電動機 Md，因為可進^f亍如上述的動作，所以如圖9所示，可以防止鈑金3等的壓力 成為過大壓力。其結果是可使達到目標壓力之前的時間比圖6的情況有某程度 的縮短?？墒?，在順序號N2的程序塊處理結束之前不執(zhí)行其下一順序號N3 的程序塊指令，所以在到達作為目標的壓力之前需要在圖9中用T3表示的時 間。即，從切換為壓力控制到控制為目標壓力需要無效的時間T3。當移動的第2物體接近移動的第1物體并發(fā)生沖突時，在其沖突位置產生 偏移。即，上模(沖壓軸)l移動接近于移動的模具緩沖機構部件6以及鈑金 3并發(fā)生沖突時在其沖突位置發(fā)生偏移。如上所述產生當移動的第2物體與停 止的第1物體發(fā)生沖突時施加壓力過大的問題?？墒菫榱吮苊膺@個問題當一邊 使模具緩沖機構部件6以及鈑金3移動躲避、 一邊與移動過來的上模(沖壓模) 1沖突時，在其沖突位置發(fā)生偏移。因此，為了保證在使模具緩沖機構部件6 以及鈑金3移動期間與上才莫(沖壓軸)1發(fā)生沖突，需要指令足夠的躲開的移 動量(用順序號N2的程序塊來指令的移動量)?？墒?，當該移動量長時，在 分配處理該移動量、結束該指令程序塊的處理之前要花費時間，其結果是，在 執(zhí)行下一指令(輸出向目的壓力的指令)之前需要時間。即，在使模具緩沖機 構部件6躲開的躲避量分配處理結束之前的期間，如圖9所示為了控制為目標 壓力要花費時間T3。 發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的是提供在從位置控制切換為壓力控制時可立即轉移到 下一指令控制的數(shù)值控制裝置以及數(shù)值控制方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置具有控制伺服電動機的伺服 控制部，和根據(jù)NC程序向所述伺服控制部輸出位置指令以及壓力指令的數(shù)值 控制部。并且，所述伺服控制部，具有比較單元，其對進行壓力反饋控制而 得到的指令和進行位置反饋控制而得到的指令進行比較；控制切換單元，其根 據(jù)所述比較單元的比較結果，自動切換為壓力控制或者位置控制來控制所述祠 服電動機；和通知單元，判斷當前是位置控制中還是壓力控制中，并向所述數(shù) 值控制部通知。另外，所述數(shù)值控制部，具有切換執(zhí)行單元，其在執(zhí)行附加 了向壓力控制切換的指令的移動指令期間，當利用所述通知單元通知由所述伺 服控制部切換為壓力控制時，使該移動指令的動作在中途結束，并開始執(zhí)行所 述NC程序的下一指令。在使笫1軸與第2軸的速度同步、并將第1軸的移動指令以對應于第2 軸移動速度的值輸出到所述伺服控制部的同步動作中，進行了由所述控制切換 單元進行的向壓力控制切換時，結束所述同步，開始執(zhí)行NC程序的下一指令。所述切換執(zhí)行單元，可選擇取消執(zhí)行中的指令的剩余移動量、或者將執(zhí)行 中的指令剩余移動量 一舉輸出到伺服控制部。所述數(shù)值控制部，還具有下述單元在切換為壓力控制后，根據(jù)向所述伺 服控制部輸出的移動指令的移動量和從壓力控制切換為位置控制的目標位置 求指令移動量，并將該求出的指令移動量的移動指令輸出到所述伺服控制部的 單元，可以在所述目標位置附近自動從壓力控制切換為位置控制。所述切換執(zhí)行單元，在到達從壓力控制切換為位置控制的目標位置之前執(zhí) 行指令移動量的移動指令，在中途結束了該移動指令的動作時將剩余移動量一 舉輸出到伺服控制部。本發(fā)明的數(shù)值控制方法是基于具有如下各部的數(shù)值控制裝置的位置控制 和壓力控制的切換數(shù)值控制方法，該數(shù)值控制裝置具有伺服控制部，其比較 進行壓力反饋控制而得到的指令和進行位置反饋控制而得到的指令，根據(jù)其比 較結果自動地切換為壓力控制或者位置控制來控制伺服電動機；和數(shù)值控制 部，其根據(jù)NC程序向所述伺服控制部輸出位置指令以及壓力指令，所述數(shù)值 控制方法包含如下步驟由所述數(shù)值控制部向所述伺服控制部與壓力指令一起 輸出移動指令；以及當通過所述伺服控制部將位置控制在實施中切換為壓力控 制時，所述數(shù)值控制部中途結束當前執(zhí)行中的移動指令動作，執(zhí)行下一指令?？梢允沟?軸與第2軸的速度同步，將第1軸的移動指令以對應于第2 軸移動速度的值向伺服控制部輸出?？梢栽谳敵龅竭_從壓力控制切換為位置控制的目標位置之前的移動量的 移動指令并從位置控制切換為壓力控制時，在中途結束了該移動指令的動作后，將剩余移動量一舉輸出到伺服控制部?？梢栽谇袚Q為壓力控制后，根據(jù)向伺服控制部輸出的移動指令的移動量和 從壓力控制切換為位置控制的目標位置求指令移動量，并將該求出的指令移動 量的移動指令輸出到伺服控制部。根據(jù)本發(fā)明，在通過數(shù)值控制裝置對控制對象從位置控制向壓力控制切換 進行控制時可立即進行下一指令的控制，所以可省去無效的時間，可進行高精 度的壓力控制，并且能實現(xiàn)循環(huán)時間的縮短。


通過參照附圖對以下實施例進行說明，會使本發(fā)明上述以及其它的目的以 及特征變得清楚。在這些圖中圖l是將銷等部件壓入到工件中的裝置動作說明圖。圖2是^M立置控制切換為壓力控制或者/人壓力控制切換為位置控制后能 進行控制的現(xiàn)有數(shù)值控制裝置概要圖。圖3是在將銷等部件壓入到工件中的裝置的控制中所使用的現(xiàn)有NC程序 一例。圖4是圖3所示的NC程序的動作說明圖。圖5是沖壓機床中的模具緩沖機構裝置一例的概要圖，在這里的模具緩沖 機構用數(shù)值控制裝置中采用了本發(fā)明一實施方式的數(shù)值控制裝置。圖6是表示在現(xiàn)有沖壓機床的模具緩沖機構裝置中，在上模與模具緩沖機 構部件發(fā)生沖突時使模具緩沖機構部件向下方躱避，而在此時發(fā)生的壓力的變 化圖。圖7是上模與模具緩沖機構部件發(fā)生了沖突時、將壓力指令區(qū)分為低壓和 作為目標的高壓2段進行控制時的NC程序例。
圖8是表示執(zhí)行了圖7所示的NC程序時的上才莫(沖壓軸)位置、向模具 緩沖機構部件的位置指令、模具緩沖機構部件實際位置的相互關系圖。圖9是表示執(zhí)行了圖7所示的NC程序時的指令壓力與實際壓力(壓力反 饋值)圖。圖10是本發(fā)明數(shù)值控制裝置的 一 實施方式的概要方框圖。 圖ll是表示圖10的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的、位置控制與壓力控制的切換控 制處理的算法流程圖。圖12是圖11所示的流程的延續(xù)。 圖13是圖11所示的流程的延續(xù)。 圖14是圖11所示的流程的延續(xù)。圖15是用本發(fā)明的數(shù)值控制裝置控制將銷等部件壓入到工件中的裝置時 的NC程序的第1例。圖16是圖15所示的程序的動作說明圖。圖17是用本發(fā)明的數(shù)值控制裝置控制將銷等部件壓入到工件中的裝置時 的NC程序的第2例，通過該程序進行2段的壓力控制。 圖18是圖17所示的程序的動作說明圖。圖19是用本發(fā)明的數(shù)值控制裝置來控制沖壓機床中的模具緩沖機構裝置 時的NC程序例。圖20是表示用本發(fā)明的數(shù)值控制裝置來控制沖壓機床中的模具緩沖機構 裝置時的指令壓力和實際壓力(壓力反饋值)圖。圖21是以本發(fā)明數(shù)值控制裝置的別的實施方式來執(zhí)行的NC程序例。圖22是表示執(zhí)行了圖21所示的NC程序時的上模(沖壓軸)、向模具緩 沖機構部件的位置指令、模具緩沖機構部件實際位置的關系圖。圖23是沖壓機床中的模具緩沖機構裝置的其它例概要圖，在這里的模具 緩沖機構用數(shù)值控制裝置中采用了本發(fā)明別的實施方式的數(shù)值控制裝置。圖24表示在圖23所示的沖壓機床的模具緩沖機構裝置中，與上模速度同 步控制模具緩沖機構部件速度的、本發(fā)明數(shù)值控制裝置的其它實施方式的位置控制和壓力控制的切換控制處理的算法流程的一部分。
具體實施例方式
圖IO是本發(fā)明一實施方式的、可切換實施位置控制和壓力控制的數(shù)值控 制裝置的功能方框圖。該圖IO所示的數(shù)值控制裝置，在如下方面與圖2所示的現(xiàn)有數(shù)值控制裝 置相同用比較器23來比較位置控制的速度指令Ca和壓力控制的速度指令 Cb,選擇其中小的一方的速度指令，切換為位置控制或者壓力控制并實施。 但是圖10所示的數(shù)值控制裝置，在(1)用比較器23將比較的比較結果(即， 實施位置控制或實施壓力控制的狀態(tài))向數(shù)值控制部IO通知這點、以及(2) 數(shù)值控制部10的位置指令/壓力指令處理部14接收比較器23輸出的"比較結 果，，信號，根據(jù)該信號在其中途中斷在位置控制切換為壓力控制時執(zhí)行的位置 控制移動指令的分配處理，取消剩余的移動指令，執(zhí)行下一程序塊指令這點與 圖2所示的現(xiàn)有數(shù)值控制裝置不同。該圖10所示的數(shù)值控制裝置僅在上述2 點與圖2所示的數(shù)值控制裝置不同，所以對與圖2的凝:值控制裝置共用的構成 要素標注共用的附圖參照符號，省略其詳細的說明。此外，在圖10的數(shù)值控制裝置所使用的NC程序中設置有如下的指令代 碼，在位置控制中切換為壓力控制時在其中途中斷此時執(zhí)-f亍的位置控制移動指 令的分配處理，轉移到下一程序塊指令的執(zhí)行。本實施方式將這個代碼設為 "G102"。此外，還設有作為壓力指令的代碼"G100"、作為使壓力階段性變 更的指令的代碼"G10r，、另外作為對壓力控制時間進行指令的停止代碼(dwell code) "G04"。圖11~圖14是表示本實施方式的切換控制該位置控制與壓力控制的數(shù)值 控制裝置中的數(shù)值控制部10的處理器在位置指令/壓力指令處理部14中執(zhí)行 的處理算法的流程圖。執(zhí)行位置指令/壓力指令處理部14的處理的處理器，判斷是否將NC程序 的程序塊指令(分析并轉換為執(zhí)行數(shù)據(jù))從程序塊處理部13中讀出(步驟al )， 該讀出的程序塊指令是否是程序結束的指令(是否是"M30")(步驟a2)，是 否是壓力指令G100 (步驟a3 ),是否是變更指令G101 (步驟a4 )，是否是即 使在執(zhí)行中途中斷也轉移到下一程序塊指令的處理的指令G102 (步驟a5)， 是否是停止指令G04 (步驟a6 )，另外，是否是來自其它現(xiàn)有的某移動指令(步 驟a7)，如果這些判斷結果全是No，則將步驟al中讀出的程序塊指令與現(xiàn)有 同樣地執(zhí)行(步驟al5)。另一方面，在步驟a7中判斷為程序塊指令是移動指令時，根據(jù)該程序塊 所指令的移動指令的指令內容(直線插補、圓弧插補、速度、目標位置等)求 每一分配周期的移動量(步驟a8 ),進行加減速處理(步驟a9),進行(1 )剩 余移動量的更新處理、以及(2)指令的當前位置的更新處理(步驟a10)。在 該(1)剩余移動量的更新處理中，首先將用該程序塊指令的移動量存放在存 儲剩余移動量的寄存器中，之后，由存儲在該寄存器中的剩余移動量減去步驟 a9求出的輸出移動量，由此更新存儲在寄存器中的剩余移動量。另外，在(2) 當前位置的更新處理中，使存儲在寄存器中的當前位置加上步驟a9求出的輸 出移動量，由此，數(shù)值控制部10對伺服控制部20更新指令的位置。在上述步驟a10的更新處理之后緊接著將步驟a9中求出的輸出移動量輸 出到伺月良控制部20中(步驟all)。然后，判斷當前的剩余移動量是否為"0" (步驟al2)，如果剩余移動量不是"0"則返回到步驟a8。以下按每一分配周 期執(zhí)行從步驟a8至步驟a12的處理，求分配移動量進行加減速處理，將每一 分配周期的輸出移動量輸出到伺服控制部20。并且當剩余移動量成為"0"時 返回到步驟al。其步驟a15以及步驟a7 ~步驟a12的處理與現(xiàn)有的處理相同。 另一方面，當讀出的指令是"G100"時(步驟a3的判斷結果為Yes)進 行步驟al3以及步驟al4的處理。當讀出的指令是"G101"時(步驟a4的判 斷結果為Yes )進行步驟a16 ~步驟a20的處理(圖12 )。當讀出的指令是"G102" 時(步驟a5的判斷結果為Yes )進行步驟a21 ~步驟a29的處理(圖13 )。另 外，當讀出的指令是"G04"時(步驟a6的判斷結果為Yes)進行步驟a3 ~步 驟a33的處理(圖14)。因此，采用可切換實施該位置控制和壓力控制的圖IO的數(shù)值控制裝置， 對控制圖1所示的將銷等部件A壓入工件W的裝置的伺服電動機M的事例進 行說明。圖15是控制該裝置的NC程序的一例。該NC程序與圖3所示的現(xiàn)有NC 程序不同的點是順序號N2的程序塊。即，順序號N2的程序塊在圖3的狀況 中是"G90G01 X30.F500;，，，但是在圖15的狀況中將其變更為"G90 G102 X30.
F500;"。并且，該指令"G102"為如下的指令，當將表示執(zhí)行該程序塊指令 中從位置控制切換為壓力控制的信號從比較器23輸入到數(shù)值控制部10時，將 該程序塊移動指令的分配處理不實施到最后，在接收了該信號的時刻結束該程 序塊的處理，并開始下一程序塊指令的處理。即，該順序號N2的程序塊 "G90 G01 X30. F500;，，為以速度F500使X 軸(模具緩沖機構軸)移動到30位置的指令，當在分配其移動指令中從位置 控制切換為壓力控制時，指令為立即結束該程序塊指令的分配處理，執(zhí)行其 下一程序塊指令。數(shù)值控制部10的程序分析處理部12從NC程序讀取每一程序塊并轉換為 執(zhí)行數(shù)據(jù)，存儲在程序塊處理部13中。位置指令/壓力指令處理部14從程序 塊處理部13讀取1程序塊的數(shù)據(jù)(步驟al )，如上所述，判斷是否是程序結 束的指令(是否是"M30")(步驟a2),是否是壓力指令GIOO (步驟a3),是 否是壓力變更指令G101 (步驟a4),是否是即使在執(zhí)行中途也轉移到下一程 序塊指令的處理的指令G102 (步驟a5),是否是停止指令G04 (步驟a6),是 否是其它移動指令(步驟a7)。在圖15的NC程序中首先讀出順序號N1的"GIOO、 Q10"的指令，所以 從步驟a3轉移到步驟a13,在存儲輸出到伺服控制部20的壓力指令Qout的 寄存器中設置該程序塊所指令(Q10)的壓力"10" (Qout-lO)，將在該寄存 器中存儲的壓力指令Qout輸出到伺服控制部20中(步驟al3、 a14),并返回 到步驟al。此時，在伺服控制部20中將伺服電動機M保持在作業(yè)開始時的定 位位置，其結果是，位置偏差為"0"或者非常小的值，位置控制的速度指令 Ca是"0"或者小的值。另一方面，輸出壓力指令Q ( =10)，但是因為沒有 對壓力傳感器S施加壓力，所以從壓力傳感器S反饋的壓力為"0"或者小的 值，因此壓力偏差大，對該壓力偏差進行放大所得的壓力控制的速度指令Cb 為大的值(Ca<Cb )，其結果是比較器23選擇小的速度指令的位置控制的速度 指令Ca,祠服控制部20執(zhí)行位置控制。讀出下一順序號N2的程序塊。因為該程序塊指令是"G102"，所以從步 驟a5轉移到步驟a21，根據(jù)從伺服控制部20送來的"比較結果"信號，伺服 控制部20判斷當前是否是壓力控制中。如上所述因為最初是位置控制中(步 驟a21的判斷結果是No),所以轉移到步驟a22,根據(jù)該程序塊所指令的移動 量(向模具緩沖機構軸(X軸)的移動量)"30"以及速度F ( =500),求每 一分配周期的移動量并進行加減速處理后求輸出移動量，將該輸出移動量輸出 到伺服控制部20中(步驟a23 a25)。此外，更新當前位置以及剩余移動量， 判斷更新的剩余移動量是否為"0"(步驟a26)。該步驟a22 步驟a26的處理 與步驟a8 ~步驟a12的處理相同。當在步驟a26中判斷為剩余移動量不為"0"時，返回到步驟a21,在剩 余移動量更新為"0"之前，按每一分配周期執(zhí)行步驟a21 步驟a26的處理。 此間，用位置指令/壓力指令處理部14求每一分配周期的移動量并進行加減速 處理，使以速度F-500向正方向移動30,輸出到伺服控制部20中。伺服控制部20的比較器23對位置的速度指令Ca與壓力控制的速度指令 Cb進行比較。最初如上所述，來自壓力傳感器S的反饋值小，其結果是因為 壓力偏差大所以壓力控制的速度指令Cb大。另夕卜，伺服電動機M根據(jù)指令進 行移動，由此因為位置偏差小所以位置控制的速度指令Ca小(Ca<Cb)。其結 果是最初繼續(xù)執(zhí)行位置控制。部件A與工件W接觸，由壓力傳感器S反饋的檢測壓力增大，其結果是 壓力偏差減小。另一方面，部件A壓入工件W的孔內，伺服電動機M的移動 減速并停止，因此位置偏差增大。其結果是，壓力控制的速度指令(對壓力偏 差乘以增益的值)Cb比位置控制的速度指令(對位置偏差乘以增益的值)Ca 小(Ca〈Cb),伺服控制部20的比較器23采用壓力控制的速度指令Cb，切換 為壓力控制。當在步驟a21中數(shù)值控制部10的處理器檢測出切換為該壓力控制時，轉 移到步驟a27，判斷是否設定為一舉輸出剩余移動量。如果在步驟a27中判斷設定為一舉輸出剩余移動量，則將在此時刻存儲在 寄存器中的剩余移動量一舉輸出到伺服控制部20中，在存儲當前位置的寄存 器中加上該輸出的剩余移動量，進行當前位置的更新(步驟a28)，將存儲剩 余移動量的寄存器值置為"0"(步驟a29)。另一方面，如果在步驟a27中判 斷為沒有設定為一舉輸出剩余移動量，則不進行步驟a28的處理(不輸出剩余 移動量)，將存儲剩余移動量的寄存器值置為"0"(步驟a29)。
在步驟a26中判斷為剩余移動量為"0"時、或者在步驟a29中將存儲剩 余移動量的寄存器值置為"0"時，返回到步驟al,讀出下一程序塊(順序號 N3的程序塊)，執(zhí)行該讀出的程序塊所指令的處理。即，在利用位置控制對伺 服電動機Md進行控制的中途，當檢測出通過順序號N2的程序塊指令已切換 為壓力控制時，盡管還在該程序塊移動指令的移動中途，也會立即開始下一程 序塊的處理。此時，在存儲當前位置的寄存器中存儲從數(shù)值控制部10向伺服控制部20 所指令的位置。在伺服控制部20的誤差計數(shù)器21中存儲作為從該數(shù)值控制部 10向伺服控制部20所指令的位置與實際位置的差的位置偏差。下一順序號N3的程序塊指令是位置此時狀態(tài)的停止指令"G04",所以從 步驟a6轉移到步驟a30,將用該程序塊代碼P進行指令的時間T ( =250)除 以分配周期，求完成壓力上升的分配周期數(shù)count并設置在寄存器中(步驟 a30)，由存〗諸在寄存器中的分配周期數(shù)count減去1 (步驟31)。而后，判斷 在該寄存器中存儲的更新后的分配周期數(shù)count是否不為負(步驟a32),如果 不為負則到為負之前按每一分配周期反復步驟a31以及步驟a32的處理。當存儲在寄存器中的分配周期數(shù)count為負時(步驟a32的判斷結果為 Yes)，將存儲分配周期數(shù)count的寄存器置為"0"，返回到步驟al。即，將指 令的壓力(由順序號N1的程序塊所指令并設定在寄存器中的指令壓力Qout) 保持順序號N3的程序塊所指令的時間，伺服控制部20進行壓力反饋控制， 使與該指令壓力一致。順序號N4的程序塊之后的程序塊指令與圖3所示的現(xiàn)有程序例相同。即， 用變量#5101讀出積存在誤差寄存器中的伺服位置偏差量，將反轉了該讀出 的伺服位置偏差量符號的值向伺服控制部20指令，由此將積存的伺服位置偏 差量在最高速度(即，240000 )下設為"0"。因此，實際位置與指令位置一致。 另外在存儲當前位置的寄存器中也加上其移動指令，更新當前位置。然后，執(zhí) 行順序號N5的程序塊，以位置控制返回到待機位置(X100.)。執(zhí)行了該程序 時的位置與時間、實際壓力與時間的關系如圖16所示。如對該圖16與現(xiàn)有例圖4進行比較后所表明的，在位置控制中切換為壓 力控制時，數(shù)值控制部取消在執(zhí)行中程序塊(順序號N2的程序塊)的指令的
剩余移動量，結束程序塊的執(zhí)行并執(zhí)行下一程序塊的指令，所以在圖4中沒有 無效而不希望的時間T4,在基于下一程序塊所指令的"P250'，的目標時間250 毫秒間可進行將壓力保持在目標壓力的控制。
這樣根據(jù)本實施方式，可以正確控制壓力控制時間。另外，可以沒有如圖 4所示的時間T4的多余的時間，可有助于縮短循環(huán)時間。
如以上所述，在本實施方式中可以正確控制將壓力保持在目標壓力的時 間，所以還可以將目標壓力分為多個段，對各個目標壓力以指令時間幅度進行 壓力控制。
圖17的NC程序是將目標壓力分為2段來控制壓力的例子，相當于用圖 15的NC程序在該順序號N3和N4之間追加了順序號N31以及N32兩個程序 塊。
切換為壓力控制后，在順序號N3中保持為指令壓力(目標壓力)(Q10) 時間250毫秒后，執(zhí)行順序號N31的程序塊指令(步驟al a6，步驟a30-a33 )。 通過該順序號N31、 N32的程序塊指令保持為指令壓力(目標壓力)(Q20) 時間200毫秒，因此將壓力分為兩段，按分別設定的時間進行控制。
此外，如該實施方式那樣，在采用在伺服控制部的位置控制與壓力控制的 切換中采用以位置控制求出的速度指令與以壓力控制求出的速度指令中小的 一方的方式時，伺服控制部20用順序號N2的程序塊切換為壓力控制，由此 數(shù)值控制部取消了執(zhí)行中的順序號N2的程序塊的剩余移動量時，在順序號 N31的程序塊中在要增壓而擠入的階段，由位置控制求出的速度指令低于由壓 力控制求出的速度指令，其結果是，伺服控制部20返回到位置控制。此時， 不能得到希望的壓力(Q20)。
在這樣的情況下，將順序號N2的程序塊內的移動指令值設定為稍大，在 伺服控制部2 0切換為壓力控制時，可預先選擇為這樣的才莫式(圖13步驟a27 的判斷結果為Yes的模式)，數(shù)值控制部10將執(zhí)行中的順序號N2的程序塊的 剩余移動量一舉輸出到伺服控制部20。如果這樣，就才丸^f亍步驟a27以及步驟 a28的處理，積存足夠的伺服位置偏差量，其結果是，由位置控制求出的速度 指令變大，即使是在順序號N31的程序塊中要增壓而擠入，伺服控制部也不 會返回到位置控制而繼續(xù)壓力控制，所以可得到希望的壓力Q20。
圖18是表示通過執(zhí)行圖17所示的NC程序，伺服控制部20用順序號N2 的程序塊切換為壓力控制，數(shù)值控制部10將執(zhí);f于中的順序號N2的程序塊的 剩余移動量一舉輸出到伺服控制部20時的時間與位置的關系以及時間與實際 壓力的關系圖。
在將該壓力控制分為多段進行控制時，可以緩緩進行指令壓力的變動(增 加、減少)，而不是一舉進行。在緩緩變動指令壓力時使用代碼"G101"。例 如在圖17所示的NC程序中，將順序號N31的指令指令為"G101Q20P5", 因此成為花費5毫秒將指令壓力緩援上升到Q20的指令。此外，這點用在下 一模具緩沖機構裝置中適用了本發(fā)明時的例子進行詳細的說明。
接著，對在驅動圖5所示的沖壓機床的模具緩沖機構裝置的模具緩沖機構 部件6的伺服電動機Md的控制中適用了本發(fā)明時的實施方式進行說明。在該 實施方式中，圖5所示的模具緩沖機構用數(shù)值控制裝置5采用圖10所示的數(shù) 值控制裝置。
另外，用于本實施方式的模具緩沖機構控制的NC程序如圖19所示。圖 19所示的NC程序在順序號N2的程序塊指令是"G102 G91 X - 150. F500;" 的點上與順序號N2的程序塊指令是"G01 G91 X - 150. F500;"的圖7所示的 現(xiàn)有模具緩沖機構控制的NC程序不同。
在定位(例如在位置300的沖壓開始位置)的模具緩沖機構部件6上載置 了鈑金(工件)3的狀態(tài)下，使上模(沖壓軸)1下降。傳感器7檢測上模(沖 壓軸)1到達與鈑金(工件)3相接之前的規(guī)定位置。當數(shù)值控制裝置5接收 來自該傳感器7的檢測信號時，數(shù)值控制裝置5開始執(zhí)行圖19所示的NC程 序。
數(shù)值控制部10的程序分析處理部12,從NC程序讀取每一程序塊，將其 轉換為執(zhí)行數(shù)據(jù)并存儲在程序塊處理部13中。位置指令/壓力指令處理部14 從程序塊處理部13中讀出1程序塊的數(shù)據(jù)，如上所述判斷這個數(shù)據(jù)是否是程 序結束的指令(是否是"M30")(步驟a2 )，是否是壓力指令G100 (步驟a3 ), 是否是壓力變更指令G101 (步驟a4),是否是即使在執(zhí)行中途也轉移到下一 程序塊指令的處理的指令G102 (步驟a5 ),是否是保持壓力的期間的指令G04 (步驟a6)，是否是其它移動指令(步驟a7)。
在圖19的NC程序中最初讀入順序號N1的"G100 Q10"的指令，所以 步驟a3的判斷結果為Yes，從步驟a3轉移到步驟a13,在存儲輸出到伺服控 制部20的壓力指令Qout的寄存器中存儲該程序塊所指令(Q10 )的壓力"10" (Qout= 10),將存儲的壓力指令Qout輸出到伺服控制部20中(步驟a13、 a14)，并返回到步驟al。
此時，在伺服控制部20中將驅動模具緩沖機構部件6的伺服電動機M保 持在指令的定位位置，位置偏差為"0"或者非常小的值，位置控制的速度指 令Ca是"0"或者小的值。另一方面，還輸出壓力指令Q ( =10),但是因為 上模(沖壓軸)1沒有與鈑金(工件)3、模具緩沖機構部件6以及下模2相 接，所以從壓力傳感器4反饋的值為"0"或者小的值，其結果是，壓力偏差 變大，其結果是,對該壓力偏差乘以增益所得的壓力控制的速度指令Cb為大 的值(Ca<Cb)，由此比較器23選擇小的一方的、位置控制的速度指令Ca， 伺服控制部20執(zhí)行位置控制。
接著讀入的順序號N2的程序塊指令是"G102"，所以步驟a5的判斷結果 是Yes，從步驟a5轉移到步驟a21。并且，根據(jù)從伺服控制部20送來的"比 較結果，，信號來判斷伺服控制部20是否在壓力控制中。如上所述，因為最初 是位置控制中(步驟a21的判斷結果是No)所以轉移到步驟a22，根據(jù)該程序 塊所指令的移動量(向模具緩沖機構軸(X軸)的移動量)"-150"以及速度 F( =500)求每一分配周期的移動量，進行加減速處理，求輸出移動量。并且， 將該輸出移動量輸出到伺服控制部20中，此外還更新當前位置以及剩余移動 量，然后判斷該更新的剩余移動量是否是"0"(步驟a26)。該步驟a21 步驟 a26的處理與步驟a8 ~步驟a12的處理相同。
如果更新的剩余移動量不是"0"則返回到步驟a21,在剩余移動量更新 為"0"之前，按每一周期執(zhí)行步驟a21 步驟a26的處理。其間，求每一分 配周期的移動量，使以速度F-500向負方向(下方向)移動150，進行加減 速處理，輸出到伺l良控制部20。
伺服控制部20的比較器23對位置控制的速度指令Ca和壓力控制的速度 指令Cb進行比較。最初如上所述，上模1沒有與鈑金3相接，所以來自壓力 傳感器4的反饋值小，其結果是壓力偏差大，因此速度指令Cb大。另外，驅
動模具緩沖機構部件6的伺服電動機Md根據(jù)指令來移動由此位置偏差小，因 此位置控制的速度指令Ca小(Ca<Cb)。其結果是最初繼續(xù)成為位置控制。
可是，上模(沖壓軸)1的下降速度比順序號N2的程序塊所指令的模具 緩沖機構部件的下降速度F - 500快，所以上模1追上鈑金(工件)3以及模 具緩沖機構部件6，對鈑金3、模具緩沖機構部件6以及下模2進行按壓。其 結果是，從壓力傳感器反饋的檢測壓力增大，壓力偏差減小。另一方面，模具 緩沖機構部件6以與上模(沖壓軸)1的下降速度相同的速度按下，所以伺服 電動機Md的速度比指令速度快，其結果是位置偏差增大。因此，壓力控制的 速度指令(對壓力偏差乘以增益的值)Cb比位置控制的速度指令(對位置偏 差乘以增益的值Ca)大(Ca>Cb)，其結果是伺服控制部20的比較器23采用 壓力控制的速度指令Cb,切換為壓力控制。
當數(shù)值控制部10的處理器在步驟a21中檢測已轉換為該壓力控制時，轉 移到步驟a27，判斷是否設定為將剩余移動量一舉輸出。如果設定為將剩余移 動量一舉輸出，則在此時刻將存儲到寄存器中的剩余移動量一舉輸出到伺月良控 制部20中，且在存儲當前位置的寄存器內加上該輸出的剩余移動量進行當前 位置的更新(步驟a28 )，將存儲剩余移動量的寄存器的值置為"0"(步驟a29 )。 另一方面，如果沒有^L定為將剩余移動量一舉輸出，則不進行步驟a28的處理 (不輸出剩余移動量)，將存儲剩余移動量的寄存器的值置為"0"(步驟a29)。
在步驟a26中判斷為剩余移動量為"0"時、以及在步驟a29中將存儲剩 余移動量的寄存器值置為"0"時，返回到步驟al,讀出下一程序塊(順序號 N3的程序塊)，執(zhí)行該讀出的程序塊所指令的處理。即，當通過順序號N2的 程序塊指令檢測出在利用位置控制來控制伺服電動機Md的中途切換為壓力 控制時，盡管還在該程序塊移動指令的移動中途也立即開始下一程序塊的處 理。
此時，在存儲當前位置的寄存器中存儲從數(shù)值控制部10向伺服控制部20 所指令的位置。另外，在伺服控制部20的誤差計數(shù)器21中存儲作為從該數(shù)值 控制部10向伺服控制部20所指令的位置與實際位置的差的位置偏差。
下一順序號N3的程序塊指令是使壓力指令值變化的"Gior的指令，步
驟a4的判斷結果為Yes,從步驟a4轉移到步驟a16。
首先，將用該程序塊代碼P進行指令的壓力上升時間T ( = 15 )除以分配 周期，求完成壓力上升的分配周期數(shù)count并設置在寄存器中，用下式求在該 分配周期數(shù)count中從當前指令壓力Qout ( = 10 )上升到該程序塊所指令的壓 力Qcom ( - 100 )的平均1分配周期的壓力增加量AQ (步驟a16 )。
△Q = ( Qcom - Qout) /count
接著，通過存儲在寄存器中的當前壓力指令Qout加上壓力增加量AQ來 更新壓力指令Qout，并將更新的壓力指令Qout存儲在寄存器中。此外通過由 存儲在寄存器中的分配周期數(shù)count減去1來更新分配周期數(shù)count,將該更 新的分配周期數(shù)count存儲在寄存器中(步驟al7)。并且判斷在該寄存器中存 儲的分配周期數(shù)count是否為負值(步驟a18 ),如果不為負則將存儲在寄存器 中的壓力指令Qout輸出到伺服控制部20中(步驟al9)。
在伺服控制部20中已經切換為壓力控制，所以才艮據(jù)該新指令的壓力指令 來進行壓力控制。以下，在分配周期數(shù)count成為負之前按每一分配周期實施 步驟al7至步驟a19的處理。當用步驟a18檢測分配周期數(shù)count為負時，轉 移到步驟a20,將存儲分配周期數(shù)count的寄存器置為"0"返回到步驟al。在 分配周期數(shù)count為負的時刻，輸出到伺服控制部的壓力指令值，達到該順序 號N3所指令的指令壓力"Q100" Qout =100。
此外，在切換為該壓力控制時執(zhí)行的順序號N3的程序塊中，同時也輸入 控制周邊機器等的指令，因此在切換為壓力控制的時刻，也可以進行周邊機器 等的控制。
在圖20中虛線表示實施方式中的指令壓力，實線表示從壓力傳感器4反 饋的壓力反饋值。
如圖20所示，當伺服控制部20從位置控制切換為壓力控制時，指令壓力 向著作為目標的指令壓力立即開始上升，在經過了指令的時間P ( = 15)的時 刻，指令壓力達到作為目標的壓力Q ( = 100 )。將該圖20與圖9進行比較就 會明白，根據(jù)本實施方式，縮短了到達目標指令壓力之前的時間。
在下一順序號N4的程序塊的指令"Gor是通常的直線插補指令，所以 步驟a7的判斷結果為Yes,從步驟a7轉移到步驟a8，執(zhí)行上述的步驟a8以 下的處理。該程序塊的指令是以速度240000 (最高速度)移動到與上模1 (沖
壓軸)最下點對應的最下點位置X ( = 5)(絕對位置)的指令。因此，由指令 位置X ( = 5 )減去當前位置(存儲在寄存器中的、到伺服控制部20的當前時 刻前的指令位置)求移動量，根據(jù)該移動量和指令位置"F240000"求每一分 配廚期的移動量，將加減速處理了求出的每一分配周期的移動量作為移動指令 輸出。
而后，當剩余移動量為"0"時返回到步驟al,執(zhí)行下一順序號N5的程 序塊指令的輔助功能M200,在此狀態(tài)下在FIN信號返回之前為等待狀態(tài)。
此外在此實施方式中，花費設定規(guī)定時間將指令壓力從低壓力變更為作為 目標的高壓力，不過因為還存在一旦轉移到低壓力的壓力控制后即使立即發(fā)出 作為目標的高壓力的壓力指令，也可以將壓力過沖抑制在很小，所以在這樣的 情況下，轉移到低壓力的壓力控制后，可以立即發(fā)出作為目標的高壓力的壓力 指令。
之后，上模l到達最下點，模具緩沖機構部件6也到達最下點，在上模l 的上升開始點附近，位置偏差為"0"或者極小值，所以切換為位置控制，模 具緩沖機構部件6 (伺服電動機Md)保持在指令的位置X = 5，為停止狀態(tài)。
上模1到達了最下點后該上才莫1上升，但是在模具緩沖機構部件6上沒有 由上模l附加外力，所以位置偏差保持"0"或者極小值。因此，位置控制的 速度指令Ca比壓力控制的速度指令Cb小(Ca<Cb )，所以模具緩沖機構部件 6保持在該位置X-5。
而后，當上模l(沖壓軸)上升，用傳感器7檢測上模1的通過并返回FIN 時，執(zhí)行下一順序號N6的程序塊指令(移動指令)。因為是移動指令所以步 驟a7的判斷結果為Yes,通過步驟a8 ~步驟a12的處理來進行分配處理，使 以速度F500向作為沖壓開始位置的X300位置移動，該移動指令向伺力良控制 部20輸出。此時，上模1上升，從鈑金3、下模2以及模具緩沖機構部件6 上離開，所以在伺服控制部20中因為壓力偏差大、位置偏差小，所以采用位 置控制的速度指令Ca執(zhí)行位置控制。模具緩沖機構部件6定位在初期的沖壓 開始位置X-300并保持。
當完成在初期沖壓開始位置X- 300之前的移動指令的輸出、剩余移動量 為"0"時(步驟a12的判斷結果為Yes),返回到步驟al并讀出下一順序號
N7的程序塊指令。該程序塊指令用"M30"作為程序結束，所以在步驟a2中 判斷這個，結束此NC程序的處理。此外，在上述實施方式中，用圖19的順序號N3的程序塊指令來進行對 目標壓力的指令，用下一順序號N4的程序塊指令進行在從壓力控制向位置控 制切換的位置之前的移動指令。可是，如圖21所示，沒有圖19所示的順序號 N4的指令程序塊，可以將順序號N2的程序塊指令作為從壓力控制向位置控 制切換的位置之前的移動指令(X-5)，且在該程序塊執(zhí)行中切換為壓力控制 時一舉輸出剩余移動量。此時的上模(沖壓軸)1、模具緩沖機構指令位置以 及模具緩沖機構實際位置(模具緩沖機構部件6的實際位置)的相互關系如圖 22所示。另夕卜，上模1與模具緩沖機構部件6沖突時的壓力，依存于上模1與模具 緩沖機構部件6的相對速度的部分大。即，如果相對速度大則沖突時的壓力變 高，相反如果相對速度小則沖突時的壓力變低。因為上模l的速度根據(jù)超調等 來變更，所以為了減少沖突時得到的壓力的移動而要使相對速度一定時，需要 根據(jù)上模1的速度來調整模具緩沖機構的速度。與其根據(jù)上模1的速度來變更 程序指令，不如在模具緩沖機構裝置中如圖23設置檢測上模(沖壓軸)1的 位置以及速度的位置/速度檢測器8,從該位置/速度檢測器8取入上模1的速 度信息。而后，將圖19的順序號N2的程序塊做成以下這樣的指令。在此方 法中，使上模1與模具緩沖機構部件6同步，不需要根據(jù)速度來變更程序而容 易進行控制。N2G110G91 X - 150. F250;在執(zhí)行這樣的同步動作的程序中，如果是上模時常超出與希望壓力相符的 相對速度以上的速度這樣的裝置時，則只要從最初指令與希望壓力相符的相對 速度即可。與此相對，在上模以比與希望壓力相符的相對速度慢的速度進行動作、可 能有發(fā)生沖突的裝置中，如與現(xiàn)有技術相關在前面進行了說明的那樣，最初進 行低的壓力指令，在切換為壓力控制之后使壓力指令上升進行提高壓力的控 制。在這樣的情況下，模具緩沖機構部件6的指令移動距離根據(jù)上模1的速度 而不同，所以指令移動距離，在上模l以最高速度進行動作時必需指令上模l
與模具緩沖機構部件6用于沖突的距離以上的值。此時當上模1以低速動作時， 從模具緩沖機構部件6移動開始到沖突的移動距離變短、沖突后的剩余移動量 變長，所以在結束執(zhí)行與沖突后同步移動的程序塊指令之前花費時間。作為解 決這個問題的方法，只要以伺服控制部成為壓力控制的狀態(tài)來結束同步動作并 轉移到執(zhí)行下一程序塊指令即可。即，進行此同步控制的處理，將圖11~14 所示的數(shù)值控制部IO的處理器的處理，置換為圖24、圖12~圖14所示的處 理。具體來說，加入了判斷讀入的程序塊指令是否為"G110"和與該指令"G110" 對應的處理的步驟a100 ~步驟a105。當讀入"G110"執(zhí)^f亍時(步驟a100)，處理器首先判斷是否與讀入來自位 置/速度檢測器8的速度信息的程序塊所指令的速度指令F(在上述程序例中為 F-250)的方向一致(步驟al01),如果不一致則將指令的速度設為"0"(步 驟al05)，如果一致，則將從該位置/速度檢測器8取入的速度信息設為外部速 度信息Fm (步驟a102)。而后，對該外部速度信息Fm和該程序塊所指令的 速度(F = 250)進行比較(步驟al03)。其結果是，在外部速度信息Fm比該 程序塊所指令的速度F大時(Fm>F ),將速度指令設為Fm - F (步驟a104 ) 轉移到步驟a21。這里，上模l與模具緩沖機構部件的相對速度為該程序塊所 指令的速度F ( = 250 )。另 一方面，在該程序塊所指令的速度F比外部速度信息Fm大時(Fm<F )， 將速度指令設為"0"轉移到步驟a21。由此，上模1與才莫具緩沖機構部件6 的相對速度為比該程序塊所指令的速度F小的外部速度信息Fm。其結果是， 上模1與模具緩沖機構部件6的相對速度始終為比該程序塊所指令的速度F 小的值，在此狀態(tài)下上才莫1與模具緩沖機構部件6沖突時不會發(fā)生大的壓力。 此外，在上述的各實施方式中，在從位置控制切換為壓力控制時，用參數(shù) 等預先設定選擇取消剩余移動量還是一舉輸出。取代這個，在圖19以及圖 21所示的程序例中，例如可以在順序號N2的程序塊指令中，取消剩余移動量 時設置指令PO，在一舉輸出剩余移動量時設置指令P1。此外，在取消剩余移 動量時將"G102"代碼、在一舉輸出剩余移動量時將"G103"代碼包含在圖 19以及圖21程序中的順序號N2的程序塊指令中，可以選擇取消剩余移動量 或者一舉輸出剩余移動量。 此外，在上述實施方式中，作為自動從位置控制向壓力控制、或者從壓力控制向位置控制切換的方法，對位置反饋控制的速度指令Ca與壓力反饋控制 的速度指令Cb進行比較，并切換為小的速度指令一方的控制?？墒?，如專利 文獻3所記載的那樣，用比較器來對利用位置反饋控制以及速度反饋控制求出 的轉矩指令、和利用壓力反饋控制求出的轉矩指令(調整壓力反饋增益，使與轉矩指令對應)進行比較，在自動切換為其小的一方的轉矩指令的控制時，也 可適用本發(fā)明。
權利要求
1. 一種數(shù)值控制裝置，具有控制伺服電動機的伺服控制部和根據(jù)NC 程序向所述伺服控制部輸出位置指令以及壓力指令的數(shù)值控制部，其中， 所述伺服控制部，具有比較單元，其對進行壓力反饋控制而得到的指令和進行位置反饋控制而得 到的指令進行比較；控制切換單元，其根據(jù)所述比較單元的比較結果自動切換為壓力控制或者 位置控制，控制所述祠服電動機；和通知單元，判斷當前是位置控制中還是壓力控制中，并通知所述數(shù)值控制部，另外，所述數(shù)值控制部，具有切換執(zhí)行單元，其在執(zhí)行附加了向壓力控制切換的指令的移動指令期間， 當通過所述通知單元通知已由所述伺服控制部切換為壓力控制時，使該移動指 令的動作在中途結束，并開始執(zhí)行所述NC程序的下一指令。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 用所述比較單元進行比較的是進行壓力反饋控制得到的第1速度指令和進行位置反饋控制得到的第2速度指令，并且，如果所述比較單元判斷為所述笫1速度指令比所述第2速度指令還小，則 所述控制切換單元切換為壓力控制來對伺服電動機進行控制，相反，如果所述 比較單元判斷為所述第2速度指令比所述第1速度指令還小，則所述控制切換 單元切換為位置控制來對伺服電動機進行控制。
3. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于，在使第1軸與第2軸的速度同步并將第1軸的移動指令以對應于第2軸移 動速度的值輸出到所述伺服控制部的同步動作中，進行了向所述控制切換單元 的壓力控制切換時，結束所述同步，開始執(zhí)-f于NC程序的下一指令。
4. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 所述切換執(zhí)行單元,可選擇取消執(zhí)行中的指令剩余移動量、或者將執(zhí)行中的指令剩余移動量 一舉輸出到伺服控制部。
5. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于，所述數(shù)值控制部還具有在切換為壓力控制后根據(jù)向所述伺服控制部輸出 的移動指令的移動量和從壓力控制切換為位置控制的目標位置求指令移動量、 并將其求出的指令移動量的移動指令輸出到所述伺服控制部的單元，在所述目標位置附近自動從壓力控制切換為位置控制。
6. 根據(jù)權利要求l所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 所述切換執(zhí)行單元，在到達從壓力控制切換為位置控制的目標位置之前執(zhí)行指令移動量的移動指令，在中途結束了該移動指令的動作時將剩余移動量一 舉輸出到伺服控制部。
7. —種位置控制與壓力控制的切換數(shù)值控制方法，其基于具有如下各部 的數(shù)值控制裝置伺服控制部，其比較進行壓力反饋控制而得到的指令和進行 位置反饋控制而得到的指令，根據(jù)其比較結果自動地切換為壓力控制或者位置 控制，來對伺服電動機進行控制；和數(shù)值控制部，其根據(jù)NC程序向所述伺服 控制部輸出位置指令以及壓力指令，包含如下步驟由所述數(shù)值控制部與壓力指令一起向所述伺服控制部輸出移動指令的步 驟；以及當通過所述伺服控制部將位置控制在實施中切換為壓力控制時，所述數(shù)值 控制部在中途結束當前執(zhí)行中的移動指令動作并執(zhí)行下一指令的步驟。
8. 根據(jù)權利要求7所述的位置控制與壓力控制的切換數(shù)值控制方法，其 特征在于，使第1軸與第2軸的速度同步，并將第1軸的移動指令以對應于第2軸移 動速度的值向伺服控制部輸出。
9. 根據(jù)權利要求7所述的位置控制與壓力控制的切換數(shù)值控制方法，其 特征在于，在輸出到達從壓力控制切換為位置控制的目標位置之前的移動量的移動 指令并從位置控制已切換為壓力控制時，在中途結束該移動指令的動作后，將 剩余移動量 一 舉輸出到伺服控制部。
10. 根據(jù)權利要求7所述的位置控制與壓力控制的切換數(shù)值控制方法，其 特征在于，在切換為壓力控制后，根據(jù)向伺服控制部輸出的移動指令的移動量和從壓 力控制切換為位置控制的目標位置求指令移動量，并將其求出的指令移動量的 移動指令輸出到伺服控制部。
全文摘要
在數(shù)值控制裝置中，采用壓力反饋控制得到的指令和位置反饋控制得到的指令中小的一方，自動切換壓力控制和位置控制來對伺服電動機進行控制。通過移動指令在移動中切換為壓力控制時，在其中途使該移動指令的輸出結束，執(zhí)行下一程序塊(block)的指令，立即開始下一指令的壓力控制。由此，可以消除無效的時間，縮短作業(yè)的循環(huán)時間。
文檔編號G05B19/18GK101122789SQ20071014023
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月6日 優(yōu)先權日2006年8月8日
發(fā)明者大西靖史, 菱川哲夫, 辻川敬介 申請人:發(fā)那科株式會社