專(zhuān)利名稱(chēng)：沖壓機(jī)械中的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和連續(xù)加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)中使用的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，詳細(xì)說(shuō)，涉及在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)中使用的沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
歷來(lái)，一般在沖壓機(jī)中，作為沖頭的驅(qū)動(dòng)源有使用伺服電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)源。在這樣的沖壓機(jī)等的沖壓機(jī)械的沖壓加工中，因?yàn)樵诩庸ぶ邪l(fā)生極大的噪聲，因此希望盡可能減少這種噪聲。
這樣的沖壓加工中噪聲的發(fā)生原理十分復(fù)雜，因工件的材質(zhì)、板厚其他各種條件而不同，但是由于沖頭的沖壓速度快時(shí)噪聲大、沖壓速度慢時(shí)噪聲小，另外，如果沖壓速度一定的話，負(fù)荷輕時(shí)噪聲小，負(fù)荷重時(shí)噪聲大，這些已經(jīng)公知。
上述的現(xiàn)有技術(shù)，在日本國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利公報(bào)的特開(kāi)2001-62591號(hào)以及特開(kāi)2001-62596號(hào)公報(bào)中公開(kāi)。
但是，現(xiàn)有的電動(dòng)式?jīng)_壓機(jī)，因?yàn)槔缡褂眠B桿和飛輪等機(jī)構(gòu)發(fā)生加工所需要的轉(zhuǎn)矩，因此由于該機(jī)械的慣性成為使沖頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)減慢的原因，另外，在這之外，伺服電動(dòng)機(jī)的主軸和使沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸，通過(guò)齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，不可避免會(huì)發(fā)生由于該動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)引起的損失或者延遲。因此，即使控制伺服電動(dòng)機(jī)的速度來(lái)追隨沖頭的驅(qū)動(dòng)速度也十分困難，不適合對(duì)于沖頭的速度控制。
由此，在現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)椴还茇?fù)荷的輕重把沖壓速度設(shè)定為幾乎一定，所以如果為降低噪聲而把沖壓速度設(shè)定低的話，則會(huì)大幅度降低工作效率。另一方面，從工作效率的要求把沖壓速度設(shè)定的高的話，則會(huì)發(fā)生大的噪聲。結(jié)果，存在低噪聲化和工作效率不能并存的問(wèn)題。
另外，在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，根據(jù)板厚、材質(zhì)在油壓沖壓系統(tǒng)中切換預(yù)定的沖壓模式，由此來(lái)圖謀降低噪聲和維持沖壓速度的并存。為此需要高速處理的硬、軟等復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
另一方面，一般，在沖壓機(jī)中，作為沖頭驅(qū)動(dòng)源有使用油壓的油壓式驅(qū)動(dòng)源和使用伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)源。另外，在沖壓機(jī)中，有例如步?jīng)_等利用同一沖壓模具連續(xù)沖壓工件進(jìn)行加工的，在這樣的連續(xù)沖壓加工中，圖謀沖頭的高速化。
但是，現(xiàn)有的油壓式?jīng)_壓機(jī)，因?yàn)槭鞘褂糜蛪?、使用切換閥使沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此比之電氣控制來(lái)說(shuō)響應(yīng)性差，不可避免對(duì)于控制指令產(chǎn)生延遲，因此，不適合沖頭的高速化。
進(jìn)而，因?yàn)樵谏鲜龅默F(xiàn)有技術(shù)中不管負(fù)荷的輕重，沖壓速度設(shè)定為幾乎一定，所以如果為降低噪聲而把沖壓速度低設(shè)定的話，則會(huì)大幅降低工作效率；另一方面，從工作效率的要求把沖壓速度設(shè)定的高的話，則會(huì)發(fā)生大的噪聲，結(jié)果，存在低噪聲化和工作效率不能并存的問(wèn)題。
因此，試設(shè)想不利用例如連桿和飛輪等的機(jī)構(gòu)、另外也不通過(guò)齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，使用伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸。于是通過(guò)使用這樣的伺服電動(dòng)機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)，可以根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度，由此，可以謀求低噪聲和工作效率的并存。
但是，為發(fā)生加工所需要的轉(zhuǎn)矩，比較使用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合和不使用(通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng))的場(chǎng)合，在使用沖壓機(jī)的沖壓加工中，因?yàn)槌黾邮箾_頭上下運(yùn)動(dòng)的高速動(dòng)作用的運(yùn)動(dòng)能量外還需要沖壓加工時(shí)的大的沖壓能量，因此在直接驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合需要大的額定容量的伺服電動(dòng)機(jī)。
于是，對(duì)于通過(guò)這樣的伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸，需要供給伺服電動(dòng)機(jī)高速動(dòng)作用的電能以及沖壓用的電能，因此不可避免使伺服電動(dòng)機(jī)用的控制電路的峰值功率變得很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題而提出的，其第一目的是提供一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能消除上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問(wèn)題，不使用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)和齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，通過(guò)根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度實(shí)現(xiàn)低噪聲化，而且，可以防止只在相當(dāng)于動(dòng)作軸一側(cè)的機(jī)械各部分發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。
本發(fā)明的第二目的是提供一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能消除上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問(wèn)題，通過(guò)根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度，謀求低噪聲化和工作效率的并存。
本發(fā)明的第三目的是提供一種沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能消除上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問(wèn)題，作為沖頭的驅(qū)動(dòng)源使用伺服電動(dòng)機(jī)，而且，通過(guò)不使用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)和齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，在原理上無(wú)驅(qū)動(dòng)力傳遞的延遲，也不發(fā)生控制延遲，由此可以謀求響應(yīng)性好而實(shí)現(xiàn)高速化。
本發(fā)明的第四目的是提供一種沖壓機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能消除上述現(xiàn)有技術(shù)具有的問(wèn)題，通過(guò)根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度，在能夠謀求低噪聲化和工作效率的并存的同時(shí)，降低伺服電動(dòng)機(jī)用的控制電路的峰值功率。
為實(shí)現(xiàn)上述第一目的，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第一方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括沖頭；使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸；以及一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)，它們作為所述沖頭的動(dòng)力源的伺服電動(dòng)機(jī)，通過(guò)合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力，在上述的結(jié)構(gòu)中，使上述一對(duì)雙伺服電動(dòng)機(jī)相互以鏡像對(duì)稱(chēng)構(gòu)成；使上述一對(duì)雙伺服電動(dòng)機(jī)在所述動(dòng)作軸的兩端相互相對(duì)設(shè)置；通過(guò)使上述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)作為一體動(dòng)作，上述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作軸，使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第二方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第一方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，通過(guò)用同一門(mén)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的一方的伺服電動(dòng)機(jī)用的伺服放大器的電源部和另一方的伺服電動(dòng)機(jī)用的伺服放大器的電源部使所述兩伺服電動(dòng)機(jī)作為一體動(dòng)作。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第三方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第一方面或第二方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；因?yàn)椴焕脵C(jī)構(gòu)的慣性發(fā)生需要的沖頭壓力，因此在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷的話，根據(jù)該負(fù)荷兩伺服電動(dòng)機(jī)的速度減小。由此，使所述沖頭的下降速度減小。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第四方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第一方面到第三方面中的任何一個(gè)方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸由偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第五方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第一方面到第四方面中的任何一個(gè)方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各轉(zhuǎn)子，在所述偏心軸的左右各端延長(zhǎng)部的周?chē)?，分別在外周上嵌裝沿圓周方向以規(guī)定間隔裝備偶數(shù)個(gè)用作磁極的磁鐵的套筒；所述左右兩套筒的磁極位置(磁極用磁鐵的圓周方向位置)以相互鏡像對(duì)稱(chēng)定位，分別用襯套固定；所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各定子，在所述各轉(zhuǎn)子上分別外裝卷繞三相電樞線圈的外筒；在左右兩外筒的三相電樞線圈的圓周方向位置以成為相互鏡像對(duì)稱(chēng)那樣定位，在所述偏心軸的左右的支持架上分別固定。
根據(jù)上述第一到第五方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)槭褂每梢园l(fā)生必要的沖頭壓力的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作軸那樣構(gòu)成，不使用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)和齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，所以可以根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度。
進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)低噪聲化，而且可以防止只在相當(dāng)于動(dòng)作軸一側(cè)的機(jī)械各部分發(fā)生變形，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。
為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第六方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，采用使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力；在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷時(shí)，通過(guò)根據(jù)該負(fù)荷減小電動(dòng)機(jī)的速度降低沖頭的下降速度的伺服電動(dòng)機(jī)。通過(guò)所述伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸那樣構(gòu)成。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第七方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，采用在使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸的兩端相互相對(duì)配置的，而且合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力，在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷時(shí)，通過(guò)根據(jù)該負(fù)荷減小電動(dòng)機(jī)的速度降低沖頭的下降速度的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)。通過(guò)使所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)作為一體動(dòng)作，直接驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作軸那樣構(gòu)成。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第八方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第六方面或者第七方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，用偏心軸構(gòu)成使沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸，所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為主軸構(gòu)成。
根據(jù)上述第六到第八方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)樵跊_頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷時(shí)，采用使沖頭的下降速度降低的伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸那樣構(gòu)成，所以可以根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度。由此，可以實(shí)現(xiàn)低噪聲化和工作效率的并存。
為實(shí)現(xiàn)上述第三目的，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第九方面的沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用通過(guò)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸那樣構(gòu)成，沖頭在沖壓加工所需要的規(guī)定的下降端位置和從該位置返回的沖頭的下端部離開(kāi)工件上面的位置之間上下運(yùn)動(dòng)那樣，通過(guò)所述伺服電動(dòng)機(jī)，使所述動(dòng)作軸只在相當(dāng)于沖頭的該兩位置之間的角度范圍內(nèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)的沖壓加工這樣構(gòu)成。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第十方面的沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用在使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸的兩端相互相對(duì)設(shè)置的而且通過(guò)合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸那樣構(gòu)成，沖頭在沖壓加工所需要的規(guī)定的下降端位置和從該位置返回的沖頭的下端部離開(kāi)工件上面的位置之間上下運(yùn)動(dòng)那樣，通過(guò)所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)，使所述動(dòng)作軸只在相當(dāng)于沖頭的該兩位置之間的角度范圍內(nèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)的沖壓加工這樣構(gòu)成。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第十一方面的沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在所述第九方面或者第十方面的連續(xù)加工系統(tǒng)中，所述伺服電動(dòng)機(jī)是使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩、不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第十二方面的沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在所述第九方面或者第十方面的連續(xù)加工系統(tǒng)中，用偏心軸構(gòu)成使沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸，所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為主軸構(gòu)成。
根據(jù)上述第九到第十二方面的的連續(xù)加工系統(tǒng)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用伺服電動(dòng)機(jī)使動(dòng)作軸只在相當(dāng)于沖頭的所述兩位置間的角度范圍連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)加工那樣構(gòu)成，所以可以不使用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)和齒輪等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸。因此，可以實(shí)現(xiàn)在原理上無(wú)驅(qū)動(dòng)力的傳遞延遲、不發(fā)生控制延遲、因此響應(yīng)性好的高速化。
為實(shí)現(xiàn)上述第四目的，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第十三方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)中，作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用通過(guò)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸那樣構(gòu)成。在所述伺服電動(dòng)機(jī)的控制用功率驅(qū)動(dòng)器的前段，設(shè)置通過(guò)截止高頻電流成分而抑制峰值電流的電抗器、和供給由于抑制其峰值電流而不足的電能的電容器。
根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的第十四方面的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在所述第十三方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，所述電容器是供給由于抑制所述峰值電流而不足的高速動(dòng)作用的電能和/或沖壓用的電能的沖壓機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
根據(jù)上述第十三和十四方面的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)在伺服電動(dòng)機(jī)的控制用功率驅(qū)動(dòng)器的前段設(shè)置通過(guò)截止高頻電流成分而抑制電流的電抗器、和供給由于抑制其峰值電流而不足的電能的電容器的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)加減沖壓速度，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)低噪聲化和工作效率并存。因此，可以降低伺服電動(dòng)機(jī)用控制電路的功率。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))的一個(gè)實(shí)施例的要部的縱斷面圖。
圖2是表示圖1所示要部的右側(cè)面圖。
圖3是表示圖1的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)它的伺服放大器的結(jié)構(gòu)例的接線圖。
圖4A、圖4B、圖4C是表示偏心軸的偏心軸部(沖頭)的動(dòng)作區(qū)域的說(shuō)明圖。
圖5是表示伺服電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的例子的圖。
圖6是表示無(wú)工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的圖。
圖7A是表示基于圖6的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)的圖。
圖7B是表示基于圖6的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性的圖。
圖8是表示以小直徑?jīng)_孔沖壓薄板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的圖。
圖9A是表示基于圖8的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)的圖。
圖9B是表示基于圖8的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性的圖。
圖10是表示以大直徑?jīng)_孔沖壓薄板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的圖。
圖11A是表示基于圖10的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)的圖。
圖11B是表示基于圖10的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性的圖。
圖12是表示以小直徑?jīng)_孔沖壓厚板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的圖。
圖13A是表示基于圖12的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)的圖。
圖13B是表示基于圖12的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性的圖。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))的另一個(gè)實(shí)施例的要部的縱斷面圖。
圖15是表示圖14所示要部的右側(cè)面圖。
圖16是表示圖14的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)它的伺服放大器的結(jié)構(gòu)例的接線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))的一個(gè)實(shí)施例的要部的縱斷面圖，圖2是其右側(cè)面圖，該沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))1是在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10中使用的。
轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10，在平行豎立設(shè)置的支架11a、11b上設(shè)置的軸承部12a、12b上軸支撐偏心軸20。在位于支架11a、11b之間大致中央的偏心軸20的偏心軸部20e上，通過(guò)連桿21安裝沖頭22，通過(guò)偏心軸20的旋轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿21使沖頭22沿沖頭導(dǎo)管23上下運(yùn)動(dòng)，在沖頭22下端安裝的撞針24也和沖頭22一體上下運(yùn)動(dòng)。于是，在沖頭22下降時(shí)，撞針24按壓在轉(zhuǎn)塔25上安裝的沖壓模具26，沖壓工件。
另外，偏心軸20的兩端延長(zhǎng)部20a、20b從支架11a、11b向外方延伸，以該延長(zhǎng)部20a、20b作為電動(dòng)機(jī)主軸31a、31b的伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b分別安裝在支架11a、11b的外側(cè)。
伺服電動(dòng)機(jī)30a以偏心軸20的延長(zhǎng)部20a為電動(dòng)機(jī)主軸31a構(gòu)成。即，通過(guò)在偏心軸20的延長(zhǎng)部20a的周?chē)谕庵苌锨堆b沿圓周方向以規(guī)定間隔(90°間隔)裝備偶數(shù)個(gè)(4個(gè))用作磁極的磁鐵(永磁鐵)32a的套筒33a，用襯套34a固定，構(gòu)成轉(zhuǎn)子35a。于是，成為該轉(zhuǎn)子35a的中心軸的偏心軸20的延長(zhǎng)部20a是電動(dòng)機(jī)主軸31a自身。因此，伺服電動(dòng)機(jī)30a沿延長(zhǎng)部20a實(shí)質(zhì)上使用偏心軸20作為轉(zhuǎn)子35a。
另外，伺服電動(dòng)機(jī)30a，在轉(zhuǎn)子35a上外裝卷繞三相電樞線圈Ua、Va、Wa的外筒36a，在支架11a上固定，由此構(gòu)成定子(固定子)37a。
另一方面，伺服電動(dòng)機(jī)30b，和伺服電動(dòng)機(jī)30a同樣，以偏心軸20的延長(zhǎng)部20b為電動(dòng)機(jī)主軸31b構(gòu)成。即，通過(guò)在偏心軸20的延長(zhǎng)部20b的周?chē)?，在外周上嵌裝沿圓周方向以規(guī)定間隔(90°間隔)裝備偶數(shù)個(gè)(4個(gè))用作磁極的磁鐵(永磁鐵)32b的套筒33b，用襯套34b固定，構(gòu)成轉(zhuǎn)子35b。于是，成為該轉(zhuǎn)子35b的中心軸的偏心軸20的延長(zhǎng)部20b是電動(dòng)機(jī)主軸31b自身。因此，伺服電動(dòng)機(jī)30b沿延長(zhǎng)部20b實(shí)質(zhì)上使用偏心軸20作為轉(zhuǎn)子35b。
另外，伺服電動(dòng)機(jī)30b，在轉(zhuǎn)子35b上外裝卷繞三相電樞線圈Ub、Vb、Wb的外筒36b，在支架11b上固定，由此構(gòu)成定子(固定子)37b。
這樣，伺服電動(dòng)機(jī)30a和伺服電動(dòng)機(jī)30b是同樣的電動(dòng)機(jī)，但是互相鏡像對(duì)稱(chēng)構(gòu)成，除鏡像對(duì)稱(chēng)這一點(diǎn)外，互相完全相同，因?yàn)榛ハ嗟霓D(zhuǎn)子35a、轉(zhuǎn)子35b一體構(gòu)成，因此檢測(cè)轉(zhuǎn)子35a、轉(zhuǎn)子35b轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器38只設(shè)置在一方共用，另外，具有互相相同的速度轉(zhuǎn)矩特性，通過(guò)合成使用基于該速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩，具有發(fā)生需要的沖頭壓力的性能。
即，伺服電動(dòng)機(jī)30a的轉(zhuǎn)子35a的磁極位置(磁極用磁鐵32a的圓周方向位置)和伺服電動(dòng)機(jī)30b的轉(zhuǎn)子35b的磁極位置(磁極用磁鐵32b的圓周方向位置)互相鏡像對(duì)稱(chēng)定位安裝，另外，伺服電動(dòng)機(jī)30a的三相電樞線圈Ua、Va、Wa的圓周方向位置和伺服電動(dòng)機(jī)30b的三相電樞線圈Ub、Vb、Wb的圓周方向位置互相鏡像對(duì)稱(chēng)定位安裝。
因此，如圖3所示，作為伺服電動(dòng)機(jī)30a的控制電路的伺服放大器40a的功率驅(qū)動(dòng)器42a和作為伺服電動(dòng)機(jī)30b的控制電路的伺服放大器40b的功率驅(qū)動(dòng)器42b用同一門(mén)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的話，在伺服電動(dòng)機(jī)30a和伺服電動(dòng)機(jī)30b上只流過(guò)同相位、同一電流值的三相交流電流，因此伺服電動(dòng)機(jī)30a的轉(zhuǎn)矩矢量和伺服電動(dòng)機(jī)30b的轉(zhuǎn)矩矢量同相位、相同，因此，伺服電動(dòng)機(jī)30a和伺服電動(dòng)機(jī)30b的合成轉(zhuǎn)矩正確地成為兩伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的轉(zhuǎn)矩和。這一關(guān)系，伺服電動(dòng)機(jī)30a和伺服電動(dòng)機(jī)30b如圖1、圖3所示分體構(gòu)成，但是如后述圖14、圖16那樣作為三相并聯(lián)電路一體構(gòu)成，也完全相同。
伺服放大器40a，如圖3所示，由對(duì)三相商用交流電源進(jìn)行A-D變換的變換器41a和功率驅(qū)動(dòng)器42a和在功率驅(qū)動(dòng)器42a的前段設(shè)置的通過(guò)截止高頻電流成分抑制峰值電流的電抗器43a及容量大的蓄電用的電容器44a構(gòu)成，通過(guò)用門(mén)信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)器42a的6個(gè)功率晶體管Q，使用功率驅(qū)動(dòng)器42a的三相交流輸出驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)30a。在功率驅(qū)動(dòng)器42a的各功率晶體管Q上連接用于流過(guò)在伺服電動(dòng)機(jī)30a的減速期間中發(fā)生的再生電流的二極管D，再生電流流入電容器44a作為再生功率積蓄。電容器44a使用該再生功率，供給由于電抗器43a對(duì)峰值電流的抑制的不足電能即高速動(dòng)作用的電能和/或沖壓用的電能。另外，伺服放大器40b也和伺服放大器40a完全同樣構(gòu)成。
通過(guò)這樣的伺服放大器40a、40b的控制，伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b，通過(guò)使偏心軸20的偏心軸部20e在相當(dāng)于沖頭22位于沖壓加工中所需要的規(guī)定的下降端位置的L位置(參照?qǐng)D4A到圖4C)和相當(dāng)于從該位置返回、位于沖頭22下端的撞針24離開(kāi)沖壓模具26上面的上升端位置的H位置(參照?qǐng)D4A到圖4C)之間上下運(yùn)動(dòng)那樣，使偏心軸20只在相當(dāng)于L、H兩位置間的角度范圍θ往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行工件的加工。
如圖4A所示，相當(dāng)于沖頭22的下降端位置的偏心軸20的偏心軸部20e的L位置，設(shè)定在由偏心軸20的偏心量E(偏心軸20的軸線和偏心軸部20e的軸線的距離)決定的可以在全上下運(yùn)動(dòng)的行程的下死點(diǎn)B稍微跟前上方，另外，相當(dāng)于沖頭22的上升端位置的偏心軸20的偏心軸部20e的H位置設(shè)定在比沖頭22的可以全上下運(yùn)動(dòng)的行程的中間高度M稍微下方。即，偏心軸20的上述往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍θ也通過(guò)使用的沖壓模具26的行程設(shè)定為約40°～60°左右。
另外，如圖4B所示，伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b，在更換模具時(shí)，在轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)等時(shí)，偏心軸20的偏心軸部20e(即沖頭22)被定位在上死點(diǎn)T。然后伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b伴隨加工開(kāi)始，通過(guò)使偏心軸20的偏心軸部20e在從該上死點(diǎn)T到相當(dāng)于沖頭22的下降端位置的L位置運(yùn)動(dòng)使沖頭22下降、進(jìn)行第一次沖壓加工后，返回到相當(dāng)于沖頭22的上升端位置的H位置，在該位置使沖頭22等待，在第二次以后的沖壓加工中，使偏心軸20的偏心軸部20e在H位置和L位置間的上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)角度范圍θ內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
再有，在偏心軸20的偏心軸部20e的全圓周轉(zhuǎn)動(dòng)范圍中，如已經(jīng)在圖4B所示只使用一側(cè)半圓周數(shù)量的話，存在由于在開(kāi)始時(shí)不能均勻地使用潤(rùn)滑油普遍潤(rùn)滑而產(chǎn)生不適合的可能。為避免這樣的不適合，使伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b根據(jù)需要如圖4C也使用相對(duì)側(cè)的半圓周那樣構(gòu)成。最好例如在更換模具的場(chǎng)合或者每次轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，或者對(duì)應(yīng)每預(yù)先決定的沖壓次數(shù)等，自動(dòng)地進(jìn)行這樣的圖4B所示側(cè)和圖4C所示側(cè)的切換。
此外，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10，如上所述，因?yàn)橐粚?duì)伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b分別安裝在支架11a、11b的外側(cè)，因此不會(huì)只在相當(dāng)于偏心軸20的一側(cè)的機(jī)械各部產(chǎn)生變形。即，例如把伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b作為三相并聯(lián)電路一體構(gòu)成的1臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)(30)也可以只安裝在一側(cè)的支架11a或11b的外側(cè)，但是在這一場(chǎng)合，因?yàn)橛捎谒欧妱?dòng)機(jī)(30)的重量引起的應(yīng)力只由一側(cè)的支架11a或11b承受，因此在兩支架11a、11b上會(huì)產(chǎn)生變形，另外，會(huì)產(chǎn)生由于伺服電動(dòng)機(jī)(30)的發(fā)熱引起的熱的不均勻產(chǎn)生的變形，再有，因?yàn)檩S承部12a、12b的應(yīng)力也互相不同，因此需要謀求應(yīng)對(duì)這些的對(duì)策。但是，在該轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10的場(chǎng)合，具有無(wú)這樣的應(yīng)力變形、熱也被分散、平均化的優(yōu)點(diǎn)，因此可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。
如上所述，伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b直接驅(qū)動(dòng)偏心軸20，在相當(dāng)于沖頭22的下降端位置的L位置和相當(dāng)于上升端位置的H位置之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)角度范圍θ連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)加工外，對(duì)于沖頭22的高速化也極為有效。
下面，使用圖5到圖13B所示說(shuō)明圖說(shuō)明上述實(shí)施例的作用。
圖5表示伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的速度轉(zhuǎn)矩特性的例①、②，該圖表示根據(jù)沖頭22承受的負(fù)荷大小，在發(fā)生該負(fù)荷的大小所需要的沖頭22的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之外，還表示伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b可以運(yùn)轉(zhuǎn)的速度上限。
如從圖5所知，伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b，因?yàn)樵跊_頭22承受的負(fù)荷輕時(shí)需要的轉(zhuǎn)矩小，所以不降低沖頭22的驅(qū)動(dòng)速度加速?zèng)_壓速度，另一方面，因?yàn)樵跊_頭22承受的負(fù)荷重時(shí)需要的轉(zhuǎn)矩變大，所以降低沖頭22的驅(qū)動(dòng)速度減慢沖壓速度。原來(lái)，在沖壓加工中的噪聲的發(fā)生，根據(jù)工件的材質(zhì)、板厚及其他各種條件有各種各樣，但公知的是沖頭的驅(qū)動(dòng)沖壓速度快時(shí)噪聲大，沖壓速度越慢噪聲越小，另外，沖壓速度一定的話，負(fù)荷輕時(shí)噪聲小，負(fù)荷越重噪聲越大。因此，如圖5所示的伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的速度轉(zhuǎn)矩特性，隨著負(fù)荷加重降低沖頭速度，噪音也就隨著降下來(lái)。而且，這樣的沖頭速度的降低，不妨礙工作效率，這從以下所示對(duì)于各種工件的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及基于這些數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)可以明白。
圖6表示無(wú)工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，圖7A表示基于該實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)，圖7B表示其沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性。
如圖6、圖7A、圖7B所示，在沒(méi)有工件的時(shí)候，在沖頭22的1周期的前半周期中，速度曲線和轉(zhuǎn)矩曲線兩者都在正轉(zhuǎn)方向上上升，保持一定值，由此，沖頭位置曲線從上升端位置(相當(dāng)于H位置)到下降端位置(相當(dāng)于L位置)實(shí)質(zhì)上均勻下降。接著，在沖頭22的1周期的后半周期中，速度曲線和轉(zhuǎn)矩曲線兩者都在反轉(zhuǎn)方向上上升，保持一定值，由此，沖頭位置曲線從下降端位置(相當(dāng)于L位置)到上升端位置(相當(dāng)于H位置)實(shí)質(zhì)上均勻上升。
圖8表示以小直徑?jīng)_孔沖壓薄板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，圖9A是表示基于該數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)，圖9B表示其沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性。
如圖8到圖9B所示，在用小直徑?jīng)_孔沖壓薄板工件時(shí)，在沖頭22的1周期的前半周期中的舉動(dòng)和圖6到圖7B的場(chǎng)合不同。即，初始動(dòng)作和圖6到圖7B的場(chǎng)合相同，速度曲線和轉(zhuǎn)矩曲線兩者都在正轉(zhuǎn)方向上上升，成為一定值，由此，沖頭位置曲線從上升端位置(相當(dāng)于H位置)開(kāi)始實(shí)質(zhì)上均勻下降。但是，沖頭22下端的撞針24壓入沖壓模具26、通過(guò)其尖端抵觸工件的上面受到來(lái)自工件的負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)矩曲線急劇上升，同時(shí)速度曲線減小，伴隨這一點(diǎn)沖頭位置曲線的下降變緩(慢)。然后，沖壓模具26的尖端下降到工件下面跟前受到來(lái)自工件的負(fù)荷急減的話，則轉(zhuǎn)矩曲線急劇下降，同時(shí)速度曲線超過(guò)應(yīng)該返回速度減少數(shù)量的上述一定值而加速，伴隨這一點(diǎn)，沖頭位置曲線也加速下降速度。其后，在沖頭22的1周期的后半周期中，和圖6到圖7B的場(chǎng)合同樣，沖頭位置曲線從下降端位置(相當(dāng)于L位置)到上升端位置(相當(dāng)于H位置)實(shí)質(zhì)上均勻上升。
圖10表示以大直徑?jīng)_孔沖壓相同薄板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，圖11A表示基于該數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)，圖11B表示其沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性。
如圖10到圖11B所示，在用大直徑?jīng)_孔沖壓薄板工件時(shí)，在沖頭22的1周期的前半周期中的舉動(dòng)和圖8到圖9B的場(chǎng)合不同。即，初始動(dòng)作和圖8到圖9B的場(chǎng)合相同，速度曲線和轉(zhuǎn)矩曲線兩者都在正轉(zhuǎn)方向上上升，成為一定值，由此，沖頭位置曲線從上升端(相當(dāng)于H位置)開(kāi)始實(shí)質(zhì)上均勻下降。但是，沖頭22下端的撞針24壓入沖壓模具26、受到來(lái)自工件的負(fù)荷時(shí)，比圖8到圖9B的場(chǎng)合，因?yàn)闆_孔的直徑大，所以從工件受的負(fù)荷大，因此，轉(zhuǎn)矩曲線比圖8到圖9B的場(chǎng)合作大地上升，同時(shí)速度曲線比圖8到圖9B的場(chǎng)合作大地減小，伴隨這一點(diǎn)，沖頭位置曲線的下降比圖8到圖9B的場(chǎng)合緩(慢)得多。然后，沖壓模具26的尖端下降到工件下面跟前，從工件受到的負(fù)荷急減的話，轉(zhuǎn)矩曲線急劇下降，同時(shí)速度曲線比應(yīng)該返回速度減小數(shù)量的圖8到圖9B的場(chǎng)合作大地加速，伴隨這一點(diǎn)，沖頭位置曲線也比圖8到圖9B的場(chǎng)合作大地加速下降速度。其后，在沖頭22的1周期的后半周期中，和圖8到圖9B的場(chǎng)合同樣，沖頭位置曲線從下降端位置(相當(dāng)于L位置)到上升端位置(相當(dāng)于H位置)實(shí)質(zhì)上均勻上升。
圖12表示以小直徑?jīng)_孔沖壓厚板工件時(shí)的沖壓加工的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，圖13A表示基于該數(shù)據(jù)的特征抽出波形數(shù)據(jù)，圖13B表示其沖壓轉(zhuǎn)矩速度特性。
如圖12到圖13B所示，在用小直徑?jīng)_孔沖壓厚板工件時(shí)，比圖8到圖9B的場(chǎng)合，因?yàn)楣ぜ陌搴穸群瘢允艿焦ぜ呢?fù)荷大，因此在沖頭22的1周期的前半周期中的舉動(dòng)和圖8到圖9B的場(chǎng)合不同，但是和圖10到圖11B的場(chǎng)合相比的話，無(wú)多大差別。
這樣，根據(jù)沖頭22承受的負(fù)荷的大小，速度曲線減小，沖頭位置曲線的下降變緩(慢)的話，因?yàn)槌^(guò)一定值就加速應(yīng)該返回其速度減小數(shù)量的速度曲線，沖頭位置曲線也加速下降速度，所以由負(fù)荷引起的沖頭速度的降低作為在沖頭22的1周期中的加減速被吸收、消除，因此，通過(guò)沖頭22的1周期需要的時(shí)間實(shí)質(zhì)上沒(méi)有變化，不會(huì)妨礙沖頭22的高速化。
這樣的電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性，可以如下說(shuō)明。電動(dòng)機(jī)是把供給的電能變換為作用在負(fù)荷上的能量的裝置，在伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的場(chǎng)合，供給的電能通過(guò)伺服放大器40a、40b被決定容量，另外也受電源電壓的限制，不能施加電源電壓以上的電壓。
另一方面，作用在負(fù)荷上的能，即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，在伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的場(chǎng)合，因?yàn)樵谑箾_頭22下降的適宜加速度的正轉(zhuǎn)和使沖頭22上升的適宜加速度的反轉(zhuǎn)的重復(fù)周期的沖頭下降動(dòng)作中，是執(zhí)行沖壓的沖壓動(dòng)作，可分為發(fā)生沖頭22的動(dòng)能用的轉(zhuǎn)矩和發(fā)生沖壓加壓力用的轉(zhuǎn)矩。
在這樣的場(chǎng)合，加速度十分低的話(沖頭22的上下運(yùn)動(dòng)慢的話)，因?yàn)榘l(fā)生動(dòng)能用的轉(zhuǎn)矩小，所以可以利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的幾乎全部作為加壓力發(fā)生用的轉(zhuǎn)矩。因此，即使由于工件的板厚、材質(zhì)等的條件要求大的加壓力，也可以充分發(fā)生該加壓力，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)生動(dòng)能用的轉(zhuǎn)矩不足，對(duì)沖頭22的速度施加影響。
對(duì)此，因?yàn)樵趯?shí)際中從工作效率等出發(fā)要求某種程度高的加速度(沖頭22的上下運(yùn)動(dòng)快)，因此限制了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中可以作為加壓力發(fā)生用的轉(zhuǎn)矩。因此，在由于工件的板厚、材質(zhì)等的條件要求大的加壓力時(shí)，為發(fā)生該加壓力而使用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大部分，發(fā)生動(dòng)能用的轉(zhuǎn)矩不足，不能維持沖頭22的下降速度，沖頭22的下降速度就減速。
但是，正是這種沖頭22的下降速度減速才是對(duì)伴隨沖壓加工的沖壓動(dòng)作的噪聲、震動(dòng)的低噪聲化、低震動(dòng)化極為有用的特性。即，由于工件的板厚、材質(zhì)等的條件要求的加壓力(加壓噸數(shù))比較小時(shí)，因?yàn)闆_頭22的下降速度的速度降低小，所以輕負(fù)荷的沖壓動(dòng)作比較快，另外在要求的加壓力(加壓噸數(shù))比較大時(shí)，因?yàn)闆_頭22的下降速度的速度降低大，所以重負(fù)荷的沖壓動(dòng)作比較慢，而且，這樣的沖壓速度的變動(dòng)，因?yàn)楦鶕?jù)所要求的加壓力(加壓噸數(shù))自動(dòng)決定，所以不需要根據(jù)沖壓噸數(shù)的沖壓模式(沖頭22的下降模式)的指令。即，通過(guò)不維持沖頭22的下降速度，可以自動(dòng)生成最適合的沖壓模式(沖頭22的下降模式)。
反過(guò)來(lái)說(shuō)，決定由伺服放大器40a、40b供給的電能的容量的伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，對(duì)應(yīng)在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10中要處理的工件的種類(lèi)，通過(guò)設(shè)定使用的伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的速度轉(zhuǎn)矩特性，使成為生成從輕負(fù)荷到重負(fù)荷最合適的沖壓模式(沖頭22的下降模式)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)伴隨沖壓加工的沖壓動(dòng)作的噪聲、震動(dòng)的低噪聲化、低震動(dòng)化。
這樣，在不利用連桿和飛輪等的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)—沖頭動(dòng)作軸直接連接型的電動(dòng)式?jīng)_壓機(jī)中，根據(jù)圖5到圖13B所示的說(shuō)明，可以實(shí)現(xiàn)伴隨沖壓加工的沖壓動(dòng)作的噪聲、震動(dòng)的低噪聲化、低震動(dòng)化，其結(jié)果，可以說(shuō)具有和根據(jù)本發(fā)明的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))1的伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的同樣的速度轉(zhuǎn)矩特性。
這里說(shuō)明伺服放大器40a、40b的電抗器43a、43b以及電容器44a、44b的作用。
設(shè)電抗器43a、43b的值為L(zhǎng)的話，則因?yàn)樽杩筞為Z＝2πfL，所以對(duì)于頻率高的成分成為大的阻抗。因此，電抗器43a、43b通過(guò)截止高頻電流成分可以抑制峰值電流，因?yàn)橛纱丝梢砸种扑欧糯笃?0a、40b的峰值功率，所以通過(guò)使用L值十分大的電抗器43a、43b，比之利用連桿和飛輪等機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合，可以把和電力公司的合同功率調(diào)整為實(shí)質(zhì)上不需要改變的峰值功率。
但是，在使用沖壓機(jī)進(jìn)行沖壓加工中，為使使沖頭22上下運(yùn)動(dòng)的偏心軸20高速動(dòng)作需要大的動(dòng)能，而且其頻率也高，電抗器43a、43b的L值十分大的話，有從伺服放大器40a、40b向伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b供給高速動(dòng)作用的電能不夠的擔(dān)心。另外，在使用沖壓機(jī)進(jìn)行沖壓加工中，因?yàn)樵跊_壓加工時(shí)需要大的沖壓能量，所以如果電抗器43a、43b的L值十分大的話，有從伺服放大器40a、40b向伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b供給沖壓動(dòng)作用的電能不夠的擔(dān)心。
因此，為補(bǔ)給從伺服放大器40a、40b向伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b供給這樣的高速動(dòng)作用的電能、和/或沖壓動(dòng)作用的電能，設(shè)置電容器44a、44b，通過(guò)使用容量十分大的電容器44a、44b，可以從伺服放大器40a、40b向伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b充分供給高速動(dòng)作用所需要的電能、和/或沖壓動(dòng)作用所需要的電能。
因此，通過(guò)使用L值十分大的電抗器43a、43b同時(shí)使用容量十分大的電容器44a、44b，在可以根據(jù)需要降低峰值功率的同時(shí)，可以執(zhí)行對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10的本來(lái)的性能的高速?zèng)_壓加工。
此外，在上述實(shí)施例中，以使兩伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b作為一體動(dòng)作為前提進(jìn)行了說(shuō)明，但是不限于此，例如，在負(fù)荷非常輕、只用一側(cè)的伺服電動(dòng)機(jī)30a或者30b的轉(zhuǎn)矩就可以充分加工的場(chǎng)合，可以只給其中任一方的伺服電動(dòng)機(jī)30a或者30b通電使之動(dòng)作。這樣作的話，比之對(duì)于這樣的非常輕的負(fù)荷使兩伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b作為一體動(dòng)作的場(chǎng)合，可能有助于使沖頭22的下降速度變緩，變成低噪聲化，另外可望得到節(jié)省電力的效果。但是，最好謀求冷卻等必要的發(fā)熱對(duì)策。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))的另一個(gè)實(shí)施例的要部的縱斷面圖，圖15是其右側(cè)面圖，該沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))101是在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)110中使用的。
該轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)110，代替一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b，如圖16所示，使用以伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b作為三相并聯(lián)電路一體構(gòu)成的1臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)130，具有和伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b同樣的速度轉(zhuǎn)矩特性。因此，伺服電動(dòng)機(jī)130比伺服電動(dòng)機(jī)30a或者30b一方為大型，與此對(duì)應(yīng)，偏心軸120只在一端形成比延長(zhǎng)部20a更加延長(zhǎng)的延長(zhǎng)部120a，以該延長(zhǎng)部120a作為電動(dòng)機(jī)主軸131的伺服電動(dòng)機(jī)130安裝在支架111a的外側(cè)。沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))101的其他結(jié)構(gòu)因?yàn)楹蛨D1、圖2所示的沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))1相同，所以通過(guò)在同樣的部分上附以在圖1、圖2中使用的符號(hào)上加上100的符號(hào)表示，而省略對(duì)于沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))101的各部分的詳細(xì)說(shuō)明。另外，沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))101的作用也和沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))1相同。
這樣，只有1臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)130(單驅(qū)動(dòng))的轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)110和具有一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的雙驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10比較的話，具有下面的不同。即，在單驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)110的場(chǎng)合，因?yàn)橹挥芍Ъ?11b承受由伺服電動(dòng)機(jī)130引起的應(yīng)力，因此在支架111a、111b上產(chǎn)生變形。另外，由于伺服電動(dòng)機(jī)130的發(fā)熱，也產(chǎn)生由熱的不均勻引起的變形。另外，軸承部112a、112b的應(yīng)力也互相不同。因此，需要謀求對(duì)于這些的對(duì)策。對(duì)此，在雙驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10的場(chǎng)合，具有沒(méi)有應(yīng)力變形、熱也分散、平均化這樣的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在上述實(shí)施例中，以偏心軸20的兩端延長(zhǎng)部20a、20b自身作為伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b的主軸31a、31b構(gòu)成，但是不限于此，如果需要的話，例如也可以使偏心軸20和主軸31a、31b作為不同的部件構(gòu)成，通過(guò)螺栓固定等其他適宜的手段把主軸31a、31b分別固定在偏心軸20的兩端部，由此可以使兩者一體構(gòu)成，另外，偏心軸120和伺服電動(dòng)機(jī)130的主軸131的關(guān)系也一樣。
另外，在上述實(shí)施例中，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(連續(xù)加工系統(tǒng))1、101在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)10、110中使用，但是不限于此，也可以在轉(zhuǎn)塔沖壓機(jī)以外的各種沖壓機(jī)械中使用。
此外，日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-177143號(hào)(2002年6月18日申請(qǐng))、日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-177150號(hào)(2002年6月18日申請(qǐng))、日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-177149號(hào)(2002年6月18日申請(qǐng))、日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2003-145372號(hào)(2003年5月22日申請(qǐng))、日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2003-145374號(hào)(2003年5月22日申請(qǐng))、日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2003-145377號(hào)(2003年5月22日申請(qǐng))以及日本國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-177145號(hào)(2002年6月18日申請(qǐng))的全部?jī)?nèi)容，作為參考結(jié)合在本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中。
本發(fā)明不限于上述發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明，通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?，可以以其他各種形態(tài)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括沖頭；使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸；以及作為所述沖頭的動(dòng)力源的伺服電動(dòng)機(jī)是通過(guò)合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生所需要的沖頭壓力的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)；其特征在于使上述一對(duì)的兩伺服電動(dòng)機(jī)互相鏡像對(duì)稱(chēng)構(gòu)成；使上述一對(duì)的兩伺服電動(dòng)機(jī)在所述動(dòng)作軸的兩端相互相對(duì)設(shè)置；以及通過(guò)使所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)作為一體動(dòng)作，所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作軸，使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)用同一門(mén)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的一方的伺服電動(dòng)機(jī)用的伺服放大器的電源部和另一方的伺服電動(dòng)機(jī)用的伺服放大器的電源部，使所述兩伺服電動(dòng)機(jī)作為一體動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；以及因?yàn)椴焕脵C(jī)構(gòu)的慣性發(fā)生需要的沖頭壓力，因此在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷的話，根據(jù)該負(fù)荷兩伺服電動(dòng)機(jī)的速度減??；由此，使所述沖頭的下降速度降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸用偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各轉(zhuǎn)子，在所述偏心軸的左右各端延長(zhǎng)部的周?chē)?，分別在外周上嵌裝沿圓周方向以規(guī)定間隔裝備偶數(shù)個(gè)用作磁極的磁鐵的套筒；所述左右兩套筒的磁極位置以成為相互鏡像對(duì)稱(chēng)那樣定位，分別用襯套固定；所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各定子，在所述各轉(zhuǎn)子上分別外裝卷繞三相電樞線圈的外筒；以及在左右兩外筒的三相電樞線圈的圓周方向位置以成為相互鏡像對(duì)稱(chēng)那樣定位，在所述偏心軸的左右的支持支架上分別固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各轉(zhuǎn)子，在所述偏心軸的左右各端延長(zhǎng)部的周?chē)?，分別在外周上嵌裝沿圓周方向以規(guī)定間隔裝備偶數(shù)個(gè)用作磁極的磁鐵的套筒；所述左右兩套筒的磁極用磁鐵的圓周方向位置以成為相互鏡像對(duì)稱(chēng)那樣定位，分別用襯套固定；所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的各定子，在所述各轉(zhuǎn)子上分別外裝卷繞三相電樞線圈的外筒；以及在左右兩外筒的三相電樞線圈的圓周方向位置以成為相互鏡像對(duì)稱(chēng)那樣定位，在所述偏心軸的左右的支持支架上分別固定。
7.一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，其特征在于作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力；在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷的話、通過(guò)根據(jù)該負(fù)荷減小電動(dòng)機(jī)的速度降低沖頭的下降速度的伺服電動(dòng)機(jī)；以及通過(guò)所述伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸用偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
9.一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，其特征在于作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用在使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸的兩端互相相對(duì)設(shè)置、而且合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩；不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力；在沖頭的下降動(dòng)作中受到來(lái)自工件的負(fù)荷的話、通過(guò)根據(jù)該負(fù)荷減小電動(dòng)機(jī)的速度降低沖頭的下降速度的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)；以及通過(guò)使所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)作為一體直接驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸用偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
11.一種沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，其特征在于使用通過(guò)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸；以及通過(guò)所述伺服電動(dòng)機(jī)使沖頭在沖壓加工中所需要的規(guī)定的下降端位置和從該位置返回、沖頭的下端部離開(kāi)工件上面的位置之間上下運(yùn)動(dòng)那樣，使所述動(dòng)作軸只在相當(dāng)于沖頭的該兩位置之間的角度范圍內(nèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)的沖壓加工。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的連續(xù)加工系統(tǒng)，其特征在于所述伺服電動(dòng)機(jī)是使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩的、以及不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的連續(xù)加工系統(tǒng)，其特征在于使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸用偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
14.一種沖壓機(jī)械的連續(xù)加工系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)械中，其特征在于作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用在使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸的兩端互相相對(duì)設(shè)置的、而且通過(guò)合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)，以及沖頭在沖壓加工所需要的規(guī)定的下降端位置和從該位置返回、沖頭的下端部離開(kāi)工件上面的位置之間上下運(yùn)動(dòng)那樣，通過(guò)所述一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)，使所述動(dòng)作軸只在相當(dāng)于沖頭的該兩位置之間的角度范圍內(nèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)的沖壓加工。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連續(xù)加工系統(tǒng)，其特征在于所述伺服電動(dòng)機(jī)是使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩的、以及不利用機(jī)構(gòu)的慣性可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連續(xù)加工系統(tǒng)，其特征在于使所述沖頭上下運(yùn)動(dòng)的所述動(dòng)作軸用偏心軸構(gòu)成；以及所述伺服電動(dòng)機(jī)以所述偏心軸作為電動(dòng)機(jī)主軸構(gòu)成。
17.一種伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在使用伺服電動(dòng)機(jī)作為沖頭的動(dòng)力源的沖壓機(jī)中，其特征在于作為所述伺服電動(dòng)機(jī)，使用通過(guò)使用基于電動(dòng)機(jī)的速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生需要的沖頭壓力的伺服電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)使沖頭上下動(dòng)作的動(dòng)作軸；在所述伺服電動(dòng)機(jī)的控制用功率驅(qū)動(dòng)器的前段，設(shè)置通過(guò)截止高頻電流成分而抑制峰值電流的電抗器、和供給由于抑制該峰值電流而不足的電能的電容器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述電容器是供給由于抑制所述峰值電流而不足的高速動(dòng)作用的電能和/或沖壓用的電能的沖壓機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
全文摘要
一種沖壓機(jī)械的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，作為沖頭22的動(dòng)力源，把通過(guò)合成使用基于相互同一速度轉(zhuǎn)矩特性的轉(zhuǎn)矩可以發(fā)生所需要的沖頭壓力的一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b相互相對(duì)設(shè)置在使沖頭22上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作軸20的兩端，互相鏡像對(duì)稱(chēng)構(gòu)成，通過(guò)使該一對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)30a、30b作為一體動(dòng)作直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)作軸20。
文檔編號(hào)B30B1/26GK1662362SQ03813989
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者內(nèi)藤欽志郎, 關(guān)山篤藏, 大竹俊昭, 栗山晴彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社阿瑪達(dá), 株式會(huì)社Ns工程