专利名称：冲床驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲床驱动装置，该装置以伺服马达作为驱动源，对冲头进行驱动。
在冲床中，为了降低噪音或提高加工质量，要求可在冲头的行程途中改变其速度。虽然在液压式冲床中，用于改变冲头速度的装置包括有多种已投入使用的装置，但是由于必须设置液压系统，从而使设备结构复杂，造价高。因此，人们正在开发可在冲头的行程途中改变其速度的结构简单的冲床驱动装置，该装置采用伺服马达从而可代替上述液压式冲床驱动装置。上述伺服马达采用具有如图4(A)所示的初级线圈那样的三相异步马达。
如图4(B)中的曲线p所示，上述伺服马达具有输出(Watt)与速度(旋转次数)成比例关系的输出特性。在用于冲床驱动的场合，采用了下述的速度范围，该范围指从获得可进行适合的冲切加工所必需的最低输出WL′时相对应的马达速度NL′到输出曲线p保持直线状的最大马达速度Nb′。
但是，按照冲切加工，比如在连续进行冲切而将板材切断的步冲轮廓加工等过程中，要求高速冲切动作，而在上述的速度范围(NL′-Nb′)内很难实现高速的冲切加工。如果伺服马达具有输出变化随着速度变化而变化的比例较小的特性(图4(B)中的曲线p的倾斜度较小)，则有可能实现高速加工，但是在低速时，则会产生输出不足的现象。
本发明的目的在于提供一种冲床驱动装置，该装置可消除上述的问题，使伺服马达可使用的速度范围扩大，且同时可以消除在低速时输出不足的现象。
本发明的另一个目的在于可通过简单的结构改变伺服马达的输出特性。
本发明的再一个目的在于减少无用的输出，从而节约能量。
下面参照对应于实施例的
图1对本发明的结构进行描述。该冲床驱动装置通过伺服马达(2)对冲头(5)进行驱动，该装置设置有输出特性调节机构(11B)，该机构用于对上述伺服马达(2)中的扭矩与速度的关系特性进行调节，另外设置有控制机构，该控制机构用于对上述输出特性调节机构进行控制。在冲头(5)的速度超过规定速度时，上述控制机构可使上述扭矩与速度的关系特性降低。
一般来说，伺服马达(2)具有下述的特性，即扭矩不变时输出与速度成正比，马达输出与扭矩的关系为(输出)＝(常数)×(扭矩)×(速度)。因此，由于具有上述的结构，在低速时，按照扭矩对速度而言为较大值的输出特性进行操作，从而可防止产生输出不足的现象。另外，当在高速时，通过按照使扭矩降低的方式改变输出特性，这样就可使速度一直到高速区域都可与输出的变化保持为线性关系。在高速时，由于即使在扭矩较小的情况下，仍可获得较大的输出，这样即使扭矩降低，仍不会妨碍冲切加工。
在上述结构中，上述输出特性调节机构(11B)为设置于伺服马达(2)中的初级线圈(10)上的至少两个端子，上述切换控制机构(16)也可对与上述初级线圈(10)中的与电源(14)相连接的端子(11A，11B)进行切换。由此，可通过简单的结构改变输出特性。
另外，上述切换控制机构(16)也可按照下述方式进行操作，即在使用整个上述的初级线圈(10)时，即使仅仅采用上述中间端子(11B)之前的绕组(10b)的情况下，仍可在达到与可获得所必需的最低输出相对应的马达速度时进行切换。在使用整个上述的初级线圈(10)时，即使在获得输出与速度的关系曲线中的直线状所对应的最大范围内对马达特性进行切换的情况下，仍不会对动作造成妨碍，采用这种结构时，即使在仅仅采用中间端子(11B)之前的绕组(10b)的情况下，在达到与可获得所必需的最低输出相对应的马达速度时进行切换，则会延长通过较小的扭矩进行操作的时间，可节省所使用的电力。
图1(A)为采用本发明的一个实施例的冲床驱动装置的冲床的示意图，图1(B)为上述冲床驱动装置的结构说明图；图2(A)为伺服马达中的输出与速度的关系特性图，图2(B)为上述伺服马达在特性切换时的扭矩变化说明图；图3(A)为伺服马达中的扭矩与速度的关系说明图，图3(B)为上述冲床中的输出与冲切速度的关系特性图；图4为已有的伺服马达中的初级线圈的电路图，图4(B)为上述马达中的输出与速度的关系特性图。
下面根据图1～3对本发明的一个实施例进行说明。冲床1是这样操作的，它通过运动变换机构3将伺服马达2的旋转输出力变换为冲压件4的升降动作，之后，在与顶杆4相连接的冲头5和模6之间对板材W进行冲切加工。上述冲头5和冲模6设置于上下的转台7，8上。上述运动变化机构3包括曲柄机构和连杆机构(均图中未示出)，上述曲柄机构将伺服马达2的转动变换为沿水平方向的往复直线运动，上述连杆机构将经变换得到的往复直线运动变换为沿顶杆4上下方向的往复直线运动。伺服马达2由用于对整个冲床1进行控制的计算机的形式的NC装置9来控制。该NC装置9具有可编程序控制器。
伺服马达2由三相异步马达构成，作为其定子线圈的初级线圈按照图1(B)所示的方式连接成Y字形。上述初级线圈中的各相线圈10均设有中间端子11B，从而分成多个(在本实施例中为2个)相互串连的绕组10a，10b。这些中间端子构成调节伺服马达2中的扭矩与速度关系的输出特性调节机构。每相末端处的端子11A和中间端子11B可分别通过相应的开关15切换而与电源14相连接。
这些开关15通过切换控制机构16进行切换，该切换控制机构16由电子电路等构成，并按照下述方式进行操作，该方式为当它根据马达速度的检测机构17给出的检测值判定冲头5的速度超过规定速度后，就从端子11A切换到端子11B上，当上述速度低于规定速度时，它再次切换到原有的连接状态。用于进行速度上升时，以及高速加工时的连接切换操作的上述规定速度也可为不同的值，速度上升时的规定速度为下述具体描述的速度，即，该速度为与即使在采用中间端子11B之前的初级线圈10的情况下，仍可获得所必需的最低输出WL(图2(A))的马达速度。
下面对上述结构的动作进行描述。在伺服马达2的初级线圈10中的线圈10a，10b均使用的场合的马达中的输出(Watt)与速度(转数)之间关系的输出特性，如图2(A)中的曲线a所示，在到达速度Nc之前，成直线状(比例关系)，在与中间端子11B相连接而仅仅使用绕组10b的场合的输出特性如上述图中的曲线b所示，它比上述曲线a倾斜更缓，并且在到达高于上述速度Nc的速度Nd之前一直保持直线形。如图3(A)所示，在每个线圈处于使用的状态，伺服马达2的扭矩相对速度保持恒定，与绕组10a，10b均采用的场合的扭矩Tc相比较，仅仅采用其中一个绕组10b的场合的扭矩Td较小。按照上述方式，通过切换所连接的端子11A，11B，便可改变伺服马达2中输出与速度之间的关系特性。
在伺服马达2开始驱动时，开关15处于与端子11A的连接状态，这样初级线圈10中的每个绕组10a，10b均得到使用。此时，在从下述的速度NL至下述的速度Nc的范围内的状态下可进行正常的操作，上述速度NL指与上述曲线a所示的输出到达进行冲切加工所必须的最低的输出时相对应的速度，上述速度Nc指与保持直线状的最大输出相对应的速度。
速度Nb指在仅仅使用中间端子11B之前的绕组10b的场合，与曲线b所示的马达输出达到所必须的最低输出WL时相对应的速度。按照上述方式，由于线圈10的使用部分减少，而使马达的特性发生变化，该特性可在下述的速度Nd之前呈直线状，该速度Nd高于在使用整个线圈的场合保持直线状的最大速度Nc。因此，伺服马达2可使用的速度范围扩大到NL～Nd(A+B)。由于将高速区域扩得很大，这样在进行步冲轮廓加工等过程中，可进行高速的冲切加工。
在仅仅采用绕组10b的场合，如图3(A)和图2(B)中的曲线Tb所示，虽然扭矩减小，但是由于马达输出和扭矩的关系为(输出)＝(常数)×(扭矩)×(速度)，由于在仅仅使用绕组10b时是处于高速状态，这样不会产生马达输出不足的现象。
如图3(B)所示，由于冲床1的冲切动力显示输出相对冲切速度保持恒定的特性，这样可按照上述方式改变伺服马达的特性，使伺服马达2的特性接近冲床特性，从而可高效地使用伺服马达2。
输出特性的切换在速度Nb时进行，速度Nb指按照上述方式获得仅仅采用绕组10b时所必须的最低的输出WL所对应的速度，虽然该速度Nb小于使用整个线圈的场合的最大速度Nc，但是如果按照上述方式提早进行切换，则可延伸采用较小扭矩的使用时间，从而可减少电力的浪费，实现节能。
另外，按照上述实施例，虽然中间端子11B位于中间位置，并将线圈10分成两半，但是设置中间端子11B的位置也可位于线圈10中的任意位置，以便获得所希望的输出特性，另外，中间端子11B也可设置于线圈10的多个位置上，从而可按照3个以上的等级改变输出特性。此外，改变伺服马达2的输出特性的结构不必限于设置中间端子的结构，它可为各种结构。再有，本发明不必限于伺服马达2为3相异步马达的场合，它也适用于2相异步马达，同步马达，直流马达的场合。
本发明的冲床驱动装置用于通过伺服马达驱动冲头，它设有用于调节上述伺服马达中的扭矩与速度之间的关系特性的输出特性调节机构，在冲头速度超过规定速度时，由于设有按照使上述扭矩与速度之间的关系特性降低的方式对上述输出特性调节机构进行控制的切换控制机构，这样可扩大伺服马达可使用的速度范围，另外可消除低速时输出不足的现象。
在下述场合，可以采用简单的结构来改变伺服马达的输出特性，该场合指上述输出特性调节机构为设置于伺服马达中的初级线圈上的至少两个端子，上述切换控制机构用于对将电源与上述初级线圈相连接的端子进行切换。
另外，上述切换控制机构，在上述初级线圈全部长度都被使用时，如果在达到仅仅使用上述中间端子前的绕组部分就可得到必要最低输出的马达速度时进行切换，则可避免以大扭矩进行无用的操作，从而可节省所使用的电力。
权利要求
1.一种冲床驱动装置，它通过伺服马达驱动冲头，其特征在于该装置包括用于对上述伺服马达中的扭矩与速度的关系特性进行调节的输出特性调节机构，以及用于对该输出特性调节机构进行控制的控制机构。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于上述输出特性调节机构由设置于伺服马达中的初级线圈上的至少两个端子形成，上述控制机构对上述端子进行选择，从而改变初级线圈的作用线圈长度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该装置设有用于对上述冲头的速度进行检测的检测机构，在通过该检测机构检测到冲头的速度超过规定速度时，该控制机构按照使上述扭矩特性下降的方式对上述输出特性调节机构进行控制。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于上述输出特性调节机构由设置于伺服马达中的初级线圈上的至少两个端子形成，上述控制机构对上述端子进行选择，从而使上述初级线圈的作用线圈长度减小。
全文摘要
本发明的目的在于扩大伺服马达可使用的速度范围,消除低速时的输出不足的现象。本发明的冲床驱动装置包括用于调节伺服马达2中的扭矩与速度的关系特性的输出特性调节机构,该机构在初级线圈中设有中间端子11B。上述驱动装置还包括切换控制机构16,该机构用于将电源14从末端的端子11A切换到中间端子11B。
文档编号B21D28/00GK1177539SQ97117588
公开日1998年4月1日 申请日期1997年9月4日 优先权日1996年9月5日
发明者中川笃 申请人:村田机械株式会社