电动压力机、弯曲点检测方法以及程序的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动压力机，其包括：用于检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列的检测单元；用于输入并存储成为判断冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的关系中的弯曲点的标准的值的输入存储单元；根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算一定距离间隔的冲压位置以及负荷的数据系列的数据系列计算单元；根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率的斜率计算单元；以及，将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位置判断为弯曲点的弯曲点判断单元。
【专利说明】电动压力机、弯曲点检测方法以及程序
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在冲压作业过程中以有意的方式检测位置-负荷图表中的弯曲 点的电动压力机、弯曲点检测方法以及程序。
【背景技术】
[0002] 目前，公开有在组装图1所示的小型部件等时，用于进行压入作业等的冲压装置 (电动压力机、电子伺服压床）（例如，参见专利文献1)。
[0003] 在进行上述冲压装置（电动压力机、电子伺服压床）的压入作业时，在压入过程中 条件发生变化的时刻（位置），有时进行某种判断或者停止压入作业。
[0004] 其中，上述条件的变化在图24所示的位置-加压负荷的图表中表现为弯曲点。为 了检测该弯曲点，可以采用关注斜率的方法。换言之，求出斜率超过了某一设定值的时刻 (位置）。一直以来作为差分判定或差分停止的功能来实现了该方法。
[0005] 基于指定的条件时上述的方法是有用的方法，但是，如果关注了"斜率"即负荷的 变化率，则有时无法正确地检测弯曲点。例如，每个部件的斜率的值各不相同，因此，有时无 法设定成为判断标准的斜率。
[0006] 这时，可以考虑"弯曲点"的本质特征、S卩"负荷的变化率的变化率"具有极限值的 情况，这时，计算"负荷的变化率的变化率"、即求出二阶微分值时，将位置或负荷值为被数 字化的离散值，则变成取二阶差分。
[0007] 先行技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :特开平05-329690号公报
[0010] 但是，基于实际检测到的负荷值计算该负荷的斜率的斜率，并且基于其结果进行 判断时存在一些困难。并且，检测负荷的斜率存在一些困难，检测负荷的斜率的斜率，则错 误地检到局部摆动，更加难以判断。换言之，斜率的计算相当于微分操作，如果在频率领域 考虑，则微分操作是两倍的频率具有两倍的值的操作，高频成分被扩大，结果，数据被埋没 在噪声中，难以取出有意的值。
[0011] 图25示出了根据实际压入的数据，描绘的位置-单纯二阶差分图表（图25的下 面的图表）的例子。其中，之所以称为"单纯二阶差分"，是因为只是通过取差分的差分，作 为负荷的斜率的斜率。在成为基础的位置-负荷图表（图25的上面图表）中，可以发现在 位置93. 8_附近存在弯曲点。但是，观察其的单纯二阶差分图表，则的确在弯曲点附近存 在峰值，但是，除此之外，例如在开始压入部分或弯曲之前或之后也具有峰值。如果仅看值 的大小，则比94mm少前的点具有最大值。
[0012] 尤其是，当存在速度变化时，相当于计算斜率的除法的分母的位置变化量（差分） 的一部分差异对计算值的影响较大，因此，难以获得有意的值。基本上，按照负荷斜率=负 荷变化量/位置变化量进行计算，但是，当该位置变化量非常小时，作为计算结果的负荷斜 率的值不可能有意的值。这是因为负荷变化量和位置变化量均变成很少的值，进行除法之 后的值几乎不具有有意性。
[0013] 在图25的下面所示的图表例子中，前半部分的压入开始部分的速度较小，并且， 存在速度变化，因此，前半部分出现了多个峰值。事实上是存在弯曲点，但是，其差异变大， 失去了有意性。为此，目前还没有进行采用二阶微分的弯曲点检测。
【发明内容】
[0014] 为此，鉴于上述问题，根据本发明的一个以上的实施方式提供一种在冲压作业中 以有意的方式检测位置-负荷图表中的弯曲点的电动压力机、弯曲点检测方法以及程序。
[0015] 为了解决上述问题，本发明的一个以上的实施方式提供以下技术方案。
[0016] 实施方式（1):根据本发明的一个以上的实施方式提供一种电动压力机，其特征 在于，包括：检测单元，用于检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列；输入存储单 元，用于输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的关系中的弯曲点 的标准的值；数据系列计算单元，根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算一定 距离间隔的冲压位置以及负荷的数据系列；斜率计算单元，根据所检测到的冲压位置和该 冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率；以及，弯曲点判断单元，将计算的负荷的斜率超过了 成为判断所述弯曲点的标准的值的位置判断为弯曲点。
[0017] 实施方式（2):根据本发明的一个以上的实施方式提供电动压力机，其特征在于， 包括：检测单元，用于检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列；输入存储单元，用 于输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的关系中的弯曲点的标 准的值；数据系列计算单元，根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算冲压位置 以及负荷空间中的一定间隔的冲压位置以及负荷的数据系列；斜率计算单元，根据所检测 到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率；以及，弯曲点判断单元，将计算的 负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位置判断为弯曲点
[0018] 实施方式（3):根据本发明的一个以上的实施方式提供一种电动压力机，其特征 在用于，在上述实施方式（1)或者（2)所述的电动压力机中，所述斜率计算单元利用回归线 计算负荷的斜率。
[0019] 实施方式（4):根据本发明的一个以上的实施方式提供一种电动压力机，其特征 在用于，在实施方式（1)或者（2)所述的电动压力机中，所述斜率计算单元将所检测到的冲 压位置和该冲压位置中的负荷进行平滑化，并且根据平滑化的冲压位置和该冲压位置中的 负荷，计算负荷的斜率。
[0020] 实施方式（5):根据本发明的一个以上的实施方式提供一种电动压力机中的弯曲 点检测方法，所述电动压力机至少包括检测单元、输入存储单元、数据系列计算单元、斜率 计算单元以及弯曲点计算单元，所述弯曲点检测方法的特征在于，包括：所述负荷检测单元 检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的第一步骤；所述输入存储单元输入并存储成为判断 所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的关系中的弯曲点的标准的值的第二步骤；所述 数据系列计算单元根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算一定距离间隔的冲 压位置以及负荷的数据系列的第三步骤；所述斜率计算单元根据所检测到的冲压位置和该 冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率的第四步骤；以及，所述弯曲点判断单元将计算的负荷 的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位置判断为弯曲点的第五步骤。
[0021] 实施方式（6):根据本发明的一个以上的实施方式提供一种电动压力机中的弯曲 点检测方法，所述电动压力机至少包括检测单元、输入存储单元、数据系列计算单元、斜率 计算单元以及弯曲点计算单元，所述弯曲点检测方法的特征在于，包括：所述负荷检测单元 检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列的第一步骤；所述输入存储单元输入并存 储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的关系中的弯曲点的标准的值的第 二步骤；所述数据系列计算单元根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算冲压 位置以及负荷空间中的一定间隔的冲压位置以及负荷的数据系列的第三步骤；所述斜率计 算单元根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率的第四步骤；以 及，所述弯曲点判断单元将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位 置判断为弯曲点的第五步骤。
[0022] 发明的效果
[0023] 根据本发明的一个以上的实施方式，能够计算负荷的斜率的斜率作为有意的量， 并且基于该量检测弯曲点。并且，当有意或无意间速度发生了变化时，也可以作为预处理阶 段，变成一定距离间隔的数据之后计算负荷的斜率的斜率，从而能够确保有意性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是根据本发明的实施方式的电动压力机的整体示意图。
[0025] 图2是根据本发明的实施方式的电动压力机的截面图。
[0026] 图3是根据本发明的第一实施方式的电动压力机的控制部构成示意图。
[0027] 图4是根据本发明的第一实施方式的电动压力机的处理流程示意图。
[0028] 图5是根据本发明的第一实施方式的电动压力机的位置-负荷数据关系示意图。
[0029] 图6是根据本发明的第一实施方式的电动压力机的位置-负荷的斜率数据关系示 意图。
[0030] 图7是示出了根据本发明的第一实施方式的电动压力机的X及y的数据系列（原 来数据）和回归线上的y的值（y'）的图表。
[0031] 图8是根据本发明的第一实施方式的电动压力机的位置-加压负荷的斜率的斜率 的数据关系示意图。
[0032] 图9是重叠了图5、图6、图8的图表。
[0033] 图10是速度发生变化时的位置-负荷的图表。
[0034] 图11是图10的整体图。
[0035] 图12是根据图11的数据计算负荷的斜率的位置-负荷斜率的图表。
[0036] 图13是根据图12的数据计算斜率的斜率的结果示意图。
[0037] 图14是为了示出图13所示的数据的整体图像而扩大纵轴范围来图表化的图。
[0038] 图15是成为求出图11的斜率时的分母的位置差分示意图。
[0039] 图16是用于说明图4所示的步骤S120处理的图。
[0040] 图17是用于说明图4所示的步骤S120处理的图。
[0041] 图18是根据本发明的第二实施方式的在位置-负荷空间中按照"一定间隔"划分 的方法示意图。
[0042] 图19是预处理成一定距离间隔的位置-负荷的图表。
[0043] 图20是根据本发明的第二实施方式的电动压力机的处理流程示意图。
[0044] 图21是预处理成一定距离间隔的位置-负荷的图表的部分扩大图。
[0045] 图22是基于预处理成一定距离间隔的数据的位置-负荷的斜率的图表。
[0046] 图23是基于预处理成一定距离间隔的数据的位置-负荷的斜率的斜率的图表。
[0047] 图24是弯曲点示意图。
[0048] 图25是根据实际压入的数据描绘的位置-单纯二阶差分图表的例子。
[0049] 附图标记
[0050] 1 :柱塞
[0051] 2 :滚珠丝杠
[0052] 3 :电动机
[0053] 4 :壳体
[0054] Ia :圆筒状主体
[0055] 2a :螺丝轴
[0056] 2b :螺母体
[0057] Ib :按压体
[0058] 5:圆筒状引导件
[0059] 6:止动引导件
[0060] 6a :止动杆
[0061] 6b:引导部
[0062] 6c :连结板
[0063] 7 :柱形物
[0064] 8 :基材
[0065] 9a:操作按钮
[0066] 9b :操作按钮
[0067] 10 :控制部
[0068] 11 :控制程序存储装置
[0069] 12 :显示装置
[0070] 13 :操作装置
[0071] 14:暂时存储装置
[0072] 15:标准值存储装置
[0073] 16 :低通滤波器
[0074] 20 :中央计算处理装置（CPU)
[0075] 21 :马达驱动控制装置
[0076] 22 :编码器
【具体实施方式】
[0077] 下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
[0078] 在这里，可以适当地以现有的构成要素等代替本实施方式中的构成要素，并且，还 可以有包括与其他现有的构成要素的组合的变更。因此，下面记载的本实施方式并不是用 于限定权利要求书中记载的
【发明内容】
。
[0079] <第一实施方式>
[0080] 参照图1?图17对本发明的第一实施方式进行说明。
[0081] 如图1以及图2所示，根据本实施方式的电动压力机由通过升降动作来对被加工 件W施加期望的压力的冲压用的柱塞1、使该柱塞1进行升降动作的滚珠丝杠2和电动机3 构成，这些部件设在外壳4的顶端框架内。
[0082] 首先说明柱塞1的结构，如图1所示，形成为圆筒状，具体地，在形成为圆筒状的圆 筒状主体Ia的内部沿轴方向形成有中空状部，滚珠丝杠2的螺丝轴2a可插入该中空状部 的内部，柱塞1的圆筒状主体Ia的轴长方向的端部位置结合有滚珠丝杠2的螺母体2b。
[0083] 按压体Ib以装卸自如状设在该圆筒状主体Ia的最下面，实际上，该按压体Ib 抵接于被加工件W,施加适当的压力，并且，该按压体Ib上还可以安装应变片（strain gauge),可通过该应变片检测施加于被加工件W的压力。
[0084] 以包围该圆筒状主体Ia的外周面的方式设有圆筒状引导件5。该圆筒状引导件5 固定在外壳4内，柱塞1可沿该圆筒状引导件5进行升降移动。该柱塞1上设有止动引导 件6,以防止在与轴方向正交的面上旋转。具体地，如图1和图2所示，该止动引导件6由止 动杆6a、引导部6b和连结板6c构成，该止动杆6a朝向柱塞1的下端位置的上方，并且通过 连结板6c设置为平行于柱塞1，该止动杆6a随着柱塞1的升降在上下方向移动。
[0085] 并且，用于使该止动杆6a通过指定位置的引导部6b固定在外壳4内，沿着该引导 部6b，止动杆6a上升和下降，当柱塞1在上下方向移动时，不会在圆筒状引导件5内空转。
[0086] 在所述外壳4的下侧通过垂直状的柱形物7在靠近侧的柱塞1的正下方设有基材 8,该基材8的靠近侧设有操作按钮9a以及％，具有使柱塞1的下降、暂时停止、上升的功 能。具体地，当使柱塞1下降时，同时按下操作按钮9a以及％，暂时停止时按下操作按钮 9a，仅放开操作按钮％。并且，如果同时放开操作按钮9a以及％，则柱塞1进行上升。并 且，设在外壳4的侧面前方的控制部10具有显示装置12、操作装置13。
[0087] 如图3所示，控制部10中设有中央计算处理装置20,受存储在控制程序存储装置 11的程序的控制。并且，还设有暂时存储数据的暂时存储装置14,并且，还设有存储通过显 示装置12和操作装置13输入的标准值的标准值的存储装置15。另一方面，在马达驱动控 制装置21，根据中央计算处理装置20的命令驱动电动机3。作为用于检测柱塞1的位置的 部件的编码器22连接于电动机3,从而，检测柱塞1的移动量以及速度。并且，还设有用于 进行平滑化处理的低通滤波器16。
[0088] 下面，说明图4所示的弯曲点的检测处理流程。首先，在步骤S110,使柱塞1下降， 同时，以一定的时间间隔获得柱塞的位置和施加在工件上的负荷。可以根据来自连接于电 动机3的编码器22的信号，获得从作为标准的初始化位置起的移动量作为柱塞的位置。并 且，可以根据来自应变片的信号获得负荷值。例如，可以获得如图5所示的位置-负荷数据。 在图5的图表中，可以在位置52. 8[mm]附近观察到弯曲点。
[0089] 其次，在步骤S140中，根据回归线的斜率计算公式，计算图表的斜率（针对负荷值 位置的变化量）。例如，对于η个的数据，加压部位的位置数据系列为（xl，x2…，xn)，负荷 的数据系列为（yl，y2…，yn)时，假设从这些值减去回归线。回归线的斜率以数学式1表 示。换言之，计算负荷的斜率、即相当于一阶微分的值。图6示出了位置-负荷的斜率的图 表例子。
[0090] 【数学式1】
[0091]
【权利要求】
1. 一种电动压力机，其特征在于，包括： 检测单元，用于检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列； 输入存储单元，用于输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的 关系中的弯曲点的标准的值； 数据系列计算单元，根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算一定距离间 隔的冲压位置以及负荷的数据系列； 斜率计算单元，根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率；以 及 弯曲点判断单元，将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位置 判断为弯曲点。
2. -种电动压力机，其特征在于，包括： 检测单元，用于检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列； 输入存储单元，用于输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的 关系中的弯曲点的标准的值； 数据系列计算单元，根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算冲压位置以 及负荷空间中的一定间隔的冲压位置以及负荷的数据系列； 斜率计算单元，根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率；以 及 弯曲点判断单元，将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的位置 判断为弯曲点。
3. 根据权利要求1或2所述的电动压力机，其特征在于， 所述斜率计算单元利用回归线计算负荷的斜率。
4. 根据权利要求1或2所述的电动压力机，其特征在于， 所述斜率计算单元将所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷进行平滑化，并且根 据平滑化的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率。
5. -种电动压力机中的弯曲点检测方法，所述电动压力机至少包括检测单元、输入存 储单元、数据系列计算单元、斜率计算单元以及弯曲点计算单元，所述弯曲点检测方法的特 征在于，包括： 所述负荷检测单元检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的第一步骤； 所述输入存储单元输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的 关系中的弯曲点的标准的值的第二步骤； 所述数据系列计算单元根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算一定距离 间隔的冲压位置以及负荷的数据系列的第三步骤； 所述斜率计算单元根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率 的第四步骤；以及 所述弯曲点判断单元将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的 位置判断为弯曲点的第五步骤。
6. -种电动压力机中的弯曲点检测方法，所述电动压力机至少包括检测单元、输入存 储单元、数据系列计算单元、斜率计算单元以及弯曲点计算单元，所述弯曲点检测方法的特 征在于，包括： 所述负荷检测单元检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的数据系列的第一步骤； 所述输入存储单元输入并存储成为判断所述冲压位置与该冲压位置中的负荷之间的 关系中的弯曲点的标准的值的第二步骤； 所述数据系列计算单元根据所检测到的冲压位置以及负荷的数据系列，计算冲压位置 以及负荷空间中的一定间隔的冲压位置以及负荷的数据系列的第三步骤； 所述斜率计算单元根据所检测到的冲压位置和该冲压位置中的负荷，计算负荷的斜率 的第四步骤；以及 所述弯曲点判断单元将计算的负荷的斜率超过了成为判断所述弯曲点的标准的值的 位置判断为弯曲点的第五步骤。
【文档编号】B30B15/28GK104416945SQ201410430979
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】高田真碁, 比留间健一郎 申请人:蛇目缝纫机工业株式会社