电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统 【技术领域】
本发明涉及利用伺服电动机驱动的电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统。 背景技术 目前， 公开有如下加压装置 ： 为了对被加压部件以一定的目标负荷进行加压处理， 使用伺服电动机和负荷检测器， 将利用负荷检测器检测出的负荷反馈到伺服电动机来控制 加压负荷 ( 如专利文献 1、 专利文献 2)。
但是， 在上述加压装置中， 以大于等于 5mm/s 的速度驱动电动气缸活塞杆， 因此， 由于加压装置的惯性等原因， 在目标加压负荷下， 电动气缸活塞杆不会停止， 被加压部件上 施加有大幅超过目标加压负荷的负荷 ( 过负荷 )， 不能对被加压部件进行适当的加压处理， 更严重的是出现过负荷导致负荷检测器损坏等问题。
所以， 有使用如下的方法 ： 在电动气缸活塞杆的前端与被加压部件接触前， 将电动 气缸活塞杆的驱动速度降到 1mm/s 左右来进行加压的方法 ( 如专利文献 3)。
但是， 这时需要将电动气缸活塞杆的驱动速度急速减速， 从而进行加压处理所需 的时间显著延长， 尤其是以较短循环时间重复进行连续加压处理的工序中使用该方法， 不 可避免出现降低生产效率的问题。
并且， 为了解决上述问题， 提出了如下方法 ： 在电动气缸活塞杆的前端碰到被加压 部件后， 到加压负荷达到目标加压负荷之前的期间， 随着加压负荷的增加以一定的减速率 减慢电动气缸活塞杆的驱动速度， 或按比例减速， 从而进行加压处理的方法 ( 如专利文献 4、 专利文献 5)。
专利文献 1 ： 日本特开 2005-138110 号公报
专利文献 2 ： 日本特开 2009-101419 号公报
专利文献 3 ： 日本特开平 11-192598 号公报
专利文献 4 ： 日本特开平 9-314399 号公报
专利文献 5 ： 日本特开 2005-254290 号公报
在专利文献 4、 专利文献 5 中记载的技术中也存在如下问题 ： 目标加压负荷越大， 从开始减速到加压负荷达到目标加压负荷的时间越长， 所以进行加压处理的时间就越长， 在以较短循环时间进行连续加压处理的工序中使生产效率降低。
并且， 在专利文献 4 中记载的技术中采用有从伺服压力机控制器向伺服驱动器输 出信号时使用脉冲信号的位置控制模式。位置控制模式可以以适当的速度驱动电动气缸， 且使其停止位置精度较高， 从而被广泛应用于电动气缸的控制模式， 但使用位置控制模式 时， 不仅是装置驱动系统的机械构件的惯性的影响还有驱动伺服电动机的伺服放大器中产 生的滞留脉冲， 会成为过负荷的原因。
滞留脉冲是指伺服驱动器中的供给脉冲与反馈脉冲之间的差额脉冲。 在伺服机构 的驱动系统中， 加压装置等机械系统中存在惯性， 因此若将伺服控制器的位置指令脉冲信
号直接输出到伺服电动机， 则机械中发生迟缓而不能追从。 因此， 采用有使位置指令脉冲滞 留在伺服驱动器的偏差计数器， 并根据滞留脉冲控制伺服电动机的旋转的控制方法。
此时， 即使为了停止伺服电动机而从伺服控制器停止输出位置指令脉冲， 直到伺 服驱动的偏差计数器中的滞留脉冲减少到 0 为止， 伺服电动机也根据滞留脉冲的脉冲数继 续旋转。因此活塞杆移动， 产生过负荷。
因此， 以位置控制模式控制加压装置时， 除非解决滞留脉冲的问题， 仅靠专利文献 4 中记载的控制方法是不够充分的， 存在延长加压处理时间或加压负荷大幅超过目标负荷 等问题。 发明内容
因此， 本发明的目的在于提供一种通过伺服电动机驱动的电动气缸的控制方法以 及电动气缸的控制系统， 其中， 该电动气缸的控制方法以及电动气缸的控制系统在对伺服 电动机进行位置控制时以及在对伺服电动机进行速度控制时， 可以防止加压负荷大幅超过 目标负荷， 并且可以缩短加压处理时间。
为了实现上述目的， 本发明第一方面涉及的发明是涉及对伺服电动机进行位置控 制的发明， 具体地， 一种电动气缸装置中的电动气缸的控制方法， 其中， 上述电动气缸装置 包括 ：
电动气缸， 用于使活塞杆沿轴向移动 ； 负荷检测器， 与活塞杆相连结， 用于检测施加在被加压部件上的加压负荷 ； 伺服电动机， 用于驱动电动气缸 ； 位置检测器， 设置在伺服电动机， 且与伺服放大器电连接 ； 伺服放大器， 与伺服电动机和伺服控制器电连接， 用于控制伺服电动机的驱动 ； 以及 伺服控制器， 与负荷检测器和伺服放大器电连接， 向伺服放大器输出用于对伺服 电动机进行位置控制的位置控制指令，
其中， 上述电动气缸的控制方法包括 ：
在上述伺服控制器中， 设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该停止负 荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止以便加压负荷不超 过目标负荷的判断，
基于输入到上述伺服控制器的上述活塞杆的驱动速度， 从上述伺服控制器向上述 伺服放大器输出位置指令脉冲信号的步骤 S1 ；
上述伺服放大器基于上述位置指令脉冲信号， 向上述伺服电动机输出电动机驱动 电流的步骤 S2 ；
通过上述电动机驱动电流旋转驱动上述伺服电动机， 并驱动上述活塞杆的步骤 S3 ；
从上述负荷检测器向上述伺服控制器输出对应于由上述负荷检测器检测出的加 压负荷的加压负荷信号的步骤 S4 ；
在上述伺服控制器中， 基于上述加压负荷信号， 判断加压负荷是否大于等于停止 负荷的步骤 S5 ；
当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 在上述伺服控制器中计算滞留脉冲的步 骤 S6， 其中， 上述滞留脉冲是在上述步骤 S5 中进行判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与 基于根据上述伺服电动机的转速从上述位置检测器向上述伺服放大器输出的绝对位置信 号， 从上述伺服放大器输出到上述伺服控制器的反馈脉冲信号的脉冲数的差 ； 以及
基于在上述步骤 S6 中计算出的滞留脉冲， 从上述伺服控制器向上述伺服放大器 输出作为减少上述滞留脉冲的位置控制脉冲信号的反方向位置指令脉冲信号的步骤 S7。
根据第一方面涉及的发明， 可以
通过步骤 S1， 基于输入到伺服控制器的活塞杆的驱动速度， 从伺服控制器向伺服 放大器输出位置指令脉冲信号，
通过步骤 S2， 由伺服放大器基于位置指令脉冲信号， 向伺服电动机输出电动机驱 动电流， 且通过步骤 S3， 通过电动机驱动电流旋转驱动伺服电动机， 并驱动活塞杆，
通过步骤 S4， 从负荷检测器向伺服控制器输出对应于由负荷检测器检测出的加压 负荷的加压负荷信号，
通过步骤 S5， 在伺服控制器中， 基于加压负荷信号， 判断加压负荷是否大于等于停 止负荷， 通过步骤 S6， 当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 在上述伺服控制器中计算 滞留脉冲， 其中， 上述滞留脉冲是在上述步骤 S5 的判断时的位置指令脉冲信号的脉冲数与 基于根据上述伺服电动机的转速从上述位置检测器向上述伺服放大器输出的绝对位置信 号， 从上述伺服放大器输出到上述伺服控制器的反馈脉冲信号的脉冲数的差，
通过步骤 S7， 基于在步骤 S6 中计算出的滞留脉冲， 从伺服控制器向伺服放大器输 出作为减少滞留脉冲的位置控制脉冲信号的反方向位置指令脉冲信号。
从而， 可以进行根据活塞杆的位置控制的驱动， 判断由负荷检测器检测出的加压 负荷是否大于等于停止负荷， 当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 向伺服放大器输出 反方向位置指令脉冲信号， 可以在没有大幅超过目标负荷的情况下使活塞杆停止。 并且， 在 加压负荷达到停止负荷之前， 不减小活塞杆的速度， 可以缩短加压处理时间。
第二方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据第一方面涉及的电动气缸的控 制方法中， 上述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留脉冲的脉冲数。
根据第二方面涉及的发明， 反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于滞留脉冲 的脉冲数， 因此， 可以将滞留脉冲迅速减少到 0。
并且， 在反方向位置指令脉冲信号的脉冲数较多的情况下， 发生伺服电动机的反 转驱动， 可以迅速减小施加在被加压部件的加压负荷， 因此， 可以使加压负荷更加有效的接 近目标负荷。
第三方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据在第一或第二方面涉及的电动 气缸的控制方法中， 上述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指令脉冲的频 率。
根据第三方面涉及的发明， 反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于位置指令脉 冲的频率， 因此， 可以迅速减小滞留脉冲， 使活塞杆停止。
第四方面的发明涉及控制伺服电动机速度的发明， 具体地， 一种电动气缸装置的 电动气缸控制方法， 其中， 上述电动气缸装置包括 ：
电动气缸， 用于使活塞杆沿轴向移动 ； 负荷检测器， 与活塞杆相连结， 用于检测施加在被加压部件上的加压负荷 ； 伺服电动机， 用于驱动电动气缸 ； 伺服放大器， 与伺服电动机和伺服控制器电连接， 用于控制伺服电动机的驱动 ； 以及 伺服控制器， 与负荷检测器和伺服放大器电连接， 向伺服放大器输出用于对伺服 电动机进行速度控制的速度控制指令，
其中， 上述电动气缸的控制方法包括 ：
在上述伺服控制器中， 设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该停止负 荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止或使上述活塞杆朝 加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，
基于输入到上述伺服控制器的上述活塞杆的驱动速度， 从上述伺服控制器向上述 伺服放大器输出速度指令脉冲信号的步骤 S1 ；
上述伺服放大器基于上述速度指令脉冲信号， 向上述伺服电动机输出电动机驱动 电流的步骤 S2 ；
通过上述电动机驱动电流旋转驱动上述伺服电动机， 并驱动上述活塞杆的步骤S3 ； 从上述负荷检测器向上述伺服控制器输出对应于由上述负荷检测器检测出的加 压负荷的加压负荷信号的步骤 S4 ；
在上述伺服控制器中， 基于上述加压负荷信号， 判断加压负荷是否大于等于停止 负荷的步骤 S5 ；
当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 停止从上述伺服控制器向上述伺服放大 器输出速度指令信号， 或者输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号的步骤 S6 ； 以及
基于上述速度指令信号的输出的停止或上述反转信号， 上述伺服放大器停止向上 述伺服电动机输出电动机驱动电流， 或上述伺服放大器输出使上述活塞杆朝加压方向的反 方向移动的电动机驱动电流的步骤 S7。
根据第四方面涉及的发明， 可以
通过步骤 S1， 基于输入到伺服控制器的活塞杆的驱动速度， 从伺服控制器向伺服 放大器输出速度指令信号，
通过步骤 S2， 由伺服放大器基于速度指令信号， 向伺服电动机输出电动机驱动电 流，
通过步骤 S3， 通过电动机驱动电流旋转驱动伺服电动机， 并驱动活塞杆，
通过步骤 S4， 从负荷检测器向伺服控制器输出对应于由负荷检测器检测出的加压 负荷的加压负荷信号，
通过步骤 S5， 在伺服控制器， 基于加压负荷信号， 判断加压负荷是否大于等于停止 负荷，
通过步骤 S6， 当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 从伺服控制器停止向伺服 放大器输出速度指令信号， 或输出使活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号， 基于速
度指令信号的输出的停止或反转信号， 伺服放大器停止向伺服电动机输出电动机驱动电流 或伺服放大器输出使活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号。
从而， 可以根据已设定的活塞杆的驱动速度， 进行基于活塞杆速度控制的驱动， 判 断由负荷检测器检测出加压负荷是否大于等于停止负荷， 当判断为加压负荷大于等于停止 负荷时， 向伺服放大器输出活塞杆的停止信号或反转信号， 使活塞杆在目标负荷停止或反 转。
并且， 在加压负荷达到停止负荷之前， 不减小活塞杆的速度， 可以缩短加压处理时 间。
在第五方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据第四方面涉及的电动气缸的 控制方法中，
基于设定的上述活塞杆的驱动速度和上述目标负荷， 在上述伺服控制器中设定上 述停止负荷。
根据第五方面涉及的发明， 基于已设定的活塞杆的驱动速度和目标负荷， 在伺服 控制器中设定停止负荷， 因此， 可以减少获取停止负荷后输入到伺服控制器的时间和劳力， 并且可以防止出现停止负荷计算、 输入的错误。
第六方面的发明涉及控制伺服电动机位置的发明， 具体地， 一种电动气缸装置中 的电动气缸的控制系统， 其中， 上述电动气缸装置包括 ：
电动气缸， 用于使活塞杆沿轴向移动 ；
负荷检测器， 与活塞杆相连结， 用于检测施加在被加压部件上的加压负荷 ；
伺服电动机， 用于驱动电动气缸 ；
位置检测器， 设置在伺服电动机， 且与伺服放大器电连接 ；
伺服放大器， 与伺服电动机和伺服控制器电连接， 用于控制伺服电动机的驱动 ； 以 及
伺服控制器， 与负荷检测器和伺服放大器电连接， 向伺服放大器输出用于对伺服 电动机进行位置控制的位置控制指令，
在上述电动气缸装置中的电动气缸的控制系统中，
上述伺服控制器构成为能够设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该 停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止以便加压负 荷不超过目标负荷的判断，
基于上述活塞杆的驱动速度， 进行基于上述活塞杆的位置控制的驱动，
判断由上述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，
当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 向上述伺服放大器输出反方向位置指令 脉冲信号，
强制减少积累在上述伺服放大器的滞留脉冲来停止上述活塞杆。
根据第六方面涉及的发明，
伺服控制器构成为能够设定活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该停止负荷 是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止以便加压负荷不超过 目标负荷的判断，
基于已设定的上述活塞杆的驱动速度， 进行基于上述活塞杆的位置控制的驱动，判断由负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷， 当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 向伺服放大器输出反方向位置指令脉冲信号， 强制减少积累在伺服放大器的滞留脉冲来停止上述活塞杆。
因此， 可以在没有大幅超过目标负荷的情况下使活塞杆停止， 并且在加压负荷达 到停止负荷之前， 不减小活塞杆的速度， 可以缩短加压处理时间。
在第七方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据第六方面涉及的电动气缸的 控制系统中，
上述反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留脉冲的脉冲数。
根据第七方面涉及的发明， 反方向位置指令脉冲信号的脉冲数大于等于上述滞留 脉冲的脉冲数， 因此， 可以将滞留脉冲迅速减少到 0。
并且， 反方向位置指令脉冲信号的脉冲数更多时， 发生伺服电动机的反转驱动， 可 以迅速减小施加在被加压部件的加压负荷， 因此可以使加压负荷更有效地接近目标负荷。
在第八方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据第六或第七方面涉及的电 动气缸的控制系统中， 上述反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指令脉冲频 率。
根据第八方面涉及的发明， 反方向位置指令脉冲信号的频率大于等于上述位置指 令脉冲频率， 因此可以迅速减小滞留脉冲， 使活塞杆停止。
第九方面的发明涉及控制伺服电动机的速度的发明， 具体地， 一种电动气缸装置 的电动气缸控制系统， 其中， 上述电动气缸装置包括 ：
电动气缸， 用于使活塞杆沿轴向移动 ；
负荷检测器， 与活塞杆相连结， 用于检测施加在被加压部件上的加压负荷 ；
伺服电动机， 用于驱动电动气缸 ；
伺服放大器， 与伺服电动机和伺服控制器电连接， 用于控制伺服电动机的驱动 ； 以 及
伺服控制器， 与负荷检测器和伺服放大器电连接， 向伺服放大器输出用于对伺服 电动机进行速度控制的速度控制指令，
其中， 上述电动气缸装置中的电动气缸的控制系统中，
上述伺服控制器构成为能够设定上述活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该 停止负荷是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止或使上述活 塞杆朝加压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，
基于设定的上述活塞杆的驱动速度， 进行基于上述活塞杆的速度控制的驱动，
判断由上述负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，
当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 停止从上述伺服控制器向上述伺服放大 器输出速度指令信号， 或输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，
停止上述活塞杆或使上述活塞杆沿加压方向的反方向移动。
根据第九方面涉及的发明，
伺服控制器构成为能够设定活塞杆的驱动速度以及停止负荷， 其中， 该停止负荷 是被设定为小于等于目标负荷的负荷值， 用于进行使上述活塞杆停止或使上述活塞杆朝加
压方向的反方向移动以便加压负荷不超过目标负荷的判断，
基于已设定的上述活塞杆的驱动速度， 进行基于上述活塞杆的速度控制的驱动，
判断由负荷检测器检测出的加压负荷是否大于等于停止负荷，
当判断为加压负荷大于等于停止负荷时， 停止从伺服控制器向伺服放大器输出速 度指令信号， 或输出使上述活塞杆朝加压方向的反方向移动的反转信号，
使活塞杆停止或使活塞杆朝加压方向的反方向移动。
因此， 可以使活塞杆在目标负荷下停止或使其反转， 并且在加压负荷达到停止负 荷之前， 不减小活塞杆的速度， 可以缩短加压处理时间。
在第十方面涉及的发明中采用如下技术方案 ： 在根据第九方面涉及的电动气缸的 控制系统中， 上述伺服控制器包括基于设定的上述活塞杆的驱动速度和目标负荷来设定停 止负荷的停止负荷设定单元。
根据第十方面涉及的发明， 伺服控制器包括基于设定的上述活塞杆的驱动速度和 目标负荷来设定停止负荷的停止负荷设定单元， 因此可以减少获取停止负荷后输入到伺服 控制器的时间和劳力， 并且防止出现停止负荷计算、 输入的错误。 附图说明 图 1 是具有本发明的电动气缸的控制系统的冲压加工装置的略图。
图 2 是表示控制伺服电动机位置时的电动气缸的控制方法的流程图。
图 3 是表示控制伺服电动机速度时的电动气缸的控制方法的流程图。
图 4 是表示比较控制伺服电动机位置时的、 使用第一实施方式的电动气缸的控制 方法时与使用现有控制方法时的加压负荷的变化波形的图表。
图 5 是示出电动气缸的目标负荷与停止负荷的关系的图表。
图 6 是表示比较使用本发明的电动气缸的控制方法时与使用比例减速控制方法 ( 比较例 ) 时的加压负荷的变化波形的图表。
附图符号说明
1 冲压加工装置 ( 电动气缸装置 ) ； 11 活塞杆 ； 12 电动气缸 ； 13 负荷检测器 ； 14 伺 服电动机 ； 15 位置检测器 ； 16 伺服放大器 ； 17 伺服控制器 ； 20 控制单元 ； M 被加压部件 ； Pm 加压负荷 ； Ps 停止负荷 ； Pt 目标负荷
具体实施方式
[ 第一实施方式 ]
下面就有关第一实施方式， 作为电动气缸装置以冲压加工装置为例， 参照附图说 明电动气缸的控制系统和控制方法。 在这里第一实施方式涉及对伺服电动机进行位置控制 的发明。
[ 实施例 1]
如图 1 所示， 冲压加工装置 1 包括使对被加压部件 M 进行冲压加工的活塞杆 (rod)11 向轴向移动的电动气缸 12 ； 用于检测施加在被加压部件 M 上的负荷的、 与活塞杆 11 连结的负荷检测器 13 ； 用于驱动电动气缸 12 的伺服电动机 14 ； 与伺服放大器 16 连接、 以设置在伺服电动机 14 的编码器所代表的位置检测器 15 ； 与伺服电动机 14 和伺服控制器17 电连接、 用于控制伺服电动机 14 的驱动的伺服放大器 16 ； 与负荷检测器 13 和伺服放大 器 16 电连接、 向伺服放大器 16 输出用于进行伺服电动机 14 的位置控制的位置控制指令的 所谓定位单元、 即伺服控制器 17。
作为电动气缸控制系统而运转的控制单元 20 是由负荷检测器 13、 伺服电动机 14、 位置检测器 15、 伺服放大器 16 以及伺服控制器 17 构成。
其中， 伺服放大器 16 和伺服控制器 17 构成为至少以位置控制模式能够控制伺服 电动机 14 的驱动。
而且， 在本实施方式涉及的电动气缸的控制系统中， 可以切换为位置控制模式以 外的模式、 即速度控制模式、 转矩控制模式进行控制。 其中， 对于速度控制模式， 作为第二实 施方式在后面进行说明。
下面参照图 2 说明本发明的控制方法。首先， 作为伺服控制器 17 中的控制模式选 择位置控制模式， 通过未图示的输入装置向伺服控制器 17 输入活塞杆 11 的驱动速度、 加压 被加压部件 M 的目标负荷 Pt、 以及使活塞杆 11 停止的停止负荷 Ps。在本实施方式中停止 负荷 Ps 与目标负荷 Pt 设为相同的数值。
将进行冲压加工的被加压部件 M 放在冲压加工装置 1 的规定位置后， 开始运转， 则 在步骤 S1 中， 根据已输入的活塞杆 11 的驱动速度， 由伺服控制器 17 向伺服放大器 16 输出 位置指令脉冲信号。 在之后的步骤 S2 中， 伺服放大器 16 基于在步骤 S1 中从伺服控制器 17 输入的位 置指令脉冲信号， 通过内设的偏差计数器对位置指令脉冲信号的脉冲数进行计数， 并向伺 服电动机 14 输出与脉冲频率和脉冲数相对应的电动机驱动电流。
在之后的步骤 S3 中， 通过从伺服放大器 16 输入的电动机驱动电流驱动伺服电动 机 14 进行旋转。伺服电动机 14 的旋转运动通过内设在电动气缸 12 的滚珠丝杠机构转换 为直线运动， 从而驱动活塞杆 11。由此， 活塞杆 11 向前押出， 活塞杆 11 加压被加压部件 M。 由负荷检测器 13 检测出加压负荷 Pm。
随着伺服电动机 14 的旋转， 设置在伺服电动机 14 的位置检测器 15 向伺服放大器 16 输出与伺服电动机 14 的转速相对应的绝对位置信号。 伺服放大器 16 将绝对位置信号信 息转换为反馈脉冲信号后输出到伺服控制器 17。 而且， 伺服放大器 16 根据位置指令脉冲信 号的脉冲数与反馈脉冲信号的脉冲数之差、 即滞留脉冲对伺服电动机 14 的旋转进行控制。 在这里， 位置指令脉冲信号的脉冲数与伺服电动机 14 的旋转角具有比例关系， 根据位置指 令脉冲信号的脉冲频率来控制伺服电动机 14 的驱动速度， 根据脉冲数决定活塞杆 11 的移 动距离。
接着在步骤 S4 中， 由负荷检测器 13 向伺服控制器 17 输出对应于由负荷检测器 13 检测出的加压负荷 Pm 的加压负荷信号。
接着在步骤 S5 中， 在伺服控制器 17 中判断加压负荷 Pm 是否达到停止负荷 Ps、 即 加压负荷 Pm 是否大于等于停止负荷 Ps。当 Pm ≥ Ps( 步骤 S5 ： 是 ) 时进入到步骤 S6， 当 Pm ＜ Ps( 步骤 S5 ： 否 ) 时返回到步骤 S1。在从负荷检测器 13 向伺服控制器 17 输出加压负荷 信号从而加压负荷 Pm 达到停止负荷 Ps 的期间， 从伺服控制器 17 继续向伺服放大器 16 输 出位置指令脉冲信号， 以便以驱动速度推出活塞杆 11。
在步骤 S6 中， 伺服控制器 17 计算在步骤 S5 的判断时的位置指令脉冲信号的脉冲
数与反馈脉冲信号的脉冲数的差、 即滞留脉冲。
在接着的步骤 S7 中， 基于在步骤 S6 中计算出的滞留脉冲， 从伺服控制器 17 向伺 服放大器 16 输出反方向位置指令脉冲信号， 其中， 该反方向位置指令脉冲信号是使活塞杆 11 朝加压方向的反方向驱动的位置控制脉冲信号、 即用于使伺服电动机反方向旋转的位置 控制脉冲信号， 且是使滞留脉冲减少的位置控制脉冲信号。
在此， 反方向位置指令脉冲是与滞留脉冲相反方向的位置指令脉冲， 可以构成为 将作为正转脉冲的滞留脉冲的脉冲串的符号反转的反转脉冲串。
在接着的步骤 S8 中， 伺服放大器 16 基于在步骤 S7 中从伺服控制器 17 输入的反 方向位置指令脉冲信号来减少滞留脉冲， 并停止向伺服电动机 14 输出电动机驱动电流。
然后以达到负荷保持规定时间后去掉负荷， 结束加压处理。
通过利用如上所述的电动气缸 12 的控制方法或控制系统 20， 可以基于位置指令 脉冲信号， 进行根据活塞杆 11 的位置控制的驱动， 由伺服控制器 17 判断负荷检测器 13 检 测出的加压负荷 Pm 是否大于等于目标负荷 Pt， 当判断为加压负荷 Pm 大于等于目标负荷 Pt 时， 向伺服放大器 16 输出反方向位置指令脉冲信号， 能够强制减少积累在伺服放大器 16 的 滞留脉冲， 使活塞杆 11 停止。
由此， 通过用于减少滞留脉冲所必需的时间、 冲压加工装置 1 的装置驱动系统的 机械构件的惯性等影响， 活塞杆 11 在目标负荷 Pt 不停止而其加压负荷 Pm 增加， 但在短时 间内使滞留脉冲减少而使活塞杆 11 停止， 因此能够在加压负荷 Pm 没有大幅超过目标负荷 Pt 的情况下使活塞杆 11 停止。
并且， 加压负荷 Pm 在达到目标负荷 Pt 之前， 不减小活塞杆 11 的速度， 所以可以缩 短加压处理时间。
在加压负荷 Pm 没有大幅超过目标负荷 Pt 的情况下能够使活塞杆 11 停止的范围 内， 可以任意设定反方向位置指令脉冲的脉冲数。为了将滞留脉冲快速减小至 0， 优选将反 方向位置指令脉冲的脉冲数设定为滞留脉冲的脉冲数以上， 特别是， 当反方向位置指令脉 冲的脉冲数更多时， 发生伺服电动机 14 的反转驱动， 可以迅速减小施加在被加压部件 M 的 加压负荷， 所以可以更加有效地使加压负荷接近目标负荷。
而且， 为了迅速减小滞留脉冲而使活塞杆 11 停止， 优选反方向位置指令脉冲的频 率大于等于位置指令脉冲的频率。
如上所述， 若将本发明应用于冲压加工工序， 则可以在加压负荷 Pm 没有大幅超过 目标负荷 Pt 的情况下进行冲压加工， 因此具有不仅提高冲压加工产品的质量， 而且可以以 较短循环时间进行压制， 从而降低生产成本的优点。
( 评价试验 1)
对于第一实施方式的实施例 1， 将现有的电动气缸的控制方法作为比较例确认了 实施例 1 的效果。另外本发明不限定于以下评价试验中说明的内容。
图 4 示出了应用实施例 1 的电动气缸的控制方法的情况与现有控制方法的情况的 加压负荷的变化波形。加压条件是开始加压时的驱动速度为 10mm/s， 目标负荷 Pt 为 1kN。 比较例中应用了未利用反方向位置指令脉冲的现有的控制方法。
另外， 在图 4 中时间轴的原点设定为加压负荷达到了目标负荷 1kN 时。
如图 4 所示， 在比较例中， 加压负荷大幅超过目标负荷 1kN， 大致固定在约 6kN。另一方面， 在实施例中加压负荷是大于等于目标负荷 1kN， 但大致固定在约 1.5kN， 可以确认 出能够在没有大幅超过目标负荷 1kN 的情况下进行加压处理。
[ 实施例 1 的效果 ]
根据本发明的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统， 可以基于位置指令脉 冲信号， 进行基于活塞杆 11 的位置控制的驱动， 且伺服控制器 17 判断负荷检测器 13 检测 出的加压负荷 Pm 是否大于等于目标负荷 Pt， 当判断为加压负荷 Pm 大于等于目标负荷 Pt 时， 向伺服放大器 16 输出反方向位置指令脉冲信号， 强制减少积累在伺服放大器 16 的滞留 脉冲， 使活塞杆 11 停止。
由此， 在短时间内减少滞留脉冲而使活塞杆 11 停止， 因此可以在加压负荷 Pm 没有 大幅超过目标负荷 Pt 的情况下使活塞杆 11 停止。
并且， 在加压负荷 Pm 达到目标负荷 Pt 之前， 不减小活塞杆 11 的速度， 所以可以缩 短加压处理时间。
[ 实施例 2]
接着， 下面说明本发明的第一实施方式的实施例 2。 在实施例 2 中， 将步骤 S5 中的 停止负荷 Ps 设定为下面示出的数值， 并未设定为目标负荷 Pt， 在这一点上不同于实施例 1。
考虑到用于减小滞留脉冲所必要的时间、 冲压加工装置 1 的装置驱动系统的机械 构件的惯性的影响等负荷荷载的过负荷因素， 在实施例 2 中设定的停止负荷 Ps 设定为低于 解析性或实验性求出的目标负荷 Pt 的负荷值， 以便在步骤 S7 中输出反方向位置指令脉冲 信号而对电动气缸 12 的驱动进行停止控制时， 活塞杆 11 利用目标负荷 Pt 而停止。
( 评价试验 2)
将现有的电动气缸的控制方法作为比较例确认了实施例 2 效果。
另外， 本发明不限定于以下评价试验中说明的内容。
首先， 图 5 示出了通过实验得到的目标负荷 Pt 和停止负荷 Ps 的关系的结果。活 塞杆 11 的驱动速度设定 6、 8、 10mm/s 的三种水平。确认出驱动速度越快， 目标负荷 Pt 与停 止负荷 Ps 的差越大的倾向。
根据图 5， 若确定驱动速度和目标负荷 Pt， 则可以求出将停止负荷 Ps 设定为多大 负荷值更适合。例如， 驱动速度为 10mm/s， 目标负荷 Pt 为 10kN 时， 可知将停止负荷 Ps 设定 为 5.35kN 更适合。
其次， 对应用本发明的电动气缸的控制方法时与应用比例减速控制方法 ( 比较 例 ) 时的情况进行比较。 加压条件设定为开始加压时的驱动速度为 10mm/s， 目标负荷 Pt 为 10kN， 在以目标负荷 Pt 保持加压 0.025s 后去掉负荷。根据图 5 的关系将停止负荷 Ps 设定 为 5.35kN。
在比较例中应用了与加压负荷的增加成比例关系来降低电动气缸的驱动速度的 公知的比例减速控制方法， 如日本特开 2005-254290 号公报所记载的方法。
另外， 在图 6 中时间轴的原点设定为加压负荷达到了目标负荷 Pt 时。
如图 6 所示， 可知， 在比较例中加压负荷 Pm 达到目标负荷 Pt 需要 0.3s， 但在实施 例中加压负荷 Pm 没有大幅超过目标负荷 Pt， 用比较例的约 4 分之 1 的短时间即 0.07s 就 达到了。因此， 通过如图 6 所示适当设定停止负荷 Ps， 可以将加压负荷 Pm 控制在目标负荷 Pt， 在短时间内进行加压处理。在上述实施例 2 中， 将停止负荷 Ps 与目标负荷 Pt 分别地输入到伺服控制器 17， 但还可以构成为在伺服控制器 17 所具有的停止负荷设定单元中与驱动速度相关联地存储 表格、 运算式， 若输入目标负荷 Pt， 则参照表格、 运算式设定停止负荷 Ps。由此， 可以减少求 出停止负荷 Ps 后输入到伺服控制器 17 的时间和劳力， 并且可以防止出现停止负荷 Ps 的计 算、 输入错误。
[ 实施例 2 的效果 ]
根据本实施例 2 的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统， 可以基于位置指 令脉冲信号进行基于活塞杆 11 的位置控制的驱动， 判断由负荷检测器 13 检测出的加压负 荷 Pm 是否大于等于停止负荷 Ps， 当判断为加压负荷 Pm 大于等于停止负荷 Ps 时， 能够向伺 服放大器 16 输出反方向位置指令脉冲信号， 强制减少积累在伺服放大器 16 的滞留脉冲， 用 目标负荷 Pt 使活塞杆 11 停止。
并且， 在加压负荷 Pm 达到停止负荷 Ps 之前， 不减小活塞杆 11 的速度， 所以可以缩 短加压处理时间。
[ 其他实施例 ]
在上述实施例 1 和 2 中， 将电动气缸 12 的控制方法和控制系统应用于冲压加工装 置 1 为例进行了说明， 但是本发明不限于此， 可以应用于冲压加工装置以外的使用电动气 缸的各种装置、 工序。 例如， 如果将本发明应用于压入工序， 则可以在加压负荷没有大幅超过目标加压 负荷的情况下进行压入， 所以不仅可以提高压入品的质量， 而且在短循环时间内进行压入， 因此具有能够降低压入品的生产成本的优点。
而且， 对于如压入品这种加压时漏掉压力的部件而言， 与现有的以固定减速率减 速电动气缸的活塞杆或与加压负荷成比例地减速电动气缸的活塞杆的情况相比， 具有更加 显著地缩短循环时间的效果的优点。
还有， 若将本发明应用于通过电动气缸的活塞杆搬运被搬运物品的搬运工序， 则 不仅可以实现灵活的搬运， 而且即使在被搬运物品和活塞杆意外冲撞时， 也可以使活塞杆 瞬间减速或停止， 具有可以防止活塞杆、 负荷检测器、 还有被搬运物品受到损坏的优点。
而且， 在本发明中活塞杆 11 的活动方向并不限于押出的方向， 也可以是拉进的方 向。以此， 本发明不仅可以应用于加压工序， 也应用于牵引工序。
[ 第二实施方式 ]
下面就本发明的第二实施方式， 以冲压加工装置作为电动气缸装置为例， 参照附 图说明电动气缸的控制系统和控制方法。第二实施方式涉及控制伺服电动机速度的发明。
如图 1 所示， 第二实施方式涉及的冲压加工装置 1 包括使对被加压部件 M 进行冲 压加工的活塞杆 11 向轴向移动的电动气缸 12 ； 用于检测施加在被加压部件 M 的负荷的与 活塞杆连结的负荷检测器 13 ； 驱动电动气缸 12 的伺服电动机 14 ； 与伺服电动机 14 连接、 用 于检测活塞杆 11 的位置的位置检测器 15 ； 与伺服电动机 14 和伺服控制器 17 电连接、 用于 控制伺服电动机 14 的驱动的伺服放大器 16 ； 与负荷检测器 13 和伺服放大器 16 电连接、 向 伺服放大器 16 输出用于进行伺服电动机 14 的位置控制的位置控制指令的所谓定位单元、 即伺服控制器 17。
作为电动气缸 12 的控制系统而运转的控制单元 20 由负荷检测器 13、 伺服电动机
14、 伺服放大器 16 以及伺服控制器 17 构成。
其中， 伺服放大器 16 和伺服控制器 17 构成为至少可以以速度控制模式控制伺服 电动机 14 的驱动。如上所述， 在本实施方式涉及的电动气缸的控制系统中， 除了速度控制 模式以外， 还可以切换为位置控制模式、 转矩控制模式。
接着， 参照图 3 说明第二实施方式涉及的发明的控制方法。
首先， 作为伺服控制器 17 中的控制模式选择速度控制模式， 通过未图示的输入装 置， 向伺服控制器 17 输入活塞杆 11 的驱动速度、 加压被加压部件 M 的目标负荷 Pt、 以及停 止负荷 Ps。
在这里， 考虑到冲压加工装置 1 的装置驱动系统的机械构件的惯性的影响等负荷 荷载的过负荷因素， 停止负荷 Ps 设定为低于解析性或试实验性地求出的目标负荷 Pt 的负 荷值， 以便在后述步骤 S7 中用停止负荷 Ps 停止电动气缸 12 的驱动时， 活塞杆 11 在目标负 荷 Pt 下停止。
将进行冲压加工的被加压部件 M 放在冲压加工装置 1 的规定位置上后， 若开始运 转， 则在步骤 S1 中， 根据已输入的活塞杆 11 的驱动速度， 伺服控制器 17 向伺服放大器 16 输出速度指令信号。 在接着的步骤 S2 中， 伺服放大器 16 基于在步骤 S1 中从伺服控制器 17 输入的速 度指令信号， 向伺服电动机 14 输出电动机驱动电流。
在接着的步骤 S3 中， 根据从伺服放大器 16 输入的电动机驱动电流， 伺服电动机 14 被旋转驱动。伺服电动机 14 的旋转运动通过内设在电动气缸 12 的滚珠丝杠机构转换为直 线运动， 从而驱动活塞杆 11。因此， 活塞杆 11 向前押出， 活塞杆 11 对被加压部件 M 进行加 压。由负荷检测器 13 检测出加压负荷 Pm。
在接着的步骤 S4 中， 从负荷检测器 13 向伺服控制器 17 输出对应于由负荷检测器 13 检测出的加压负荷 Pm 的加压负荷信号。
在接着的步骤 S5 中， 在伺服控制器 17 中判断加压负荷 Pm 是否达到停止负荷 Ps、 即加压负荷 Pm 是否大于等于停止负荷 Ps。当 Pm ≥ Ps( 步骤 S5 ： 是 ) 时进入到步骤 S6， Pm ＜ Ps( 步骤 S5 ： 否 ) 时返回到步骤 S1。在从负荷检测器 13 向伺服控制器 17 输出加压负荷 信号并且加压负荷 Pm 达到停止负荷 Ps 的期间， 从伺服控制器 17 向伺服放大器 16 继续输 出速度指令信号， 以便以驱动速度押出活塞杆 11。
在步骤 S6 中， 停止 ( 设为零 ) 从伺服控制器 17 向伺服放大器 16 输出速度指令信 号。
在接着的步骤 S7 中， 伺服放大器 16 停止向伺服电动机 14 输出电动机驱动电流。 由此可以快速停止伺服电动机 14。因此， 由于受到冲压加工装置 1 的装置驱动系统的机械 构件的惯性的影响等， 活塞杆 11 在停止负荷 Ps 下不停止而其加压负荷 Pm 增加， 但可以在 目标负荷 Pt 下停止。
然后在目标负荷 Pt 保持规定时间后去掉负荷， 结束加压处理。
通过利用如上所述的电动气缸 12 的控制方法以及控制系统， 可以基于已设定的 活塞杆 11 的驱动速度来进行基于活塞杆 11 的速度控制的驱动， 判断由负荷检测器 13 检测 出的加压负荷 Pm 是否大于等于停止负荷 Ps， 当判断为加压负荷 Pm 大于等于停止负荷 Ps 时， 能够向伺服放大器 16 输出使活塞杆 11 的驱动速度成为 0 的停止信号， 并用目标负荷 Pt
使活塞杆 11 停止。
并且， 在加压负荷 Pm 达到停止负荷 Ps 之前， 不减小活塞杆 11 的速度， 所以可以缩 短加压处理时间。
如上所述， 若将本发明应用于冲压加工工序， 则可以在加压负荷 Pm 没有大幅超过 目标负荷 Pt 的情况下进行冲压加工， 所以具有不仅可以提高冲压加工产品的质量， 而且能 够在短循环时间内进行压制从而降低冲压品的生产成本的优点。
( 评价试验 )
就第二实施方式的效果以现有的电动气缸的控制方法为比较例得到了确认。另 外， 本发明并不限定于以下评价试验中说明的内容。
首先， 通过实验而求出的目标负荷 Pt 与停止负荷 Ps 的关系的结果与第一实施方 式相同， 如图 5 所示。活塞杆 11 的驱动速度设定 6、 8、 10mm/s 的三种水平。确认出存在驱 动速度越快， 目标负荷 Pt 与停止负荷 Ps 的差越大的倾向。
根据图 5， 若确定驱动速度和目标负荷 Pt， 则可以求出停止负荷 Ps 设定为多少负 荷值更适合。例如， 可知当驱动速度为 10mm/s， 目标负荷 Pt 为 10kN 时， 可以求出停止负荷 Ps 设定为 5.35kN 更适合。
其次， 与第一实施方式的情况相同， 对应用本发明的电动气缸的控制方法时与应 用比例减速控制方法 ( 比较例 ) 时的情况进行比较。
加压条件如下设定 ： 开始加压时的驱动速度为 10mm/s， 目标负荷 Pt 为 10kN， 在以 目标负荷 Pt 保持加压 0.025s 后去掉负荷。根据图 5 的关系停止负荷 Ps 设定为 5.35kN。
在比较例中应用了与加压负荷的增加成比例关系来降低电动气缸的驱动速度的 公知的比例减速控制方法， 如日本特开 2005-254290 号公报所记载的方法。
另外， 在图 6 中时间轴的原点设定为加压负荷达到目标负荷时。
如图 6 所示， 在比较例中加压负荷 Pm 达到目标负荷 Pt 需要 0.3s， 在本实施例中加 压负荷 Pm 没有大幅超过目标负荷 Pt， 用比较例的约 4 分之 1 的短的时间、 即 0.07s 就达到 了。
因此， 通过如图 5 所示适当设定停止负荷 Ps， 可以将加压负荷 Pm 控制在目标负荷 Pt 内， 在短时间内进行加压处理。
在上述第二实施方式中， 将停止负荷 Ps 与目标负荷 Pm 分别地输入到伺服控制器 17， 但是也可以与第一实施方式相同地， 在伺服控制器 17 所具有的停止负荷设定单元中与 驱动速度相关联地存储表格、 运算式， 若输入目标负荷 Pt， 则参照表格、 运算式来设定停止 负荷 Ps。 从而， 可以减少求取停止负荷 Ps 后输入到伺服控制器 17 的时间和劳力， 并且能够 防止出现停止负荷 Ps 的计算、 输入错误。
在上述第二实施方式中， 对电动气缸 12 进行停止控制， 但是在没有必要保持加压 负荷时， 也可以不停止电动气缸 12 而立即向加压方向的反方向移动 ( 反转 )。这时， 在步 骤 S6 中， 基于事先在伺服控制器 17 中设定的速度条件， 输入使电动气缸 12 向加压方向的 反方向移动的速度指令信号 ( 反转信号 ) 即可。由此， 不需要电动气缸 12 的保持时间， 所 以能够进一步缩短冲压加工时间。
[ 第二实施方式的效果 ]
根据本发明的电动气缸的控制方法和电动气缸的控制系统， 基于已设定的活塞杆11 的驱动速度， 进行基于活塞杆 11 的速度控制的驱动， 判断由负荷检测器 13 检测出的加压 负荷 Pm 是否大于等于停止负荷 Ps， 当判断为加压负荷 Pm 大于等于停止负荷 Ps 时， 向伺服 放大器 16 输出使活塞杆 11 的驱动速度成为 0 的信号， 能够在目标负荷 Pm 下使活塞杆 11 停止。
并且， 在加压负荷 Pm 达到停止负荷 Ps 之前， 不减小活塞杆 11 的速度， 所以可以缩 短加压处理时间。
[ 其他实施例 ]
在上述第二实施方式中， 与第一的实施方式相同， 以将电动气缸 12 的控制方法和 控制系统应用于冲压加工装置 1 为例进行了说明， 但是本发明不限于此， 能够应用于冲压 加工装置以外的利用第一实施方式中说明的电动气缸的其他的各种装置、 工序中。