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电动压力机、弯曲点检测方法及程序
申请号	CN201410428276.X	申请日	2014-08-27	公开(公告)号	CN104416943B	公开(公告)日	2017-04-12
申请人	蛇目缝纫机工业株式会社;			发明人	柳由美; 比留间健一郎;
摘要	本发明涉及一种电动压力机，其包括：检测冲压位置和该冲压位置中的负荷的检测单元；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一输入存储单元；根据所检测到的所述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，将该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。
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；第一输入存储单元，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；斜率计算单元，根据所检测到的所述冲压位置和该冲压位置中的负荷，通过数学式1利用回归线计算负荷的斜率；斜率的斜率计算单元，根据所检测到的所述冲压位置及所述斜率计算单元计算的负荷的斜率，通过数学式2使用回归线计算负荷的斜率的斜率；以及弯曲点判断单元，将所计算的负荷的斜率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；其中，所述数学式1为其中，n为数据数，xi为加压部位的位置数据，yi为负荷数据；所述数学式2为其中，n为数据数，xi为加压部位的位置数据，zi为负荷斜率的数据。 2.根据权利要求1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。 3.一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、斜率计算单元、斜率的斜率计算单元以及弯曲点判断单元，所述弯曲点检测方法的特征在于，包括：所述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，通过数学式1利用回归线计算负荷的斜率的第三步骤；所述斜率的斜率计算单元，根据所述检测单元检测到的所述冲压位置及所述斜率计算单元计算的负荷的斜率，通过数学式2使用回归线计算负荷的斜率的斜率的第四步骤；以及所述弯曲点判断单元将所求到的负荷的斜率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；其中，所述数学式1为其中，n为数据数，xi为加压部位的位置数据，yi为负荷数据；所述数学式2为其中，n为数据数，xi为加压部位的位置数据，zi为负荷斜率的数据。
说明书全文	电动压力机、弯曲点检测方法及程序技术领域 [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12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] 在上述的方法中，基于指定的条件时是有用的方法，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、即“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13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13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13的上面图表)中，可以发现在位置93.8mm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。因此，目前还没有进行采用二阶微分的弯曲点检测。发明内容 [0012] 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。 [0013] 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。 [0014] 实施方式(1)：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；第一输入存储单元，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；斜率计算单元，根据所检测到的所述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，将该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。 [0015] 实施方式(2)：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，在上述实施方式(1)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。 [0016] 实施方式(3)：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，在上述实施方式(1)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。 [0017] 实施方式(4)；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、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三步骤；以及，所述弯曲点判断单元将所求到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四步骤。 [0018] 发明的效果 [0019] 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显著量(有意な量)，并且基于该量检测弯曲点。附图说明 [0020] 图1是根据本发明的实施方式的电动压力机的整体图示意图。 [0021] 图2是根据本发明的实施方式的电动压力机的截面图。 [0022] 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结构示意图。 [0023] 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。 [0024] 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。 [0025] 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。 [0026] 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值(y’)的图表。 [0027] 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。 [0028] 图9是将图5、图6、图8重叠的图表。 [0029] 图10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。 [0030] 图11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。 [0031] 图12是弯曲点示意图。 [0032] 图13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。 [0033] 附图标记 [0034] 1：柱塞 [0035] 2：滚珠丝杠 [0036] 3：电动机 [0037] 4：外壳 [0038] 1a：圆筒状主体 [0039] 2a：螺丝轴 [0040] 2b：螺母体 [0041] 1b：按压体 [0042] 5：圆筒状引导件 [0043] 6：止动引导件 [0044] 6a：止动杆 [0045] 6b：引导部 [0046] 6c：连结板 [0047] 7：柱形物 [0048] 8：基材 [0049] 9a：操作按钮 [0050] 9b：操作按钮 [0051] 10：控制部 [0052] 11：控制程序存储装置 [0053] 12：显示装置 [0054] 13：操作装置 [0055] 14：暂时存储装置 [0056] 15：标准值存储装置 [0057] 16：低通滤波器 [0058] 20：中央计算处理装置(CPU) [0059] 21：马达驱动控制装置 [0060] 22：编码器具体实施方式 [0061] 下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。 [0062] 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。 [0063] ＜第一实施方式＞ [0064] 参照图1～图9，说明本发明的第一实施方式。 [0065] 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。 [0066] 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1a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1a的轴长方向的端部位置结合有滚珠丝杠2的螺母体2b。 [0067] 按压体1b以装卸自如状设在该圆筒状主体1a的最下面，实际上，该按压体1b抵接于被加工件W，施加适当的压力，并且，该按压体1b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。 [0068] 以包围该圆筒状主体1a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。 [0069] 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。 [0070] 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9b，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9b，暂时停止时按下操作按钮9a，仅放开操作按钮9b。并且，如果同时放开操作按钮9a以及9b，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。 [0071] 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。 [0072] 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。 [0073] 其次，在步骤S120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n个的数据，加压部位的位置数据系列为(x1,x2…，xn)，负荷的数据系列为(y1,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。 [0074] 【数学式1】 [0075] [0076] 下面，以具体的数值说明回归线的斜率的计算。例如有x＝{1,3,4,6,7,10}，y＝{5.7,10.4,11.1,19.5,21.8,26.2}的数据系列。使用该6组的所有数据计算斜率。在数学式1中，n＝6。表1示出了计算出数学式1的各和的项的结果。 [0077] 【表1】 [0078]i x y x y x2 1 1 5.7 5.7 1 2 3 10.4 31.2 9 3 4 11.1 44.4 16 4 6 19.5 117.0 36 5 7 21.8 152.6 49 6 10 26.2 262.0 100 Σ 31 94.7 612.9 211 [0079] 第一列，相对于i为1～6，第二列取x的值，最下行Σ表示这一列的和。相同地，第三列取y，第四列取xy，第五列取x2，在最下段示出了各自的总和。根据这些值，如数学式2所示，根据数学式1的斜率为2.432。 [0080] 【数学式2】 [0081] {(6×612.9)-(31×94.7)}÷{(6×211)-(31×31)}＝741.7÷305＝2.432 [0082] 作为参考，计算回归线的截段，根据斜率和截段和x的值，求出回归线上的y的值(y’)的结果如表2所示。 [0083] 【表2】 [0084]i x y y’：回归线上的y 1 1 5.7 5.650 2 3 10.4 10.514 3 4 11.1 12.946 4 6 19.5 17.810 5 7 21.8 20.241 6 10 26.2 27.537 [0085] 另外，以黑点表示表2的x以及y的数据系列(原来数据)，以空心点表示回归线上的y的值(y’)，则变成图7所示。 [0086] 如上所述，根据求出回归线的斜率的数学式1，能够计算负荷的斜率、即相当于针对位置的变化量的值。图7是根据图6所示的位置-负荷的数据系列求出回归线的斜率后描绘的图表。观察该图表，则可以得知，斜率从位置52.8mm附近开始变大，从过了位置53mm的位置起其增加量减少，从8000[N/mm]维持大致固定的斜率。 [0087] 在步骤S130中，根据斜率的数据，再次使用计算回归线的斜率的数学式1，计算负荷的斜率的斜率，作为针对负荷值的位置的变化量的变化量。计算本身是相同的。作为结果获得的位置-加压负荷的斜率的斜率的图表如图8所示。观察该图表，则可以得知在超过位置52.8mm少许的位置，具有峰值。图9示出了将图5、图6、图8重叠的图表。为了便于观察而适当地设定了纵向尺度。 [0088] 而且，在步骤S140中，比较预先设定的标准设定值和计算得到的负荷的斜率的值，将超过标准设定值的位置判断为弯曲点，一旦判断出弯曲点，则停止加压部位的动作(步骤S150)。 [0089] 如上所述，根据本实施方式，能够将负荷的斜率的斜率作为有意的量进行计算，并且能够根据该值检测弯曲点。 [0090] ＜第二的实施方式＞ [0091] 参照图10以及图11对根据本实施方式的电动压力机进行说明。在第一实施方式中示出了利用回归线计算负荷的斜率的例子，在本实施方式中还添加了平滑处理。 [0092] 因此，如图10所示，控制部10具有低通滤波器(例如，数字滤波器)。 [0093] 在实际的处理中，如图11所示，相隔一定时间采样获得柱塞的位置的数据系列以及施加在工件的负荷的数据系列之后，并且，在根据回归线计算负荷的斜率之后，由低通滤波器(例如、数字滤波器)进行平滑处理。 [0094] 如上所述，根据本实施方式，通过平滑处理实现图表的平滑化，能够顺利进行后续的处理计算。另外，作为平滑处理例如可进行取移动平均的平滑处理等。 [0095] 另外，将电动压力机的处理存储在计算机系统可读取的记录介质，并且使电动压力机读取存储在该记录介质中的程序后执行，从而，能够实现根据本发明的实施方式的电动压力机。这里的计算机系统包括OS或周边装置等硬件。 [0096] 并且，利用WWW(World Wide Web)系统时，“计算机系统”还包括网页提供环境(或者显示环境)。并且，上述程序还可以从存储该程序的存储装置等计算机系统通过传输介质或者通过传输介质中的传输波传输到其他计算机系统。其中，传输程序的“传输介质”是指如因特网等网络(通信网)或电话线等通信线路(通信线)等具有传输信息的功能的介质。 [0097] 并且，上述程序还可以是用于实现上述功能的一部分功能的程序。并且，还可以是与已经将上述功能存储在计算机系统中的程序相组合实现的所谓的差分文件(差分程序)。 [0098] 以上，参照附图详细说明了本发明的实施方式，但是，具体的构成并不限定于这些实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更。

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