带有两个工作区域的压力机驱动器 |
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| 申请号 | CN201380015590.9 | 申请日 | 2013-03-05 | 公开(公告)号 | CN104379336B | 公开(公告)日 | 2017-07-18 |
| 申请人 | 许勒压力机有限责任公司; | 发明人 | R.黑德勒; M.科泽; J.贝耶尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于压 力 机(10)的压力机 驱动器 (16)或带有压力机驱动器(16)的压力机(10)。本发明还涉及用于借助于控制装置(40)控制压力机驱动器(16)的方法。压力机驱动器(16)用于使压力机的滑 块 (15)在冲程方向(H)上在 上止点 (OT)与 下止点 (UT)之间运动。压力机驱动器(16)具有带有第一杆件(24)和第二杆件(26)的肘杆传动器(24)。 连杆 (32)作用在两个杆件(25,26)的肘接部(27)处且在另一端(34)处与偏心驱动器(33)的偏心部(35)相连接。控制装置(40)可在第一运行模式(B1)或第二运行模式(B2)或第三运行模式(B3)中驱动偏心驱动器(33)。在第一运行模式和第二运行模式(B1,B2)中，偏心部在相应不同的 角 度范围(W1,W2)中围绕偏心驱动器(33)的转动轴线(D)摆动。由此在两个运行模式中得出滑块(15)的不同的力状态和运动状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于压力机(10)的压力机驱动器(16)，带有： |
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| 说明书全文 | 带有两个工作区域的压力机驱动器技术领域[0001] 本发明涉及用于压力机的压力机驱动器。该压力机驱动器具有肘杆传动器(Kniehebelgetriebe)。肘杆传动器通过还可被称作曲柄驱动器的偏心驱动器来驱动。肘杆传动器联结压力机的偏心驱动器与滑块(Stößel)，从而偏心驱动器的偏心部(Exzenter)的驱动运动引起滑块在冲程方向上的线性运动。 背景技术[0002] 带有肘杆传动器的压力机是普遍已知的。由DE 10 2005 001 878 B3得知一种带有肘杆传动器的压力机驱动器，其中，为压力机的滑块关联有附加驱动器。该附加驱动器尤其用于在肘杆传动器的杆件的确定的弯折角范围中确保足够的滑块力。 [0003] DE 10 2007 022 715 A1说明了一种带有两个肘杆组件的肘杆传动器，肘杆组件可经由共同的线性驱动器操纵，该线性驱动器加载两个肘杆传动器的肘接部。在经由线性驱动器驱动肘杆传动器时，相对于肘杆传动器的延伸位置的传递功能是对称的，这也就是说，滑块不依赖于肘接部以延伸位置为出发点是朝向一侧还是朝另一侧弯曲地实施相同的运动。 [0004] 由DE 21 27 289 A已知一种可调节的肘杆驱动器。主偏心部驱动形成肘杆传动器的第一杆件的主连杆，其经由第二杆件与滑块相连接。辅助偏心部经由辅助连杆加载双臂杆件的一个臂。双臂杆件的另一个臂与肘接部相联结。辅助连杆在双臂杆件以及在双臂杆件与肘接部之间的驱动杆处的铰接点是可调节的。通过该措施应可实现调节滑块作用到工件上的冲击速度、滑块冲程的工作行程、冲程长度和滑块的下止点的位置。 [0005] DE 198 46 951 A1说明了另一种带有肘杆驱动器的压力机。肘杆传动器的第一杆件支承在压力机机架处，而另一杆件与滑块相连接。在这两个杆件之间的连接经由三角形导杆实现，从而第一杆件和第二杆件彼此间隔开地支承在三角形导杆处。此外，三角形导杆经由连杆与偏心驱动器相连接。连杆的长度是可变的。如果肘杆传动器摇摆通过其延伸位置，滑块基于该组件的运动学迅速连续两次运动通过下止点。这两个下止点的位置相对于在压力机机架处的参考点在冲程方向上不同。如果肘杆传动器并未摇摆通过其延伸位置，则得到通常的近似正弦状的滑块位置走向。 [0006] 在该组件中，当肘杆传动器运动通过其延伸位置时，两个下止点的不同的位置是不利的。 [0007] 另一方面，变化的连杆长度在许多情况下是并非所期望的。长度变化改变了连杆的与肘接部相连接的端部的运动走向。此外，用于改变连杆的长度的装置(尤其当其应通过伺服驱动器实现时)结构昂贵且显著增大连杆的运动质量。 发明内容[0008] 基于所说明的压力机驱动器，本发明的目的可在于提供一种结构简单的压力机驱动器，然而其依赖于压力机的工作任务提供不同的运行模式。 [0010] 根据本发明，压力机驱动器具有肘杆传动器，其包括可彼此摆动地支承在肘接部处的第一杆件和第二杆件。肘杆传动器具有第一支承，其用于将第一杆件可摆动地支承在压力机机架处。此外，设置有第二支承，其用于将第二杆件可摆动地支承在压力机的滑块处。第一支承优选相对于压力机机架不可移动或者不可运动地布置在压力机机架处。第二支承的摆动轴线相对于滑块的位置优选同样是不可改变的。 [0011] 此外，肘杆传动器具有连杆，其一端可摆动地支承在肘接部处。肘接部尤其具有共同的摆动轴线，第一杆件、第二杆件和连杆支承成可围绕该摆动轴线彼此摆动。连杆的另一端与偏心驱动器的偏心部相连接。 [0012] 备选于此，两个杆件中的一个或连杆还可实施为相应带有三个铰接位置的三角形导杆。在肘接部的区域中于是存在彼此间隔开的两个铰接位置。两个杆件中的一个和连杆或两个杆件作用在一铰接位置处，而剩下的杆件或连杆作用在相应另一铰接位置处。间隔开的两个铰接位置的摆动轴线尤其彼此平行地延伸。 [0013] 控制装置用于操控偏心驱动器。控制装置设立成在第一运行模式或第二运行模式中驱动偏心驱动器。在另一实施方式中，还可存在第三运行模式或其他的运行模式。合适的运行模式的选择可自动地通过控制装置借助所探测的或预先给定的参数来实现。作为参数，尤其使用说明工作过程的特性参数，例如滑块的所需要的压力和/或滑块冲程和/或尤其应取决于位置遵循的滑块速度和/或用于工件放入压力机中或工件从压力机中移开的转送时间。 [0014] 在第一运行模式和第二运行模式中，偏心驱动器在相应预先给定的角度范围中摆动地来驱动。在此，偏心部并未围绕偏心驱动器的转动轴线旋转，而是在相应预先给定的角度范围中摇摆地在限制角度范围的两个转动角度之间来回运动。优选地，相应的运行模式的两个角度范围如此选择，即，肘接部运动通过连接第一支承和第二支承的轴线。如果肘接部处在该轴线上，滑块达到其下止点。如果偏心部一次转动360°，滑块两次到达其下止点，即，优选地，一次在第一运行模式的第一角度范围中，而一次在第二运行模式的第二角度范围中。因为连杆相对于杆件在第一运行模式中占据不同于在第二运行模式中的位置，所以当滑块处在其下止点中时，在不同的运行模式中得出不同的力情况和运动情况。尤其在相同的偏心部转动速度的情况下得出不同的最大可达到的压力以及不同的滑块速度。根据本发明，该不等性用于在两个或三个不同的运行模式中在没有附加的调节器件的情况下来运行压力机驱动器。可取消调节器件，其用于调节偏心距、偏心部的转动轴线、连杆长度或第一支承或第二支承的位置。因此，压力机驱动器仅需要较少数量的构件。其非常简单且耐用地来构建。最小数量的支承和取消附加的调节器件将在压力机驱动器中的间隙降低到最小，从而可对滑块可重复地精确地进行定位。经由控制装置可控制或调整压力和/或滑块位置。在调整的情况下，设置有相应的位置传感器和/或力传感器。 [0015] 在第三运行模式中(如果设置有该运行模式)，转动地围绕偏心驱动器的转动轴线来驱动偏心部。在此，偏心部完全在一转动方向上围绕转动轴线行走，而并未摆动。第三运行模式例如适合于成型任务，在其中在第二运行模式中所提供的压力足够。相对于第二运行模式，当例如需要较大的冲程或较大的冲程对于较高的产出更合适时，可得出优点。在偏心部围绕转动轴线完全回转时在滑块的向下运动和向上运动期间通过连杆和两个杆件的运动学的情况是不同的。该区别可通过以下方式来补偿或至少降低，即，改变偏心驱动器的马达转动速度且因此改变在回转期间偏心部围绕转动轴线的转动速度。通过该措施可不依赖于偏心部在其中运动的角度范围达到相同的滑块运动。 [0016] 在第四运行模式中执行摇摆运行。偏心驱动器在预先给定的角度范围中摆动地来驱动。偏心部在该角度范围中摇摆地在限制角度范围的两个转动角度之间来回运动。在此，第四运行模式的角度范围如此来选择，即，肘接部并未运动通过连接第一支承和第二支承的轴线(延伸位置)。因此，滑块在冲程方向上在其中运动的区域不包含在肘接部的延伸位置中可达到的下止点。滑块例如可在正弦状的运动曲线的区段中摇摆，在其中在偏心部的很小的转动运动的情况下达到滑块的很大的提升运动。该想法还可在不同于上述的肘杆传动器的传动器中来实现，例如在偏心传动器中来实现，在其中，偏心地支承和驱动的连杆直接与滑块相连接。 [0017] 优选地，第一运行模式的第一角度范围和第二运行模式的第二角度范围不具有重叠区域。偏心部的转动位置在第一角度范围中总是不同于偏心部在第二角度范围中的转动位置。因此，两个运行模式彼此完全不同。 [0018] 通过肘接部以及连杆在偏心部处的铰接点的轴线可理解为连杆的纵轴线。如果滑块在第一运行模式中处在下止点中，连杆的纵轴线与连接第一支承和第二支承的轴线围成第一角度。相应地，当滑块在第二运行模式中处在其下止点中时，连杆的纵轴线与该轴线围成第二角度。这两个角度的数值大小不同。优选地，第一角度的数值大于第二角度的数值。在一实施例中，第一角度的数值是第二角度的数值的至少1.3至1.5倍。因此，在两个运行模式中的情况的不等性特别明显。 [0019] 优选地，比起在第二运行模式中的情况，在第一运行模式中在偏心部的相同的转动速度的情况下在下止点中的滑块速度的数值更小。在偏心部处的相同的转矩的情况下，在第一运行模式中的最大压力的数值可大于在第二运行模式中的最大压力的数值。控制装置可依赖于参数自动选择合适的运行模式。参数可由操作人员经由操纵单元预先给定或在试运行中通过控制装置来探测。 [0020] 在一优选的实施例中，当需要压力机的最大的力时，通过控制单元自动设定第一运行模式。在优选的实施例中，比起在第二运行模式中的情况，在第一运行模式中滑块的最大可达到的力更大。压力机驱动器的通过连杆和两个杆件的布置方案确定的运动学可如此来选择，即，在偏心部围绕转动轴线完全回转期间的两个冲程至少近似一样大。同样可行的是，通过改变压力机驱动器的运动学在完全的偏心部回转的情况下增大在两个冲程之间的冲程差。由此可增大关于在第一角度范围和第二角度范围中的压力和滑块速度的差。例如，可在相同的偏心部转动速度的情况下相对于第二角度范围增大在第一角度范围中的最大压力，且相对于第一角度范围增大在第二角度范围中的滑块速度。 [0021] 当在第二运行模式中可达到所需要的压力时，控制单元可自动设定第二运行模式。这提高了压力机的产出。需要的压力可经由操纵单元由操作人员来输入或在试运行期间通过实施滑块的至少一个测试冲程由传感器来探测。如已提及的那样，还可在试运行期间通过控制单元探测其他的参数，例如工件的转送持续时间。 [0022] 压力机驱动器还可以多于目前所说明的三个运行模式来运行。例如可能的是，依赖于成型任务从最大可达到的四个压力中选出一个。附加地，这些压力可在第一角度范围和第二角度范围中不同，依赖于滑块从哪个方向(即在偏心部围绕偏心部转动轴线的转动方向中)达到下止点。附图说明 [0024] 图1显示了带有根据本发明的压力机驱动器的一个实施例的压力机的示意性的类似框图的图示， [0025] 图2显示了在第一运行模式中的根据图1的用于压力机的压力机驱动器的第一实施例的原理图示， [0026] 图3显示了在第二运行模式中的用于压力机的压力机驱动器的第一实施例的原理图示， [0027] 图4显示了依赖于偏心部围绕偏心驱动器的转动轴线的转动位置的滑块位置和滑块速度，该偏心驱动器用于压力机驱动器的第一实施例，以及 [0028] 图5至7相应显示了相应带有三角形导杆的、用于根据图1的压力机的压力机驱动器的其他的实施例的原理图示。 具体实施方式[0029] 图1以简化的类似框图的图示显示了压力机10。压力机10具有压力机机架11，通过其将压力机10放置或固定在底座12上。 [0030] 此外，压力机10具有压力机工作台13，下部的模具件14可布置在压力机工作台13处。 [0031] 压力机10的滑块15可经由压力机驱动器16在冲程方向H上来回运动。冲程方向H优选竖向地定向。在滑块15处可布置有上部的模具件17，其与下部的模具件14共同工作，以便加工(例如成型)工件。经由引导装置18将滑块15在冲程方向H上可运动地支承在压力机机架11和/或压力机工作台13处。引导装置18在图1中示意性地通过两个引导轨道19来说明，滑块15在引导轨道19处可移动地来引导。 [0032] 肘杆传动器24属于压力机驱动器16。肘杆传动器24具有第一杆件25和第二杆件26，其可彼此摆动地支承在肘接部27处。第一杆件5在其与肘接部27相反的侧部上在第一支承28处可摆动地支承在压力机机架11处。第一支承28位置固定地布置在压力机机架11处。 第二杆件26经由第二支承29可摆动地与滑块15相连接。 [0033] 在肘接部27处作用有连杆32。连杆32在一端处围绕肘接部27的摆动轴线可摆动地来布置。连杆32的相反的端部与偏心驱动器33相关联且因此是连杆32的驱动端34。驱动端34可摆动地固定在偏心驱动器33的偏心部35处。偏心部35可围绕转动轴线D转动地且尤其转动摆动地来驱动。在偏心部35与转动轴线D之间的距离被称作偏心距E且是不可改变的(图2和3)。偏心驱动器33固定在压力机机架11处。在该实施例中，转动轴线D相对于压力机机架的位置是不可改变的。同样地，连杆32以及两个杆件25、26的长度是恒定的且不可通过调节器件来改变。因此，压力机驱动器16结构简单地来构建。 [0034] 在图5至7中相应说明了压力机驱动器16的相对于根据图3的实施例有修改的实施方案。此处，肘接部27由彼此间隔开地布置的两个铰接位置27a、27b形成。铰接位置27a、27b可在两个杆件25、26的延伸位置中近似竖向地或水平地并排布置。或者连杆32(图5)或者第一杆件25(图6)或者第二杆件26(图7)设计为三角形导杆36。滑块的在图4中示出的运动过程涉及在图3中示出的实施方案且依赖于压力机驱动器16的通过杆件25、26和连杆32的布置方案和设计方案确定的运动学来改变。 [0035] 偏心驱动器33由控制装置40操控。控制装置预先给定运动以及其时间的导数，例如转动速度ω或转动加速度。此外，控制装置40确定偏心驱动器33的转矩。偏心驱动器可实施为电动马达且尤其实施为伺服马达或扭矩马达。例如，偏心驱动器33可具有异步电机和/或传动器，尤其行星齿轮传动器。为了操控偏心驱动器33，控制装置40可具有逆变器。 [0036] 此外，压力机驱动器16可具有一个或多个传感器，以便在压力机10的运行期间探测确定的参数。在此处示出的实施例中说明了力传感器41，其与第一支承28相关联。借助于力传感器41的传感器信号，控制装置40可确定当前的压力F。 [0038] 此外，在此处所说明的实施例中存在操纵装置43，操作人员可通过操纵装置43输入或者预先给定用于压力机运行的操纵参数BP。操纵参数BP被传输给控制装置40。控制装置40可设置成调节滑块位置Z和/或压力F。 [0039] 在根据该实施例的压力机驱动器16的结构设计方案中，偏心驱动器33的转动轴线D在冲程方向H上位于第一支承28之上。偏心距E如此来选择，即，偏心部35在冲程方向H上看依赖于其围绕转动轴线D的转动角度α可处在第一支承28之上或之下。 [0040] 如果偏心部35一次完全围绕其转动轴线D转动(转动角度α=0°直至α=360°)，肘接部27两次运动通过连接第一支承28和第二支承29的轴线A。换而言之，肘接部28两次占据其延伸位置，在其中两个杆件25、26沿着轴线A取向。在肘接部27的延伸位置中，滑块15处在其下止点UT中。如果肘接部27相对轴线A具有尽量大的距离，则滑块15处在其上止点OT中。在根据图4的图中定义成，滑块15在α=0°(还相应于α=360°)时且在第一转动角度α0中到达其上止点OT。第一转动角度α0将偏心部35的完整的转动分成第一区域S1和第二区域S2。在第一区域S1中，滑块15在第二转动角度α1的情况下到达其下止点UT，而在第二区域S2中，滑块15在第三转动角度α2的情况下到达其下止点UT。基于肘杆传动器24的运动学，滑块15在两个区域S1、S2中的运动是不同的。这可归因于连杆32相对于两个杆件25、26的位置在两个区域S1、S2中是不同的。 [0041] 控制装置40设立成在第一运行模式B1、第二运行模式B2或第三运行模式B3中来运行偏心驱动器16。第一运行模式B1如此实施，即，偏心部35在第一角度范围W1中以第二转动角度α1来转动摇摆地驱动。第一角度范围W1处在第一区域S1中且最大与第一区域S1一样大。在第二运行模式B2中，偏心部35转动摇摆地或转动摆动地围绕转动轴线D在第二角度范围W2中以第三转动角度α2来驱动。第二角度范围W2处在第二区域S2内且最大与第二区域S2一样大。两个转动角度范围W1和W2的大小取决于滑块15的所需要的冲程。如果角度范围W1、W2小于相应相关联的区域S1、S2，滑块15的最大可实现的冲程未被充分利用且仅使用在图4中示出的运动特征曲线Z(α)的一部分。于是，上止点OT朝OT'或OT''移动。 [0042] 在第三运行模式B3中，偏心部35在预先给定的转动方向上围绕转动轴线D转动地来驱动。因此，偏心部35在围绕转动轴线D的圆形轨道上回转。在每次回转时，不仅经过一次第一角度范围W1，而且经过一次第二角度范围W2。 [0043] 连杆32的纵轴线L连接肘接部27的摆动轴线和在偏心部35与连杆32的驱动端34之间的摆动轴线。如果转动角度α相应于第二转动角度α1，滑块15在第一运行模式B1中处在其下止点UT中。在第一运行模式B中，当滑块15处在其下止点UT中时，纵轴线L与通过第一支承28和第二支承29的轴线A围成第一角度ßl(图2)。相应地，当滑块15在第二运行模式B2中处在其下止点UT中时，连杆32的纵轴线L在第二运行模式B2中与轴线A围成第二角度ß2(图3)。 作为第一角度ßl和第二角度ß2，相应测量在纵轴线L与轴线A之间的较小的角度。角度ßl、ß2是锐角。第一角度ßl的数值更大，且根据该示例是第二角度ß2的数值的1.3至1.5倍。出于该原因，比起在第二运行模式B2中的情况，在第一运行模式B1中在偏心驱动器22的确定的转矩的情况下通过滑块15提供的最大压力Fmax更大。 [0044] 运动特征曲线Z(α)在第一运行模式B1中在第一角度范围W1中比在第二运行模式B2中在第二角度范围W2中更平坦。因此，比起在第二运行模式B2中的情况，在第一运行模式B1中在下止点UT中的滑块速度V更小。因此，可在第一运行模式B1中提供滑块15的更大的压力F。在第二运行模式B2中，在滑块15的相同的冲程的情况下由于更高的滑块速度V可达到更大的冲程次数且因此达到压力机10的更大的产出。在图4中示出了依赖于转动角度α的滑块速度曲线V(α)。 [0045] 在优选的实施例中，控制装置40设立成依赖于经确定的和/或预先给定的参数P自动可选地设定第一运行模式B1或第二运行模式B2。作为参数P，使用通过操纵单元43预先给定的操纵参数BP和/或由传感器探测的参数，例如压力F、滑块位置Z、压力机的冲程次数、滑块的冲程、滑块速度、用于工件放入到压力机10中和/或从压力机10取出的转送持续时间或类似的参数。所提及的参数可以任意的组合来使用。还可行的是，控制装置40切换到试运行模式中且在滑块15的一个或多个测试冲程期间由传感器探测所需要的参数P中的至少一部分且由此提出合适的运行模式B1、B2。该合适的运行模式可例如通过操纵单元43显示和提供给操作人员。操作人员可接受或拒绝所提出的运行模式。 [0046] 基于运动学的尺寸和最大的马达力矩，可针对第一运行模式和第二运行模式B1、B2确定在冲压路径上的提供的压力。当以提供更小的压力的运行模式存在压力要求时，尤其确定在考虑到由操作者预先给定的边界条件的情况下在第二运行模式B2中在滑块摇摆运动时或在第三运行模式B3中在偏心部完全回转时压力机的产出是否更高。与此相应地选择第二运行模式B2或第三运行模式B3。在此，优选地还考虑是否需要整个滑块冲程。由操作者预先给定的边界条件例如是在滑块特征曲线的确定的点或区段处的滑块速度和/或滑块最高速度。当压力要求更高时，仅留下更强但更慢的第一运行模式B1，且仅尚可接受算出的产出。 [0047] 如果在由传感器探测的参数与经由操纵单元43预先给定的操纵参数BP之间探测到有冲突，通过控制装置经由操纵单元43提出合适的运行模式B1、B2且显示出该冲突。 [0048] 本发明涉及用于压力机10的压力机驱动器16或带有压力机驱动器16的压力机10。本发明还涉及用于借助于控制装置40控制压力机驱动器16的方法。压力机驱动器16用于使压力机的滑块15在冲程方向H上在上止点OT与下止点UT之间运动。压力机驱动器16具有带有第一杆件24和第二杆件26的肘杆传动器24。连杆32作用在两个杆件25、26的肘接部27处且在另一端部34处与偏心驱动器33的偏心部35相连接。控制装置40可在第一运行模式B1或第二运行模式B2中或尤其还在第三运行模式B3中驱动偏心驱动器33。在第一运行模式B1和第二运行模式B2中，偏心部在相应不同的角度范围W1、W2中围绕偏心驱动器33的转动轴线D摆动。由此得到滑块15的在两个运行模式中不同的力状态和运动状态。 [0049] 附图标记列表 [0050] 10 压力机 [0051] 11 压力机机架 [0053] 13 压力机工作台 [0054] 14 下部的模具件 [0055] 15 滑块 [0056] 16 压力机驱动器 [0057] 17 上部的模具件 [0058] 18 引导装置 [0059] 19 引导轨道 [0060] 24 肘杆传动器 [0061] 25 第一杆件 [0062] 26 第二杆件 [0063] 27 肘接部 [0064] 27a,27b 铰接位置 [0065] 28 第一支承 [0066] 32 连杆 [0067] 33 偏心驱动器 [0068] 34 驱动端 [0069] 35 偏心部 [0070] 36 三角形导杆 [0071] 40 控制装置 [0072] 41 力传感器 [0073] 42 位置传感器 [0074] 43 操纵单元 [0075] α 转动角度 [0076] α0 第一转动角度 [0077] α1 第二转动角度 [0078] α2 第三转动角度 [0079] ßl 第一角度 [0080] ß2 第二角度 [0081] ω 转动速度 [0082] A 轴线 [0083] Bl 第一运行模式 [0084] B2 第二运行模式 [0085] B3 第三运行模式 [0086] BP 操纵参数 [0087] D 转动轴线 [0088] E 偏心距 [0089] F 压力 [0090] L 纵轴线 [0091] OT 上止点 [0092] S1 第一区域 [0093] S2 第二区域 [0094] UT 下止点 [0095] V 滑块速度 [0096] Wl 第一角度范围 [0097] W2 第二角度范围 [0098] Z 滑块位置。 |
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