压床 |
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| 申请号 | CN201380020295.2 | 申请日 | 2013-01-31 | 公开(公告)号 | CN104540666B | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
| 申请人 | 贺尔碧格自动化技术控股股份有限公司; | 发明人 | M.劳沃尔夫; B.拉斯; R.瑟纳; I.奥兹卡诺格卢; | ||||
| 摘要 | 压床(1)的液压驱动系统包括至少两个彼此独立的液压驱动单元(8、9)。在所述液压驱动单元的每一个中，至少一个 液压缸 (12)造成上模具架(7)上升和下降，所述液压缸(12)通过 阀 (22、26、27)和处于供给压 力 下的主压力管(20)与由 电机 (17)驱动的 泵 (16)连接。电机(17)的转速可以借助数字式机床 控制器 (21)调整，在数字式机床控制器内储存经过整个工作循环确定的转速剖面。此外，设置一个限制供给压力 水 平的限压装置，它至少在部分工作循环1期间，根据储存在数字式机床控制器(21)内经过整个工作循环确定的转速剖面和提高一个增量的实际荷载压力，将所述至少一个液压缸(12)的供给压力限制为较低的压力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压床(1)，包括床身(3)、下模具架(4)、可借助液压驱动系统相对于下模具架(4)沿直线上、下移动一个工作行程(H)的上模具架(7)、以及数字式机床控制器(21)，其中，压床还具有下列特征：液压驱动系统包括至少两个彼此独立的液压驱动单元(8、9)，其中每一个液压驱动单元本身具有下列特征： |
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| 说明书全文 | 压床技术领域[0001] 本发明涉及一种压床(Maschinenpresse)，包括床身、(优选地位置固定地安装在床身上的)下模具架、可借助液压驱动系统相对于下模具架沿直线上和下移动一个工作行程的上模具架、以及数字式机床控制器。 背景技术[0002] 上述类型的压床在现有技术中存在不同的设计形式。例如在已知的一些压床中(参见：EP231735A1)，液压驱动系统有两个借助它们运动上模具架的活塞-缸单元和唯一的一个为两个活塞-缸单元共同供给液压液体的电机-泵单元(液压机组)。在这里，两个活塞-缸单元的供给借助可由机床控制器操纵的阀控制。 [0003] 此外，还已知一些压床，其包括两个共同用于运动上模具架的活塞-缸单元，其中液压驱动系统还有两个独立的电机-泵单元，它们分别将液压液体只供给一个对应配设的活塞-缸单元。上模具架上升和下降的速度典型地取决于电机转速，其中，通过改变泵(可逆式泵)的旋转方向在上升和下降之间转换。 [0004] 由EP692327A1已知一种不同的压机，其具有两个用于共同移动上模具架的、分别由自身的电机-泵单元供给缸-活塞单元。考虑到能效的改进，在此设置了一个附加的蓄压系统。该蓄压系统包括两个附加的与各自的电机-泵单元对应配设的与该电机-泵单元机械耦合的泵/电机和蓄压器。在所述缸-活塞单元较小功率需求阶段所述蓄压器借助于在泵模式下运行的电机-泵单元加载，而在所述缸-活塞单元较大功率需求阶段，亦即在峰值载荷时，所述电机-泵单元(由蓄压器加载)在电机模式下运行，以便以此方式支持初级电机-泵单元。 发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种前言所述类型的压床，它的特点在于，在液压驱动系统生产成本比较低和结构紧凑的同时，有非常高的能效。 [0006] 上述技术问题按照本发明通过一种前言所述类型的压床得以解决，它的特点还在于在权利要求1中说明的功能上起协同配合作用的特征的组合。据此，尤其可以是折弯压力机的压床，其上模具架借助至少两个包括在液压驱动系统内的液压缸沿直线上、下移动。至少一个优选地分别设计为双向作用的差动缸的液压缸，是自己液压驱动单元的组成部分，所以液压驱动系统包括至少两个独立的、各有一个自己的电机-泵单元的液压驱动单元。每个电机-泵单元从贮罐抽吸液压液体并将其输送给主压力管。液压液体从主压力管通过一些优选地设计为比例阀的阀，有控制地输送给各自液压驱动单元的所述至少一个液压缸，目的是根据上升工作腔和下降工作腔内的压力载荷，提升或下降上模具架，此时通过相应的液压线路(见下文)，即使仅在其自重作用下，亦即下降工作腔内没有压力载荷，也能实施上模具架的快速下降。 [0007] 在压床的数字式机床控制器内储存转速剖面和压力剖面。这两者经过整个压床的工作循环确定。数字式机床控制器有控制地作用在至少两个彼此(液压)独立的液压驱动单元上，亦即作用在各自电机-泵单元的电机和各自不同的阀上。 [0008] 数字式机床控制器一方面借助转速剖面控制各自液压驱动单元的电机转速。因此电机以通过数字式机床控制器根据阶段规定的转速来驱动泵，这一转速确定为，它提供对于上模具架期望的运动所需要的液压液体的体积流量，必要时加上保险增量(见后面)。各自的泵根据其置换(排出)容积从贮罐抽吸与转速相应的液压液体量并将其输送给主压力管。 [0009] 另一方面数字式机床控制器借助压力剖面为所述至少两个液压驱动单元分别规定在各自主压力管内取决于阶段存在的最大供给压力。这种与阶段有关的最大压力，典型地针对规定的压制过程(在此压制过程截取涉及的压力剖面)，遵循在当时的工作阶段中所需要的最大压力，必要时提高一个保险增量(见下文)，此时，规定的最大压力还可以补充满足保险功能，这种保险功能防止液压驱动单元过压。此外，按本发明规定，在所述至少两个液压驱动单元的每一个内，各自的限压装置将在涉及的主压力管内存在的供给压力至少在部分工作循环＇期间(尤其在所谓“动力压制”阶段；见后面)，单个地降到低于由压力剖面根据阶段，确切地说根据需要规定的最大压力。就此而言，借助每个液压驱动单元各自的限压装置至少暂时单个地，将供给压力从通过压力剖面规定的最大压力和在所述至少一个液压缸内存在的提高一个增量的实际荷载压力，限制为较低的压力，此时，只要取决于荷载的压力限制的决定性的时间区段从下降阶段延续到上升阶段，便根据工作阶段在所述至少一个液压缸的下降工作腔或在上升工作腔内存在决定性的荷载压力。进一步的限制能够实现将按以上通过数字式机床控制器基于预测所需要的压力值限制的供给压力，与实际上根据需要和根据工作的荷载压力相适应。因此，通过这种具有至少两个彼此独立的液压驱动单元的系统结构，可以有利地将所述至少两个液压驱动单元的每一个内的实际供给压力，单个地调整为所涉及的液压驱动单元当时的荷载压力。对于压床典型的实际应用，从能效的观点看这是具有重要意义的方面；因此在进行非对称的压制任务时，此时液压驱动系统的不同的液压缸应提供不同的作用力(例如在单压床内工件偏心地安置或在串联压床内工件安置在中央)，在每个电机-泵单元内只按实际需要的数量级(考虑到保险增量)提供液压功率。尤其是，不再实施与整个液压驱动系统所有液压缸的最大荷载相关的、根据荷载(或甚至与实际荷载完全无关)对所有液压缸提供一致的供给压力。上面说明的功能上起协同配合作用的特征的组合，在供给方面根据剖面控制输送量以及根据剖面控制和根据荷载调整压力水平方面，为在采取适度投入的同时极大地提高压床的能效作出重要的贡献。此外，通过提高能效，因为总体上有重要意义地排放较少的损耗热，所以就驱动系统结构尽可能紧凑而言，贮罐容积可以设计得比较小，和/或，就技术成本尽可能低而言，避免为了冷却液压液体采取附加的措施。 [0010] 因此与前言说明的现有技术相比，可以肯定，作为按本发明的压床突出的优点是，它在制造成本低的同时工作效率特别高，此外尤其涉及所采用的液压缸可以是模件结构。以及，甚至与具有载荷感知功能的已知压床相比(在那里由一个供给所有液压缸的公共的电机-泵单元所提供的供给压力)，根据荷载与系统中存在的最高荷载压力相协调，现在如已说明的那样，在能量方面得到突出的优点。此外，为了在已知的压床中能确保载荷感知功能，应使用配备有压力传感器的活塞-缸单元，它们需要昂贵地专门制造。在这些系统中不可能安装不同工厂制造的按模件式结构的简单的缸。就此而言，按本发明的压床低的生产技术成本尤为突出。在这方面业已证实有利的是，改用本发明，可以避免如在使用有反馈的可调式异步电动机时，基于在液压系统中必要的复杂的组合，因而造成的高昂的费用。 [0011] 按一种优选的实施形式，限压装置有一个可由数字式机床控制器控制的限压器和一个单独的在流动技术上与之并联的液压机械式压力天平。通过数字式机床控制器，根据阶段调整限压器的压力，这一压力规定在主压力管内根据阶段调整的最大压力。压力天平承担供给压力根据荷载的具体调整，使之取决于液压缸当时的实际荷载处于或多或少远低于根据阶段的最大压力的压力水平。后者优选地根据当时实际的瞬时荷载压力在附加一个增量的条件下得出。特别有利的是这种实施形式，亦即每个液压驱动单元d的所述至少一个液压缸的荷载压力通过便宜的转换阀减小并输入压力天平，亦即输入压力天平的一个控制进口，以及转换阀的两个进口与上升工作腔和下降工作腔连接，由此在所述这两个工作腔内存在的压力中较高的那一个供给压力天平的控制进口。同样，出自于防止发生故障的原因，此时恰当的是，采取特殊措施(见下文)使压力天平按规定仅在动力压制时才有效。 [0012] 此外有利的是，在压力天平的第二个控制进口前连接一个可以由机床控制器操纵的操纵阀，于是按照操纵阀的位置，在压力天平第二个控制进口或存在供给压力或存在贮罐压力。由此可以有目的地导致压力天平仅暂时有效，从而可以使压力天平尤其在压床的那些(例如由于液压振动和/或谐振效果)会对压床工作特性造成不利影响的工作阶段不起作用。若以此方式，亦即通过机床控制器施加影响，保证压力天平只在下降期间，尤其动力下降期间有效，则上面早已说明的转换阀失去意义。在涉及的液压驱动单元内部优选地还可以赋予所述操纵阀另一个功能，例如在设计为仅通过上模具架的自重实施快速下降的这种压床中，控制一个为涉及的液压缸的下降工作腔配设的能控制的抽吸阀。 [0013] 按另一种作为替代的优选的实施形式，集成组合在一个结构部件内各自的限压装置，包括一个可以通过数字式机床控制器控制的电子压力天平和同样可以通过机床控制器调整的限压器，在这种情况下实现在控制技术上叠加两种功能。在这里有利地压力天平和限制器统一成一个紧凑的构件。 [0014] 由下面对本发明实施例的说明和讲解以及由从属权利要求，可以得出本发明各种优选的扩展设计和其他有利的方面，按照这些针对按本发明的压床工作方式的从属权利要求，尤其处于大气压力状态下开口的贮罐是特别有利的，以及从成本的观点看使用一种置换排挤容积、输送方向和旋转方向恒定的泵和/或无反馈的调频式异步电动机是特别有利的。此外，下面这些实施形式是特别恰当的，其中 [0015] -工作循环至少包括上模具架的快速下降、动力下降和上升阶段，对于所述工作循环，转速剖面和压力剖面根据阶段规定电机的转速或最大供给压力， [0016] -电机按转速剖面在上模具架的快速下降阶段不旋转， [0017] -按转速剖面，在上模具架上升阶段的电机转速超过在动力下降阶段的电机转速，[0018] -数字式控制器包括输入装置，至少转速剖面的转速和压力剖面的压力可以在这里输入， [0019] 和/或 [0021] 下面借助附图中表示的实施例详细说明本发明。其中 [0022] 图1示意表示按本发明的第一种设计为折弯压力机的压床； [0023] 图2示意表示按本发明的第二种设计为折弯压力机的压床；以及 [0024] 图3借助液压线路图表示按图1和图2的折弯压力机的两个液压驱动单元之一的设计。 具体实施方式[0025] 在图1中示出的设计为折弯压力机的压床1具有一个包括两个C形框架2的床身3。在与床身3有固定空间关系，亦即分别固定在两个C形框架2的下成型臂上的情况下，在此成型臂上安装带有下部模具5的下模具架4。配备有上部模具6在图1中表示其处于最上部位置的上模具架7，可相对于下模具架4沿直线上、下移动一个工作行程H。因为在图1中表示的折弯压力机其范畴相应于详尽已知的现有技术，所以在这方面无需作进一步说明。 [0026] 为了促使上模具架向下方运动，设置液压驱动系统。它包括两个液压驱动单元，亦即左液压驱动单元8和右液压驱动单元9，它们共同构成作用在上模具架7上的液压驱动系统10。这两个液压驱动单元8和9是闭式和自给自足的，也就是说，它们互相完全没有液压连接。它们设计为完整的驱动器11的形式。 [0027] 图2中表示的折弯压力机在主要的结构设计特征方面与按图1的折弯压力机一致，所以可以参见上面的说明。在这里这两个液压驱动单元8和9此时并不是设计为分别构成一个结构单元的完整的驱动器方案，而是确切地说按分解的结构形式。因此在这里每个包括通过法兰连接在相关缸13上的阀门组45的液压缸-活塞单元12，在空间上与对应配设的包括贮罐和通过法兰连接在其上的液压机组15的组件46分开。 [0028] 两个镜像对映设计的完整驱动器11(图1)中的每一个，或两个同样镜像对映设计的液压驱动单元8和9(图2)中的每一个，尤其(也参见按图3的液压线路图)包括一个设计为差动缸的液压缸-活塞单元(“液压缸)”12，它有缸13和在其中导引移动的其活塞杆与上模具架7固定连接的活塞14，包括一个供给液压缸的液压机组15，该液压机组15具有一个设计为有一个旋转方向的定量泵的液压泵16，此液压泵16通过一个设计为调频式异步电动机(无反馈)的电机17驱动，以及还包括一个液压液体的贮罐18。电机17的转速并因而泵16供给液压缸的输送量，可以通过机床控制器21根据阶段调整，为此目的在数字式机床控制器21内储存一个转速剖面。 [0029] 为了上模具架7向下运动(“下降”)或向上运动(“上升”)通过液压机组15供给液压缸12，借助普通的过滤器19、主压力管20和由数字式机床控制器21控制的三位四通比例阀进行。该阀22配备有调节开关23，调节开关23本身向机床控制器21反馈阀22的实际位置。阀22的三个位置相应于工作状态“停止”(如图2所示)、“下降”和“上升”。在“下降”位置，主压力管20与活塞工作腔24连通，就此而言它意味着是下降工作腔，在“上升”位置，此时与构成上升工作腔的活塞杆工作腔25连通，在此“上升”位置，活塞工作腔24(还；见后面)通过阀22与贮罐18连通。 [0030] 在活塞杆工作腔25与阀22之间另外两个阀26和27互相并联，它们在阀22处于“下降”位置时，根据工作阶段(“快速过程”或“动力压制”；见后面)而效果不同。为了在快速过程中下降上模具架7，此时上模具架7基于其自重比较迅速地接近下模具架4，以及为了从贮罐18充填增大的活塞工作腔24而打开抽吸阀28，所以也打开支座型阀26和集成组合在内的单向阀，其中上模具架7向下运动的速度借助比例阀控制。打开(液压操纵的)抽吸阀，通过控制管道31料理与主压力管20连接的、由机床控制器21控制的、配备有调节开关30的操纵阀29。 [0031] 在上部模具6到达工件前，上模具架7在快速过程中的向下运动通过相应地控制阀22制动。通过不仅关闭支座型阀26，而且通过操纵阀29的相应的回动关闭抽吸阀28，上模具架7转换为动力压制，从而通过主压力管20、阀22和用于动力压制的管道32，有控制地将液压液体供给活塞工作腔24。连接在活塞杆工作腔25与阀22之间的支承阀27，防止在动力压制时上模具架7不可控制地下降，为此调整为这种支持压力，亦即只有活塞工作腔24主动供给来自主压力管的具有高于在贮罐18内存在的压力的液压液体，才促使上模具架7下降。 [0032] 在动力压制结束时，亦即在下降运动终止时，阀22回动为“上升”。此时，首先进行所谓的“卸压”，目的是有控制地减小在活塞工作腔24内高的压力，在卸压阶段在所述的压力减小的同时，也伴随着减小机床结构在动力压制时可能产生的变形。典型地，卸压阶段包含有通过相应地供给两个液压驱动单元8和9的上升工作腔25，使上模具架7以(缓慢的)工作速度有控制地向上运动经过规定的行程。接着，活塞杆工作腔25通过阀22和管道33(在打开支座型的阀26或打开支座型阀26的单向阀时)供给来自主压力管20的液压液体，此时通过阀22的比例功能，控制上模具架7以更高的速度向上运动。与此同时从活塞工作腔24排出的液压液体，通过现在重新打开的抽吸阀28到达贮罐18。 [0033] 主压力管20内存在的压力在工作循环1期间通过整个限压装置不仅根据阶段控制而且根据荷载调整，其中，根据荷载的调整考虑液压驱动系统所述至少两个液压驱动器的不同要求。为此，一方面设置一个连接在主压力管20与贮罐18之间的限压器34。它包括一个这种已知的盒式存储器35，可以通过在控制管道36内存在的压力调整它的压力阈值，在此压力阈值时断开主压力管20与贮罐18之间的连接。在控制管道36内存在的压力通过连接在控制管道36与贮罐18之间的限压阀37限制，它的调整值因而规定了在主压力管20内存在的最大压力。在控制管道36内存在的压力水平(通过储存在机床控制器内取决于阶段的压力剖面)借助机床控制器21有控制的下降，可以通过在流动技术上与限压阀37并联、可由机床控制器21控制的可调式限压阀38实现。在控制管道36内压力水平的这种下降导致压力阈值相应减小，在压力阈值时通过盒式存储器35建立主压力管20与贮罐18之间的连接，并因此(剖面控制地)调整在主压力管20内的最大调整压力。 [0034] 在主压力管20与贮罐18之间，流动技术上与限压器34并联一个液压-机械式压力天平39，在压力天平39活化阶段，它本身限制在主压力管20内的最大调整压力，确切地说限制为一个值，此值超过在液压缸13内当时实际存在的荷载压力一个规定的量(“增量”)。为此，压力天平39的控制进口40通过控制管道41与转换阀42连接，后者本身在控制管道41上与在其两个进口处存在的压力中较高的那一个连接。在这里，转换阀42的一个进口与活塞工作腔24或与之连接的管道32连接；另一个进口与为活塞工作腔25配设的、在其中连接阀26与27的管道33连接。 [0035] 压力天平39可以借助机床控制器21控制接通和关闭，为此也将通过它切换抽吸阀28的控制管道31连接在压力天平39的第二个控制进口43上。以此方式，在打开抽吸阀28时，压力天平39不起作用，也就是说，切断主压力管20与贮罐18通过压力天平39的连接。 [0036] 除此之外，在两个分别按图3的线路图设计的液压驱动装置内，还设置一个设计为限压阀44的安全阀，确切地说，在活塞工作腔25与贮罐18之间。这样做是考虑到液压缸13在动力压制时起压力放大器的作用，并在压力支持阀27出故障时防止液压系统严重破坏。 [0037] 按上面早已提及的转速剖面，电机17例如在上模具架在快速过程中实施的向下运动阶段可以停止运转，所以泵16完全不输送液压液体。在动力压制时，根据当时的压制任务，泵转速例如调整为在10％的设计转速与100％的设计转速之间的值，此时将转速规定为，针对上模具架7的运动过程计算确定的输送量始终超出一个保险增量(例如5％)。涉及的这种储备量借助上述限压装置调整并引回贮罐18。对于上模具架7的下降阶段，因为在这里(在较短的时期内)存在较小的荷载，泵转速可以提升到甚至超过设计转速，例如提高到设计转速的130％的值。 [0038] 仅为了视图能看得更加清楚，图中没有连续表示数字式机床控制器21通过它们与被其控制的部件或不同的调整线路连接的不同的控制线，确切地说只分别表示在它们的两端。此外还应指出，如上面早已说明的那样，例如也可以通过一个互相叠加一方面按取决于阶段的压力剖面和另一方面按取决于荷载的压力剖面、(在各自主压力管内)压力限制功能的部件，实现一种与限压装置的上述工作方式有相同效果的功能。 |
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