CN100548524C - 具有混合驱动的拉深垫装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合系统的拉深垫装置，包括由流体缸(6)和一个或多个作用于压板(3)上的电驱动装置(7，15)构成的组合，其中，流体缸(6)承担高水平的施力功能而电驱动装置(7，15)承担位移功能、如预加速和上升以及在流体缸(6)无效时承担低水平的施力功能。

Description

具有混合驱动的拉深垫装置

技术领域

本发明涉及一种成形压力机用的拉深垫装置，其中，板保持件的运动借助由电动机和流体缸构成的组合来控制。

背景技术

机械式和液压式压力机是用于加工工件、尤其是薄板件的成形工艺设备。为了拉深件的成形，需要将工件以特定方式夹紧在压力机的上模具与下模具之间，其中已知不同形式的薄板保持系统。由杂志Bleche Rohre Profile(薄板管型材)，39(1992)，第44至48页已知这样的深拉装置，它们部分地包括费事的具有控制器的系统，以便能够有针对性地传递薄板保持力。对于拉深压力机，区分所谓的双动压力机和单动压力机，其中，在双动压力机中，包围滑块的薄板保持件滑块执行一个相对于滑块超前的运动并且在接着的静止状态这样长时间地有针对性地且必要时调节地将薄板柔性固定，直到工件上的变形过程结束。例如DE 3640507C2示出在拉深过程期间对薄板保持力的这种调节。

在这个已知的装置中为了控制和调节在薄板保持件配件中的压力和从而调节薄板保持力，使用比例阀或伺服阀，其中为薄板保持缸配置一个传感器，它通过控制器根据对应的拉深步骤通过该比例阀或伺服阀调节薄板保持缸中所期望的压力变化。

在单动压力机中则只存在一个简单的滑块。在单动压力机中通过在压力机工作台中布置附加的拉深机构使拉深凸模固定在压力机工作台的张紧板上，而附加的薄板保持件可移动地支承在其上并且从下面通过多个压力销轴处于一个压板的作用下。在此，拉深凹模固定在滑块上(薄板管型材，39(1992)，第44和45页)。

在DE 3242705C2中公开了一种单动的拉深压力机，其中在压力机工作台中设置的压板可由多个缸单元以局部不同的拉深垫力加载，以便尤其也可以以期望局部不同的力来加工非对称的大的拉深件。通过不同地调节压板上力可以通过有目的地改变拉深间隙实现工件的各部位中不同的拉深能力。

因此，对于需要非对称地加载力的工件可以产生不同的用于保持薄板的压力。对于压板的不同支持进行作用力调节，其中压板将不同的作用力传导到薄板保持装置或工件上。由EP 0173184B1还已知用于拉伸和拉深作业的压力机，它同样构造为单动压力机并且其液压支持的压板作用于模具下部件或拉深凸模上。在这里也可以通过有针对性地影响压板的力在薄板变形方面来影响影响拉深凸模上的拉深过程。

在上述所有拉深垫装置中，为了在压板上提供可调节的力，使用流体缸。为了产生位移功能，例如预加速、上升、可靠保持在卡锁位置中、拉深深度调节需要显著的机械方面、流体技术和控制技术方面的费用。为了避免拉深垫装置的运动与例如成形件输送件之间的冲突，增加了运动控制费用。在调节拉深力时不能低于由液压决定的最小值。

很早已知这样的拉深垫，其中，通过电驱动产生拉深垫力。

在US 5435166A中公开了一种在压力机工作台中通过伺服驱动装置产生拉深垫力的拉深装置，其中伺服驱动装置通过变速器和齿条与拉深垫板连接。在此，或者可以使多个相互间机械耦合的伺服驱动装置作用于一个共同的压板上，或者可以使每个伺服驱动装置独立于其它伺服驱动装置各作用于多件式压板的一个压板单元上。

由DE 4292190T1已知一种在试验压力机工作台中的装置，其压板与马达通过丝杠/丝杠螺母系统这样作用连接，使得在拉深垫板上对杆的向下运动产生的阻力可以通过马达来控制。通过电或机械式无滑差耦合的主动马达和从动马达能够防止压板的倾翻运动。

这些实施例的缺陷是，各个驱动电机相耦合。尤其在具有多点拉深装置和一件式压板的大压力机中，对于难以变形的零件需要对这些单个的压力点以不同的且在拉深过程期间可变化的力来加载。上述两种电操作的拉深垫存在的缺陷是，它们由于大量机械式运动传递机构而需要大的结构空间，但是通常不具有这样的结构空间。

DE 4100716A1公开了一种用于在单动压力机种保持板的装置，该装置用于以可变的力夹持并用于在变形过程结束后取出薄板件。该文献还公开了一种金属加工压力机用的拉深垫装置，用于调节上模具和下模具之间的薄板保持力，其中，压板的压力加载及其运动可借助由至少一个流体缸和至少一个驱动装置组成的组合来调节。此外，在驱动装置与压板之间布置了一个机械传动装置。该解决方案很费事。

发明内容

本发明的目的是，由现有技术出发，这样改进拉深垫装置，使得在减少控制和调节费用的情况下改进调节特性，并且在结构形式尽可能紧凑的情况下使薄板保持件上实现可变化的力分布。

根据本发明，提出了一种加工金属的压力机用的拉深垫装置，用于调节模具下部件与模具上部件之间的薄板保持力，其中，压板的压力加载及其运动可借助由至少一个流体缸和至少一个电驱动装置构成的组合来调节并且至少一个电驱动装置与压板作用连接，其中，至少一个电驱动装置是构造为直接驱动装置的直线电机或者是电动推杆并且与压板作用连接，这些电驱动装置在压制周期内顺序地通过导轴与滑块运动作用连接。

从按照开始部分所述的具有混合驱动的拉深垫装置出发，该目的通过上述方案实现。在下面给出该装置的有利的和适宜的改进方案。

本发明的核心构思是，不仅利用液压拉深垫的优点、而且利用电驱动的拉深垫的优点。这一点通过按照由流体缸和一个或多个作用于压板上的电驱动装置相组合的混合系统构造的拉深垫来实现，其中，流体缸承担高水平的施力功能而电驱动装置承担位移功能、如预加速和上升以及在流体缸无效时承担低水平的施力功能。在此，电驱动装置的施力功能和/或位移功能一方面借助构造为直接驱动装置的直线电机、另一方面借助带有机械传动装置的伺服电机传递到压板上。

这些直线电机可以设置在压板的内部区域中，例如在这些流体缸之间的中心。通过直接将能量转换成直线位移功能可以放弃费事的、引起增大的惯性矩的机械传动装置。以有利的方式使属于直线电机的次级部件固定在压板上，根据作用力需求，一个或多个安置在压力机工作台中的初级部件与它对置。

同样可以将直线电机设置在压板的外部区域中。在此，次级部件不仅可以安置在压板上、而且可以安置在压力机工作台内。此外，外置的直线电机使得能够在使用多件式压板的情况下由相邻的拉深垫装置共同利用初级部件或次级部件。

代替直线电机可以使用带有机械传动装置的伺服电机，该机械传动装置作为直线变换器，例如作为具有丝杠和丝杠螺母的电动推杆，它们优选设置在这些流体缸之间的中心并且与压板作用连接。作为替换方案，作为机械传动装置也可以是带有主动齿轮的齿条以及在伺服电机与压板之间的杠杆机构。

以有利的方式使电驱动装置为了与滑块和工件输送件的运动相协调而通过一导轴与设备控制器连接，由此可实现位移功能内部的持续的位置控制。

为了可靠地保证拉深垫装置锁止在保持位置中，可以激活一个与电驱动装置作用连接的电机制动器。为了改善压力机的能量平衡可以在施加力时或者还在拉深垫上升期间将能量回馈到电网或压力机的能量回路中作为制动能。

有利的是，一个伺服电机和一个呈齿条/主动齿轮或丝杠/丝杠螺母形式的机械传动装置组合在紧凑的电动推杆内。

有利的是，所述机械传动装置在电驱动装置与压板之间通过杠杆机构实现。

附图说明

本发明的其它细节和优点可由附图可以看出并且在下面对实施例的描述中详细解释。附图中：

图1以剖面图示出按照混合系统的拉深垫装置，具有在压板外部的直线电机，

图2以剖面图示出按照混合系统的拉深垫装置，具有在压板内部的直线电机，

图3以剖面图示出按照混合系统的拉深垫装置，具有电动推杆，

图4示出按照混合系统的拉深垫装置的位移-时间曲线图。

具体实施方式

图1以简化图示出压力机的一个区段，具有布置在压力机工作台1内的拉深垫装置2，作为多点式结构。

在压力机工作台1中被纵向导引的压板3通过压力销轴4与下模具的薄板保持件5作用连接。为了产生为拉深过程所需的、朝向未示出的压力机滑块中的上模具指向的薄板保持力，在压板3与压力机工作台1之间设置有流体缸6。在此，剖面图示出总共八点拉深装置的第一排四个流体缸6。在薄板成形件的拉深阶段期间，压板3通过滑块的运动而向下移动，其中，沿着拉深行程的薄板保持力调节通过阀控制地将流体排挤出流体缸6来进行。

为了产生混合系统的按照图4所示曲线图的主动控制的位移功能，如预加速、上升包括啄印(pick up)、回落和保持在卡锁阶段中，使用直线电机7作为电驱动装置15，其初级部件和次级部件8，9最好安置在压力机工作台1与压板3之间。在此，初级部件8可以按需要的方式布置在压板3上或压力机工作台1上。根据力的需求不同，沿着压板3可以设置多个直线电机7。在此，或者这些直线电机7可以同时承担压板3的导向功能，或者独立于附加的导向件安置初级部件和次级部件8，9。

在具有多件式压板的拉深垫装置中有利的是，相邻的压板利用一个公共的初级部件或次级部件。在此在该初级部件设置在压力机工作台中的情况下从属的次级部件与邻近的拉深垫装置的压板作用连接。同样可以设想，次级部件设置在压板上，它们分别与位于中间的、可共同利用的初级部件作用连接。

在按照图2的第二有利扩展结构中，直线电机7为了产生位移功能设置在压板3的内部区域中、例如在中心在流体缸6之间。

所有扩展结构的共同点是，直线电机7的电能不经过附加机械传动装置直接作为直线位移功能通过压板3作用于薄板保持件5上。在此，根据对作用力需要的要求不同，可以使多个固定在压力机工作台1上的初级部件8共同作用在与压板3固定的那个次级部件9上。

图3示出按照第三扩展结构的拉深垫装置2，具有作用于压板3上的电动推杆10。该电动推杆10例如在中心设置在周围的流体缸6之间的中间。在这个扩展结构中作为机械传动装置16使用一个丝杠/丝杠螺母12，11系统。

与压板3连接的丝杠螺母11不相对转动地并且在轴向上与压板3同步地移动。从属的丝杠12轴向固定地、可旋转地支承在压力机工作台1内。丝杠12的背离丝杠螺母11的端部通过离合器13与伺服电机14处于作用连接。同样能够通过放弃附加的传递件利用丝杠的延长轴作为伺服电机14的转子。

结合在图4中所示周期图表的位移-时间曲线，在按照混合系统的该拉深垫装置2中每个压制周期所进行的功能重复。在固定在未示出的滑块上的上模具落在位于下模具中的薄板保持件5上之前，使薄板保持件5与为变形而设置的薄板或者成形件在滑块运动方向上预加速，以避免不利的碰撞冲击负荷。为此，电驱动装置15或者作为伺服电机14或者作为直线电机7通过与行程测量系统作用连接或通过用于滑块运动的导轴被控制，由此，在一个确定的加速行程之后，上模具以余留的相对速度碰撞到薄板保持件5上。当在流体缸6中建立一个确定的压力后，达到为使板或成形件变形所需的拉深力。

所述压板3的运动在拉深过程期间被动地通过滑块的运动实现。相应于由现有技术已知的流体缸6，在该拉深阶段中不仅各个流体缸6的拉深力可以变化，而且可以相应于工艺要求来调节相邻流体缸6之间随时间不同的拉深力。所述电驱动装置15的运动件在该拉深过程期间或者处于空转阶段中，或者可以通过转换到发电机模式以有利的方式回馈能量。

同样可以设想，在拉深力较小的情况下，电驱动装置15通过在发电机运行状态中的受阻力控制的制动来承担施力功能。

在通过压力机的下反向点后，可以相应于图4进行拉深垫装置2上的位移功能：

在上升运动不延迟的情况下，为了推出已变形的拉深件，压板3同步地跟随向上指向的滑块运动。为此，变换电驱动装置15的运动方向并且在电动机模式中主动驱动压板3。在该阶段，流体缸6在压力方面是无效的。

同样可以设想，在上升运动延迟的情况下，拉深垫装置2在通过下反向点后闭锁在其最低位置中。接着的用于承接新的板或成形件的上升运动从一个确定的上升开始点起在用于滑块运动的导轴之后延迟地进行。

在导轴控制的位移功能期间，拉深垫装置2的运动既与滑块的主运动、也与例如工件输送件的辅助运动同步地进行，由此在公差带窄的情况下也可保证无冲突性。

附图标记清单

1压力机工作台

2拉深垫装置

3压板

4压力销轴

5薄板保持件

6流体缸

7直线电机

8初级部件

9次级部件

10电动推杆

11丝杠螺母

12丝杠

13离合器

14伺服电机

15电驱动装置

16机械传动装置

Claims (14)

1.加工金属的压力机用的拉深垫装置，用于调节模具下部件与模具上部件之间的薄板保持力，其中，压板(3)的压力加载及其运动可借助由至少一个流体缸(6)和至少一个电驱动装置(15)构成的组合来调节并且至少一个电驱动装置(15)与压板(3)作用连接，其特征在于，至少一个电驱动装置(15)是构造为直接驱动装置的直线电机(7)并且与压板(3)作用连接，这些电驱动装置(15)在压制周期内顺序地通过导轴与滑块运动作用连接。

2.如权利要求1所述的拉深垫装置，其特征在于，所述直线电机(7)设置在压板(3)的内部。

3.如权利要求1所述的拉深垫装置，其特征在于，所述直线电机(7)设置在压板(3)的外部。

4.如权利要求1所述的拉深垫装置，其特征在于，在多件式的压板(3)的情况下，对应配置的初级部件或次级部件(8，9)与一个可为相邻的压板(3)所共同使用的次级部件或初级部件(9，8)作用连接。

5.如权利要求1至4之一所述的拉深垫装置，其特征在于，所述电驱动装置(15)装备有电机制动装置。

6.如权利要求1至4之一所述的拉深垫装置，其特征在于，所述压板(3)可通过一个可控制的夹紧装置锁止。

7.如权利要求1至4之一所述的拉深垫装置，其特征在于，在拉深行程期间在电驱动装置(15)内产生的制动能可以发电机式地回馈到压力机的能量回路中或电网中。

8.加工金属的压力机用的拉深垫装置，用于调节模具下部件与模具上部件之间的薄板保持力，其中，压板(3)的压力加载及其运动可借助由至少一个流体缸(6)和至少一个电驱动装置(15)构成的组合来调节并且至少一个电驱动装置(15)与压板(3)作用连接，其特征在于，至少一个电驱动装置(15)是电动推杆(10)并且与压板(3)作用连接，这些电驱动装置(15)在压制周期内顺序地通过导轴与滑块运动作用连接。

9.如权利要求8所述的拉深垫装置，其特征在于，一个伺服电机(14)和一个呈齿条/主动齿轮或丝杠/丝杠螺母(12，11)形式的机械传动装置(16)组合在紧凑的电动推杆(10)内。

10.如权利要求9所述的拉深垫装置，其特征在于，所述机械传动装置(16)在电驱动装置(15)与压板(3)之间通过杠杆机构实现。

11.如权利要求8所述的拉深垫装置，其特征在于，在多件式的压板(3)的情况下，对应配置的初级部件或次级部件(8，9)与一个可为相邻的压板(3)所共同使用的次级部件或初级部件(9，8)作用连接。

12.如权利要求8至11之一所述的拉深垫装置，其特征在于，所述电驱动装置(15)装备有电机制动装置。

13.如权利要求8至11之一所述的拉深垫装置，其特征在于，所述压板(3)可通过一个可控制的夹紧装置锁止。

14.如权利要求8至11之一所述的拉深垫装置，其特征在于，在拉深行程期间在电驱动装置(15)内产生的制动能可以发电机式地回馈到压力机的能量回路中或电网中。

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