CN101062598B - 塑料和金属加工用的液压机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一用于塑料或金属加工的液压机，其中，本发明任务在于提供一种液压机，其有可能缩短周期并快速地和可变化地调整空行程的跨接。该液压机由一压机框架(1)构成，框架具有布置在其上的压机台(20)和在其中移动布置的压机冲头(2)，其中，对压机冲头(2)的快速空行程布置了带有一冲头连接器(13)的快速行程缸(12)，其中，在压机框架(1)的上横梁(11)上固定布置了带有朝向压机台(20)的活塞(6)的工作缸(7)，其中，在活塞(6)上沿压机台(20)方向布置了一离合爪(5)和与此相对的一个带有用于活塞(6)的定位和同步缸(9)的横梁(10)，其中，活塞(6)具有一中心地布置的圆柱形延长部分(18)以便滑动地导向齿条(3)，其中，齿条(3)与压机冲头(2)连接。

Description

塑料和金属加工用的液压机
技术领域
本发明涉及根据权利要求1所述的主旨用于塑料和金属加工的液压机。
背景技术
一种用于塑料和金属加工的快速运行的液压驱动压机已为人们所公知，在这种压机中，对于不同工具高度和打开升程可这样设计工作缸行程的大小，即，根据所使用的工具，在压机台面和压机冲头之间的装入空间内，可同样地利用最大预期的工具高度(压机台面的紧固底板和压机冲头之间较大的间隙)及其所要求的升程以及很小的工具高度(压机台面的紧固底板和压机冲头之间较小的间隙)。这种类型压机由于其需要高达2.5m的油柱、相应的工作表面以及工具内高的加工压力比，所以工作缸内具有很大的油体积，这在运行过程中除了导致一很大的压缩容积并也带来经济上的缺点。
为了在应用不同工具时限制工作缸的空行程并还确保压机仍有短的改装时间的高度灵活性，现已有了不同的方法。例如，根据DE 36 37 544 A1和DE 3637 545 A1可了解到这样的压机，其中，利用钢立柱(圆形或方形形式)上摩擦传递的夹紧力将工作行程减小到一所谓短的短行程并具有最小的压缩体积。这种摩擦传递的连接在实践中当然还尚未证实为有效，并显得太昂贵。
自然，在现有技术中，对于长行程压机的高度调整来说，还出现多种其它的机械解决方案。在某些系统中，类似于具有可插入的插销或压板的注塑机那样，同样用短程-工作缸来传递力，这样的系统由于需移动的很大压板和很长路程以及造成循环时间延长等原因而被证实尚不合适。在DE 10 2004 040 512A1中可找到一可能的补救，其中，在一短程活塞和压机冲头的腹板之间相应地设置一带有转轴和四个高脚的转盘，其中，高脚借助于转轴的转动驱动和一扭转角，可调整地布置在腹板支承表面上的力传递位置内或压机冲头的腹板之间的开口位置内。这种应用基本上得到证实。
从US 4,304,540中可以了解到一种实施为柱式结构的压机，其中，压机冲头在多个布置在外的柱子上移动。工作缸布置在压机台上，并在压机冲头上安装了夹具钳口，它们在跨接空行程之后将压机冲头合型地连接到柱子上，从而闭合压机操作的力线。尤其是，力线的传递显现出其缺点，因为力线在柱子网内发生转向，于是，有刻槽的机器元件内的负载峰值必定转向。柱子网可自由接近，因此避免弄脏。柱子在静止状态下被夹紧。
除了机械的替代方案之外，还可寻求用其它驱动来缩短空行程，例如，电力驱动的中间传动装置。
此时有这样的缺点，在驱动马达中出现几百安培的功率峰值，因为所使用的驱动必须快速移动成吨载荷且通常没有中间传递(如吊车载荷)。该种功率峰值由能源供应方进行测量，并在结算电力供应时用高的加价结清。在如这里所出现的大量能量峰值的情形中，加价款很高会显著影响压机的经济核算。另外，主管的电力供应商可要求运行方承担安装设备以降低电网的电流峰值，这又带来高的设备购置成本和维护成本。
于是，在已知的现有技术中存在着以下缺点：
a)在长行程压机中必须有大量的液压油移动，这导致高的能量消耗和液压元件(油耗、泵、阀)高的损耗，
b)在为避免a)中的缺点而实施机械式空行程跨接时，存在着麻烦的夹紧装置，其妨碍压机的关闭速度并延长工作周期，
c)此时，由于机械夹紧中不利的力线，机械式空行程跨接通常遭受到高的磨损，
d)柱子或齿条与机械夹紧元件的啮合通常未有保护，车间大厅内通常的脏物会进入，以及
e)在借助电力驱动的空行程跨接中，出现高的功率峰值，这对运行的经济性和电力供应方提高控制技术的要求带来缺点。
发明内容
本发明的任务是提供一液压机，其有可能缩短生产节拍时间并快速地和可变化地调整空行程的跨接。
液压机的该种方案，其包括一压机框架，该框架具有布置在其上的压机台和在其中移动布置的压机冲头，其中，对压机冲头的快速空行程布置了带有一冲头连接器的快速行程缸，其中，在压机框架的上横梁上固定布置了带有朝向压机台的活塞的工作缸，其中，在活塞上沿压机台方向布置了一离合爪和与此相对的一个带有用于活塞的定位和同步缸的横梁，其中，活塞具有一中心地布置的圆柱形延长部分以便滑动地导向齿条，其中，齿条与压机冲头连接。
根据本发明的压机结构能实现压机快速关闭过程，其中，压机冲头在快速空行程中移动期间或在制动阶段期间还实施离合过程，而可不延迟工作行程。这意味着，对于离合过程来说，不必停止压机冲头，该过程可直接从一减小的快速行程速度变化到主加压阶段。这将以有利方式通过液压地调节压机冲头的快速行程缸和用于驱动行程的工作缸和/或定位和同步缸9之间的关闭移动来实现，这借助于相应位移测量系统提供的位置和速度信息可使离合爪与齿条简单地达到同步。此时，对于可变定义的工具高度，可形成以有利的方式自动地集中地调节的调节可能性，无需置入中间部件或机械元件来匹配工具。相应地存在着压机作业线或压机的全自动化的可能性，以便自动地输送不同的工具而不需手工匹配空行程的位移。
通过工作缸的短行程，由于压缩体积小且相对于现有技术来说液压流体有移动量而可显著地节约能量。因为工作缸通常必须设计大的体积，所以，在具有小体积的快速行程缸的短的压机冲头-空行程的应用中，可有节约能量的可能。另外，通过减小需定期更换的循环油量，则可进一步达到节约效果。由于安装了小的马达出力和少的循环液压油量，使冷却功率也减小，这对于液压机的经济运行有很大贡献。此外，在液压元件的失效性方面也还具优点，因为减少了阀门、液压管道和其它有关机器元件的磨损。此时，以有利方式在工作缸内达到短的压力形成时间，因为存在的油量少，其不必只为压力形成而压缩。
鉴于在压缩期间的力线，在与中心地布置在工作缸的活塞内的齿条连接中，与离合爪的机械离合的结构给出了优点。力线不会如齿条中发生的情形那样在离合爪或齿条的卡槽元件内转向，而可呈连贯的压力形式直线地流动，对于机械式离合器来说，结合卡槽元件结构上可靠的设计，这可实现一简化的几何构造。
此外，主缸的活塞的圆柱形钻孔中的齿条导向同时封装了卡槽元件，并提供保护以防止外界造成损坏。在压机的打开状态中，在进行维护工作或停车时，齿条保护地完全位于活塞和其延长部分内部，并在更换工具或运行所要求的停止状态时，也可不遭受不必要的污染。为了在运行期间也确保有这种结果，还存在这样可能性，即在压机冲头和离合爪之间设置一可伸缩的封闭匣或诸如此类的封闭结构。齿条在完全封闭和其导向的情形中，在压机打开和关闭时根据不同的气体体积，有必要对进入封闭匣内的空气进行过滤。
从下属的权利要求和以下结合附图所作的描述中，可以得出本发明其它有优点的措施和结构。
附图说明
图1示出具有两个工作缸的一液压机的示意截面图，
图2示出图1的部分截面图，其为离合器爪打开时处于上死点的工作缸位置，
图3示出图1的部分截面图，其为离合器爪关闭时处于下死点的工作缸位置，
图4示出一通过打开的离合器爪的截面图，显示图2的卡槽元件。
具体实施方式
图1示出处于打开状态的一液压机的示意截面图，其具有一压机框架1、一固定布置在其上的压机台面20，以及在其上方可移动布置的压机冲头2。为使压机冲头2在快速行程中运动，在冲头连接器13上侧向地布置快速行程缸12。在压机冲头2上方根据实施要求和必要性经一液压轴承4铰接一齿条3，齿条在工作缸7的活塞6的中心钻孔内导向。此时，活塞6具有一用于齿条3可靠导向的延长部分18，并同时保护齿条3免受环境影响。
在图2中又可看到压机打开状态的放大图。此时，离合器爪5打开，主液压缸7的活塞6位于上死点上。横梁10经定位和同步缸9的活塞空间8向上曳拉与横梁固定连接的活塞6的延长部分18，就可达到上述情形。此时工作缸7与上横连杆11固定连接，而离合器爪5与活塞6固定连接。压机的闭合过程经快速行程缸12而实现，该快速行程缸12经冲头连接器13向下移动压机冲头2。在工具或材料接触之前，或到达由平行保持缸14和间隔元件组成的保持平行器之前，活塞6先加速以便与齿条3的速度同步。此时通过与相应的位移测量系统连接的定位和同步缸9和快速行程缸12进行控制。一旦证实经位移测量装置21和22达到同步，则关闭离合器爪5。通过卡槽元件19的扫描，离合器爪5啮合到齿条3的齿内(比较图4)。该过程必须在该系统经平行保持缸14与工作缸7夹紧且工作缸7引入压力过程并在活塞空间16内经接头17建立压力之前(比较图3)锁定。相应地，必须设置诸如液压供应、液压泵、控制器以及其它等的液压核心元件，根据本发明它们并不是很重要的，因此不作进一步说明。
在活塞空间16的压缩过程和卸载之后，离合器爪5又打开，并经快速行程缸12和相应的冲头连接器13压机冲头2又移动到上死点的位置。同时活塞6又经定位和同步缸9移动到其上终端位置。
关闭系统的紧凑结构独立地由压机框架1或其横连杆11构成。关闭系统对于打开行程、工作行程和主缸的数量来说，同样是独立的。离合器装置5此时直接坐在活塞6上，活塞连同其延长部分18都构造成真空的活塞并布置在工作缸7内。此时定位和同步缸9坐在工作缸7上。活塞6在运行中根据需要经独立于压机冲头2或快速行程缸12的位置移动到离合位置。由此，对压机自动调整到不同预定工具高度给出一前提条件，不需在更换工具时手工地改装压机。在液压长行程压机中，通过带有小的压缩体积的工作缸6的短行程，与一全液压解决方案相比，此时能量可节约50％以上，其中，工作活塞的行程对应于压机冲头的打开行程。
此外，通过高的关闭速度结合工作缸7的活塞6的预先加速直至为离合过程与齿条3达到同步移动以及由于液压油压缩较小而使压力形成时间很短，由此压机冲头2实现快速关闭过程。离合器爪5和齿条3此时仅受压。由此在力作用下只产生很小的齿形齿距(Profilteilung)偏差，通过构件上不同的间隙或齿距不需要补偿。随之出现可能的高的力密度。
通过齿条3和压机冲头2之间布置液压轴承4可对于偏心力矩形成关闭系统的解耦。作业中作用于压机冲头2的力矩不传递到关闭系统。此外，在冲头倾斜位置时由于工作缸7和液压轴承4上的导向长度短，在压机冲头2上齿条3的齿条连接的偏差得到平衡。两个运动的主要元件(压机冲头2和工作缸7的活塞6)之间的同步如下地进行控制和监视：工作缸7的行程和离合器爪5的卡口元件的垂直位置通过位移测量装置22求得。压机冲头2的行程和齿条3的垂直位置通过位移测量装置21求得。通过控制自动装置(未示出)监视两个控制回路：一方面，工作缸7上的定位和同步缸9连同位移测量装置22和相应必要的连接的液压和电气部件形成一控制回路，另一方面，经压机冲头2上的快速行程缸12连同位移测量装置21和相应必要的连接的液压和电气部件形成一控制回路。经过机器控制，借助于控制回路和通过位移测量装置21、22获得的位置信息，规定的离合位置开动，该位置取决于工具高度和生产信息以及用于制动或加速的对应离开点，并在小于0.4s的离合时间过程中经离合所需的位移段保持彼此同步。
根据图4，卡槽元件19与齿条3最好沿垂直方向具有齿隙，以便在某些情况下出现与求得的实际值偏差的位置偏移时还可可靠地偶联。从齿条3到相应卡槽元件19，实际值相对于位移测量装置21、22信息的偏差可在允许的允差范围内，该偏差通过一传感器(未示出)来监视和识别。
在另一可能的应用情形中，压机可以这样设计，工作缸7内的活塞6在接触作用于压机冲头2关闭运动上的平行夹持装置之前不久沿齿条3的运动方向加速，所述平行夹持装置由压机框架1上的平行夹持缸14和布置在压机冲头2上的间隔元件15组成，同时制动住压机冲头2。压机冲头2的剩余速度可根据要求在力线开始作用之前经压机台20和压机冲头2上的工具的两个半部几乎减小到零。此时可采用快速行程缸12和/或平行夹持缸14。在另一有优点的应用中，工作缸7内的活塞6在接触作用于压机冲头2关闭运动上的平行夹持装置之前不久沿齿条3的运动方向加速，所述平行夹持装置由压机框架1上的平行夹持缸14和布置在压机冲头2上的间隔元件15组成，其中，同时制动住压机冲头2且离合爪在同步之后关闭。在一替代的应用中，在接触延迟作用的平行夹持装置之后不久，压机冲头2的关闭运动减慢，所述平行夹持装置由压机框架1上的平行夹持缸14和布置在压机冲头2上的间隔元件15组成，同时工作缸内的活塞6沿齿条3的运动方向加速，而离合爪在同步之后关闭。
平行夹持装置这里可承担阻尼器的功能，并有控制地制动压机冲头2。此时也可出现这样的情况，即，压机冲头2的剩余速度在力线开始作用之前经压机台20和压机冲头2上的工具的两个半部几乎减小到零。
根据本发明的实施例自然不局限于结合附图描绘所给出的描述。
标号清单
1.压机框架
2.压机冲头
3.齿条
4.液压轴承
5.离合爪
6.活塞
7.工作缸
8.活塞空间
9.定位和同步缸
10.横梁
11.上横连杆
12.快速行程缸
13.冲头连接器
14.平行夹持缸
15.间隔元件
16.活塞空间
17.连接
18.延长部分
19.卡槽元件
20.压机台
21.用于2的位移测量装置
22.用于7的位移测量装置

Claims (9)

1.用于塑料或金属加工的液压机，包括压机框架(1)，该框架具有布置在其上的压机台(20)和在其中可移动地布置的压机冲头(2)，其中，对压机冲头(2)的快速空行程布置带有冲头连接器(13)的快速行程缸(12)，其中，在压机框架(1)的上横梁(11)上固定布置带有朝向压机台(20)的活塞(6)的工作缸(7)，其中，在活塞(6)上沿朝向压机台(20)方向布置了离合爪(5)和与该离合爪相对的带有用于活塞(6)的定位和同步缸(9)的横梁(10)，其中，活塞(6)具有中心地布置的圆柱形延长部分(18)以便滑动地导向齿条(3)，其中，齿条(3)与压机冲头(2)连接。
2.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，为了将齿条(3)连接在压机冲头(2)上，布置用于力矩平衡的液压轴承(4)。
3.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，为了平行地将压机冲头(2)夹持到压机台(20)上，在压机框架(1)布置平行夹持缸(14)，而在压机冲头(2)上布置与此对应的间隔元件(15)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的液压机，其特征在于，工作缸(7)构造成差动缸。
5.如权利要求1-3中任一项所述的液压机，其特征在于，离合爪(5)和压机冲头(2)之间为齿条(3)布置外壳。
6.如权利要求1-3中任一项所述的液压机，其特征在于，所述延长部分(18)保护所述齿条(3)免受环境影响。
7.如权利要求1-3中任一项所述的液压机，其特征在于，为了控制同步，布置至少两个控制回路，其中，一个控制回路由每一工作缸(7)的定位和同步缸(9)连同每一工作缸(7)的对应的用于工作缸的位移测量装置(22)构成，第二个控制回路由压机冲头(2)上的快速行程缸(12)连同用于压机冲头的位移测量装置(21)构成。
8.如权利要求1-3中任一项所述的液压机，其特征在于，为了控制同步，布置至少两个控制回路，其中，一个控制回路由每一工作缸(7)连同每一工作缸(7)的对应的用于工作缸的位移测量装置(22)构成，第二个控制回路由压机冲头(2)上的快速行程缸(12)连同用于压机冲头的位移测量装置(21)构成。
9.如权利要求5所述的液压机，其特征在于，外壳是可伸缩的或可折叠的。
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