CN101087686A - 成型压力机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种成型压力机驱动系统。在升降行程的大小和顺序可自由编程以及速度曲线和力曲线灵活的情况下能够以单独的力调节和位置调节控制推杆的每个压力点。此外应在不使用附加蓄能器的情况下使从供电网的能量取用、由循环决定的负载波动以及对电网的反作用最小。在具有多个压力点的成型压力机中应建立推杆的倾翻调节可能性。该解决方案综合了液压式压力机在位移、速度和力曲线可自由编程方面的优点与机械式压力在生产率、刚性和下转向点的位移受约束的可再现性较高方面的优点。一个或多个电驱动装置作为伺服电机作用在一个曲柄传动装置上，使得除了位移、速度和力曲线的可自由编程性外还可灵活利用位移和/或力受约束的运动过程。

Description

成型压力机驱动系统
本发明涉及一种成型压力机驱动系统，具有权利要求1至4之一前叙部分的特征。
背景技术
按照DE1452772A已知具有机械式驱动装置的压力机，其中在由马达、飞轮和离合一制动组合装置组成的初级驱动装置部分的后面连接具有用于功率分支的齿轮传动装置的次级驱动装置部分和分别与压力点对应配置的具有杠杆机构的升降传动装置。在此，在曲柄驱动装置中呈正弦形的运动过程的改变通过使用杠杆和铰链驱动装置来达到。在该解决方案中不利的是，除用于上述初级和次级驱动装置部分的元件的费用增加外，推杆的位移和速度曲线被刚性地预给定。
恒定位移曲线的缺点在按照DE45443A的解决方案中这样避免：用于使推杆运动的曲柄交替地通过右驱动装置和左驱动装置操作。在此，角偏转可调节的连杆运动或者通过分别右旋和左旋的电机驱动的飞轮的交替离合、或者通过无飞轮的极性可转换的电动机来产生。没有设置对推杆升降期间的速度曲线的影响。利用极性可转换的电机的该解决方案尤其在变形过程期间要求来自设备供电源的较高的峰值功率。
由按照EP0300000B1的装置中已知蓄能器，它们为了使质量加速而输出存储的能量或者从能量供给装置获取能量并且在质量制动时存储制动能或返回给能量供给装置。通过曲柄的摆动运动来操作用于推杆运动的肘杆机构。后两种装置的共同点是，电驱动装置通过机械式功率分支驱动多个压力点，因此不能对每个压力点分开配置力调节和位置调节。
在按照DE10219581A1公开的装置中，为了产生推杆运动，借助泵驱动的流体驱动装置来驱动或者分别为每个压力点单独配置、或者为多个压力点共同配置的偏心轴，其中可对压力机推杆调节灵活的速度曲线和力曲线。替换地，为了减小泵的峰值功率，在电动机与泵之间使用飞轮。由于偏心轴转向恒定，推杆行程固定，没有设置灵活的推杆位移曲线。
本发明优点
本发明的任务在于，构造一种用于压力机的驱动系统，使得在升降行程的大小和顺序可自由编程以及速度曲线和力曲线灵活的情况下能够以单独的力调节和位置调节控制推杆的每个压力点。此外应在不使用附加蓄能器的情况下使从供电网的能量取用、由循环决定的负载波动以及对电网的反作用最小。在具有多个压力点的成型压力机中应建立推杆的倾翻调节可能性。
根据本发明，该任务通过分别具有权利要求1至4之一的特征的压力机驱动系统解决。进一步的细化构型在权利要求5至12中描述。
本发明的核心构思在于，将液压式压力机在位移、速度和力曲线可自由编程方面的优点与机械式压力在生产率、刚性和下转向点的位移受约束的可再现性较高方面的优点相结合。本发明的实质内容是，一个或多个电驱动装置作为伺服电机作用在一个曲柄传动装置上，使得除了位移、速度和力曲线的可自由编程性外还可灵活利用位移和/或力受约束的运动过程。在力受约束的推杆运动中下转向点与液压式压力机类似地根据编程的力来控制。在这种运行方式中电驱动装置的简单行程相应于简单的推杆行程，其中电驱动装置的换向运动在推杆的下反向点中进行。伺服轴的高的位置精度和机械刚度也使得位移受约束的推杆运动可以实现电驱动装置在推杆的下反向点的换向运动。如果电驱动装置使曲柄传动装置在推杆的下反向点中无停留地摆过，则可在另一运行方式中利用机械式压力机的位移受约束的推杆运动在高的节拍频率下的优点。在此，借助电驱动装置的一个简单行程可实现具有前进行程和后退行程的双倍推杆行程，由此降低能量消耗并提高压力机节拍。可行的是，电驱动装置直接地或者通过处于中间的传动装置例如齿轮变速器来驱动曲柄传动装置。对于大力矩有利的是，多个伺服电机作用于曲柄传动装置上。根据推杆行程的大小和曲柄的长度可行的是，从属于该传动装置的次级齿轮构造为扇形齿轮，其角度相应于最大可能的连杆偏转角。为了实现较大的力，在一个有利的构型中曲柄传动装置与一个肘杆相组合。此外有利的是，分别配置给各个压力点的曲柄传动装置在力调节和位置调节方面可单独控制，由此一方面为了推杆保持平行可补偿由于力的偏心作用而可产生的倾翻，另一方面可实现给定的倾翻。此外本发明的实质内容是，改进压力机的能量平衡，其方式是，在用于推杆主驱动的伺服电机与其它在压力机中为辅助运动而存在的伺服电机、例如用于可电动驱动的拉伸装置的伺服电机之间这样进行能量交换，使得在运动循环中在制动阶段期间在伺服电机的发电机模式中反馈的能量被馈入处于电动机模式中的伺服电机。当从属于一个压力机作业线的多个压力机在推杆运动方面相位偏移地运行并且在从属于每个压力机的用于主运动的伺服电机之间发生能量交换时，也可达到这种效果。
在传统的具有刚性位移特征曲线的机械式成型压力机中由于训练新模具要求高的质量，需要在所配置的训练压力机中可利用与产品压力机等同的位移和速度特征曲线。为此当前主要可使用具有灵活的位移-时间特征曲线的高速驱动装置的液压式训练压力机，它们的模拟产品压力机使用并非不重要。由于以伺服电机运行的驱动系统综合了机械式和液压式压力机的优点，基本相同的成型压力机可供训练目的和产生使用。
下面借助实施例详细解释本发明。附图示出：
图1单独的曲柄驱动装置处于内侧拐角位置中，
图2组合有肘杆的单独的曲柄驱动装置处于内侧拐点位置，
图3用于主运动和辅助运动的伺服驱动装置之间通过中间电路耦合的能量交换，
图4对于主运动和辅助运动的运动过程和驱动功率的曲线图。
从图1中可看到第一实施例的成型压力机的一个局部，其驱动装置2借助曲柄机构3实现，其中，推杆1的每个压力点被单独驱动。示出的推杆1处于其上面的行程位置中，在该位置中曲柄机构3位于其内侧拐角位置10中。曲柄机构3包括在上盖19内分别支承在曲柄轴承18中的曲柄8，该曲柄通过在另一端铰接上的连杆9与推杆1的压力点4连接。曲柄8的驱动装置间接地由可自由编程的伺服电机5连同处于中间的呈齿轮变速器形式的传动装置6实现。由于曲柄机构3为了推杆1的运动仅进行确定的角偏转，从属于传动装置6的从动元件可构造为扇形齿轮7。借助伺服电机5，为了推杆1的运动，可编程灵活的位移和速度特征曲线，其中考虑曲柄机构3的传动比。伺服电机5的位置、转速和转矩借助NC控制装置这样调节，使得可达到所希望的运动变化曲线和力变化曲线。在此重要的是，在第一构型中运动过程借助导轴受控制的电子曲线盘产生，这些曲线盘规定推杆1的给定位置。
在一个有利构型中可放弃直接测量力或力矩，其方式是，根据加速度、传动比以及其它影响量如温度和摩擦这样修正或限制伺服电机5的给定转矩，使得在推杆1上的作用位置上达到所要求的力。通过该驱动装置构型可实现，一方面成型压力机位移受约束地具有确定的下转向点来运行，该下转向点处于曲柄机构3的伸直位置区域13中。另一方面可与液压式压力机类似地使伺服驱动的成型压力机力受约束地运行，其方式是，在伸直位置区域13中在控制装置侧限制力。
替换地，曲柄机构可这样运行，使得它在推杆1的下转向点中无停留地摆过，由此利用位移受约束的推杆运动的优点来达到高的节拍频率。在此，曲柄8以内侧的和外侧的拐角位置10，11分别选择式地达到推杆1的上转向点。主要的优点在于，与具有曲柄机构3的换向运动的运行方式相比在曲柄机构的伸直位置区域13中推杆1在由于变形过程而提高能量需求的阶段期间不被制动。由于曲柄机构3摆过下转向点，能量消耗降低。可自由编程的伺服电机5使得能够实现灵活的位移特征曲线。当曲柄8以分别对称定位的拐角位置10，11摆过下转向点时，推杆1的前进行程和后退行程一样大，其中在推杆1的所有奇数行程时可进行偶数行程的运动曲线的镜像程序。
此外为了制造成型件有利的是，对于每个成型件多次进行压力过程，其方式是每个压力过程多次驶过推杆1的下转向点，符合目的的是以不同的行程驶过。由于这些不同的行程，外侧的和内侧的拐角位置10，11分别不对称地定位。
在另一未示出的构型中同样可行的是，推杆1的压力点4在机械上这样同步，其方式是，伺服电机5共同作用于配置给这些压力点4的曲柄机构3。在这种情况下符合目的的是，配置给传动装置6的力传递元件例如扇形齿轮7相互作用连接。
图2示出第二实施例，其中曲柄传动装置14与肘杆16组合。在此，曲柄传动装置14的曲柄8与第一实施例相似分别借助两个伺服电机5和处于中间的传动装置6来驱动。在输出侧，曲柄8通过压力接板15与肘杆16的杆17连接。在机架侧肘杆16在上盖19内支承在杆轴承20中。在该实施例中压力接板15、杆17和与压力点4连接的连杆9具有公共铰接点，由此形成一个四点肘杆机构21。在推杆1的上转向点中肘杆16达到其内侧的拐点位置22。在肘杆16的伸直位置区域中驶到推杆1的下转向点上。与第一实施例相反在该运行方式中伺服电机5不需要被制动，因为在推杆的下转向点期间曲柄机构3摆过其下转向点。
同样可以想到，伺服驱动装置5通过功率分支装置24共同作用于压力点4上。
总的来说通过曲柄机构3与肘杆16的组合达到力的增强。
通过对压力点4个别地、相互独立地进行位置调节和力调节在两个实施例中在力偏心作用的情况下也可保持推杆1平行。另一方面可想到，推杆1的压力过程期间的确定给定翻转可调整。
借助伺服电机5实现的基本无飞轮的驱动装置2可使得在从供电网29获取能量时负载波动具有并非不显著的峰值功率。下面通过图3和4的支持来描述改进成型压力机能量平衡的一种可能性。
除了用于推杆的主运动的伺服电机5外还使用用于成型压力机中的辅助运动例如拉伸装置的另外的伺服电机28。在图4的描述的上半部中示出位移-时间特性曲线，具有对于推杆1和拉伸装置的驱动装置28的与阶段相关的位置。在推杆1与拉伸装置的相遇点之后拉伸装置被推杆1的伺服电机5主动驱动，其中从属的驱动装置28在发电机模式中通过制动来施加拉伸装置的为变形过程所需的力。在该阶段对于以电动机运行的推杆1伺服电机5具有最大能量需求，由于以发电机运行的拉伸装置伺服电机28而反馈能量。由于用于主运动的两个伺服电机5和用于拉伸装置的驱动装置28经过其伺服放大器27通过公共的中间电路26相应于图3相耦合，在用于推杆1的运动的伺服电机5与用于拉伸装置的驱动装置28之间进行能量交换。
另一能量交换可在压制循环中按照曲线图(图4)在用于推杆1的伺服电机为达到上转向点而制动的阶段中如下进行，其方式是，此时由推杆1反馈的能量通过中间电路耦合输送给在起动阶段中电动机式运行的用于拉伸装置28的驱动装置。从图4的曲线图的两个中间的曲线中分别对于推杆1和拉伸装置的驱动装置28可以看出电动机式和发电机式起作用的驱动功率与时间相关的变化曲线。合成的驱动功率在下面的曲线中示出。通过经中间电路耦合的能量交换可以减小负载波动。
同样可行的是，能量交换这样在多个成型压力机之间发生，其方式是，从属于一个压力机作业线的成型压力机的在其推杆运动方面相位偏移地运行并且在用于主运动的伺服电机5之间交换能量。
参考标记
1推杆
2驱动装置
3曲柄机构
4压力点
5伺服电机
6传动装置
7扇形齿轮
8曲柄
9连杆
10曲柄传动装置的内拐角位置
11曲柄传动装置的外拐角位置
12压力机立柱
13伸直位置区域
14曲柄传动装置
15压力接板
16肘杆
17杆
18曲柄轴承
19上盖
20杆轴承
21四点肘杆机构
22肘杆机构的内拐点位置
23肘杆机构的外拐点位置
24功率分支装置
26中间电路耦合
27伺服放大器
28用于拉伸装置的驱动装置
29供电网
30供给模式
31轴调节器
32NC控制装置

Claims (12)

1.成型压力机驱动系统，具有用于推杆(1)的运动的偏心机构或曲柄机构(3)，其特征在于，至少一个伺服电机(5)或者直接地、或者通过传动装置(6)间接地驱动为每个压力点(4)单独配置的该偏心机构或曲柄机构(3)，其中，伺服电机(5)的方向变换或者在一个拐角位置(10，11)与伸直位置区域(13)之间进行或者如已知的那样在曲柄(8)的内侧和外侧拐角位置(10，11)之间进行。
2.成型压力机驱动系统，具有用于推杆(1)的运动的偏心机构或曲柄机构(3)，其特征在于，至少一个伺服电机(5)通过一个公共的功率分支装置(24)作用于至少两个配置给这些压力点(4)的偏心机构或曲柄机构(3)，其中，伺服电机(5)的方向变换或者在一个拐角位置(10，11)与伸直位置区域(13)之间进行或者如已知的那样在曲柄(8)的内侧和外侧拐角位置(10，11)之间进行。
3.成型压力机驱动系统，具有用于推杆(1)的运动的、可通过曲柄传动装置(14)驱动的肘杆(16)，其特征在于，至少一个伺服电机(5)或者直接地、或者通过传动装置(6)间接地驱动各为每个压力点(4)单独配置的肘杆(16)，其中，伺服电机(5)的方向变换或者在一个拐点位置(22，23)与伸直位置区域(13)之间进行或者在肘杆(16)的内侧和外侧拐点位置(22，23)之间进行。
4.成型压力机驱动系统，具有用于推杆(1)的运动的、可通过曲柄传动装置(14)驱动的肘杆(16)，其特征在于，至少一个伺服电机(5)通过一个公共的功率分支装置(24)作用于至少两个配置给这些压力点(4)的肘杆(16)，伺服电机(5)的方向变换或者在一个拐点位置(22，23)与伸直位置区域(13)之间进行或者在肘杆(16)的内侧和外侧拐点位置(22，23)之间进行。
5.按照权利要求1至4之一所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，当伺服电机(5)在肘杆(16)的外侧和内侧拐点位置(22，23)之间或者在曲柄传动装置的拐角位置(10，11)之间变换方向时起升行程的大小和方向可自由编程。
6.按照权利要求5所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，肘杆(16)的外侧和内侧拐点位置(22，23)或曲柄(8)的拐角位置对称地定位。
7.按照权利要求5所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，肘杆(16)的外侧和内侧拐点位置(22，23)或曲柄(8)的拐角位置不对称地定位。
8.按照权利要求5所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，在推杆(1)的所有奇数行程时可进行推杆(1)的偶数行程的运动曲线的镜像程序。
9.按照权利要求1至4之一所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，推杆(1)的运动可借助冗余地起作用的、与伺服电机(5)耦合或独立的制动装置锁止。
10.按照权利要求1至4之一所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，分别配置给这些压力点(4)的偏心装置、曲柄传动装置(14)和/或肘杆(16)相互对称地布置。
11.按照权利要求1至4之一所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，用于成型压力机的主运动和辅助运动的伺服电机(5，28)的伺服放大器(27)的中间电路(26)直接相互耦合。
12.按照权利要求11所述的成型压力机驱动系统，其特征在于，在该成型压力机中用于拉伸装置的驱动装置(28)作为辅助运动起作用。权利要求1至4之一。
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