CN101823345B - 机械成形压制机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有压制机齿轮机构的机械成形压制机，压制机滑块通过压制机齿轮机构与驱动器机械地连接，其中，驱动器由至少一个电伺服电机组成。为了提供上述类型的且具有带有尽可能少的结构元件的特别简单的结构的机械成形压制机，本发明提供一种在伺服电机的驱动轴和用于压制机滑块的输出轴之间具有无级变速传动比的压制机齿轮机构。

Description

机械成形压制机

技术领域

本发明涉及一种具有压制机齿轮机构的机械成形压制机(mechanical forming press)，压制机滑块通过压制机齿轮机构与驱动器机械地连接，其中，驱动器由至少一个电伺服电机组成。

背景技术

此类型的成形压制机是已知的，例如，从公开文献DE 10 2004009 256 B4。

此类型的成形压制机具有带有许多结构元件的复杂结构。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种上述类型的机械成形压制机，其具有特别简单的结构，该结构具有尽可能少的结构元件。

为了解决本发明要解决的问题，本发明提供装配有压制机齿轮机构的机械成形压制机，压制机滑块(press ram)通过压制机齿轮机构与驱动器机械地连接，其中，驱动器包括至少一个电伺服电机，并且其中，压制机齿轮机构在伺服电机的驱动轴和用于压制机滑块的输出轴之间具有无级变速传动比。如果伺服电机的驱动轴以基本上恒定的角速度旋转，那么，所实现的结果可提供用变化的角速度驱动压制机滑块的输出轴。通过以基本上恒定的角速度激励并操作伺服电机，可能获得灵活可变的滑块行程。大功率的电伺服电机的特征是高扭矩，并可用作主驱动器。通过使滑块行程灵活可变，在成形、冲压和压印的过程中实现了新的技术可能性。在压制机齿轮机构的帮助下，通过压制机滑块将伺服电机的旋转运动转换为平移运动。可以在基本上恒定的角速度下以特定效率来连续操作伺服电机，避免例如由电机的重复加速和制动以及整个压制机齿轮机构的重复加速和制动所导致的功率损耗。由于压制机齿轮机构的无级变速传动比，可以直接在机械成形压制机的成形区域中减慢压制机滑块的速度，实现更小的冲击速度、更小的噪音排放和更高的工具使用寿命。结果是，上述类型的机械成形压制机具有特别简单的结构和非常少量的结构部件，从而解决了本发明要解决的问题。

如果压制机齿轮机构具有多曲柄齿轮，那么这会是有利的。利用多曲柄齿轮，可通过简单方式在压制机齿轮机构中实现无级变速传动比。

在本发明的有利实施方式中，压制机齿轮机构具有拉杆组件。在此实施方式中，可在非常小的空间中布置无级变速传动比的压制机齿轮机构。

如果拉杆组件包括用于压制机滑块的输出轴和反转齿轮，那么其可证明是有用的，其中，将输出轴布置为与反转齿轮偏心并通过拉杆与反转齿轮连接。对于此实施方式，可以非常紧凑的设计和特别简单的方式实现拉杆组件。

在本发明的有利实施方式中，将输出轴设计为偏心轴。偏心轴为压制机齿轮机构提供基本传动(basic transmission)。如果拉杆直接作用在作为输出轴的偏心轴上，那么压制机齿轮机构的基本传动可简单地乘以拉杆组件的无级变速传动比(multiplied)，同时，可根据期望的级数(progression)，通过滑块行程来设置压制机齿轮机构的总体传动比。

如果压制机齿轮机构的传动比在成形压制机的成形区域中增加，那么其可证明是有利的。结果，压制机滑块在成形区域中减慢，在该区域中，在下死点(bottom dead centre)之前可实现更慢的牵引速度和增加的工作行程(duty stroke)。

在本发明的有利实施方式中，压制机滑块与驱动器联接(link)，其中不存在任何联轴器(coupling)。因此，在整个滑块行程上可实现压制机滑块的连续驱动。另外，如果不使用联轴器，可进一步减少部件的数量。

如果偏心轴包括至少一个偏心轮且偏心轴通过偏心轮驱动一连接杆，那么其可证明是有利的。这允许非常容易设置压制机齿轮机构的总传动比。

在本发明的有利实施方式中，在偏心轴的偏心轮上以可调节的布置(in an adjustable arrangement)设置驱动压制机滑块的连接杆，其中，偏心盘将连接杆和偏心轮隔开。结果，可简单调节压制机齿轮机构的总传动比。

如果偏心轴包括至少两个偏心轮且如果在两个偏心轮之间(优选地，在中间)布置反转齿轮，那么其可证明是有用的。这产生所谓的中心驱动，其中，将来自辅助轴齿轮的驱动力(power)从压制机中部经由偏心轴传递至偏心轮。利用横向(lateral)驱动，在横向紧邻两个偏心轮的一侧进行驱动。待传递的扭矩导致偏心轴的扭转。此扭转导致偏心轮的扭转角的大小不同。不同大小的扭转角导致压制机滑块的倾斜。通过在两个偏心轮之间包括驱动器可避免此效果。在本发明的有利实施方式中，可在两个偏心轮之间的中间位置布置辅助轴齿轮。这导致两个偏心轮的扭转角的大小和方向相同。因此，可有效地避免压制机滑块的倾斜。

如果在驱动器和反转齿轮之间布置至少一个传动级，那么其可证明是有利的。结果，在任何给定时间，为了提供最佳结果，可根据需求精确地调整作用在反转齿轮上的扭矩。在优选实施方式中，伺服电机的驱动轴以比反转齿轮和/或用于压制机滑块的输出轴的速度更高的速度旋转。具有相应的大功率的驱动器，该驱动器也可与反转齿轮直接连接。

在本发明的有利实施方式中，传动级与驱动器和/或反转齿轮接合。这样，提供非滑动传动。

如果优选地由单级正齿轮形成传动级，那么其可证明是有利的。此类型的齿轮单元非常容易布置。

如果在整个滑块行程上以相同的旋转运动来操作电伺服电机，那么其可能是有帮助的。结果，电伺服电机上存在更小的负载，且可以更低的功率对其进行操作。

本发明的优选方面涉及一种用于操作根据之前实施方式的一个的机械成形压制机的方法，其中，在整个滑块行程上以基本上相同的速度操作电伺服电机。结果，避免了耗能的速度变化，并且，伺服电机能够在连续操作中特别有效地运行。

下面参照附图详细描述本发明的优选实施方式和应用。

附图说明

图1是根据本发明的压制机驱动器的透视图。

具体实施方式

本发明涉及一种带有连续或无联轴器的(coupling-free)的压制机齿轮机构的机械成形压制机，压制机滑块通过压制机齿轮机构机械地耦接(coupled)至驱动器。驱动器包括至少一个带有驱动轴的电伺服电机，其中，压制机齿轮单元在伺服电机的驱动轴和用于压制机滑块的输出轴之间具有无级变速传动比，从而，当伺服电机的驱动轴以基本上恒定的角速度旋转时，输出轴具有变化的角速度。

将成形压制机安装在带有齿轮壳体和冲头的压制机壳体中。为了更好地观察，在这里未示出为齿轮零件提供支承点的压制机壳体和压制机滑块。

图1示出了用于机械成形压制机的根据本发明的压制机齿轮机构1的透视图。

在此情况中，压制机驱动器由两个电伺服电机2组成，每个电伺服电机具有驱动轴20和传动小齿轮21。电伺服电机2的传动小齿轮21与压制机齿轮单元1连接。

压制机齿轮单元1包括传动装置、拉杆组件3和滑块曲柄机构。传动装置由具有大齿轮缘41(gear rim)和小齿轮缘42的正齿轮形式的传动级4组成。大齿轮缘41与电伺服电机2的传动小齿轮21啮合，小齿轮缘42与拉杆组件3的反转齿轮31啮合。

拉杆组件3包括用于压制机滑块的输出轴30和反转齿轮31(counter gear)组成。将输出轴30与反转齿轮31偏心地布置，并且，输出轴30以如下方式经由拉杆(drag link)(这里未示出)与反转齿轮31连续地连接，即，使得如果反转齿轮31以基本上恒定的角速度旋转，那么输出轴30具有变化的角速度。

被设计为偏心轴的输出轴30形成滑块曲柄机构，并由两个偏心轮32组成，连接杆34和偏心盘33在偏心轮上进行枢转并且位于偏心轮之间。连接杆34与这里未示出的压印机(press stamp)以已知的方式连接，其中，将压印机布置为竖直滑动地安装在壳体的冲头中。可优选地相对于偏心轴30调节偏心盘33。将反转齿轮31定位在两个偏心轮32之间的中间位置。

优选地，将伺服电机2的驱动轴20、传动级4、反转齿轮31和偏心轴30基本上彼此平行地布置，其中，传动级4、反转齿轮31和偏心轴30在成形压制机壳体中的相应支承点处具有固定的枢转支架(mountings)。

下面更详细地描述本发明的作用模式和功能模式。

在操作根据本发明的成形压制机1的过程中，以基本恒定的角速度的相同旋转运动进行旋转的电伺服电机2提供驱动。将电伺服电机2的输出经由传动级4施加至反转齿轮31，其中，经由拉杆组件将反转齿轮31与偏心轴30以无级变速传动比连接。如果反转齿轮31以基本上恒定的角速度旋转，那么拉杆的存在会使得偏心轴30具有变化的角速度，其中，成形压制机1的成形区域中的传动比增加。通过旋转偏心轴30，将电伺服电机2的输出施加至偏心轮32，然后，其将动力(power)传递至相应情形下的连接杆34。然后，连接杆34驱动这里未示出的压制机滑块。由于偏心轴30的居中布置的驱动器，两个偏心轮34相对于反转齿轮31的扭转角基本上相同，因此防止压制机滑块(这里未示出)倾斜。

本发明基于用大功率伺服电机2作为主驱动器的理念，从而，可以通过激励伺服电机而使滑块行程灵活可变。在具有无级变速传动比的连续压制机齿轮机构1的帮助下，将伺服电机2的旋转运动转变成压制机滑块的平移运动。

与具有偏心齿轮机构的伺服压制机不同(其中，由于恒定的传动比，使得其无法将可获得的电机扭矩以最佳方式转化成所需的成形力和压制机的工作能力)，根据本发明的成形压制机的成形区域中的传动比被增加了。

本发明产生以下优点：

作为压制机驱动器的基本传动的滑块曲柄机构(偏心轴)的传动比与拉杆机构的传动比相乘(multiplied)，而拉杆机构的传动比是随着曲柄角度而变化的。

由于用作主电机的伺服电机的直接激励，压制机滑块的行程变得灵活。

因此，在成形区域的面积中，在从120°到180°的曲柄角度范围中，通过拉杆组件增加传动比。结果，在一定的伺服电机扭矩下增加压制机的额定压力路径。例如，具有传统的偏心驱动器的6300KN压制机的额定压力路径是7.6mm，而在下死点之前，具有集成拉杆组件的伺服压制机具有10.5mm的额定压力路径。因此，如果使用相同的伺服电机，那么可获得更高的额定工作能力用于工程成形方法。

不具有附加的铰接接头而这样的铰接接头会导致在压制机的功率通量中的误差，这表示，可与偏心压制机一样实现相同刚度的驱动器构造。

可在整个滑块行程上实现连续驱动。相反的操作在压制机驱动器中并不是必需的。

结果是压制机驱动器的总能量平衡得到显著改进和零件数量大幅减小。

Claims (11)

1.一种具有压制机齿轮机构(1)的机械成形压制机，压制机滑块经由所述压制机齿轮机构(1)与驱动器(2)机械地连接，其中，所述驱动器(2)包括至少一个电伺服电机，其特征在于，所述压制机齿轮机构(1)在所述伺服电机的驱动轴(20)和用于所述压制机滑块的输出轴之间具有无级变速传动比，所述压制机齿轮机构(1)具有拉杆组件(3)，所述拉杆组件(3)包括用于所述压制机滑块的所述输出轴和反转齿轮(31)，所述输出轴被设计为偏心轴(30)，其中，将所述输出轴与所述反转齿轮(31)偏心地布置，并且，通过拉杆将所述输出轴与所述反转齿轮(31)连接，其特征在于，所述偏心轴(30)包括至少两个偏心轮(32)，并且将所述反转齿轮(31)布置在所述两个偏心轮(32)之间，使得驱动所述压制机滑块的连接杆(34)以可调节的布置设置在所述偏心轴(30)的偏心轮(32)上，其中，所述连接杆(34)和所述偏心轮(32)由偏心盘(33)隔开。

2.根据权利要求1所述的机械成形压制机，其特征在于，所述压制机齿轮机构(1)具有多曲柄齿轮(3)。

3.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，所述压制机齿轮机构(1)的传动比在所述成形压制机(1)的成形区域中增加。

4.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，不用任何联轴器地将所述压制机滑块与所述驱动器(2)联接。

5.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，所述偏心轴(30)通过所述偏心轮(32)驱动连接杆(34)。

6.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，所述反转齿轮(31)在中间位置设置在所述两个偏心轮(32)之间。

7.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，在所述驱动器(2)和所述反转齿轮(31)之间布置至少一个传动级(4)。

8.根据权利要求7所述的机械成形压制机，其特征在于，所述传动级(4)与所述驱动器(2)和/或所述反转齿轮(31)接合。

9.根据权利要求7所述的机械成形压制机，其特征在于，由单级正齿轮形成所述传动级(4)。

10.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，在整个滑块行程上以相同的旋转运动操作所述电伺服电机。

11.根据权利要求1或2所述的机械成形压制机，其特征在于，在整个滑块行程上以基本上相同的速度操作所述电伺服电机。

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