CN102712156A - 具有直接被驱动的曲柄连杆机构的压力机 - Google Patents

Abstract

一种具有至少一个压力机框架(9)、安装于该压力机框架内的工作台以及借助于至少一个曲柄连杆机构(12)来驱动的挺杆(5)的压力机(21)，所述压力机用于包含工具(15)或借助于至少一种制造方法在工具(15)内生产工件，其中工具上部(6)设置在挺杆(5)处，而工具下部(7)设置在压力机工作台(8)处，作为曲柄连杆机构(12)设置具有至少一个曲柄销(2)以及至少一根连杆(3)的至少一个曲轴(1)，作为用于驱动曲轴(1)的电动机(14)设置至少一个直接驱动曲轴(1)的直接驱动装置，而电动机(14)基本上与曲轴(1)处的曲柄销(2)相邻设置。

Description

具有直接被驱动的曲柄连杆机构的压力机

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的具有直接被驱动的曲柄连杆机构的压力机。

具有反向挺杆的制造机器通常具有电动机驱动装置和曲柄连杆机构，该曲柄连杆机构将驱动装置的转动运动转化成直线和反向运动。通常，这种制造设备用作用于使工件成形或切削工件的压力机。特别是，汽车工业需要由若干相继设置的压力机和所属的运输系统构成的压力机作业线，以例如由方便供应的钢卷(由金属制成的平带轧辊)来制成如翼子板、车门、催化器罩及许多其它的复杂几何形状。

特别是快速运行的压力机设备被实施成如上所述的机械压力机。

现有技术中已建立许多不同的术语，因而在此过程中解释一些所使用的概念并且不要求完整性地说明它们最熟知的近义词。

根据本发明，曲柄连杆机构是能将(电动机的)转动运动转化为直线运动并在专业文献中表现为偏心件驱动装置或曲柄驱动装置或类似物。如上所实施地，曲柄连杆机构的主要任务是将转动运动转化成平移运动，其中采用偏心件或如下文中的曲轴。在曲轴上有支承于曲轴的转动轴线之外的偏心销或下文的曲柄销，推杆(下文中称为连杆)通常设置在该偏心销或曲柄销处。

驱动装置的动力流至少可从曲柄连杆机构的最小可能的命名部分，即曲轴和曲柄销，经由如曲柄滑块装置、挠性传动装置的若干工位——主要是或者仅是连杆——直至挺杆。

此外，压力机框架是指压力机的承载支架。根据本发明，所有压力机支架包括其可能的实施方式，例如由若干单独部件(上下横梁、侧柱)构成的建造好的压力机框架，以及呈窗框构造的压力机框架。

直接驱动装置和伺服压力机的特征在于，通过应用较佳为直流电动机，可以在压力机行程(上止点—下止点—上止点)上调节不同的速度梯度。往复行程运行也是可以的，这样就没有复杂的齿轮传动装置的只要它们存在就持续不断的过载危险。

由DE 28 40 710已知一种用于成形机器的驱动系统，该驱动系统示出用于压力机的驱动系统的直接驱动装置。在此，在驱动力可经由轴传递到曲柄圆盘并最终传递到曲柄销上之前，直接驱动装置的轴输出还经由传动装置来变速。

同样由DE 102 60 127 A1已知一种直接驱动装置，该直接驱动装置从外侧装到轴上，并且无须变速传动装置的辅助措施就直接将它的驱动力输出到曲轴处。

所有这些公开内容都具有一个严重的缺点，即，电动机设置在压力机，或者确切地说是压力机机头(Pressenkopf)的承载结构之外。为此，电动机通常经由联轴器或通过直接套装到主驱动轴(凸缘、夹紧套或花键轴)上来与该主驱动轴相连接。

本发明的任务是提供一种压力机，在该压力机中直接驱动装置的驱动侧的力能以对于曲轴而言大幅减小的负载在输出侧传递并同时使传动系的总刚度显著提高。

同时，具有直接驱动装置的压力机的必要结构空间被大大优化和缩小，并且可以通过封闭基本上与曲柄连杆机构相邻而造的电动机来实现用于抑制传动系的噪声的简单措施。

用于根据本发明的压力机的任务的解决方案在权利要求1的特征部分予以说明。

根据本发明的构造具有如下优点：压力机可实施成较小的结构长度，这特别对于用于生产大型车身部件的压力机作业线中的伺服压力机是有利的。为了使压力机之间的运输路径尽可能短，压力机必须相继紧密排列。距离越短，转运时间越短。大型压力机通常实施成在挺杆处有四个压力点(连杆连接或挠性传动装置连接)。压力点之间或者确切地说连杆的横向和纵向距离不能任意选择，而是必须根据挺杆挠度减小的角度来选择。因此，例如沿压力机的通过方向(＝主驱动轴的轴方向)，连杆距离为1800毫米。压力机机头沿通过方向的长度因此由连杆距离和主轴承及承载结构的必要构造来确定。

此外在直接驱动装置的有利结构内，特别是在压力机的必要承载结构内，具有刚度大幅提高的驱动系统，而曲轴扭转随之减小。如果曲轴作为主驱动轴从外部被驱动，则曲轴的扭转对于整个驱动系统有不利影响。电动机和曲柄销或者确切地说偏心件孔之间的距离越大，则驱动系统刚度越小并产生调节振动，这是因为曲轴如扭转弹簧那样作用。特别在此对于往复行程出现巨大的控制和调节难点。具有针对承载结构或者确切地说压力机框架的相应问题的整个驱动系统的振动准备也是有问题的，并且对于压力机的构造来说要耗费许多设计。对于在轴上具有两个连杆或者确切地说两个曲柄销的单侧驱动装置来说，此外产生角偏移，由此连杆占据不同的行程位置。

在此情况下，通过根据本发明的优点呈现系统的改善的控制和调节技术质量。通过驱动系统的高刚度和电动机的精确可调的力矩和角位置调节，在两个曲柄销之间以及由此曲轴处的连杆处没有可测到的偏差。可以附加地直接获知过程数据。压力机通过直接驱动装置而不具有附加的机械变速环节(例如传动装置级)。在电动机处测量的参数如转速、转矩和角位置可以无错误地换算成挺杆速度、压紧力和挺杆位置。由于摩擦损失或扭矩、齿侧游隙造成的误差大幅减少。

永磁体电动机，特别是对于大驱动功率来说具有相当高的噪音电平。在装入压力机机头时，可通过相对简单的措施来使噪声排放容易地降低，例如通过在上侧和下侧封闭压力机机头。

压力机的总效率也显著提高，这是因为在电动机的浮动支承中通过在轴承中吸收扭转或扭矩而出现明显更少的未利用的力。在特别的实施例中，压力机机头内的直接驱动装置的定子可被支承和/或设有对应的扭矩支承件。相对于传统的直接传动装置，电动机因此没有独立的支承件，且转子在定子内的支承通过曲轴的主支承件来一同承担。由此不再累积附加的损失。

在特别较佳的实施例中，特别对于大吨位的大型压力机，直接驱动装置位于曲轴的承载部分上，即它位于机械驱动装置的承接压力的主轴承之间。较佳地，随后电动机也位于主要承载的承载结构(压力机的至少两个压力机框架)之间并与主驱动轴(曲轴)同心。连杆，或者在挠性驱动装置中成为连杆的摇杆，可在此位于电动机左侧或右侧并因此位于电动机和主轴承(压力机机头的承载结构)之间或位于电动机和主轴承中的一个主轴承之间的一侧。

本发明的主题的其它有益措施和设计方式均从从属权利要求以及下述带有附图的说明书出发。附图示出：

图1是具有压力机框架和压力机工作台的机械压力机的示意图，其中由分别具有曲轴、曲柄销和与挺杆有效连接的连杆的两个曲柄连杆机构构成的驱动系统在压力机的上部区域内，即在顶部区域内，

图2是根据图1的侧视图中的另一实施方式，在此两根连杆也设置在挺杆上，这两根连杆彼此隔开地经由曲柄连杆机构来驱动，而曲轴被半轴代替并承载偏心轮以及直接设置在偏心轮处的电动机，

图3是根据图2的侧视图中的压力机驱动装置的另一实施例，其中电动机设置在两个曲柄销之间的曲轴上，

图4是电动机支承于曲轴上、两个被驱动的曲轴的较佳的反应补偿的示意图，

图5是根据图4的用于表示电动机支承于曲轴上的侧视图，

图6是具有挠性传动装置的曲柄连杆机构的另一较佳实施方式以及

图7是在压力机作业线中根据本发明的压力机的一种可能的布置方式。

根据图1，压力机21至少由压力机框架9、支承于压力机框架内的工作台8以及借助于至少一个曲柄连杆机构12驱动的挺杆5构成。较佳地，该压力机21用于包含工具15或借助于至少一种制造方法来在工具15内生产工件(未示出)，其中该工具至少由位于挺杆5处的工具上部6和位于压力机工作台8处的工具下部7构成。作为曲柄连杆机构12，设置有具有至少一个曲柄销2和至少一个连杆3的至少一根曲轴1，而作为用于驱动曲轴1的电动机14，设置有直接驱动曲轴1的至少一个直接驱动装置。在也被称为偏心件驱动装置的曲柄连杆机构12中，可代替连杆3或在连杆和曲柄销之间设置有挠性传动装置或曲柄滑块装置或类似的中间装置，这些装置通常用于出于安全原因而调节行程高度或用于调节挺杆的运动路径的正弦曲线。

特别是为了驱动曲杆传动装置、挠性传动装置、另一曲柄连杆机构或其组合，曲柄连杆机构12设置成与这些装置有效连接，而它们又在输出侧设置成与挺杆5有效连接。

较佳地，电动机14根据图2与曲轴1处的曲柄销2基本上相邻设置。按实施方式和定义位置不同，所谓的曲柄圆盘能集成到电动机内或电动机处。较佳地在此，电动机的定子实施成承担曲柄圆盘的功能并在曲轴1的中心轴线之外引导曲柄销。

如由图2和3中可见，电动机14的转子10设置在曲轴上，其中根据图2，半轴27分别引导借助于轴承29支承于半轴27上的曲柄连杆机构12。在此实施方式中，较佳地只有偏心轮26转动，该偏心轮将曲柄销2和转子10构造为一体化机器元件。在此已示出用于压力机21的运动质量的极限最小化。

从该构造出发，半轴27和可转动地支承于半轴27上的偏心轮26之间的两个轴承29可以构造为连续的主轴承29。为了平衡扭矩和/或支承电动机14而设有在上方与压力机框架9连接的支架30。电动机14作为直接驱动装置通常具有带有驱动绕组23的定子4以及带有永磁体23的设置于定子内的转子10并实施为永磁体电动机。

根据图3，在曲轴1上有至少两个曲柄销2的情况下，至少一个电动机14设置在曲柄销2之间。

特别是在多个电动机或曲柄销的情况下，对称布置是较佳的。还可规定，在有多个电动机14和多个曲柄销2的情况下，至少两个电动机14设置成关于压力机框架的中心轴线之一和/或挺杆5的中心轴线之一和/或曲轴1的纵向中心点和/或曲柄销2在曲轴1上的布置对称。电动机14的转子10和曲轴1和/或曲柄销2由一体化机器元件构成是有利的。还可以在曲柄连杆机构12内设置用于挺杆5行程的高度调节装置。过载保护件11确保压力机在发生事故时免于较大损坏并在损坏的情况下使连杆3与挺杆5脱开。

较佳地，电动机14的定子4与用于支承反应扭矩的支架30一起基本上设置在压力机框架9内和/或上下运行的挺杆5上方的顶部区域内。替代地，电动机14的定子4可无支承地相对于曲轴1和/或转子10设置。

在图4和5中，定子4经由曲轴的轴承相对于曲轴1和/或转子同轴地导向。在此，电动机14的定子4可以设置在转子10处的轴承31上，并为了补偿在定子4处出现的扭矩而有意义地具有与压力机框架9连接的扭矩支承件32。特别根据图4示出，在布置两个曲轴1的情形中，电动机14的每个定子4设置在转子10处的轴承31上，并且为了补偿在定子4处出现的扭矩，扭矩支承件32设置成与相邻的曲轴1上的电动机14连接，从而实现扭矩的相互支承。这在将振动传递到压力机框架9方面有优点。

如所示，电动机14和曲柄连杆机构12可设置在由压力机框架9构成的承载构造内，其中对于这种压力机框架，特别是可引起超过200吨、较佳为超过500吨、尤其较佳为超过800吨的压紧力。特别是，对于这种压力机，挺杆5的行程可以超过300米、较佳地超过600毫米、尤其较佳地超过900毫米。较佳地，压力机21用于至少包括初步成形、分离、接合、分层和/或成形、特别是金属成形的制造方法。

图6示出代替连杆3具有挠性传动装置33的曲柄连杆机构12。

图7示出压力机21作为压力机作业线17的墩头机18、作为压力机作业线17的工具15的试运行压力机和/或作为多工位压力机作业线17内的至少一个多工位压力机16和/或作为沿制造方向20位于多工位压力机作业线17之前的预压机19。

较佳地，曲轴1的轴承24设置在可从压力机框架9取出的轴承盖内，由此可在压力机框架内开出具有安装直径的开口，该开口的直径较佳地等于或大于轴上的转子直径，或者确切地说轴上的最大直径。在安装时有帮助的是沿纵向轴线至少划分一次的曲轴1设置在例如具有凸缘连接、可拆除的轴承销或轴/毂连接的压力机内。特别较佳地，转子10不可拆地设置在曲轴1上。在此，为了使转子12与曲轴1连接，可以应用热压配合、焊接接合、钎焊连接、摩擦焊接接合、粘结和/或其它不可分离的接合连接。

转子10的较佳实施方式是用于支承永磁体22的凹槽和/或凹陷部，该永磁体在制成一体化机器元件之后才被插入凹槽和/或凹陷部内。

附图标记列表：

Claims (19)

1.一种具有至少一个压力机框架(9)、安装于所述压力机框架内的工作台以及借助于至少一个曲柄连杆机构(12)来驱动的挺杆(5)的压力机(21)，所述压力机用于包含工具(15)或借助于至少一种制造方法在所述工具(15)内生产工件，其中工具上部(6)设置在所述挺杆(5)处，而工具下部(7)设置在压力机工作台(8)处，其中作为所述曲柄连杆机构(12)设置具有至少一个曲柄销(2)以及至少一根连杆(3)的至少一个曲轴(1)，并且其中作为用于驱动所述曲轴(1)的电动机(14)设置至少一个直接驱动所述曲轴(1)的直接驱动装置，其特征在于，所述电动机(14)与所述曲轴(1)处的所述曲柄销(2)基本上相邻设置。

2.如权利要求1所述的压力机，其特征在于，在所述曲轴(1)上有至少两个曲柄销(2)的情况下，至少一个电动机(14)设置在所述曲柄销(2)之间。

3.如权利要求1或2所述的压力机，其特征在于，所述电动机(14)的转子(10)设置在所述曲轴上。

4.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，在有多个电动机(14)和多个曲柄销(2)的情况下，至少两个电动机(14)设置成关于所述压力机框架的中心轴线之一和/或所述挺杆(5)的中心轴线之一和/或所述曲轴(1)的纵向中心点和/或所述曲柄销(2)在所述曲轴(1)上的布置对称。

5.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，所述电动机(14)的所述转子(10)和所述曲轴(1)和/或所述曲柄销(2)由一体化机器元件构成。

6.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，在所述曲柄连杆机构(12)中设置用于所述挺杆(5)行程的高度调节装置。

7.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，在所述曲柄连杆机构(12)和所述挺杆(5)之间设置曲杆传动装置和/或挠性传动装置。

8.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，为了驱动曲杆传动装置、挠性传动装置、另一曲柄连杆机构或其组合，所述曲柄连杆机构(12)设置成与所述曲杆传动装置、挠性传动装置、另一曲柄连杆机构或其组合有效连接，而所述曲杆传动装置、挠性传动装置、另一曲柄连杆机构或其组合又设置成在输出侧与所述挺杆(5)有效连接。

9.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，作为电动机(14)设置永磁体电动机。

10.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，所述电动机(14)的所述定子(4)与用于支承反应扭矩的支架(30)一起基本上设置在所述压力机框架(9)内和/或(上下运行的所述挺杆5上方的)顶部区域内。

11.如前述权利要求中的一项或多项所述的、尤其是根据权利要求10所述的压力机，其特征在于，所述电动机(14)的所述定子(10)相对于所述曲轴(1)和/或所述转子(10)无支承地设置。

12.如前述权利要求中的一项或多项所述的、尤其是根据权利要求10所述的压力机，其特征在于，所述定子(4)经由所述曲轴的所述轴承相对于所述曲轴(1)和/或所述转子同轴地导向。

13.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，所述电动机(14)的所述定子(4)设置在所述转子(10)处的轴承(31)上，并为了补偿在所述定子(4)处出现的扭矩而设置与所述压力机框架(9)连接的扭矩支承件(32)。

14.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，在布置两个所述曲轴(1)的情况下，所述电动机(14)的每个定子(4)设置在所述转子(10)处的轴承(31)上，并且为了补偿在所述定子(4)处出现的扭矩，扭矩支承件(32)设置成与相邻曲轴(1)上的电动机(14)相连接。

15.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，其特征在于，所述电动机(14)与所述曲柄连杆机构(12)设置在由所述压力机框架(9)构成的承载构造内。

16.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于超过200吨、较佳为超过500吨、尤其较佳地超过800吨的压紧力。

17.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于所述挺杆(5)的超过300米、较佳地超过600毫米、尤其较佳地超过900毫米的的行程。

18.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，所述压力机(21)用于至少包括初步成形、分离、接合、分层和/或成形、特别是金属成形的制造方法。

19.如前述权利要求中的一项或多项所述的压力机，其特征在于，所述压力机(21)作为墩头机(18)或作为压力机作业线的工具的初运行压力机和/或作为多工位压力机作业线(17)内的至少一个多工位压力机和/或作为沿制造方向(20)在多工位压力机作业线(17)之前的预压机(19)。

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