CN103057106A - 适于模压热塑性或热固性合成材料的立式液压机 - Google Patents
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Abstract
一种立式液压模塑压机(1),它包括:第一液压回路,由定量液压泵致动,作用在每个液压缸(9)的活塞(91)的圆形表面(94)上;第二液压回路,由气囊式蓄能器致动,该第二液压回路永久地作用在活塞(91)的环形表面(95)上;比例阀调制作用活塞(91)的圆形表面(94)上的力。两个相异液压回路的使用允许,仅仅作为活塞(91)的圆形表面(94)的函数设置控制器的操作参数,因而在向外和返回工作循环期间得到稳定的液压力。由气囊式蓄能器产生的永久液压力的对抗,进一步构成控制器的操作参数的设置不变,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气。
Description
本发明涉及在自动化技术领域中的一种立式液压机,该立式液压机特别适于模压发动机下部元件,这些发动机下部元件由热塑性和热固性合成材料制成。
一般地,立式液压机包括可活动的上部台架,该可活动的上部台架压制热塑性或热固性材料块,该热塑性或热固性材料块布置在固定的下部台架上,借助于模具预热或加热。
在热塑性或热固性材料块通过压缩而成形期间,模具保持封闭。
装置的使用是已知的,该装置适于在发动机下部零件的模压期间,将液压保持压机的工作面保持成与可活动的上部台架相平行,这些发动机下部零件用在汽车技术领域中。
优选地,发动机下部零件由3000吨压机模压,该3000吨压机具有3400mm×2500mm的台架、和2200mm的可活动的台架行程。
根据现有技术,热塑性或热固性合成材料的模压过程包括如下步骤:
-将热塑性或热固性合成材料块定位在下半部模具上,该下半部模具固定到立式液压机的下部台架上;
-使立式压机的可活动的上部台架迅速接近热固性或热塑性合成材料块的截取位置,该可活动的上部台架携带上半部模具;
-缓慢压缩,直到由两个上和下半部模具形成的模具闭合;
-将模压产品保持在闭合模具内;
-打开模具,并且迅速地将可活动的上部台架移走。
热塑性或热固性合成材料的模压过程意味着:
-使用大吨位立式压机,这些大吨位立式压机的可活动的台架能够长距离移动,以允许模压产品的去除;
-沿三个直角坐标轴集中载荷,该载荷由相同尺寸量级的块形产品诱发;
-在模具的缓慢闭合期间,挤压和伸展所述块,以利于热塑性或热固性材料在模具的内部空腔中的缓慢蠕变,直到空腔本身全部填满。
立式液压机借助于一对液压缸而工作,这对液压缸连接到液压回路中,并且借助于至少一个变量电动泵致动。液压回路涉及一对液压缸,这对液压缸连接到一组氮气蓄能器上。液压回路的例子示于专利JP7246500中,该液压回路连接到包含氮气的蓄能器上。
所述液压缸借助于对液压缸对的侧壁和对相应活塞的油压而传递液压力,这些相应活塞或者连接到可活动的上部台架上,或者与其成整体。优选地,可活动的上部台架返回的和模具打开的步骤借助于适当辅助液压缸执行,这些辅助液压缸容纳在竖直压机的上承结构内。
在从快速接近步骤到缓慢压缩步骤的行程中,可活动的上部台架的加速在模具闭合处形成碰撞;对于大吨位立式压机,由运动零件的速度变化引起的惯性力很大,并且碰撞具有沿立式压机的液压回路的相互作用,因而触发水锤现象,这些水锤现象表现为液压回路元件的结构破坏。
预压缩力状态是已知的,在该预压缩力状态下,立式液压机用来模压由热固性或热塑性合成材料制成的块,以在模压步骤和保持加压模具闭合的步骤期间,都避免机械零件的脱开。
在到模具完全闭合的缓慢压缩期间,立式液压机的固定的下部台架和上部可活动的台架的误对准问题是已知的,这由负载集中引起,该负载由热固性或热塑性合成材料的块传递到模具表面的一部分上。可活动的上部台架相对于固定的下部台架的非平行布置,引起立柱的和元件的磨损-这些元件沿相应机械座滑动,具有运动零件卡住和不稳定的危险。
在模具的闭合步骤期间和在可活动的上部台架的缓慢压缩和缓慢蠕动步骤期间,关于保持平行度的现有技术是这样一种装置,该装置包括:一系列液压缸,布置在下部台架的四个角部处;和相应位置和负载传感器,连接到控制器上,该控制器具体地说提供一个值,该值与在样本位置相对于借助于每个位置传感器探测的位置之间的差相等。泵借助于比例阀向立式压机的平行度维持系统的每个液压缸发送加压油,这些比例阀作为在样本位置与借助于相应位置传感器探测的探测位置之间测量的差的函数而调整。
具体地说:专利US5537919提到平行度校正方法,该平行度校正方法基于真实位置与希望位置的比较;专利申请EP2236258公开了一种液压装置,该液压装置用来控制和调整模具的平面度。
本发明的目的涉及一种装有如此装置的立式液压机,这些装置适于在元件的模压期间干预液压力的空间和时间分布,这些元件由热塑性或热固性合成材料制成。具体地说,本发明涉及一种液压对抗装置,该液压对抗装置施加到每个液压缸上,每个液压缸在压机的下部台架的角部操作,所述装置在四个液压缸的控制定位期间构成无关不变量,这四个液压缸布置在下部台架的四个角部处。
本发明的目的是保证维持支撑结构的预压缩状态,以确保在没有碰撞的情形下工作,该情形由机械游隙引起,该机械游隙在模具的挤压和缓慢闭合步骤期间形成。
第二目的是,在模具的挤压和缓慢闭合步骤期间,保证固定的下部台架的和可活动的上部台架的平行度的维持。
第三目的是,当从快速接近步骤转到模具的缓慢闭合步骤时,优化可活动的上部台架的速度分布。
第四目的是,能够使用商业元件制造过程控制器,该过程控制器的成本被抑制,并且该过程控制器的备用零件是容易得到的。
第五目的是,简化立式压机的支撑结构的构造,通过可活动的台架的速度的最佳分布对加速度波峰产生抑制作用,这些加速度波峰会造成过大应变,该过大应变反映在立式液压机的支撑结构上。
按照本发明,这样的目的由一种立式液压模塑压机达到,该类型的立式液压模塑压机包括:基座,装有固定的下部台架、和由立柱连接的上承结构;横向支撑结构,联接基座和上承结构;可活动的上部台架,沿竖直导向件滑动,这种滑动由一对液压缸控制,这对液压缸借助于第一液压回路致动,该第一液压回路适于对抗液压力,该液压力由一系列液压平衡缸(counter-cylinder)借助于第二液压回路传递,合成液压力允许将在可活动的上部台架与固定的下部台架之间的平行度抑制在狭窄公差范围内;可编程逻辑控制器,控制液压缸的流体动力轴,处理从压力和位置换能器获得的信号,这些压力和位置换能器施加到所述液压缸上,其特征在于,每个液压平衡缸经受由液压回路诱发的液压推力,该液压回路连接到气囊式蓄能器上。
本发明的优选实施例和不平凡变形形成从属权利要求的目的。
下面,参照附图借助于某些优选实施例,将更详细地描述本发明,这些优选实施例作为非限制性例子而提供,在附图中:
图1是根据本发明的立式液压模塑压机的斜轴测图,该立式液压模塑压机具有可活动的上部台架;
图2表示根据本发明的立式液压模塑压机的侧视图;
图3表示根据本发明的立式液压模塑压机的剖视图,该剖视图沿在图2中的平面III-III得到;
图4表示根据本发明的立式液压模塑压机的剖视图,该剖视图沿在图2中的平面IV-IV得到;
图5表根据示本发明的立式液压模塑压机的前视图;
图6表示根据本发明的立式液压模塑压机的剖视图,该剖视图沿在图5中的平面VI-VI得到;
图7表示液压平衡缸的斜轴测图,该液压平衡缸属于根据本发明的立式液压机;
图8表示液压平衡缸的前视图,该液压平衡缸属于本发明的立式液压机;
图9表示液压平衡缸的剖视图,该剖视图沿在图8中的平面IX-IX得到,该液压平衡缸属于本发明的液压立式模塑压机;
图10和图11分别表示液压平衡缸的前视图和平面图,该液压平衡缸属于本发明的立式液压机。
立式液压模塑压机1包括基座2,该基座2与固定的下部台架3成整体,该固定的下部台架3与下半部模具(未表示)配对。四根立柱4将基座2连接到上承结构5(deck)上。横向支撑结构10覆盖四根立柱4,并且将基座2联接到上承结构5上。在当前情况下,横向结构10是电焊人工制品,该电焊人工制品由非常厚的内部平板101和外部平板102制成。
每根立柱4沿其纵向延伸部的至少三分之一由中心圆筒形空腔41穿过。环形螺母42通过在板51上加压而抵压立柱4的上端,该板51与上承结构5成整体。
中心孔41在柱4的加热期间容纳探针状加热器(未表示)。具体地说,探针状加热器完全沿中心孔41的侧面粘附,通过传导将热量传递到柱4。特别是,柱4沿其纵向轴线膨胀,引起环形螺母42相对于板51的提升。通过在环形螺母42的升高基座与板51之间适当地布置校准垫片(未表示),在已经从每个圆筒形空腔41中抽取电气探针状加热器,并且已经达到环境温度状态之后,借助于由柱4传递的牵引力,得到支撑结构的预压缩状态,该支撑结构由基座2、上承结构5及横向结构10形成。
可活动的上部台架6与上半部模具(未表示)配对,该可活动的上部台架6沿竖直导向件7滑动,该竖直导向件7相对于基座2的四个角部突出,该上半部模具与下半部模具配对,该下半部模具与固定的下部台架3成整体。
一对液压缸8包括活塞81,该活塞81连接到可活动的上部台架6上,并且借助于液压回路(未表示)而致动,该液压回路包括至少一个定量电动泵(未表示)。液压回路是包括一组气囊式蓄能器的类型,这组气囊式蓄能器预加载有氮气(未表示),适于截获由电动泵输送的加压油,并且将它送到液压缸8的腔室。活塞81传递闭合模具必需的液压力-该模具由下半部模具和由上半部模具形成,允许在模具内包含的热塑性或热固性材料块伸展和被挤压,因而充满模具的内部空腔,并且复制最终产品。
活塞81必须相等地对抗由一系列液压平衡缸9诱发的液压力,这些液压平衡缸9布置在固定的下部台架3中在模具的边缘处。
优选地,立式液压机1包括四个平衡缸9,这四个平衡缸9布置在固定台架3的角部处。
每个液压平衡缸9包括活塞91,该活塞91与中间销92成整体,该中间销92的端部在与活塞81的液压对抗步骤期间,联接到可活动的上部台架6上。
借助于第一液压回路(未表示)产生的液压对抗力作用在活塞91的圆形表面94上,该第一液压回路由至少一个定量电动泵(未表示)致动。
借助于第二液压回路(未表示)产生的永久液压力显示在活塞91的环形表面95上,该第二液压回路由气囊式蓄能器致动,该气囊式蓄能器预加载有氮气(未表示)。
每个液压平衡缸9连接到磁致伸缩型的位置换能器93和压电型的压力换能器(未表示)上。
未表示的控制器确保比例阀(未表示)的操作,该比例阀适于调制加压油流量,该加压油流量作用在活塞91的圆形表面94上。
两个不同液压回路的使用-这两个不同液压回路分别作用在活塞91的圆形表面94上和环形表面95上,允许仅仅作为活塞91的圆形表面94的函数,设置控制器的操作参数,因而在向外和返回工作循环期间得到稳定的液压力。由气囊式蓄能器产生的永久液压力的对抗,进一步构成控制器的操作参数的设置不变,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气(未表示)。
当使第一回路无效时,活塞91仅仅经受永久力,该永久力由第二回路诱发,并且加压在环形表面95上。
下面描述两个液压回路的变型。
借助于第一液压回路产生的液压对抗力作用在活塞91的圆形表面94上和环形表面95上,该第一液压回路由至少一个定量电动泵致动。
借助于第二液压回路产生的永久液压力作用在活塞91的环形表面95上,该第二液压回路由气囊式蓄能器致动,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气。
控制器控制比例阀的操作,该比例阀适于调制加压油流量,该加压油流量作用在活塞91的圆形表面94和环形表面95上。当使第一液压回路无效时,压力选择阀(未表示)相对于活塞91的环形表面95分离第一液压回路。
两个不同液压回路的使用,这两个不同液压回路的第一个对于如下操作:
-在输送步骤期间,对于活塞91的圆形表面94和环形表面95;和
-在返回步骤期间,对于活塞91的圆形表面94;
和第二永久类型,允许仅仅作为活塞91的圆形表面94的函数,设置控制器的操作参数,因而在活塞91的向外和返回步骤中都得到稳定的液压力。由气囊式蓄能器产生的液压力的对抗,进一步构成控制器的操作参数的设置不变,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气。
作为变型描述的解决方案表现为使相等压力在活塞91的两个表面94和95上,因而避免泄漏的危险和振动的开始,如流体的不同密度的影响,该流体以不同压力加压在区域94和95上。
在当前情况下,可编程逻辑控制器通过处理按500Hz的频率获得的信号,控制流体动力轴,该流体动力轴包括液压缸8和9。明确地说,磁致伸缩传感器93允许在没有机械接触的情况下,读取速度、和0.01mm量级的绝对定位精度;控制器在可活动的上部台架6的接近步骤期间,通过用抛物形曲线内插,干预模具从快速接近速度到缓慢闭合速度的变化,因而,优化由可活动的台架6的加速度诱发的惯性力。
轴向预压缩结构的使用依靠消除机械游隙,帮助提高固定台架3和可活动的台架6的对准精度,该机械游隙在模压期间可能建立在立式液压机1的元件之间。
柱借助于探针状加热器的加热简化压机的组装,并且保证支撑结构的预压缩状态的维持,该探针状加热器插入在空腔中,该空腔制成在每根柱中。
在模具的挤压和缓慢闭合步骤期间,固定的下部和可活动的上部台架的平行度的维持,依靠磁致伸缩位置传感器的使用而促进,这些磁致伸缩位置传感器事实上排除在运动零件之间的接触,是准确的,及没有机械游隙。
在模具的快速接近步骤和缓慢闭合步骤之间,根据抛物线形内插曲线对可活动的上部台架的速度分布的优化,有助于减小惯性力,因而允许在结构上和沿液压设备的重叠应力的减小。
为组装控制器使用的商业类型元件,允许降低成本,并且方便备用零件取得。
Claims (6)
1.一种立式液压模塑压机(1),该类型的立式液压模塑压机(1)包括:基座(2),其装有固定的下部台架(3)和由立柱(4)连接的上承结构(5);横向支撑结构(10),其联接基座(2)和上承结构(5);可活动的上部台架(6),其沿竖直导向件(7)滑动,这种滑动由一对液压缸(8)控制,这对液压缸(8)适于对抗液压力,该液压力由一系列液压平衡缸(9)传递,合成的液压力允许将可活动的上部台架(6)与固定的下部台架(3)之间的平行度抑制在狭窄公差范围内;可编程逻辑控制器,其控制液压缸(8)和(9)的流体动力轴,处理从压力和位置换能器(93)获得的信号,这些压力和位置换能器(93)应用在所述液压缸(8)和(9)上,其特征在于:第一液压回路作用在每个液压缸(9)的活塞(91)的圆形表面(94)上,该第一液压回路由定量液压泵致动;第二液压回路永久地作用在活塞(91)的环形表面(95)上,该第二液压回路由气囊式蓄能器致动,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气;比例阀调制作用在活塞(91)的圆形表面(94)上的力。
2.根据权利要求1所述的立式液压模塑压机(1),其特征在于:第一液压回路作用在每个液压缸(9)的活塞(91)的圆形表面(94)和环形表面(95)上,该第一液压回路由定量液压泵致动;第二液压回路永久地作用在活塞(91)的环形表面(95)上,该第二液压回路由气囊式蓄能器致动,该气囊式蓄能器预加载有加压氮气;比例阀调制作用活塞(91)的圆形表面(94)上和环形表面(95)上的力。
3.根据权利要求2所述的立式液压模塑压机(1),其特征在于:当使第一液压回路无效时,压力选择阀将第一液压回路与活塞(91)的环形表面(95)脱开。
4.根据以上权利要求之一所述的立式液压模塑压机(1),其特征在于:位置换能器(93)是磁致伸缩型的,这些位置换能器(93)应用在液压缸(8)和(9)上。
5.根据以上权利要求之一所述的立式液压模塑压机(1),其特征在于:在借助于探针状加热器加热之后,通过在环形螺母(42)与板(51)之间插入适当校准垫片,每根立柱(4)被轴向延长,该探针状加热器插入在圆筒形空腔(41)中。
6.根据权利要求5所述的立式液压模塑压机(1),其特征在于:探针状加热器完全粘附到空腔(41)的圆筒形表面上,该圆筒形表面通过传导将热量传递到每根立柱(4)。
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