CN103189193A - 用于压力机的带有线性马达的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压力机和尤其拉伸压力机的辅助驱动的驱动装置(19)。驱动装置(19)尤其用作台垫驱动。其具有电气的线性马达(27)，其转子(46)与流体的传动单元(28)的传动活塞(35)刚性地连接。流体的传动单元具有第一压力腔(38a)，其经由第一流体管路(39)与工作缸(29)的第一工作腔(41)相连接。因为传动活塞(35)的邻接第一压力腔(38a)的活塞面积(F1)小于工作活塞的邻接第一工作腔(41)的活塞面积(F3)的方法，实现线性马达(27)的力以相应于面积比的系数的力提高。由此借助于线性马达(27)可实现在工作缸(29)处必需的力。

Description

用于压力机的带有线性马达的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于压力机和尤其用于拉伸压力机(Ziehpresse)的台垫(Tischkissen)的驱动装置。压力机具有可经由压力机主驱动在工作方向上驱动的推杆，其可移动地支承在压力机机架(Pressengestell)处。推杆承载上部工具。与推杆有间距地，下部工具布置在压力机机架的压力机工作台(Pressentisch)处。在压力机工作台的背对上部工具的侧面上存在带有浮动板(Schwebeplatte)的台垫，其可经由工作缸组件在压力机的工作方向上来移动和定位。工作缸组件的工作缸属于驱动装置，借助于其可使浮动板移动。

背景技术

用于压力机的驱动装置例如由文件DE 2006058630 A1已知。在那里设置有带有两个工作腔的双重作用的工作缸。取决于运动方向，经由马达-泵单元以液压介质来填充这两个工作腔中的一个。电动机的旋转方向反转同样导致液压的工作缸的运动的方向反转。如果通过上部工具或压力机的推杆将力作用到浮动板上，也可在发电机运行中来运行电动机，使得能量回收是可能的。

旋转地工作的电动机在其调节精度及其效率方面不是最佳的。电动机的旋转运动必须被转化成工作缸的工作活塞的线性运动。通过旋转运动到线性运动的该转化，驱动的效率受到负面影响。

用于台垫的纯电气的驱动装置在文件10 2005 026818 A1中来说明。在那里，浮动板经由电气的线性马达直接来驱动。线性马达因此在压力机的工作方向上布置在台面之下。该布置在压力机的工作方向上在压力机工作台之下需要较大大的结构空间。在此，在线性缸的区域中深入地设计压力机基座可以是必需的，以便之后还保证对线性缸的易接近性，例如为了维护或修理工作。此外，需要大量线性驱动(Linearantrieb)以便能够实现高的力(其必须由下部工具在拉伸过程期间来支承)。电网在此也强烈地受载。

发明内容

从该现有技术出发，提供一种改进的驱动装置可被视为本发明的目的。尤其地，压力机的结构空间应在工作方向上非常小并且提高驱动装置的效率。

该目的通过一种带有权利要求1的特征的驱动装置来实现。

根据本发明，驱动装置具有电气的线性马达，其由控制单元来操控。线性马达的转子沿着驱动轴线运动。传动单元的传动活塞与该转子尤其刚性地连接。传动单元设计为流体的和优选地液压的活塞-缸单元并且用于由线性马达所提供的马达力的力提高。传动单元和工作缸形成闭合的液压回路。传动活塞流体密封地处于壳体内腔中。其在那里限制至少一个压力腔，其经由流体管路与压力机的工作缸的工作腔相连接。工作缸优选地用于台垫的浮动板的运动和定位。

在该组件中，工作缸的工作活塞的线性运动通过线性马达的转子的同样线性的运动来产生。取消了将旋转运动转化成线性运动。由此可提高驱动装置的效率。在工作缸与线性马达之间的传动单元负责在工作缸的工作活塞上施加足够大的力。这优选地由此来实现，即工作活塞的有效的活塞面积明显小于传动活塞的有效的活塞面积。这尽管导致线性马达的转子的线性的移动行程相对于工作活塞的移动行程的延长。由于流体的传动单元的中间连接，线性马达然而不必强制地在压力机的工作方向上被布置在压力机工作台之下。优选地，线性马达位于压力机机架处或压力机工作台处。其纵轴线在此尤其横向于或垂直于压力机的工作方向来取向。即使在完全驶出的状态中，线性马达和所联接的传动单元的总长度不大于压力机机架或压力机工作台的宽度，使得线性马达和传动单元不伸出于压力机机架或压力机工作台。

因此，在最佳地利用在压力机处的结构空间的同时来实现带有高效率的驱动装置。

当在线性马达与工作缸之间的流体管路实施为刚性的管时，是有利的。以该方式可避免在传动单元的压力腔与工作缸的工作腔之间降低压力的弹性。

优选地，压力机的工作缸组件的每个工作缸经由单独的传动单元关联有单独的线性马达。在此，每个工作缸可单独地通过相应所关联的线性马达的操控来操纵。

此外，当线性马达的转子和与转子相连接的传动活塞沿着共同的轴线运动时，是有利的。转子的力在此最佳地被传递到传动活塞上。

在转子与传动活塞之间的连接优选地通过刚性的连接元件来实现。连接元件设计成使得其不仅可吸收拉力而且可吸收压力。因此，例如当线性马达在发电机运行中工作时，从传动活塞到转子上的力传递也是可能的。在马达运行中，线性马达可移动或定位浮动板。在发电机运行中，由推杆经由下部工具施加到浮动板上的力可导致传动活塞和转子的线性运动。在此所产生的电能可被回馈到电网中或存储在蓄能器中。蓄能器在此还可提供能量用于压力机主驱动。

附图说明

本发明的有利的设计方案从从属权利要求以及说明书中得出。该说明限于本发明的重要特征。附图应补充性地来引用。其中：

图1显示了压力机的示意性的侧视图，

图2显示了带有具有线性马达和传动单元的驱动装置的实施例的图1中的压力机的示意性的子视图以及

图3显示了图2中的驱动装置的方框图。

具体实施方式

图1显示了拉伸压力机10的示意性的侧视图。拉伸压力机10具有压力机机架11，推杆12在工作方向A上可移动地支承在其处。经由压力机主驱动13，可在工作方向A上线性地来移动推杆12。工作方向A优选地在竖直方向上伸延。

推杆12承载上部工具14。与上部工具14有间距地，下部工具15布置在压力机机架11的压力机工作台16上。在在工作方向A上与下部工具15相对立的侧面上，拉伸压力机10具有带有浮动板18的台垫17。驱动装置19用于浮动板18在拉伸压力机10的工作方向A上的定位和/或运动。驱动装置19因此也可被称为台垫驱动。

在浮动板18处布置有多个压杆20，其贯穿压力机工作台16并且在它的面向上部工具14的端部处承载板止动环(Blechhaltering)21。板止动环21与上部工具14共同用于夹住板坯(Blechrohling)22并且在拉伸时经由下部工具15以额定夹紧力加载。经由驱动装置19将该夹紧力调节到所希望的额定值，其在拉伸过程期间可设定不同的值。

驱动装置9具有控制单元26，其操控电气的线性马达27。线性马达27经由传动单元28与工作缸29相连接。传动单元28用于将线性马达27的力转换成流体力，其作用到工作缸29的工作活塞30上。工作活塞30经由活塞杆31与浮动板18相连接，其位于活塞杆31的从工作缸29伸出的自由端32处。在这里所示出的实施例中，拉伸压力机10具有仅仅一个工作缸29。在对此的变型中，拉伸压力机10可包括带有多个工作缸29的工作缸组件。在该情况中，每个工作缸19关联有单独的线性马达27以及单独的传动单元28。线性马达27可由共同的控制单元26来操控。每个工作缸29在该实施例中经由仅仅一个线性马达27来驱动。备选地也可能经由多个线性马达来驱动工作缸。

传动单元28在本情况中实施为液压的传动单元28。它具有传动活塞35，其布置在缸壳体37的壳体内腔36中。传动活塞35流体密封地贴靠在缸壳体37的内壁处并且将壳体内腔36流体地划分成第一压力腔38a和第二压力腔38b。第一压力腔38a经由第一流体管路39与工作缸29的第一工作腔41相连接。第二压力腔38b经由第二流体管路40与工作缸29的第二工作腔42相连接。这两个工作腔41、42设置在工作缸29的缸壳体的内部中并且通过工作活塞30流体地相互分离。第二工作腔42在此被活塞杆31贯穿并且因此形成围绕活塞杆31的环形腔。

传动单元28与工作缸29形成封闭的液压系统。用于压力提高的泵不设置在该液压系统中。可选地，在这两个流体管路39、40中的至少一个处且尤其在第二流体管路40处存在用于缓冲液压介质的存储器44。

这两个流体管路39、40可通过刚性的管来实施。概念刚性这里应理解为管路的该设计方案，其在相应存在的压力下不允许变形且因此不允许管路中的容积变化。

传动活塞35经由连接元件45与线性马达27的转子46相连接。连接元件45优选地设计成杆状或管状并且不仅可吸收拉力而且可吸收压力。传动活塞35和转子46及优选地还有连接元件45沿着共同的轴线B来布置，所有三个零件35、45、46可沿着其移动。线性马达27的定子47相对于压力机机架11不可移动地来布置。

连接元件45贯穿传动单元28的第二压力腔38b。不仅传动活塞35而且工作活塞30因此设计为差动活塞。面向第一压力腔38a的第一活塞面积F1因此大于传动活塞的面向第二压力腔38b的第二活塞面积F2。工作活塞30的面向第一工作腔41的第三活塞面积F3大于面向第二工作腔42的第四活塞面积F4。在此，第三活塞面积F3大于传动活塞的第一活塞面积F1。优选地，第三活塞面积F3以系数5至15且尤其以系数10大于第一活塞面积F1。相应地，第四活塞面积F4也大于第二活塞面积F2。这里也可在5至15的范围中来选择系数且优选地在活塞面积F2与F4的面积之间选择系数10。

控制单元26用于线性马达27的操控。转子在此可沿着轴线B在两个方向上被移动。为了速度或加速度的调节，可设置有变频器50，其可独立于网络频率调节相应的磁性的移动场(Wanderfeld)。为了控制转子46的运动的，给控制单元26提供输入信号。例如经由定位传感器51可确定推杆12的位置或者表征推杆的位置的参数(例如压力机角度)并传输给控制单元26。经由另外的位置传感器52，可来测量转子46的位置或驱动装置19的其它的与转子46运动耦合的零件的位置且传输给控制单元26。例如经由位置传感器52还可来测量浮动板18或工作缸29的活塞杆31的位置。以该方式，控制单元26可操控线性马达27并且调整转子46和驱动装置19的与此运动耦合的零件的位置。该调整可取决于推杆位置实现。附加地或备选地，也可存在力或压力传感器53，其测量表征板止动环21与推杆12之间的力的参数且传输给控制单元26。例如，为此可来测量第一工作腔41的或在第一压力腔38a或优选地在第一流体管路39中的液压压力。控制单元26由此能够不仅执行浮动板或板止动环21的位置调整、而且执行力或压力调整。调整的类型在拉伸过程的进行中在板坯22的变形期间来转换。在此，线性马达27可在马达运行中或者在发电机运行中工作。在发电机运行中，线性马达27产生了电能，其可被回馈到电网中或到合适的蓄能器54中。在存储在蓄能器54中之前，经由整流器55来整流在发电机运行中所产生的交流电压。在回馈到网络之前，必须使所产生的交变电压的频率与电网频率相匹配。变频器50那么可实施为双向工作的变频器。

在发电机运行中所产生的电能在拉伸压力机10的优选的实施方案中经由共同的直流电压中间回路(Gleichspannungszwischenkreis)被提供给压力机主驱动。由此可显著地来减小拉伸压力机的压力机主驱动的联结功率(Anschlussleistung)。此外，通过电压峰值来降低电网的负载。另外，在伺服压力机中经常应用的飞轮存储器也可被实施得更小。

优选地，通过控制单元26和变频器50在线性马达27的主体(Statur)47中来产生磁性的移动场。转子46由导电的材料构成且可具有绕组。由主体中的移动场在转子46中所感应的电压引起洛伦茨力，其使转子46沿着轴线B加速。移动场在轴线B的方向上比转子46更快地运动。

备选于此，转子46也可具有永磁体。在此，永磁体的极在轴线B的方向上交替地相继布置。在该设计方案中，转子46同步于主体47中的磁性的移动场运动。

拉伸压力机10的驱动装置19如下地工作：

为了使工作缸的活塞杆31驶出(这相应于板止动环21或浮动板18在工作方向A上朝推杆12的运动)，使转子46沿着轴线B这样移动，使得传动单元28的第一压力腔38a变小而第二压力腔38b变大。在此，传动活塞35经由第一流体管路39将液压介质压到工作缸29的第一工作腔41中。液压流体被从第二工作腔42回吸到第二压力腔38b中。为了不阻碍传动活塞的运动，在任何时刻也可从存储器44回吸液压介质。由于优选地相比第一活塞面积F1以系数10变大的第三活塞面积F3，由线性驱动27所施加的力以该系数被增大。以该方式，由工作缸29所必需的力可通过线性马达27以明显更小的最大力来实现。传动活塞35的移动行程以同一系数大于工作活塞30的工作行程。

在拉伸过程(在其中板坯22经由下部工具15来拉伸且在板止动环21与上部工具14之间夹紧)期间，在工作缸29的第一工作腔41中所希望的压力通过线性马达27的相应的通电来调节。在此，活塞杆31被连续地驶入，其中，在第一工作腔41中的容积减小。存在于第一工作腔41中的液压介质经由第一流体管路39被压回第一压力腔38a中，由此传动活塞35移动转子46。在此，在线性马达27中被感应有电压，其可被回馈到电网中或者储存在蓄能器54中。

借助于线性马达27也可能在上部工具14撞击布置在板止动环21上的板坯22之前使板止动环21在推杆12的运动方向上加速，以便降低在撞击时刻上部工具14与板止动环21之间的相对速度且减小在拉伸压力机10中的机械负载。在此，工作缸29的活塞杆31首先处于它的尤其完全驶出的位置中。通过转子46的运动和传动活塞35的移动以减小传动单元28中的第二压力腔38b的容积，液压介质经由第二流体管路40被输送到工作缸的第二工作腔42中，由此触发活塞杆31的驶入运动。在此，液压介质从第一工作腔41经由第一流体管路39被输送到第一压力腔38a中。只要上部工具14安放在板止动坯22上，控制单元26从位置调整转换到力调整并且优选地通过调整第一工作腔41中的压力调节板止动环21与上部工具14之间的所希望的夹紧力，而板坯22经由下部工具15来拉伸。

在拉伸压力机10的优选的实施例中轴线B垂直于工作方向A取向。由于传动活塞35的活塞面积F1、F2与工作活塞30的活塞面积F3、F4相比更小，传动活塞35和因此转子46的移动行程以所关联的活塞面积F1和F3或F2和F4相区别的系数变大。优选地适用：

F3/F1=F4/F2。

压力机工作台的宽度然而足以沿着共同的轴线B优选地水平地布置线性马达27和传动单元28。由此，在拉伸压力机10的工作方向A上的结构空间不增大。

本发明涉及一种用于压力机、尤其拉伸压力机10的辅助驱动的驱动装置19。驱动装置19尤其用作台垫驱动。它具有电气的线性马达27，其转子与流体的传动单元28的传动活塞35刚性地相连接。流体的传动单元28具有第一压力腔38a，其经由第一流体管路39与工作缸29的第一工作腔41相连接。因为传动活塞35的邻接第一压力腔38a的活塞面积F1小于工作活塞的邻接第一工作腔41的活塞面积F3，实现了线性马达27的力以相应于面积比的系数的力提高。因此借助于仅仅一个线性马达27可实现在工作缸29处必要的力。

附图标记清单：

10 拉伸压力机

11 压力机机架

12 推杆

13 压力机主驱动

14 上部工具

15 下部工具

16 压力机工作台

17 台垫

18 浮动板

19 驱动装置

20 压杆

21 板止动环

22 板坯

26 控制单元

27 线性马达

28 传动单元

29 工作缸

30 工作活塞

31 活塞杆

32 31的自由端

35 传动活塞

36 壳体内腔

37 缸壳体

38a 第一压力腔

38b 第二压力腔

39 第一流体管路

40 第二流体管路

41 29的第一工作腔

42 29的第二工作腔

44 存储器

45 连接元件

46 转子

47 定子

50 变频器

51 位置传感器

52 位置传感器

53 压力传感器

54 蓄能器

55 整流器

A 工作方向

B 轴线

F1 35的第一活塞面积

F2 35的第二活塞面积

F3 30的第三活塞面积

F4 30的第四活塞面积。

Claims (10)

1. 一种用于压力机(10)、尤其用于压力机(10)的台垫(17)的驱动装置，其：

带有电气的线性马达(27)，其由控制单元(26)来操控；

带有传动单元(28)，其具有在壳体内腔(36)中流体密封地贴靠的、可移动的传动活塞(35)，所述传动活塞(35)与所述线性马达(27)的转子(46)运动耦合；

带有由在所述壳体内腔(36)中的所述传动活塞(35)限制的压力腔(38a)，其经由流体管路(39)与所述压力机(10)的流体的工作缸(29)的工作腔(41)相连接。

2. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述流体管路(39)实施为刚性的管。

3. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述工作缸(29)的工作活塞(30)的最大的工作行程小于所述传动活塞(35)的最大的移动行程。

4. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述传动活塞(35)的有效的活塞面积(F1)小于所述工作缸(29)的工作活塞(30)的有效的活塞面积(F3)。

5. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述转子(46)和所述传动活塞(35)沿着共同的轴线(B)布置。

6. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述转子(46)经由不仅吸收拉力而且吸收压力的连接元件(45)与所述传动活塞(35)相连接。

7. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述线性马达(27)能够在马达运行中或者在发电机运行中工作。

8. 根据权利要求1所述的驱动装置，

其特征在于，所述工作缸(29)设计为带有第一工作腔(41)和第二工作腔(42)的双重作用的缸，并且所述第二工作腔(42)与所述传动单元(28)的第二压力腔(38b)流体连接。

9. 一种带有压力机机架(11)的压力机，在所述压力机机架(11)处可移动地支承有可经由压力机主驱动(13)驱动的推杆(12)，所述压力机：

带有布置在所述推杆(12)处的上部工具(14)，

带有布置在所述压力机机架(11)的压力机工作台(16)处的下部工具(15)，

带有布置在所述压力机工作台(16)的背对所述上部工具(14)的侧面上的台垫(17)，其具有浮动板(18)，所述浮动板(18)在所述推杆(12)的运动方向上或反向于其运动方向经由根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置(19)的工作缸(29)能够移动。

10. 根据权利要求9所述的压力机，

其特征在于，所述线性马达(27)横向于所述推杆(12)的运动方向布置在所述压力机机架(11)处或在所述压力机工作台(16)处。

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