CN106573286B - 冲压装置 - Google Patents

Abstract

一种冲压装置包括：工具保持器单元(20)，其可围绕工作轴线(X)旋转并设置有适于可滑动地容纳相应冲压工具(10)的多个承座(21)；击打元件(2)，其能够沿着和围绕所述工作轴线(X)移动并且设置有操作端部(7)，该操作端部具有击打部分(8)以选择性地与指定冲压工具(10)相互作用；第一驱动机构(3)，其用于沿着工作轴线(X)移动所述击打元件(2)以便移动指定冲压工具(10)；及第二驱动机构(4)，其用于围绕工作轴线(X)旋转工具保持器单元(20)；击打元件(2)的操作端部(7)包括第一耦接元件(9)，且工具保持器单元(20)包括多个第二耦接元件(22)，每个第二耦接元件与相应的承座(21)相关联，并布置成在连接配置(F)中与第一耦接元件(9)耦接，击打元件(2)和工具保持器单元(20)在该连接配置中被耦接且刚性地旋转；第二驱动机构(4)在选择配置(E)中使得工具保持器单元(20)旋转，以定位指定冲压工具(10)以使得该指定冲压工具面对操作端部(7)的击打部分(8)，并允许第一耦接元件(9)和与指定冲压工具(10)的承座(21)相关联的第二耦接元件(22)耦接，以及在连接配置(F)中使得相互连接的工具保持器单元(20)和击打元件(2)旋转，以便对指定冲压工具(10)进行角定向。

Description

冲压装置

技术领域

本发明涉及用于对工件和/或金属片材进行加工的机床，以及具体地，本发明涉及一种与用于执行切割和/或冲压的冲压机相关联的冲压装置。

背景技术

已知的冲压机设置有称为冲压头的冲压装置，该冲压装置支撑冲压工具并沿着工作轴线移动该冲压工具，该冲压工具作用在工件上，通常作用在为金属片材的工件上，其与下冲压凹模(die)或反凸模(counter-punch)共同作用。通常情况下，该凹模固定到冲压机的工作台，该工作台支撑待加工工件。

在具有单个工具的冲压头中，后者即单个工具被安装在支撑元件(所谓的心轴)上，所述支撑元件通过相应的致动器沿着工作轴线线性地被驱动并且围绕该工作轴线旋转地被驱动。沿着工作轴线在两个相反方向上的线性运动允许在冲压过程中执行工具的工作行程和退回行程。围绕工作轴线的旋转运动允许旋转该冲压工具并且改变该冲压工具的角定向(angular orientation)(转位)，以在工件上执行不同的切割或冲压。

液压或电动型的两个单独的致动器分别用于线性地和旋转地移动支撑该工具的心轴。

多工具冲压头包括所谓撞锤的击打元件，其沿着该工作轴线线性地移动并且通过将用于在工件上执行加工所需的动能和线性运动施加到所选择的工具上而作用于所选择的工具上。

冲压工具被容纳在工具保持器装置中，该工具保持器装置固定到冲压头并且布置在撞锤和工件之间。工具保持器装置通常包括可旋转的鼓轮，工具可滑动地容纳于该鼓轮中，所述工具围绕该鼓轮本身的旋转轴线周向布置。

在所谓的固定式冲压头的多工具冲压头中，撞锤沿着工作轴线线性地移动以驱动工具，并且可围绕所述工作轴线旋转，以便在容纳于工具保持器装置中的不同工具之中选择和驱动特定工具。

冲压工具围绕相应的轴线进行角定向(转位)的旋转通过以协调的方式旋转工具保持器装置和撞锤来进行。

需要两个单独的致动器用于线性地和可旋转地驱动该撞锤，并且提供第三致动器用于旋转工具保持器装置并执行该工具的角定向。

在所谓的旋转式冲压头的多工具冲压头中，撞锤只能线性地移动，并且工具的选择及其角定向是通过以协调的方式旋转头部分和该工具保持器装置来进行的。更精确地而言，通过相对于在下面容纳工具的下部分而旋转该冲压头的上部分(其包含工具的击打器件)来执行待驱动的工具的选择。通过围绕工作轴线整体旋转整个冲压头(上部分和下部分)来执行角定向(转位)。

备选地，为了选择工具，可旋转该冲压头的下部分而通过阻挡机构(例如气动螺栓)保持该上部分被阻挡。

在这两种情况下，除了用于线性地移动撞锤所必需的致动器之外，还需要两个致动器来用于旋转该冲压头的两个部分或者用于旋转下部分以及阻挡上部分。

所谓的多工具冲压头是已知的，其包括多个工具保持器装置和相应的撞锤，所述撞锤沿着一个或多个平行的行布置，用于在同一工件上执行多种加工操作或者执行多个连续的加工操作而不需要更换工具，只需简单地通过移动工件并将其定位在适当的撞锤下面即可。同样在这种情况下，对于每个撞锤和相应的工具保持器装置而言，需要三个致动器用于线性地移动撞锤以及用于对冲压工具进行选择和角定向。

具有固定式冲压头或旋转式冲压头、具有单个工具保持器装置或多个工具保持器装置(多个冲压头)的现有多工具冲压装置的缺点在于，它们需要三个单独的致动器用于移动撞锤以及对冲压工具进行选择和角定向。三个致动器和相应的传动机构通常是复杂的，涉及相关的尺寸和高成本。

发明内容

本发明的一个目的在于改进已知的冲压装置，特别是具有单个工具保持器单元或多个工具保持器单元的多工具冲压装置。

另一个目的在于提供一种结构简单紧凑且尺寸小的冲压装置。

又一个目的在于实现一种冲压装置，其允许最优地执行冲压过程，并且同时允许通过使用受限数量的致动器来对冲压工具进行选择和角定向。

这些和其它目的通过根据本文公开的权利要求中任一项所述的冲压装置来实现。

附图说明

参考附图可以更好地理解和实现本发明，附图示出本发明的一些示例性而非限制性实施例，其中：

-图1是本发明的冲压装置的纵向截面图，其中击打元件处于内部操作位置；

-图2是图1所示装置的纵向截面图，其中击打元件处于外部操作位置；

-图3是图1所示装置的细节放大图；

-图4是如图3视图的局部剖视放大图，其示出击打元件处于中间操作位置；

-图5是图1所示冲压装置的局部透视图，其中一些元件已经被移除以更好地示出以下元件；

-图6是图1所示击打元件的仰视透视图；

-图7是图1所述装置的工具保持器单元的俯视透视图。

具体实施方式

参考图1至图6，示出根据本发明的冲压装置1，其可与已知类型但未示出的冲压机床相关联，其布置成在工件上执行切割和/或冲压，特别是在金属片材上执行切割和/或冲压。

通常也被称为冲压头的冲压装置1包括工具保持器20、被称为撞锤的击打元件2、第一驱动机构3和第二驱动机构4，其中所述工具保持器20设有多个冲压工具10，击打元件2适于与指定冲压工具(a set punching tool)10(称为冲头)相互作用并选择性地驱动该指定冲压工具10，所述第一驱动机构3用于移动所述击打元件2，以及所述第二驱动机构4用于移动工具保持器单元20。

工具保持器单元20总体上包括鼓轮，所述鼓轮可围绕工作轴线X旋转，并且设置有多个承座21，所述承座21适于可滑动地容纳相应的冲压工具10。击打元件2包括圆柱形元件，其可沿着以及围绕工作轴线X移动和旋转，并且设置有具有击打部分8的操作端部7，击打部分8布置成选择性地与指定冲压工具10相互作用。更精确地而言，击打部分8成形为仅仅抵接指定冲压工具10并推压后者(即指定冲压工具10)抵靠工件。

第一驱动机构3布置成沿着工作轴线X移动击打元件2，以便移动并且推压指定击打工具10推靠工件。更精确地而言，第一驱动机构3使得击打元件2在内部操作位置A、中间操作位置B以及外部操作位置C之间移动，其中在内部操作位置A，所述击打元件2更加远离工具保持器20和冲压工具10，在中间操作位置B，所述击打元件2接合并连接到工具保持器单元20，而在外部操作位置C，击打元件2由工具保持器单元20接合，并且抵接和推压冲压工具10抵靠工件。

第二驱动机构4布置成使得工具保持器单元20围绕工作轴线X旋转。

击打元件2的操作端部7包括第一耦接元件9，而工具保持器单元20包括多个第二耦接元件22，每个第二耦接元件22与相应的承座21相关联，并且布置成在连接配置F中与第一耦接元件9耦接，击打元件2和工具保持器单元20在该连接配置F中耦接以便一体地旋转。

如在下面的描述中更好地解释的那样，处于选择配置E(其中击打元件2和工具保持器单元20分离且未被耦接)中的第二驱动机构4旋转工具保持器单元20以定位指定冲压工具10，使得指定冲压工具10面对击打元件2的操作端部7的击打部分8，以便在击打元件2和工具保持器单元20后续布置成在连接配置F中时，允许第一耦接元件9和与指定冲压工具10的承座21相关联的第二耦接元件22耦接。在所述连接配置F中，第二驱动机构4使得相互连接的工具保持器单元20和击打元件2旋转，以便对该指定冲压工具10进行角定向。

冲压装置1包括上支撑元件11和下支撑元件12，所述上支撑元件11布置成容纳第一驱动机构3和击打元件2，而所述下支撑元件12布置成可滑动且可旋转地容纳工具保持器单元20。

在图中所示的实施例中，工具保持器单元20包括六个承座21，所述承座21容纳相应的冲压工具10，并且布置成围绕工具保持器单元20的纵向轴线彼此等角度地分隔开，所述纵向轴线基本上和工作轴线X重合。

第一耦接元件包括突出元件9，例如突耳，该突出元件9固定到击打元件2的外壁上，特别是固定在操作端部7的外壁上，而第二耦接元件包括相应的凹槽或凹口22，所述凹槽或凹口22被实施在工具保持器单元20的壳体24的内圆柱形壁上，这适于在连接配置F中至少部分地接收击打元件2的操作端部7。

在所示的实施例中，突耳9径向地固定到击打元件2的圆柱形外壁上，并且能够进入并选择性地接合指定凹槽22。突耳9和凹槽22具有大致互补的形状。

备选地，第一耦接元件可包括径向突出部，其直接地实施在击打元件2的操作端部7的外壁上。

本发明的装置1还包括多凹模单元35，该多凹模单元35设置有多个凹模或反凸模36，所述凹模或反凸模36适于与相应的冲压工具10协作以在工件上执行切割和/或冲压。多凹模单元35与冲压机的工作台13相关联。

第一驱动机构3包括线性致动器，该线性致动器在图中所示的实施例中包括液压缸，液压缸设置有活塞31，击打元件2可旋转地连接到活塞31，并且所述活塞31可在上支撑元件11的被供应给加压流体的腔室32内移动。提供未示出的防旋转机构，用于防止活塞31在操作期间围绕工作轴线X旋转。活塞31和击打元件2之间的耦接允许后者即击打元件2围绕工作轴线X自由旋转。

备选地，第一驱动机构3可包括电动旋转致动器，其通过传动元件耦接到击打元件2，以沿着工作轴线X线性地移动击打元件2。传动元件包括例如已知类型的螺杆螺母单元。

第一驱动机构3使得击打元件2和与击打元件2相关联的冲压工具10沿着具有长度的工作行程移动，该长度取决于工件厚度。

参考机构40介于击打元件2和活塞31之间，用于在预定的初始角位置弹性地和可逆地阻挡击打元件2到达活塞31，以便防止击打元件2自由旋转，该预定的初始角位置即击打元件2的所谓零点位置。在所示的实施例中，参考机构40包括弹簧止动件，该弹簧止动件固定到活塞31并且作用在击打元件2的抵接壁上。更精确地而言，参考机构40包括球件41，该球件41由弹簧42推压抵靠击打元件2的抵接壁43，而参考承座44实施于该抵接壁43中。当球件41接合在参考承座44中时，实现了形状耦接(form coupling)，将击打元件2锁定到活塞31。通过在击打元件2上施加大于限定的最小扭矩的旋转扭矩，可能使球件41从参考承座44脱离开并且旋转击打元件2。

第二驱动机构4包括衬套或套环15，其可旋转地容纳在装置1的上支撑元件11中，特别是通过轴承45，以便由第二致动器33驱动而围绕工作轴线X旋转。衬套15包括圆柱形元件，该圆柱形元件设置有圆柱形的内部贯通凹腔16，贯通凹腔16允许击打元件2插入和通过，击打元件2围绕工作轴线X自由旋转。

在所示的实施例中，衬套15经由传动机构由第二致动器33旋转，传动机构包括带齿部分27和齿轮28，该带齿部分27被实施在衬套15的外圆柱形壁上，而齿轮28与所述带齿部分27接合，第二致动器33使该齿轮旋转。

备选地，传动机构可包括皮带，其以闭合回路的方式围绕衬套15的圆柱形部分缠绕并围绕驱动皮带轮(pulley)缠绕，第二致动器33使该驱动皮带轮旋转。

衬套15与工具保持器单元20耦接，以便与工具保持器单元20一起围绕工作轴线X旋转。为此目的，衬套15包括设有第三耦接机构17的连接端部15a，以及工具保持器单元20包括耦接端部26，该耦接端部26面对连接端部15a并且设置有第四耦接机构18，该第四耦接机构18布置成与第三耦接机构17耦接，特别是以滑动方式与第三耦接机构17耦接。

具体参考图5，第三耦接机构包括多个突出元件17，其从连接端部15a纵向地且平行于工作轴线X延伸，并且布置成接合和耦接工具保持器单元20的第四耦接机构的相应耦接面18。相互平行且相对的所述耦接面18被实施在工具保持器单元20的外圆柱形壁25和两个相应的突出部19上，所述突出部19在击打元件2的方向上纵向地且平行于工作轴线X从工具保持器单元20的耦接端部26延伸。以这种方式，第三耦接机构17和第四耦接机构18确保该耦接，并因此确保衬套15和工具保持器单元20之间的旋转扭矩的传递，即使当由击打元件2撞击在冲压工具10上而导致工具保持器单元20沿着工作轴线X朝向工件移动(图2)时也能确保该旋转扭矩的传递。

工具保持器单元20可滑动且可旋转地容纳在冲压装置1的下支撑元件12的相应壳体29中。

如图所示，冲压装置1优选地包括多个工具保持器单元20和多个相应的击打元件2，其例如沿着一个或多个平行的行布置，以在同一工件上执行多个操作和/或多个连续的加工操作而不需要更换工具，而是简单地通过移动工件并将该工件定位在适当的击打元件2的下面来进行。冲压装置1构成所谓的多工具冲压头(multiple punching head)。每个击打元件2由第一驱动机构3的相应第一致动器31、32驱动，以便选择性地与相应的工具保持器单元20的指定冲压工具10相互作用。

第二驱动机构4包括多个衬套15，每个衬套与相应的工具保持器单元20结合，以便能与工具保持器单元20一起围绕工作轴线X旋转。

衬套15有利地彼此相连接，以便通过合适的传动机构由单个第二致动器33驱动而一起旋转。

在所示的实施例中，每个衬套15包括相应的带齿部分27，其布置成与相邻衬套15的带齿部分27接合，第二致动器33使得齿轮28旋转，齿轮28与所述带齿部分27中的一个接合。衬套15的带齿部分27和齿轮28形成传动机构。

备选地，传动机构可包括皮带，其以闭合回路的方式围绕衬套15的圆柱形部分并围绕驱动皮带轮缠绕，第二致动器33使该驱动皮带轮旋转。

在图中未示出的实施例中，设置成使得本发明的冲压装置1包括单个工具保持器单元20和单个相应的击打元件2。

本发明的冲压装置1还包括已知类型并且未在图中示出的传感器，其布置成检测击打元件2的线性位置(即其操作位置)和衬套15的旋转，并且因此检测冲压工具10和击打元件2本身的旋转，以便在选择冲压工具的步骤中以及在对所选择的冲压工具10进行角定向(转位)的相继步骤中控制第二驱动机构4的驱动，如在下面的描述中更好地解释的那样。

本发明的冲压装置1的操作提供进行选择的第一步骤，在该步骤中，所述装置1处于选择配置E中，击打元件2和工具保持器单元20在该选择配置E中是分离的和未耦接的，并且工具保持器单元20通过第二驱动机构4借助于衬套15围绕工作轴线X旋转，以便将指定冲压工具10带至击打元件2的操作端部7的击打部分8处。后者即击打元件2布置在内部操作位置A，在所述内部操作位置A所述击打元件2与工具保持器单元20间隔开(图1)并且通过参考机构40在角度上限制于第一驱动机构3的活塞31，在初始角位置或“零点位置”，该位置被限定出并且对于冲压装置1或冲压装置1安装于其上的机床的控制单元而言是已知的。以这种方式，与传感器协作的控制单元能够精确地控制工具保持器单元20的旋转，该旋转对于选择期望的冲压工具10是必要的。

在第二步骤中，击打元件2被第一驱动机构3移动到中间操作位置B，在中间操作位置B第一耦接元件9能够接合与承座21相关联的第二耦接元件22，承座21容纳所选择的冲压工具10(图4)。在这样的连接配置F中，击打元件2由于被工具保持器单元20带动而可以旋转，以使所选择的冲压工具10围绕工作轴线X旋转，并且根据将在工件上执行的加工来改变其角定向(转位)。由第二驱动机构4通过衬套15和工具保持器单元20所执行的击打元件2的旋转导致参考机构40的球件41从击打元件2的参考承座44脱离。一旦冲压工具10被角定向，则击打元件2由第一驱动机构3的活塞31移动到外部操作位置C(图2)，执行工作行程，所述击打元件2在该工作行程中撞击、逐渐推压并移动冲压工具10抵靠工件。

当工件加工完成时，第一驱动机构3将击打元件2移动到中间操作位置B，在所述中间操作位置B所述击打元件2由第二驱动机构4通过衬套15和工具保持器单元20旋转到初始角位置。然后该击打元件2被第一驱动机构3带回到内部操作位置A，在所述内部操作位置A参考机构40弹性地和在角度上将击打元件20锁定到活塞31。在内部操作位置A，击打元件2和工具保持器单元20脱离。

由于本发明的冲压装置1，因此能够使用同一驱动机构(第二驱动机构4)来选择工具保持器单元20的指定冲压工具10并对指定冲压工具10进行角定向以便执行所需的加工。实际上，耦接机构9、22使得击打元件2的操作端部7能够与工具保持器单元20一起旋转，第二驱动机构4的第二致动器33通过衬套15使该工具保持器单元20旋转。单个旋转致动器(第二致动器33)用于执行两种不同的操作，这两种不同的操作在已知的冲压装置中需要两个不同且单独的致动器。本发明的技术方案允许减少冲压装置的重量、尺寸和总体成本，因此该装置特别紧凑并且具有简化的、更有效和可靠的结构。

本发明的解决方案在多工具冲压头的情况下也是特别有利的，即在这种情况下，冲压装置1包括多个工具保持器单元20和相应的击打元件2。实际上，可以使用第二致动器33以在所有工具保持器单元20中(连续地和在不同的时间)选择所需的冲压工具10并对后者即冲压工具10进行角定向，这允许显著地简化装置的结构，减少重量、尺寸和总体成本。

Claims (17)

1.一种冲压装置，包括：

-工具保持器单元，其能够围绕工作轴线旋转并且设置有适于可滑动地容纳相应冲压工具的多个承座；

-击打元件，其能够沿着和围绕所述工作轴线移动并且设置有操作端部，所述操作端部具有击打部分以选择性地与指定冲压工具相互作用；

-第一驱动机构，其用于沿着所述工作轴线在内部操作位置、中间操作位置以及外部操作位置之间移动所述击打元件，其中在内部操作位置，所述击打元件更加远离工具保持器单元并且与工具保持器单元脱离接合，在中间操作位置，所述击打元件接合并连接到工具保持器单元，并且在外部操作位置，击打元件由工具保持器单元接合，并且抵接和推压冲压工具抵靠工件；

-第二驱动机构，其用于围绕所述工作轴线旋转所述工具保持器单元；

所述操作端部包括第一耦接元件，并且所述工具保持器单元包括多个第二耦接元件，每个第二耦接元件与相应的承座和相关的冲压工具相关联并且布置成在连接配置中与所述第一耦接元件耦接，在该连接配置中，所述击打元件和所述工具保持器单元被耦接且一起旋转；

其中所述第二驱动机构在选择配置中使得所述工具保持器单元旋转，以面对所述操作端部的所述击打部分定位所述指定冲压工具，并允许所述第一耦接元件和与指定冲压工具的承座相关联的第二耦接元件耦接，其中在选择配置中，击打元件和工具保持器单元分离且未被耦接；以及在所述连接配置中使得相互连接的所述工具保持器单元和所述击打元件旋转，以便对所述指定冲压工具进行角定向。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一耦接元件包括固定到所述击打元件的外壁上的突出元件，并且所述第二耦接元件包括相应的凹槽，所述凹槽被实施在所述工具保持器单元的壳体的内壁上，以适于在所述连接配置中接收所述击打元件的所述操作端部，所述突出元件布置成插入到指定凹槽内并接合该指定凹槽。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述突出元件和所述凹槽具有互补的形状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括上支撑元件，该上支撑元件布置成容纳所述第一驱动机构和所述击打元件。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一致动器。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置包括上支撑元件，该上支撑元件布置成容纳所述第一驱动机构和所述击打元件，其中，所述第一致动器包括缸，所述缸设置有活塞，所述活塞可旋转地连接到所述击打元件，且能够在所述上支撑元件的腔室中可滑动地移动，该腔室被供应有加压流体。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一致动器包括液压缸。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括参考机构，该参考机构介于所述击打元件和所述活塞之间，以便在预定的初始角位置将所述击打元件弹性地和可逆地锁定到所述活塞。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括衬套和第二致动器，其中所述衬套设置有用于所述击打元件的内部贯通凹腔，并且与所述工具保持器单元耦接，以便与所述工具保持器单元一起旋转，所述第二致动器通过传动机构连接到所述衬套以使所述衬套和所述工具保持器单元围绕所述工作轴线旋转。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置包括上支撑元件，该上支撑元件布置成容纳所述第一驱动机构和所述击打元件，其中，所述衬套可旋转地容纳在所述装置的所述上支撑元件中。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述衬套包括设置有第三耦接机构的连接端部，以及所述工具保持器单元包括面对所述连接端部并且设置有第四耦接机构的耦接端部，所述第四耦接机构布置成与所述第三耦接机构耦接。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第四耦接机构布置成与所述第三耦接机构以滑动方式耦接。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括下支撑元件，该下支撑元件用于可滑动地和可旋转地容纳所述工具保持器单元。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括多个工具保持器单元和与所述工具保持器单元的指定冲压工具相互作用的多个相应的击打元件，所述击打元件由所述第一驱动机构的相应的第一致动器驱动。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括多个衬套，每个衬套与相应的工具保持器单元耦接，以便与所述工具保持器单元一起围绕相应的工作轴线旋转，所述衬套经由传动机构相互连接，以便能够由所述第二驱动机构的第二致动器致动而一起旋转。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述传动机构包括每个衬套的带齿部分和齿轮，其中所述带齿部分布置成接合相邻衬套的相应带齿部分，而所述齿轮接合所述带齿部分中的一个，并且所述第二致动器使所述齿轮旋转。

17.一种冲压机床，其包括根据权利要求1至10或13至16中的任一项所述的冲压装置。