CN1073927C - 压力机械的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使用小输出功率的马达也能进行高速低负荷加工和低速大负荷加工的压力机械的驱动装置。它借助设有减速器的回转传动机构把马达的回转传递给加压机构的，把变速机夹在上述回转传动机构中间地、将变速机配置在减速器的输入侧。加压机构是把回转运动变换成直线运动后使冲模进行往复运动的机构，是由肘节机构和曲构机构等构成。在控制系统里设置着根据加工的种类转换变速机的回转传动比的对应加工种类转换控制机构。

Description

压力机械的驱动装置

本发明涉及被冲床和其他压力机械普遍应用的压力机械的驱动装置。

一般机械式冲床是通过离合器制动装置把进行定速回转的飞轮的回转传递给曲柄机的，变换成压头的升降运动的；在冲头行程中不能进行速度变更。

另一方面，从防止噪声和高速冲压的观点出发，最好在冲头行程中能进行变更速度的控制。即、如果把冲头实际冲压工件时的速度减慢，冲压加工中的噪声能相应地降低，但行程速度降低会使冲压加工的加工周期时间加长。因此，希望进行这样的控制，即在一个行程中，使冲头实际冲压工件时的速度减慢，而在其他时间则使行程速度加快。

这种冲压速度的控制在油压式冲床中已一般化了，但油压系统会使成本增高。在机械式冲床中，若用伺服马达进行驱动，是能进行冲压速度控制的，但只用伺服马达的回转，转矩不足，不能直接得到冲压力。

因此，本申请人研制出一种通过肘节机构、用伺服马达驱动的冲床，实现了机械式冲床的在行程中的速度变更控制。在这个冲床中，伺服马达的回转通过减速器、例如使转数减速成1/10程度后将动力传递给肘节机构。

而且，当使用这种冲床时，通过应用输出功率较大并且转数可变范围较大的伺服马达，不仅在行程中能进行速度控制，而且从一点一点地切下加工多个孔那样的高速加工到变成大负荷的大孔径的加工都能用伺服马达的转数控制加以实现。

但是，由于上述的大输出功率并且转数可变范围较大的伺服马达是特殊的高级马达，一使用这种马达就使成本变得非常高。用一般的伺服马达，当其式样规格适于高速加工时，在进行在负荷加工、例如板材较厚的场合、加工大孔径的场合、或都材料性质较硬的场合下，会由于冲压吨数不足而不能冲压。另一方面，当其式样规格能适于大负荷加工时，又不能进行高速冲压。这种问题不仅在冲床中，而且在其他各种压力机械中也有。

本发明就是为了解决上述问题而作出，其目的是提供一种能进行速度控制、抑制噪声，而且即使应用小输出功率的马达也能进行高速低负荷和低速大负荷的两种加工的压力机械的驱动装置。

本发明的另一个目的是提供一种能抑制随变速机构的附加而带来的使驱动装置大型化的压力机械的驱动装置。

本发明的再一个目的是提供一种能根据加工的种类自动地转换成高速低负荷的驱动状态和低速大负荷的驱动状态的压力机械的驱动装置。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

压力机械的驱动装置，其具有：由将回转运动变换成直线运动的曲柄机构和把由该曲柄机构变换的直线运动的转矩加以增强而使冲模进行往复运动的肘节机构构成的冲压机构；及把由伺服马达形成的上述回转运动传递给上述冲压机构的回转传动机构，其特征在于：在上述回转传动机构上设置有变速机构。

所述的压力机械的驱动装置，其特征在于：上述的回转传动机构设有减速机构；上述变速机构是被配置在上述减速机构的输入侧上的。

所述的压力机械的驱动装置，其特征在于：它是设有根据加工的种类转换上述变速机构的回转传动比的对应的加工种类转换控制机构的。

本发明的压力机械的驱动装置设有将回转运动变换成直线运动后使冲模4往复运动的冲压机构11；把由伺服马达12形成的上述回转运动传递给上述冲压机构11的回转传动机构29；而且是将变速机构31设置在上述回转传动机构29上的。

上述的回转传动机构29除了设有变速机构31之外，最好还设有减速机构30，这种场合下，最好把变速机构31配置在减速机构30的输入侧上。

在上述结构中最好设有根据加工的种类转换上述变速机构的31回转传动比的对应的加工种类转换控制机构36。

此外，上述冲压机构11最好由将上述回转传动机构29输出的回转运动变换成直线运动的曲柄机构13和把由这曲柄机构变换的直线运动的转矩增强后使冲模往复运动的肘节机构8构成。

把伺服马达12的回转、通过变速机构31、从回转传动机构29回转传递到冲压机构11，进行由冲模4形成的压力加工。其中，由于当变速机构31的回转传动比被转换成小的值时，伺服马达12的回转就被减速成低速地被传递到冲压机构11，因而即使应用小输出功率的伺服马达12，加工速度变成低速，但能进行大负荷的压力加工。另一方而，当变速机构31的回转传动比被设定成较大的值时，虽然只能进行低负荷的加工，但能进行高速加工。这样，即使使用小输出功率的马达，但借助于转换变速机构31的回转传动比，就能进行高速低负荷和低速大负荷的两种加工。

在回转传动机构29是有减速机构30的场合下，用由减速机构30确定的减速比和由变速机构31确定的规定的回转传动比的积构成的回转传动比、把伺服马达12的回转传递给冲压机构11，进行由冲模4形成的压力加工。其中，由于当把变速机构31的回转传动比转换成减速状态时，伺服马达12的回转由减速机构30和变速机构31这两方减速后被传递到冲压机构11上，因而即使用小输出功率的伺服马达12，加工速度变成低速，但能进行大负荷的压力加工。另一方面，当把变速机构31的回转传动比设定成例如1∶1或者比这还大的值时，虽然只能进行低负荷加工，但能进行高速加工。在这种场合下，在把变速机构31配置在减速机构30的输入侧时，虽然变速机构31内的回转变成高速，但由于回转动力较小就能完成，因而若对变速机构31不要求较大的强度，用较小的变速机构31就可以。

在设有根据加工的种类而转换变速机构31的回转传动比的控制机构36的场合下，能根据据加工的种类而自动地转换成能高速低负荷的驱动状态和能低速大负荷的驱动状态。

而且，在上述冲压机构11由将上述回转传动机构29输出的回转运动变换成直线运动的曲柄机构13、把由这曲柄机构变换的直线运动的转矩加以增强后使冲模进行往复运动的肘节机构8构成的场合下，能补足伺服马达12的转矩不足，能使压力加工进行充分。

本发明具有以下优良效果：

本发明的压力机械的驱动装置是通过传递装置、把伺服马达的回转传递给冲压机构的，其中，由于把变速机构设置在上述传递机构上，因而能进行速度控制、抑制噪声，而且即使使用小输出功率的马达，也能进行高速低负荷加工和低速大负荷的加工。

在上述传递机构是设有减速机构的场合下，由于把变速机构配置在减速机构的输入侧，因而用小型的变速机构就可以，能抑制随变速机构的附加而引起的驱动装置的大型化。

由于设置了根据加工的种类而转换变速机构的回转传动比的加工种类对应转换控制机构，因机能根据加工的种类自动地转换成能高速低负荷的驱动状态和能低速大负荷的驱动状态，操作人员能容易地操作。

在上述冲压机构11由将上述回转传动机构29输出的回转运动变成直线运动的曲柄机构13、把由这曲柄机构变换的直线运动的转矩加以增强后使冲模进行往复运动的肘节机构8构成的场合下，能补足伺服马达12的转矩不足，能使压力加工进行充分。

以下，参照附图对本发明的实施例做具体说明：

图1是表示本发明一个实施例的压力机械的驱动装置大致结构的示意图，

图2是表示装配着上述驱动装置的肘节式冲床的侧视纵断面图，

图3是表示上述的冲床的侧视图，

图4是表示上述冲床的顶视图，

图5(A)是表示上述冲床的冲压机构的局部顶视断面图，

图5(B)是表示上述部分的纵向断面图，

图6是表示本发明另一个实施例的压力机械的驱动装置结构的示意图，

图7是表示本发明再一个实施例的压力机械的驱动装置结构的示意图。

下面，参照着图1-图5来说明本发明的一个实施例。图2是表示装备着本实施例驱动装置的作为压力机械的肘节式冲床的侧视纵断面图，图3和图4是表示上述冲床的侧视图和顶视图。压力机机身1的侧面形状成C字形，在它的上部机身1a和下部机身16上、相互同轴地设置着上转台2和下转台3。在上下各个转台2、3上，沿圆周方向排列地设置着构成冲压模具的多个冲头4和模子5。各个冲头4在被分度到压头位置P上时，与压头6相连地被升降驱动。压头6通过导引构件7能自由升降地支承在上部机身1a上，由进行弯曲动作的肘节机构8加以升降驱动。在本实施例里，沿转台2、3的径向、并列地设置2个压头，它被做成能由分度机构(图中没表示)有选择地传递升降动作。由此，配置在转台2、3上的同心圆上的内外列的冲头4被有选择地冲压驱动。板材W(见图4)被把持在工件送进机构20的工件保持器17上之后，被送进到工作台18上的压头位置P上。

如图2所示，肘节机构8是用销9把短的上侧肘杆8a和长的下侧肘杆8b能自由弯曲地连接的，由沿水平方向能自由进退的进退杆10驱动而进行变曲动作。进退杆10由伺服马达12通过曲柄机构13和回转传递机构29而被进退驱动。由这些肘节机构8、进退杆10、和曲柄机构13构成把马达12的转动变换成直线运动，并使冲头4升降的冲压机构11。

肘节机构8的下侧肘杆8b，其下端通过销、能自由转动地连接在压头6的上端。上侧肘杆8a、其上端的摆动支点A1由支点支承机构21能上下变更位置地支承着。支点支承机构21由把构成摆动支点A1的销23c设置在偏心位置上的圆轴状偏心构件23、把偏心构件23能自由回转地支承的连杆状的回转支承构件22、使偏心构件23回转的油缸装置26构成。而且相对偏心构件23设置定位油缸28，由它使定位销28a与设置在偏心构件23周面上的凹部23a相结合。

进退杆10是将摆动杆10c能上下自由回转地连接在进退杆本体10b的前端侧上的，构成摆动杆10c的分叉的前端部能上下自由回转地连接在肘节机构8的弯曲部的销9上。由上述摆动杆10c的上下摆动来吸收随着肘节机构8的弯曲动作而形成的弯曲部的上下位移。进退杆本体10b通过导引构件10a、能自由进退地支承在上下平行地配置在上部机身1a的中央部的2根导引轨道19上。

如图1所示，从伺服马达12把回转传递给曲柄机构13的回转传递机构29、由作为减速机构的减速器30和作为变速机构的变速机31构成。图1是为了容易看清、把从圆板状曲柄13a到伺服马达12为止的那部分与其他图前后相反地表示。减速器30是把减速齿轮装在纵长的齿轮箱30a内，由齿轮箱30a的前面(输出侧)安装在压力机机身1上。减速比被设定成例如1/10。减速器30的输出轴30b从齿轮箱上部的前面突出，其上安装着上述的曲柄13b。减速器30的输入轴30c在齿轮箱30a的下部背面突出，变速机31的输出轴(图中没表示)直接地连接在这输入轴30c上。变速机31是把变速齿轮和离合器等装在壳体31a内的、在本实施例里把回转传递比按照例如2倍、1/1倍、1/2倍、1/3倍等4级能自由地转换成减速状态和增速状态。变速机31中的离合器是使用液压离合器或啮合式离合器等。变速机31在壳体31a的前面有输出轴、在背面有输入轴，用壳体31a的前面安装在减速器30的背面上。变速机31不局限于齿轮式，也可使用各种形式的变速器。伺服马达12安装在变速机31的壳体31a的背面上，使马达轴直接和变速机31的输入轴相连接。

此外，在变速机31上设置着电磁式等转换操作机构32，它是用电信号的输入把回转传递比变更成上述4级的注意值。

图1中，控制装置33是控制整个冲床的机构，设有计算机式的数值控制部34和程序逻辑控制部(图中没表)。数值控制部34是执行加工程序38、并把轴送进指令输出到冲压驱动用的伺服马达12和工件送进机构20(见图4)的各轴的马达上，而且把加工程序38中的次序指令转运到程序逻辑控制部的机构。从数值控制部34输出的冲压驱动指令通过伺服控制器35后被输入到伺服马达12。此外还设置着把加工程序以外的必需加工的各种数据记忆在控制装置33里的参数设定部39，由加工程序38和参数设定部39构成加工数据设定机构37。

在本实施例中，具有上述这种基本结构的控制装置33设有加工种类对应转换控制机构36。这种机构36是根据加工的种类而转换变速机31的回转传递比的机构，具体地说，是把选择规定的回转传递比的转换指令S输出给转换操作机构32。转换操作机构32响应这个指令S地转换变速机31。

加工种类对应转换机构36具有这样的机能，即、设定那些构成对冲压加工的负载起较大影响的作为因子的规定的加工种类数据，例如板厚、材料性质和工具种类等数据，将记述在加工程序38的板厚和材料性质的数据38a和工具指令38b中的工具种类和上述的规定加工种类数据进行比较、根据这比较结果、选择变速机31的规定的回转传递比的机能。板厚、材料性质的数据38a一般被记述在每个加工程序38里，而工具指令38b被多个地记述在加工程度38中，因此在用数值控制部34每次读取工具指令，加工种类对应转换控制机构36要进行上述的比较和回转传递比的选择。也中不把板厚、材料性质的数据38a记述在加工程序38里，而将其设定在参数设定部39里。

工具指令38b是选择冲头4的种类的指令，构成对转台2、3的回转角度进行分度的指令。冲头4的种类会影响冲孔的大小，由于这个大小，尤其是周长对冲压载荷影响较大，因而作为由加工种类对应转换控制机构36确定的比较要素进行设定。

下面，说明上述结构的动作。伺服马达12的回转通过变速机31和减速器30传递给曲柄13a。由柄13a回转一圈就使进退杆10作一次往复的进退动作。由这一次往复动作使肘节机构8也作一次往复的弯由动作，而肘节机构8在伸长状态下，压头6处于下死点位置；在两侧最弯曲状态下，则构成压头6的上死点位置。因此，进退杆10作一次往复动作就使压头6及复地进行二次升降动作，冲头4的冲压动作就进行二次。也可使肘节机构8只向一侧伸长地进行弯曲动作。

由于这个冲压加工是把伺服马达12作为驱动源，因而在冲头行程中就能改变冲头4的升降速度地对其进行控制。例如把冲头4实际对板材W进行冲孔时的速度减慢，而把其他时间的行程速度加快地进行控制。因此，能抑制噪声地进行高速冲压。由于用减速器30使伺服马达12的回转较大地减速、用肘节机构8将其变换成升降动作，因而即使把伺服马达12作为驱动源，也能在冲压时得到必要的压力。

在冲压加工时，当加工多个小孔时或者加工较薄的板材W等场合、进行冲压载荷小的加工场合下，将变速机31的回转传递比设定成1/1或者2倍。由此就能进行高速的冲压加工。在进行厚板加工或者大孔径的加工场合下，把变速机31的回转传递经设定成1/2或者1/3，由此就能把冲压动作改成低速，但能把较大的压力传给压头6，因而即使用小的输出功率的伺服马达12也能进行大孔径的冲孔。

这样，即使用小输出功率的伺服马达12，通过变速机31的回转传递比的转换，无论是高速、低负荷的加工，或者低速、大负荷的加工，两种加工都能进行。伺服马达12的输出特性随转数面变化，只用伺服马达12的转数控制对高速加工和大负荷加工进行转换是较困难，但通过使这种伺服马达12和变速机31组合就能进行高效的控制。

由于变速机31设置在减速器30的输入侧，因此变速机31可做成高速回转、小传递力的，用小型的就能满足要求。这样，就能抑制由于变速机的附设而造成的冲床体积增大。

加工种类对应转换控制机构36是随着加工程序38的实行、每次进行上述的与冲压负荷相应的变速机31转换用的比较、读出工具指令38b，必要时输出转换指令S。因此操作者不必作转换的判断，操作是容易的，而且能自动运转地实现上述的转换。

加工种类对应转换控制机构36也可以是按照设定在加工程序38中的规定的指令而输出转换指令S的。

图6表示本发明的另一个实施例。这个例子是把变速机31连接在减速器30的输出侧上，把曲柄13a并装在变速机31的输出轴上的。它的其他结构与上述实施例相同。在这种结构场合下，虽然使变速机31结构大型化，但能与上述同样地进行高速低负荷的加工和低速大负荷的加工。

图7表示本发明的再一个实施例。这个例子是把图1所示实施例中的独立的减建器30去掉，只使用作为变速机构的变速机31构成以马达12向曲柄机构13传递回转的回转传递机构29。变速机31是把各个部分的构件都组装在壳体31a里的。用这种结构把回转传递机构29的整体回转传递比定成与图1所示实施例相同的传递比那样的四级变速场合下，变速机31的回转传递比就完成1/5倍、1/10倍、1/20倍、1/30的4级变速。即、在图1所示实施例中，减速器30的回转传递比是1/10，变速机31的回转传递比是2倍、1/1倍、1/2倍、1/3倍等四级变速，因此将它们的积取成图7实施例中的变速机31的回转传递比。

这样，在这种结构场合下，也能进行高速低负荷和低速大负荷等两种加工。又由于操用了把具有较大减速比的减速机能的各个部分的构件都组装在一个壳体31a内的变速机31，因而能使传递机构进一步小型化。

上述实施例是对用于冲床的场合进行了说明，但本发明还能适用进行成形加工等压力机械或其他压力机械，尤其是要根据加工种类，在高速加工和大负荷加工这两种加工中进行选择的压力机械，会更有效果。

Claims (3)

1．压力机械的驱动装置，其具有：由将回转运动变换成直线运动的曲柄机构和把由该曲柄机构变换的直线运动的转矩加以增强而使冲模进行往复运动的肘节机构构成的冲压机构；及把由伺服马达形成的上述回转运动传递给上述冲压机构的回转传动机构，其特征在于：在上述回转传动机构上设置有变速机构。

2．如权利要求1所述的压力机械的驱动装置，其特征在于：上述的回转传动机构设有减速机构；上述变速机构是被配置在上述减速机构的输入侧上的。

3．如权利要求1或2所述的压力机械的驱动装置，其特征在于：它是设有根据加工的种类转换上述变速机构的回转传动比的对应的加工种类转换控制机构的。

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