專利名稱：沖壓裝置和可編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工塊(sketch)、條或長材(例如巻材)的沖壓裝置(press apparatus)和模具裝置(tool apparatus),這些材料沿縱向傳送。
技術(shù)背景用于長材加工，其中塊、條或長材，例如巻材是縱向傳送加工的傳統(tǒng)沖壓 裝置，如日本特開平SHO 57-10634和SHO 60-20096中說明的那樣，已為大家 所知。這種沖壓裝置通常由兩套有凸模(punch)和凹模(dies)組成的模具構(gòu)成。 當(dāng)塊、條(或長材)等工件縱向以等步距(pitch)向前傳送時，同時操作這兩 種模具，或只是操作其中一種模具。另一種去掉了繁鎖的數(shù)據(jù)設(shè)定并允許高效、高精度沖壓加工以及允許柔性 產(chǎn)品的傳統(tǒng)沖壓裝置在日本特開平HEI 9-201632中進(jìn)行了說明。由于上述的沖壓裝置只有兩套模具，因此，例如對于一個產(chǎn)品(工件)， 只有兩種孔形可以選擇。這樣，上述的沖壓裝置無法提供多種孔形的加工。進(jìn) 而，為進(jìn)行加工以等步距向前進(jìn)料，顯著地限制了產(chǎn)品尺寸的增加，因此，限 制了加工產(chǎn)品的尺寸。另外，當(dāng)選擇一套模具時，必須在沖擊和非沖擊位置之 間提供一個沖擊表面的大小的沖程。沖擊表面越大，沖程也越大，從而無法進(jìn) 行高速力口工。進(jìn)一步地，上述的沖壓裝置無法優(yōu)選和布置模具。因此，操作者必須選取 要求的模具并確定模具的順序和位置，從而降低了沖壓裝置的加工速度和效 率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過提供一個沖壓裝置和至少帶有三套模具的模具裝置以尋求解 決上述問題，其中模具是沿工件的縱向適當(dāng)布置的，在本沖壓裝置中，可以以任意步距(距離)進(jìn)料、可以任意地沖出不同形狀的沖孔，并且可以加工相對 較長的產(chǎn)品。為達(dá)到以上目的，沖壓裝置包括 一個壓力機，其中有可上下移動的滑塊 (ram); —個進(jìn)料裝置，向壓力機傳送坯材(或長材)，例如巻材。該沖壓裝置 是可編程的，包括輸入工件產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)的設(shè)備；根據(jù)輸入設(shè)備輸入的產(chǎn)品 形狀數(shù)據(jù)顯示產(chǎn)品形狀(或工件外形)的設(shè)備；根據(jù)產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)從多個模具 中選取模具的設(shè)備；計算工件傳送步距(transferring pitch)的設(shè)備，以使要 加工工件的部件沿進(jìn)料方向順序地放置在模具選取設(shè)備選取的多個模具的位置上；結(jié)合傳送步距確定要操作的模具的設(shè)備；以及一個控制部分，來控制由 傳送步距和操作模具計算設(shè)備計算的傳送步距，以及控制結(jié)合傳送步距確定的 模具的運動。因此，模具選取設(shè)備基于輸入的產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)選取符合加工要求的多個模 具。傳送步距和操作模具計算設(shè)備計算傳送工件的步距，以結(jié)合模具定位設(shè)備 確定的模具位置，沿進(jìn)料方向順序地布置將要加工工件的部件，并結(jié)合傳送步 距進(jìn)一步地確定要使用的具體模具?？刂撇糠挚刂朴蓚魉筒骄嗪筒僮髂＞哂嬎阍O(shè)備計算的傳送步距，以及控制結(jié)合傳送步距確定的模具的運動，從而完成工 件的沖壓加工。這樣，條材或巻材工件沿縱向傳送，并沿工件W的傳送方向，在可上下移 動的滑塊下方，與模具相對應(yīng)地的進(jìn)行布置。為進(jìn)行沖壓加工，在可以按不同 組合方式有選擇地(或同時)使用的多套模具中選取要使用的模具。要注意的 是在沖壓加工中，工件是沿縱向以任意步距進(jìn)料的，并且模具放置在與工件、 與產(chǎn)品的不同孔位相對應(yīng)的位置上，同時還要注意的是，由于用撞錘程序 (striker program)控制單獨切削模具的動作，與傳統(tǒng)壓力機相比這種布置允 許加工更長產(chǎn) 品。根據(jù)本發(fā)明的特點，壓力機包括一個可上下移動的滑塊和向壓力機送入工 件的進(jìn)料裝置。沖壓可編程系統(tǒng)包括輸入工件加工方式數(shù)據(jù)的設(shè)備；基于輸 入的加工方式數(shù)據(jù)顯示工件加工方式的設(shè)備；根據(jù)加工方式數(shù)據(jù)選取加工所需 的多個模具的設(shè)備；按撞錘動作(striker activation)順序以任意間距確定每 一所選模具位置的設(shè)備；計算工件傳送步距的設(shè)備，以使要加工工件的部件沿進(jìn)料方向順序地布置在模具定位設(shè)備確定的模具位置上、并且結(jié)合傳送步距確定要操作的模具；以及控制計算的傳送步距及模具運動的控制部分。模具選取設(shè)備基于輸入的加工方式數(shù)據(jù)選取加工所需的多個模具。模具定 位設(shè)備以任意順序和任意間距確定(多個模具中的)每一所用模具的位置。計 算工件傳送步距，以相應(yīng)于模具定位設(shè)備確定的模具的位置，沿進(jìn)料方向順序 地布置工件部件。結(jié)合傳送步距確定要操作的模具。當(dāng)結(jié)合傳送步距確定模具 的運動后，控制部分控制傳送步距，完成工件的沖壓加工。因而，沿縱向傳送工件，以便在滑塊下方沿工件的傳送方向布置模具，并 選取所需的模具。沿縱向以任意步距進(jìn)料，并且與工件位置相對應(yīng)的模具被選 擇性地操作，例如，在產(chǎn)品上任意地沖出不同的形狀的沖孔，與傳統(tǒng)壓力機相 比，允許加工更長產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，軟件可編程壓力機包括一個模具布置設(shè)備，該設(shè)備將模具選 取設(shè)備選取的多個加工模具中具有最大沖壓公稱壓力的模具布置在滑塊下方 的中部(中央位置)，并將余下的模具布置在中部的前后。因此，由模具選取設(shè)備選取的加工模具中具有最大沖擊公稱壓力的模具布 置在滑塊下方的中部，而余下的模具則布置在中部的前部和后部，由此避免了 偏心載荷，提高了沖壓精度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，如果除最后的切削模具之外，所有的沖壓模具都要求 較小的公稱壓力(或幾乎相同的公稱壓力)，則模具定位設(shè)備就將具有高沖壓 頻率的模具布置在中央，從而獲得中心加載平衡。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)點，模具定位設(shè)備將具有加工方式的形狀的模具靠 近模具端部布置，最靠近壓力機的進(jìn)料側(cè)。因此，具有加工方式的形狀的模具布置在靠近工件的進(jìn)料側(cè)，提高了壓力 機的生產(chǎn)率。另一個優(yōu)點是沖壓裝置包括了一個裝有一個凸模的凸模座(punch base), 該凸模與一個凹模相配合，在凸模座中，凸?？梢栽谘b有凹模的凹模座(die base)的上方上下移動，凸模座上方至少裝有兩個分開布置的被撞捶撞擊的凸 模頭。在凸模座上至少裝有兩個分開布置被撞錘撞擊的凸才莫頭，因此，撞錘以 預(yù)先設(shè)定的載荷表面壓力同時且平均地撞擊分開的凸模頭。進(jìn)一步地，凸模頭5在撞錘移動方向是分開的，因此與傳統(tǒng)沖壓裝置相比，縮短了退刀間距(escape pitch), 這樣允許進(jìn)4亍高速加工。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，為進(jìn)行工件沖孔提供了一個軟件可編程壓力才幾。 該軟件可編程壓力機包括 一臺輸入設(shè)備、 一臺顯示設(shè)備、 一臺模具選取設(shè)備、 一個計算器、及一個控制器。輸入設(shè)備能夠使得沖壓裝置的操作者輸入表示工 件的加工方式數(shù)據(jù)。顯示設(shè)備基于輸入的加工方式數(shù)據(jù)顯示工件的加工方式。 模具選取設(shè)備根據(jù)加工方式數(shù)據(jù)選取加工工件所要求的多個模具。計算器計算 工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿沖壓裝置的進(jìn)料方向順序地布置在 與模具選取設(shè)備選取的多個模具相對應(yīng)的預(yù)定位置上。計算器也結(jié)合傳送步距 確定要操作哪一個才莫具?？刂破骺刂朴嬎愠龅膫魉筒骄?。根據(jù)本發(fā)明的特點，多個模具包括用來在工件上沖出預(yù)定沖孔的多個凸模。根據(jù)發(fā)明的另一特點，工件包括塊、條材或長材。長材可以是例如巻材。 根據(jù)本發(fā)明的另一目的，公開了一個軟件可編程壓力機，包括有可上下移 動的滑塊的壓力機，和向沖壓裝置傳送工件的進(jìn)料裝置。軟件可編程壓力機包 括一臺用來輸入工件加工方式數(shù)據(jù)的輸入設(shè)備。顯示設(shè)備根據(jù)輸入的加工方式 數(shù)據(jù)顯示工件的加工方式。模具選取設(shè)備根據(jù)加工方式數(shù)據(jù)選取加所工要求的 多個模具。模具布置(定位)設(shè)備確定所選多個模具的布置位置。計算設(shè)備計算工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿沖壓裝置的進(jìn)料方向順序地布置 在與所選多個模具布置位置相應(yīng)的位置上，并且結(jié)合傳送步距確定要操作的模 具?？刂撇糠挚刂苽魉筒骄?，并結(jié)合計算的傳送步距控制模具的運動。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點，工件包括由例如塊、條材或例如巻材的長材。根據(jù)本發(fā)明的特點，模具定位設(shè)備將選取的多個模具中具有最大沖擊公稱 壓力的模具布置在滑塊下方的中央位置，同時模具定位設(shè)備將余下的模具布置 在中央位置的前后。根據(jù)本發(fā)明的另 一特點，模具定位設(shè)備將有高沖壓頻率的模具布置在中 央，從而獲得中心加載平衡。根據(jù)本發(fā)明的另一目的，公開了一種控制沖壓裝置的沖壓操作的方法。輸 入與工件相關(guān)的加工方式數(shù)據(jù)，并根據(jù)輸入的加工方式數(shù)據(jù)顯示工件的加工方式。然后，根據(jù)加工方式數(shù)據(jù)選取加工工件所需的多個模具。確定所選多個模 具的布置位置，之后，計算工件傳送步距，以便依照可編程軟件的模具布置功 能中的優(yōu)先選取，將工件部件沿預(yù)先確定的方向順序地布置在與所選多個模具 的布置位置相應(yīng)的位置上，并且以便結(jié)合傳送步距確定要操作的模具。結(jié)合計 算的傳送步距控制傳送步距和每一進(jìn)程模具的運動。根據(jù)本發(fā)明的特點，所選的多個模具中具有最大沖擊公稱壓力的模具布置 在沖壓裝置的中央位置，而余下的模具則布置在中央位置的前后。根據(jù)本發(fā)明的另 一特點，所選的多個模具中具有最高沖壓頻率的模具布置 在中央，從而獲得中心加載平衡。根據(jù)本發(fā)明的另一特點，具有與加工方式相符的形狀的模具布置在最靠近 沖壓裝置的工件進(jìn)料端。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制沖壓裝置的沖壓操作的方法，包括以下步驟輸入與工件相關(guān)的加工方式數(shù)據(jù)；根據(jù)輸入的加工方式數(shù)據(jù)顯示 工件加工方式；根據(jù)輸入的加工方式數(shù)據(jù)選取加工工件所需的多個模具；確定 所選多個模具的布置位置；計算工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿預(yù) 定方向順序地布置在與所選多個模具的布置位置相應(yīng)的位置上，并結(jié)合上述傳 送步距確定要操作的模具；控制傳送步距并結(jié)合所述傳送步距控制模具的運 動，其中，當(dāng)所選模具較大以至于需要兩個或更多的撞錘來撞擊時，撞錘的選取應(yīng)使得撞擊所選模具的方式是撞錘同時撞擊所選模具的大部分表面(a plurality portions)。根據(jù)上述方法，即使所選模具較大以至于需要兩個或更多的撞錘來撞擊 時，通過撞擊模具的大部分表面可以同時撞擊所選模具。因此，降低了模具和 撞錘上的偏心載荷(offset load),延長和增加了模具和撞錘的壽命周期。


本發(fā)明上述及其它的目的、特點和優(yōu)越性將通過下面對附圖中參照實施例 的更詳細(xì)的說明體現(xiàn)出來，圖中，不同視圖中的相同的參照符號表示相同的部 件，其中圖l是沖壓裝置、進(jìn)料裝置和出料裝置的主^L圖；圖2A和2B是模具裝置的側(cè)視圖，該模具裝置有一個撞錘系統(tǒng)(strikersystem)、有凸模的凸模座，凸模與凹模相對應(yīng)，凸模座相對于有凹模的凹模 座可上下移動；圖3是控制本發(fā)明沖壓裝置和進(jìn)料裝置的控制結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖4是表示加工方式數(shù)據(jù)的平面圖；圖5是根據(jù)圖4的加工方式數(shù)據(jù)選取的多個模具的平面圖；圖6是根據(jù)加工方式數(shù)據(jù)的最小模具選取例的平面圖；圖7A和7B是表示被選模具的模具定位例的平面圖；圖8是表示產(chǎn)品形狀和模具位置的示意圖；圖9是基于要加工產(chǎn)品的形狀選取沖莫具典型例的示意圖；圖IOA至IOF是表示根據(jù)本發(fā)明的壓力機工作的示意圖；圖IIG至IIL是表示根據(jù)本發(fā)明的壓力機工作的示意圖；圖12M至12Q是表示根據(jù)本發(fā)明的壓力機工作的示意圖；圖13是表示一個沖壓產(chǎn)品和同時沖壓的模具布置例的示意圖，該沖壓模具布置例可實現(xiàn)高效的產(chǎn)品加工；和圖14是本發(fā)明的另一實施例，表示沖壓裝置和進(jìn)料和出料裝置的主視圖。
具體實施方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。圖1是沖壓裝置1的示意圖，進(jìn)料裝置3出料裝置5分別布置在其左右側(cè)。 進(jìn)料裝置3由一個開巻機7和一個整平進(jìn)料器9構(gòu)成。開巻機7通過壓平巻材 W的整平進(jìn)料器9傳送(開巻)工件(例如但不限于此，環(huán)狀(endless)的類 似腹板的巻材W)。然后，整平(壓平)的工件W被輸送至進(jìn)料器13，進(jìn)料器 13將工件W通過沖壓裝置1送到壓力機機體11的加工區(qū)(臺)15進(jìn)行沖壓。 沖壓后的產(chǎn)品G，借助于如傳送帶或出料系統(tǒng)，從沖壓裝置1的加工區(qū)15出 料(送出)到出料裝置5的出料臺17上。對于從一側(cè)至一側(cè)送進(jìn)工件W的情 況，本發(fā)明進(jìn)行了說明，與此同時，瞬間沖壓也允許由前至后和由后至前送進(jìn) 工件W，從而加工不同寬度的產(chǎn)品。壓力機機體11利用了一個組合式的模具臺(modular tooling station)。 在這一點上，壓力機的上部裝有一個滑塊21，該滑塊21可在垂直方向移動(如 上下移動)，例如，像液壓或機械傳動的一個機構(gòu)。在滑塊21的下方裝有多個撞錘(striker) 25，這些撞錘被適當(dāng)?shù)夭贾貌⒖山柚谧插N移動設(shè)備23 (見 圖3)在垂直于進(jìn)料方向(如工件W輸送方向)上移動。可編程沖壓系統(tǒng)包括一個上部沖擊板(upper strike plate)(才莫具組tool unit) 29和一個下部沖擊板(模具組)31。多個撞錘25緊固在上部沖擊板29 上。凹模(下模)D安裝在下部模具組31的上表面。依照上模組29,按圖2A 和2B中箭頭的方向?qū)⒆插N25分開地布置。凸模(上模)P布置在下凹模D的 上向，它們一起組成了一套模具(tooling set)。然而，在不影響本發(fā)明和范 圍和/或精神的情況下，當(dāng)然可以對沖壓裝置部件的具體布置進(jìn)行改變。為驅(qū)動進(jìn)料器13，例如，將其與一個帶有一個編碼器33的壓輪驅(qū)動伺服 控制馬達(dá)35 (見圖3)相連?？刂破?7 (如圖所示，布置在公開的實施例中 的沖壓裝置1的右側(cè))控制沖壓機1 (包括伺服控制馬達(dá)35 )、進(jìn)料裝置3和 出料裝置5的動作。作為選擇,控制器也可用來控制進(jìn)料裝置3及撞錘的起動。這里，在不背離本發(fā)明精神和/或范圍的情況下，提倡采用不同的控制方案。如圖2A中的上模組29和下模組31分別帶有凸模座39和凹模座41，凸 模座39具有與凹模D相應(yīng)的凸模P，凹模座41具有凹模D。凸模座39(其凸 模P與凹模D相配合)可在凹模座41的上方的垂直方向上移動。在沖模座39 的頂部，沿撞錘25的移動方向分開設(shè)置了由撞錘25撞擊的多個沖模頭39A， 如兩個凸模頭。作為選擇，為起動每一撞錘25，凸模39A也可按圓弧方向分 開布置。在撞錘25的底部裝有與相應(yīng)的凸模頭39A相對應(yīng)的撞擊部件25A。 在公開的實施例中，與氣缸43相連的活塞桿45的前端用作撞錘移動裝置23, 并且如圖2A所示與撞擊部件25A的右端連接。然而，對于在不背離本發(fā)明精 神和/或范圍的情況下，當(dāng)然可以進(jìn)行替換。例如，可這樣設(shè)計壓力機，使得 可將撞錘設(shè)置在預(yù)定的位置上，而活塞桿45固定在上;^莫具組29上，使上模具 組29可沿圖2A和2B中箭頭方向移動。在上述的結(jié)構(gòu)中，隨著滑塊21的垂向運動，向下移動的撞錘"便可撞擊 凸模頭39A,如圖2A所示，撞擊部件25A撞擊凸模頭39A,進(jìn)而凸模P和凹模 D—同沖壓工件W。當(dāng)氣缸43拉回(抽出)活塞桿45時，如圖M所示，撞擊 部件25A就從沖模頭39A上部的撞擊位置移位(移出)到非撞擊位置。因而， 當(dāng)由滑塊21的垂向移動使撞錘25向下移動時，撞擊部件25A便無法撞擊凸模頭39A。從而，凸模P和凹模D便不對沖壓工件W進(jìn)行沖壓加工。因此，在具有可在凹模D的凹模座41的上方垂直方向移動的具有與凹模 D相配的凸模P的凸模座39的模具裝置中，撞錘25撞擊的兩凸模頭39A被分 開放置在凸模座39的頂部。從而，撞錘25就可以以更大的載荷表面壓力同時 且均勻地撞擊分開放置的凸模頭39A。進(jìn)一步地，由于凸模頭39A可在撞錘25 的移動方向(箭頭方向)上按預(yù)定的間隔分開布置，從而，退刀間距比傳統(tǒng)裝 置短，因此，提高了加工速度。凸模頭39A和撞擊部件25A可以是任何想要的 形狀，例如，但并不限于此，方形和梯形等。圖3是表示控制器37的方框圖?？刂破?7包括一個處理器(CPU) 47和 一個總線47a。另外， 一個輸入設(shè)備49、 一個輸出設(shè)備51、 一個壓輪驅(qū)動馬 達(dá)35、 一個編碼器33、 一個滑塊移動設(shè)備19、 一個撞錘移動設(shè)備23、 一個加 工方式數(shù)據(jù)存儲器53、 一個模具管理文檔(tool management file) 55、 一個 模具選取設(shè)備57、 一個模具定位設(shè)備59、 一個傳送步距和操作模具計算設(shè)備 61,及一個控制部分63也與總線47a相連。須注意的是，控制器37并不僅僅 是如圖l所示的控制器，它也可以是設(shè)在底座上的獨立的系統(tǒng)控制器，與支持 上述功能的主控制臺或計算機一道動作。輸入設(shè)備49包括，但不僅限于此，例如一個鍵盤，操作者能夠使用這個 鍵盤輸入工件W的加工方式數(shù)據(jù)，加工方式數(shù)據(jù)包括，但不僅限于此，例如 與特定材料有關(guān)的信息、工件W的板厚、巻寬、形狀和尺寸。輸出設(shè)備(顯示 設(shè)備)51包括，但不僅限于此，例如一個CRT顯示器，該顯示器根據(jù)輸入設(shè) 備49輸入的加工方式數(shù)據(jù)顯示工件W的加工方式?？蛇x擇的輸入設(shè)備，例如， 但不僅限于此，鼠標(biāo)、圖形輸入板、PDA、語音識別設(shè)備(可以是硬件或是軟 件)也可以使用，而并不影響本發(fā)明的范圍和/或精神。類似地，可選擇的輸 出設(shè)備，例如，但不僅限于此，投影儀、打印機、LCD顯示器、語音合成設(shè)備、 等離子顯示設(shè)備(PDP)也可用來代替CRT顯示器51。加工方式數(shù)據(jù)存儲器53存儲工件W的加工方式數(shù)據(jù)，作為一個例子如圖 4所示，這些數(shù)據(jù)由，例如，輸入設(shè)備49輸入。模具管理文檔55根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、數(shù)量、歷史記錄及諸如此類的 信息管理多個模具。模具管理文檔55將加工所需的多個模具K的數(shù)據(jù)存檔，例如，將根據(jù)圖4所示的存儲于加工方式數(shù)據(jù)存儲器53中的加工方式數(shù)據(jù)確 定的五個模具(見圖5)這一數(shù)據(jù)存檔。模具選取設(shè)備57用來選取用于特定加工任務(wù)的模具，例如，從模具管理 文檔55管理的五個模具K中選取的四個模具K,作為一個例子由圖6表示。模具定位設(shè)備59用來以任意順序和任意步距(距離)確定四個模具K (由 模具選取設(shè)備57選出的)的位置。傳送步距和操作;漠具計算設(shè)備61用來計算步距，以在給料方向在模具定 位設(shè)備59確定的位置上順序地布置模具K，并結(jié)合傳送步距確定要操作的特 定模具K。控制部分63結(jié)合傳送步距和操作模具計算設(shè)備61確定的傳送步距控制模 具的操作?，F(xiàn)在對模具選取設(shè)備57進(jìn)行的如圖6所示的模具K的選取(從圖5所示 的模具K選出)進(jìn)行說明。 一種(或多種)要加工的產(chǎn)品數(shù)據(jù)顯示在CRT顯示 器51上，這些數(shù)據(jù)包括屬于單一的一種產(chǎn)品或多種產(chǎn)品的板厚、材料特性(例 如，拉伸強度)和加工數(shù)量(例如，產(chǎn)品A100件和產(chǎn)品B100件)。如圖4所 示，顯示在，例如，CRT顯示器(屏)51上的產(chǎn)品開有多個不同形狀的孔(例 如，圓孔和矩形孔)。才艮據(jù)屏幕51上的孔，操作者找出并拖出顯示在同一屏幕 上適當(dāng)?shù)哪＞?，從而將相同孔的相同或類似的位?布置)分成一組，并確定 模具。確定之后，顯示加工公稱壓力(拉伸長度x板厚x拉伸應(yīng)力x 1. 1 (例 如， 一個安全系數(shù)))。在為所有要沖壓的沖孔確定了模具的布置后，編制一個 程序(基于，例如， 一個最普通的多重計算)來確定加工所需模具。所需模具 的確定將導(dǎo)致加工臺(workstation)數(shù)量的確定。接下來，模具定位設(shè)備59依據(jù)預(yù)定的布置在確定模具位置之前，確定模 具工位(punch tool station)的布置。在公開的實施例中，有三種布置形式 標(biāo)準(zhǔn)型布置、節(jié)省空間型布置和高效型布置，其中，標(biāo)準(zhǔn)型布置是根據(jù)已有模 具的安裝位置和滑塊21下安裝的撞錘25的位置，"等步距"地布置模具；節(jié) 省空間型布置是一種考慮到具有在滑塊21以下較小安裝尺寸的沖壓裝置，縮 小模具工位(station)間間距的布置(例如，在給定的沖壓裝置的滑塊21底表 面的尺寸內(nèi)確定模具的布置尺寸)；高效型布置是一種同時撞擊兩個或多個模具，以縮短(減少)循環(huán)時間的模具工位布置。對于標(biāo)準(zhǔn)型布置或節(jié)省空間型布置，應(yīng)注意本發(fā)明的可變通、兼容型撞錘系統(tǒng)允許每一工位(station)獨立 地和/或同時地利用多個并排的撞錘，將這些撞錘布置在一起可為大尺寸模具 形成一個較寬的加工空間。根據(jù)一個模具工作面積要求，當(dāng)一個加工尺寸比標(biāo) 準(zhǔn)型和/或節(jié)省空間型的一個標(biāo)準(zhǔn)加工工位寬時，可無需改變上部撞錘系統(tǒng)而 為一套模具選擇使用一個(或幾個)撞錘。在不背離本發(fā)明的范圍和/或精神 的情況下，當(dāng)然可以采用替換的布置形式(或另外布置型)。在高效型布置中，在模具工位間要留有一個與要同時沖壓的產(chǎn)品的孔間尺 寸相當(dāng)?shù)拈g距。因此，當(dāng)選擇該種布置時，應(yīng)布置標(biāo)準(zhǔn)型布置中確定的模具工 位的數(shù)量，從而使選取的模具位置盡可能地與產(chǎn)品的沖壓方式相對應(yīng)，以通過 最少撞錘啟動次數(shù)的同時沖壓，提高加工速度。模具定位設(shè)備59根據(jù)下列條件確定沖割模具(the blank tools)的位置 條件A:為防止偏心載荷(如提高沖壓精度)，在模具選取設(shè)備57選取的 加工用的多個模具中，將其中具有最大沖壓公稱壓力的模具布置在滑塊下方的 中部(即中央位置)，將余下的模具布置在中部的前后。在公開的實施例中， 對于切去工件W端部的剪切模具K4(見圖8),即使它有最大的沖壓公稱壓力， 也要將其布置在工件給料端的最遠(yuǎn)處。然而，在不背離本發(fā)明的精神和/或范圍的情況下，也可改變剪切模具K4的位置。條件B:為使模具選取設(shè)備57選取的加工所需的多個模具有一個最大的 加工空間，應(yīng)盡可能將多個模具靠近布置以得到最大的可利用空間。條件C:為進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，模具K的選取(位置)應(yīng)與工件W上要沖 壓的沖孔的順序相對應(yīng)。但是，如果這種布置會對模具K產(chǎn)生一個不平衡加載， 那么就要對模具K進(jìn)行補償以獲得一個中央加載。作為選擇，也可重復(fù)排列模 具K的順序直到取得理想的平衡。必須選擇上述三種條件A、 B和C之一。在公開的實施例中，根據(jù)條件A對模具選取設(shè)備57選取的模具K，如圖6 所示，進(jìn)行定位時，模具的布置如圖7A或7B所示。在根據(jù)條件B對模具K 進(jìn)行定位時，模具的布置如圖7B所示。根據(jù)條件C對模具K進(jìn)行定位時，模 具的布置也如圖7B所示。但是，在不超出本發(fā)明的范圍和/或精神的情況下，當(dāng)然可以采用替換的布置。傳送步距和操作模具計算設(shè)備61以下面的方法計算傳送步距和模具的操 作順序如圖8所示，工件W上要沖出圓形孔和矩形孔H1至H13。工件W孔 Hl至H13中相鄰孔間的間距(距離)分別用Ll至L13表示。加工方式數(shù)據(jù)G 的前端與模具K1至K4中心間的距離分別用Pl至P4表示。這樣，可預(yù)先將工 件W的前端切掉。在這種狀態(tài)下，在規(guī)定的速度下，孔H1到模具K1、孔H2到模具K1、孔 H3到模具K2和孔H4到模具K3的移動距離Rl、 R2、 R3和R4分別由下式確定 距離R1=L1+P1 距離R2=L2+ L1+P1 距離R3-L3+ L2+ L1+P1+P2 距離R4=L4+ L3+ L2+ L1+P1+P2+P3將R1、 R2、 R3和R4進(jìn)行比較以計算最小距離。在公開的實施例中，Rl 被確定為最小距離。接下來，從孔Hl到達(dá)模具Kl的位置，計算孔H2、 H3、 H4和H5到模具K1、 K2、 K3和K2的移動距離，并將其進(jìn)行比較以確定最小距 離。這樣，確定沖壓所有孔H1至H13和工件W的后端C的順序。因此，就確定了用來沖出孔H1至H13的模具，如圖9所示。沖壓沖孔H1 至H13順序為H1、 H2、 H3、 H4、 H5、 H6、 H8、 H9、 H7、 HIO、 Hll、 H12和H13。 在工件W加工后，模具K4切掉工件W的后端部C。現(xiàn)參照附圖來:^兌明上述的例子。如圖8所示，當(dāng)從工件W的前端至后端沖 壓沖孔H1至H13時，從如圖IOA所示的狀態(tài)開始，模具Kl沖出沖孔Hl,如 圖10B所示。接下來，向右移動工件W,用模具K1沖出沖孔H2，如圖10C所 示。向右移動工件W,用模具K2沖出沖孔H3，如圖10D所示。再向右移動工 件W，用模具K3沖出沖孔H4，如圖10E所示。再向右移動工件W，用模具K2 沖出沖孔H5，如圖IOF所示。接下來，如圖11G所示，模具K1沖出沖孔H6，將工件W向右移動，模具 K1沖出沖孔H8，如圖IIH所示。再向右移動工件，模具K1沖出沖孔H9，如 圖11I所示。移動工件以將沖孔H7與模具K3對齊，沖出沖孔，如圖IIJ所示。類似地，相對模具Kl至K4定位工件W,就可用模具O沖出沖孔H10 (如圖11K所示)。模具K1沖出沖孔Hll (如圖IIL所示)。模具K1沖出沖孔H12 (如圖12M所示)。模具K1沖出沖孔H13 (如圖12N所示)。模具K4切掉工件 W的后端C (如圖120所示)。隨后，如圖12P和12Q所示傳送工件W,從而完成工件的加工。如果工件 W是連續(xù)的(如不用模具K4進(jìn)行切割的連續(xù)板)，為加工下一個工件W，需要 在圖12N和12P所示的狀態(tài)間加入幾個步驟。總之，工件W沿縱向傳送以相應(yīng)于模具K進(jìn)行布置，模具K沿工件W傳送 方向布置在滑塊下方，該滑塊在壓力機中可上下移動，在才莫具K中選取所需的件W?？梢砸匀我獠骄嘌乜v向送進(jìn)工件W,選取處于與要加工工件W相對應(yīng)的 位置上的模具K進(jìn)行加工，從而可在產(chǎn)品上沖出不同形狀的沖孔，如圓孔、矩 形孔等。進(jìn)一步地，模具選取設(shè)備57可根據(jù)由輸入設(shè)備49輸入的加工方式數(shù)據(jù)選 取多個模具K完成在工件W上沖孔。模具定位設(shè)備59以任意順序和任意步距 確定模具選取設(shè)備57選出的每一模具K的位置。傳送步距和操作模具計算設(shè) 備61為傳送工件W計算傳送步距(距離)，以在給料方向順序地在模具定位設(shè) 備59確定的位置上布置工件W的部件，并結(jié)合傳送步距確定要操作的模具。 控制部分控制由傳送步距和操作模具計算設(shè)備61計算的傳送步距，并結(jié)合傳 送步距控制模具的運動，以完成工件W的沖壓加工。這樣，沿縱向傳送工件W,并布置在模具K的位置上，該模具定位在滑塊 21 (可上下移動)的下方的工件W傳送方向上，并且從;漠具K中選取所需的模 具，以一定的組合方式單獨(或同時)完成沖壓(沖出)沖孔加工。在沖孔(沖 壓)工件W時，工件W沿縱向以任意步距進(jìn)料，模具K被選取操作以在產(chǎn)品上 沖出所要的沖孔，從而其加工的產(chǎn)品比傳統(tǒng)壓力機加工的產(chǎn)品更長。模具定位設(shè)備59將模具選取設(shè)備57選取的具有最大沖壓公稱壓力的模具 布置在滑塊的下方的中部，將余下的模具布置在中部的前后，因此防止了偏心 載荷，提高了沖壓精度。進(jìn)一步，模具定位設(shè)備59將高沖壓頻率模具(在模具選取設(shè)備57選出的 加工所需的模具中)布置成是中心加載的，從而提高了加工生產(chǎn)率。進(jìn)而，模具定位設(shè)備59將一個具有與加工方式最相近的形狀的模具布置在靠近工件給料端處，從而提高了加工生產(chǎn)率。本發(fā)明預(yù)想對工件W的多次沖孔(沖壓)可以同時完成。作為加工方式數(shù) 據(jù)(產(chǎn)品)G同時加工的例子，如圖13所示，相鄰模具間的間距(距離)設(shè) 定為P1、 P2和P3，沖孔Hl的中心與沖孔H3的中心的距離，及沖孔H4的中 心與沖孔H6的中心的距離，分別設(shè)定為與間距P1和P2相同。在公開的例子 中，沖孔H1和H3同時沖壓，沖孔H4和H6同時沖壓。應(yīng)注意的是，應(yīng)沖艮據(jù)上 述的條件A、 B和C來確定模具位置優(yōu)先權(quán)。進(jìn)一步，在上^t具組29和下模具組31中，凸模座39上裝有相互配合的 凸模P和凹模D,凸模座39在具有凹模D的凹模座41的上方上下移動，由撞 捶撞擊的凸模頭39A分開地布置在凸模座39上，從而，撞捶25可以以一個更 大的載荷表面壓力同時且均勻地撞擊分開的凸模頭39A。本發(fā)明不只限于上述的實施例，在適當(dāng)?shù)匦薷暮笠部梢栽谄渌膶嵤├?實現(xiàn)。例如，附圖所示的是工件W按正向加工的方向進(jìn)料，在不背離本發(fā)明的 精神和/或范圍的情況下，可對壓力機結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改以實現(xiàn)逆向加工。現(xiàn)參照圖14對本發(fā)明的另一實施例進(jìn)行說明。對于選取的由凸模P7和凹模D7組成的模具，如果其尺寸較大需要由兩個 或多個撞錘251和252進(jìn)行撞擊時，選取撞錘251和252以下面的方式來撞擊 所選的有凸模P7和凹模D7組成的模具，即撞錘251和252同時撞在所選的有 凸模P7和凹模D7組成的模具的大部分表面。根據(jù)上述方面的方法，即使所選模具的尺寸較大需要由兩個或多個撞錘進(jìn) 行撞擊時，可以通過所選模具的大部分表面同時撞擊所選的模具。因此，可以 減小作用在(影響)模具和撞錘的偏心載荷，從而可以延長和提高模具和撞錘 的壽命周期。另一方面，例如，當(dāng)選取了由凸模P8和凹模D8、凸模P9和凹模D9組成 的兩個模具，并由兩個撞錘253和254來進(jìn)行撞擊時，這兩個撞錘253和254 可以同時或單獨地撞擊上述的兩個模具。因此，改進(jìn)并提高了加工生產(chǎn)率。本發(fā)明并不限于上述的實施例，在對本發(fā)明進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮罂梢栽谄渌膶嵤├袑崿F(xiàn)。在上述的實施例中，具有凹模D的凹模座41是一個夾鉗， 可方便地改變該夾鉗來適應(yīng)每個模型(module)，該夾鉗可在交叉方向上(垂直 于進(jìn)料方向)被手工移動。工件W可沿正向進(jìn)料方向(-方向)，也可以按逆向 進(jìn)料方向(+方向或返回方向)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的壓力機中可以實施下述的另一個其它的修改和改 進(jìn)。即，在滑塊21和撞錘25之間安裝一個(或多個)上部傳動器(actuator), 該傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相平行的前向方向和逆向方向上移動撞錘 25。此外，在模具組29、 31和墊木27之間安裝一個(或多個)下部傳動器， 該傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相平行的前向方向和逆向方向上移動模具 組29、 31。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過使用上部和下部傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相 平行的前向方向和逆向方向上移動模具組29、 31和撞錘25，便可以使用與能 沖出圖13所示的沖孔H1、 H2、 H6、 H8、 H9、 Hll至H13相同的模具沖出圖13 中所示的沖孔H4和H7。因此，對于在工件W前后方向上不集中布置的多個沖孔，只需要一組模具 就可在工件上沖出多個沖孔，因此，減少了所需的模具組并降低了加工成本。根據(jù)對本發(fā)明實施例的上述說明的理解，模具選取設(shè)備根據(jù)輸入設(shè)備輸入 的加工方式數(shù)據(jù)選取多個沖壓模具。傳送步距和操作模具計算設(shè)備計算傳送工 件的步距，以便沿進(jìn)料方向在相應(yīng)于(由模具定位設(shè)備確定的)模具位置上順 序地布置，同時結(jié)合傳送步距確定要使用的模具?？刂撇糠挚刂朴蓚魉筒骄嗪?操作模具計算設(shè)備確定的傳送步距。結(jié)合傳送步距確定的才莫具的運動完成工件 的沖壓加工。這樣，在滑塊的下方沿工件W的傳送方向傳送條材(例如，但不限于此， 環(huán)狀的腹板巻材)，從多個模具中選取模具，單獨(或同時)操作進(jìn)行工件的 沖壓加工。在沖壓加工中，沿縱向以任意預(yù)先確定的步距將工件送入，選擇位 于適當(dāng)位置(對應(yīng)于要加工工件的位置)的模具完成諸如在產(chǎn)品上沖出不同形 狀的沖孔的加工，這樣，與傳統(tǒng)裝置相比，可加工更長的產(chǎn)品。通過改變壓力 機的程序，可以在不更換模具的情況下，加工不同長度的材料和沖壓出不同形 狀的沖孔。16根據(jù)本發(fā)明，模具選取設(shè)備根據(jù)輸入設(shè)備輸入的加工方式數(shù)據(jù)選取加工所 需的多個模具。模具定位設(shè)備按任何順序和任何間距確定加工所需的多個模具 (由模具選取設(shè)備選取的)的位置。傳送步距和操作模具計算設(shè)備為傳送工件 計算步距，以便沿進(jìn)料方向順序地將要加工工件的部件放置在由模具定位設(shè)備 確定的模具位置上。結(jié)合傳送步距，傳送步距和操作模具計算設(shè)備進(jìn)一步確定 要操作的模具?？刂撇糠挚刂朴蓚魉筒骄嗪筒僮髂＞哂嬎阍O(shè)備計算的傳送步 距。結(jié)合傳送步距，確定的模具的運動，來完成工件的沖壓加工。這樣，沿縱向傳送工件W，以便相應(yīng)于滑塊21的下方工件W傳送方向上定位的模具進(jìn)行布置。從模具中選取所需的模具，以不同的組合方式選擇地(或 同時地)完成沖壓加工。在沖壓加工中，沿縱向以任意步距將工件送入，選擇 處于與工件位置相應(yīng)的位置上的模具進(jìn)行操作，在產(chǎn)品上任意地沖壓出不同的 孔形，這樣，與傳統(tǒng)壓力機相比，允許加工更長的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明，在加工所需的(由模具選取設(shè)備選取的)模具中有最大沖壓 公稱壓力的模具布置在滑塊下方的中部，余下的模具布置在中部的前后，這樣 防止了偏心載荷，從而提高了沖壓精度。根據(jù)本發(fā)明，對于選取模具中有較高沖壓頻率的模具(如與其它模具相比， 更多地由模具選取設(shè)備選取來沖壓沖孔)，應(yīng)將其布置成被中心加載的。此外，從所選取模具(模具選取設(shè)備57選取的)中，具有加工方式的模 具布置在靠近工件的進(jìn)料端，所以，提高了壓力機的加工生產(chǎn)率。更進(jìn)一步地，由于撞錘撞擊凸模座上分開布置的凸模頭，從而，撞錘以一 個更大的載荷表面壓力同時且均勻地撞擊分開的沖模頭。此外，因為在撞錘的移動方向上，凸模頭是以預(yù)先確定的間距互相分開布 置的，所以縮短了退刀間距(與傳統(tǒng)的壓力機相比)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速沖壓操作?，F(xiàn)有技術(shù)的壓力機，當(dāng)要改變工件W沖壓時，必須更換壓力機中所有的凸 模和凹模。因為本發(fā)明的模具臺(tooling station)是組合式的(modular),所 以可以方便快捷地更換模具。當(dāng)要求用另外一套模具來完全改變沖壓特性和方 式時，使用組合式的模具臺只需更換沖壓改變所涉及的特定模具(或幾個模 具)，改變整套下部凸模和凹?；虬ㄉ喜康淖插N板完全改變。因此，組合式 模具臺的利用可以方便地更換某些(或全部)凸模P和凹模D，提高生產(chǎn)率并降低制造成本。此外，本發(fā)明的壓力機適用于各種尺寸的產(chǎn)品(條材或巻材)。本發(fā)明加 工的產(chǎn)品尺寸不限于預(yù)先確定的最大尺寸。如果要加工較寬的產(chǎn)品，沖壓位置(the punch position of the press)以及凹模D和凸模P的布置要進(jìn)行改變 或退出，例如從凹模板的軌道退到一個位置區(qū)以提供進(jìn)料和沖壓的空間。此外， 根據(jù)材料的寬度，可以從壓力機的前部向壓力機的后部進(jìn)料，或者從后至前進(jìn) 料，或從壓力機的一端到另一端進(jìn)料。這樣，可以移動撞捶，例如，從一端或 相對的兩端來調(diào)節(jié)空間以適應(yīng)不同的加工尺寸。進(jìn)一步地，從一個進(jìn)料路徑轉(zhuǎn) 向另一個進(jìn)料路徑可以容易地完成。因此，制造成本可以最小化。在參照優(yōu)選的實施例來具體說明和描述本發(fā)明時，在不背離本發(fā)明的精神 和/或范圍的情況下，在形式和細(xì)節(jié)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)然可以制定不同 的替換方案，如下面權(quán)利要求所定義的那樣。前面的討論只出于解釋本發(fā)明的目的，并不是作為本發(fā)明的限制來討論 的。在參照優(yōu)選的實施例來說明本發(fā)明時，所使用的詞語應(yīng)理解為說明和示例 詞語而不是限制詞語。如現(xiàn)在說明和修改的那樣，在不背離本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，在附加的權(quán)利要求的權(quán)限內(nèi)，可以進(jìn)行改變。盡管本發(fā)明是參照 特定的裝置、材料和實施例來說明的，但是，本發(fā)明并不限于這些公開的特例， 而是，本發(fā)明可擴(kuò)展到所有功能等效的結(jié)構(gòu)、方法和用途，如在附加的權(quán)利要 求的范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明對不同的裝置進(jìn)行說明時(例如，但不限于此， 模具選取設(shè)備、模具定位設(shè)備等等)，這種裝置的搡作可以通過適當(dāng)?shù)牟僮髡?執(zhí)行的硬件和/或軟件完成，該操作者可以是(或可以不是)與控制器37相關(guān) 的操作者。這里說明的方法由專用硬件設(shè)備執(zhí)行構(gòu)成，包括，但并不限于此， 應(yīng)用特定的集成電路、可編程邏輯排列和其它執(zhí)行這里所述方法的硬件裝置。 然而，本發(fā)明當(dāng)然可以通過計算機執(zhí)行的軟件來實現(xiàn)。另外，其它可替換的軟 件實現(xiàn)方式包括，但不限于此，分布式處理或分量/目標(biāo)分布式處理、并行處 理、或虛擬器處理也可用來實現(xiàn)這里所述的方法。本申請基于2001年3月29日提出的美國臨時申請60/279， 430和2002 年3月25日提出的美國申請(Attorney Docket P20801 )，通過全面地參照， 將這兩項申請的主要內(nèi)容清楚地合并成本申請。
權(quán)利要求
1.一種沖壓裝置，包括壓力機，其帶有在第一方向和第二方向上移動的滑塊；進(jìn)料裝置，其將工件送入所述沖壓裝置中；輸入設(shè)備，輸入工件的加工方式數(shù)據(jù)；顯示設(shè)備，其基于輸入的所述加工方式數(shù)據(jù)來顯示工件加工方式；選取設(shè)備，其根據(jù)所述加工方式數(shù)據(jù)來選擇加工工件所需的多個模具；模具定位設(shè)備，其確定選出的所述多個模具的布置位置；計算設(shè)備，其計算工件的傳送步距以將工件的部件順序地布置在與選出的所述多個模具的布置位置相應(yīng)的所述沖壓裝置的進(jìn)料方向的預(yù)定位置上，并且結(jié)合所述傳送步距來確定要操作的模具；和控制器，其與由所述計算設(shè)備計算的所述傳送步距相關(guān)并控制所述傳送步距和所述模具的運動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述模具定位設(shè)備盡可能靠近多個模具而確定模具布置位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述模具定位設(shè)備根 據(jù)在工件上進(jìn)行沖孔的順序來確定模具布置位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述模具定位設(shè)備確 定模具布置位置以將具有最接近于工件加工方式的形狀的模具配置在最靠近工件給料端的位置上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述模具定位設(shè)備將 所選出的多個模具中具有最大公稱壓力的模具布置在所述滑塊下方的中央位 置上，并將余下的模具布置在中央位置的前后。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述模具定位設(shè)備將 相對于所選出的多個模具而具有最高沖壓頻率的模具布置在最接近于所述沖 壓裝置的中心加載位置的位置上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓裝置，其特征在于，所述工件是條材和長 材中的至少一個。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖壓裝置，其特征在于，所述工件是巻材。
全文摘要
本發(fā)明申請涉及工件沖孔的一種方法和裝置。沖壓裝置(1)的兩側(cè)設(shè)置有被分別布置在其左右側(cè)進(jìn)料裝置(3)出料裝置(5)。進(jìn)料裝置(3)包括一個開卷機(7)和一個整平進(jìn)料器(9)。開卷機(7)通過壓平卷材W的整平進(jìn)料器(9)傳送(開卷)工件。然后，整平的工件W被輸送至進(jìn)料器(13)，進(jìn)料器(13)將工件W通過沖壓裝置(1)送到壓力機機體(11)的加工區(qū)(15)進(jìn)行沖壓。
文檔編號B26D7/00GK101251752SQ20081000345
公開日2008年8月27日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月29日
發(fā)明者山本浩司 申請人:阿瑪達(dá)美國公司