專利名稱：電機驅動的連桿式壓力機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機驅動的連桿式壓力機，其適用于沖床或其他壓力機中。
背景技術：
在機械式?jīng)_床中，曲柄機構通常被用作將電機旋轉動作轉換為滑塊升降動作的滑動驅動機構。而且，要使用飛輪，并且通過將離合器接合或釋放而使飛輪轉動或停止，以驅動或停止滑塊。通過曲柄機構，滑塊的升降速度曲線相對于下止點呈對稱形式。因此，下降速度和上升速度相同。然而，對于包括沖壓加工在內(nèi)的一般壓制操作，滑塊優(yōu)選在下降過程中以較低速度移動，目的是使下降動作安靜，或適合于壓力載荷的需要。然而，上升動作并不是受到特別限制，因此可以優(yōu)選較快速度。如果使用下降速度與上升速度相同的曲柄機構，則完成上升動作需要耗費更多時間。從而增加了沖壓加工的周期時間。
最近，有一種裝置被提出，其中使用伺服電機作為通過曲柄機構升降滑塊的驅動源，而又不用使用任何飛輪。伺服電機能夠在滑塊的沖程內(nèi)自由地改變滑塊的速度，并且能夠增加滑塊的下降速度，同時減小其上升速度。然而，電機的性能依賴于其轉動速度。必須根據(jù)電機的特性而使其操作在最適宜的轉動速度范圍之內(nèi)。如果電機的轉動速度被控制成這樣，即滑塊的下降速度與上升速度不同，則不可能充分利用電機的性能。因此就需要大尺寸的電機在獲得所需壓力載荷的前提下增加上升速度。
因此，本申請人考察了各種不同的滑塊機構，目的是選擇一種合適的滑塊機構，以使滑塊能夠以較低速度下降，并同時能以較高速度上升。
連桿式壓力機長期以來被用作一種滑動機構，其用于實施塑性成型例如金屬的冷擠或鍛造的壓力加工設備中(例如，日本專利申請公開文獻特公平3-42159)。連桿式壓力機包括連接在曲柄機構的曲柄銷上的搖動連桿，并且連接桿和約束連桿也都被連接在該搖動連桿上。曲柄軸借助于飛輪而被電機驅動。如果使用這種連桿式壓力機，則約束連桿用于使滑動的動作具有這種特征，即滑塊以較低速度下降而上升較快。
然而，傳統(tǒng)的連桿式壓力機通過利用其在下止點附近執(zhí)行的非常慢的下降動作而用于改善塑性成型例如冷擠的質量。因此，沒有傳統(tǒng)的連桿式壓力機應用于沖床，這是因為沖床需要的操作特性不同于塑性成型的那些操作特性。而且，傳統(tǒng)的連桿式壓力機設有飛輪，飛輪用于將來自電機的輸出功率作為慣性能而儲存起來。因此，很難對傳統(tǒng)的連桿式壓力機進行正確而且容易的控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電機驅動的連桿式壓力機，其即使在所用電機輸出功率相對較低時，也能夠進行重壓載荷加工，并且能使加工周期時間得以改善，同時能夠正確而且容易地對其進行控制。
本發(fā)明的另一個目的是自由地控制操作速度，以便完成不同類型的操作，同時又能利用連桿式壓力機的優(yōu)點。
本發(fā)明的還一個目的是當連桿式壓力機應用于沖床時能夠確保沖壓廢料下落。
一種根據(jù)本發(fā)明的電機驅動的連桿式壓力機包括電機；連桿機構，其用于通過驅動傳遞系統(tǒng)而將電機輸出的旋轉動作轉換為直線動作；以及滑塊，其安裝在所述連桿機構下面，用于基于上述直線動作而升降以便進行壓制操作。所述連桿機構包括曲柄件，其具有曲柄軸和偏心軸部分；搖動連桿，其具有位于一個三角形的頂點上并被用作可轉動連接件的第一至第三連接部分，其中第一連接部分連接在所述曲柄件的偏心軸部分上；連接桿，其具有分別連接在所述第二連接部分上和所述滑塊上端上的相反端；以及約束連桿，其具有可轉動地連接在機架上的近端及連接在所述搖動連桿的所述第三連接部分上的前端，所述約束連桿用于約束所述搖動連桿的搖擺運動，從而當所述曲柄軸沿著一個方向以固定速度轉動時，滑塊的下降動作比滑塊的上升動作慢。所述驅動傳遞系統(tǒng)用于控制電機的轉動，以將所述電機產(chǎn)生的旋轉驅動傳遞給所述曲柄軸，從而滑塊的升降動作能夠得到控制。所述驅動傳遞系統(tǒng)不包括用于施加慣量的部件例如飛輪。所述驅動傳遞系統(tǒng)可以具有減速器或電機的輸出軸，并且曲柄軸可以被直接地與其連接在一起。
下面對上述結構的操作進行描述。曲柄軸被轉動，從而使搖動連桿執(zhí)行包含下面兩種動作的合成動作，其一是沿著偏心軸部分的軸線旋轉軌跡的旋轉動作，其二是因為約束連桿被連接在搖動連桿式上而使搖動連桿作前后回轉的搖擺動作。搖動連桿的旋轉動作用于升降連接在搖動連桿上的連接桿。然而，轉動動作用于防止連接桿的下端位置也即滑塊位置的升降速度曲線成為標準正弦曲線。因此，下降動作的曲線和上升動作的曲線呈非對稱形式。下降和上升動作哪一個動作較快取決于不同因素例如約束連桿的支承點位置和長度的組合。從而，能夠對這些因素進行正確地設計，以使約束連桿能夠對搖動連桿的搖動進行這樣的調(diào)節(jié)，即當曲柄軸沿著一個方向以固定速度轉動時，滑塊的下降動作比其上升動作慢。通過如此減小下降速度，即使所用電機的輸出功率相對較低，也能夠完成重壓載荷加工，并能增加上升速度。從而改善了加工周期時間。上述速度的改變能夠在電機速度固定的情況下完成。因此，例如具有合適減速比的減速器能夠用于操作具有這樣的電機轉動速度的電機，即根據(jù)電機特性在該轉速下的電機能夠提供最大的電機輸出功率。這也使得能夠使用較低輸出功率的電機。而且，電機和曲柄軸通過不包括慣量施加系統(tǒng)例如飛輪的驅動傳遞系統(tǒng)而被連接在一起。從而，例如，基于諸如對電機轉動速度的控制而對滑塊速度的改變進行控制是非常容易的。
如果上述電機是伺服電機，則電機速度能夠自由地改變。因此，滑塊的速度在其升降沖程內(nèi)能夠得到改變。從而使得根據(jù)不同需要的操作能夠進行。也即，如果電機以勻速轉動，則基于連桿機構動作的速度曲線被用作作為觀測的基本速度曲線，并且電機速度可以發(fā)生變化，其中連桿機構由曲柄機構、搖動連桿、約束連桿和類似物構成。這時，例如沖模與工件接觸時的速度能被降低，以使動作更安靜地進行。作為一種替代性方法，上升速度能夠進一步增加。
本發(fā)明的電機驅動的連桿式壓力機可以是沖床。在這種情況下，用于沖壓板材工件的滑塊升降沖程的那部分是升降沖程中的下降過程的中間部分。所述用于沖壓加工的部分由放置著板材工件的工作臺的高度和滑塊位置之間的關系及沖模和模具或類似器具的安裝高度決定。
因此，如果滑塊的升降沖程的中間部分用作沖壓部分，則能夠在板材工件的底面之下設置足夠大的沖程。從而確保了沖壓廢料能夠下落。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖；圖2是該連桿機構的分解側視圖；圖3A和3B分別是該連桿機構的主視圖和側視圖；圖4是側視圖，用于表示該連桿機構及其如何連接；圖5是透視圖，表示的是電機驅動的連桿式壓力機的一部分，其中該連桿機構和電機安裝在主體機身上；圖6是該連桿機構的局部透視圖；圖7是說明該連桿機構的操作模式的示意圖；圖8是曲線圖，表示的是該連桿機構中的曲柄角度和滑塊位移之間的關系；圖9A和9B是曲線圖，表示的是該連桿機構和曲柄式壓力機在滑塊位移過程方面的比較；圖10是俯視圖，表示的是該實施例的整個電機驅動的連桿式壓力機；圖11是側視圖，表示的是整個電機驅動的連桿式壓力機；圖12A和12B是分解側視圖，表示的是該電機驅動的連桿式壓力機中的滑塊變位機構的下變位狀態(tài)和下變位位置；圖13是該電機驅動的連桿式壓力機中的轉臺的俯視圖；圖14A和14B是分解側視圖，分別表示的是在該電機驅動的連桿式壓力機的上變位位置和下變位位置的滑塊、轉臺和沖模之間的位置關系；圖15是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖；圖16是示意圖，表示的是該連桿機構的預定操作狀況中的連接部分之間的位置關系；
圖17是曲線圖，表示的是曲柄角度和滑塊位移及轉矩之間的關系，其中轉矩是在滿足上述位置關系的情況下施加在曲柄軸上的轉矩；圖18是曲線圖，表示的是在滿足上述位置關系的情況下第三連接部分的軌跡；圖19是曲線圖，表示的是在滿足上述位置關系的情況下第二連接部分的軌跡；圖20是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖與用于表示控制系統(tǒng)設計結構的框圖的組合；圖21A和21B是分解主視圖，分別表示的是連桿轉動中心變化裝置的操作狀況；圖22是曲線圖，表示的是在約束連桿每個轉動中心位置的該連桿機構中的曲柄角度和滑塊位移之間的關系；圖23A是示意圖，表示的是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電機驅動的連桿式壓力機的設計結構，圖23B是表示該連桿式壓力機的曲柄動作的示意圖，圖23C是表示該連桿式壓力機中的板材移動速度和滑塊軸電機速度的時序圖；圖24是曲線圖，表示的是當電機分別沿著正向和反向轉動時該連桿機構中的曲柄角度和滑塊位移之間的關系；圖25是框圖，表示的是該連桿式壓力機中的控制裝置和其控制程序之間的關系；圖26是示意圖，表示的是由該控制裝置執(zhí)行的加工程序的一個結構實例；圖27是示意圖，用于說明該控制裝置中的板材移動裝置、滑塊軸控制裝置及并行同步控制裝置的具體實例；圖28A和28B是該連桿式壓力機中的板材移動速度和滑塊軸電機速度的時序圖；
圖29A至29C是時序圖，表示的是該連桿式壓力機和對比實例中的板材移動速度和滑塊軸電機速度；圖30是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的伺服電機驅動的連桿式壓力機的分解主視圖；圖31是曲線圖，表示的是在該連桿機構在下降過程中被停止的情況下的曲柄角度和滑塊位移之間的關系；圖32A至32D是分解主視圖，分別表示使用該伺服電機驅動的連桿式壓力機執(zhí)行不同加工類型的模具；圖33是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖與用于表示控制系統(tǒng)設計結構的框圖的組合；圖34A和34B是曲線圖，它們表示的是當電機分別沿著正向和反向轉動時該連桿機構中的曲柄角度和滑塊位移之間的關系。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。圖1是位于電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖。該電機驅動的連桿式壓力機包括電機13、連桿機構1和滑塊6，其中連桿機構通過驅動傳遞系統(tǒng)14將電機13輸出的旋轉動作轉換為直線動作，滑塊被安裝在連桿機構1的下面，用于基于上述直線動作而升降以便進行壓制操作。連桿機構1包括曲柄件2、搖動連桿5、連接桿7和約束連桿8，其中曲柄件具有相對于曲柄軸3的軸線偏心的偏心軸部分4，搖動連桿連接在偏心軸部分4上。曲柄軸3可旋轉地安裝在機架9上并用于接收旋轉驅動力。偏心軸部分4的直徑比曲柄軸3的直徑大。除了具有較大直徑的偏心軸部分例如圖示的偏心軸部分以外，偏心軸部分4的直徑也可以比曲柄軸3的直徑小，并可以通過曲柄臂(圖中未示出)與曲柄軸3形成為一體。滑塊6用于帶動壓制操作施加部分例如沖模升降?；瑝K6安裝在機架9上，從而其通過導向件10可自由地升降。滑塊6位于曲柄軸2的正下方。
搖動連桿5具有第一至第三連接部分P1-P3，并通過第一連接部分P1連接在曲柄件2的偏心軸部分4上。連接部分P1-P3使得搖動連桿5被可旋轉地連接，這些連接部分分別位于圖7中示意性表示的三角形T的各個頂點上。三角形T任意形成在與曲柄軸3的軸線垂直的平面上。在圖1中，連接桿7具有上端和下端，上端連接在搖動連桿5的第二連接部分P2上，下端通過銷11可轉動地連接在滑塊6的上端上。約束連桿8具有近端和前端，近端通過支點軸12可旋轉地支承在機架9上，前端連接在搖動連桿5的第三連接部分P3上。在約束連桿8中，轉動中心，也即支點軸12的軸線，及第三連接部分P3分別布置在曲柄軸3的相應兩側。這些側位于與曲柄軸3的軸線垂直的平面上，并可被相對于整個電機驅動的連桿式壓力機側向或縱向布置。
如圖4和5所示，曲柄軸3通過驅動傳遞系統(tǒng)14連接在電機13的輸出軸(圖中未示出)上。驅動傳遞系統(tǒng)14能夠控制電機13的旋轉，以將電機13產(chǎn)生的旋轉驅動傳遞給曲柄軸13，從而滑塊6的升降動作能夠得到控制。因此，驅動傳遞系統(tǒng)14是用于傳遞電機13轉矩的裝置，而又沒有使用任何部件例如用于施加慣量的飛輪。在該實施例中，驅動傳遞系統(tǒng)14由減速器15和聯(lián)軸器16構成，其中聯(lián)軸器將減速器15的輸出軸連接在曲柄軸3上。電機13為伺服電機。減速器15和電機13例如可被形成在一起，以構造成帶有減速器的電機。
圖2是連桿機構1的分解側視圖。曲柄軸3從偏心軸部分4的相反側延伸，并在相反側上通過軸承例如徑向軸承而被可旋轉地支承在機架9上。在搖動連桿5中，構成第一連接部分P1的連接孔的內(nèi)徑表面通過襯套18被裝配在偏心軸部分4的外周上。搖動連桿5的第二連接部分P2和連接桿7通過連接銷19而被連接在一起。
連接桿7在其長度方向的中間位置具有滑塊變位機構20，用于改變其在兩個水平面之間的長度，從而在上變位位置和下變位位置之間切換滑塊6的下端位置。滑塊變位機構20具有變位驅動源21，變位驅動源由缸裝置或類似物構成并被驅動以切換變位位置。如后詳細描述，變位位置的切換用于使得沖模被不同的沖模替換，同時又能保持沖模的上止點比轉臺上的備用沖模低，該上止點與帶著滑塊6的驅動相關聯(lián)。沖模的上止點被保持得較低，目的是改善周期時間和允許使用小偏心量的曲柄件2以降低電機的轉矩。下變位位置和下止點之間的距離，也即沖模和滑塊6的升降的行程，大約是曲柄件2的偏心軸部分4的偏心量的三倍。
如圖5所示，機架9是支承連桿機構1的獨立連桿部分機架。該機架被連接在主體機身22的上機架部分22a的前端上。連桿部分機架9呈盒子狀。機架9通過使用支承板9b和與支承板9b相對的相對支承板9c而支承著曲柄軸3的相反端，支承板9b設在固定底層9a的內(nèi)部表面上。在機架9上設有電機支承件23。電機13安裝在電機支承件23上。從而，電機13連同連桿部分機架9被一起可拆卸地組裝在主體機身22上，在連桿部分機架9上安裝有連桿機構1。
主體機身22具有C型側面，該側面具有開口部分24，板材工件或模具支承件從該開口部分進入。主體機身22具有一對相對的側板。圖5只表示了相對側板中的一個。在上機架部分22a中，相對側板通過使用上機架底面板25和中間加強板26而被連接在一起。
圖10和11表示的是一個實例的總體俯視圖和側視圖，其中設有圖1中連桿機構的電機驅動的連桿式壓力機被應用于沖床。主體機身22覆蓋有機架護罩30。除連桿機構1之外，模具支承裝置28和工件進給裝置29被安裝在主體機身22中。多個沖模31和模具32被安裝在模具支承裝置28上，從而任一模具31和32都能被分度供應到位置Q，在位置Q處滑塊6執(zhí)行壓制操作(圖11)。模具支承裝置28由上轉臺28a和下轉臺28b構成，沖模31和模具32分別安裝在上下轉臺上。工件進給裝置29將工作臺33上的板材工件W沿著兩個正交坐標軸(X軸和Y軸)方向移動，從而工件W的任意部位都可以位于壓制操作位置Q上。工件進給裝置29具有托架34，其沿著縱向(Y軸方向)移動，以及橫向滑板35，其安裝在托架34上，從而可沿著橫向(X軸方向)移動。在橫向滑板35上設置的多個工件固定器36抓持著板材工件W。板材工件W通過托架34的縱向移動和橫向滑板35的橫向移動而被沿著兩個軸線方向進給。
下面對上述構造的操作進行描述。隨后對滑塊變位機構20的特殊構造和操作給以描述。圖1中的連桿機構1執(zhí)行下面所描述的操作，該操作如圖7中的示意圖所示。當曲柄軸3被電機驅動和轉動時，曲柄件2的偏心軸部分4的中心繞著曲柄件3的軸線而繪制出如圖7所示的圓周軌跡C1。搖動連桿5通過第一連接部分P1可轉動地連接在偏心軸部分4上，從而沿著圓周軌跡C1作旋轉運動。搖動連桿5通過第三連接部分P3連接在約束連桿8上，從而使其動作能夠得到調(diào)節(jié)。與旋轉運動同時進行的是，搖動連桿5通過繞著第一連接部分P1作前后搖動的方式而作回轉運動。包括該旋轉運動和回轉運動的合成動作使得第二連接部分P2沿著該圖所示的傾斜橢圓軌跡C2移動，連接部分P2設在搖動連桿5中，以便將其連接在連接桿7上。滑塊6被這樣支承，即只能作自由的升降，并通過連接桿7連接在搖動連桿5的第二連接部分上。因此，當?shù)诙B接部分P2繪制出橢圓軌跡時，滑塊6就會升降。升降動作的速度如圖8中曲線H所示為非對稱的，曲線H表示出了在一個周期中曲柄角和位移之間的關系。而且，當滑塊6到達下止點BDC時的曲柄角θBDC不等于180°。同樣在圖8中所示的曲線J表示的是在一般曲柄機構中滑塊的垂直方向位移。曲線J也表明了下降和上升速度是對稱的。
連桿機構1的動作受如下8種因素影響曲柄長度(偏心量)r、約束連桿8的長度w、連接桿7的長度L、搖動連桿5的連接部分P2和P3之間的張角α、連接部分P1與搖動連桿5的連接部分P2和P3之間的長度a和b、約束連桿8的支承點位置的X軸坐標Ex和Y軸坐標Ey。坐標原點為曲柄軸3的軸線。
為了構造出連桿機構1，必須構造四節(jié)的轉動鏈，其中曲柄軸3的旋轉中心、連接部分P1、連接部分P3及約束連桿8的支點軸12被建造作為這些節(jié)之間的連接點。而且，如果最短節(jié)距為曲柄長度r時，必須滿足如下表達式。
當A=Ex2+Ey2]]>r+a≤w+Ar+w≤a+Ar+A≤a+w這就是有名的Grashof定理。通過正確地設定上面參數(shù)的值以滿足這些條件而能夠對滑塊8的位移曲線自由地進行設計。
下降和上升動作哪一個較快由電機的轉動方向和上面這些參數(shù)的組合決定。因此，當電機沿著固定方向轉動時，對上述參數(shù)進行正確設計就能夠產(chǎn)生這樣的動作，即當電機13以固定速度轉動時滑塊6的下降速度比其上升速度低。這樣，下降速度的減小使得甚至使用相對較小的輸出功率就能夠以重壓載荷加工，并增加上升速度。這改善了加工周期時間。
圖9對曲柄式壓力機和連桿式壓力機進行了對比。如果把周期時間表示為“10”，則曲柄式壓力機的下降和上升時間如圖9A所示均為“5”。然而，連桿式壓力機能被設計成這種形式，即如圖9B所示下降時間為“7”，上升時間為“3”。如果連桿機構1被以這種方式設計，那么在下降動作過程中的滑塊速度就比曲柄式壓力機的速度低；曲柄式壓力機的下降時間是連桿式壓力機的七分之五。壓力載荷就相應比曲柄式壓力機所能實現(xiàn)的載荷大；曲柄式壓力機是連桿式壓力機的五分之七。當滑塊7上升時，不需特別地執(zhí)行操作。因此，施加較小力并沒有影響到操作。
而且，上述速度的改變是在電機速度固定的情況下發(fā)生的。因此，使用具有合適減速比的減速器15(圖4)能夠使得電機在這樣的電機轉動速度下運轉，即在該速度下根據(jù)電機特性其能夠提供最大輸出功率。這也能使得使用低輸出功率的電機13。此外，電機13和曲柄軸3通過驅動傳遞系統(tǒng)14連接在一起，而且該電機驅動系統(tǒng)不包含任何慣量施加系統(tǒng)例如飛輪。從而，能夠很容易地且正確地提供控制，例如滑塊速度能夠通過控制電機的轉動速度得到改變。
如果電機13是伺服電機，則電機的速度能夠自由地改變。從而，滑塊6的速度也能夠在其升降沖程過程中得到改變。這就使得能夠根據(jù)各種需求操作。也就是說，如果電機13以恒定速度轉動，那么基于連桿機構1動作的速度曲線被用作作為觀測的基本速度曲線，連桿機構由曲柄件2、搖動連桿5、約束連桿8和類似物構成，并且電機速度可以發(fā)生變化。因而，例如沖模31與板材工件W接觸的速度能夠得到降低，以更安靜的方式動作。作為一種替代性方法，上升速度能夠進一步增加。而且，滑塊6能夠在任意高度上停止。
如果該電機驅動的連桿式壓力機被用于執(zhí)行壓制操作，那么用于沖壓板材工件W的沖壓部分M必須是滑塊升降沖程中的下降過程的中間部分。在用作沖壓部分M的中間部分中，相對于滑塊6的曲柄角度的位移曲線H基本上為直線。沖壓部分M的低端限制位置H1稍高于模具閉合高度DH。
如果使用連桿式壓力機，當電機速度固定時，曲線在上止點TDC附近較為平緩，在中間部分中為直線，在下止點BDC附近又變得較為平緩。在下止點BDC附近的速度最低，因此在下止點BDC附近能夠獲得最大的壓力載荷。如果使用傳統(tǒng)的用于成型加工的連桿式壓力機，在下止點BDC附近的重壓載荷用于成型加工。然而，當進行沖壓加工時，沖程必須設置在板材工件W的底面之下，以確保沖壓廢料能夠下落。相反，如果行程的中間部分是沖壓部分M，就能夠在板材工件W的底面之下設置足夠大的沖程，以確保沖壓廢料能夠下落。從而，在中間部分中的固有較小壓力載荷能夠通過連桿機構1得以補償。換句話說，能夠獲得重壓載荷的下止點BDC的附近不能夠利用，但是連桿機構1的使用能夠比具有對稱操作的傳統(tǒng)曲柄機構更加有效。壓制操作不僅需要大的壓力載荷，而且還需要逐漸增大的操作速度。而且，對于沖壓加工，更高的沖壓速度能夠改善加工質量。此外，使用中間部分作為沖壓部分M能夠有效地提供為獲得所希望的加工質量而需要的沖壓速度。照這樣，如果該實施例被應用于沖床，連桿機構1的動作就能夠以不同于用于成型加工的傳統(tǒng)的連桿式壓力機中所使用的方式被有效地使用。
現(xiàn)參照圖13和14描述滑塊變位機構20的每個變位位置和位于模具支承裝置28上的沖模31之間的高度關系。除了在壓制操作位置Q上的沖模311之外的沖模31(311至318)都被保持在給定高度，這些沖模在模具支承裝置28的上轉臺28a上被支承在各自位置上。沖模通過例如如下方法而被保持在給定高度，即將沖模31的頸部與沿著轉臺28a的圓周方向設置在轉臺28a上的相應定位導向環(huán)(圖中未示出)咬合，或為轉臺28a設置用于各個沖模31的支承彈簧件(圖中未示出)。每個導向環(huán)在壓制操作部分Q處都具有缺口部分。如上述被支承在轉臺28a上的每個沖模31的高度例如與這樣的位置對應，即在該位置處沖模31的底面基本上是在轉臺28a的底面上。
在該實施例中，滑塊6適合與運送到壓制操作位置Q處的沖模31的頸部咬合，以強行拉起該沖模31。在其他位置上的沖模31由導向環(huán)支承。頸部通過將沖模31的T型頭裝配在形成于滑塊6下端中的槽內(nèi)而與滑塊6咬合，槽具有T型橫截面，并懸掛著沖模31的頸部，而且與T型頭的收縮部分對應。
為了使用滑塊6驅動在壓制操作位置Q處的沖模31的上升或下降，在滑塊6的升降沖程的上止點位置的沖模31被定位在其他沖模31下，這些沖模如圖14B所示位于轉臺28a上。在這種情況下，如果壓制操作位置Q處的沖模31的上止點位置被降低，并且滑塊6的高度保持不變，那么當轉臺28a轉動時，其他沖模31就可以與滑塊6的側面干涉，以防止滑塊6的沖模被更換。這是因為滑塊6的下端延伸到位于轉臺28a上的其他每個沖模31的上端的下面。
這樣，滑塊變位機構20用于在上變位位置和下變位位置之間切換滑塊6的下端位置。在這種情況下，當滑塊6使用連桿機構1設置在上止點位置及使用滑塊變位機構20設置在上變位部分上之后，如圖14A所示，滑塊6支承的沖模31被放置的高度與轉臺28a上的其他沖模31的高度相同。此時，通過簡單地轉動轉臺28a，就能夠順暢地為滑塊6更換模具。
通過使用滑塊變位機構20執(zhí)行沖壓加工，以便將滑塊6設置在上述的下變位位置上。這使得沖模31的升降沖程的上止點能夠被降低，以最小化沖模31和板材工件W的表面之間的距離。這使得滑塊行程能被設計得更短。
因此，在沖模31離開上止點之后和與板材工件W的表面接觸之前所耗費的時間，或沖模31上升和返回所需要的時間能夠得以減少。因此，用于加工的周期時間能夠得到改善。同時為改善周期時間沖模31的上止點被降低，因此能夠很容易地為滑塊6更換模具。
下面參照圖1和12對滑塊變位機構20進行詳細描述。在滑塊變位機構20中，連接桿7分成上桿7a和下桿7b，它們被連接在一起，以便能夠自由地伸長和縮短。滑板52(圖12)可松開配置在上下桿7a和7b之間?；?2的松開位置決定了滑板52在上下桿7a和7b之間的那部分的厚度。而且，滑塊變位機構20設有聯(lián)鎖機構53。聯(lián)鎖機構53隨著滑板52的插入或移出而機械式聯(lián)動操作，以提升或降低下桿7b，從而當滑板52插入或移出時能夠使得上下桿7a和7b通過滑板52彼此接觸，而沒有任何間隙。
在連接桿7的分離部分中，下桿7b的上部分可拆卸地連接在上桿7a的下部分上。具體地講，上桿7a的底部被加工為中空形式，以便下桿7b的上部分能被裝配在該中空孔中，從而在桿7的縱向上能夠滑動。
聯(lián)鎖機構53是由導向板54構成的凸輪機構，每個導向板具有導向槽55和活動桿56，該活動桿與導向板54中的各個導向槽55可滑動地咬合。在滑板52的各個側面上設有兩個導向板54，并且這兩個導向板在它們的前后端固定于滑板52上。導向板54具有導向槽55，該導向槽形成在從滑板52下面凸出的導向板的這部分中。在下桿7b的上端上設有成對的活動桿56，從而在與桿7a的縱向正交的方向上凸出?；顒訔U56與位于導向板54相應側上的各自導向槽55相咬合。槽57形成在上桿7a的下部分中，下桿7b的活動桿56凸出在該槽之外，上桿沿著其縱向被成形為空心軸。
各個導向板54中的導向槽55被成形為這種形狀，即它們的前半部分基本上沿著水平方向延伸，而它們的后半部分則向上傾斜。如圖12B所示，當導向板54與滑板52抵在一起時，下桿47b在由導向槽55的引導下而被提升。從而減少了連接桿7的外部長度。
滑板52可釋放地插入在形成于上桿7a中的水平孔64中，由變位驅動源21使之前行和返回，變位驅動源連接在上桿7a上并由氣缸或類似物構成。具體地講，水平孔64沿著上桿47a的空心軸部分的上底面形成。而且，裝配凹座52a形成在滑板52的底面中，下桿7b的上端7bb裝配在該裝配凹座內(nèi)，滑板52的底面與下桿7b的上端7bb相對。當滑板52相對于上桿7a移動到預定的松開位置后，下桿7b的上端7bb能夠裝配在裝配凹座52a中。因為形成有裝配凹座52a，滑板52的厚度變化取決于其松開位置。也就是說，形成有裝配凹座52a的這部分滑板52較薄。另一方面，沒有裝配凹座52a形成的這部分滑板52較厚。下桿7b的上端7bb被成形為從下桿7b的上端表面凸出的凸臺。
滑塊變位機構20被設定在下變位位置處，目的是執(zhí)行壓制操作。在圖1中，當滑塊變位機構20將滑塊6設定在下變位位置后，滑塊軸控制裝置61使得電機13能夠驅動曲柄軸3，滑塊軸控制裝置用于控制用于驅動曲柄軸3的電機13?；瑝K變位機構20具有變位位置探測裝置62，用于探測下變位位置。變位位置探測裝置62可以設在變位驅動源21中?；瑝K軸控制裝置61根據(jù)加工程序(圖中未示出)或類似物提供的滑塊驅動指令控制電機13。滑塊軸控制裝置61可設置為例如數(shù)字控制裝置(圖中未示出)的一部分，該數(shù)字控制裝置用于控制整個電機驅動的連桿式壓力機。
下面對滑塊變位機構20的操作進行描述。為了將滑塊6設定在上變位位置，如下面所述，連接桿7的外部長度要被減小。也就是說，變位驅動源21以這樣方式驅動，即滑板52從圖12A中所示的通常位置前行到圖12B中所示的預定位置。從而，在滑板52中的裝配凹座52a抵達其延伸通過上桿7a內(nèi)部的位置處。而且，下桿47b的活動桿56通過位于導向板54中的導向槽55導向，活動桿與滑板52整體前行。下桿7b進入滑板52中的裝配凹座52a中，從而其上端7bb與裝配凹座52a的上底面接觸。這樣，滑動桿7的外部長度就會減小。當變位驅動源21以這樣方式驅動時，即將滑板52返回到圖12A中所示的位置時，連接桿7返回到其原始長度。
從而，如上述方式構造的滑塊變位機構29能夠伸長和縮短連接桿7。因此，與包含曲柄軸3和連桿5、8的整個連桿機構1的垂直變位相比，大型機構或為變位而使用的大尺寸驅動源就不再必要。而且，滑塊變位機構20結構簡單。此外，當滑板42前行和返回時，連接桿7能夠通過聯(lián)鎖機構53的操作伸長和縮短，聯(lián)鎖機構由導向槽55和活動桿56構成。因此，不需要設置單獨的用于伸長和縮短的驅動源，這樣就可以進一步簡化結構。從而成本也得以降低。而且，連接桿7能夠在滑板52完全移動之前延長和縮短。這就會減少伸長和縮短操作所需要的操作時間。
如果試圖使用電機13驅動滑塊6，滑塊具有安置在上變位位置的滑塊變位機構20，那么滑塊軸控制裝置61的作用就是防止驅動以避免誤差。
在上述實施例中，滑塊變位機構20用于伸長和縮短連接桿7。然而，滑塊變位機構20還能夠在上變位位置和下變位位置之間切換滑塊6的下端位置。例如，滑塊變位機構20可以在垂直方向變位整個連桿機構1。
而且，在上述實施例中，電機13使用伺服電機。并不必要使用伺服電機。此外，在上面的描述中，該實施例應用于沖床。然而，本發(fā)明的電機驅動的連桿式壓力機并不僅僅適用于沖壓加工，而且還適用于其他類型的壓制操作例如成型和彎曲。
下面參照附圖對另一個實施例進行描述。
如圖15和16所示，約束連桿8的轉動中心E，也即其支點軸12的軸線，及其第三連接部分P3布置在曲柄軸3的相應兩側。而且，約束連桿8被這樣安置，即當曲柄件2的偏心軸部分4處在上止點時，偏心軸部分4的部分4a(陰影部分)位于直線A的上方，直線A為約束連桿8的轉動中心E和連接部分P3的連線。換句話說，約束連桿8被這樣安置，即當偏心軸部分4處在上止點時，直線A通過偏心軸部分4的橫截面。圖16是當偏心軸部分4處在上止點時每部分所處位置的示意圖。
如圖15所示，約束連桿8的形狀具有向上彎曲的彎曲部分8a，以避免與搖動連桿5發(fā)生干涉。在該實施例中，彎曲部分8a基本上占去約束連桿8的整個長度，從而約束連桿8基本上全部彎曲，就像普通半圓弧。彎曲部分8a也可以成形為在約束連桿的長度方向上只是約束連桿8的一部分。
在該連桿式壓力機中，約束連桿8的轉動中心E和第三連接部分P3安置在曲柄軸3的相應兩側。而且，約束連桿8被這樣安置，即當曲柄件2的偏心軸部分4處在上止點時，偏心軸部分4的部分4a位于虛直線A(圖16)的上方，直線A為約束連桿8的轉動中心E和連接部分P3的連線。
已經(jīng)證實，這種布置關系所產(chǎn)生的操作特性如圖17所示。在該圖中，橫坐標軸表示的是一個周期中的曲柄角度，而縱坐標軸表示的是滑塊的位移和當預定載荷施加在滑塊上時而作用于曲柄軸上的轉矩。如果驅動傳遞系統(tǒng)14不包含任何元件例如飛輪，曲柄軸轉矩與電機轉矩成正比，在該實施例中使用飛輪目的是施加慣量。曲線H表示滑塊位移，曲線TH表示轉矩的變化。在這種情況下，已經(jīng)證實，構成約束連桿8的前端的第三連接部分P3在如圖18所示的弧形曲線軌跡C3上往復運動，而第二連接部分P2則繪制出如圖19所示的橢圓形曲線軌跡C2。
如圖17所示，分別與升降動作相對應的滑塊位移曲線H部分呈非對稱形式，當滑塊6到達下止點BDC時，如圖8所示及上面所述，曲柄角度θ并不是180度。
對于下降動作，滑塊位移曲線H在很長的一部分AH中表現(xiàn)為線性形式，該部分AH從上止點TDC附近延伸到下止點BDC附近。滑塊6的下降速度在部分AH內(nèi)基本上保持不變。而且，轉矩在與部分AH的較長部分AT中幾乎保持不變，部分AT比部分AH的一半長。如后所述，轉矩基本上不變的部分AT能夠有效地用于沖壓加工。此外，滑塊位移曲線H沒有尖角，但是在位于上止點TDC附近的ATT部分上，具體地說是在上止點TDC的相應側上，曲線H相對較為平坦。這表明當滑塊6在上止點TDC轉向時，其沒有明顯地被加速，也即滑塊6并沒有顯著地改變其速度。因此，當滑塊6在上止點TDC改變其運行方向時，僅會有很小的沖擊施加給機器。這對于機器的強度設計和耐用性非常有利。
通過這種方式，如果該實施例被用于沖床，連桿機構1的操作就能以這樣的方式而被有效地使用，即該方式與用于成型加工的傳統(tǒng)連桿式壓力機中使用的方式不同。特別地，圖17所示的操作特性對于沖壓加工十分有效，由約束連桿8產(chǎn)生的操作特性得益于這樣的安置，即如上面所述偏心軸部分4的部分4a位于直線A的上方，直線A為約束連桿8的轉動中心E與連接部分P3的連線。如該圖所示，在用作滑塊6執(zhí)行操作范圍的中間部分中，滑塊6的下降速度保持不變。而且，對應的曲柄軸轉矩保持恒定。這樣就有利于進行穩(wěn)定的沖壓加工。
而且，在連桿機構1中，如圖15所示，約束連桿8的轉動中心E和第三連接部分P3被安置在曲柄軸3的相應兩側。從而，這種機構在垂直方向和橫向上非常緊湊。約束連桿8具有向上彎曲的彎曲部分8a，以避免與搖動連桿5發(fā)生干涉。因此，具有上述布置的緊湊的連桿機構1能夠運行，而不會與搖動連桿5發(fā)生任何干涉。
下面參照附圖對本發(fā)明的另一實施例進行描述。圖20是該電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的視圖和用于表示控制系統(tǒng)設計結構的框圖的組合。
如圖20所示，機架9設有連桿轉動中心變化裝置510，用于改變在約束連桿8的近端的轉動中心E的位置。如圖20和21所示，連桿轉動中心變化裝置510由旋轉運動件520和致動器530構成，其中在旋轉運動件520上設有作為偏心部分的支點軸12，致動器530以轉動方式移動旋轉運動件520。每個旋轉運動件520具有軸部分520a(圖21)，軸部分520a與其中心部分一致。通過使用軸部分520a，旋轉運動件520借助于軸承(圖中未示出)可轉動地支承在機架9上。約束連桿8具有近端，該近端轉動而且可移動地支承在支點軸12上。旋轉運動件520可被轉動地移動，以改變支點軸12的位置，進而改變了約束連桿8的轉動中心E。一對旋轉運動件520以同軸線方式設有支點軸12，該支點軸延伸橫過這兩個旋轉移動件520。致動器530是流體壓力缸例如氣缸，或電機，或電磁螺線管。
鎖定裝置540的設置目的是將約束連桿8的轉動中心E固定在由連桿轉動中心變化裝置510設定的每個位置上。鎖定裝置540由咬合部分550、鎖定件560及脫開驅動源570構成，其中咬合部分形成在旋轉運動件520中，鎖定件與咬合部分550咬合，分離驅動源用于與鎖定件560咬合和脫開。每個咬合部分550由形成在旋轉運動件520的外圍表面上的凹坑構成。鎖定件560由銷狀件構成，該銷狀件能夠自由地前伸和縮回。脫開驅動源570由流體壓力缸或電磁螺線管構成，并被安裝在機架9上。旋轉運動件520的兩個咬合部分550形成在相應的沿圓周分離的位置上。鎖定件560通過轉動地移動旋轉運動件520能夠與相對的咬合部分550咬合。因此，約束連桿8的轉動中心E能夠固定在兩個位置上。可以形成三個或更多咬合部分550，從而轉動中心E能夠固定在三個或更多的位置上。
該實施例的特征在于，圖20中的連桿轉動中心變化裝置510改變轉動中心E的位置，以改變下面所述的滑塊6的位移曲線。
下面對約束連桿8的轉動中心E發(fā)生改變時觀測到的連桿特性變化進行描述。如果采用圖20所示的連桿機構1的構件之間所確立的位置和尺寸關系，并且如果轉動中心E位于圖21A所示的旋轉運動件520的上部，則獲得如圖22中所示的表示為滑塊位移曲線HA的分析結果。這與圖8中所示的滑塊位移曲線H相同。為了對比的方便，圖22顯示在滑塊位移曲線HA上，與下止點對應的曲柄角度是180度。與滑塊位移曲線HA相關的轉矩具有較長的下降部分，如圖22中所示的曲線TA，在該部分中轉矩保持不變。
相反，如圖21B所示，當轉動中心E相對于原始位置向下和向左移動時，則獲得如圖22中所示的滑塊位移曲線HB。該曲線顯示滑塊的下降速度比變化之前獲得的曲線HA所表示的下降速度大。如圖22中曲線TB所示，與滑塊位移曲線HB相關的轉矩隨著滑塊下降而發(fā)生非常明顯的變化。
連桿轉動變化裝置510能夠改變轉動中心E，從而使得能夠自由選擇兩條滑塊位移曲線HA、HB中的一條。
如果使用重載進行加工，例如如果板材工件W具有較大的板厚，或如果使用外徑較大的沖模加工，與較低的下降速度對應的滑塊位移曲線HA使得利用低輸出功率的電機13就能夠完成加工。
如果使用輕載就可以加工，例如如果板材工件W具有較小的板厚，與較大的下降速度對應的滑塊位移曲線HB使得能夠進行高速沖壓，進而能夠獲得高質量的不帶毛刺的沖壓加工。
從而，連桿轉動中心變化裝置510能夠用于改變連桿機構1的特性，目的是根據(jù)加工類型選擇最適宜的特性。
連桿特性控制裝置670(圖20)優(yōu)選根據(jù)加工類型設置，以便控制連桿轉動中心變化裝置510。連桿特性控制裝置670設在例如加工控制裝置610中。連桿特性控制裝置670根據(jù)預定加工類型識別信息決定加工類型。加工類型識別信息可以是例如加工程序650中的預定指令或信息、由更高層控制裝置(圖中未示出)向加工控制裝置610提供的預定指令或信息或者由操作人員通過操作面板(圖中未示出)輸入的預定指令或信息。連桿特性控制裝置670具有例如對應表(圖中未示出)，用于表示預定加工類型識別信息和轉動中心E的位置之間的對應關系，該對應表由連桿轉動中心變化裝置510控制。連桿特性控制裝置670通過將加工類型識別信息與對應表核對而控制轉動中心E的位置。加工類型識別信息可以是多種信息的組合，例如板厚、加工周長或類似物的組合。
下面對控制系統(tǒng)進行描述。加工控制裝置610用于控制整個電機驅動的連桿式壓力機。其由計算機化的數(shù)字控制裝置和可編程控制器構成，它們均受加工程序650控制。加工控制裝置610設有確認控制功能，如果約束連桿8的轉動中心E已經(jīng)發(fā)生改變，并且改變后位置已經(jīng)得到固定，那么就開始驅動電機13。下面對該功能和其他功能進行描述。
加工控制裝置610具有連桿特性控制裝置670、變化命令裝置620、與變化相對應的電機角度控制裝置630及鎖定確認和加工許可裝置640。變化命令裝置620可以是連桿特性控制裝置670的一部分或全部。
作為對來自加工程序650的預定指令的響應，變化命令裝置620識別加工類型，以根據(jù)加工類型控制連桿轉動中心變化裝置510改變約束連桿8的轉動中心E的位置。變化命令裝置620將加工分為兩種類型，即重載加工和輕載加工。對于重載加工，轉動中心E設在與重載對應的位置(圖21A所示的位置)上。對于輕載加工，轉動中心E設在與輕載對應的位置(圖21B所示的位置)上。而且，在連桿轉動中心變化裝置510操作之前，鎖定裝置540執(zhí)行解鎖操作。在改變完成之后，其則進行鎖定操作。變化命令裝置620可以根據(jù)開關660的操作使連桿轉動中心變化裝置510改變轉動中心E，或根據(jù)來自加工程序650的指令或開關660的操作而執(zhí)行該變化操作。
為了使連桿轉動中心變化裝置510執(zhí)行變化操作，與變化相對應的電機角度控制裝置630提供這樣的控制，即驅動電機13轉動曲柄軸3經(jīng)過預定角度。該預定角度是使得曲柄軸3轉動這樣的角度，即在改變轉動中心E的位置的操作引起搖動連桿5發(fā)生搖擺而升降滑塊6之后，滑塊6的位置沒有發(fā)生顯著的改變。
在連桿轉動中心變化裝置510改變約束連桿8的轉動中心E之前，鎖定確認和加工許可裝置640防止電機13被驅動。在確認改變后位置已經(jīng)得到固定之后，鎖定確認和加工許可裝置640此時允許電機13被驅動。具體地講，在確認鎖定裝置540的鎖定件560與旋轉運動件520的咬合部分550咬合之后，鎖定確認和加工許可裝置640使電機13可被驅動。鎖定確認和加工許可裝置640根據(jù)來自探測裝置580的信號識別出鎖定件560已與咬合部分咬合，該探測裝置用于探測鎖定驅動裝置570向預定位置的移動。探測裝置580可以省略，從而當變化命令裝置620向鎖定驅動裝置570輸出鎖定操作的命令后，電機13的運轉可以被允許持續(xù)某一預定時間。例如當變化命令裝置620向鎖定裝置540輸出解鎖命令時，鎖定確認和加工許可裝置640用于禁止電機13被驅動。
下面對為了改變轉動中心位置而由加工控制裝置610執(zhí)行的控制操作進行描述。對于重載加工，作為對來自加工程序650的預定指令或來自開關660的信號的響應，變化命令裝置620命令連桿轉動中心變化裝置510將約束連桿8的轉動中心E設定在重載相應的位置(圖21A所示)上。在該位置上，如上所述可獲得如圖22所示的滑塊位移曲線HA。因此，滑塊6低速下降，從而能夠進行高質量的沖壓加工。
對于輕載加工，作為對來自加工程序650的預定指令或來自開關660的信號的響應，變化命令裝置620命令連桿轉動中心變化裝置510將約束連桿8的轉動中心E設定在輕載相應的位置(圖21B所示)上。在該位置上，可獲得如圖22所示的滑塊位移曲線HB。因此，滑塊6高速上升，從而能夠進行高質量的沖壓加工。
為了利用變化命令裝置620使連桿轉動中心變化裝置510執(zhí)行變化操作，鎖定裝置540解鎖旋轉運動件520，然后致動器530轉動地移動旋轉運動件520經(jīng)過某一預定角度。該轉動動作使得旋轉運動件520的不同咬合部分550面向鎖定件560。隨后，鎖定裝置540將鎖定件560咬合在咬合部分550中，以鎖定旋轉運動件520，從而旋轉運動件520不能夠轉動。因此通過使用鎖定裝置540鎖定旋轉運動件520，防止了約束連桿8的轉動中心E在加工過程中被載荷或類似物移動。當旋轉運動件520解鎖時，鎖定確認和加工許可裝置640禁止加工控制裝置610驅動電機。當探測裝置580探測到鎖定裝置540已經(jīng)處在鎖定狀態(tài)時，則鎖定確認和加工許可裝置640允許電機13被驅動。這樣，當轉動中心E的位置得到固定后，就允許電機13被驅動，以用于沖壓加工。當鎖定作用不夠充分或轉動中心E沒有得到完全定位，這就會阻止沖壓加工的進行。因此，安全得到了保證。關于上述變化操作，僅對從重載位置到輕載位置所發(fā)生的變化進行了描述。除了旋轉運動件520的轉動移動方向被反向外，為將輕載位置改變到重載位置所需進行的操作與上述那些操作相同。
而且，當連桿轉動中心變化裝置510轉動地移動轉動移動裝置520時，與變化相對應的電機角度控制裝置630使得電機13轉動曲柄軸3經(jīng)過某一預定角度。也就是說，當在約束連桿8的近端的轉動中心E的位置發(fā)生改變時，其必須是在繞著第三連接部分P3的弧線上改變，目的是改變約束連桿8的近端位置，而不會提升或降低滑塊6。這是因為約束連桿8的前端被連接在搖動連桿5的第三連接部分P3上。當位置在這樣的弧線上改變時，連桿轉動中心變化裝置510的結構受到限制。因此，根據(jù)支點軸12偏心設在旋轉運動件520上的該實施例，這種操作不能由該種結構執(zhí)行。盡管為了改變轉動中心E的位置可以使用任意的路徑，但與變化相對應的電機角度控制裝置630的設置使得在約束連桿8的近端處的轉動中心的位置能夠通過下面方法改變，即通過將曲柄軸3轉動經(jīng)過與搖動連桿5的搖擺量或與該改變相關的滑塊6的上升或下降量對應的角度，也即使得電機13轉動曲柄軸3經(jīng)過某一預定角度。因此，連桿轉動中心變化裝置510的操作不會受到限制，從而增加了連桿轉動中心變化裝置510設計的自由度。這就使得結構非常簡單，其中支點軸12偏心設在旋轉運動件520上。
下面參照附圖對本發(fā)明的另一實施例進行描述。如圖23所示，該電機驅動的連桿式壓力機由作為機械部件的連桿式壓力機本體151和控制連桿式壓力機本體151的控制裝置152。連桿式壓力機本體151包括滑塊驅動裝置153和板材移動裝置29，其中滑塊驅動裝置153用于驅動位于某一預定位置的模具驅動滑塊6作升降運動，板材移動裝置用于移動在滑塊6下用作工件的板材?；瑝K驅動裝置153是具有連桿機構1的連桿式驅動裝置。
在圖23中，控制裝置152由計算機化的數(shù)字控制裝置(NC裝置)和可編程控制器構成。其是用于解碼和執(zhí)行加工程序155的程序控制式控制裝置。
控制裝置152包括板材移動控制裝置157、滑塊軸控制裝置158、并行同步控制裝置159、順序控制裝置(圖中未示出)及解碼執(zhí)行裝置156，其中板材移動控制裝置157用于控制板材移動裝置29，滑塊軸控制裝置158控制用于滑塊驅動裝置153的電機13，并行同步控制裝置159用于同步控制兩個控制裝置157和158，順序控制裝置用于控制連桿式壓力機本體151的各種類型的順序控制，以及解碼執(zhí)行裝置156用于對加工程序155進行解碼并從加工程序155向控制裝置157、158、159…提供命令。
加工程序155儲存在控制裝置152的程序存儲器(圖中未示出)中，或從外部裝載到解碼執(zhí)行裝置156中。加工程序155使用NC代碼或類似代碼描述。其包含對X軸和Y軸移動指令的描述，這些移動指令可以是用于使板材移動裝置29分別沿著X軸和Y軸移動方向移動板材的板材移動指令、用于升降滑塊驅動裝置153的沖壓指令、用于控制連桿式壓力機本體151各個部分順序動作的順序指令(圖中未示出)及其他指令。用于每個軸線的移動指令和沖壓指令例如被作為一個指令塊提供。而且，加工程序155在其屬性信息存儲段具有有關板厚的信息。
板材移動控制裝置157通過相應軸線的伺服控制器161、162控制在板材移動裝置29中的X軸和Y軸伺服電機141和142。板材移動控制裝置157提供這樣的梯形控制，即板材移動速度表現(xiàn)為如圖23C所示的梯形速度曲線VW，該曲線包括具有恒定加速度的加速部分、恒速部分和具有恒定減速度的減速部分。如果板材的移動距離較短，速度就會被降低到而還沒有達到恒定速度運動，從而產(chǎn)生三角形的速度曲線VW。在該圖中，板材移動距離用板材移動速度曲線VW的梯形或三角形部分的面積表示。
板材控制裝置157通過例如輸出脈沖而發(fā)出移動指令。其通過改變脈沖分配頻率改變速度。在這種情況下，伺服控制器161和162是根據(jù)輸入脈沖序列控制電機電流的數(shù)字化伺服機構。
具體地講，如圖27所示，板材移動控制裝置157由速度分布模型生成部分157a和脈沖分配部分157b構成。速度分布模型生成部分157a用于根據(jù)預定的最大速度、預定的加速和減速時間常數(shù)及板材移動距離(也即工作臺定位間距)產(chǎn)生與上述梯形或三角形速度曲線VW對應的速度分布模型。脈沖分配部分157b用于根據(jù)設定的速度曲線VW分配脈沖，以驅動電機。在圖27中，脈沖分配頻率的變化用脈沖的高度表示。
在該實施例中，板材移動控制裝置157為每個X軸和Y軸產(chǎn)生一個速度分布模型。然而，其也可以產(chǎn)生一個能夠使沿著X軸和Y軸的移動同步的速度分布模型。
在圖23中，滑塊軸控制裝置158通過伺服控制器163控制用于滑塊驅動裝置153的電機13?；瑝K軸控制裝置158通過沿著一個方向轉動電機13及控制電機13的轉動速度而對滑塊速度進行控制。具體地講，如圖27所示，滑塊軸控制裝置158根據(jù)給定的滑塊速度分布模型VP分配脈沖，以驅動電機。
在圖23中，并行同步控制裝置159向滑塊軸控制裝置158發(fā)送指令，從而由滑塊6驅動而使其作升降運動的沖模31從高度DP(圖24)移動的這種動作與板材從開始到抵達下一加工點的移動同時進行，上述板材的移動是受到板材移動裝置29作用的結果，而且所述高度DP與沖模31離開板材上表面、通過上止點TDC而剛到達與板材上表面接近的高度TP后的這一時刻對應。如后面的具體實例所示，并行同步控制裝置159通過在加速和減速過程中均保持恒定加速度而到達控制速度的目的。如果板材從開始直到移動到下一加工點所需時間比設定時間短，并行同步控制裝置159可以提供這樣的控制，以避免將電機13的速度降至零。如果為電機13指定了任何的速度和加速或減速時間常數(shù)，該設定時間的大小就由這些速度及加速和減速時間常數(shù)決定。
具體地講，如圖27所示，并行同步控制裝置159具有工作臺和滑塊同步化插值部分159a及用于產(chǎn)生滑塊軸電機速度分布模型VP的生成部分159b。工作臺和滑塊同步化插值部分159a用于對板材移動控制裝置157產(chǎn)生的板材移動速度曲線VW、板材從開始直到到達下一加工點所需時間及板材移動裝置29產(chǎn)生的移動進行計算。板材移動時間需要用于X軸和Y軸方向的移動。如果在X軸方向上的移動時間與在Y軸方向上的移動時間不同，那么就取較長的移動作為板材移動時間。
滑塊軸電機速度分布模型生成部分159b是用于為曲柄軸2的一種轉動產(chǎn)生電機13的速度分布模型VP的裝置。電機速度分布模型VP由用于板材非接觸時的電機速度分布模型VP1和用于板材接觸時的電機速度分布模型VP2構成，其中板材非接觸時的電機速度分布模型VP1與這種動作對應，即由滑塊6驅動而使其作升降運動的沖模31從高度DP(圖24)移動的動作，而且所述高度DP與沖模31離開板材上表面、通過上止點TDC而剛到達與板材W的上表面接近的高度TP后的這一時刻對應，用于板材接觸時的電機速度分布模型VP2緊接著電機速度分布模型VP1，并與這種動作對應，即沖模31從與上表面接近的高度TP移動、通過下止點BDC而到達高度DP的動作，而且所述高度DP與沖模剛剛離開后的這一時刻對應。
滑塊軸電機速度分布模型生成部分159b產(chǎn)生用于板材非接觸時的電機速度分布模型VP1，從而沖模31從高度DP移動的這種動作在由工作臺和滑塊同步化插值部分159a獲得的板材移動時間內(nèi)執(zhí)行，所述高度DP與沖模離開、經(jīng)過上止點TDC而剛到達與上表面接近的高度TP后的這一時刻對應。也就是說，產(chǎn)生的電機速度分布模型VP1能夠使得板材移動時間與從高度DP的滑塊動作所需時間相等，所述高度DP與沖模離開而剛到達與上表面接近的高度TP后的這一時刻對應。產(chǎn)生的電機速度分布模型VP1是這樣的，即速度在與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP處為最大值Vm(圖28)，隨后逐漸降低，然后維持在恒定速度，并在與上表面接近的高度TP處又上升到最大值(Vm)。該種電機速度分布模型的生成是根據(jù)預置的最大速度Vm及加速和減速時間常數(shù)而進行的。加速和減速時間常數(shù)例如具有某一固定值。如果加速和減速時間常數(shù)固定，則用于板材非接觸時的滑塊軸電機速度分布模型VP1構成這樣的速度曲線，即為基本倒置的梯形，由減速部分VPa、恒速部分VPb及加速部分VPc構成。如果板材移動時間較短，則滑塊動作時間也較短。因此，速度分布模型VP1就會沒有恒速部分VPb而成為V型形狀。用于板材接觸時的滑塊軸電機速度分布模型VP2表現(xiàn)為固定的最大速度Vm。最大速度Vm被正確設定在適合于沖壓加工的速度值上。
如果滑塊軸電機速度分布模型生成部分159b產(chǎn)生如上面所述的電機速度分布模型VP1，則當板材移動時間較長時，電機速度就會降至零。這是因為加速和減速時間常數(shù)被固定不變。速度被保持在零值然后再逐漸增加。從最大速度Vm降至零值所需時間等于上述設定時間。如果板材從開始直到到達下一加工點的移動所需時間小于上述設定時間，則并行同步控制裝置159就會提供這樣的控制，以避免將電機速度降至零。
為了在滑塊被停止在上止點或類似位置時開始沖壓加工，滑塊軸電機速度分布模型生成部分159b產(chǎn)生這樣速度分布模型，即在第一單純滑塊動作過程中，滑塊6從停機時設定的電機轉動角度移動通過與上表面和上止點TDC接近的高度TP，并到達與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP處。
而且，并行同步控制裝置159提供這樣的控制，即將板材移動裝置29使得板材發(fā)生移動的開始和滑塊動作同步。這種同步化操作是在沖模31到達高度DP時，通過向板材移動控制裝置157提供信號以使板材開始移動的方式而實現(xiàn)的，所述高度DP與沖模剛剛離開已被加工的板材W后的這一時刻對應。該同步化操作例如通過工作臺和滑塊同步化插值部分159a而被執(zhí)行的。設在連桿機構1、滑塊6或類似物中的合適的探測裝置能夠探測到?jīng)_模31已經(jīng)到達與剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP。
與剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP(圖24)和與上表面接近的高度TD都是位于板材W表面上方的設定額外距離處的高度。設定額外距離能夠任意設定。對于與剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP的設定額外距離可以與對于與上表面接近的高度TD的設定額外距離取不同的值。板材W表面的位置可以通過在加工程序155中設定的關于板材厚度的信息獲得。板材W的表面位置例如可以為由該電機驅動的連桿式壓力機制造的最厚板材的表面位置，并可以具有固定值。
設在板材移動控制裝置157、并行同步控制裝置159或解碼執(zhí)行裝置156中的加工程序155具有預讀取功能，該預讀取功能用于通過板材移動控制裝置157產(chǎn)生板材移動速度分布模型，以及用于通過并行同步控制裝置159產(chǎn)生滑塊軸電機速度分布模型。例如，當板材移動控制裝置157或滑塊軸控制裝置158根據(jù)正被執(zhí)行的一塊加工程序155而分配脈沖時，作為對加工程序155的預讀程序塊中指令的響應而產(chǎn)生板材移動速度分布模型或滑塊軸電機速度分布模型。
圖26表示的是加工程序155結構的實例。如圖26所示，加工程序155由一系列順序執(zhí)行的程序塊B構成。一個或更多指令例如板材移動指令Ba或模具指令Bb在每個程序塊B中被給以了描述。板材移動指令Ba通過用于表示移動方向的代碼(X，Y或類似字符)描述移動。對于沖床，在大部分情況下，板材移動指令Ba使得即將被沖壓的板材的一部分被移動到滑塊位置。因此，在該實例中，包括板材移動指令Ba的程序塊B意味著沖壓加工是在板材移動后執(zhí)行。在這種情況下，對于在板材移動之后而不會引起任何沖壓加工的程序塊B，板材移動指令Ba緊跟著由M代碼或類似代碼表示的指令，用于禁止沖壓加工。因此，除非將非沖壓指令加入程序塊B中，否則圖23中的解碼執(zhí)行裝置56認為來自加工程序155并包括板材移動指令Ba(圖26)的程序塊B包括沖壓指令。
如圖25所示，參照圖23描述的控制裝置152的板材移動控制裝置157、滑塊軸控制裝置158和并行同步控制裝置159由組成控制裝置152的計算機152A、板材移動和沖壓加工控制程序170構成。板材移動和沖壓加工控制程序170可以存儲在存儲介質171中，程序170可以通過計算機152A的存儲介質讀取裝置(圖中未示出)從該存儲介質中讀取。存儲介質171是例如光盤或磁盤。作為一種替代性方法，板材移動和沖壓加工控制程序170可以存儲在另一個計算機中，該計算機可以通過通訊線路向計算機152A提供程序170。
下面對板材移動和滑塊動作之間的關系進行描述，它們均由控制裝置152控制。假定板材以圖28A左端所示的速度曲線VM1移動時，解碼執(zhí)行裝置156(圖23)從圖27所示的加工程序中預讀取程序塊B。此時，工作臺定位間距，也即板材到下一加工點的移動距離，從程序塊B中被解碼出來。以設定的最大速度及加速和減速時間常數(shù)為基礎，板材移動控制裝置157的定位速度分布模型生成部分157a根據(jù)是哪一個板材被移動經(jīng)過解碼出的板材移動距離而產(chǎn)生速度曲線VW。速度曲線VW通常為梯形，但是如果移動距離較短，其為三角形。隨后板材移動控制裝置157使用預定的時間點而使脈沖分配部分157b根據(jù)產(chǎn)生的速度曲線VM分配脈沖，以允許板材移動裝置29移動板材。該移動基于圖28A左端的第二速度曲線VW2。預定的時間點即是當探測裝置(圖中未示出)探測到如下內(nèi)容的時刻，即在通過升降滑塊6而執(zhí)行的最終操作之后，沖模31到達高度DP，所述高度DP與沖模31剛剛離開板材W后的這一時刻對應。
一旦定位速度分布模型生成部分157a產(chǎn)生速度曲線VW2，并行同步控制裝置159就使用工作臺和滑塊同步化插值部分159a計算板材移動所需要的時間。并行同步控制裝置159也使用滑塊軸電機速度分布模型生成部分159b產(chǎn)生滑塊軸電機速度分布模型VP。電機速度分布模型VP是用于板材非接觸時的電機速度分布模型VP1和用于板材接觸時的電機速度分布模型VP2的組合，其中電機速度分布模型VP1與這種動作對應，即沖模31離開板材上表面、經(jīng)過上止點TDC而到達與板材W的上表面接近的高度TP后，其從高度DP(圖24)移動，所述高度DP與沖模從板材上表面剛剛離開后的這一時刻對應，電機速度分布模型VP2緊接著電機速度分布模型VP1，并與這種動作對應，即沖模31從與上表面接近的高度TP移動、經(jīng)過上止點BDC而到達高度DP對應，所述高度DP與沖模剛剛離開后的這一時刻對應。在圖28中電機速度分布模型VP與時間T1對應。
用于板材非接觸時的電機速度分布模型VP1被產(chǎn)生，以使這種動作在板材移動時間內(nèi)正確地被完成，即從與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP移動到與上表面接近的高度TP。上述電機速度分布模型的產(chǎn)生是根據(jù)預置的最大速度Vm及加速和減速時間常數(shù)而進行的。產(chǎn)生的電機速度分布模型VP1是這樣的，即在與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP(圖28)處速度為最大值Vm，隨后逐漸降低，然后保持在恒定速度，并在與上表面接近的高度TP處又增大到最大值Vm。用于板材非接觸時的滑塊軸電機速度分布模型VP1為基本倒置的梯形。如果板材移動時間較短，則滑塊動作時間也較短。從而，速度分布模型VP1就會沒有恒速分布模型VPb而呈現(xiàn)V型形式。用于板材接觸時的滑塊軸電機速度分布模型VP2表現(xiàn)為固定不變的最大速度Vm。
在這種情況下，產(chǎn)生的滑塊軸電機速度分布模型VP被輸出到滑塊控制裝置158。在用于最后一個沖壓加工的滑塊軸電機速度分布模型VP結束之后，滑塊軸控制裝置158根據(jù)產(chǎn)生的滑塊軸電機速度分布模型VP通過分配脈沖而驅動電機。當沖模31在沖壓加工之后到達高度DP時，最后的滑塊軸電機速度分布模型VP結束，所述高度DP與沖模31剛剛離開板材W之后的這一時刻對應。因此，基于當前滑塊軸電機速度分布模型VP的控制是在與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP之后被執(zhí)行的。在順序預讀取加工程序155的程序塊B過程中，這種控制被反復執(zhí)行。
這種控制使得下述操作得以執(zhí)行。也即，滑塊驅動電機13一直沿著一個方向轉動。在這種情況下，如圖23B所示，連桿機構1的曲柄軸2也就一直沿著一個方向轉動。在滑塊從與上表面接近的高度TD下降到下止點BCD的過程中，滑塊6在板材W上執(zhí)行沖壓加工。在與上表面接近的高度TD上，滑塊速度優(yōu)選適合于進行沖壓加工。在滑塊下降到下止點BDC的過程中及從下止點BDC上升到與沖模剛剛離開后的這一時刻相對應的高度DP的過程中，始終保持該優(yōu)選速度。而且，在這些操作中，板材W保持在停止狀態(tài)。
一旦沖模31上升到與沖模剛剛離開后的時刻對應的高度DP，板材移動裝置29就開始移動板材W。一旦板材移動被完成，沖模31就會到達與上表面接近的高度TD。因此，在板材移動過程中，提供了這樣的同步控制，即滑塊動作能夠完成而不會使模具與板材W接觸。這消除了無用的等待時間，從而使周期時間最小化。而且，周期時間能夠減小而不需要更換曲柄軸3。
而且，在曲柄軸3被沿著一個方向轉動而將沖模從高度DP提升到高度TD之后，滑塊軸控制裝置158根據(jù)由并行同步控制裝置159提供的速度分布模型VP試圖避免停止滑塊6，其中所述高度DP與沖模剛剛離開后的這一時刻對應，而所述高度TD與上表面接近。也就是說，如果板材移動所需時間比設定時間短，并行同步控制裝置159提供的速度分布模型VP則能夠避免電機13的速度降至零。這就減少了作用在沖壓驅動伺服電機13上的加速度載荷，從而使得加速和減速能量最小化。進而又會減小周期時間，也即增大撞擊頻率和節(jié)省沖壓驅動能量。例如，如圖29B中的對比實例所示，與在板材移動停止之前的某一預定時間而開始進行沖壓加工的這種控制相比，為了驅動滑塊不需要大的加速度或減速度。從而防止了驅動電機需要更大的用于加速和減速的能量。
在產(chǎn)生電機速度分布模型VP的過程中，并行同步控制裝置159均為加速和減速過程設定了恒定加速度。因此，構成控制裝置152的計算機152A對電機速度分布模型VP進行計算的計算量就會較小。在這種情況下，計算能夠由相對簡單的計算機快速執(zhí)行。
而且，電機速度分布模型VP為梯形形式，具有恒速分布模型部分VPb。因此，當沒有沖壓加工執(zhí)行時，速度不需要迅速改變，進而滑塊6就能夠被平穩(wěn)地升降。從而，能夠減弱振動和沖擊。
在上述實施例中，電機速度分布模型VP為梯形形式，從而進行的是線性加速和減速。然而，電機速度分布模型VP可以更改為曲線加速和減速(所謂的S型加速和減速)。
下面參照附圖還對本發(fā)明的另一個實施例進行描述。
圖30是該伺服電機驅動的連桿式壓力機中的連桿機構的分解主視圖。
圖32A至32D表示的是用在該伺服電機驅動的連桿式壓力機中并由滑塊6驅動的各種沖模的實例。
圖32A表示的是沖壓加工模具的一個實例，其中具有沖模31和模具32。
圖32B表示的是成型模具。上模31B具有內(nèi)凹成型模具表面31Ba。下模32B具有凸起成型模具表面32Ba。上模31B被滑塊6(圖1)降低，從而在上下模31B和32B的成型表面31Ba和32Ba之間的板材工件W上形成成型部分Wa。
圖32C表示的是一種轉動模具的實例。上模31C和下模32C分別具有加工輥31Ca和32Ca，每個加工輥繞著與模具的中心軸線正交的軸線轉動。上模31C被滑塊6降低到預定高度的位置，以便將板材工件W夾在兩個加工輥31Ca和32Ca之間。從而在板材工件W中形成了槽狀成型部分。加工輥31Ca和32Ca可以將板材工件W夾在它們之間而對板材工件進行切割。
圖32D表示的是一種剪切加工模具的實例。上模31D具有切割模具31Da，下模32D是板材工件W放在上面的工作臺。上模31D被滑塊6降低到預定高度的位置，以將剪切模具31Da向下切入到板材工件W的板厚中間位置處。然后，進給板材工件W，以在板材工件W中切割出槽Wb。
模具31B至32D和32B至32D安裝在上述模具支承裝置28上。例如，模具31B至31D安裝在轉臺28a上，模具32B至32D安裝在轉臺28b上，所述轉臺28a和28b構成模具支承裝置28。
現(xiàn)參照圖30對控制系統(tǒng)進行描述。該伺服電機驅動的連桿式壓力機具有伺服控制裝置261，用于控制伺服電機13，以便能將滑塊6停止在其升降沖程內(nèi)的任意位置處。伺服電機控制裝置261例如由構成數(shù)字控制裝置的計算機和類似裝置構成，計算機或類似裝置用于控制整個伺服電機驅動的連桿式壓力機。伺服電機控制裝置261能夠在非停止操作模式M1和下降停止操作模式M2之間切換伺服電機13的操作，在所述操作模式M1中伺服電機13在下降過程中不能被停止，而在所述操作模式M2中伺服電機13在滑塊6下降過程中可被停止。提供的加工切換裝置262用于向伺服電機控制裝置261提供指令，以在非停止操作模式M1和下降停止操作模式M2之間切換伺服電機13的操作。加工切換裝置262可以由例如構成上述數(shù)字控制裝置的計算機或設在操作面板上的切換開關構成。
在下降停止操作模式M2中，當伺服電機13在被沿著轉動方向轉動時，伺服電機控制裝置261在滑塊6的下降過程中能夠使伺服電機13停止，從而能夠使滑塊停止在其升降沖程內(nèi)的任意位置處，其中當伺服電機轉動時，由于連桿機構1所具有的特性，滑塊6在下降過程中移動速度比上升過程中的移動速度低。而且，在下降停止操作模式M2中，在伺服電機停止之后，伺服電機就沿著相反方向轉動。也即，電機被停止并且在滑塊到達下止點之前反向轉動。在該反向轉動后，當滑塊6到達上止點TDC或預定上升位置時，電機又被反向轉動，也即其被切換到原始的轉動方向。
這種伺服電機驅動的連桿式壓力機使用伺服電機13作為驅動源，因此能夠將滑塊6停止在任意位置處。因為電機的這些特性和使用了用作伺服電機控制裝置261的電機控制裝置，而其中電機控制裝置又能夠控制伺服電機13以將滑塊6停止在其升降沖程內(nèi)的任意位置，因此盡管該實施例是連桿型的，其也能夠將滑塊6停止在任意位置，從而能夠執(zhí)行不同類型的加工。例如，能夠執(zhí)行圖32B中的成型加工，能夠使用圖32C中的轉動模具31C和32C而進行加工，或使用圖32D中的切割模具31Da切出槽Wb。如果執(zhí)行圖32B中的成型加工，則可以通過控制滑塊6的停止位置以改變上模31B的下降停止位置而改變形成在板材工件W上的成型部分Wa的凸出高度。在這種情況下，在滑塊6停止之后，伺服電機13的轉動方向被顛倒，用于提升滑塊6。
如果執(zhí)行這些加工類型中的任意一種，其中滑塊6在下降過程中被停止，由于滑塊6在下降動作過程中會被停止而又以較低速度移動，那么在伺服電機13的每單位的轉動內(nèi)滑塊僅下降較短距離。因此，能夠對滑塊6的停止位置給以更精確地控制，從而使得較小范圍內(nèi)的控制成為可能，并能夠進行更為精密的加工。
如果執(zhí)行滑塊6在下降過程中被停止的操作，則在停止之后，伺服電機控制裝置261就會提供這樣的控制，即使伺服電機13的轉動方向反向。在這種情況下，如圖31所示，伺服電機13在部分U內(nèi)往復轉動，U部分與伺服電機13的一個轉動過程的一部分對應。從而使得這種操作成為可能，即滑塊不會被降低到下止點。也可以執(zhí)行這種操作，即滑塊6被允許等待在等待高度，而不是上升到上止點。
通過切換伺服電機控制裝置261的操作模式，加工切換裝置262能夠在兩種操作模式之間切換模具類型，在其一操作模式中滑塊6在下降過程中會被停止，在另一操作模式中滑塊6在下降過程中不會被停止。從而，能夠提供這種控制，即能夠自由地在這些加工類型中進行切換。
伺服電機13的使用能夠使電機速度自由地改變。在滑塊6的升降沖程過程中，電機速度也能夠改變，從而能夠根據(jù)各種不同需要使得加工得以完成。也即，如果伺服電機13以勻速轉動，則基于由曲柄件2、搖動連桿5、約束連桿8和類似物構成的連桿機構操作的速度曲線用作作為觀測的基本速度曲線，并且電機速度可以變化。例如，沖模31與板材工件W接觸時的電機速度被降低，以便使加工能夠更安靜地進行。作為一種替代性方法，上升速度能夠進一步增加。
現(xiàn)參照附圖對本發(fā)明的另一實施例進行描述。圖33是該連桿式?jīng)_床中的連接機構的視圖和用于表示控制系統(tǒng)設計機構的框圖的組合。
在圖33中，控制裝置341用于控制整個連桿式?jīng)_床，并且由計算機化的數(shù)字控制裝置和可編程控制器構成，其中數(shù)字控制裝置和可編程控制器都由加工程序(圖中未示出)控制?？刂蒲b置341具有用于每個軸線的控制裝置，用于驅動滑塊6的升降或控制工件進給裝置29。這些控制裝置其中一個是滑塊軸控制裝置343。滑塊軸控制裝置343用于控制電機13，而電機13用于驅動連桿機構1的曲柄軸。滑塊軸控制裝置343具有電機轉動方向控制裝置344，用于在正向和反向之間切換電機13的轉動，電機轉動速度控制裝置345用于控制電機13的轉動速度。
控制裝置341具有加工類型選擇裝置342。電機轉動方向控制裝置344根據(jù)加工類型選擇裝置342選擇的加工類型而在正向和反向之間切換電機13的轉動。加工類型選擇裝置342選擇一種沖壓加工質量的類型，目的是提供表示選擇的是例如普通加工或高質量加工的信息。在該實例中，選擇包括普通加工、高質量加工及超高質量加工的三級別中的一個是可能的。
電機轉動方向控制裝置344根據(jù)加工類型選擇裝置342選擇的加工類型而在正向和反向之間切換電機13的轉動。如果加工類型選擇裝置342選擇普通加工作為加工類型，則電機轉動方向控制裝置344選擇電機13作正向轉動，也即在該轉動方向下轉動通過連桿機構1傳遞，從而使滑塊6的下降速度比其上升速度低。對于高質量加工，設置相反的轉動方向。如果加工類型選擇裝置342選擇超高質量加工，則電機轉動方向控制裝置344也要設置相反的轉動方向。
如果電機轉動方向控制裝置344設定這樣的轉動方向，即在該轉動方向下滑塊6的下降速度比其上升速度高，則電機轉動速度控制裝置345設有用于探測預定信息的功能，以增加電機的轉動速度，進而進一步增加滑塊6的下降速度。在控制電機增加其轉動速度進而進一步增加滑塊6的下降速度的過程中，電機轉動速度控制裝置345可以在與曲柄件2的一次轉動對應的所有部分中或僅在曲柄件2的一次轉動過程中的滑塊下降部分中增加速度。預定信息顯示例如加工類型選擇裝置342已經(jīng)選擇超高質量加工作為加工類型。
具體地講，加工類型選擇裝置342可以是加工程序中描述的加工類型選擇信息、設在參數(shù)設定裝置(圖中未示出)或類似裝置中的信息，或操作人員從操作面板輸入的信息。在加工程序中描述的加工類型選擇信息可以采用使用NC代碼或類似代碼的指令方式提供，或可以為屬性信息。沖壓加工質量類型只允許沖壓加工質量類型能被識別。作為一種替代性方法，控制裝置341可以識別關于板材的材料的信息、表面處理類型及與加工類型選擇信息類似的類似信息，并且可以將該信息傳遞給電機轉動方向控制裝置344。
下面對所述構造形式的控制裝置341的操作進行描述。當加工類型選擇裝置342選擇普通加工，則電機轉動方向控制裝置344正向轉動電機13。因此，如參照圖34A所作的上面描述，滑塊6在下降過程中的操作速度比上升過程中的操作速度低。
如果加工類型選擇裝置342選擇高質量加工，則電機轉動方向控制裝置344以相反方向轉動電機13。因此，如圖34B中的曲線Ha所示，滑塊6的下降速度增大。從而，高質量的加工能夠得以完成。也即，沖壓加工能夠在幾乎沒有毛刺的情況下完成。然而，在這種情況下，不能獲得大的壓力載荷，因此不能對具有較大板厚的板材工件進行沖壓。此外，需要形成較大直徑孔的沖壓加工也不能進行。
因此，可以自由地選擇普通加工或高質量加工，在所述普通加工中，具有較大板厚的板材工件能夠進行沖壓加工或具有較大直徑的孔也能夠形成，所述高質量加工盡管受到效率、板厚、孔徑或類似因素的限制，但其仍能夠完成高質量加工。
當加工類型選擇裝置342選擇超高質量加工，電機轉動方向控制裝置344以相反轉動方向轉動電機13。電機轉動速度控制裝置345增大轉動速度，以進一步增加滑塊6的下降速度。圖34B中的曲線Hb表示的是在這種情況下的滑塊6的速度曲線?；瑝K6下降速度更快，就能進行更高質量的加工。在這種情況下，需要給板厚和孔徑施加更為嚴格的限制。然而，如果它們在對應的許可范圍之內(nèi)，高質量的加工就能夠完成。
本發(fā)明的電機驅動的連桿式壓力機采用具有曲柄件、搖動連桿、連接桿及約束連桿的連桿機構。因此，即使使用輸出功率相對較小的電機，也可以執(zhí)行重壓載荷的加工，并能改善加工周期時間。而且，即使采用的是連桿機構，由于采用了用于控制電機的轉動以便能以可控方式傳遞滑塊升降動作的驅動傳遞系統(tǒng)，從而能將電機產(chǎn)生的旋轉驅動傳遞給連桿機構的曲柄軸。也即，該驅動傳遞系統(tǒng)不包括任何部件例如用于施加慣量的飛輪。因此，能夠正確而且容易地對該電機驅動的連桿式壓力機進行控制。
如果該電機使用的是伺服電機，則能夠自由地控制操作速度，從而能夠在充分利用該連桿式壓力機優(yōu)點的情況下完成各種類型的加工。
如果該電機驅動的連桿式壓力機被用于沖床，當滑塊升降沖程中的下降過程的中間部分被用作滑塊的升降沖程部分，而滑塊的升降沖程部分用于沖壓板材工件，則能夠在板材工件的底面之下設置足夠大的沖程。從而保證了沖壓廢料能夠下落。
權利要求
1.一種電機驅動的連桿式壓力機，包括電機；連桿機構，其用于通過驅動傳遞系統(tǒng)而將電機輸出的旋轉動作轉換為直線動作；以及滑塊，其安裝在所述連桿機構下面，用于基于上述直線動作而升降以便進行壓制操作，所述連桿機構包含曲柄件，其具有曲柄軸和偏心軸部分；搖動連桿，其具有位于一個三角形的頂點上并被用作可轉動連接件的第一至第三連接部分，其中第一連接部分連接在所述曲柄件的偏心軸部分上；連接桿，其具有分別連接在所述第二連接部分上和所述滑塊上端上的相反端；以及約束連桿，其具有可轉動地連接在機架上的近端及連接在所述搖動連桿的所述第三連接部分上的前端，所述約束連桿用于約束所述搖動連桿的搖擺運動，從而當所述曲柄軸沿著一個方向以固定速度轉動時，滑塊的下降動作比滑塊的上升動作慢，所述驅動傳遞系統(tǒng)用于控制電機的轉動，以將所述電機產(chǎn)生的旋轉驅動傳遞給所述曲柄軸，從而能夠對滑塊的升降動作進行控制；壓力機中設有連桿轉動中心變化裝置，其用于改變所述約束連桿的近端的轉動中心位置；所述滑塊位于所述曲柄軸的正下方。
2.如權利要求1所述的電機驅動的連桿式壓力機，其特征在于所述連桿轉動中心變化裝置由旋轉運動件和致動器構成，所述旋轉運動件將所述約束連桿的近端可轉動地支承在所述旋轉運動件的偏心部分上，所述致動器用于旋轉移動所述旋轉運動件。
3.如權利要求2所述的電機驅動的連桿式壓力機，其特征在于設有與變化相對應的電機角度控制裝置，其用于在所述連桿轉動中心變化裝置執(zhí)行變化操作時驅動所述電機，以將所述曲柄軸轉動預定角度。
4.如權利要求1所述的電機驅動的連桿式壓力機，其特征在于設有與變化相對應的電機角度控制裝置，其用于在所述連桿轉動中心變化裝置執(zhí)行變化操作時驅動所述電機，以將所述曲柄軸轉動預定角度。
5.一種連桿式?jīng)_床，包括電機；連桿機構，其用于通過驅動傳遞系統(tǒng)而將電機輸出的旋轉動作轉換為直線動作；以及滑塊，其安裝在所述連桿機構下面，用于基于上述直線動作而升降以便進行壓制操作，所述連桿機構包含曲柄件，其具有曲柄軸和偏心軸部分；搖動連桿，其具有位于一個三角形的頂點上并被用作可轉動連接件的第一至第三連接部分，其中第一連接部分連接在所述曲柄件的偏心軸部分上；連接桿，其具有分別連接在所述第二連接部分上和所述滑塊上端上的相反端；以及約束連桿，其具有可轉動地連接在機架上的近端及連接在所述搖動連桿的所述第三連接部分上的前端，所述約束連桿用于調(diào)節(jié)所述搖動連桿的搖擺；所述沖床包括加工類型選擇裝置和電機轉動方向控制裝置，所述加工類型選擇裝置用于選擇沖壓質量的類型，所述電機轉動方向控制裝置用于根據(jù)所述加工類型選擇裝置選擇的加工類型而在正向和反向之間切換所述電機；所述滑塊位于所述曲柄軸的正下方。
6.如權利要求5所述的連桿式?jīng)_床，其特征在于所述驅動傳遞系統(tǒng)用于控制電機的轉動，以將所述電機產(chǎn)生的旋轉驅動傳遞給所述曲柄軸，從而能夠對滑塊的升降動作進行控制，并且所述電機是伺服電機。
7.如權利要求6所述的連桿式?jīng)_床，其特征在于設有電機轉動速度控制裝置，在所述電機轉動方向控制裝置已設置了這樣的電機轉動方向，即所述滑塊在下降過程中的移動速度比上升過程中的移動速度大時，所述電機轉動速度控制裝置增加電機的轉動速度，以進一步增加滑塊的下降速度。
全文摘要
公開了一種連桿式壓力機，包括電機；連桿機構，其通過驅動傳遞系統(tǒng)而將電機的旋轉動作轉換為直線動作；滑塊，其安裝在連桿機構下面，用于基于上述直線動作而升降。連桿機構包含曲柄件，其具有曲柄軸和偏心軸部分；搖動連桿，其具有位于一個三角形的頂點上并被用作可轉動連接件的第一至第三連接部分，其中第一連接部分連接在曲柄件的偏心軸部分上；連接桿，其具有分別連接在第二連接部分上和滑塊上端上的相反端；約束連桿，其具有可轉動地連接在機架上的近端及連接在搖動連桿的第三連接部分上的前端。壓力機中設有連桿轉動中心變化裝置，其用于改變約束連桿的近端的轉動中心位置；所述滑塊位于曲柄軸的正下方。
文檔編號H02K7/06GK1970281SQ20061014641
公開日2007年5月30日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權日2002年5月1日
發(fā)明者長江正行 申請人:村田機械株式會社