用于壓制工件的壓力機(jī)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及借助于壓力機(jī)對工件進(jìn)行壓制，其中通過控制設(shè)備(50)考慮到通過位置測量設(shè)備所確定的位置值來控制的工作循環(huán)包括壓制沖程、解壓操作和受控返回沖程，其中a)在壓制沖程中，第一傳送設(shè)備將介質(zhì)(M)從介質(zhì)儲存器(5)傳送到第一部分腔室(31)中以便建立液壓壓制壓力，并且閥(4)被關(guān)閉且壓制工具被抵著工件壓制，b)在解壓操作中，閥被關(guān)閉且第一傳送設(shè)備被關(guān)掉或切換到低轉(zhuǎn)矩模式，c)在受控返回沖程中，第二傳送設(shè)備將液壓介質(zhì)從介質(zhì)儲存器(5)傳送到第二部分腔室中并且閥被再次關(guān)閉，使得工作主體和柱塞被再次提升返回到初始位置或者還返回到另一初始位置，并且經(jīng)過打開的閥(4)排出的液壓介質(zhì)(M)流出第二部分腔室并進(jìn)入介質(zhì)儲存器。
【專利說明】用于壓制工件的壓力機(jī)和方法
[0001]描述
[0002]本發(fā)明涉及用于壓制工件的壓力機(jī)以及用于壓制工件的方法。
[0003]在冷成型特別是在金屬片成型的情況下或者在熱成型特別是在鍛造金屬可鍛造材料的情況下，用于壓制工件的各種成型機(jī)(壓力機(jī))(例如參見，VD1-LexikonBand Produktionstechnik Verfahrenstechnik[Production Engineering ProcessEngineering],出版社:Hiersig, VD1-Verlag, 1995，第 1107 to 1113 頁)是已知的。至少一個滑動件(StoBel)和壓力機(jī)的第一壓制工具被驅(qū)動器驅(qū)動并相對于壓力機(jī)的第二壓制工具運動，使得工件可以在壓制工具之間通過壓制力成形。
[0004]通常以行程-相關(guān)的方式操作的機(jī)械壓力機(jī)使用諸如伺服馬達(dá)驅(qū)動器的機(jī)械驅(qū)動器以及諸如偏心驅(qū)動機(jī)構(gòu)(偏心壓力機(jī))或肘桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)(肘桿壓力機(jī))的非常大范圍的傳動機(jī)構(gòu)。成型力或滑動力取決于滑動件的行程或位置。
[0005]機(jī)械壓力機(jī)的機(jī)械部件由于壓制操作期間產(chǎn)生的強(qiáng)力而經(jīng)受相當(dāng)大的應(yīng)變，因此其性能被限制。通常另外需要對滑動件的重量補(bǔ)償。
[0006]通常以力-相關(guān)的方式操作的液壓壓力機(jī)使用借助于液壓介質(zhì)例如油或水的液壓驅(qū)動器，其壓力能量被在液壓缸中運轉(zhuǎn)的活塞轉(zhuǎn)變成機(jī)械成型功?；瑒恿?yīng)于液壓壓力和活塞表面的乘積并且在很大程度上獨立于滑動件的位置?；钊囊簤候?qū)動器可以是具有馬達(dá)-驅(qū)動的可控泵(例如參見DE 196 80 008 Cl)的直接泵驅(qū)動器或者還可以是具有壓力聚集器和用于在壓力聚集器中產(chǎn)生壓力的馬達(dá)-驅(qū)動泵的液壓聚集驅(qū)動器。對于產(chǎn)量-調(diào)節(jié)液壓泵的技術(shù)和能量支出仍然是相當(dāng)高的。用于輸出調(diào)節(jié)的液壓泵的技術(shù)和能量花費仍然是相當(dāng)高的。
[0007]因此，本發(fā)明的目的在于使得可利用新的壓力機(jī)和新的壓制方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的壓力機(jī)和根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法來獲得。本發(fā)明的有利構(gòu)型和另外的改進(jìn)將從從屬權(quán)利要求變得明顯。
[0009]運動曲線特別地指行程/時間曲線或速度/時間曲線或速度/行程曲線或力/時間曲線或力/行程曲線。
[0010]在下面基于示例性實施方式更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。而且對附圖做出參考，在附圖中:
[0011]圖1示出了具有偏心驅(qū)動機(jī)構(gòu)的液壓壓力機(jī)，在該情況下，工作活塞在回路圖中處于上位置中，
[0012]圖2示出了根據(jù)圖1的壓力機(jī)，在該情況下，工作活塞處于下位置中，
[0013]圖3示出了具有用于工作活塞的泵驅(qū)動機(jī)構(gòu)的液壓壓力機(jī)，其中工作活塞在回路圖中處于上位置中，以及
[0014]圖4示出了根據(jù)圖3的壓力機(jī)，在該情況下，工作活塞處于下位置中，
[0015]在每種情況下附圖都是示意性的。在圖1到4中，相應(yīng)的部件和變量設(shè)有相同的
參考數(shù)字。
[0016]在根據(jù)圖1到4的液壓壓力機(jī)I的所有示例性實施方式中，所述壓力機(jī)I包括滑動件10和具有液壓工作活塞2的液壓滑動驅(qū)動單元1，液壓工作活塞2相對于工作軸線A在充滿液壓介質(zhì)M的相關(guān)液壓缸或工作缸3中是液壓地軸向可移動的。工作活塞2的第一活塞區(qū)域21在其外徑方面調(diào)整到工作缸3的內(nèi)徑并與工作缸3的內(nèi)表面封閉，第一活塞區(qū)域21在該情況下將工作缸3的下部缸空間32與上部缸空間31以壓力密封的方式隔離-至少在泄漏容限內(nèi)。工作活塞2的被配置成在外徑方面比第一活塞區(qū)域21小并且在這里形成為活塞桿的第二活塞區(qū)域22延伸穿過下部缸空間32，使得只有下部缸空間32的環(huán)繞第二活塞區(qū)域22的環(huán)形或中空圓柱形區(qū)域充滿液壓介質(zhì)M。
[0017]工作活塞2使壓力機(jī)I的結(jié)合或緊固在工作活塞2上的滑動件10移動，在滑動件10上定位壓制工具15。因此，壓制工具15可以以單獨的工作步驟在壓制運動中或者在壓制方向P上朝著定位在第二壓制工具(未示出)上的待壓制工件(未示出)移動，并且在隨后的返回運動中從該處后退或與壓制方向相反地移動。
[0018]在工作活塞2沿著工作軸線A的在壓制方向P上進(jìn)行的向前運動的情況下，上部缸空間31的體積Vl增加且下部缸空間32的體積V2減小，并且在工作活塞2的與壓制方向P相反的返回運動的情況下，上部缸空間31的體積Vl減小且下部缸空間32的體積V2再次增加。
[0019]圖1示出了工作活塞2的上位置，在該情況下，第一活塞區(qū)域21具有距工作缸3的上壁的距離xl，并且圖2示出了工作活塞2的下位置，在該情況下，第一活塞區(qū)域21具有距缸3的上壁的距離x2，其中差ΛΧ=Χ2-Χ1代表工作活塞2沿著工作軸線A的最大工作沖程或最大行程。在最大工作沖程為ΛΧ的情況下，相應(yīng)的體積差在上部缸空間31中為Λ Vl=AxAl，其中Al為工作活塞2的活塞區(qū)域21的上部有效橫截面的表面積，且相應(yīng)的體積差在下部缸空間32中為AV2=AX Α2，其中Α2為工作活塞2的活塞區(qū)域21的環(huán)狀地圍繞活塞區(qū)域22的下部有效橫截面的表面積。結(jié)合到工作活塞2的滑動件10相應(yīng)地行進(jìn)在上位置zl (在工作活塞的距離xl的情況下)和下位置ζ2 (在工作活塞2的距離χ2的情況下)之間的軸向距離或垂直沖程，該軸向距離或垂直沖程相應(yīng)于滑動件10的最大垂直工作沖程 Δζ=ζ2_ζ1。
[0020]一般地說，滑動驅(qū)動單元I包括工作主體，工作主體在被在該示例性實施方式中形成為工作缸3的工作腔室中被液壓地引導(dǎo)，并且在該示例性實施方式中形成為將工作腔室分為第一子腔室和第二子腔室的驅(qū)動活塞2，第一子腔室優(yōu)選為上部子腔室，第二子腔室優(yōu)選為下部子腔室。本發(fā)明不限于在工作腔室及其子腔室和工作活塞的示例性實施方式中所描繪的形成和布置。例如，偏離圓柱形的橫截面、水平運動布置或者還有不同形式的工作主體或用于聯(lián)合加工工件的具有相應(yīng)滑動件的多個工作主體和工作腔室的例如星狀的或者以90°相交的布置也是可能的。
[0021]可控閥4液壓地連接到上部缸空間31，該可控閥4連接在上部缸空間31和用于液壓介質(zhì)M的介質(zhì)儲存器5之間。用于打開和關(guān)閉閥4的控制連接件被指定為SI和S2。在閥4的打開狀態(tài)下，介質(zhì)M可以根據(jù)目前的壓力差從介質(zhì)儲存器5流動或流到介質(zhì)儲存器5中，但是在閥4的關(guān)閉狀態(tài)下不能流動。
[0022]伺服泵6的傳送單元60另外液壓地連接在介質(zhì)儲存器5和上部缸空間31之間。伺服泵6和上部缸空間31之間的液壓連接線以36指代。傳送單元60，例如螺旋輸送機(jī)或傳送泵輪或內(nèi)部齒輪泵的內(nèi)部齒輪，可以借助于伺服馬達(dá)61的輸出軸62驅(qū)動且實際上通過使伺服馬達(dá)61的輸出軸62的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)而在兩個傳送方向上驅(qū)動,如所不出的。伺服馬達(dá)61經(jīng)由電力線56連接到電轉(zhuǎn)換器(elektrischen Umrichter) 55,電轉(zhuǎn)換器55進(jìn)而經(jīng)由電力線53連接到控制設(shè)備50。
[0023]另外的伺服泵7經(jīng)由液壓連接線37連接到工作缸3的下部缸空間32。第二伺服泵7的傳送單元70連接在連接線37和介質(zhì)儲存器5之間，該傳送單元70再次被伺服馬達(dá)71經(jīng)由輸出軸62而在傳送方向上驅(qū)動，以便是可切換的，其中特別地，伺服馬達(dá)71的旋轉(zhuǎn)方向可以反向。伺服馬達(dá)71經(jīng)由電力線57連接到轉(zhuǎn)換器55。
[0024]分配給前部缸空間32的壓力傳感器14連接到連接線37，該壓力傳感器14經(jīng)由線54連接到控制設(shè)備50。
[0025]除非另外指出，否則電力線在圖1到4中以虛線標(biāo)示且液壓線以實線標(biāo)示且機(jī)械連接同樣地以實線標(biāo)示。術(shù)語線或控制線包括有線連接和無線，即光纖或無線電支持的，傳輸或連接通路。
[0026]止回閥44在每種情況下另外連接到液壓連接線36、37和39，該止回閥44連接到介質(zhì)儲存器5且相應(yīng)的伺服泵6、7、17被保護(hù)以免于空轉(zhuǎn)。
[0027]最終，上部缸空間31和下部缸空間32在每種情況下分配有超載安全設(shè)備13，超載安全設(shè)備13連接到介質(zhì)儲存器5并限制液壓壓力以保護(hù)暴露于液壓壓力的部件免于過載。
[0028]在根據(jù)圖1和2的示例性實施方式中，工作缸3的上部缸空間31在液壓連接中經(jīng)由連接通道38連接到用于工作活塞2的驅(qū)動單元8的驅(qū)動缸80的驅(qū)動缸空間82。驅(qū)動缸空間82和連接通道38同樣地充滿液壓介質(zhì)M。
[0029]液壓空間82的體積V3可以通過在驅(qū)動缸80中軸向地可移動的驅(qū)動活塞81而改變且可以通過偏心單元9的連接桿特別是搖桿98驅(qū)動。連接桿98將驅(qū)動活塞81機(jī)械地連接到偏心盤91上的偏心件92。在偏心盤91圍繞旋轉(zhuǎn)角9旋轉(zhuǎn)的情況下，偏心件92的偏心軸線E圍繞偏心盤91的旋轉(zhuǎn)軸線D以半徑r偏心地運行。驅(qū)動馬達(dá)18，特別是具有高轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩馬達(dá)，被設(shè)置為用于偏心盤91的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動件，在驅(qū)動馬達(dá)18或傳動裝置19的可反向旋轉(zhuǎn)方向的情況下，該驅(qū)動馬達(dá)18優(yōu)選地經(jīng)由傳動裝置19驅(qū)動偏心盤91，且驅(qū)動馬達(dá)18經(jīng)由電力線58連接到轉(zhuǎn)換器55。
[0030]在根據(jù)圖1的位置中，偏心軸線E位于穿過旋轉(zhuǎn)軸線D的水平面H上且連接桿98在偏心件92和驅(qū)動活塞81之間大體上垂直地延伸。在根據(jù)圖2的位置中，偏心盤91還圍繞旋轉(zhuǎn)角Φ = 90°與偏心件92 —起旋轉(zhuǎn)，并且偏心軸線E現(xiàn)在位于延伸穿過旋轉(zhuǎn)軸線D的垂直面V上，且實際上在旋轉(zhuǎn)軸線D下面，使得連接桿98現(xiàn)在在偏心件92和驅(qū)動活塞81之間傾斜地延伸。然而，旋轉(zhuǎn)軸線D還可以精確地垂直定位在驅(qū)動活塞81的中心上方。
[0031]驅(qū)動活塞81的軸向運動由偏心單元9的該偏心運動引起。驅(qū)動活塞81距驅(qū)動缸80的下壁的距離在圖1中以yl指代且在圖2中以y2指代，其中yl>y2。圖1和圖2中的位置之間的差A(yù)y=yl-y2為驅(qū)動活塞81的最大工作沖程，并且該差一方面在驅(qū)動側(cè)上相應(yīng)于偏心件92圍繞旋轉(zhuǎn)角Φ= 90°的偏心旋轉(zhuǎn)，且另一方面在輸出側(cè)上相應(yīng)于工作活塞2的最大工作沖程Λ X且對應(yīng)地相應(yīng)于滑動件10的最大工作沖程Λζ。
[0032]最大工作沖程Ay以及還有可以獲得的壓制力或成形力取決于偏心件92的半徑r、選擇或設(shè)定的最大旋轉(zhuǎn)角度φ以及連接桿98的長度，這些全部在下面作為偏心參數(shù)來參考。相應(yīng)于該最大工作沖程Ay的驅(qū)動缸空間82的體積V3的體積差為AV3=Ay A3，其中A3為驅(qū)動活塞81的下部有效橫截面的表面積。
[0033]因此，介質(zhì)M中的壓力改變，和/或在體積V3通過驅(qū)動活塞81在圖1和2中的向下運動而減小的情況下介質(zhì)M從驅(qū)動缸空間82經(jīng)由連接通道38流動到工作缸3的下部缸空間31中或反之亦然。
[0034]驅(qū)動活塞81的表面A3通常被選擇為小于工作活塞2的上表面Al，其中比率根據(jù)期望的力傳遞確定，關(guān)于大體相同壓力的力傳遞與各自的表面成比例。
[0035]驅(qū)動單元8和偏心單元9以及驅(qū)動馬達(dá)18聯(lián)合地形成第一液壓傳送設(shè)備，該第一液壓傳送設(shè)備一方面液壓地連接到工作腔室的第一子腔室且另一方面連接到介質(zhì)儲存器，并且該第一液壓傳送設(shè)備可以關(guān)于其傳送方向反向并且表現(xiàn)為機(jī)械液壓混合動力驅(qū)動器。在增加成型力的情況下，該設(shè)計甚至或恰好在壓制行程的結(jié)束時提供了高的成型力(由于正弦運動學(xué)的變速傳動)，且該設(shè)計還特別地適合于壓縮或冷成型或?qū)⒒瑒蛹３衷谔囟ǖ牧?加載位置中，例如在熱處理(退火)的情況下，或者特別地適合于工件中的流動操作。伺服泵7是第二液壓傳送設(shè)備中的一種示例性實施方式，其一方面液壓地連接到工作腔室的第二子腔室且另一方面液壓地連接到介質(zhì)儲存器，并且可以關(guān)于傳送方向反向。
[0036]然而，伺服泵6形成第三液壓輸送設(shè)備，該第三液壓輸送設(shè)備一方面液壓地連接到工作腔室的第二子腔室且另一方面連接到介質(zhì)儲存器，并且該第一液壓輸送設(shè)備可以關(guān)于傳送方向反向。由伺服泵6形成的該第三液壓傳送設(shè)備主要地起補(bǔ)償液壓系統(tǒng)中的泄漏的作用(液壓系統(tǒng)中的泄漏由于受限制的沖程而只能通過偏心驅(qū)動器補(bǔ)償?shù)接邢薜某潭?，但是還可以在壓制期間另外被用于輔助設(shè)備或作為第一傳送設(shè)備的一部分。
[0037]在根據(jù)圖3和圖4的示例性實施方式中，代替作為第一輸送設(shè)備的偏心驅(qū)動器9和驅(qū)動單元8，伺服泵17設(shè)有傳送單元170，傳送單元170又被伺服馬達(dá)171通過輸出軸172驅(qū)動，伺服馬達(dá)171經(jīng)由線57連接到轉(zhuǎn)換器55，且傳送單元170可以在兩個傳送方向上操作。伺服泵17在一側(cè)經(jīng)由液壓連接線39連接到工作缸3的后部缸腔室31，且在另一側(cè)連接到介質(zhì)儲存器5。壓力傳感器12設(shè)置在連接線39中，用于測量連接線39中的壓力以及因此還有后部缸空間31的壓力，其中壓力傳感器12又經(jīng)由線52連接到控制設(shè)備50。第二傳送設(shè)備另外形成有伺服泵7。
[0038]因此，形成有伺服泵6的第三液壓傳送設(shè)備在根據(jù)圖3和4的該實施方式中起僅僅第一液壓傳送設(shè)備的輔助設(shè)備的作用，且在壓制期間在與此平行的連接中操作，使得傳送體積一起增加。
[0039]滑動件10 (或者還有工作活塞2)沿著工作沖程的軸向位置借助于相關(guān)的位置測量設(shè)備或者借助于經(jīng)由線51連接到控制設(shè)備50的行程測量傳感器11而測量。
[0040]控制設(shè)備50還經(jīng)由線59連接到可控閥4的控制連接件SI，以便將閥從打開狀態(tài)移動到關(guān)閉狀態(tài)或沒有全開的狀態(tài)，或反之亦然。
[0041]控制設(shè)備50被提供用于對成型機(jī)器的工作過程和個別部件的控制，特別是開環(huán)控制和/或閉環(huán)控制和/或監(jiān)控。
[0042]控制設(shè)備50經(jīng)由轉(zhuǎn)換器55控制(或者:執(zhí)行開環(huán)或閉環(huán)控制)第一液壓傳送設(shè)備(8、9)的驅(qū)動馬達(dá)18和第二液壓傳送設(shè)備的伺服馬達(dá)71或伺服泵7，并且經(jīng)由控制連接件SI控制可控液壓閥4，用于對在介質(zhì)儲存器5和工作腔室(3)的第一子腔室(31)之間以及在介質(zhì)儲存器5和工作腔室的第二子腔室(32)之間的液壓介質(zhì)的體積流量和壓力以及流動方向的自動開環(huán)或閉環(huán)控制。由控制設(shè)備50對液壓介質(zhì)的體積流量、壓力和流動方向的該控制根據(jù)滑動件10的借助于滑動位置測量設(shè)備11測量的滑動位置和根據(jù)滑動件的存儲或期望的運動曲線和/或可能地根據(jù)來自于用戶的輸入信息來執(zhí)行。因此，控制設(shè)備50在液壓打開的開環(huán)或閉環(huán)控制回路中操作且必須致動這兩種傳送設(shè)備，使得這兩種傳送設(shè)備彼此精確地協(xié)調(diào)。
[0043]轉(zhuǎn)換器55優(yōu)選地包括未更詳細(xì)地示出的臨時能量儲存器，傳送馬達(dá)中的至少一個通過在一個過程階段中發(fā)電而產(chǎn)生的電能量使用該臨時能量儲存器來臨時地存儲，并在隨后或以后的過程階段中用于傳送馬達(dá)中的至少一個傳送馬達(dá)的馬達(dá)操作，優(yōu)選地用于相應(yīng)的其他傳送設(shè)備的相應(yīng)的其他傳送馬達(dá)的馬達(dá)操作。特別地，轉(zhuǎn)換器的中間電路中或者結(jié)合到中間電路的電容器模塊或動能儲存器中的至少一個電容器可以用作轉(zhuǎn)換器的臨時能量儲存器。
[0044]由西門子在用于經(jīng)由伺服轉(zhuǎn)矩馬達(dá)(參見，可以在www.siemens, de/umformtechnik獲得的2008年的SM0T10N手冊E20001-A660-P620)直接驅(qū)動滑動件的伺服壓力機(jī)的SM0T10N控制單元中所使用的SINAMICS能量管理系統(tǒng)可以用作臨時能量儲存系統(tǒng)，該SINAMICS能量管理系統(tǒng)相應(yīng)地適合于本液壓壓力機(jī)的伺服驅(qū)動器(60、70、18、170)。
[0045]用于使用根據(jù)本發(fā)明特別地根據(jù)圖1和2或圖3和4的壓力機(jī)壓制工件的方法包括借助于控制設(shè)備50檢查的下列方法步驟或每個操作步驟或操作循環(huán)的子階段:
[0046]1.空轉(zhuǎn)(Freilauf)(或者:空轉(zhuǎn)沖程)；
[0047]2.壓制沖程；
[0048]3.壓力解除(或者:解壓操作)；
[0049]4.受控的返回沖程。
[0050]在工作活塞2以及因此的滑動件10的在第I點提到的空轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)沖程的情況下，工作活塞2在重力作用下在缸3中向下移動或下沉，同時閥4被控制設(shè)備50至少部分地打開，以便允許液壓介質(zhì)M的相對大的體積流流出介質(zhì)儲存器5并流動到上部缸空間31中，且被控制設(shè)備50、伺服泵7致動的第二輸送設(shè)備將介質(zhì)M泵出下部缸空間32并泵送到介質(zhì)儲存器5中?？蛇x擇地或另外，伺服泵6還可以將液壓介質(zhì)M泵送到上部缸空間31中。
[0051]控制設(shè)備50優(yōu)選地借助于轉(zhuǎn)換器55控制第二傳送設(shè)備、伺服泵7的傳送體積流量或傳送壓力，使得工作活塞2的運動被制動，或根據(jù)定義的運動曲線，特別是行程/時間曲線或速度/時間曲線或速度/行程曲線或力/時間曲線或力/行程曲線來還加速，其中工作活塞2在定義的起始點處以定義的移動曲線在設(shè)置在運動曲線或由此產(chǎn)生的時間內(nèi)運動。該起始點從根本上是最大工作沖程ΛΧ的兩個端點之間的任何期望點，其相應(yīng)于在滑動件10的最大工作沖程Λ ζ的兩個端點之間的滑動件10的起始點。
[0052]在根據(jù)圖3和圖4的不具有偏心單元的實施方式中，空轉(zhuǎn)沖程也可以被省略，即，用于工作沖程的起始點可以位于最頂部或者總的沖程可以等于工作沖程。
[0053]工作活塞2以及因此的滑動件10在空轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)沖程期間的運動通過控制設(shè)備50與位置測量設(shè)備11的位置值進(jìn)行對比，并且被控制閥4和伺服泵7以及如果適用的話則還有伺服泵6相應(yīng)地調(diào)整或調(diào)節(jié)。
[0054]用于工作沖程的起始點優(yōu)選為壓制工具15開始與工件接觸并因此被制動的點，該點被控制設(shè)備50通過借助于位置測量設(shè)備11的行程測量來檢測或監(jiān)控。
[0055]在空轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)沖程期間，轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18 (圖1和圖2)或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)是靜止的，閥4是打開的且伺服泵7正在運轉(zhuǎn)。通過將壓制工具15放置在工件上并且使伺服泵7停止，工作活塞2的空轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)沖程運動被停止在工作沖程的起始點處。
[0056]控制設(shè)備50以在第2點提到的壓制沖程開始，這代表實際的壓制操作且在此期間液壓壓力以及因此的壓制力減小。壓制沖程再次基于從起始點經(jīng)過的存儲的、定義的運動或力的曲線。
[0057]對于經(jīng)由轉(zhuǎn)換器55的壓制沖程來說，控制設(shè)備50使偏心驅(qū)動機(jī)構(gòu)9 (圖1和圖2)的驅(qū)動馬達(dá)18或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)運轉(zhuǎn)并關(guān)閉閥4。經(jīng)由偏心驅(qū)動機(jī)構(gòu)9和驅(qū)動單元8 (圖1和圖2)或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)，在工作缸3的后部缸空間31中建立工作壓力，該工作壓力將滑動件10和緊固在其上用于壓制操作的壓制工具15向下推動到工件中或抵住工件，并將工件壓制到第二工具中。轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18的轉(zhuǎn)矩和偏心參數(shù)以及經(jīng)由驅(qū)動單元8 (圖1和圖2)的傳動力或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)的轉(zhuǎn)矩確定壓制沖程期間的壓制力?；瑒蛹?0在壓制沖程期間的工作沖程或壓制行程可以通過設(shè)定旋轉(zhuǎn)角φ (沖程調(diào)整)(圖1和圖2)來設(shè)定或經(jīng)由伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)的旋轉(zhuǎn)角設(shè)定。
[0058]工作活塞2或滑動件10的壓制運動再次遵循在控制設(shè)備50中定義的運動曲線，其中行程測量再次經(jīng)由位置測量設(shè)備11來提供關(guān)于滑動件10的位置的信息，該信息經(jīng)由控制設(shè)備50和轉(zhuǎn)換器55用于控制轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18 (圖1和圖2)或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)，使得滑動件10可以以行程-控制方式來驅(qū)動。然而，可選擇地可能提供具有上壓力極限的與壓力有關(guān)的控制或行程控制。上極限可以設(shè)定用于分別的驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩(上壓力極限)或者轉(zhuǎn)矩曲線可以以與行程有關(guān)的方式(與壓力有關(guān)的控制)來確定。在轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18的情況下，轉(zhuǎn)矩優(yōu)選地為動態(tài)地確定的，使得偏心動力得到考慮。在角Φ接近于90°的情況下，即在低點處，可以用轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18處的相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較高的液壓壓力。
[0059]伺服泵7在壓制沖程期間變換到低轉(zhuǎn)矩模式或者伺服馬達(dá)71未通電，而是由于從下部缸空間32排出且流過傳送單元70的介質(zhì)而再生地產(chǎn)生發(fā)電機(jī)電流，該發(fā)電機(jī)電流的電荷或能量暫時地由轉(zhuǎn)換器55存儲。
[0060]如果例如在壓制沖程期間滑動件10在工作壓力下必須保持在某一位置中，例如用于工件中的流動操作，則伺服泵6可以被/保持激活，以便通過將液壓介質(zhì)M從介質(zhì)儲存器5再填充到上部缸空間31 (泄漏泵)中來補(bǔ)償泄漏。
[0061]根據(jù)圖2，如果滑動件10到達(dá)其下端位置(底部死點)，則壓制沖程就被終止。
[0062]一旦滑動件10已經(jīng)達(dá)到其下端點，控制設(shè)備50就立刻開始返回運動。這初始地以被動操作、在第3點闡述的壓力解除或解壓操作來開始，在該情況下，液壓介質(zhì)M再次通過取決于介質(zhì)M可壓縮性的壓縮體積而被解除壓力。閥4保持關(guān)閉。轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18(圖1和圖2)或伺服馬達(dá)171 (圖3和圖4)變換到低轉(zhuǎn)矩模式下，即其可以被容易地旋轉(zhuǎn)，液壓介質(zhì)M的解壓使驅(qū)動活塞81向上移動，并且經(jīng)由偏心盤9，轉(zhuǎn)矩馬達(dá)18在相反的方向上移動(圖1和圖2)或伺服泵170在相反的方向上與伺服馬達(dá)171 —起旋轉(zhuǎn)(圖3和圖4)并將再生能量供給到轉(zhuǎn)換器55及其臨時能量儲存器中。
[0063]最終，在第4點闡述的受控返回沖程被作為第四且最后的步驟執(zhí)行，在該受控返回沖程的情況下，伺服泵7再次被控制設(shè)備50經(jīng)由轉(zhuǎn)換器55運轉(zhuǎn)，但是在相反的傳送方向上運轉(zhuǎn)到空轉(zhuǎn)，其中臨時地存儲的能量被轉(zhuǎn)換器55再使用。伺服泵7將液壓介質(zhì)M經(jīng)由線37泵出介質(zhì)儲存器5并泵送到下部缸空間32中且增加了該處的壓力。此外閥4被再次打開。工作活塞2和滑動件10因此被向后提升到起始位置或者還借助于伺服泵7提升到不同的起始位置。因此，被排放的液壓介質(zhì)M穿過打開的閥4流出后部缸空間31并流動到介質(zhì)儲存器5中。
[0064]在根據(jù)圖1到圖4的全部示例性實施方式中，下部缸空間31被分配用于監(jiān)控和測量壓力的壓力傳感器12。壓力傳感器12的信號經(jīng)由線52傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備50。在圖1和2中，壓力傳感器被分配后部缸空間31和伺服泵17的驅(qū)動缸空間之間的連接線38，而在圖3和4中，壓力傳感器被分配伺服泵17和后部缸空間31之間的液壓線37。
[0065]壓力傳感器12測量用于對壓力的開環(huán)或閉環(huán)控制的壓力，特別地測量用于工作沖程的壓力。壓力傳感器14測量前部缸空間32處的壓力，特別地還用于監(jiān)控功能，例如關(guān)于工件是否與壓制工具開始接觸或未被均勻地抵著壓制工具而保持，這將在關(guān)于壓力的臨界值的區(qū)別中證明。
[0066]另外也可能在步驟I中省略空轉(zhuǎn)沖程或空轉(zhuǎn)，例如，只用于作為工作沖程的簡單沖程，在該情況下只有偏心件運轉(zhuǎn)，這例如在拉伸的情況下發(fā)生。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的壓力機(jī)和壓制方法的一個優(yōu)勢在于，可能將工作沖程或工作沖程的上工作點和下工作點根據(jù)需要設(shè)定在總的沖程或最大工作沖程內(nèi)，且可以在沖程的任何點處通過泄壓閥而安全地管理過載。而且，不需要如在機(jī)械偏心壓力機(jī)的情況下對滑動件的重量補(bǔ)償。經(jīng)由偏心單元的驅(qū)動在下死點或下工作點處傳送大轉(zhuǎn)矩以及比在液壓壓力件的情況要小的驅(qū)動輸出。不需要輸出-調(diào)節(jié)型液壓泵。并且，不需要飛輪且偏心件也只能在部分的角度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。
[0068]伺服泵6特別地起作用以補(bǔ)償液壓系統(tǒng)中的泄漏并且可以將另外的液壓介質(zhì)泵送出介質(zhì)儲存器5并泵送到液壓系統(tǒng)中。
[0069]伺服泵6、7和17特別地是使用位置-調(diào)節(jié)型伺服馬達(dá)61、71和171驅(qū)動的液壓伺服泵，例如軸向活塞泵，其將泵轉(zhuǎn)子或活塞固定并裝配有液壓補(bǔ)償儲存器，特別是介質(zhì)儲存器5。
[0070]原則上，代替活塞和缸，可以選擇用于液壓元件的不同構(gòu)型，使得其然后可能一般地更多談?wù)撉皇襾泶娓滓约案嗾務(wù)撟忧皇襾泶娓讌^(qū)域或更多談?wù)撝黧w來代替活塞。代替所表示的伺服泵和驅(qū)動單元8，其它的液壓傳送設(shè)備另外也是可能的。
[0071]液壓介質(zhì)M可以是油或者也可以是水或其混合物，或者也可以是所謂的HFA乳劑。在油的情況下的壓縮體積通常比在水的情況下的壓縮體積高，并且可以例如是在300巴下的按體積計的約百分之二。
[0072]參考數(shù)字列表
[0073]I滑動驅(qū)動單元
[0074]2工作活塞
[0075]3工作缸
[0076]4返回閥
[0077]5介質(zhì)儲存器
[0078]6、7伺服泵[0079]8 驅(qū)動單元
[0080]9偏心單元
[0081]10滑動件
[0082]11測距儀
[0083]12壓力傳感器(壓制)
[0084]13過載保護(hù)設(shè)備
[0085]14壓力傳感器(提升)
[0086]15壓制工具
[0087]18驅(qū)動馬達(dá)(轉(zhuǎn)矩馬達(dá))
[0088]19傳動裝置
[0089]21、22活塞區(qū)域
[0090]31、32 缸空間
[0091]36,37 連接線
[0092]38連接通道
[0093]39連接線
[0094]44卸壓閥
[0095]50控制設(shè)備
[0096]51、52 線
[0097]53、54 線
[0098]55具有中間電路的轉(zhuǎn)換器
[0099]56、57 線
[0100]58、59 線
[0101]60,70傳送單元
[0102]61,71伺服馬達(dá)
[0103]62、72 輸出軸
[0104]80驅(qū)動缸
[0105]81驅(qū)動活塞
[0106]82驅(qū)動缸空間
[0107]91偏心盤
[0108]92偏心件
[0109]98連接桿
[0110]A工作軸線
[0111]M液壓介質(zhì)
[0112]H水平面
[0113]V 垂直面
[0114]D旋轉(zhuǎn)軸線
[0115]E偏心軸線
[0116]r 半徑
[0117]φ 旋轉(zhuǎn)角[0118]xl、x2 高度
[0119]Δχ 沖程
【權(quán)利要求】
1.一種用于壓制工件的壓力機(jī)，具有: a)至少兩個壓制工具和至少一個滑動件(10)，所述壓制工具(15)中的至少一個布置在所述滑動件(10)上，并且為了壓制工件，所述滑動件(10)以相關(guān)的工作沖程進(jìn)行工作運動，其中至少兩個壓制工具朝著彼此運動， b)至少一個液壓滑動驅(qū)動單元，其用于所述滑動件，所述液壓滑動驅(qū)動單元具有至少一個工作主體(2)，所述工作主體(2)在充滿液壓介質(zhì)的工作腔室(3)中運動或能夠在充滿液壓介質(zhì)的工作腔室(3)中運動，并使所述工作腔室的第一子腔室(31)和第二子腔室(32)彼此分開，其中所述滑動件(10)結(jié)合到所述工作主體(2)， c)至少一個滑動位置測量設(shè)備(11)，其用于至少沿著所述工作沖程直接或間接地測量所述滑動件(10)的位置， d)至少一個介質(zhì)儲存器(5)，其用于存儲液壓介質(zhì)， e)至少一個第一液壓傳送設(shè)備(60、8、9)，其液壓地連接到所述工作腔室的所述第一子腔室(31)，并優(yōu)選地還連接到所述介質(zhì)儲存器(5)且在傳送方向方面能夠反向， f)至少一個第二液壓傳送設(shè)備(70)，其一方面液壓地連接到所述工作腔室的所述第二子腔室(32)，且另一方面液壓地連接到所述介質(zhì)儲存器(5)，并且在傳送方向方面能夠反向， g)至少一個可控液壓閥(4)，其液壓地連接在所述工作腔室的所述第一子腔室(31)和所述介質(zhì)儲存器(5 )之間，并 且能夠在關(guān)閉狀態(tài)和打開狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換， h)控制設(shè)備(50)，其連接到所述滑動位置測量設(shè)備(11)，并且可操作地連接到所述第一液壓傳送設(shè)備(60 )和所述第二液壓傳送設(shè)備(70 )以及所述可控液壓閥(4 )，并且通過所述第一液壓傳送設(shè)備(60 )和所述第二液壓傳送設(shè)備(70 )以及所述可控液壓閥(4 )的致動，所述控制設(shè)備(50)根據(jù)測量到的所述滑動件(10)的滑動位置以及所存儲或期望的運動曲線和/或根據(jù)來自于用戶的輸入信息自動地控制在所述介質(zhì)儲存器(5)和所述工作腔室的所述第一子腔室(31)之間以及在所述介質(zhì)儲存器(5)和所述工作腔室的所述第二子腔室(32)之間的所述液壓介質(zhì)(M)的體積流量和壓力以及流動方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力機(jī)，具有下列特征中的至少一個或任何期望的組合: a)所述工作腔室形成為工作缸(3)， b)所述工作主體形成為工作活塞(2)， c)所述工作腔室的所述第一子腔室和所述第二子腔室形成所述工作腔室的上部子腔室和下部子腔室， d)所述工作主體(2)垂直地運動或者是可垂直地運動的， e)所述滑動件(10)結(jié)合到所述工作活塞(2)的底面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的壓力機(jī)，其中所述第一液壓傳送設(shè)備包括至少一個第一電傳送馬達(dá)(61)且所述第二液壓傳送設(shè)備包括至少一個第二電傳送馬達(dá)(71)，并且其中所述傳送馬達(dá)經(jīng)由電線連接到轉(zhuǎn)換器(55)，所述轉(zhuǎn)換器(55)連接到所述控制設(shè)備(50)，其中所述傳送馬達(dá)能夠被至少一個轉(zhuǎn)換器在一方面旋轉(zhuǎn)速度以及另一方面轉(zhuǎn)矩或電輸出上單獨地致動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)換器(55)包括臨時能量儲存器，所述傳送馬達(dá)中的至少一個傳送馬達(dá)通過在一個過程階段中發(fā)電而產(chǎn)生的電能使用所述臨時能量儲存器來臨時地存儲，并且在隨后或以后的過程階段中用于所述傳送馬達(dá)中的至少一個傳送馬達(dá)的馬達(dá)操作，優(yōu)選地用于相應(yīng)的其他傳送設(shè)備的相應(yīng)的其他傳送馬達(dá)的馬達(dá)操作，其中特別地，所述轉(zhuǎn)換器的所述臨時能量儲存器包括在所述轉(zhuǎn)換器的中間電路中的至少一個電容器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的壓力機(jī)，其中所述第一液壓傳送設(shè)備(60)直接地即不使用中間地連接的閥或節(jié)流閥而液壓地連接到所述工作腔室的所述第一子腔室(31)，并且其中所述第二液壓傳送設(shè)備(70)直接地即不使用中間地連接的閥或節(jié)流閥而液壓地連接到所述工作腔室的所述第二子腔室(32 )。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的壓力機(jī)，其中: a)所述第一液壓傳送設(shè)備包括至少一個驅(qū)動活塞(81)，所述至少一個驅(qū)動活塞(81)鄰接充滿液壓介質(zhì)的驅(qū)動腔室(82)并且相對于所述驅(qū)動腔室運動或能夠相對于所述驅(qū)動腔室運動，同時增加或減小所述驅(qū)動腔室的體積，其中所述驅(qū)動腔室(82)液壓地連接到所述滑動驅(qū)動單元的所述工作腔室的所述第一子腔室(31)， b)并且其中，所述第一液壓傳送設(shè)備包括具有至少一個偏心件(92)的至少一個偏心單元(9)，所述至少一個偏心件(92)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(D)在限定的旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)可旋轉(zhuǎn)且優(yōu)選地布置在偏心盤上，所述偏心件(92)經(jīng)由機(jī)械連接件，特別地經(jīng)由至少一個連接桿(98)，連接到所述驅(qū)動活塞(81)并驅(qū)動所述驅(qū)動活塞(81)以使所述驅(qū)動活塞(81)相對于所述驅(qū)動腔室運動，其中用于所述偏心件的所述旋轉(zhuǎn)角度范圍特別地布置在面向所述驅(qū)動活塞的區(qū)域中。
7.一種用于通過如前述權(quán)利要求中任一項所述的壓力機(jī)來壓制工件的方法，在所述方法中，通過所述控制設(shè)備(50)考慮到由所述位置測量設(shè)備確定的位置值而檢測的工作循環(huán)包括壓制沖程、解壓操作和受控返回沖程，其中 a)在所述壓制沖程的情況下，所述第一傳送設(shè)備將介質(zhì)(M)傳送出所述介質(zhì)儲存器(5)并傳送到所述第一子腔室(31)中，以便建立液壓壓制壓力，并且所述閥(4)被關(guān)閉且所述壓制工具抵著工件壓制， b)在所述解壓操作的情況下，所述閥被關(guān)閉并且所述第一傳送設(shè)備被關(guān)掉或切換到低轉(zhuǎn)矩模式， c)在所述受控返回沖程的情況下，所述第二傳送設(shè)備將液壓介質(zhì)傳送出所述介質(zhì)儲存器(5)并傳送到所述第二子腔室中，并且所述閥被再次關(guān)閉，使得所述工作主體和所述滑動件被再次提升返回到起始位置或者還返回到不同的起始位置，并且經(jīng)過打開的閥(4)排出的液壓介質(zhì)M流出所述第二子腔室而進(jìn)入所述介質(zhì)儲存器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述工作循環(huán)在所述壓制沖程之前還包括空轉(zhuǎn)，其中: a)在空轉(zhuǎn)期間，所述工作主體(2)在重力作用下在所述工作腔室(3)中向下運動，其中所述閥(4)被所述控制設(shè)備(50)至少部分地打開，并且由所述控制設(shè)備(50)致動的所述第二傳送設(shè)備(7)將介質(zhì)(M)傳送出所述第二子腔室(32)并傳送到所述介質(zhì)儲存器(5)中， 以及/或者 b)其中，在空轉(zhuǎn)期間，所述第二傳送設(shè)備的傳送體積流量或傳送壓力和/或所述閥(4)的打開被控制，使得根據(jù)定義的運動曲線，所述工作主體(2)的運動被制動或還被加速，其中所述工作主體在起始點處運動，該起始點特別地相應(yīng)于壓制工具開始接觸工件的點，所述起始點特別地通過所述控制設(shè)備(50)根據(jù)由所述位置測量設(shè)備(11)進(jìn)行的行程測量來檢測或監(jiān)控， 和/或 c)其中，在空轉(zhuǎn)期間，所述第一傳送設(shè)備是靜止的，所述閥(4)是打開的且所述第二傳送設(shè)備處于操作中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的方法，其中， 在所述壓制沖程期間，所述第二傳送設(shè)備再生地產(chǎn)生電能，該電能被臨時地存儲在所述轉(zhuǎn)換器的所述臨時能量儲存器中，并且在隨后的受控返回沖程中再次使用，和/或其中，在所述解壓操作期間，所 述第一傳送設(shè)備再生地產(chǎn)生電能，該電能被臨時地存儲在所述轉(zhuǎn)換器的所述臨時能量儲存器中并且被所述第二傳送設(shè)備在隨后的受控返回沖程中再次使用。
【文檔編號】B30B1/32GK103459134SQ201280007634
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月2日
【發(fā)明者】洛塔爾·鮑爾薩茨斯, 赫伯特·魯格 申請人:朗根施泰因及舍曼有限公司