专利名称：用于精密冲裁、成形和/或冲压工件的机械压力机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于精密冲裁、成形和/或冲压工件的机械压力机，该压力机具 有由顶部件和闭式架构成的机架；悬垂/悬置地紧固在顶部件上的、伸入闭式架内的精密 冲裁头或成形头，该精密冲裁头或成形头上固定有上模具件；在闭式架内竖直地在一行程 轴线上引导的滑块，该滑块配备有用于紧固下模具件的台板；以及布置在滑块下方的曲柄 传动机构。
背景技术：
由DE 199 35 656 Al已知一种压力机结构系列，该压力机结构系列具有布置在工 作台上方的改进的曲柄传动机构，该曲柄传动机构在中间连接有飞轮的情况下由可转动地 支承的、具有不可相对转动的偏心体的偏心轴通过电机来驱动。在偏心体上支承有一具有 相应连杆轴承的连杆。连杆在其远离偏心体的端部上具有一(小)头部，在该头部上形成 有两个相互间隔开的轴承座。这两个轴承座连同连杆轴承的中点一起规定一个三角形。第 一连接板通过支承销与机架的顶部件相连接，该顶部件形成一固定支承件。该连接板的另 一端部借助另一支承销以可摆动的方式固定在连杆上。第二连接板一端与滑块/挺杆滑块 连接，另一端与连杆连接。所述已知的改进的曲柄的固定支承件位于压力机滑块上方，被配 设给该固定点的铰接点绕所述固定点摆动。被配设给压力机滑块的上铰接点经过一曲线 形的轨迹。这种改进的曲柄传动机构使得滑块运动的速度降低，从而使材料在下止点处有 足够的时间进行塑性流动。然而缺点是，一方面用于连杆所属的连接板的固定支承件和滑 块位于相对于彼此移位了的不同轴线上，另一方面用于偏心轴的固定支承件布置在滑块附 近。这导致，在上止点处不能实现连接板基本上展开的位置，从而(不能)实现刚性，进而 随之出现的对滑块的传力总是具有水平作用的力分量，由此会增大滑块的磨损，还会提高 被引入滑块中的力。所有这些又会对必须重型设计的机架和必须产生较高转矩的电机的驱 动功率产生不利影响。
发明内容
在现有技术的基础上，本发明的目的在于，提供一种用于精密冲裁、成形和冲压过 程的机械压力机，该压力机能在无飞轮的情况下、在较大的额定力范围内工作，明显改善曲 柄在上止点处的刚性，减小机架的质量(Massivitat)，尽管不使用飞轮仍使驱动功率明 显降低。所述目的通过具有权利要求1的特征的、开头所述类型的压力机来实现。本发明压力机的有利的设计方案可由从属权利要求获知。根据本发明的解决方案基于以下认识为了在滑块的上止点处使将固定支承件 与连杆相连接以及将滑块与连杆相连接的铰接臂能实现基本上展开的位置，必须将滑块的 行程轴线布置在三角形连杆的固定支承件的轴线上。在铰接臂的展开位置中，作用在滑块 上的水平力分量的值非常小，从而在无明显损耗和滑块磨损的情况下实现从偏心体和电机到滑块的基本上最优的传力。这通过以下方式来实现在滑块下方布置一无飞轮的曲柄 传动机构，该曲柄传动机构的连杆形成基本上等腰的作用三角形并具有两个上下布置的铰 接点，其中下铰接点通过片式设计的下铰接臂围绕设置在闭式架的底侧上的固定支承件摆 动，而配属于滑块的上铰接臂连同所述片式设计的下铰接臂在上止点处占据相对于行程轴 线基本上展开的位置，其中下铰接臂的固定支承件位于滑块的行程轴线上，所述连杆配设 有两个轴线(相互)对准的、支承在一固定支承件中的偏心轴，所述偏心轴的彼此背离的轴 端与三相同步电机相连接以被同时并行驱动，其中可借助与电机相连接的计算机为电机设 定彼此相同的位移时间特征值。特别重要的是，偏心轴的固定支承件和下铰接臂的固定支承件布置在闭式架的底 侧上。此措施在与本发明的传动原理相结合时具有杰出的优点，即固定支承件位于机架底 部，因而非常接近整个压力机结构的重心。这使得机架质量能进一步减小。按照本发明的另一设计方案，机架的设计成闭式架的支架具有在底侧的、彼此平 行并排地设置的背包状槽部，用以形成偏心轴的固定支承件和用于水平连接三相同步电 机。在本发明的另一优选实施形式中，偏心轴的彼此面对的端部被机械固定地连接。 这一点可有利地通过联轴器来实现，该联轴器以不能相对转动的方式连接所述两轴端。三相同步电机的驱动轴彼此准确对准地水平取向，并各自通过一个传动装置与偏 心轴的相应端部机械式地力锁合(kraftschlilssig)地连接。在此情况下，三相同步电机作 为一个单元由计算机来驱控，从而能够将电机的、需要的与电相关的值设定成使得这两个 电机的位移时间特性曲线相同。在本发明的另一实施形式中，不使偏心轴的彼此面对的端部相互连接，S卩(彼此) 断开。三相同步电机彼此独立地、在无传动装置的情况下将其驱动功率传递给偏心轴。每 个三相同步电机由计算机单独驱控并被设定彼此相同的位移时间特性曲线。但也可以选择 不同的位移时间特性曲线，以便补偿在偏心的模具载荷情况下可能出现的滑块倾斜。使用在低电机转速下具有高转矩的三相同步电机、例如转矩电机/力矩电机，被 证实是合理的。另外有利的是，传动装置设计成行星齿轮传动装置。这一点在高紧凑性的情况下 保证低惯量。在本发明的另一优选设计方案中，顶部件通过螺纹连接结构无扭转地 (torsionsfrei)保持在闭式架上。顶部件和闭式架有利地由薄壁的高强度球墨铸铁制成。本发明的其他优点和细节从下面结合附图的说明得出。
下面通过一实施例更详细地阐述本发明。在附图中图1示出根据现有技术的曲柄压力机的局部视图；图2示出根据现有技术的运动学示意图；图3a和图3b示出根据本发明的运动学在上止点和下止点处的示意图；图4示出由未安装顶部件的闭式架构成的机架的透视图，该机架装入有滑块和偏 心轴；
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图5示出沿图4的A-A线剖开的剖视图；图6示出机架的局部透视图，该机架具有通过偏心轴和传动装置(相互)连接的 三相同步电机；图7示出沿图6的B-B线剖开的剖视图8示出由闭式架和顶部件构成的机架的透视图。
附图标记列表
1曲柄压力机17连接板13的支承销
2机架18连接板13的支承销
3滑块199的连接区域
4固定工作台20连接板14的支承销
5曲柄铰接件21可进行行程运动的台板
6偏心轴22连杆8上的上铰接点
7偏心体23连杆8上的下铰接点
8连杆24片式铰接臂
9连杆轴承25滑块3中的铰接点
109的头部26片式铰接臂
11，12轴承座 27螺纹连接结构
13上连接板28连杆8的朝向偏心轴的端部
14下连接板上的铰接点
15支承销292的闭式架
169的连接区域30在闭式架底部上的背包状槽
部E46的偏心距
3130中的侧向开口El...E3，E5. ..E7 支承件的距
326的彼此面对的轴端HU3的行程轴线
33联轴器FLl偏心轴的固定支承件
34，35三相同步电机FL2下铰接臂的固定支承件
366的彼此背离的轴端Ll偏心轴6的轴承座
37行星齿轮传动装置L2连接板13的固定支承件
38计算机OT上止点
39顶部件Sl摆动轨迹
D6的转动轴线S2曲线轨迹
DE等腰的作用三角形UT下止点
具体实施例方式图1示出作为基础的、根据现有技术的曲柄压力机1。在机架2中以可竖直移动的 方式支承有滑块3。在滑块3下方设置有工作台4(见图2)，该工作台4支承在机架2上。 工作台4用于接纳下模具，而滑块3用于接纳上模具。滑块3被一滑块驱动机构操纵，一改进的曲柄传动机构5属于该滑块驱动机构，该 曲柄传动机构5由一偏心轴6驱动。偏心轴6由电机通过传动单元、例如齿轮来驱动。在电机与齿轮之间可设置有前置传动装置、例如行星齿轮传动装置。已知的曲柄传动机构5的运动学可由图1和图2获知。在可转动地支承在轴承座 Ll上的偏心轴6上安装有偏心体7。在偏心体7上支承有连杆8，连杆8具有相应的连杆轴 承9。连杆8在其远离偏心体7的端部上具有一(小)头部10，在头部10上形成有两个彼 此间隔开的轴承座11和12。这两个轴承座连同连杆轴承9的中点一起规定一个三角形。 这特别是可以从图2看出。相应的距离分别用距离E5、E6和E8来表示。偏心体7的偏心 距大小为E4。偏心轴6可围绕在机架2中位置固定的转动轴线D转动。用附图标记Ll来 表示偏心轴6的固定支承件。连杆8通过连接板或铰接臂13、14与机架2和滑块3相连接。连接板13借助支 承销15可摆动地支承在连杆8的连接区域16上，连接板13在其另一端部上利用支承销17 位置固定地支承在机架2上。支承销17为连接板13形成固定支承件L2，因此该固定支承 件L2布置在滑块3和工作台4的上方。在图2中连接板13用附图标记E7来表示。连接 板14的一端部可围绕位于连杆8的连接区域19内的支承销18摆动，而连接板14的另一 端部可围绕滑块3中的支承销20摆动。连接板13用以固定在机架2上的固定支承件L2-即位置固定的点一不在滑块3 的竖直行程轴线HU上。这使得连接板13和14在上止点OT处不能实现充分的展开位置， 从而在滑块3上作用有相应的水平力分量，该水平力分量对滑块及其引导装置的使用寿命 不利，并且该水平力分量有助于使精密冲裁过程或成形过程所能获得的额定压力减小，这 又引起对更高转矩的驱动设备的需求。这还对机架的质量具有不利影响，该机架必须设计 成较重、较稳定以便能吸收附加的水平力。图3a_3b示意性地示出在根据本发明的压力机中、在滑块的下止点和上止点处的 曲柄运动学。出现在下文描述中的对应部件的附图标记保持不变。具有偏心体7的、由两 个三相同步电机(见图6和图7)驱动的偏心轴6明显布置在滑块3的下方。滑块3支承 有一台板21，在该台板21上固定有未示出的下模具件，从而台板21与该(下)模具件一起 执行一行程运动。如图3a和图3b示意性示出的，连杆8形成一等腰的作用三角形DE，该 三角形DE的底边G代表连杆8的头部10并具有两个上下布置的铰接点22、23。片式铰接 臂24的一端部被可摆动地铰接在连杆8的上铰接点22上，而该铰接臂24的另一端部被可 摆动地支承在滑块3的铰接点25中。在滑块3的竖直行程轴线HU的直线上，固定支承件 FLl位于机架2的底侧上，在该固定支承件FLl中位置固定地支承有一片式设计的下铰接臂 26的一个端部。铰接臂26因而能围绕该固定支承件FLl摆动。铰接臂26的另一端部可摆 动地铰接在连杆8的下铰接点23上。一铰接点28位于连杆8的作用三角形DE的顶点上， 在该铰接点28上接合偏心体7，该偏心体7可围绕位置固定地保持在机架2上的固定支承 件FL2转动。该固定支承件FL2大致与下铰接点23平齐，从而使下铰接臂26的固定支承 件FLl和偏心轴6的固定支承件FL2能在底侧布置在机架2中或机架2上，从而接近整个 压力机结构的重心。在图3a中，滑块3位于下止点UT处。支承在固定支承件FLl中的下 铰接臂26已执行了摆动运动，该摆动运动用摆动轨迹Sl来表示。而上铰接臂已运动了曲 线轨迹S2。铰接臂24和26以各自的铰接点22和23相应地继续运动。图3b示出位于上 止点OT处的滑块3。铰接臂24、26和连杆8的底边G占据一基本上展开的位置，该基本上 展开的位置的特征在于，铰接臂24和26相对于滑块3的行程轴线HU的偏转(角)仅为约4°。由此实现了，使在向滑块3传力时的水平力分量显著减小，从而能基本上无损耗地从 传动机构向滑块传力，同时还减小了滑块3在其滑块引导装置上的磨损。在图4中示出机架2的闭式架29的透视图，该机架2具有安装好的滑块3。闭式 架29由高强度的球墨铸铁制成。在闭式架29的底侧后侧上分别形成有两个背包状槽部 30，该槽部30具有侧向开口 31 (见图8)。在每个槽部30中支承有一偏心轴6，该偏心轴的 轴线D彼此准确对准地取向。所述两个偏心轴6的彼此面对的轴端32通过一联轴器33不 可相对转动地彼此连接(见图6)。各偏心轴6分别穿过片式连杆8并与之接合，该连杆8 被插入槽部30中，所述连杆8通过连杆轴承支承在偏心轴6上。闭式架29上的槽部30形 成用于偏心轴6的固定支承件FL2并支撑下文中说明的三相同步电机34和35 (见图6)。图5示出沿图4的A-A线剖开的剖面，图5示出在图3中示意性示出的片式铰接 臂24和26在滑块3的上止点处的展开位置。图6示出偏心轴6的用联轴器33相互连接的、彼此面对的轴端32的局部透视图。 偏心轴6的彼此背离的端部36分别通过行星齿轮传动装置37与三相同步电机34和35相 连接。由于本发明的曲柄传动机构的特殊的运动学，可在不使用飞轮的情况下将在低电机 转速下具有高转矩的小型电机用作所述三相同步电机34和35。已证明转矩电机是特别合 适的。并行驱动运转的三相同步电机34和35均与一属于压力机的计算机38相连接，该计 算机38对机器数据进行处理并为两个电机给定相同的位移时间特性曲线(见图7)。这以 如下方式进行通过虚拟的主动轴求出由精密冲裁或成形过程的机器数据和工艺数据决定 的理论值。该虚拟轴是实际上不存在的驱动装置，其转速值和支承值由计算机求出并被以 与电机的工艺参数相协调的方式设为控制量。所述两个转矩电机作为所述虚拟主动轴的从 动轴工作。图8示出机架2的透视图。机架2由闭式架29和顶部件39组成。顶部件39安 放在闭式架29上并借助高强度的螺纹连接结构27无扭转地紧固在闭式架2的上部上。为 此在闭式架29的上部上形成四个具有内螺纹的孔，该孔中可拧入具有外螺纹的螺栓。顶部 件39通过旋拧在所述螺栓上的螺母固定。顶部件39设计成能安装有具有上模具件的精密 冲裁头或成形头(未示出)，该精密冲裁头或成形头能以悬垂的布置方式穿过闭式架29的 上开口在高度上定位。
权利要求
一种用于精密冲裁、成形和/或冲压工件的机械压力机，该压力机具有由顶部件(39)和闭式架(29)组成的机架(2)；悬垂地紧固在所述顶部件上的、伸入所述闭式架中的精密冲裁头或成形头，所述精密冲裁头或成形头具有固定在该精密冲裁头或成形头上的上模具件；在所述闭式架(29)内竖直地在一行程轴线(HU)上引导的滑块(3)，该滑块配备有用于紧固下模具件的台板(21)；布置在所述滑块(3)下方的曲柄传动机构，该曲柄传动机构的连杆(8)形成一大致等腰的作用三角形并具有两个上下布置的铰接点(22；23)，其中下铰接点(23)通过片式设计的下铰接臂(26)围绕一布置在所述闭式架(29)的底侧上的固定支承件(FL1)摆动，而配属于所述滑块(3)的上铰接点(25)连同片式设计的下铰接臂(24)在上止点处占据相对于所述行程轴线(HU)展开的位置，其中所述固定支承件(FL1)位于所述滑块(3)的所述行程轴线(HU)上，所述连杆(8)配设有两个轴线对准的、支承在固定支承件(FL2)中的偏心轴(6)，所述偏心轴的彼此背离的轴端(36)各自通过一个行星齿轮传动装置(37)与一无飞轮的三相同步电机(34；35)相连接以被同时并行地驱动，其中能借助与所述电机(34；35)相连接的计算机(38)为所述电机设定彼此相同的位移时间特征值。
2.根据权利要求1所述的机械压力机，其特征在于，所述固定支承件(FLl；FL2)布置 在所述闭式架(29)的底侧。
3.根据权利要求1和2所述的机械压力机，其特征在于，所述固定支承件(FL2)包括用 于支承所述偏心轴(6)和支撑所述三相同步电机(34 ；35)的背包状槽部(30)。
4.根据权利要求1所述的机械压力机，其特征在于，所述偏心轴(6)的彼此面对的端部 (32)被机械固定地连接。
5.根据权利要求1和4所述的机械压力机，其特征在于，所述轴端(32)的机械固定式 的连接结构是一联轴器(37)。
6.根据权利要求1和4所述的机械压力机，其特征在于，所述三相同步电机(34；35)作 为一个单元由所述计算机(38)来驱控。
7.根据权利要求1所述的机械压力机，其特征在于，不使所述偏心轴(6)的彼此面对的 端部(32)相互连接，而使所述偏心轴(6)的彼此背离的轴端(36)以无传动装置的方式与 所述三相同步电机(34 ；35)相连接。
8.根据权利要求1和5所述的机械压力机，其特征在于，所述三相同步电机(34；35)彼 此独立地由所述计算机(38)来驱控。
9.根据权利要求1、6至8所述的机械压力机，其特征在于，所述三相同步电机(34；35) 是在电机转速小时具有高转矩的转矩电机。
10.根据权利要求1、6至9所述的机械压力机，其特征在于，所述三相同步电机(34; 35)各自通过一个传动装置(37)与所述偏心轴(36)的相应端部相连接。
11.根据权利要求10所述的机械压力机，其特征在于，所述传动装置(37)是行星齿轮 传动装置。
12.根据权利要求1所述的机械压力机，其特征在于，所述顶部件(39)通过螺纹连接结 构(27)无扭转地保持在所述闭式架(29)上。
13.根据权利要求1所述的机械压力机，其特征在于，所述闭式架(29)和所述顶部件(39)由球墨铸铁制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于精密冲裁、成形和/或冲压工件的机械压力机，具有由顶部件和闭式架构成的机架；精密冲裁头或成形头；滑块(3)；以及曲柄传动机构。根据本发明，连杆(8)形成等腰三角形并有两个铰接点，下铰接点经下铰接臂(26)围绕固定支承件(FL1)摆动，配属于滑块(3)的上铰接点连同上铰接臂(24)在上止点占据相对行程轴线(HU)展开的位置，固定支承件位于滑块(3)的行程轴线上，连杆(8)配设有两个轴线对准的、支承在固定支承件(FL2)中的偏心轴(6)，偏心轴的轴端(36)各自与三相同步电机相连接以被同时并行地驱动，能借助与电机相连接的计算机为电机设定彼此相同的位移时间特征值。
文档编号B21D28/02GK101905263SQ20101019740
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者A·克里斯托法罗, J·奥克森拜因, L·许佩, M·沙尔特格尔 申请人:法因图尔知识产权股份公司