专利名称：机床的压力机驱动装置和加工方法
技术领域：
本发明涉及一种机床的用于产生模具保持装置的工作行程的压力机驱动装置，在该工作行程中工件能够通过支承在所述模具保持装置上的模具被加载，所述压力机驱动装置包括压力机驱动器；和第一压力元件，借助所述第一压力元件能够对所述模具保持装置加载通过所述压力机驱动器提供的压力；以及第二压力元件，借助所述第二压力元件能够对所述模具保持装置加载通过所述压力机驱动器提供的附加压力，其中，当仅所述第一压力元件对所述模具保持装置加载时，所述模具保持装置和所述第二压力元件能够相对运动。本发明还涉及一种加工方法，在该方法中借助机床的压力机驱动装置产生模具保持装置的工作行程。
背景技术：
JP2001-009538A描述了一种具有开头所述类型的压力机驱动装置的转塔式冲压机。现有技术的该压力机驱动装置包括第一冲击部件，借助该第一冲击部件能够对支承在上模具转塔中的模具装置加载。在通过第一冲击部件加载的情况下，支承在模具装置上的模具沿着行程轴线向着待加工板材的方向运动。第一冲击部件借助第一活塞-缸驱动器驱动，。附加地，在转塔式冲压机上设有第二冲击部件，借助该第二冲击部件能够附加地对模具装置加载。该第二冲击部件通过第二活塞缸单元驱动。通过JP2001-009538A描述的压力机驱动装置能够在三种不同的运行模式中运
行。在第一运行模式中，仅第一冲击部件对模具装置加载，以产生工作行程。第二冲击部件在该工作行程中在第一运行模式中保持不动。在第二运行模式中，仅仅第二冲击部件对模具装置加载并且第一冲击部件在该工作行程中保持不动。最后在第三运行模式的情况中两个冲击部件同时地对模具装置加载。在工件加工之前基于对所需的压力的估计来确定压力机驱动装置在何种模式中运行。
发明内容
本发明的目的是，这样地改进机床的压力机驱动装置和加工方法，使得得到能够柔性地对建立的情形做出反应的压力机驱动装置以及加工方法。根据本发明，该任务通过根据权利要求1的压力机驱动装置以及根据权利要求16 的加工方法解决。在本发明的意义中能够实现的是，模具保持装置首先仅仅通过第一压力元件被加载。只有在需要时，即当通过第一压力元件提供的压力不足以执行希望的工件加工时，才能够接通第二压力元件，该第二压力元件对模具保持装置加载附加压力。根据本发明，通过阻止、尤其是消除模具保持装置和第二压力元件的相对运动性来实现第二压力元件的接通。根据本发明，仅当第二压力元件被证明实际上需要时才使用第二压力元件。由于模具保持装置和第二压力元件的相对运动性，如果不需要导入压力的话，第二压力元件能够在工作行程中不运动或者至少比模具保持装置更缓慢地运动。第二压力元件的不必要的加速得以避免。因此，待运动或待加速的质量仅如实际需要的那样大小。由此一方面能够减小压力机驱动装置的能量消耗，另一方面能够在压力机驱动装置的驱动功率相同时提高动态性。本发明的另一个优点是压力机驱动装置的功能安全性。在现有技术的情况中，可能发生对所需的压力的低估。如果尽管通过第一压力元件提供的压力不足以执行工件加工，模具保持装置仍仅通过第一压力元件被加载，则工作行程不能完成。因此工件加工必须中断。相反，根据本发明能够(接下来)接通第二压力元件并且完成工件加工。另外由于第二压力元件在工件加工时的可接通性，在现有技术中所需的压力评估被省去。根据权利要求1的本发明的优选实施方式由独立权利要求2至15得出。在根据权利要求2的本发明结构方式中，所述第二压力元件和所述模具保持装置能够沿着工作行程轴线相对运动，沿着所述工作行程轴线借助所述压力机驱动装置能够产生所述模具保持装置的工作行程。因此，模具保持装置在工作行程中仅仅通过第一压力元件在行程方向上沿着工作行程轴线运动，而第二压力元件能够在行程方向上比模具保持装置更缓慢地运动。尤其地，第二压力元件能够在行程方向上保持不动。已经在上面提到的能量节省可能性以特别的程度得到。此外，第二压力元件在模具保持装置的通过第一压力元件引起的工作行程中甚至能够与行程方向反向地运动。以该方式能够在工作行程结束之前使第二压力元件转移到用于后续工作行程的初始位置中。因为压力机驱动装置由此在工作行程结束之后更快地对于下一个工作行程就绪，所以得到工艺时间的缩短。在根据图3的本发明结构形式中，所述模具保持装置能够通过所述第二压力元件被加载附加压力，其方式是模具保持装置和第二压力元件的相对运动性仅在一个方向上被阻止或消除。为了能够导入附加压力，该相对运动性至少在一个压力导入方向上被阻止或消除，在该方向上第二压力元件对模具保持装置加载附加压力。但是在其反方向上根据权利要求3即便在通过第二压力元件导入力时也得到相对运动性。因此，模具保持装置和第二压力元件的运动耦合仅在所需的范围中实现。根据权利要求4有利的是，模具保持装置和第二压力元件的相对运动性通过接通行程被阻止或消除，在该接通行程中实现模具保持装置和第二压力元件的相对运动。对于以下情形第二压力元件接通行程时在行程方向上向着模具保持装置运动，第二压力元件能够在导入附加压力之前在行程方向上加速。如果经加速的压力元件的运动被阻止或消除，则施加在第二压力元件上的驱动功率在很大程度上被提供用于模具保持装置在行程方向上的加速或加载。第二压力元件在其接通之后的加速所需的驱动功率份额减小。有利地，接通行程的行程长度被这样地确定大小，即第二压力元件在接通行程中能够在行程方向上被加速到希望的压制速度。驱动功率完全供模具保持装置的加速使用。根据权利要求5，模具保持装置和第二压力元件的相对运动性能够被消除，其方式是通过该接通行程使所述第二压力元件上的贴靠面与模具保持装置侧的贴靠面形成贴靠。 这得到力和运动耦合的坚固且功能可靠的变型。
通过使第一压力元件沿着工作行程轴线与模具保持装置不可运动地连接(权利要求6)，第一压力元件能够在没有时间延迟的情况下持续地将压力导入到模具保持装置中。另外第一压力元件沿着工作行程轴线在工件保持装置上的固定连接能够实现的是，模具保持装置能够借助第一压力元件在工作行程后面的返回行程中运动。省去了设置附加复位装置、例如复位弹簧的必要性。在根据权利要求7的发明结构方式的情况中，压力机驱动装置具有配置给第一压力元件的第一驱动单元。此外，在压力机驱动器上设有配置给第二压力元件的第二驱动单元。这些压力元件能够借助不同的驱动单元相互独立地运动。压力机驱动装置的柔性进一步提尚。尤其地，这些驱动单元能够非常不同地被设计。例如，第一驱动单元可以设有特别高的动态性(例如最高lOOm/s2的最大加速度)但是设有较低的最大力(例如40KN的最大力)。第二驱动单元可以这样地设计，即它提供较高的力(例如160至250KN的最大力) 但是提供较低的加速度值(例如最高lOm/s2的最大加速度)。总体上以该方式得到高动态性的压力机驱动器，该压力机驱动器此外能够提供高压力。如果仅需要比较低的压力，例如在冲压比较薄的板材时，工作行程可以仅仅借助高动态的驱动单元产生。在该情形中，例如在Imm的步距时、即在两个行程之间板材分别以 Imm相对于模具移动，能够达到每分钟1500行程的行程数。仅在需要时，例如在冲压较厚的板材时，通过第二驱动单元导入附加压力。对于这些驱动单元考虑不同的驱动结构方式。对于第一驱动单元，无传动的压电驱动器由于其高动态性是有利的。但是对于无传动的压电驱动器不利的是，其行程长度比较短。相反，感应式直线驱动器、尤其是所谓的“Tube Motor”的特点是特别高的动态性和比较长的行程长度。如果第二驱动单元此外被构造为电驱动单元、例如电主轴驱动单元，则总体上得到被电驱动的压力机驱动装置(权利要求8)。在该情况下能够消除液压驱动技术。在该意义上尤其有利的是，配置给第一压力元件的驱动单元被构造为电主轴驱动器或者感应式直线驱动器(权利要求9)。根据权利要求10，在本发明的一种变型中，模具保持装置设置在推杆上，压力元件作用在该推杆上以导入压力。由此能够紧靠驱动单元地实现压力元件的连接。以该方式得到用于压力导入的有利情形。根据权利要求11至13的本发明实施方式以压力机驱动装置的特别有利的结构为特征，其方式是推杆尤其节省空间地设置在驱动主轴的轴向接收部中。根据权利要求14，本发明的一种实施方式设有旋转驱动单元，借助该旋转驱动单元能够围绕工作行程轴线旋转调节模具保持装置。通过模具保持装置的可旋转调节性能够使支承在模具保持装置中的用于工件加工的模具相对于工件在希望的定向上相对旋转。在特别紧凑的结构方式中，例如旋转滑块与第二压力元件配合作用，以便围绕工作行程轴线带动模具支承装置。变换地，旋转滑块也能够与第二压力元件分开地设置，由此得到压力机驱动装置的设计可能性，该设计可能性尤其是在压力机驱动装置的稳定性方面可能是有利的。压力机驱动装置能够这样地构成，即在超过确定的、通过第一压力元件导入模具保持装置中的压力时自动地通过第二压力元件将附加压力导入到模具保持装置中。
在根据权利要求15的结构形式中设有检测装置，借助该检测装置能够确定在工件加载期间对导入附加压力的需求。检测装置能够通过路程和/或力传感器构成。在没有附加传感器的成本有利的变型中，仅仅测量由电的第一驱动单元消耗的电流。因为电流消耗是由驱动器提供的力的尺度，所以在超过电流消耗的预给定的极限值时能够推导出需要接通第二压力元件。一旦识别出需求，则这样地控制压力机驱动装置，即接通第二压力元件以导入压力。
本发明的优选实施例在附图中示意地示出并且在下面参照附图详细地阐述。附图示出图1 具有压力机驱动装置的冲压/成型机的侧视图；图2 第一结构形式的压力机驱动装置的剖视图；图3a至3c 在冲压加工薄板材时的根据图2的压力机驱动装置；图如至如在冲压加工厚板材时的根据图2的压力机驱动装置；图5 借助根据图2的压力机驱动装置的加工方法的方法步骤；图6 第二结构形式的压力机驱动装置的剖视图；和图7至9 根据图5的压力机驱动装置的驱动主轴在三个不同地受控制的工件加工的过程中的速度。
具体实施例方式由图1得出一种冲压/成型机1形式的机床，该机床具有C形的机架2，在该机架的钳口空间3中设有常见结构形式的坐标导向装置4，待加工的板材5能够固定在该坐标导向装置上。一设置在机架2的上机架臂上的加工单元6包括压力机驱动装置7、模具保持装置8和支承在模具保持装置8中的加工模具9。为了借助冲压/成型机1加工板材5，该板材5的待加工部位通过坐标导向装置4 设置在加工模具9下方。模具保持装置8连同加工模具9 一起接下来通过压力机驱动装置 7以工作行程沿着工作行程轴线10在行程方向11上下降到板材5上。板材加工、例如冲压加工通过加工模具9实现，该加工模具对板材5加载压力或冲压力，其中，加工模具9在加工中与设置在板材5的另一侧上的第二加工模具(未示出)配合作用。在工作行程结束之后，加工模具9沿着工作行程轴线10在返回行程方向12上上升。此外模具保持装置8与加工模具9 一起能够借助压力机驱动装置7围绕工作行程轴线10被旋转调节。作为加工模具，除了冲压模具也可以在模具保持装置8中更换成型模具、例如压印模、弯曲冲模和卷边模等。冲压/成型机1的所有驱动器通过数字控制单元13控制。由图2详细地看出冲压/成型机1的压力机驱动装置7。模具保持装置8不可运动地与细长延展的推杆14连接，该推杆的纵轴线与工作行程轴线10重合。在推杆14的背对模具保持装置8的端部上设有高动态的直线马达15形式的第一驱动单元，它形成压力机驱动装置7的一个压力机驱动器的部件。在直线马达15的围绕工作行程轴线10回转的、环形的初级部件16内部设有直线马达15的同样环形的次级部件 17。借助测量装置18能够测量直线马达15所需的电流。该次级部件17设有蝶形的压力元件19，该压力元件通过轴向的旋转轴承20可围绕工作行程轴线10旋转地、但是不可轴向运动地与推杆14连接。在一种变换结构形式中， 在压力元件19和推杆14之间可以附加地设置缓冲元件。在另一种变换结构形式中，代替所示的直线马达15可以使用所谓的“Tube Motor”形式的直线马达。“Tube Motor”的特点在于圆柱形结构，该圆柱形结构能够实现的是马达的次级部件可相对于初级部件不受限制地围绕行程轴线旋转并且在每个相对旋转位置中能够执行高动态的行程。因此在使用“Tube Motor”时能够有利地消除旋转轴承20。另外，压力机驱动装置7具有电旋转/行程驱动器形式的第二驱动单元作为压力机驱动器的部件，其由电主轴驱动器21构成。主轴驱动器21构造得在动态性上不如直线马达15，但是能够提供明显更高的压力。主轴驱动器21包括驱动主轴22，该驱动主轴的主轴轴线与工作行程轴线10重合。 驱动主轴22设有两个外螺纹23和对。这两个外螺纹23和M具有相同的螺距，但是反向地构成。第一驱动螺母25配合在第一外螺纹23上，第二驱动螺母沈配合在第二外螺纹M 上。驱动螺母25和沈的围绕工作行程轴线10的旋转位置能够借助传感器27确定。配置给第一驱动螺母25的扭矩马达观具有一相对机架固定的定子四和一转子 30，该转子围绕工作行程轴线10回转地构成并且无传动地与第一驱动螺母25连接。定子四、转子30和驱动螺母25至少部分地沿着工作行程轴线10彼此间覆盖。给第二驱动螺母 26配置一个扭矩马达31，该扭矩马达与扭矩马达28的结构形式相同。该扭矩马达具有一相对机架固定的定子32和一与驱动螺母沈不可运动地连接的转子33。驱动主轴22设有轴向接收部34，推杆14设置在该轴向接收部中。尤其是该推杆 14轴向地穿过驱动主轴22伸出。工作主轴22的轴向接收部34在形成圆柱形凸肩39的条件下具有直径较小的区段。该圆柱形凸肩39在内圆周上设有两个径向相对的轴向导向槽36。导向槽36在根据图2的剖切平面内部延伸，即图2示出圆柱形凸肩39在导向槽36的圆周区域中的内直径。 在导向槽36以外的圆周区域中，圆柱形凸肩39的内直径大致等于推杆14的外直径(由图 2不可见)。两个与推杆14不可运动地连接的携动叶片35伸入到圆柱形凸肩39的内圆周上的轴向导向槽36中。在压力机驱动器的变换的(未示出)的结构形式中，导向槽36也可以设置在接收部34的一个与圆柱形凸肩39分开的轴向区段中，例如在图2中向上错开地设置。相应地， 在该变型方案中，携动叶片35与在图2中所示的情形相比也设置在更上方。因为携动叶片 35在该情形中彼此以较大的径向距离在工作主轴22的导向槽36中被导向，所以得到一种具有使工作主轴22和推杆14更稳定地相互导向的变型。另外，圆柱形凸肩39在图2中所示的压力机驱动器7中在它的模具保持装置侧的端面上具有环绕的贴靠面37。与贴靠面37轴向相对地为推杆14设置环绕的导入面38，该导入面通过推杆14的径向凸肩构成。传感器39a用于求出推杆14或模具保持装置8相对于机架2的轴向位置以及推杆14或模具保持装置8围绕工作行程轴线10的旋转位置。在接下来根据图3a至3c和如至如阐述在不同的工件加工时的各个运动过程之前，下面描述压力机驱动装置7的一般性的工作方式。为了借助直线马达15使推杆14与模具保持装置8和支承在其中的加工模具9 一起沿着工作行程轴线10上升或下降，直线马达15的次级部件17执行沿着工作行程轴线10 相对于直线马达15的相对机架固定的的初级部件16的相应的上升或下降运动。次级部件 17的行程运动通过压力元件19并且通过轴向旋转轴承20传递到推杆14上。以相应的方式能够将通过直线马达15在行程方向11和返回行程方向12上产生的力导入到推杆14中。在推杆14的通过直线马达15的行程运动中，驱动主轴22上的叶片35和轴向导向槽36形成用于推杆14的扭转止动装置。另外，推杆14能够借助主轴驱动器21围绕工作行程轴线10被旋转调节。因此， 主轴驱动器21构成旋转驱动单元，设置在推杆14上的模具保持装置8能够借助该旋转驱动单元围绕工作行程轴线10被旋转调节。为了使推杆14与模具保持装置8 一起围绕工作行程轴线10运动到一个旋转位置中，使工作主轴22围绕工作行程轴线10旋转。叶片35 用作旋转滑块，借助该旋转滑块在驱动主轴22的旋转运动中带动推杆14与模具保持装置8 一起围绕工作行程轴线10旋转。在驱动主轴22不执行沿着工作行程轴线10的行程运动的情况下，得到驱动主轴22的旋转运动，其方式是以相同的速度并且在相同的方向上通过扭矩马达28和31转动驱动螺母25和26。此外，推杆14能够借助主轴驱动器21在行程方向11上下降或者在行程方向11上被加载(附加)压力。为此目的使驱动主轴22在行程方向11上下降。在驱动主轴22不同时地旋转的情况下，得到驱动主轴22的下降运动，其方式是驱动螺母25和沈通过扭矩马达观和31以相同的速度但是在相反的方向上转动。当圆柱形凸肩39上的贴靠面37在行程方向11上被压到推杆14上的导入面38上时，借助主轴驱动器21产生的(附加)压力能够被导入到推杆14中。因此，圆柱形凸肩39用作压力元件，该压力元件能够对推杆14并且由此也对模具保持装置8加载由主轴驱动器21提供的(附加)压力。图3a至3c示出在冲压加工相对薄的板材5时压力机驱动装置7的三种不同的运行状态。在图3a至3c中所示的冲压加工中，所需的压力或冲压力仅仅通过直线马达15产生。图3a示出在一种运行状态中的压力机驱动装置7，在该运行状态中模具保持装置 8占据在工作行程之前的初始位置。由该初始位置出发，模具保持装置8与加工模具9 一起在行程方向11上向着板材5运动。加工模具8的轴向运动通过直线马达15实现。主轴驱动器21、尤其是驱动主轴22连同径向凸肩39在行程运动期间保持静止。因此，模具保持装置8由根据图3a的情形出发在行程方向11上运动远离圆柱形凸肩39。模具保持装置8 和圆柱形凸肩39执行沿着工作行程轴线10的相对运动。图北得到当加工模具9恰好放置在板材5上时的情形。工作行程的该区段结束， 在该区段中加工模具9仅靠近板材5。因为驱动主轴22保持在相同位置中，它在工作行程开始时(图3a)设置在该相同位置中，所以贴靠面37和导入面38之间的轴向距离由于推杆14的下降运动而增大。
在接下来的冲压加工中，加工模具9在行程方向11上对板材5加载压力。加工模具9对板材5加载的压力或冲压力通过直线马达15提供。为此目的，与直线马达15的次级部件17连接的压力元件19对推杆14加载压力。压力通过推杆14和模具保持装置8最后施加在加工模具9上。因为在所示的情况中板材是相对薄的板材5，所以由直线马达15 最大地提供的压力(约40KN)足以冲压穿透板材5。在图3c中示出在加工模具9冲压穿透板材之后压力机驱动装置7的运行状态。由该状态出发，推杆14借助直线马达15以返回行程重新运动到根据图3a的初始位置中。主轴驱动器21在驱动行程期间并且在返回行程期间保持不动。由于直线马达15的高动态性，上述的冲压加工能够在非常短的时间内执行，使得尤其是在薄板区域中能够借助压力机驱动装置7在步距为Imm时达到最高1500行程/分钟的行程数。图如至如示出在冲压比较厚的板材5时压力机驱动装置7的三种不同的运行状态。图如得到当加工模具9恰好放置在板材5上时的情形。图如中的情形因此对应于图北的情形。加工模具9对板材5加载的压力最开始仅仅由直线马达15提供。相应地， 推杆14和由此还有模具保持装置8仅通过蝶形的压力元件19被加载压力。但是，可由直线马达15最大地产生的压力不足以冲压穿透比较厚的板材5。通过借助测量装置18(图2)测量直线马达15所需的电流并且将测量值持续地传输给数字控制单元13，求出对附加压力的需求。在控制单元13的分析处理部件中将测得的电流与电流极限值比较，该电流极限值相当于在由直线马达最大地提供压力时该直线马达15消耗的电流。如果测得的电流达到预给定的极限值，则数字控制单元13将其评价为借助主轴驱动器 21导入附加压力的需求情形。因此，测量装置18和数字控制单元13的上述的分析处理部件形成检测装置，借助该检测装置求出对导入附加压力的需求。另外，数字控制单元13触发一个接通行程，在该接通行程中驱动主轴22与圆柱形凸肩39 —起借助扭矩马达观和31在行程方向11上运动。接通行程的行程长度是足够的， 由此能够在接通行程期间将主轴驱动器21连同圆柱形凸肩39加速到一个速度，在该速度时执行后续的工件加工(压制速度)。当贴靠面37贴靠在导入面38上时，接通行程结束。圆柱形凸肩39和模具保持装置8不能沿着工作行程轴线10进一步接近。因此，圆柱形凸肩39和刀具接收装置8的相对运动性沿着工作行程轴线10在一个方向上被消除。这得到在图4b中所示的情形。在后续的工件加工中，通过推杆14上的导入面38将附加压力导入模具接收装置 8中，该附加压力由主轴驱动器21产生。因为在贴靠面37碰撞到导入面38上之前主轴驱动器21连同圆柱形凸肩39已经被加速到压制速度，所以主轴驱动器21现在不必再继续被加速。因此，其驱动功率完全提供给推杆14、模具保持装置8和加工模具9的加速以及提供用于对它们加载附加压力。由直线马达15提供的压力和由电主轴驱动器21提供的附加压力相加。这些压力的和足以冲压穿比较厚的透板材5。在图如中得出在冲压穿透板材5之后的情形。在工作行程之后，加工模具9以返回行程重新上升到初始位置(图3a)中，其方式是直线马达15和主轴驱动器21同时在返回行程方向12上移动。在该不利情况下，加工模具9在返回行程时的速度通过较缓慢的主轴驱动器21的速度限制。但是也可以得到以下情形，其中主轴驱动器21的运动方向能够在工作行程结束之前反转。例如提到一种工件加工，其中在工作行程的下部区段中仅仍需要比由直线马达 15最大地提供的压力小的压力。在该情况中，较缓慢的主轴驱动器21的回撤在工作行程结束之前开始。因此，加工模具9的速度在稍后的返回行程中仅仍通过较快的直线马达15确定。即加工模具9能够更快地往回运动并且用于返回行程的时间被缩短。出于完整性的原因要注意，主轴驱动器21的接通不仅能够在加工模具被放置在板材5上时的时间点而且能够在整个工件加工或工作行程的过程中进行。在图5中再次总结了在根据图如至如所述的冲压过程的范围中的三个重要的方法步骤。首先，模具保持装置8仅仅通过蝶形的第一压力元件19在导入压力的条件下被加载(图如)。在需要的情况下，第二压力元件，在此即圆柱形凸肩39，通过接通行程相对于模具保持装置8被接通以导入附加压力。最后通过第二压力元件在引入附加压力的条件下对模具保持装置8加载(图4b)。冲压/成型机1的数字控制单元13能够使压力机驱动装置7在两种不同的控制模式中运行。在一种基本控制模式中根据上述过程运行压力机驱动装置，即加工模具9首先始终仅借助直线马达15下降到待加工的板材5上。仅在需要时才通过主轴驱动器21引入附加压力。但是如果例如根据待加工的板材5的厚度已经在准备阶段就毫无疑问地发现可由直线马达15产生的压力不足以加工板材5，则可以调节出厚板控制模式。在厚板控制模式中，主轴驱动器21从头随着运动。以该方式避免通过接通行程产生的时间损失。压力机驱动装置7的一种替代结构形式由图6得出。根据图6，压力机驱动装置 40占据它在工作行程之前的初始位置。模具保持装置41设置在沿着工作行程轴线10延伸的推杆42上。该推杆42与模具保持装置41和加工模具43 —起能够借助形成旋转驱动单元的旋转马达44围绕工作行程轴线10被旋转调节。为此，该旋回马达44具有回转的转子 45，该转子无传动地与推杆42连接。转子45设置在相对机架固定的的定子46内部。两个电主轴驱动器47和48用于产生压力并且用于产生模具保持装置41沿着工作行程轴线10的行程运动。第一主轴驱动器47具有支撑在机架2上的定子49，在该定子内部设有回转的转子50。转子50直接与驱动螺母51连接，该驱动螺母与驱动主轴52配合。驱动主轴52的主轴轴线与工作行程轴线10重合。驱动主轴52在模具保持装置侧设有压盘53，该压盘通过轴向轴承M与驱动主轴52连接。第二主轴驱动器48设置在驱动主轴52的轴向突出部上。第二主轴驱动器具有比第一主轴驱动器47高的动态性，但是仅能够产生相对低的力。主轴驱动器48包括定子55， 该定子支撑在第一主轴驱动器47的驱动主轴52上。另外，第二主轴驱动器48具有围绕工作行程轴线10回转的转子56。转子56无传动地与驱动螺母57连接，该驱动螺母与驱动主轴58配合。驱动主轴58的主轴轴线也与工作行程轴线10重合。驱动主轴58与推杆42通过蝶形弹簧59和轴向旋转轴承60连接。蝶形弹簧59 在行程方向11上被预加载弹簧力，该弹簧力稍小于主轴驱动器48的最大地提供的轴向力。 总体上得到两个主轴驱动器47和48的上下构造的结构。轴向旋转轴承60或蝶形弹簧59形成第一压力元件，该第一压力元件在推杆的设置在驱动主轴52的轴向接收部61中的端部上对该推杆42加载。压盘53形成第二压力元件。压力机驱动装置40的工作方式在下面参照图7至9描述。图7至9示出在不同的举例的工件加工的过程中驱动主轴52相对于机架2的轴向速度(虚线)和驱动主轴58 相对于驱动主轴52的轴向速度(点画线)。在根据图7的工件加工中，加工模具43在开始时仅仅借助高动态的主轴驱动器48 下降。在时间点tl，工作主轴58和同时加工模具43达到恒定的速度vl。在时间点t2，加工模具43碰撞到待加工的板材5。加工模具43现在对板材5加载由主轴驱动器48提供的压力。该压力由主轴驱动器48的驱动主轴58通过蝶形弹簧59和旋转轴承60传递到推杆 42上。在图7中所示的情形中，由主轴驱动器48产生的轴向力超过弹簧力，蝶形弹簧59 通过该弹簧力被预紧。但是因为施加在加工模具43上的压力不足以使放置在板材5上的加工模具43在板材5变形的情况下继续下降，所以推杆42与模具保持装置41和支承在其中的加工模具43—起短时间地保持静止。因此，在驱动主轴58的进一步的下降运动中，蝶形弹簧59被压缩。如已经参照压力机驱动装置7的第一结构形式产生的那样，例如通过对主轴驱动器48所需的电流的测量，数字控制单元13识别出主轴驱动器47必须被接通以导入附加压力。迅速地，即几乎在时间点t2，数字控制单元13触发接通行程，在该接通行程中驱动主轴52与压盘53 —起在行程方向11上下降。通过驱动主轴53也使主轴驱动器47在行程方向11上向着(始终仍然)静止的推杆42运动，由此使蝶形弹簧59进一步被压缩。但是同时对主轴驱动器47的驱动主轴58的下降运动制动，直到驱动主轴58最后相对于驱动主轴52静止(时间点。接着借助主轴驱动器48使驱动主轴58在返回行程方向12上相对于驱动主轴52移动，直到它占据其根据图6的相对于工作主轴52的初始位置(时间点 t4)。接通行程的行程长度是足够的，由此能够在接通行程期间将主轴驱动器47加速到一个速度，在该速度时实现后续的工件加工(压制速度VP)。当压盘53在行程方向11上碰撞到推杆42上时(时间点t5)，结束接通行程。压盘53和推杆42不能沿着工作行程轴线10进一步接近。因此，压盘53和推杆42和由此还有模具保持主轴41在沿着工作行程轴线10的一个方向上的相对运动性被消除。主轴驱动器47现在通过驱动主轴52和压盘53直接将附加压力导入到推杆42中和进一步导入模具保持装置41中。在结束工作行程之后(时间点t6)，驱动主轴52在返回行程方向12上上升。由此也使支承在驱动主轴52上的主轴驱动器48与推杆42 —起在返回行程方向12上运动。返回行程在时间点t7结束。压力机驱动装置40重新在根据图6的运行状态中。图8示出在举例的第二工件加工中驱动主轴52和58的速度剖面图。在所示的情况中，主轴驱动器47用于延长加工模具43的由高动态的主轴驱动器48产生的工作行程。 出于成本原因或者为了获得尽可能高动态的驱动器，加工模具43的可由主轴驱动器48产生的行程比较短，例如5mm。在根据图8的情况中，高动态的主轴驱动器48的行程不足，使得附加地必须使主轴驱动器47移动(时间点t8)。加工模具43的行程被延长，因为驱动器47和48的移动路程相加。返回行程能够至少部分地通过两个主轴驱动器47和48的同时移动来实现(时间间隔t9至图tlO)。在根据图7和8的工件加工中，压力机驱动装置40在标准模式中运行。不同与此，压力机驱动装置40也能够在高动态模式中运行。图9示出在高动态模式中在举例的工件加工的过程中驱动主轴52和58的速度。此外，图9示出加工模具43的合成速度(实线)。出于比较原因，另外分区段地示出当仅在使用低动态的驱动器47的情况下执行大致相同长度的行程时加工模具43的合成速度(由十字组成的线)。在高动态模式中，主轴驱动器47和48借助数字控制单元13这样地运行，使得在加速时以及在加工模具43的制动时两个驱动器47和48同时被加速或制动。以该方式利用了以下事实由于主轴驱动器47和48的上下构造的布置，它们的加速度相加成加工模具 43的加速度。根据图9尤其在加速和制动过程中使用高动态的主轴驱动器48。尤其地，主轴驱动器48在工作行程时和在返回行程时甚至短时间地静止(时间间隔til至tl2以及时间间隔tl3至tl4)。在根据图9的工件加工的情况中，所需的压力不超过蝶形弹簧59的预紧力。在时间点tl5，压力机驱动装置40重新位于其初始位置中。根据在使用较缓慢的主轴驱动器47加工的情况下加工模具43的分区段地示出的速度剖面图(图9，由十字组成的线)特别阐明由于高动态模式而赢得时间。由于高动态模式在时间点tl5返回行程运动已经结束，而加工模具43在仅使用主轴驱动器47的情况下在该时间点首先被加速到恒定的返回行程速度。在数字控制单元13 —方得到高动态模式，其方式是例如两个主轴驱动器47和48 在工件加工过程中被预设加工模具43的相同的额定位置或相同的额定速度，其中，主轴驱动器47和48以不同放大系数跟踪额定值设定值。为此，额定值设定值在以下前提条件下进行，即加工模具43不必比比较缓慢的主轴驱动器47的最大可能速度更快地运动。与在需要时导入附加压力的可能性无关地，完全通过主轴驱动器47和48的上下构造的布置和主轴驱动器47和48在高动态模式中运行的可能性得到有利的压力机驱动装置，其以高动态性为特点。另外能够以类似方式在使用其它驱动结构形式时得到高动态的压力机驱动装置。 重要的仅仅是，设有第一驱动器，该第一驱动器在行程方向上驱动调节单元，第二驱动器支撑在该调节单元上，以便在相同的行程方向上驱动推杆或模具保持装置。另外，必须设置控制装置，控制装置能够使压力机驱动装置在高动态模式中运行，在高动态模式中工作行程通过两个驱动器的同时加速和/或制动产生。在压力机驱动装置40中，与主轴驱动器47在高动态模式中的接通可能性结合附加地得到优点，即接通行程不必通过数字控制单元13触发。而是自动地得到接通行程。在高动态模式中，驱动主轴52与压盘53 —起在整个工作行程期间在行程方向11上运动。当加工模具43以超过蝶形弹簧59的弹簧力的压力贴靠在板材5上时，蝶形弹簧59被弹回。 加工模具43连同推杆42短时间地保持静止。但是因为驱动主轴52已经在行程方向11上运动，所以驱动主轴52通过压盘53在行程方向11上立即逼近静止的推杆42，直到压盘53 贴靠在推杆42上。因此得到接通行程。推杆相对于驱动主轴52被弹回的弹回路程可以例如借助测量装置确定。为了使加工模具43沿着工作行程轴线10运动到精确位置中，在控制装置侧考虑当前测得的弹回路程。
权利要求
1.机床的用于产生模具保持装置(8，41)的工作行程的压力机驱动装置，在该工作行程中工件(5)能够通过支承在所述模具保持装置(8，41)上的模具(9，4 被加载，所述压力机驱动装置包括压力机驱动器；和第一压力元件(19，60)，借助所述第一压力元件能够对所述模具保持装置(8，41)加载通过所述压力机驱动器提供的压力；以及第二压力元件 (39，53)，借助所述第二压力元件能够对所述模具保持装置(8，41)加载通过所述压力机驱动器提供的附加压力，其中，当仅所述第一压力元件(19，60)对所述模具保持装置(8，41) 加载时，所述模具保持装置(8，41)和所述第二压力元件(39，53)能够相对运动，其特征在于，所述模具保持装置(8，41)在仅仅通过所述第一压力元件(19，60)被加载时在需要时能够通过所述第二压力元件(39，5 被加载附加压力，其方式是模具保持装置(8，41)和第二压力元件(39，53)的相对运动性被阻止、尤其是被消除。
2.根据权利要求1的压力机驱动装置，其特征在于，所述第二压力元件(39，5 和所述模具保持装置(8，41)能够沿着工作行程轴线(10)相对运动，沿着所述工作行程轴线借助所述压力机驱动装置(7，40)能够产生所述模具保持装置(8，41)的工作行程。
3.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述模具保持装置 (8,41)能够通过所述第二压力元件(39，5；3)被加载附加压力，其方式是模具保持装置(8， 41)和第二压力元件(39，53)的相对运动性仅在一个方向上被阻止或消除。
4.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述模具保持装置 (8,41)能够通过所述第二压力元件(39，5；3)被加载附加压力，其方式是模具保持装置(8， 41)和第二压力元件(39，53)的相对运动性通过接通行程被阻止或消除，在该接通行程中实现模具保持装置(8，41)和第二压力元件(39，53)的相对运动。
5.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述模具保持装置能够通过所述第二压力元件(39，5 被加载附加压力，其方式是模具保持装置(8，41)和第二压力元件(39，53)的相对运动性通过接通行程被消除，在该接通行程中一设置在所述第二压力元件(39，5 上的贴靠面(37)和一在所述模具保持装置(8，41) 一方的导入面(38) 沿着所述工作行程轴线(10)相互压紧。
6.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述模具保持装置 (8，41)和所述第一压力元件(19，60)沿着所述工作行程轴线(10)不可运动地相互连接。
7.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，设有一压力机驱动器， 该压力机驱动器具有一配置给所述第一压力元件(19，60)的第一驱动单元(15，48)和一配置给所述第二压力元件(39，53)的第二驱动单元01，47)。
8.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，至少一个驱动单元 (21,47,48)被构造为电主轴驱动器和/或至少一个驱动单元(15)被构造为感应式直线驱动器。
9.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，一配置给所述第一压力元件(19，60)的驱动单元(15，48)被构造为电主轴驱动器或被构造为感应式直线驱动ο
10.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述模具保持装置 (8，41)设置在推杆(14,4 上，并且为了对所述模具保持装置(8，41)加载，所述压力元件 (19，39，53，60)对所述推杆(14，42)加载。
11.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述推杆(14，42)至少部分地设置在一主轴驱动器01，47)的驱动主轴02，52)的轴向接收部(34，61)中。
12.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述推杆(14)设置在一主轴驱动器的驱动主轴0 的轴向接收部(34)中，并且所述推杆(14)在背对所述模具保持装置(8)的端部上具有相对于所述驱动主轴0 轴向突出的区段，在该区段上能够通过一压力元件(19)对所述推杆加载。
13.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，所述推杆(14，42)能够在一设置在所述驱动主轴02，52)的轴向接收部(34，61)中的区段上通过一压力元件 (39，60)被加载。
14.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，设有旋转驱动单元 01，44)，所述模具保持装置(8，41)能够借助该旋转驱动单元围绕所述工作行程轴线(10) 被旋转调节。
15.根据以上权利要求中任一项的压力机驱动装置，其特征在于，设有检测装置(18， 13)，在仅仅通过所述第一压力元件(19，60)对所述模具保持装置(8，41)加载时能够借助所述检测装置确定是否需要通过所述第二压力元件(39，5 对所述模具保持装置(8，41) 加载附加压力。
16.加工方法，在该加工方法中借助机床的压力机驱动装置产生模具保持装置(8，41) 的工作行程，其中，在该工作行程中工件( 通过支承在所述模具保持装置(8，41)上的模具(9，4；3)被加载，其特征在于，在仅仅通过第一压力元件(19，60)在引入压力的条件下对所述模具保持装置(8，41)加载期间，在需要时阻止、尤其是消除模具保持装置(8，41)和第二压力元件(39，53)的相对运动性，由此通过所述第二压力元件(39，5；3)对所述模具保持装置(8，41)加载附加压力。
全文摘要
本发明描述了一种机床的用于产生模具保持装置(8)的工作行程的压力机驱动装置(7)，所述压力机驱动装置具有压力机驱动器、第一和第二压力元件(19，39)，其中，当仅所述第一压力元件(19)对所述模具保持装置(8)加载时，所述模具保持装置(8)和所述第二压力元件(39)能够相对运动。在仅仅通过所述第一压力元件(19)对所述模具保持装置(8)加载时，所述模具保持装置(8)在需要时能够通过所述第二压力元件(39)被加载附加压力，其方式是模具保持装置(8)和第二压力元件(39)的相对运动性被阻止、尤其是被消除。此外描述了一种加工方法，其中使用了所述类型的压力机驱动装置(7)。
文档编号F15B11/02GK102574189SQ201080045581
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年11月10日
发明者F·施毛德 申请人:通快机床两合公司