压力机

摘要

一种压力机，所述压力机包括压力机框架、具有偏心部分的曲轴、连接到曲轴的至少一个曲轴马达、压头、可操作地连接在压头和曲轴之间的连杆式压头驱动机构、具有第一旋转位置反馈装置的第一马达和具有第二旋转位置反馈装置的第二马达。曲轴的偏心部分位于曲轴的第一端部和第二端部之间。

权利要求

1.一种压力机，所述压力机包括：

压力机框架；

压头；

曲轴，所述曲轴由所述压力机框架可旋转地支承，其中所述曲轴具有偏心部分；

连杆式压头驱动机构，所述连杆式压头驱动机构可操作地连接在压头和曲轴之间；

第一驱动马达，所述第一驱动马达具有第一旋转位置反馈装置，所述第一驱动马达连接到所述曲轴的第一端部，并且驱动所述曲轴从所述第一端部旋转；以及第二驱动马达，所述第二驱动马达具有第二旋转位置反馈装置，所述第二驱动马达连接到所述曲轴的第二端部，并且驱动所述曲轴从所述第二端部旋转；以及其中，所述曲轴的偏心部分位于所述曲轴的所述第一端部和所述第二端部之间，所述压力机还包括控制装置；

其中，所述控制装置被配置成从第一旋转位置反馈装置和第二旋转位置反馈装置接收旋转位置反馈信号；

其中，所述控制装置被配置成向所述第一驱动马达发出指令，并且其中，所述控制装置被配置成向所述第二驱动马达发出指令；

其中，所述控制装置被配置成比较所述第一旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号和所述第二旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号。

2.根据权利要求1所述的压力机，其中，所述控制装置被配置成响应于所检测到的所述第一旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号和所述第二旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号之间的差异而发出所述第一驱动马达的停止指令。

3.根据权利要求1所述的压力机，其中，所述控制装置被配置成响应于所检测到的所述第一旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号和所述第二旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号之间的差异而发出所述第二驱动马达的停止指令。

4.根据权利要求1所述的压力机，其中，所述控制装置被配置成响应于所检测到的系统部件的故障而发出所述第一驱动马达的停止指令或所述第二驱动马达的停止指令。

5.根据权利要求4所述的压力机，其中，所述系统部件的故障为曲轴的断裂。

6.根据权利要求4所述的压力机，其中，所述系统部件的故障为反馈装置的故障。

7.根据权利要求4所述的压力机，其中，所述系统部件的故障为驱动马达从曲轴脱离。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的压力机，其中，所述压力机适于在部件出现故障的情况下，采用依然运行的驱动马达来使所述曲轴的旋转安全地停止。

9.根据权利要求1所述的压力机，其中，所述第一驱动马达和所述第二驱动马达为电动伺服电机。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的压力机，其中，所述控制装置配置成发出所述第一驱动马达和所述第二驱动马达的转速指令。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的压力机，其中，所述第一驱动马达和所述第二驱动马达是转矩可逆的，并且适于启动、驱动和停止所述曲轴。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的压力机，其中，所述第一驱动马达和所述第二驱动马达适于合作以启动、保持和停止所述曲轴的旋转。

说明书

压力机

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 根据美国法典第35部分119(e)关于较早提交临时专利申请的条款，本申请要求2013年3月12号在美国提交的临时专利申请号No.61/777,660的优先权，该申请的内容通过引用并入本申请中。

技术领域

[0003] 本发明涉及用于在典型地圆形或环形工件(例如电动马达和发电机叠片或者类似物)的内部圆周或外部圆周中，或者内部圆周和外部圆周二者中，冲孔、锻造、模切所谓“缺口”的冲缺口压力机。

背景技术

[0004] 采用不同设计的多种冲缺口压力机在现有技术中是已知的。

[0005] 现有技术中已知的多种冲缺口压力机包括“C”型压力机框架(通常称为开式压力机)、可驱动的偏心曲轴、用于安装工具的上部或冲压部分的直线引导滑块或压头，用于将曲轴的偏心旋转运动转化成滑块或压头的直线往复运动的连杆式传动机构、用于安装工具的固定下部或模部分的压力机框架的安装位置和压力机框架的床部分。这些部件配合将工具的上部或者冲孔部分移入或脱离与工具的下部或者模部分以及工件的接合，所述工件被布置在工具的上部或者冲孔部分和工具的下部或模部分之间。已知开式压力机典型地由连续旋转的曲轴驱动马达和某些情况下的飞轮驱动，接合的离合器可驱动地将驱动马达或者飞轮连接到曲轴，使得曲轴旋转，并且制动机构用于在离合器脱离之后使曲轴停止。

[0006] 多种冲缺口压力机还包括转位机构，所述转位机构被设置用于保持工件，并且在工具脱离与工件的接合后，使得工件间歇性地旋转，并且当工具与工件接合时，使得工件保持在合适的角度位置，以产生期望的最终工件的形状。

[0007] 多种冲缺口压力机还包括固定基底，开式压力机连接到所述固定基底，并且所述固定基底被设置用于沿典型的水平方向(并且具体为沿与压力机压头的运动方向垂直的方向)滑动，以改变工具和转位机构的旋转轴之间的距离，以促进变化直径的工件的加工或者用于在不同直径的单体工件上冲孔。

[0008] 冲缺口压力机典型地能够接纳可替换的工具，以进行工件的切割或者冲压。不同的工具可以需要不同的所谓的“闭合高度”支座。压力机闭合高度是从压头的端部到压力机的安装位置或床部分之间的距离(沿压头运动方向测量)，工具的上部或冲孔部分被连接到所述压头，当压头处于其最近或者“闭合”位置时，工具的下部或者模部分被连接到所述压力机的安装位置或床部分。现有技术中已知的许多冲缺口压力机都包括用于改变压力机闭合高度以允许使用可替换的工具的可调整机构。典型地可调整机构有利地用于进行手动调整。

[0009] 使得冲缺口压力机以相对较高的生产速率运行是被期望的，并且该速率通常以每分钟冲程数来测量。为了实现最大的生产速率，将冲缺口压力机配置成最小的压力机冲程长度是被期望的。压力机冲程长度用压力机压头进行往复运动所达到的最远端部来标记。使得冲缺口压力机压头的冲程长度最小化增加了工具的上部和下部部分之间的工件的装卸难度。因此，冲缺口压力机包括压头提升机构是常见的，以在完成在各自工件上应执行的所有的冲孔操作时，进一步移动压头使其远离工件。完成的工件然后可以被容易地卸下，并且在压头提升机构将压头移动到期望的起始位置以进行后续的偏心轴旋转和冲压操作之后，下一个工件可以被装载以被加工。技术领域中已知的方式是压头提升装置以固定量提升压头。

[0010] 如上所述，开槽压力工具通常包括两个部分：上部或冲孔部分，下部或模工具部分。典型地，下部工具部分被刚性地安装到支承板，所述支承板被刚性地安装到压力床。上部工具部分被典型地刚性地安装到压力机压头，因此承受通常为竖直方向的接合和脱离下部工具部分的往复运动。设置压力机压头的引导件，以保证和保持上部和下部工具部分的完全对准。上部工具部分相对于下部工具部分的对准出现的任何程度的偏差都会降低工具切割的精确性。另外，这种脱离会引起工具的损坏。任何工件的成功冲压都取决于上部工具部分和下部工具部分保持完全对准的能力。

[0011] 典型的冲缺口压力机的通常的“C”形压力机框架尽管对于工件的方便地装卸是必要的，但是由于冲压操作中产生的强大的力必然会弯折或偏转。例如，在使得压力机压头和上部工具端部碰撞到工件上时，通常的开式压力机会经历某角度的偏转，并且随后偏心轴会沿垂直于压力机压头的运动路线的方向移位。此外，在许多这种已知的压力机中，压头引导件不利地经受框架的偏转，这会导致上部和下部工具部分失去对准。

[0012] 为了克服现有压力机技术中这些和其他的缺点，附图中描述了一种冲缺口压力机。

附图说明

[0013] 图1是根据本发明的实施例的冲缺口压力机的等距视图。

[0014] 图2是移除了盖板的冲缺口压力机的等距视图。

[0015] 图3是移除了盖板和偏心轴马达的冲缺口压力机的等距视图。

[0016] 图4是移除了盖板的冲缺口压力机的正视图。

[0017] 图5是移除了盖板的冲缺口压力机的侧视图。

[0018] 图6是图5中A-A截面。

[0019] 图7是图5中B-B截面。

[0020] 图8是图4中C-C截面。

[0021] 图9是冲缺口压力机的压力机框架的等距视图。

[0022] 图10是冲缺口压力机的压力机框架的侧视图。

[0023] 图11是冲缺口压力机在压头提升位置的侧视图。

具体实施方式

[0024] 应该理解，本发明不限于下文所述或附图说明的结构细节和元件布局的应用，并且仅通过引用的方式对某些实施例进行说明。除了已经描述的实施例，本发明还包括以不同方式实践和实施的实施例。另外，应该理解，本文所采用的措辞和术语均为了说明目的，并且不应被视为限制。

[0025] 参考附图1-11，根据本发明的实施例的冲缺口压力机包括固定基底1，大体描述的开式压力机2被安装到基底1，并且被设置成用于在其上进行滑动，大体描述的轴3安装到基底1，用于保持和转位工件4。转位马达5被设置用于轴3和工件4的旋转运动。

[0026] 冲缺口压力机还包括压力机定位螺丝7(图8)、基底1、压力机框架10、压力机定位螺母8和压力机定位马达6，所述压力机定位螺丝可旋转地安装到所述基底，所述压力机定位螺母被固定地安装到所述压力机框架，所述压力机定位马达被固定地安装到所述基底1，并且被可驱动地连接到所述压力机定位螺丝7。压力机定位马达6、螺丝7和螺母8沿垂直于轴3的旋转轴线的方向配合以移动开式压力机2，以使得冲缺口压力机适用于具体的工件4的加工。相似地设置的冲缺口压力机在现有技术中是广泛已知的。

[0027] 为了克服已知的冲缺口压力机的缺点，本发明的冲缺口压力机还包括具有第一偏心部分14和第二偏心部分15的曲轴13(图6)。曲轴13被压力机框架10可旋转地支承，并且具体地被压力机框架10的第一部分11(图10)支承。优选的实施例示出了第一偏心部分14和第二偏心部分15，所述第一偏心部分和第二偏心部分包括围绕曲轴13的中点对称设置的两个部分。曲轴13被可驱动地连接到曲轴驱动马达16(所述曲轴驱动马达被固定地连接到压力机框架10)，并且优选地在曲轴13的两端被可驱动地连接到两个曲轴驱动马达16(所述曲轴驱动马达被固定地连接到压力机框架10)。驱动马达或优选的多个驱动马达16提供了用于曲轴13的旋转的旋转驱动转矩。驱动马达16优选为伺服电机，并且还包括反馈装置17，用于为控制系统57(图1)提供曲轴的旋转位置信息。控制系统可以是本领域技术人员广泛已知的常规伺服控制系统。两个曲轴驱动马达16是转矩可逆的，并且可以启动、驱动和停止曲轴13。在发生部件故障时保证冲缺口压力机的安全运行是被期望的，因此提供冗余监视系统和停止系统。多个正常运行的驱动马达16相配合以启动、保持和停止曲轴13的旋转运动，同时控制系统57监视驱动马达16的反馈装置17。控制系统被配置成发出第一驱动马达的停止指令。控制系统被配置成发出第二驱动马达的停止指令。控制系统还优选地配置成发出第一驱动马达的启动指令。控制系统还优选地配置成发出第二驱动马达的启动指令。控制系统还优选地配置成发出第一驱动马达和第二驱动马达的转速指令。控制系统被配置成比较多个反馈装置17的旋转位置反馈信号。控制系统被配置成响应于所检测到的第一旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号和第二旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号之间的差异而发出第一驱动马达的停止指令。控制系统还被配置成响应于所检测到的第一旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号和第二旋转位置反馈装置的旋转位置反馈信号之间的差异而发出第二驱动马达的停止指令。当系统中任何部件发生故障时，例如反馈装置17的速度由于驱动马达16从曲轴13断开、曲轴13断裂或者反馈装置17故障而不匹配时，依然运行的驱动马达可以被用于使旋转的曲轴13安全地停止。因此通过提供冗余驱动装置(也就是多个马达16)和冗余监视装置(也就是多个反馈装置17)，保证了冲缺口压力机的安全运行，同时无需使用曲轴离合器和制动装置，所述曲轴离合器和制动装置在现有技术的冲缺口压力机中是需要的。

[0028] 冲缺口压力机还包括压头40(图8)，所述压头被压力机框架10支承，并且具体被压力机框架10的第二部分12支承，并且被设置用于沿与转位轴3的旋转轴线平行的直线方向滑动，并且所述压头被压头引导件44引导。压头40固定地支承上部工具部分42，所述上部工具部分与下部工具部分43配合，所述下部工具部分被固定地连接到压力机框架10，并且具体连接到压力机框架10的部分11，以进行工件4的冲孔或加工。

[0029] 冲缺口压力机还包括连杆式压头驱动机构，所述连杆式压头驱动机构包括主压头驱动连杆22(图11)、压头驱动连接连杆20、次级压头驱动连杆24和枢转销21、23、25和41。次级压头驱动连杆24通过枢转销25被可枢转地支承在第一端部处，并且通过枢转销23在第二端部处被可枢转地连接到主压头驱动连杆22的第一端部。主压头驱动连杆22通过枢转销41在第二端部处可枢转地连接到压头40。压头驱动连接连杆20由曲轴13的第一偏心部分14在第一端部处可旋转地支承。压头驱动连接连杆20还在第二端部处被可枢转地连接到主压头驱动连杆22的在主压头驱动连杆22的第一端部和第二端部之间的某点。在所述的优选实施例中，两个压头驱动连接连杆20和曲轴13的两个第一偏心部分14被围绕开式压力机的中点对称设置。但是应该注意的是，尽管示出了两个压头驱动连接连杆20和曲轴13的两个第一偏心部分14，但是这仅仅是出于所示具体实施例的便利，并不是必须如此。

[0030] 冲缺口压力机还包括压头调整机构，所述压头调整机构使得能够快速便捷地实现压头闭合高度调整和压头提升功能。压头调整机构包括支承构件26(图8)，所述支承构件由压力机框架10支承，并且具体由压力机框架10的部分12支承，并且被设置用于沿大致平行于压头40的运动路线的方向相对于压力机框架移动。压头调整机构还包括定位机构，所述定位机构用于支承构件26的移动和定位。定位机构优选地包括压头调整螺丝28、压头调整螺母构件31和压头调整马达29，所述压头调整螺丝由框架10可旋转地支承，所述压头调整螺母构件被固定支承在支承构件26中，所述压头调整马达包括反馈装置30，并且被可驱动地连接到螺丝28。压头调整机构通过枢转销25被可枢转地连接到次级压头驱动连杆24的第一端部。在所述的优选实施例中，两个次级压头驱动连杆24和两个枢转销25相配合以执行相同的功能，并且围绕开式压力机的中点对称设置。但是应该注意的是，尽管示出了两个次级压头驱动连杆24和两个枢转销25，但是这仅仅是出于所示具体实施例的便利，并不是必须如此。

[0031] 在冲缺口压力机工具更新操作中，上部工具部分42被固定到压头40(图8)。下部工具部分43被固定到压力机框架10，并且具体为固定到压力机框架10的第一部分11。压力机定位马达6、螺丝7和螺母8可以被用于将开式压力机2定位到相对于轴3的合适位置，以用于具体工件的加工。驱动马达16(一个或多个)旋转，使得曲轴13的第一偏心部分14被定位到最低位置或者“闭合”位置。压头调整马达29然后被旋转，并且压头调整螺丝28和压头调整螺母构件31相配合以沿与压头引导件44(一个或多个)的方向大致平行的方向(图3)移动支承构件26和次级压头驱动连杆24(一个或多个)。枢转销23、次级压头驱动连杆24、主压头驱动连杆22、枢转销41和枢转销21相配合以使上部工具部分朝向或者远离下部工具部分移动(取决于压头调整马达29的旋转的方向)。冲缺口压力机的闭合高度因此可以适用于多种工具部件。压头调整马达29的位置和支承构件26的位置可以被检测，并且在优选的实施例中存储于控制器中用作参照。支承构件26的这一位置与压头40的封闭运行位置或者闭合高度相对应。驱动马达16(一个或多个)然后被旋转，使得曲轴13的第一偏心部分14被定位到最高或者打开的运行位置。压头调整马达29在曲轴13的该旋转过程中未被移动。应该明白的是，当曲轴13的偏心旋转运动使得压头40在闭合和打开运行位置之间移动时，压头40的封闭的或者打开的运行位置由支承构件26的位置决定。当装载新的工具时，仅仅需要压头40的封闭和打开的运行位置的调整，具体为通过支承构件26的再定位而对压头闭合高度进行调整。

[0032] 在使用改良冲缺口压力机对工件进行加工操作时，压头调整马达29沿第一方向旋转，并且压头40被提升至高于打开运行位置的预设位置，以便于工件的装载。上述涉及调整压头的闭合高度的相同部件将在后续的讨论中继续使用。当压头40已经被抬升至预设位置，工件4可以被插入到上部工具部分42和下部工具部分43之间。压头调整马达29现在沿第二方向(与第一方向相反)旋转，并且压头40被降低到打开运行位置，这一位置按照前述方法确定。工件4被装载到轴3上。驱动马达16和曲轴13(借助驱动连接)被旋转。连杆式压头驱动机构将偏心曲轴13的运动转换成压头40的往复运动，并且随后上部工具部分42与下部工具部分43和工件4运行接合和脱离运行接合。在上部工具部分42与下部工具部分43和工件4脱离运行接合期间，通过转位马达5的运动驱动力矩，轴3和工件4被旋转，并且然后被停止在预设的转位位置，用于接下来的上部工具42和工件43的运行接合。曲轴继续旋转，工件继续转位，直到工件4完成加工，此时驱动马达16停止曲轴13的旋转，典型地停止于打开运行位置。压头调整马达29现在沿第一方向旋转，并且压头40被抬升至高于打开运行位置的预设位置，以促进工件4的卸载和随后新的工件的装载。该过程现在可以被重复进行。图11描述了处于压头提升位置的开式压力机。

[0033] 应该注意的是，本文所述的压头调整机构的另一个优点是压头提升功能是完全可调整的。最小化压头提升量以减少工件的加工周期是被期望的。现有技术中已知的冲缺口压力机的压头提升功能通常是固定量的，并且因此所需的执行压头提升功能的时间是不能改良的。本文所述的压头调整机构允许预设的位置高于打开运行位置，以促使工件装载可以自由调整，以缩短执行压头提升功能的时间。

[0034] 冲缺口压力机还提供了质量配衡系统，所述质量配衡系统包括具有第一偏心部分14和第二偏心部分15的曲轴13。第二偏心部分15被布置成与第一偏心部分14大致相对，也就是从第一偏心部分移位180度。质量配衡系统包括主配衡驱动连杆52、配衡驱动连接连杆
50、枢转销51、55和质量配衡56。主配衡驱动连杆52由枢转销55可枢转地支承在第一端部，用于围绕枢转销旋转。在如图所示的优选实施例中，枢转销55由压头调整机构支承构件26支承，但是这仅仅是为了所示具体实施例的便利性。枢转销55被支承，以阻止在工件加工期间发生平移运动。如上所述，支承构件26在工件加工期间保持固定，阻止了枢转销55的平移运动。然而，对于本领域中的技术人员来说显然的是，枢转销55可以由压力机框架10直接支承。质量配衡56在第二端部处被固定安装到主配衡驱动连杆52。配衡驱动连接连杆50被由曲轴13的第二偏心部分15在第一端部处可枢转地支承。配衡驱动连接连杆50还在主压头驱动连杆52的第一端部和第二端部之间的某点通过枢转销51枢转连接到主配衡驱动连杆52的第二端部。

[0035] 在曲轴13的旋转以及压头40和上工具部分42的相继往复运动期间，配衡驱动连接连杆50、主配衡驱动连杆52和枢转销51、55相配合以便以往复的方式沿与压力机压头40的运动方向相反的方向移动质量配衡56。虽然由于主配衡连杆52围绕平移的固定枢转销55的旋转动作使得质量配衡56的移动不完全是线性的，但是占支配地位的运动是沿与压头40的运动方向相反的方向。质量配衡56的往复运动的惯性力抵消并减少了由于压头40和上部工具部分42的往复运动而带来的摇晃力。考虑到涉及的几何尺寸和质量，简单的方式是必须计算所需的质量配衡56，以使得合成的摇晃力最小，并且因此使得传递到改良冲缺口压力机的基底1的振动最小。

[0036] 当上部工具部分42进入与工件4和下部工具部分43的运行接合时，由于完成了工件4上的剪切或弯折工作，会产生第一作用力和第二作用力。第一作用力从上工具部分42经过连杆式压头驱动机构传递到压力机框架10，并且具体传递到压力机框架10的第一部分11的第一位置111。第二作用力与第一作用力大小相同、方向相反，该第二作用力从下部工具部分被固定的点传递到压力机框架10，并且具体传递到压力机框架10的第一部分11上的第二位置211。第一作用力和第二作用力相配合以产生弯折力或力矩，所述弯折力或力矩被压力机框架10的第一部分11承受，并导致了第一位置111相对于第二位置211的移位。也就是说，压力机框架10的第一部分11的形状会被扭曲。

[0037] 上述压头40被压力机框架10支承，并且具体被压力机框架10的第二部分12支承，并且被设置用于沿与转位轴3的旋转轴线平行的直线方向滑动运动，并且所述压头被压头引导件44引导。存在压头40的引导件以保证上部工具部分42与下部工具部分43的合适对准。压力机框架10的第二部分12被设置用于阻止压力机框架10第一部分11的扭曲传递到压力机框架10的第二部分12。第一部分11和第二部分12被以有限的方式连接，并且处于有利的位置以阻止作用在第一部分11上的移位或者作用力的传递影响第二部分12。两部分的压力机框架的结构具有使第一压力机框架部分11的变形或者扭曲与第二压力机框架部分12隔离的功能，所述第二压力机框架部分支承压力机压头的线性引导件。压头的引导以及上工具部分和下工具部分的对准因此得以改良，并且压头引导件上的冲压过程的影响被减小。冲缺口压力机的改良压力机框架10的优选实施例被描述为具有两个部分11和12的单体部件10，但是压力机框架10可以从以某种方式连接的分立部件的方式构建，以提供本文所述的优点。

[0038] 应该注意的是，尽管本文中开式压力机2示出为冲缺口压力机的部件，但是本文所采用改良设计的压力机框架10、质量配衡系统、调幅机构和连杆式压头驱动机构可用于包括不是冲缺口压力机的一部分的开式框架和非开式框架或者闭式压力机的任何压力机。

[0039] 驱动马达16、转位马达5、压力机定位马达6和压头调整马达29都优选为电动伺服电机，所述电动伺服电机优选包括反馈装置。驱动马达16、转位马达5、压力机定位马达6和压头调整马达29的反馈装置优选通过电信号与控制系统57连通。控制系统57还包括能量供给装置，以向驱动马达16、转位马达5、压力机定位马达6和压头调整马达29提供能量。这种控制系统在技术领域中时广泛已知的，因此在此不做赘述。

[0040] 本发明具体实施方式使得本发明的这些特点和优点是明了的，并且因此所附权利要求的目的在于涵盖属于本发明的精神实质和范围之内的本发明的所有的这些特点和优点。另外，由于本领域中的技术人员可以想到大量的改良和变换方法，因此本发明不限于所说明和描述的具体结构和功能，并且因此所有合适的改良和等效都依存于并落入本发明的范围。