用于在精冲压力机中降低冲裁冲击的方法和装置

摘要

本发明涉及一种用于在液压驱动的精冲压力机中降低冲裁冲击的方法和装置。本发明的目的在于，使降低冲裁冲击所需的力作为反作用力直接在驱动活塞的压力腔中产生，从而反作用力可以直接作用于冲裁凸模，并且简化了压力机的结构，节省了成本，取消了用于降低冲裁冲击的附加的外部液压机械器件，并且降低了压力机和工具的负荷。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在配备有液压的主驱动装置的精冲压力机中降低冲裁冲击的方法，其中在底座部段的主缸室中引导的、承载台板的主活塞在快速运动中在UT和OT之间执行行程运动并且在做功行程中执行冲裁或改型操作，其中主活塞的压力腔被施加来自液压系统的液压流体的工作压力，该工作压力由中央控制装置预先给定且通过液压泵单元产生。

此外本发明涉及一种用于实施该方法的装置，具有：在液压驱动的精冲压力机的底座部段中布置的主缸室，其中引导能通过压力腔利用液压流体加载的、在快速运动中沿行程轴线的方向执行在UT和OT之间的行程运动的且承载台板的主活塞/推杆；包括至少一个液压泵单元的液压系统，用于向压力腔供给通过中央控制装置调节到预先给定的工作压力的液压流体。

背景技术

在压力机上的冲裁冲击和其原因充分已知。冲裁过程众所周知分为：夹紧过程，其中待冲裁的板材被夹紧在冲裁板和压紧装置(引导板)之间并且然后将冲裁凸模放到板材上；加预应力过程，其中由板材、冲裁工具和压力机组成的冲裁系统被弹性地预加载直至达到屈服极限(Flieβgrenze)；塑性改型过程，其中板材在将冲裁力提高至最大值的情况下冷作硬化(kaltverfestigen)，并且在达到改型能力的极限之后，板材在形成裂纹的情况下断裂；分离过程，其中冲裁部件与板材分开，冲裁力突然下降，并且在系统中存储的势能被释放，由此工具和压力机突然以冲裁冲击的形式卸载，并且释放弹性应力，该弹性应力导致了在冲裁面的区域中的材料回弹以及凸模和冲裁板的磨损。

给出了多种解决方案，其致力于在压力机上的冲裁冲击衰减。

由DE 22 48 024C，DE 23 50 378C2，DE 26 21 726C，DE 26 53 714C，DE 102 52 625B4，DE 103 39 004B4，DE 10 2005 053 350A1或DE 10 2009 39 004B4已知了单独地作用于推杆的、带有或不带有传感器的缸-活塞-单元，利用其减弱压力机架的形状回复。

其它已知的解决方案(DE 25 12 822C，DE 10 2009 39 004B4)尝试通过压力机架的弹性长度来吸收冲裁冲击。

在根据DE 28 24 176C2的现有技术中涉及一种具有大行程的液压压力机，用于通过与行程相关地伺服液压地调节推杆运动来以无冲裁冲击的方式进行冲裁或冲压，其中用于压力机推杆的工作活塞和至少一个反作用力活塞能同时利用压力液体来加载，其中用于预先给定推杆运动走向的额定值传感器引起了通过伺服阀来调节活塞运动，该伺服阀是调节回路的组成部分，并且用于驱动压力机推杆的工作缸室以及反作用力缸在空间上彼此分开。

由DE 43 08 344A1已知一种用于调节液压压力机的驱动装置的方法，所述液压压力机用来改型和/或冲裁板材等，该压力机包括至少一个能在双侧加载的、用于驱动压力机推杆的活塞-缸单元，其中驱动活塞借助液压介质根据行程移位(Wegverschiebung)来加载。设置具有最大工作压力的液压存储单元，该存储单元在两侧向活塞-缸单元的活塞供给相同压力的液压介质。

在DE 10 2007 027 603A1中描述了一种特别是用于压力机、冲压机或板材切割机的液压驱动装置，和一种用于控制液压驱动装置的方法。已知的驱动装置具有起双重作用的工作缸，其活塞具有沿驶入方式起作用的第一工作面和沿驶出方向起作用的第二工作面，它们分别限定一个压力腔，其中为了使活塞驶入到工作缸中和从其中驶出，至少两种不同的压力可以借助调节元件接通到工作面中的至少一个上。液压驱动装置具有调节单元，该调节单元选择性地使液压介质能从由第一工作面限定的第一压力腔以节流的方式回流，其中驱动装置具有控制器件，利用该控制器件在活塞由于其突然的力卸载而骤然加速时或之前能以下述方式操控调节单元：通过由调节单元直接或间接引起液压介质从第一压力腔的回流的节流，实现了活塞运动的以液压方式的衰减。

此外DE 10 2006 039 463A1提出，通过下述方式降低冲裁冲击，在冲裁过程中在封闭的液压系统内，两个不同的相反的力作用于推杆，这两个力基于推杆行程转换。

所有这些已知的解决方案的共同的缺点在于，利用附加的以液压-机械的方式起作用的器件克服冲裁冲击，所述器件明显提高了用于压力机的成本，同时使结构复杂化并且引起高额费用。特别是，在驱动活塞的压力腔之间附加接通的调节单元和节流单元或单独封闭的液压系统导致了反应时间的增加并且因此提高了整个驱动系统的惯性或惰性从而这些解决方案还未实施。此外，节流单元具有下述缺点，该节流单元变热，由此形成了不可挽回的能量损失。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于，在精冲压力机上实现一种开头所述类型的方法和装置，利用该方法和装置使降低冲裁冲击所需的力可以作为反作用力直接在驱动活塞的压力腔中产生，从而反作用力可以直接作用于冲裁凸模，并且简化了压力机的结构，节省了成本，取消了用于降低冲裁冲击的、附加的外部液压机械器件，并且降低了压力机和工具的负荷。

所述目的通过具有权利要求1的特征的、开头所述类型的方法和具有权利要求5的特征的装置来实现。

根据本发明的方法和根据本发明的装置的有利的设计方案可以由从属权利要求获悉。

根据本发明的解决方案基于下述基本构思，基于在主活塞的第二(下部)压力腔中的工作压力通过限压功能来调节在第一(上部)压力腔中的工作压力。

这一点通过下述步骤来实现：

a)通过配属于主活塞的行程测量单元检测主活塞在其行程运动期间在到达OT之前相对于固定止挡部的位置，该行程测量单元探测主活塞的位置数据并且传输给中央控制装置用于进行处理，

b)通过压力传感器持久地检测在主活塞的压力腔中的工作压力，该压力传感器探测压力值并且传输给中央控制装置，

c)查明在第二压力腔中的工作压力的升高和最大值，

d)由探测的工作压力和主活塞的工作面的乘积确定在第二压力腔中存在的力最大值，

e)基于根据步骤d)查明的力最大值，通过配属于第一压力腔的容器阀的压力限定来这样调节在第一压力腔中的压力，使得只要该力最大值被超过，就相应地提高在第一压力腔中的工作压力以用于产生反作用于冲裁冲击的力，并且保持直至冲裁过程结束。

特别重要的是，反作用力可以基于在第二压力腔中的工作压力通过调节在第一压力腔中的压力特别敏感地且精确地匹配于冲裁冲击(Schnittschlag)的大小。

在根据本发明的方法的另一种优选设计方案中规定，利用中央控制装置通过能操控的比例阀、至少一个用于探测压力的压力传感器、至少一个用于限制输送流的压力的限压阀和用于液压泵单元的输送体积的比例阀来调节在做功行程时在主活塞的第二压力腔中的工作压力。

依照根据本发明的方法的另一种优选设计方案，主活塞的OT位置利用中央控制装置如此调节，使得液压泵单元的输送体积在到达OT之前被回调。

此外特别有利的是，使用传感器作为用于检测主活塞的位置的行程测量单元，该传感器以无接触的且无损耗的方式工作并且对湿气、油和其它污物不敏感。

此外所述目的通过开头所述类型的装置以下述方式来实现，所述主活塞具有饼盘状地突出的工作面，该工作面在主缸室中以类似于圆环地重叠的方式划分出具有较小行程的第一和第二压力腔，所述压力腔分别配备有为了探测在压力腔中的压力而单独地与中央控制装置连接的压力传感器，该压力传感器与比例阀通过压力控制的、用于限制容器阀的压力的三位四通比例阀和放大器连接，并且主活塞配备有与中央控制装置连接的行程测量单元，用于检测主活塞的OT位置。

在本发明的另一种有利的实施方式中，能利用容器阀打开和关闭的、用于排出从第一压力腔挤压出的液压流体的卸载通道和第一流体通道通入到第一压力腔中，所述第一流体通道分别通过旁路通道与引导到第二压力腔中的第二流体通道连接，在所述第二流体通道中分别安装了用于打开和关闭旁路通道的比例阀，其中为了将预先给定压力的液压流体从液压系统输送到第二压力腔中，第二流体通道中的至少一个与输入通道和分支通道连接。

根据本发明的装置的另一种有利的设计方案提出，主活塞的第二压力腔在做功行程中通过受控的插装式阀、至少一个用于探测压力的压力传感器、至少一个用于限制输送流的压力从而调节输送量的限压阀与液压泵单元连接，并且第一压力腔通过容器阀与集液罐连接。

此外有利的是，所述主活塞具有大小相同或不同的工作面，由此不仅同步活塞而且其它活塞也可以根据使用情况来应用。比例阀是压力控制的插装式阀，其可以安装到做功行程通道和旁路通道中并且是易于安装的。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述液压泵单元包括至少一个用于调节输送量的比例阀、至少一个用于操控比例阀的压力传感器和至少一个用于限制输送流的压力的限压阀。

附图说明

其它优点和细节由下面的说明参照附图给出。

下面要借助实施例详细阐述本发明。

附图示出了：

图1示出了与根据现有技术的冲裁过程相关的冲裁力走向的示意图，

图2示出了连接到液压系统上的精冲压力机的透视图，

图3示出了具有台板的底座部段的透视图，

图4a和图4b示出了底座部段的透视图，同时示出了流体通道和卸载通道的位置，

图5示出了具有台板的底座部段根据图3的线A-A的截面图，和

图6示出了根据本发明的方法的流程的示意图。

具体实施方式

图1示出了在根据现有技术(R.-A.Schmidt,“改型和精冲(Umformen und Feinschneiden)”，Carl Hanser-Verlag，2007，S.144-157)剪裁全边的(vollkantig)工件时的冲裁力的走向。此后冲裁过程首先经过材料(区段I)的弹性变形和压力机架的区域，其中冲裁力FS线性地升高，而不会出现材料的塑性变形。随着将凸模进一步压入到材料中，材料开始塑性地屈服(flieβen)，其中冲裁力F_S进一步升高(区域II)。在这个区域中，两个对置的机构作用至冲裁力F_S的水平，即随着冲裁凸模到材料中的逐渐增加的压入深度通过材料的冷作硬化增加冲裁阻力，以及通过减小材料的传递力的其余截面降低冲裁力F_S。直至达到冲裁力最大值F_Smax，冷作硬化的部分占优势，此后减小其余截面，从而冲裁力F_S进一步降低。

分离阶段通过在材料中出现裂纹表征，其展示出达到材料的形状改变可能(区域III)。材料断裂并且冲裁力F_S突然下降，由此形成了冲裁冲击，其中工具和压力机突然被去负荷。这种系统(工具、压力机)开始像去负荷的弹簧一样振动，其中振动性能与工具和压力机的固有频率相关(区域IV)。这就是本发明的目的。

图2以透视图示出了液压驱动的精冲压力机1，其主驱动装置2原则上沿行程轴线HU的方向从下向上进行在下止点UT和上止点OT之间的行程运动。压力机1的压力机架3包括头部段4、底座部段5、箱形空心柱6和系杆7。主驱动装置2通过液压管路41由液压系统24供给液压流体。

如图3示出的那样，在底座部段5的上侧OS上布置台板8，该台板承载未进一步示出的工具下部。大致在中心，在底座部段5中安装两个对置的、平行于行程轴线HU取向的快速行程缸9，快速行程缸分别接纳快速行程活塞，其活塞杆10与托架11连接，该托架固定在台板8的侧壁12上，从而台板8可以与工具下部一起在快速运动中朝向OT上升或朝向UT下降。

图4a、图4b和图5以透明视图以及根据图3的线A-A的截面图示出了流体通道19a至19h和卸载通道33在底座部段5中的空间位置。

在底座部段5中形成了主缸室13，其轴线HA位于精冲压力机的行程轴线HU上并且接纳起双重作用的主活塞14。

主活塞14具有柱形的柄杆15，该柄杆具有饼盘状地垂直于轴线HA突出的上部和下部工作面16a和16b，该工作面将主缸室13分成具有较小的行程高度的第一(上部)压力腔17a和第二(下部)压力腔17b，从而底座部段5是紧凑的并且具有较小的结构高度。

主缸室13和因此上部压力腔17a通过盖部18以压力密封的方式来封闭，该盖部固定在底座部段5上。盖部18如此构成，使得该盖部同时形成在上止点OT上用于工作面16a的固定止挡部42。

重叠的第一(上部)流体通道19a、19b、19c和19d以及第二(下部)流体通道19e、19f、19g和19h在底座部段5中垂直于行程轴线HU并且相应于压力腔17a和17b的高度位置地被引导到主活塞14的压力腔17a和17b中。流体通道19a至19d与流体通道19e至19h分别通过旁路通道20连接。

此外，在第二(下部)流体通道19e至19h的每个流体通道中分别安装了压力控制的比例阀21a、21b、21c和21d作为插装式阀，该比例阀在下述情况下关闭相应的旁路通道20：第二压力腔17b利用预先给定压力的液压流体来加载。下部流体通道19e与平行于行程轴线HU的位于底座部段5中的输入通道23和由其引出的分支通道25连接，由此连接了未进一步示出的液压系统24。

此外，卸载通道33通入第一压力腔17a，在卸载通道中安装用于打开和关闭卸载通道33的容器阀26作为插装式阀。容器阀26在下述情况下处于打开位置中：在做功行程中，处于第一压力腔17a中的液压流体被挤出。

在利用预先给定压力的液压流体通过分支通道26和输入通道23加载压力腔17b时以及通过卸载通道33和容器阀26卸载第一压力腔17a时，主活塞14在做功行程中执行相应的行程运动并且引起冲裁和改型过程。

例如形式为涡流传感器的行程测量单元28配属于主活塞14。行程测量单元28可以沿着第一(上部)压力腔17a布置在底座部段5中。但行程测量单元28也可以沿着柄杆15定位，而没有背离本发明。唯有下述情况是重要的，即可以持久地检测主活塞14在其朝向OT的行程运动中的位置数据。

行程测量单元28将位置数据传送给中央控制装置29以供进一步处理。

根据本发明的方法的流程借助图6来描述，图6示出了用于主活塞14的做功行程的液压线路30和用于冲裁冲击调节的液压线路31。

用于做功行程的液压线路30包括：液压泵单元32，其配备有至少一个用于调节输送量的比例阀、至少一个用于限制输送流的压力的限压阀34和至少一个用于针对功率限定进行压力探测且将压力值传输给中央控制装置29以操控限压阀34的压力传感器35；受控的插装式阀36，其释放输入到第二(下部)压力腔17b中的、用于做功行程的液压流体；用于持久地探测在第二(下部)压力腔17b中的工作压力P_U的压力传感器37；和主活塞14的压力腔17a或17b。

液压线路31包括：安装到流体通道19e至19h中的比例阀21a至21d，其打开或关闭卸载通道33；配属于第一(上部)压力腔17a的、用于持久地探测在第一(上部)压力腔17a中的工作压力P_O的压力传感器38，该压力传感器将探测的压力值传输给中央控制装置29用于进行处理；操作放大器39，其不仅与用于第二(下部)压力腔17b的压力传感器37和用于第一(上部)压力腔17a的压力传感器38连接，而且还与压力控制的三位四通比例阀40连接，该三位四通比例阀使得容器阀26在做功行程中保持敞开或以压力调节的方式保持敞开。

根据本发明的方法如下进行：

a)通过配属于主活塞14的行程测量单元28检测主活塞14在其行程运动期间在到达OT之前相对于固定止挡部42的位置，该行程测量单元探测主活塞14的位置数据并且传输给中央控制装置29用于进行处理，

b)通过压力传感器37和38持久地检测在主活塞14的压力腔17和17b中的工作压力P_O和P_U，该压力传感器探测压力值并且传输给中央控制装置29，

c)查明在第二压力腔17b中的工作压力P_U的升高和最大值，

d)由探测的工作压力P_U和主活塞14的工作面16b的乘积确定在第二压力腔17b中存在的力最大值，以及测量力最大值的下降，

e)基于根据步骤d)查明的力最大值和力最大值的下降，通过配属于第一压力腔的容器阀26的压力限定来这样调节在第一压力腔17a中的压力，使得只要所述力最大值被超过，就相应地提高在第一压力腔17a中的工作压力P_O以用于产生反作用于冲裁冲击的力，并且保持直至冲裁过程结束。

附图标记列表：

1 精冲压力机

2 主驱动装置

3 压力机架

4 头部段

5 底座部段

6 空心柱

7 系杆

8 台板

9 快速行程缸

10 活塞杆

11 托架

12 台板的侧壁

13 主缸室

14 主活塞

15 柄杆

16a、16b 工作面

17a 第一(上部)压力腔

17b 第二(下部)压力腔

18 盖部

19a、19b、19c、19d 第一(上部)流体通道

19e、19f、19g、19h 第二(下部)流体通道

20 旁路通道

21a、21b、21c、21d 用于流体通道19e至19h的比例阀

23 输入通道

24 液压系统

25 分支通道

26 容器阀

27 罐

28 行程测量单元

29 中央控制装置

30 用于做功行程的液压线路

31 用于冲裁冲击调节的液压线路

32 液压泵单元

33 卸载通道

34 用于液压泵单元32的限压阀

35 用于限压阀34的压力传感器

36 用于第二(下部)压力腔17b的受控的插装式阀

37 用于第二(下部)压力腔17b的压力传感器

38 用于第一(上部)压力腔17a的压力传感器

39 操作放大器

40 三位四通比例阀

41 液压管路

42 固定止挡部

F_S>

F_Smax>

F_ab>

HA 主活塞轴线

HU 主轴线

OT 上止点

OS 底座部段5的上侧

P_O>

P_U>

UT 下止点

I 弹性材料负荷

II 冲裁阶段

III 分离阶段

IV 振动阶段。