專利名稱：改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由毛坯沖壓、模鍛或者沖孔金屬零件的機(jī)械壓力機(jī)。具體地，本發(fā)明披露一種至少部分地通過電馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)的機(jī)械壓力機(jī)，其具有控制從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到壓力機(jī)的壓頭的動(dòng)力傳輸?shù)母倪M(jìn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)械壓力機(jī)通常用于從鋼坯生產(chǎn)壓制的汽車零件。當(dāng)今大型機(jī)械壓力機(jī)通過飛輪驅(qū)動(dòng)。飛輪的功能是用于儲(chǔ)備必需的能量以執(zhí)行壓制操作。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述飛輪，使得在壓制操作開始之前飛輪以會(huì)發(fā)生壓制的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。具有飛輪的典型的機(jī)械壓力機(jī)的示意圖如圖2所示(現(xiàn)有技術(shù))。為開始?jí)褐撇僮?，離合器被接合，這使得壓力機(jī)連接到所述飛輪上(直到此時(shí)仍保持靜止)。接著在壓制模具和毛坯發(fā)生撞擊的時(shí)刻之前，壓力機(jī)以恒速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓制一個(gè)零件時(shí)，壓力機(jī)和飛輪的速度降到較低的速度上。
圖3中的示意圖示出典型的速度分布(現(xiàn)有技術(shù))。當(dāng)壓制完成時(shí)，壓力機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至其偏心輪已旋轉(zhuǎn)完整的一周為止。在壓制之后的該第二部分中，驅(qū)動(dòng)飛輪的馬達(dá)將緩慢地升高轉(zhuǎn)速以恢復(fù)正常的壓制速度。在所述操作結(jié)束時(shí)，離合器被分離，并且用制動(dòng)器來停止壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
此外，一旦裝配好以用給定的模具運(yùn)轉(zhuǎn)，常規(guī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)、連接壓力機(jī)以及類似壓力機(jī)的工作周期都被固定。例如，一旦設(shè)定了飛輪的速度并且接合了離合器，則壓力機(jī)將按照諸如圖3、7a中的固定模式(現(xiàn)有技術(shù))重復(fù)運(yùn)動(dòng)所需的次數(shù)。常規(guī)機(jī)械解決方案中，壓制速度在整個(gè)操作中是固定的并且正比于飛輪速度。因此，如果必須要以低速進(jìn)行壓制時(shí)(因?yàn)橘|(zhì)量原因)，則整個(gè)操作將在低速下進(jìn)行。這會(huì)導(dǎo)致周期時(shí)間長(zhǎng)，從而引起生產(chǎn)速度低。
伺服壓力機(jī)(諸如專利申請(qǐng)US 60/765183中所披露的壓力機(jī)，有時(shí)披露為具有直接驅(qū)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu))沒有大型飛輪和離合器。伺服馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)。在操作開始時(shí)，馬達(dá)使壓力機(jī)加速到高于壓制速度的高速。然后，在撞擊之前，馬達(dá)使壓力機(jī)減速到壓制速度。因此，壓制在與上述機(jī)械解決方案相同的速度下發(fā)生。壓制一完成，馬達(dá)又使壓力機(jī)加速到高速。當(dāng)壓力機(jī)充分敞開以便讓卸載機(jī)器人進(jìn)入壓力機(jī)中時(shí)，馬達(dá)開始使壓力機(jī)減速。
由于伺服壓力機(jī)在生產(chǎn)周期的剩余時(shí)間內(nèi)能夠以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而所述伺服壓力機(jī)能夠以低壓制速度達(dá)到改進(jìn)的周期時(shí)間。然而，伺服壓力機(jī)需要大型馬達(dá)和功率轉(zhuǎn)換器(大約比純機(jī)械壓力機(jī)大5倍)。為了使伺服壓力機(jī)以低沖擊速度操作，諸如以小飛輪這樣的形式的額外慣性可增加到馬達(dá)/壓力機(jī)上。盡管該慣性或小飛輪遠(yuǎn)小于純機(jī)械解決方案中的飛輪，但是其需要高峰值功率和大量能量的傳輸以進(jìn)行加速或減速。提供該峰值功率和能量需要大型整流器和堅(jiān)固的柵極接線或者某種形式的電能儲(chǔ)備。
DE4421527(1994)在壓力機(jī)(受控的感應(yīng)機(jī)械)上增加了第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所述第二馬達(dá)安裝在飛輪所連接的軸的相對(duì)端上。在使壓力機(jī)加速并利用馬達(dá)1在飛輪中儲(chǔ)備通過馬達(dá)2再生的制動(dòng)能量的同時(shí)，通過利用主馬達(dá)(也為感應(yīng)機(jī)械)作為發(fā)電機(jī)使來自柵極的峰值功率減小。第二馬達(dá)被用于將壓力機(jī)帶動(dòng)到飛輪速度，但在壓制階段不被使用。
從Aida-America公司的公開材料中可知，利用具有對(duì)滑塊機(jī)構(gòu)(參考文獻(xiàn)1)直接驅(qū)動(dòng)的伺服馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)。這種具有直接驅(qū)動(dòng)的伺服壓力機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)是不需要飛輪、離合器或制動(dòng)器，并具有可編程的滑塊運(yùn)動(dòng)。然而，伺服馬達(dá)壓力機(jī)對(duì)某些產(chǎn)品(例如要求拉伸的產(chǎn)品)可能會(huì)具有高的峰值功率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施方式，對(duì)操作機(jī)械壓力機(jī)的的方法提供改進(jìn)，所述機(jī)械壓力機(jī)包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、用于控制所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、飛輪、離合器、制動(dòng)器、壓制壓頭、偏心構(gòu)件或者用于將所述飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成所述壓頭的直線運(yùn)動(dòng)的其它構(gòu)件，所述壓頭布置為沿直線路徑降低和升高以操作所述壓力機(jī)，并且利用第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器提供對(duì)壓制壓頭的驅(qū)動(dòng)，其中，在所述壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度是可變的。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器在所述壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中的速度受到控制以發(fā)生變化，并且可大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器在壓制生產(chǎn)周期的所述壓制部分中的速度。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器在壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中的速度受到控制以發(fā)生變化，并在所述周期的所述壓制部分中通過一個(gè)構(gòu)件以可大于壓頭速度的速度驅(qū)動(dòng)所述壓頭。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器在壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中的速度受到控制以發(fā)生變化，并在所述周期的所述壓制部分中以可大于偏心輪速度的速度驅(qū)動(dòng)所述偏心輪或其它構(gòu)件。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，在所述壓制周期的開始與所述周期的所述壓制部分之間第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度以可變的方式受到控制，并在所述周期的所述壓制部分中達(dá)到大于相同的所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度和旋轉(zhuǎn)方向受到控制，使得壓制周期在第一旋轉(zhuǎn)方向上執(zhí)行并可延伸大于360度的曲柄角旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度和旋轉(zhuǎn)方向受到控制，使得壓制周期在第一旋轉(zhuǎn)方向上執(zhí)行并包括在每一壓制周期中使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)并向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)從小于0度或者上止點(diǎn)(TDC)之前的起動(dòng)位置加速，并驅(qū)動(dòng)所述壓力機(jī)轉(zhuǎn)過大于360度，并可在一個(gè)壓制周期中在第一旋轉(zhuǎn)方向上通過TDC兩次。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，所述機(jī)械壓力機(jī)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，并在壓制周期的第一部分中以及在等價(jià)于相對(duì)壓制周期的模具保護(hù)(DP)角度的壓頭位置之前，通過提供控制輸出來控制所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以加速到超過壓制速度的速度。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，在模具與毛坯之間的第一撞擊位置之前第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度從最大速度減小到壓制速度。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的速度以可變的方式受到控制，以將壓力機(jī)帶到下止點(diǎn)(BDC)上或其附近靜止一段時(shí)間。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)速度以可變的方式受到控制，以在到達(dá)下止點(diǎn)(BDC)或其附近時(shí)增加。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，所述方法包括使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)從相對(duì)于壓制周期的卸載凸輪(UC)角的減速位置減速。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于包括向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出的機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器速度以可變的方式受到控制，以在到達(dá)卸載凸輪(UC)或其附近時(shí)使壓力機(jī)減速一段時(shí)間來達(dá)到同步的目的，并在到達(dá)模具保護(hù)(DP)位置或其附近之前使壓力機(jī)重新加速。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，所述方法包括當(dāng)將所述壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)曲柄角大于360度或者兩次經(jīng)過TDC的位置的時(shí)候使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在第一方向上減速。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)用于機(jī)械壓力機(jī)的方法提供改進(jìn)，所述方法包括向所述控制裝置提供控制輸出，以將所述壓頭移動(dòng)到每個(gè)壓制周期的周期開始位置，當(dāng)與第一旋轉(zhuǎn)方向上的壓制周期的行程相比時(shí)，所述周期開始位置為在第二旋轉(zhuǎn)方向上向后許多度的曲柄角。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，所述壓力機(jī)包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、用于控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、壓制壓頭、轉(zhuǎn)軸以及用于將所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成所述壓制壓頭的直線運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，所述壓制壓頭布置為沿直線路徑降低和升高以操作所述壓力機(jī)，其中，所述壓力機(jī)布置有可安排用于可變的速度和控制的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器，還布置有以大于壓制期間的速度的速度來驅(qū)動(dòng)偏心輪或其它驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的裝置。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)布置有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的改進(jìn)機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述驅(qū)動(dòng)控制具有布置為控制馬達(dá)以提供完整的壓制周期的裝置，所述周期包括用于轉(zhuǎn)變第一方向上大于360度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，這意味著使得所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向布置為可反轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)布置有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，所述機(jī)械壓力機(jī)還包括布置為在第一方向的壓制周期中使馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向反向的計(jì)算機(jī)程序或軟件裝置。
按照本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面，對(duì)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述壓力機(jī)包括用于確定壓力機(jī)中偏心輪轉(zhuǎn)角、曲柄軸轉(zhuǎn)角或者壓頭的直線位置的位置傳感器裝置。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述壓力機(jī)可包括用于確定馬達(dá)的軸的位置和速度的、包含于第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)中的傳感器裝置。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述壓力機(jī)可在所述控制裝置或控制單元中包括用于測(cè)量或確定所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的速度的裝置。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述壓力機(jī)可包括與第一和/或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相聯(lián)系或者包括在控制單元中的裝置，用于測(cè)量或確定所述第一和/或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的速度。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，對(duì)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的機(jī)械壓力機(jī)提供改進(jìn)，其中，所述壓力機(jī)可包括控制裝置，用于在壓制周期的一個(gè)或更多部分中操作離合器并將飛輪聯(lián)接到偏心輪或所述壓力機(jī)的其它驅(qū)動(dòng)構(gòu)件上。
當(dāng)今的大型機(jī)械壓力機(jī)的缺點(diǎn)在于，沖壓或模鍛部分的生產(chǎn)速度受到實(shí)際壓制過程的固定速度分布的限制。該限制已通過引入伺服壓力機(jī)減弱，所述伺服壓力機(jī)也去除了對(duì)昂貴的離合器和致動(dòng)器的需要。然而，伺服壓力機(jī)需要大型馬達(dá)和功率轉(zhuǎn)換器，也許達(dá)到比用于純機(jī)械壓力機(jī)的轉(zhuǎn)換器大5倍。因此伺服壓力機(jī)可能會(huì)要求很大投資來建立堅(jiān)固的柵極接線或者電能儲(chǔ)備裝置。
與此不同，能在機(jī)械壓力機(jī)上增加第二馬達(dá)和轉(zhuǎn)換器。第二馬達(dá)最重要的功能是在壓力機(jī)實(shí)際上不在進(jìn)行壓制的所述生產(chǎn)周期的那/那些部分中驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)。對(duì)于實(shí)際的壓制階段，飛輪仍可像如今一樣使用。盡管仍需要離合器和制動(dòng)器，但是它們會(huì)遠(yuǎn)比當(dāng)前機(jī)械壓力機(jī)中的簡(jiǎn)單和便宜。該解決方案在不需要很大型的電功率設(shè)備的情況下達(dá)到伺服驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)類型的性能。所述解決方案特別適于作為現(xiàn)有壓力機(jī)的一種附加裝置、改進(jìn)或整修的選擇。
以下詳細(xì)說明所提出的解決方案的原理圖。這可像純機(jī)械的常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)解決方案一樣，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)飛輪。該飛輪的尺寸與現(xiàn)有技術(shù)的純機(jī)械解決方案中的相同或者比其稍小。飛輪旋轉(zhuǎn)以便提供希望的壓制速度。第二馬達(dá)或致動(dòng)器被布置為連接到壓力機(jī)上。該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)具有與第一馬達(dá)大致相同的尺寸。在純機(jī)械的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中安裝離合器的位置處，離合器功能也存在于所述改進(jìn)的壓力機(jī)中。然而，在所提出的解決方案中該離合器原則上只在當(dāng)離合器兩側(cè)的速度相等時(shí)才必須運(yùn)行。因此，該離合器與其說是離合器更像是一個(gè)聯(lián)接器，從而它遠(yuǎn)比純機(jī)械的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的離合器簡(jiǎn)單和便宜。
在操作開始時(shí)，壓力機(jī)保持靜止，飛輪在以壓制速度旋轉(zhuǎn)，而離合器或者聯(lián)接器被分離。為開始?jí)褐粕a(chǎn)周期，第二馬達(dá)將壓力機(jī)帶動(dòng)到高速，例如比壓力機(jī)的正常最大壓制速度最多高出20～30％。然后，在到達(dá)撞擊點(diǎn)之前，第二馬達(dá)使壓力機(jī)減慢到希望的壓制速度。如果需要，第一和第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)中的一個(gè)或兩者都可受到控制，使其與另一馬達(dá)的速度同步。在工件和模具之間發(fā)生撞擊的時(shí)刻之前，用于飛輪的聯(lián)接器或簡(jiǎn)單的離合器被接合。
當(dāng)壓制工件的時(shí)候，飛輪將能量傳輸?shù)綁褐七^程。同時(shí)，如果需要，一個(gè)飛輪或者兩個(gè)飛輪都能傳輸扭矩，以幫助飛輪保持壓制速度。
壓制一完成，亦即當(dāng)壓力機(jī)通過下止點(diǎn)或其附近時(shí)，用于飛輪的離合器或聯(lián)接器就被分離。然后第二馬達(dá)使壓力機(jī)加速回到高速。同時(shí)，第一馬達(dá)可使飛輪逐漸加速回到正常壓制速度，直至下一壓制生產(chǎn)周期的壓制階段開始。
第二馬達(dá)使壓力機(jī)保持在高速運(yùn)行，直至達(dá)到卸載凸輪角或其附近。然后，在壓制周期結(jié)束時(shí)所述馬達(dá)使壓力機(jī)減速，例如減速到靜止。因此，至少除了在接合聯(lián)接器或離合器之前與飛輪同步之外，第二馬達(dá)的控制與伺服壓力機(jī)的控制有某些相似。當(dāng)離合器被理想地分離時(shí)，離合器上應(yīng)該不存在任何扭矩。
在此全文參考引用的專利申請(qǐng)US 60/765183中的伺服壓力機(jī)具有在雙向模式下操作的選擇-亦即，第一操作在上止點(diǎn)之前開始并在下止點(diǎn)之后結(jié)束，此后壓力機(jī)在相反的方向上執(zhí)行相同的操作。該方法允許減小伺服馬達(dá)的尺寸。如果使用正常飛輪壓力機(jī)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)離合器，則在此說明的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器解決方案不適用于雙向操作。這是因?yàn)閴毫C(jī)變成直接與從一個(gè)操作到下一個(gè)操作總在相同方向旋轉(zhuǎn)的飛輪相連。因此，將需要額外的反轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)來用于完整的雙向操作。然而，改進(jìn)的壓力機(jī)能執(zhí)行一種稱為“可選的雙向操作”的方法。該方法中，壓制周期在上止點(diǎn)之前開始，在上止點(diǎn)之后結(jié)束。然后，在開始下一個(gè)壓制周期之前，壓力機(jī)向后移動(dòng)到其先前的開始點(diǎn)。該方法允許減小第二馬達(dá)或致動(dòng)器以及與其相聯(lián)系的轉(zhuǎn)換器的尺寸。
由于三個(gè)原因使得所提解決方案中的飛輪能夠比純機(jī)械的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的飛輪稍小。第一，離合器中沒有能量損失。在純機(jī)械的解決方案中，每次起動(dòng)壓力機(jī)時(shí)，由于離合器中的能量損失，使得飛輪速度表現(xiàn)出輕微下降。第二，在壓制的時(shí)候第二馬達(dá)也能向壓力機(jī)提供扭矩，使得所需來自飛輪的能量較少。最后，由于第二馬達(dá)提供短的周期時(shí)間，所以在壓制的時(shí)候可以允許更大的速度降低。
如果需要，通過只是部分地從柵極獲取使壓力機(jī)加速所需的能量，或者當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)馬達(dá)部分地作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)從飛輪獲取能量而根本不直接從柵極獲取能量，從柵極獲取的峰值功率可以減小。在操作結(jié)束時(shí)，在減速期間由第二馬達(dá)再生的能量能夠反饋到飛輪而不是柵極(利用第一馬達(dá))。然而，為減小從柵極獲取的峰值功率，此外有必要在壓制時(shí)限制第一馬達(dá)和第二馬達(dá)的功率-這可導(dǎo)致生產(chǎn)周期時(shí)間稍微增加。在壓制周期的任何減速或制動(dòng)期間，能量可通過第一馬達(dá)儲(chǔ)備在飛輪中。
對(duì)于用單獨(dú)整流器來生成兩個(gè)馬達(dá)的直流鏈接(dclink)電壓的布局，在由第二馬達(dá)再生的能量?jī)?chǔ)備在飛輪中而不是反饋到柵極的情況下，整流器不需要能夠?qū)⒛芰抗┗貣艠O，亦即其所具有的額外優(yōu)點(diǎn)是可使用更簡(jiǎn)單的二極管整流器。
作為一種不同的潛在地更適于在現(xiàn)有設(shè)備上應(yīng)用本發(fā)明的布局，用于第二馬達(dá)的逆變器可由分離的整流器供應(yīng)。
在一個(gè)不同的實(shí)施方式中，離合器或聯(lián)接器的類型能夠是不僅需要當(dāng)離合器被接合時(shí)兩邊處于相同的速度，而且在兩邊的位置之間存在固定的關(guān)系。第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的控制能夠編程為不僅在速度上而且在位置上也都同步。取決于所需的精度，可能會(huì)也可能不會(huì)需要額外的傳感器。這可能會(huì)也可能不會(huì)需要在離合器上的傳感器來使速度和/或位置同步。
在飛輪壓力機(jī)上可增加多于一個(gè)第二馬達(dá)或致動(dòng)器，特別是用于其中具有許多傳輸機(jī)構(gòu)(例如多個(gè)偏心輪和/或曲柄)的更復(fù)雜的壓力機(jī)設(shè)計(jì)。多個(gè)馬達(dá)裝置(亦即多于一個(gè)第一馬達(dá)和/或多于一個(gè)第二馬達(dá))可布置在不同的專用或共用轉(zhuǎn)換器或者整流器布局中。
上述改進(jìn)的壓力機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在壓制周期中馬達(dá)速度可按可變的方式受到控制以達(dá)到更短的周期時(shí)間。這允許一定程度的、在當(dāng)今的機(jī)械飛輪壓力機(jī)中不可利用的控制和操作精度。所獲得的優(yōu)點(diǎn)在于，用于壓制生產(chǎn)周期的總時(shí)間與用于現(xiàn)有技術(shù)的飛輪型壓力機(jī)的等價(jià)機(jī)械相比可以減小。
與常規(guī)機(jī)械飛輪壓力機(jī)相比，上述具有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的改進(jìn)壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括●未壓制時(shí)壓力機(jī)的速度控制使得周期時(shí)間大大縮短，壓力機(jī)在低速下操作的生產(chǎn)率最多高出30％，壓力機(jī)在高速下操作的生產(chǎn)率最多高出10％；●不進(jìn)行壓制時(shí)壓力機(jī)的速度控制(伺服操作)改善與加載/卸載(機(jī)器人)的同步；●不需要制動(dòng)器(除了較小的緊急制動(dòng)器之外)；●在起動(dòng)和停止時(shí)壓力機(jī)上的應(yīng)力大大減??；●更多與卸載和加載機(jī)器人同步的選擇；●潛在的較低能量消耗(離合器和制動(dòng)器中無能量損失)；●大為簡(jiǎn)單的離合器，從而構(gòu)造和維修更便宜；●離合器中磨損降低，減少了維護(hù)并提高了正常運(yùn)行時(shí)間；●取決于飛輪尺寸和馬達(dá)尺寸之間的權(quán)衡，飛輪可稍微減小。
與伺服壓力機(jī)相比，上述具有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的改進(jìn)的壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是●來自柵極的峰值功率更低；●能使用更小的轉(zhuǎn)換器；●更小的第二馬達(dá)(馬達(dá)2)或致動(dòng)器；
●與采用公知已印證技術(shù)的純機(jī)械解決方案一樣，需要大型飛輪、制動(dòng)器和離合器或聯(lián)接器；●如果需要，壓力機(jī)可在第二馬達(dá)作為生產(chǎn)備用措施不起作用或者脫離的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)；●能夠增加到現(xiàn)有壓力機(jī)上。
所提出的用于壓力機(jī)的混合傳動(dòng)鏈作為現(xiàn)有壓力機(jī)的一種升級(jí)也是有利的。現(xiàn)有飛輪和離合器能保持在合適的位置上，制動(dòng)器能保留或去除。飛輪和離合器兩者都將有些超尺寸，但這將正面影響性能和壽命。對(duì)于相對(duì)較小的投資(一個(gè)馬達(dá)、控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換器)，現(xiàn)有壓力機(jī)具有大為改進(jìn)的性能。
對(duì)于新的壓力機(jī)隊(duì)列以及現(xiàn)有壓力機(jī)隊(duì)列的完全整修，只要找到成本效率高的解決方案來向伺服馬達(dá)供應(yīng)所需的峰值功率和能量，US60/765183的全伺服壓力機(jī)仍然是有利的。
典型地，主要優(yōu)點(diǎn)是縮短生產(chǎn)周期時(shí)間。然而，馬達(dá)的速度在任何壓制生產(chǎn)周期中也可根據(jù)需要變化，還可根據(jù)需要滿足加載-壓制-卸載之間的壓制時(shí)間和周期時(shí)間不發(fā)生改變的約束。因此，本發(fā)明具有其它優(yōu)點(diǎn)，可包括●可控性當(dāng)壓制周期的模鍛工藝部分中預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)是合適的時(shí)候，在運(yùn)動(dòng)周期的剩余部分中控制可得到應(yīng)用；●打開/關(guān)閉壓力機(jī)的期間(例如當(dāng)在所述周期的模鍛部分中維持原始速度的時(shí)候)速度提高，導(dǎo)致周期時(shí)間減少；●當(dāng)維持與常規(guī)壓力機(jī)相同或更短的生產(chǎn)周期時(shí)間的時(shí)候可使用較低的壓制速度，以提高質(zhì)量和減小可聽見的噪音、振動(dòng)和應(yīng)力；●由于上述創(chuàng)新的混合馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體統(tǒng)更佳的可控性、更多的靈活性以及更少的安裝時(shí)間，使得對(duì)于液壓壓力機(jī)和具有復(fù)雜連接系統(tǒng)的壓力機(jī)的需要減小。
此外，能在實(shí)際隊(duì)列上進(jìn)行試驗(yàn)。例如，在安裝或維護(hù)操作中，利用可變的馬達(dá)速度控制容易完成諸如微移壓力機(jī)這樣的緩慢或逐步的壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)。
另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，上述創(chuàng)新的混合機(jī)械壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)可適應(yīng)生產(chǎn)序列中所涉及的其它機(jī)械的操作。例如當(dāng)通過傳輸設(shè)備或其它自動(dòng)設(shè)備將毛坯加載到壓力機(jī)中和/或?qū)⒛ｅ懥慵膲毫C(jī)上卸載時(shí)，所述壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)可關(guān)于生產(chǎn)序列中的其它機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化。生產(chǎn)序列中的這種其它機(jī)械可為一個(gè)或更多機(jī)器人。只要在不損害壓制質(zhì)量的情況下整個(gè)生產(chǎn)過程的周期時(shí)間減小，壓力機(jī)的控制與通過自動(dòng)進(jìn)料器、其它進(jìn)料器、加載/卸載機(jī)器人等的進(jìn)料的控制同步提供了進(jìn)料器/加載器的運(yùn)動(dòng)與壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)同步的優(yōu)點(diǎn)。
在相同或相關(guān)生產(chǎn)工藝中有不止一個(gè)壓力機(jī)(例如一排壓力機(jī))在工作的生產(chǎn)設(shè)置中，通過協(xié)調(diào)所述工藝或者壓力機(jī)隊(duì)列中所有壓力機(jī)和進(jìn)料器或者諸如加載/卸載機(jī)器人這樣的傳輸機(jī)構(gòu)/卸載器的運(yùn)動(dòng)，上述創(chuàng)新的混合機(jī)械壓力機(jī)對(duì)于優(yōu)化壓力機(jī)隊(duì)列的更大的機(jī)會(huì)。
例如，由于按照本發(fā)明的實(shí)施方式的壓力機(jī)的改進(jìn)的可控性，通過控制這種使用單獨(dú)控制器的隊(duì)列可執(zhí)行隊(duì)列協(xié)調(diào)。在打開/關(guān)閉壓力機(jī)期間(例如當(dāng)在所述周期的壓制/模鍛部分中維持所需的速度和能量輸出時(shí))通過使速度合適可部分地達(dá)到協(xié)調(diào)或者優(yōu)化，引起周期時(shí)間可能根據(jù)一些參數(shù)而減少，所述參數(shù)如下游工藝的狀態(tài)；或者上游工藝的狀態(tài)或諸如整個(gè)功率消耗這樣的另外的考慮；減小的能量消耗；壓力機(jī)隊(duì)列中功率消耗峰值的平滑。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，可通過一種包括一個(gè)或更多微處理器單元或計(jì)算機(jī)的計(jì)算設(shè)備執(zhí)行所述方法?？刂茊卧ㄓ糜诖鎯?chǔ)一個(gè)或更多計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)設(shè)備，所述程序用于執(zhí)行控制機(jī)械壓力機(jī)操作的改進(jìn)的方法。優(yōu)選地，這種計(jì)算機(jī)程序包含用于處理器來執(zhí)行如上所述并將在以下詳細(xì)說明的方法的指令。在另一實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)程序提供在諸如數(shù)字視頻光盤(DVD，一種光學(xué)或磁性數(shù)據(jù)設(shè)備)這樣的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)載體上。


現(xiàn)將具體參照附圖，僅僅通過示例的方式說明本發(fā)明的實(shí)施方式，圖中圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的示意框圖；圖2現(xiàn)有技術(shù)是示出公知的飛輪型的機(jī)械壓力機(jī)的示意圖；圖3現(xiàn)有技術(shù)是示出按照公知的機(jī)械壓力機(jī)的壓制周期的速度-時(shí)間分布的示意圖；圖4是示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的改進(jìn)的壓力機(jī)的壓制周期的速度-時(shí)間的分布的示意圖；圖5是示出按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的壓制周期的按比例縮小的馬達(dá)速度和飛輪速度關(guān)于時(shí)間的示意性速度-時(shí)間分布圖；圖6a是示出按照本發(fā)明的實(shí)施方式的壓制周期關(guān)于角度數(shù)和旋轉(zhuǎn)方向的示意圖；圖6b是示出按照本發(fā)明的另外的雙向?qū)嵤┓绞降牡诙D(zhuǎn)方向的示意圖；圖6c是圖6b的雙向?qū)嵤┓绞降目蛇x視圖；圖7a顯示現(xiàn)有技術(shù)示出按照公知的壓制周期的標(biāo)準(zhǔn)的360度壓制周期；圖7b-7d在示意圖中示出按照本發(fā)明實(shí)施方式的操作方法的關(guān)于開始/停止位置和旋轉(zhuǎn)方向的壓制周期；圖8-10是按照本發(fā)明的兩個(gè)或更多實(shí)施方式的用于操作改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的方法的示意流程圖；以及圖11是按照本發(fā)明的實(shí)施方式的包括一個(gè)或更多改進(jìn)的壓力機(jī)的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意出按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的布置。圖1示出一個(gè)通過偏心驅(qū)動(dòng)輪27驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行上-下運(yùn)動(dòng)S的滑塊或壓力機(jī)壓頭23。所述偏心驅(qū)動(dòng)輪反過來由壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)29驅(qū)動(dòng)，在簡(jiǎn)化的橫截面中示出所述齒輪機(jī)構(gòu)的每一部分，其中齒輪的齒由交叉影線表示。飛輪35由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20驅(qū)動(dòng)。在壓制階段，飛輪35和壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)29之間的離合器30被接合(E)。對(duì)于相同的部件圖1中的編號(hào)方式與現(xiàn)有技術(shù)圖2中的編號(hào)方式本質(zhì)上相同。
圖1中，諸如偏心馬達(dá)22這樣的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器布置為連接到壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)29?？蛇x的第二齒輪箱或其它變速裝置39顯示為布置在第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和壓力機(jī)齒輪29之間。在整個(gè)壓制周期中，第二馬達(dá)通常連接到壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)29并在任何時(shí)候都驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)。從而，偏心輪也由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22通過壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20可以是也可不是伺服馬達(dá)，其布置有連接到柵極或電力網(wǎng)(未示出)的逆變器21a和整流器21b。在所示布置中第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22也布置有逆變器22a。可替換其它馬達(dá)控制裝置。也可替換其它電力裝備的布置。通過控制單元3014操作所述離合器。圖1中還示出可選的緊急制動(dòng)器31。任一第一和/或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可具有所示的交流電(AC)供應(yīng)或者具有直流電(DC)供應(yīng)。所述馬達(dá)速度控制裝置可包括變頻器、如圖所示的逆變器/整流器或其它馬達(dá)速度控制裝置。其它壓力機(jī)或機(jī)械也可共用馬達(dá)速度控制裝置。
圖3的現(xiàn)有技術(shù)在以上背景技術(shù)部分進(jìn)行了簡(jiǎn)要討論。圖3示出常規(guī)機(jī)械壓力機(jī)的速度分布。該圖示出目標(biāo)壓制速度Wp，偏心輪27的實(shí)際速度表示為W27。
圖4示出按照用于操作根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)械壓力機(jī)的改進(jìn)的方法的壓制周期的示意圖。所述示圖根據(jù)隨時(shí)間的偏心輪速度示出壓制周期。圖中示出周期在速度為零處開始(圖的左邊)，并示出利用第二馬達(dá)使壓力機(jī)加速到高速或最大壓力機(jī)速度W1的第一壓制前階段。在第二壓制前階段，在通過第二馬達(dá)使第三壓制前階段中的壓力機(jī)減速到所選擇的壓制速度Wp之前，最大速度維持一段時(shí)間。在下一階段中，壓制階段P，在通過壓制、模鍛、沖孔等使毛坯或工件變形中，當(dāng)通過壓制工具完成所述工作時(shí)，馬達(dá)速度通常有些降低。壓制階段在模具和工件之間的第一撞擊點(diǎn)I處開始，持續(xù)到下止點(diǎn)(BDC)或其附近。緊接在壓制階段之后，壓力機(jī)在第四非壓制階段再次由第二馬達(dá)加速到高速或最大速度W1或者相似的速度。在進(jìn)一步的第五非壓制階段，第二馬達(dá)維持在高速或最大速度上。在進(jìn)一步的第六非壓制階段，速度及時(shí)減小到零以結(jié)束壓制生產(chǎn)周期。對(duì)于超過360度的壓制周期，壓力機(jī)可在每個(gè)壓制周期的結(jié)束處反轉(zhuǎn)，并在開始下一個(gè)壓制周期之前被向后驅(qū)動(dòng)到開始位置。
如圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械壓力機(jī)的常規(guī)速度分布中，壓制周期的最大壓力機(jī)速度對(duì)于常規(guī)飛輪壓力機(jī)固定在壓制速度Wp。按照裝有第一馬達(dá)或致動(dòng)器的本發(fā)明的一個(gè)方面的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)可加速到高于生產(chǎn)周期的非壓制階段中的壓制速度的速度。從而，可縮短生產(chǎn)周期時(shí)間。
圖4也示出所述改進(jìn)的壓制生產(chǎn)周期的另外方面，指示出將毛坯或工件加載到壓力機(jī)中并隨后在壓制(模鍛、沖孔等)階段之后去除工件的壓力機(jī)的位置。在壓制生產(chǎn)周期開始處，壓力機(jī)是打開的，可以加載毛坯。在壓制前階段當(dāng)壓力機(jī)開始關(guān)閉時(shí)到達(dá)一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)之后壓力機(jī)已關(guān)閉到在不損壞壓力機(jī)模具或者加載器的情況下不再有足夠的間隙來載入工件的程度。該點(diǎn)根據(jù)曲柄角來測(cè)量，被稱為模具保護(hù)角DP(或者該點(diǎn)也可用其它術(shù)語來參引，諸如壓制行程中的位置、離開壓頭和模具之間的TDC或BDC的直線距離等)。
由此，在壓制階段之后的非壓制階段中存在一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)之后壓力機(jī)已充分打開使得可以在不損壞工件和模具的情況下去除工件。以曲柄角度量的該點(diǎn)稱為卸載凸輪角。此處使用卸載凸輪角(UC)的含義是在成形之后當(dāng)模具正打開并已充分打開來撤除和卸載毛坯時(shí)的限制點(diǎn)或者時(shí)間。典型地取決于所使用的毛坯和毛坯在模具上被拉伸的深度，在不同物品的生產(chǎn)之間模具保護(hù)角和卸載凸輪角這兩者都可發(fā)生某種程度的變化。
因此，在圖4中示出的壓制生產(chǎn)周期的階段包括壓制前階段、壓制階段和壓制后階段。所述周期說明如下。
●第一非壓制階段，盡可能快地加速第二馬達(dá)22(對(duì)最短的周期時(shí)間是正常的)直到壓力機(jī)達(dá)到W1；●第二非壓制階段，使第二馬達(dá)保持在最大壓力機(jī)速度W1；
●第三非壓制階段，使第二馬達(dá)速度盡可能晚地減小；●壓制階段，離合器以第一和第二馬達(dá)的用于壓制的目標(biāo)速度例如Wp接合(圖5中E)；●第四非壓制階段，使離合器分離(圖5中D)，盡可能快地加速第二馬達(dá)(正常情況下)直到達(dá)到W1，并將第一馬達(dá)的目標(biāo)速度設(shè)為Wp(通常情況下)；●第五非壓制階段，使第二馬達(dá)保持在例如W1的高速；●第六非壓制階段，使第二馬達(dá)速度減小到零；●選擇性地，對(duì)于可選雙向壓制，在壓制周期結(jié)束處驅(qū)動(dòng)第二馬達(dá)來在第二旋轉(zhuǎn)方向上使壓力機(jī)向后反轉(zhuǎn)到周期開始位置。
上述用于控制改進(jìn)的壓力機(jī)的控制方法所提供的改進(jìn)的壓制周期通過縮短執(zhí)行所述周期的非壓制部分所花的時(shí)間使得整個(gè)生產(chǎn)周期比現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)周期短。具體地，T2表示的從最近的加載點(diǎn)DP點(diǎn)到最早的卸載點(diǎn)UC的時(shí)期，可通過使壓力機(jī)以高于壓制速度Wp的增大的速度W1運(yùn)轉(zhuǎn)然后減小到Wp或者在周期結(jié)束處減小到零而縮短。這通過圖4中時(shí)間T2、ΔT2上的差異在示圖上示意性地表示出來。盡管改進(jìn)的壓制周期主要根據(jù)周期或分離的周期來說明，但其可應(yīng)用到單行程操作和/或連續(xù)操作。在連續(xù)操作中，在不停止相繼的壓制周期之間的壓力機(jī)的情況下操作壓力機(jī)。取決于加載和卸載所需的時(shí)間，壓力機(jī)可被減速而不是停止。
圖5示出用于帶有飛輪以及例如如圖1所示布置的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的改進(jìn)的壓力機(jī)的速度分布。其示出對(duì)于相同時(shí)期關(guān)于時(shí)間的偏心輪速度和按比例縮小的飛輪速度Wf。在第一時(shí)期，壓力機(jī)滑塊由第二馬達(dá)22加速到大于正常壓制速度Wp的速度W1。所述壓力機(jī)速度由第二馬達(dá)22及時(shí)減小到Wp以開始?jí)褐浦芷?。在該時(shí)間中，將飛輪35連接到壓力機(jī)齒輪機(jī)構(gòu)和滑塊的圖1的離合器30已經(jīng)被分離，D。
在壓制階段P開始時(shí)或者剛好在其之前，離合器30被接合，使得飛輪正驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)并且發(fā)生壓制操作。在壓制階段中，飛輪和壓力機(jī)速度通常下降到初始?jí)褐扑俣萕p之下。在壓制階段之后的第三時(shí)間段中，飛輪再次從壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)上分離，并且通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20將飛輪速度增大回到Wp。同時(shí)，壓力機(jī)由第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)加速達(dá)到諸如W1這樣的高速或者最大速度，并保持在最大速度上，然后所述速度在周期結(jié)束處及時(shí)減小到零。所述周期結(jié)束時(shí)，壓力機(jī)和滑塊處于靜止并且飛輪正以壓制速度Wp旋轉(zhuǎn)。可選地，取決于用于能量存儲(chǔ)或峰值功率所選的控制方法和/或策略，飛輪可在以后加速返回到速度Wp。
圖8是操作按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的方法的流程圖。該方法包括壓制階段，并且在此說明的步驟不涉及離合器與飛輪的接合或分離，而是集中在第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22的控制上；●40使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)從零加速到W1●41使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)維持在速度W1● 42使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)減速到Wp●43壓制階段P將目標(biāo)速度設(shè)為Wp●44在壓制階段P之后使第二馬達(dá)加速到W1●45使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)維持在速度W1上● 47在周期結(jié)束時(shí)使第二馬達(dá)減速到零，以及可選地●49在壓制周期結(jié)束時(shí)使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)，并將其驅(qū)動(dòng)到用于下一個(gè)壓制周期的開始位置。
圖9是操作按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的方法的流程圖，所述方法集中在驅(qū)動(dòng)所述飛輪的第一馬達(dá)20的控制上；●50使第一馬達(dá)目標(biāo)速度維持在Wp●51使壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)/第二馬達(dá)速度同步Sy到與飛輪/第一馬達(dá)速度相同●52接合(E)離合器并用飛輪和第一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)●53壓制階段P使目標(biāo)速度維持在Wp
●54分離(D)離合器并用第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)●55使第一馬達(dá)目標(biāo)速度維持在Wp可選地，步驟51中可以為第二馬達(dá)的速度與第一馬達(dá)的速度同步。
圖10是操作按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)械壓力機(jī)的方法的流程圖。該方法包括一個(gè)壓制階段和多個(gè)非壓制階段。該方法還可描述為包括壓制前階段、壓制階段和壓制后階段。該方法的說明集中在對(duì)第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)22的控制上。如從以上參照?qǐng)D4的說明中可見，該方法首先●60盡可能快地從起動(dòng)加速到DP●61使馬達(dá)速度維持在最大壓力機(jī)速度W1●62使馬達(dá)速度盡可能晚地減小到壓制速度Wp●63對(duì)壓制階段P設(shè)定諸如Wp這樣的目標(biāo)速度●64第四非壓制階段盡可能快地加速到W1●65第五非壓制階段盡可能長(zhǎng)地使馬達(dá)速度維持在諸如W1這樣的最大壓力機(jī)速度上●66取決于控制策略和周期時(shí)間優(yōu)化與能量?jī)?chǔ)存/峰值功率優(yōu)化的對(duì)比，第六非壓制階段速度通常盡可能晚地減小到零以縮短周期時(shí)間。
該方法包括控制改進(jìn)的壓力機(jī)步驟，以便實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓制生產(chǎn)周期花盡可能少的時(shí)間。當(dāng)應(yīng)用于獨(dú)立的壓力機(jī)時(shí)，其它約束可包含于或者有條件地包含于上述方法中，以例如與壓力機(jī)的加載/卸載要求一致或者優(yōu)化用于該壓力機(jī)的峰值功率和/或能耗。該峰值功率和/或能量消耗例如可以根據(jù)速度減小期間的加速和再生性制動(dòng)來進(jìn)行優(yōu)化。
控制約束可包括生產(chǎn)周期時(shí)間和/或能量存儲(chǔ)要求和/或減小峰值功率耗費(fèi)。然而，給出控制方法的示例在1)獲得可能的最短壓制周期
兩個(gè)馬達(dá)都被使用到它們各自的扭矩和功率界限以獲得可能的最短周期。進(jìn)入系統(tǒng)的峰值功率將等于兩個(gè)馬達(dá)的組合峰值功率。-飛輪馬達(dá)(第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20)的操作帶有速度控制來使飛輪在所有時(shí)刻都維持在壓制速度上。功率或扭矩僅通過該馬達(dá)以及其相關(guān)整流器的界限來限制。
-第二或輔助馬達(dá)使壓力機(jī)從開始位置處的靜止?fàn)顟B(tài)盡可能快地加速到最大速度。功率或扭矩僅由該馬達(dá)以及與其相關(guān)的整流器的界限來限制。
-輔助或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)使壓力機(jī)維持在一個(gè)恒定速度上。
-輔助電機(jī)盡可能晚地減小壓力機(jī)速度，使得希望的壓制速度在撞擊之前即刻達(dá)到希望的壓制速度。
-離合器被接合，而輔助馬達(dá)按以下方式之一受到控制-沒有控制當(dāng)壓力機(jī)速度和飛輪速度幾乎相等時(shí)，離合器被接合。
-速度控制剛好在接合離合器之前和同時(shí)，輔助馬達(dá)將壓力機(jī)速度控制到與飛輪速度相等。
-速度和位置控制輔助馬達(dá)控制壓力機(jī)的位置和速度，以便剛好在接合離合器之前和同時(shí)，獲得離合器兩邊上的軸位置之間的精確關(guān)系。
-接合離合器之后，利用兩個(gè)馬達(dá)的共同速度控制來避免震蕩。壓制時(shí)，壓力機(jī)應(yīng)力將典型地遠(yuǎn)大于兩個(gè)馬達(dá)一起所能提供的力，因此兩個(gè)馬達(dá)將在功率或扭矩控制或扭矩限制模式下操作。
-在下止點(diǎn)附近(或者有可能在其之前，這取決于壓制操作的類型是模鍛、熱模鍛或沖孔)，離合器被分離。
-在離合器完全分離之后，輔助馬達(dá)使壓力機(jī)盡可能快地加速到最大速度。功率或扭矩只由該馬達(dá)和與其相聯(lián)系的整流器的界限所限制。
-當(dāng)輔助馬達(dá)開始盡可能快地使壓力機(jī)減速時(shí)，輔助馬達(dá)維持恒定速度直至達(dá)到減速位置。
-典型地，壓力機(jī)在經(jīng)過開始位置之后的位置上達(dá)到速度為零。馬達(dá)的最大扭矩現(xiàn)將用于在反向上使壓力機(jī)再次加速。
-輔助電動(dòng)機(jī)的扭矩在零速度位置和開始位置之間的一個(gè)點(diǎn)上被反向。輔助馬達(dá)現(xiàn)使用其最大扭矩來使壓力機(jī)減速到開始位置上的靜止?fàn)顟B(tài)；-可需要一些最終的位置控制來確保壓力機(jī)恰好停在希望的位置上。
-則在下一個(gè)壓制周期開始之前，輔助馬達(dá)被關(guān)閉(或者保持在壓力機(jī)位置上)。
2)當(dāng)限制峰值功率的時(shí)候?yàn)楂@得可能的最短壓制周期-飛輪馬達(dá)的功率被減小，使得整個(gè)峰值功率不超過輔助馬達(dá)的峰值功率。
3)通過使用再生性制動(dòng)，可改進(jìn)或者平滑壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的電功率消耗。第二馬達(dá)具體地可部分地利用再生制動(dòng)減速到減小的速度或零速度。例如第一壓制前階段速度從W1減小到Wp，以及壓制之后速度從W1減小到零。包括按照本發(fā)明的實(shí)施方式的改進(jìn)的壓力機(jī)的系統(tǒng)可包括在減速或制動(dòng)期間用于從第二馬達(dá)再生能量的能量再生裝置。這可以是諸如電、機(jī)械或化學(xué)等的任何再生裝置。這可包含使用一個(gè)或更多電容、電池、諸如飛輪、機(jī)械彈簧這樣的機(jī)械構(gòu)件或包含壓縮流體儲(chǔ)液器的設(shè)備。例如，從第二馬達(dá)再生的能量可儲(chǔ)備在由第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的飛輪中。所儲(chǔ)備的能量原則上在壓制周期的一個(gè)或更多以下時(shí)期中被重新使用壓制周期開始時(shí)的初始加速；壓制；壓制之后的再次加速；壓制之后飛輪的再次加速。
作為操作按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式的改進(jìn)的壓力機(jī)的可選方法，壓力機(jī)在根本不連接飛輪的情況下也可運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)诙R達(dá)或者第二馬達(dá)和慣性一起足以有力地來壓制和形成當(dāng)前工件時(shí)，以上方法通常只是一個(gè)選擇。這將有利地克服臨時(shí)延遲或者可能由第一馬達(dá)、飛輪或離合器機(jī)構(gòu)上的故障引起的其它生產(chǎn)問題。在壓力機(jī)在BDC附近保持靜止一段時(shí)間的一些部分的熱模鍛期間，這也簡(jiǎn)化了馬達(dá)控制。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，壓力機(jī)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)受到控制以在改進(jìn)的壓制周期中操作壓力機(jī)，所述壓制周期延伸超出360度曲柄角或者當(dāng)根據(jù)壓力機(jī)打開距離表示時(shí)的等價(jià)距離。然而，常規(guī)機(jī)械壓力機(jī)具有360度的壓制周期并且典型地在上止點(diǎn)(TDC)開始和結(jié)束。
圖7a示出現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)壓制周期。圖中示出在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上360度的周期。所述周期在0/360度處開始和結(jié)束。DP和UC的相對(duì)位置得到示意性的表示。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在用于操作包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械壓力機(jī)的方法上提供改進(jìn)，其中，壓力機(jī)在連續(xù)的壓制生產(chǎn)周期操作之間向后移動(dòng)，而不是對(duì)每個(gè)交替周期都改變壓力機(jī)操作的旋轉(zhuǎn)方向。
圖6a示出包括在第一順時(shí)針方向上的周期Sc的壓制周期1，參見箭頭3。壓制周期Sc在開始點(diǎn)2開始，該示例中，從作為大約是300度的角度4的點(diǎn)2開始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。第一周期順時(shí)針Rc跨越大約460度，達(dá)到具有大約40度的角度7(DP 40)的周期結(jié)束點(diǎn)11。在第一周期的結(jié)束點(diǎn)11，壓力機(jī)馬達(dá)則在反方向RAC上轉(zhuǎn)回到與先前壓制周期一樣的相同開始點(diǎn)Sc。
改進(jìn)的壓制周期的控制和加速和/或減速可發(fā)生變化。壓制周期例如可在300度開始，順時(shí)針加速轉(zhuǎn)過100～40度并旋轉(zhuǎn)通過成形階段。成形之后，在300度開始減速，并可從100度運(yùn)轉(zhuǎn)到在40度發(fā)生的靜止?fàn)顟B(tài)。然后，在例如機(jī)械正上載/加載壓力機(jī)期間的時(shí)期中，壓力機(jī)從40度向后移動(dòng)RAC到300度，使得下一個(gè)操作做好準(zhǔn)備再次從300度開始，并且再次在順時(shí)針或者向前的方向上操作。在例如上載/加載這樣的停止時(shí)間中當(dāng)有充足的時(shí)間來用于向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，該方法最有效。
為了清楚起見圖6c在另一視圖中示出該運(yùn)動(dòng)。圖6c示出順時(shí)針周期的最后階段。壓力機(jī)移過卸載凸輪位置(UC)并且正在減速。在UC之后的一點(diǎn)上，壓力機(jī)在z-速度處減速到零。壓力機(jī)在逆時(shí)針方向RAC上反轉(zhuǎn)到下一周期的開始位置，對(duì)于另一順時(shí)針周期Rc位于“開始”處。零速度位置典型地將在TDC之后，但也可反過來布置在TDC之前。該實(shí)施方式中，壓制周期將總是大于360度。
圖7d示出一種可選實(shí)施方式，其中壓力機(jī)在第一旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)過大于360度的壓制周期。在周期結(jié)束時(shí)壓力機(jī)則反轉(zhuǎn)到開始位置。圖7d示出“開始”在大約10點(diǎn)鐘的位置，順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)(實(shí)線)到大約1點(diǎn)鐘位置DPc，順時(shí)針轉(zhuǎn)到大約10點(diǎn)鐘位置的UCc，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到大約2點(diǎn)鐘位置的“停止”處完成。壓力機(jī)接著在逆時(shí)針方向上反轉(zhuǎn)(RAC)到10點(diǎn)鐘附近的開始位置Sc。
一個(gè)或更多微處理器(或處理器或計(jì)算機(jī))包括中央處理單元CPU，用于執(zhí)行按照本發(fā)明的一個(gè)或更多方面的方法的步驟，例如參照?qǐng)D9進(jìn)行的說明。所述一種方法或多種方法在一個(gè)或更多計(jì)算機(jī)程序的輔助下執(zhí)行，所述程序至少部分地存放在通過一個(gè)或更多處理器可獲取的存儲(chǔ)器中。要理解，用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序也可在一個(gè)或更多通用工業(yè)微處理器或計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而不是一個(gè)或更多專用計(jì)算機(jī)或處理器。
計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)程序代碼元件或軟件代碼部分，它們利用方程、算法、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)值、計(jì)算等的用于先前說明的方法，例如關(guān)于圖8～10和關(guān)于圖4、5的速度分布以及關(guān)于圖7b～d所述的方法，來使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行這些方法。計(jì)算機(jī)程序可包括一個(gè)或更多諸如一個(gè)Flash(商標(biāo))程序這樣的小的可執(zhí)行程序。部分程序可如上所述存儲(chǔ)在處理器中，也可存儲(chǔ)在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片或類似的存儲(chǔ)介質(zhì)中。某些程序也可部分或全部在本地(或中央)存儲(chǔ)在其它合適的計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)上，如磁盤、CD-ROM或DVD盤、硬盤、磁-光存儲(chǔ)裝置、非永久性存儲(chǔ)器、閃存、固件等，或者存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器上。也可使用其它公知或合適的介質(zhì)，其包括可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)，如Sony記憶棒(TM)和其它可移動(dòng)的閃存、硬盤等。所述程序也可部分地從數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)，包括因特網(wǎng)這樣的公共網(wǎng)絡(luò)。所述計(jì)算機(jī)程序也可部分地布置為能夠在差不多相同的時(shí)間上在幾個(gè)不同的計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的分布式應(yīng)用程序。
圖7b示出的實(shí)施方式中周期可在不等于0/360度的位置上開始和/或結(jié)束。
由于從一個(gè)周期到下一個(gè)周期時(shí)飛輪典型地只在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，所以圖7c的實(shí)施方式需要額外的離合器或傳輸裝置來完全在反轉(zhuǎn)方向上操作。圖7c示出的實(shí)施方式中，具有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的改進(jìn)的壓力機(jī)可雙向地操作。順時(shí)針周期Sc(實(shí)線)在大約10點(diǎn)鐘的位置的開始1處開始，繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)到大約2點(diǎn)鐘的位置的DPc處，轉(zhuǎn)到大約10點(diǎn)鐘位置的UCc處，并在UCc之后不久在大約1點(diǎn)鐘的位置的停止1處結(jié)束。類似地，壓力機(jī)接著在反轉(zhuǎn)方向(虛線)上旋轉(zhuǎn)，其在大約2點(diǎn)鐘位置的開始2處開始，繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)到大約11點(diǎn)鐘的位置的UCAC，繼續(xù)轉(zhuǎn)到大約2點(diǎn)鐘的位置處的DPAC，并在大約10點(diǎn)鐘的位置的停止2處結(jié)束。
圖6b也示出在第二旋轉(zhuǎn)方向上的周期，用虛線示出的周期SAC在大約60度的角度6開始，繼續(xù)逆時(shí)針RAC轉(zhuǎn)過360度到達(dá)可能是大約300度的角度9處的停止10。本發(fā)明實(shí)施方式的所述改進(jìn)的壓制周期延伸大于360度，并且旋轉(zhuǎn)方向在每次操作上都發(fā)生變化。這與如常規(guī)的機(jī)械壓力機(jī)那樣每次操作都在相同位置(典型地在TDC處)開始和停止的常規(guī)方法形成了對(duì)比。
圖7b和7d的當(dāng)前實(shí)施方式的改進(jìn)的壓制周期可延伸大于360度。利用上述改進(jìn)方法，壓力機(jī)系統(tǒng)可受到控制，使得馬達(dá)將壓力機(jī)壓頭加速到差不多100度左右(并在差不多120度時(shí)使其減速)，與在典型的常規(guī)機(jī)械壓力機(jī)或伺服壓力機(jī)中50度的加速和/或利用常規(guī)的開始/停止位置的40度的加速相比，上述加速延伸得更長(zhǎng)。慮及減小馬達(dá)尺寸也會(huì)減小整個(gè)系統(tǒng)的慣性，達(dá)到用于改進(jìn)的壓制周期的如W1這樣的預(yù)定速度所需的扭矩可通過因子2或者甚至更大的因子來減小。
生產(chǎn)系統(tǒng)可包括一個(gè)或更多按照本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施方式的改進(jìn)的壓力機(jī)。例如，一個(gè)或更多壓力機(jī)可包括在壓力機(jī)隊(duì)列中，其中多個(gè)壓力機(jī)在相同或相關(guān)的部件上操作。圖11示出包括兩個(gè)壓力機(jī)的系統(tǒng)的示意布置。圖中顯示第一壓力機(jī)1和第二壓力機(jī)2都是包括第二馬達(dá)或致動(dòng)器的混合型壓力機(jī)。圖中還示出與每個(gè)壓力機(jī)1、2相聯(lián)系的加載器/卸載器16’、17’和16”、17”。實(shí)際中，一個(gè)壓力機(jī)的加載器也可以是另一壓力機(jī)的卸載器(反之亦然)。壓力機(jī)1可具有控制單元114，其上連接了每個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的整流器。用于每個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的位置/速度傳感器也可連接到壓力機(jī)控制單元114。示出的控制單元14連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)301，該網(wǎng)絡(luò)可能為現(xiàn)場(chǎng)總線的或其它任何類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。例如可通過與現(xiàn)場(chǎng)總線的連接3014’或者是與壓力機(jī)控制單元214”的連接3014”執(zhí)行離合器控制。壓力機(jī)1和2，以及加載/傳輸/卸載設(shè)備16、17都優(yōu)選地通過某些方式(要么直接地要么通過諸如114或214這樣的用于壓力機(jī)的控制單元)連接15到控制單元14。因此，一個(gè)或兩個(gè)壓力機(jī)的操作以及加載器/卸載器的操作是可以協(xié)調(diào)的。控制單元14甚至可以是還控制一個(gè)或更多諸如與壓力機(jī)1和/或壓力機(jī)2相聯(lián)系的機(jī)器人這樣的加載器/卸載器的功能的控制單元。某些機(jī)器人控制單元可處理多達(dá)9個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，使得壓力機(jī)控制可被作為機(jī)器人的額外的一個(gè)或幾個(gè)軸來進(jìn)行處理。
就生產(chǎn)系統(tǒng)而言，上述與用于對(duì)單獨(dú)的獨(dú)立壓力機(jī)進(jìn)行優(yōu)化的優(yōu)化和協(xié)調(diào)方法可拓展到壓力機(jī)組。因此，再生能量可由其它機(jī)械而不只是由獨(dú)立的改進(jìn)壓力機(jī)消耗。多于一個(gè)機(jī)械上的功率耗費(fèi)可被優(yōu)化或協(xié)調(diào)，例如在壓力機(jī)1和壓力機(jī)2之間，以減小總的峰值功率消耗或者潛在地減小功率耗費(fèi)中的破壞性峰值或尖峰。這種通過壓力機(jī)隊(duì)列對(duì)整個(gè)功率耗費(fèi)的考慮也可引入對(duì)加速、減速時(shí)間等的約束，這些可作為諸如參照?qǐng)D6所述的方法中的因素。
例如，為獲得可能的最短周期時(shí)間，壓力機(jī)如圖9中的步驟60那樣盡可能快地加速，但是加速的變化會(huì)小于最大值以在總體上避免壓力機(jī)隊(duì)列的瞬時(shí)功率峰值。到達(dá)DP的第一加速(步驟60)可能不是線性的，并可安排為與加載器插入工件所需的時(shí)間量這段時(shí)期吻合，從而花費(fèi)至少給定的時(shí)間來達(dá)到DP角，而不是用最大和/或直線加速。同樣，正常執(zhí)行的再生性制動(dòng)，例如與圖10的步驟62、66相聯(lián)系，可布置一些約束來向任何的相同壓力機(jī)、另一機(jī)械、壓力機(jī)隊(duì)列或柵極等提供返回的能量。
應(yīng)指出，盡管以上說明了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是在不背離所附權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的范圍的情況下，存在可以被披露的幾種變化和修改。
參考文獻(xiàn)1.High-tech presses，Servo technology meets mechanical presses by DennisBoerger，Stamping Journal November 2003，thefabricator.Com
權(quán)利要求
1.一種操作機(jī)械壓力機(jī)的方法，所述機(jī)械壓力機(jī)包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、用于控制所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、壓頭、飛輪(35)、離合器(30)和構(gòu)件(27)，所述構(gòu)件(27)用于將第一旋轉(zhuǎn)方向上的所述飛輪(35)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成布置為所述壓頭(23)的直線運(yùn)動(dòng)，所述壓頭(23)沿直線路徑(S)降低和升高以操作所述壓力機(jī)來執(zhí)行壓制生產(chǎn)周期，所述壓制生產(chǎn)周期包括壓制部分和所述周期的一個(gè)或更多非壓制部分，其特征在于，包括布置為連接到所述壓頭的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或者致動(dòng)器，并通過向所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出，使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度在所述壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中能發(fā)生改變。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中的速度受到控制以發(fā)生變化，并且可大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在所述周期的所述壓制部分(P、43、53、63)中的速度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中的速度受到控制以發(fā)生變化，并在所述周期的所述壓制部分(P、43、53、63)中通過所述構(gòu)件(27)以可大于所述壓頭速度的速度驅(qū)動(dòng)所述壓頭。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，在所述壓制生產(chǎn)周期的開始與所述周期的所述壓制部分之間所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度以可變的方式受到控制，并在所述周期的所述壓制部分(P)中達(dá)到大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
5.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，在所述周期的所述壓制部分與所述壓制生產(chǎn)周期的結(jié)束之間所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度以可變的方式受到控制，并在所述周期的所述壓制部分中可達(dá)到大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一旋轉(zhuǎn)方向上執(zhí)行的每個(gè)完整的壓制周期延伸大于360度的曲柄角旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在每個(gè)完整的壓制周期結(jié)束時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)，并使其在第二旋轉(zhuǎn)方向上受到驅(qū)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在第一旋轉(zhuǎn)方向上從不等于上止點(diǎn)(TDC)或0/360度的起動(dòng)位置(Sc)加速。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過所述驅(qū)動(dòng)控制裝置使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)加速到超過壓制速度(Wp)的一個(gè)速度(W1)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過所述驅(qū)動(dòng)控制裝置使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)加速以發(fā)生變化，并在所述周期的所述壓制部分中以可大于偏心輪(27)速度的速度驅(qū)動(dòng)所述偏心輪或其它構(gòu)件。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述壓制周期的第一部分中，通過所述驅(qū)動(dòng)控制裝置使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)加速，直至其到達(dá)模具和毛坯之間的模具保護(hù)角(DP)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述壓制周期的第一部分中，通過所述驅(qū)動(dòng)控制裝置使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)加速，并超過模具和毛坯之間的模具保護(hù)角(DP)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在模具與毛坯之間的第一撞擊位置(I)之前所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度從第一速度W1減小到壓制速度Wp。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度是可變的，并在壓制階段之前接合離合器(30)或其它聯(lián)接裝置之前能與所述飛輪(35)的轉(zhuǎn)速同步(SY)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，在壓制工件之后或者在到達(dá)下止點(diǎn)(BDC)或其附近之后，所述飛輪從所述構(gòu)件(27)上分離(D)。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在到達(dá)BDC或其附近之后或者在壓制工件之后，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)被加速。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的速度以可變的方式受到控制，以在到達(dá)卸載凸輪(UC)或其附近時(shí)使壓力機(jī)減速一段時(shí)間來實(shí)現(xiàn)同步的目的，并在到達(dá)下一個(gè)壓制周期的模具保護(hù)(DP)位置或其附近之前使壓力機(jī)重新加速。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度以可變的方式受到控制，以在連續(xù)的操作中操作壓力機(jī)而不在連續(xù)的壓制周期之間停止壓力機(jī)。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)從依賴于壓制周期的卸載凸輪角(UC)的減速位置減速。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)減速，并且第一旋轉(zhuǎn)方向上的壓力機(jī)周期在大于360度曲柄角處或第二次經(jīng)過TDC之后停止。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)減速，并且在第一方向上曲柄旋轉(zhuǎn)大于360度或一圈之后壓力機(jī)達(dá)到零速度。
22.如權(quán)利要求17～21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，部分地通過再生性制動(dòng)使第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)減速到減小的速度或零速度。
23.如權(quán)利要求1或10所述的方法，其中，包括向所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的所述驅(qū)動(dòng)裝置提供控制輸出，以使所述壓頭移動(dòng)到每個(gè)壓制周期的周期開始位置，所述位置為在第二旋轉(zhuǎn)方向(AC)上從先前的壓制周期的停止位置或零速度位置向后移多度曲柄角。
24.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述壓力機(jī)從第一旋轉(zhuǎn)方向經(jīng)過第一壓制周期的停止(11、7)和第二壓制周期的開始(Sc、4)之間的多度角度反轉(zhuǎn)到第二旋轉(zhuǎn)方向。
25.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個(gè)連續(xù)和完整的壓制周期之間，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從第一旋轉(zhuǎn)方向(C)轉(zhuǎn)向到第二旋轉(zhuǎn)方向(AC)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，在第一壓制周期中第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在第一旋轉(zhuǎn)方向上從小于TDC或0度曲柄角的起動(dòng)位置加速，并在第二壓制周期中在第二旋轉(zhuǎn)方向上從大于TDC或360度曲柄角的開始位置加速。
27.如權(quán)利要求23～26中任一項(xiàng)所述的方法，其中，部分地通過再生性制動(dòng)使所述馬達(dá)減速到減小的速度或零速度。
28.如權(quán)利要求13～27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在整個(gè)壓制周期中所述壓力機(jī)在不連接飛輪(30)的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且第二馬達(dá)(22)或帶有慣性設(shè)備的馬達(dá)(22)提供動(dòng)力來壓制當(dāng)前工件。
29.一種機(jī)械壓力機(jī)，包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(20)、用于控制所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、壓頭(23)、飛輪(35)、離合器(30)和構(gòu)件(27)，所述構(gòu)件(27)用于將所述飛輪的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成所述壓頭(23)的直線運(yùn)動(dòng)，所述壓頭(23)布置為沿直線路徑降低和升高以在壓制生產(chǎn)周期中操作所述壓力機(jī)，所述壓制生產(chǎn)周期包括壓制部分和所述周期的一個(gè)或更多非壓制部分，其特征在于，包括布置為連接到所述壓頭的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(22)，使得所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置布置為提供控制輸出，以使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度在所述壓制周期的至少一部分中發(fā)生改變。
30.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，在所述周期的至少一個(gè)所述非壓制部分中所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度可受到控制以發(fā)生變化并在所述周期的所述壓制部分中可大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
31.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(22)布置為連接到所述構(gòu)件(27)以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)。
32.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，用于將至少一個(gè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成所述壓頭的直線運(yùn)動(dòng)的所述機(jī)械裝置包括來自下面組中的任何的傳動(dòng)類型曲柄、轉(zhuǎn)向節(jié)、連桿、凸輪、螺桿、滾珠螺桿、齒條型機(jī)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，所述第二馬達(dá)的速度是可變的，并在壓制階段(P)之前的時(shí)候在接合離合器(30)或其它連接裝置之前可與所述飛輪(35)的轉(zhuǎn)速同步(SY)。
34.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，所述第二馬達(dá)的速度是可變的，并且所述第二馬達(dá)的位置在壓制階段(P)之前的時(shí)候在接合離合器(30)或其它連接裝置之前可與所述飛輪(35)的位置同步(SY)。
35.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，第一旋轉(zhuǎn)方向上的所述壓制生產(chǎn)周期可大于360度，并且壓力機(jī)馬達(dá)布置為在每個(gè)所述壓制生產(chǎn)周期結(jié)束時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)。
36.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，所述壓制生產(chǎn)周期包括在第一方向上大于360度的曲柄角的旋轉(zhuǎn)。
37.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，所述馬達(dá)布置為要么在第一旋轉(zhuǎn)方向要么在第二旋轉(zhuǎn)方向上可反轉(zhuǎn)和可操作。
38.如權(quán)利要求37所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，在第一所述壓制生產(chǎn)周期之后可使馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向。
39.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括用于確定壓力機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)角和/或所述壓頭在TDC與BDC之間的位置的位置傳感器裝置。
40.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，以在BDC位置或其附近的壓制期間將壓力機(jī)帶到靜止?fàn)顟B(tài)。
41.如權(quán)利要求38所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括位置傳感器裝置，用于確定在第一正向旋轉(zhuǎn)方向和第二反向旋轉(zhuǎn)方向中的任一方向上或兩個(gè)方向上的曲柄轉(zhuǎn)角。
42.如權(quán)利要求29～41中任一項(xiàng)所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括用于測(cè)量所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度的裝置。
43.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括布置在所述馬達(dá)中、用于確定所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的軸的位置或速度的傳感器裝置。
44.如權(quán)利要求42或43中任一項(xiàng)所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括與第一和/或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相聯(lián)系或者在控制單元中的裝置，用于測(cè)量或確定所述第一和/或第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的速度和/或位置。
45.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中在用于形成相同物品的連續(xù)的所述壓制生產(chǎn)周期中第二馬達(dá)(22)可受到控制，以按照可在任一所述壓制生產(chǎn)周期的一個(gè)或更多部分中發(fā)生變化的速度驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)，使得完成每個(gè)連續(xù)的所述生產(chǎn)周期所花費(fèi)的時(shí)間可以不相同。
46.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，所述壓力機(jī)包括用于再生能量的能量再生裝置，所述裝置布置為在第二馬達(dá)(22)制動(dòng)或減速期間再生能量。
47.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，包括控制裝置，其中，在所述壓制周期的至少一部分中所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和/或第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的扭矩可發(fā)生變化。
48.如權(quán)利要求29或34中任一項(xiàng)所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，所述壓力機(jī)包括控制裝置，用于在壓制周期的一個(gè)或更多部分中操作離合器并將飛輪(30)連接到所述壓力機(jī)的偏心輪或其它驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(27)上。
49.如權(quán)利要求29所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，所述壓力機(jī)的至少一個(gè)第二馬達(dá)或致動(dòng)器包括下列組中的任意一個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)、線性馬達(dá)、液壓致動(dòng)器。
50.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的機(jī)械壓力機(jī)，其中，所述壓力機(jī)包括一個(gè)或更多存儲(chǔ)于控制裝置中的計(jì)算機(jī)程序，所述控制裝置包括用于使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行控制壓力機(jī)以優(yōu)化(50-55，60-66)壓力機(jī)周期時(shí)間的方法的計(jì)算機(jī)代碼裝置和/或軟件代碼部分。
51.一種包括機(jī)械壓力機(jī)的系統(tǒng)，所述機(jī)械壓力機(jī)包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(20)、用于控制所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、壓頭(23)、飛輪(35)、離合器(30)和構(gòu)件(27)，所述構(gòu)件(27)用于將所述飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成所述壓頭(23)的直線運(yùn)動(dòng)，所述壓頭(23)布置為沿直線路徑降低和升高以在壓制生產(chǎn)周期中操作所述壓力機(jī)，所述壓制生產(chǎn)周期包括壓制部分和所述周期的一個(gè)或更多非壓制部分，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于工件加載和/或卸載的設(shè)備(16、17)以及至少一個(gè)控制單元(14、114、214)，其特征在于，包括布置有第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器(22)的至少一個(gè)所述壓力機(jī)(1、2)，所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器(22)布置為連接到所述壓頭，用以將所述飛輪的運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)所述壓力機(jī)的所述壓頭，并使得第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置布置為提供控制輸出以在所述壓制周期的至少一部分中改變所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
52.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)壓力機(jī)包括控制裝置，其中，在所述周期的至少一個(gè)所述非壓制部分中所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度可受到控制以發(fā)生變化并在所述周期的所述壓制部分中可大于所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度。
53.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)壓力機(jī)包括控制裝置，其中第一旋轉(zhuǎn)方向上的所述壓制生產(chǎn)周期大于360度。
54.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)壓力機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在每個(gè)所述壓制生產(chǎn)周期結(jié)束時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)并在第二旋轉(zhuǎn)方向上受到驅(qū)動(dòng).
55.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)壓力機(jī)包括一個(gè)或更多位置傳感器裝置，用于確定壓力機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)角或TDC與BDC之間的位置。
56.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)壓力機(jī)包括位置傳感器裝置，用于確定在第一向前旋轉(zhuǎn)方向和第二反向旋轉(zhuǎn)方向中的任一方向上或兩個(gè)方向上的曲柄轉(zhuǎn)角。
57.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)控制單元(14、114、214)，用于監(jiān)視和/或控制所述壓力機(jī)的生產(chǎn)或安裝操作。
58.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)控制單元包括一個(gè)或更多存儲(chǔ)于處理器或存儲(chǔ)裝置中的計(jì)算機(jī)程序，用于控制所述至少一個(gè)壓力機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度或扭矩。
59.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)控制單元包括一個(gè)或更多存儲(chǔ)于處理器或存儲(chǔ)裝置中的計(jì)算機(jī)程序，用于控制壓力機(jī)以優(yōu)化(50-55，60-66)壓力機(jī)周期時(shí)間。
60.如權(quán)利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)控制單元包括一個(gè)或更多存儲(chǔ)于處理器或存儲(chǔ)裝置中的計(jì)算機(jī)程序，用于控制壓力機(jī)以優(yōu)化(50-55，60-66)周期時(shí)間的峰值功率耗費(fèi)。
61.如權(quán)利要求51或60所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括能量再生裝置，用于在所述至少一個(gè)壓力機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(22)制動(dòng)或減速期間再生能量.
62.如權(quán)利要求61所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于在所述至少一個(gè)壓力機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(22)制動(dòng)或減速期間再生能量的能量再生裝置，所述再生裝置包括下列的任何一種電容、電池、飛輪、第一或其它驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、壓縮流體儲(chǔ)液器。
63.使用如權(quán)利要求29～49中任一項(xiàng)所述的機(jī)械壓力機(jī)，用于下列的任意一種單行程或連續(xù)的操作模鍛、熱模鍛、沖壓、深拉、切削、沖孔。
64.使用如權(quán)利要求50～63中任一項(xiàng)所述的壓力機(jī)，用于執(zhí)行下列任一種安裝或生產(chǎn)設(shè)置(set)操作模鍛、熱模鍛、沖壓、深拉、切削、沖孔。
全文摘要
一種操作機(jī)械壓力機(jī)的方法，所述機(jī)械壓力機(jī)包括電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、用于控制所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制裝置、壓頭、飛輪(35)、離合器(30)和構(gòu)件(27)，所述構(gòu)件(27)用于將第一旋轉(zhuǎn)方向上的所述飛輪(35)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成布置為沿直線路徑(S)降低和升高以操作壓力機(jī)來執(zhí)行壓制生產(chǎn)周期的所述壓頭(23)的直線運(yùn)動(dòng)。壓制周期包括壓制部分和一個(gè)或更多非壓制部分。所述壓力機(jī)包括布置為連接到壓頭的第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或者致動(dòng)器，并通過向所述驅(qū)動(dòng)控制裝置提供控制輸出使所述第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的速度在所述壓制生產(chǎn)周期的至少一部分中能發(fā)生改變。在生產(chǎn)周期之間壓力機(jī)可發(fā)生反轉(zhuǎn)。還說明了一種壓力機(jī)以及包含這種壓力機(jī)的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B30B1/26GK101015961SQ200710003548
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者斯約德·博斯加, 法拉赫·霍西尼, 馬克·塞古拉·戈洛倫斯 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司