精冲系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及精冲系统以及用于操作这种精冲系统的方法。
背景技术
这样的精冲系统通常包括至少一个精冲压机，其允许例如从片材金属高质量地且具有考虑零件设计的灵活性地冲裁零件。精冲压机通常包括压机压头和与压机压头相对布置的对抗单元，例如工作台。在冲裁压头和工作台之间布置了冲裁工具。冲裁工具可包括例如一个或多个压板或推顶器，所述一个或多个压板或推顶器通过传输销直接连接至压机压头的压机垫或工作台的压机垫，或连接至集成在工具本身内部的任何其他垫或致动器，冲裁工具还可包括一个或多个压机冲头或压机模具。在精冲的加工步骤中，压机压头相对于工作台被驱动以进行驱动运动，其中待加工的片材金属被保持在压机压头和工作台之间。在精冲的加工步骤中，压机压头沿其工作方向推动工作台。在精冲的加工步骤中，压机压头可以相对于压机板或压机冲头、压机模具或其他进行移动。为了从加工材料中冲裁零件，例如，压机冲头可以相对于压机压头移动。通常，冲裁工具设置有冲击装置，例如冲击环(例如V形环)，以用于将加工材料牢固地保持在适当位置。精冲过程还可包括渐进的转移、旋转或其他加工过程步骤，其中零件被冲裁，然后执行压机压头和工作台的后续移动。精冲压机例如从EP 2 158 982 A1或EP 3 115 191 A1中是已知的。
并且，这种精冲系统可以包括一个或多个其他部件，例如但不限于进给装置、清洗装置、包装装置和/或质量检查装置。这样的进给装置例如可以相对于材料进给方向布置在精冲压机的上游，并且可以将待加工的片材金属进给到精冲压机中以进行随后的压制。这样的清洗装置以及包装装置和质量检查装置可以相对于所述材料进给方向布置在精冲压机的下游，并且可以提供对加工过的片材金属的清洗、包装和质量检查。
所述至少一个精冲压机以及所述一个或多个其他部件可包括由一个或多个驱动装置驱动的一个或多个可移动部件。对于精冲压机，例如，可以通过液压缸作为驱动装置将施加主冲裁力在片材金属上的压机压头驱动为可移动部件。压机压头在其驱动运动过程中可以驱动其他压机单元，例如垫。垫还可以设置有液压缸，其可以通过压机压头的运动来致动。在已知的精冲压机蓄能器中，设置有例如气缸，该气缸装有例如氮气，其中，在压机压头的驱动运动期间，对垫的液压缸的致动压缩了蓄能器中的气体。这样，在精冲过程中施加的部分能量可以被收集并用于下一个压机周期。这使精冲压机是能量有效的。关于所述一个或多个其他部件，进给装置例如可以包括一个或多个进给辊作为可移动部件，其可以由例如电动机驱动。
精冲系统可以使用不同驱动类型的驱动装置，例如电驱动装置和液压驱动装置，或使用相同的驱动类型，例如仅电驱动装置，以驱动系统的不同可移动部件，从而实现不同的功能，例如进给和压制。例如，机械精冲压机可以包括作为第一可移动部件的压机压头，该压机压头由作为第一驱动装置的电驱动装置驱动。电驱动装置可以连接到曲轴，该曲轴又可以通过一个或多个连杆连接到压机压头。在精冲过程中，电驱动装置可以通过曲轴和连杆以受控的速度和力沿着运动轴线上下驱动压机压头，从而提供加工片材金属所需的冲裁力。可以将垫集成到压机压头中，形成第二可移动部分，其中作为第二驱动装置的液压驱动装置作用在所述垫上。液压驱动装置可沿运动轴线上下驱动垫，以例如通过V形环提供反作用力，以对抗通过电驱动装置经由压头所施加的压力，并将片材金属保持在适当的位置。并且，液压驱动装置可以在精冲步骤之后弹出已加工的片材金属。因此，至少两个不同类型的驱动装置用于实现不同的功能。代替机械精冲压机，可以使用液压精冲压机，其中代替电驱动装置，使用液压驱动装置来驱动压机压头。在这种情况下，提供至少两个相同驱动类型的驱动装置来实现不同的功能。
就周期数而言，机械精冲压机是市场上最快的，因此每单位时间冲裁的零件数量最多，但机械精冲压机只能提供有限的压力，这主要是由于驱动压机压头的电驱动装置。机械精冲压机主要用于生产中小型冲裁件，因为在这种情况下不需要高压力。另一方面，液压精冲压机可提供更大的压力，这是因为液压精冲压机的驱动压机压头的液压驱动装置，这使其适用于所有尺寸的冲裁零件。然而，由于液压驱动装置、尤其是液压驱动装置所需要的笨重的设计，这种液压压机的生产速度受到很大限制。
近年来，出现了一种新的精冲压机概念，即伺服压机，其中，至少一个致动器由伺服马达供能。因此，至少一个可移动部件(例如压机压头)由伺服马达驱动装置驱动。但是，即使是这些伺服压机(由电驱动装置驱动的特定类型的机械精冲压机)也无法满足市场对生产速度和冲裁力的要求。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明的目的是提供一种允许高生产速度和高力的精冲系统及其操作方法。
本发明基于独立权利要求1和12解决了上述目的。本发明的实施例可以在从属权利要求、说明书和附图中找到。
根据本发明的精冲系统包括一个或多个可移动部件，至少一个第一驱动类型的第一驱动装置和至少一个与第一驱动类型不同的第二驱动类型的第二驱动装置，以用于驱动至少一个可移动部件，其中，第一驱动装置和第二驱动装置布置成驱动同一可移动部件。
根据本发明的用于操作包括一个或多个可移动部件的精冲系统的方法包括以下步骤：
通过第一驱动类型的至少一个第一驱动装置驱动至少一个可移动部件，以及
通过与第一驱动类型不同的第二驱动类型的至少一个第二驱动装置来驱动同一可移动部件。
在下文中解释的本发明和本发明的实施例涉及本发明的精冲系统以及本发明的方法。
根据本发明，不同驱动类型的多个驱动装置驱动同一可移动部件。例如，精冲系统可以包括两个、三个或任何更多数量的驱动装置。在这些驱动装置中，至少两个驱动装置为不同的驱动类型，并且布置成驱动同一可移动部件。并且，精冲系统的三个或更多个或者特别是所有驱动装置可以是不同类型的和/或可以驱动同一可移动部件。除了不同驱动类型的至少两个驱动装置之外，还可以提供驱动同一可移动部件或不同可移动部件的相同或不同驱动类型的其他驱动装置。驱动类型尤其涉及能量传递技术。因此，驱动装置的能量传递技术可能有所不同。这样的技术可以是例如电、机械、液压或气动的能量传递。所述至少一个第一驱动装置可以例如是电驱动装置，而所述至少一个第二驱动装置可以例如是液压驱动装置。根据一个实施例，第一驱动类型和/或第二驱动类型选自包括但不限于以下类型的组：电驱动、磁驱动、液压驱动、机械驱动、气动驱动。因此，可以从所述组中分别选择不同驱动类型的所述至少两个驱动装置。如上所述，可以提供均选自所述组的一个或多个附加驱动装置来驱动相同或不同的部件。不过，不同的驱动类型也可以使用相同的能量传递技术，但是在各个驱动装置的运动原理方面可能不同。运动原理可以是例如线性运动或旋转运动。例如，所述至少两个驱动装置都可以是电驱动装置，其中，一个驱动装置是旋转电动机驱动装置、尤其是伺服电动机驱动装置，而另一个驱动装置是线性驱动装置。然后，电能将分别被转换为线性运动或旋转运动。
布置不同驱动类型的所述至少两个驱动装置以驱动同一可移动部件。特别地，每个驱动装置不经由其他驱动装置中的一个而是直接作用在同一可移动部件上。所述至少一个第一驱动装置和所述至少一个第二驱动装置可以被布置为彼此独立地驱动同一可移动部件。但是，驱动装置可以替代地以某种方式进行协调或同步，以特别地产生平稳的运动。而且，可以将不同驱动类型的所述至少两个驱动装置布置成独立地驱动同一可移动部件。例如，在第一运动步骤中，只有第一驱动装置可以起作用地驱动可移动部件，而第二驱动装置则是待机。随后，例如，在第一驱动装置待机的第二运动步骤期间，仅第二驱动装置可以起作用地驱动可移动部件。然而，所述至少一个第一驱动装置和所述至少一个第二驱动装置可以同时联合地驱动同一可移动部件。因此，本发明方法的方法步骤可以相继或并行地执行。特别地，同一可移动部件可以经由所述至少一个第一驱动装置和经由所述至少一个第二驱动装置被分别地和/或联合地驱动。
提供不同驱动类型的多个驱动装置来驱动同一可移动部件允许不同驱动类型的有效结合。每个不同类型的驱动装置都可以发挥其优势，从而实现高生产速度和高压力。因此，所提出的精冲系统能够满足关于生产速度和冲裁力的市场需求。下面将针对精冲压机对此进行更详细的说明。然而，本发明不限于精冲压机，还可以涉及精冲系统的其他部件。
精冲系统可以特别地包括至少一个精冲压机，其中，所述至少一个可移动部分是所述至少一个精冲压机的一部分。精冲压机可包括作为可移动部件的至少一个第一压机单元，以及至少一个第二压机单元，其中，所述至少一个第一驱动装置是第一压机驱动装置，并且所述至少一个第二驱动装置是第二压机驱动装置，以用于沿运动轴线相对于所述至少一个第二压机单元驱动所述至少一个第一压机单元进行驱动运动。所述至少一个精冲压机可包括一个或多个第一压机单元(例如一个或多个压机压头、一个或多个压机垫和/或一个或多个切碎单元和/或其他)，以及一个或多个第二压机单元(例如一个或多个压机对抗压头、一个或多个工作台、一个或多个压机垫和/或一个或多个压机板和/或其他。在第一压机单元(例如压机压头)的对面可以布置例如工作台。
第一压机单元可以执行不同的运动，例如第一快速接近运动、第二冲裁或切割运动以及第三返回运动。例如可以在所说明的运动之间引入具有不同运动速度的附加运动。可以通过布置在例如压机压头和与压机压头相对的工作台之间的精冲工具来夹紧加工材料。精冲工具用于从进给到压机压头和工作台之间的加工区域的加工材料中冲裁出零件，并且可以包括一个或多个压机冲头、模具或其他部件。例如，在压机中，两个或更多个垫可以彼此相对地布置。垫中的一个可包括冲击装置，例如冲击环(如V形环，即V环)，以用于在冲裁过程中牢固地保持加工材料。可以设置相对于垫可移动的压机冲头，以从加工材料中冲裁零件。可以提供作为精冲系统的一部分的进给装置，该进给装置将待加工的加工材料进给到压机压头和工作台之间的加工区域中。加工材料通常是片材金属。其可以是从卷轴上解开的卷绕物，并被平坦地进给到加工区域，在该加工区域中由冲裁工具进行冲裁。
所述至少一个精冲压机例如可以包括作为第一可移动部件的压机压头、作为第一驱动装置的电驱动装置以及作为第二驱动装置的液压驱动装置，其中，压机压头不仅由电驱动装置驱动，而且也由液压驱动装置驱动。例如，电驱动装置可以以相对较高的速度但以相对较小的力沿运动轴线的第一部分上下驱动压机压头，从而接近片材金属，而液压驱动装置例如可以以相对较低的速度但以相对较高的力沿运动轴线的第二部分上下驱动压机压头，从而冲裁片材金属。因此，不同类型的所述至少两个驱动装置实现相同的功能：它们驱动/移动压机压头。以此方式，当不需要大的力时，压机压头可以通过电驱动装置快速且有效地移动，而当执行压制步骤时，压机压头可以以高的力被驱动。以这种方式，本发明的系统和方法允许在引言中所解释的机械精冲压机和液压精冲压机的优点的组合。可以实现高生产速度和高压力。
由于使用不同驱动类型的驱动装置来驱动同一运动部件，因此可以说是“混合式致动器”。精冲系统因此可以被理解为“混合式系统”。特别地，所述至少一个精冲压机可以被认为是“混合式压机”，因为其包括至少一个混合式致动器。如上所述，由于所述混合式致动器，混合式压机能够满足市场关于生产速度和冲裁力的需求。
根据一个实施例，所述至少一个第一驱动装置布置成以第一速度、第一加速度和/或第一力驱动所述至少一个可移动部件，并且所述至少一个第二驱动装置布置成以第二速度、第二加速度和/或第二力驱动所述至少一个可移动部件，其中，所述第一速度、第一加速度和/或第一力不同于所述第二速度、第二加速度和/或第二力。特别地，所述第二速度、第二加速度和/或第二力可以小于所述第一速度、第一加速度和/或第一力。如上所述，例如，可以通过电驱动装置将压机压头以较高的速度朝着片材金属驱动，而可以通过液压驱动装置以较低的速度但以更大的力移动所述压机压头来执行压制步骤。
根据一个实施例，并且如上所述，精冲系统包括至少一个精冲压机，其中，所述至少一个精冲压机包括作为可移动部件的至少一个第一压机单元，并且还包括至少一个第二压机单元，其中，所述至少一个第一驱动装置是第一压机驱动装置并且所述至少一个第二驱动装置是第二压机驱动装置，以用于沿着运动轴线相对于所述至少一个第二压机单元来驱动所述至少一个第一压机单元进行驱动运动。根据另一实施例，第一压机驱动装置布置成沿运动轴线的第一部分驱动所述至少一个第一压机单元，以便使所述至少一个第一压机单元接近所述至少一个第二压机单元，并且其中，所述第二压机驱动装置被布置成沿着所述运动轴线的在第一部分之后的第二部分驱动所述至少一个第一压机单元，以便精冲布置在所述至少一个第一压机单元和所述至少一个第二压机单元之间的工件。根据另一实施例，第一压机驱动装置还布置成沿着运动轴线的第一部分和/或第二部分在相反的方向上驱动所述至少一个第一压机单元，以便使所述至少一个第一压机单元从所述至少一个第二压机单元缩回。根据另一实施例，所述第一压机驱动装置是电驱动装置，特别是但不限于，线性电驱动装置或伺服电动机驱动装置，而第二压机驱动装置是液压驱动装置。根据另一实施例，所述至少一个第一压机单元和/或所述至少一个第二压机单元选自包括但不限于以下的组：压机压头、工作台、压机垫、压机板和/或切碎单元。如上所述，所述至少一个第一压机单元可以是沿着运动轴线的第一部分由作为第一驱动装置的电驱动装置移动以接近所述至少一个第二压机单元的压机压头，该第二压机单元可以是保持片材金属的工作台，其中，可以设置液压驱动装置作为第二压机驱动装置，以沿运动轴线的继第一部分之后的第二部分驱动压机压头，以使压机压头精冲布置在压机压头和工作台之间的工件。
根据一个实施例，精冲系统的其他部件选自包括但不限于以下的组：进给装置、校平装置、研磨装置、表面处理装置、压机装置、精冲压机、零件进给装置、去毛刺装置、清洗装置、滚转装置、组装装置、机器人装置、操纵装置、包装装置、贴标签装置和/或质量检查装置。如上所述，本发明不限于精冲压机，还可以用于精冲系统的所述其他部件。
根据一个实施例，所述至少一个第一驱动装置和所述至少一个第二驱动装置布置成彼此独立地驱动同一可移动部件。根据一个实施例，所述至少一个第一驱动装置和所述至少一个第二驱动装置被布置成单独地和/或联合地驱动同一可移动部件。如上所述，不同驱动类型的至少所述两个驱动装置可以彼此分开地、特别是连续地驱动同一可移动部件。如前所述，也可以联合驱动可移动部件。在这两种情况下，可移动部件均可由驱动装置独立地驱动。但是，驱动装置也可以彼此关联地驱动可移动部件，特别是它们可以同步。特别地，相对于上面详细说明的实施例，精冲压机的压机压头可以不仅相继地而且还可以联合地由电驱动装置和液压驱动装置沿着运动轴线移动。例如，液压驱动装置可以在沿着运动轴线的第二部分驱动压机压头时、并且因此在精冲步骤中由电驱动装置支持。
可以使用本发明的精冲系统来实施本发明的方法。相应地，本发明的精冲系统、特别是精冲压机可以被设计为执行本发明的方法、特别是上述实施方式。
附图说明
下面参照示意图解释本发明的实施例。
图1示出了本发明的精冲系统的本发明的精冲压机。
具体实施方式
图1所示的根据本发明的精冲压机包括：压机框架11;构成第一压机单元的压机压头(ram)10;和构成第二压机单元的工作台12，其与压机压头10相对布置。在压机压头压机压头10和工作台12之间布置有精冲工具14，该精冲工具包括：可以定位成与工作台12固定在一起的压机冲头16;和与压机压头10一起移动的模具18。工作台垫20通过传输销22与工作台12连接。工作台垫20以及因此工作台12由设置在压机框架11上部中的液压驱动装置致动。电驱动装置24、尤其是伺服电动机被设置为第一压机驱动装置，并通过传动装置26作用压机压头上，以沿运动轴线M驱动压机压头10。此外，在压机框架11的下部中设有液压驱动装置28，其通过活塞杆30作用在压机压头10上，以用于沿着运动轴线M驱动压机压头10。
在精冲过程中，压机压头10沿运动轴线M上下移动。在第一运动步骤中，压机压头10通过电驱动装置24沿运动轴线M的第一部分以较高的速度但以较小的力被驱动。以这种方式，压机压头10接近设置在压机压头10和工作台12之间的加工区域中的片材金属32。在第二运动步骤中，压机压头10沿着运动轴线M的在第一部分之后的第二部分经由液压驱动装置28以相对较低的速度但以相对较高的力被驱动。在此运动期间，冲头16和模具18将零件冲裁出片材金属32。
还示意性地示出了类似于V形环的冲击环34，其用于在精冲过程中牢固地保持加工材料32。冲击环34可以特别地设置在由垫20驱动的冲裁工具的压机板上。在移动压机压头10时，工作台垫20也可以沿着运动轴线M被向下移动，以便通过冲击环34在片材金属32上施加反压力，以对抗由电驱动装置通过压机压头10施加的压力并将片材金属32保持就位。而且，工作台垫20可以在精冲步骤之后弹出经加工的片材金属。
在零件被冲裁掉之后，压机压头10通过电驱动装置24再次以相对较高的速度和相对较小的力沿着整个运动轴线M，即沿着第一部分和第二部分从工作台12撤回。
因此，压机压头由不同驱动类型的两个独立驱动装置驱动，一个是电动的，另一个是液压的。如上所述，电驱动装置和液压驱动装置布置成分别或彼此独立地驱动压机压头。但是，这些驱动装置也可以布置为联合地移动压机压头。例如，压机压头不仅可以通过液压驱动装置而且也通过电驱动装置沿着运动轴线的第二部分被驱动朝向工作台，即进行冲压操作。因此，电驱动装置可以支持冲压操作。
本发明的精冲系统结合了用于精冲压机的液压驱动装置和电驱动装置的优点。当只需要很小的力时(即接近工作台/片材金属件时)，就可以通过电驱动装置快速有效地移动压机压头，而通过液压驱动装置，可以以较大的力来移动压机压头以执行冲压操作。在冲压之后，压机压头可以再次通过电驱动装置驱动，因此可以快速有效地缩回。
附图标记列表
10压机压头
12工作台
14精冲工具
16压机冲头
18模具
20工作台垫
22传输销
24电驱动装置
26传动装置
28液压驱动装置
30活塞杆
32片材金属
34V形环
M运动轴线
