(57)【要約】本発明は、プレスフレーム（１０）と、プレス可能な材料を導入することができる成形用キャビティを画定する上部および/または下部パンチアセンブリ（１４）およびダイアセンブリと、前記パンチアセンブリ（１４）および/または前記ダイアセンブリに動作可能に接続された電気駆動ユニット（１２）と、を有し、プレス成形品を成形するために、前記パンチアセンブリ（１４）および前記ダイアセンブリが、前記電気駆動ユニット（１２）によって、プレス軸（１８）に沿って互いに対して移動され、互いにプレスされるように構成された、プレス可能な材料からプレス成形品を製造する粉末プレスに関する。さらに、前記電気駆動ユニット（１２）と前記パンチアセンブリ（１４）の1つとの前記動作可能な接続は、前記パンチアセンブリ（１４）を前記プレス軸（１８）に沿ってプレス終了位置に移動させるトグルレバー駆動部（１６）を備える。【選択図】図１
2021514848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスフレーム（１０）と、
プレス可能な材料を導入することができる成形用キャビティを画定する上部および/または下部パンチアセンブリ（１４）およびダイアセンブリと、
前記パンチアセンブリ（１４）および/または前記ダイアセンブリに動作可能に結合された電気駆動ユニット（１２）と、を有し、
プレス成形品を成形するために、前記パンチアセンブリ（１４）および前記ダイアセンブリが、前記電気駆動ユニット（１２）によって、プレス軸（１８）に沿って互いに対して移動され、互いにプレスされるように構成された、プレス可能な材料からプレス成形品を製造する粉末プレス（１）において、
前記電気駆動ユニット（１２）と前記パンチアセンブリ（１４）の1つとの間の前記動作可能結合は、前記パンチアセンブリ（１４）を前記プレス軸（１８）に沿ってプレス終了位置に移動させるトグルレバー駆動部（１６）を備えること、
を特徴とする、粉末プレス（１）。
【請求項２】
前記トグルレバー駆動部（１６）は、前記電気駆動ユニット（１２）と前記パンチアセンブリ（１４）との間に配置され、前記電気駆動ユニット（１２）のドライブトレーン（２０）に、第１および第２のレバー（２２、２４）がそれぞれのレバー（２２、２４）の第１の端部（２６）で、プレス軸（１８）に対して対称的に旋回可能にヒンジ結合されていること、および
前記粉末プレス（１）の前記プレスフレーム（１０）に接続するための第１のアーム（３０）および前記パンチアセンブリ（１４）に接続するための第２のアーム（３２）がそれぞれ、前記各レバー（２２，２４）の第２の端部（２８）に旋回可能にヒンジ結合されていること、
を特徴とする、請求項１に記載の粉末プレス（１）。
【請求項３】
前記トグルレバー駆動部（１６）の運動学的寸法は、プレス品を製造するために、プレス力が所定の圧縮曲線（８８）に従ってプレス移動の関数として生成されるように決定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の粉末プレス（１）。
【請求項４】
前記電気駆動ユニット（１２）は、サーボモータアセンブリと、該サーボモータアセンブリを調整するために回転角度、回転速度および／またはトルクを検出するためのセンサと、を有するスピンドル駆動部を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉末プレス（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの位置センサが、前記パンチアセンブリ（１４）の位置を検出し、その信号を前記サーボモータアセンブリの調整に使用される制御ユニットに送信するために、配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉末プレス（１）。
【請求項６】
前記サーボモータアセンブリが、調整された回転駆動を生成するために中空シャフト電気モータであることを特徴とする、請求項４または５に記載の粉末プレス（１）。
【請求項７】
前記プレス終了位置は高さ調整可能な機械的固定止め部（５０）によって設定することができ、該固定止め部は、互いに同心状に配置されたシリンダー（５２）として構成されたパンチキャリアを備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の粉末プレス（１）。
【請求項８】
前記プレス終了位置において、前記機械的固定止め部（５０）の高さを調整するために、前記機械的高さ調節可能な固定止め部（５０）の前記シリンダー（５２）の軸方向下端面（６０）がそれぞれ一条ネジのネジ面の形に構成された設定リング（５８）の上端面（６２）の上に載ることを特徴とする、請求項７に記載の粉末プレス（１）。
【請求項９】
前記設定リング（５８）を作動駆動部（７０）によって回転させることによって前記機械的固定止め部（５０）の高さが調整されるように、前記機械的高さ調節可能な固定ストッパー（５０）の前記軸方向下端面（６０）が、前記設定リング（５８）の上端面（６２）と相補的に構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の粉末プレス（１）。
【請求項１０】
プレス高さが前記調整リング（５８）の同期回転によって調整されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の粉末プレス（１）。
【請求項１１】
前記設定リング（５８）を個別に同期駆動するために、前記作動駆動装置（７０）が電気モータとして構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の粉末プレス（１）。
【請求項１２】
前記トグルレバー駆動部（１６）は、ヒンジ要素（３６）によって与圧された軸受を備え、軸受内の遊びが低減されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粉末プレス（１）。
【請求項１３】
前記ヒンジ要素が、ひし形に配置されたストラット（４２）によって互いに連結された軸受受容部（４０）を有する中実ジョイント（３６）として構成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の粉末プレス（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス可能な材料からプレス品を製造するための粉末プレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プレス、特に粉末プレスは、プレスフレームと、上部および下部パンチアセンブリと、２つのパンチアセンブリ間にダイアセンブリを備えている。パンチアセンブリとダイアセンブリは、キャビティ、特にプレスされる粉末状の材料が導入される成形用キャビティを形成する。プレス品を成形するために、工具または少なくとも１つのパンチを有する少なくとも１つの工具平面を含む上部および下部パンチアセンブリが互いに押し付けられ、パンチアセンブリは設定可能なプレスパラメータに応じて移動する。パンチアセンブリは、最も単純な場合には１つのパンチを含むが、一般的には複数のパンチを有する。複数のパンチを有するアセンブリはまた、プレス方向に複数の高さレベルをプレスするために知られており、個々のパンチは、異なる速度および/またはストローク距離で互いに対して移動され、１つの工具平面に受容される。フルプレス力がプレス駆動部によって作用するプレス終了位置では、パンチアセンブリは、規定のプレス位置が想定されるように固定の止め部によって支持することができる。プレス方向に必要とされる非常に高いプレス力とエネルギー量は、主に既知の粉末プレスの油圧システム、機械システム、または電気駆動システムによって生成される。
【０００３】
寸法安定なプレス品を製造するための粉末プレスの場合、パンチアセンブリをプレス方向に移動するための駆動システムに加えて、個々の上部または下部のパンチキャリアまたはパンチをそれぞれ互いに対して調整するために、それ自体周知の油圧駆動部、電気駆動部またはその他の作動駆動部も設けられている。
【０００４】
一般に、粉末プレスの動作は、機械的、油圧的、または電気的に生成される。機械プレスでは、一連の動作は、例えばトグルレバー駆動部によって、実質的に事前定義される。機械プレスの場合、低いエネルギー消費および妥当なメンテナンスコストで、多数のストロークを実現することができるが、明らかに、パンチアセンブリを移動するための柔軟性は比較的低い。
【０００５】
個々のパンチアセンブリを独立して移動するために、調整された油圧駆動システムが既知の油圧プレスで使用されている。個々のパンチアセンブリの個々の動作には、高い柔軟性が必要とされる。測定システムの使用とそれに基づく一連の動作の調整により、プレス動作中に高い精度とダイナミクスが生成されるが、明らかに、油圧プレスの場合、高いエネルギー要件と長いサイクル時間が予想される。配置されたパンチを有するパンチアセンブリは、ピストン／シリンダーアセンブリによって直接支持することができ、このアセンブリでは高いプレス力のため、一般に、固定の止め部が必要とされること明らかである。プレス工程でパンチに作用する反力は油圧シリンダーが受ける。反力はパンチの関数として変化し、複雑なプレス品の形状の場合、個々の油圧シリンダーが各パンチに割り当てられる。したがって、油圧プレスは複数の油圧シリンダーを備え、複雑なシステムを必要とする。
【０００６】
電気プレスは、駆動用に電気駆動システム、例えば電動スピンドル駆動部を備えている。この場合、平均のストローク数を低いエネルギー要求で実現でき、高い精度および柔軟性と低いスペース要件および低いメンテナンスコストでプレス動作が可能である。
【０００７】
上部パンチアセンブリが上部スピンドル駆動部を有し、ダイアセンブリおよび／または下部パンチアセンブリが下部スピンドル駆動部を有する電気粉末プレスは、欧州特許出願公開第２３１１５８７号明細書から知られている。スピンドル／ナット組立体またはナット／スピンドル組立体を含むスピンドル駆動部が動作可能にモータユニットに接続され、その回転運動が直線運動として駆動トレーンに伝達されることも知られている。一般に、スピンドルナットは力伝達装置を介してパンチアセンブリの上部および/または下部パンチプレートに作用し、後者と一緒に、上部パンチおよび/または下部パンチを、スピンドルの長手方向軸と距離を置いて平行に、または同軸に延びる主プレス軸の方向に移動させる。短い駆動トレーンがスピンドル駆動部によって作成され、その結果、大きな移動質量や大きなプレス力でも、プレス駆動部の高い剛性、したがって高いダイナミクスを実現することができる。
【０００８】
モータユニットはサーボモータアセンブリとすることができ、特に回転角度を調整するための回転角度センサまたはトルクを調整するためのトルクセンサならびにそれぞれのパンチの直線位置を検出するための位置センサを設けることができる。個々のパンチの目標作動に対して、柔軟なプロセス制御が可能になり、プレス動作中にすべてのパンチの一定の動きおよびその動きの適応化を、材料関連パラメータを含む関連パラメータを考慮して実行することができる。
【０００９】
電気機械駆動システムを有する粉末プレスはさらに、電気駆動部によって生成されるプレス力を主プレス力として伝達するために、電気駆動ユニットと駆動すべきパンチアセンブリとの間に配置されるスピンドル、ベルト、ギア、偏心器および／またはトグルレバーなどの受動駆動要素を備えることができる。電気機械駆動システムを備えたプレスは、油圧プレスよりもエネルギー要件が低いことは事実であるが、受動駆動要素によって一般に低い剛性および低いダイナミクスを達成し得るだけであると言われている。特に、サーボモータ駆動の粉末プレスの場合、回転運動の並進運動への伝達が様々な物理的変数の影響を受ける可能性があるため、信頼できる定義されたプレス動作は高い調整努力によってのみ可能になる。さらに、これらの粉末プレスは、特に含まれるスピンドルの衝撃感度のために、故障しやすく、摩耗しやすいため、費用がかかるとみなされている。したがって、非線形駆動システム、特にトグルレバー駆動は、特に極めて限られた範囲内で最大のプレス力を生成するのみであるため、粉末プレスに使用するには不適切であると見なされている。
【００１０】
相互に調整可能なパンチ支持プレートおよびダイを有する粉末プレスが、米国特許出願公開第２００９／０３１７５０７号明細書から知られている。どちらも、電気モータがこれらの駆動装置として機能し、プレートまたはダイが中央歯車と２つのギアによって電気モータに結合されている。受動駆動システムは設けられていない。
【００１１】
上部および下部パンチアセンブリが別個のまたは複合油圧駆動システムによって動かされる油圧粉末プレスは、特許出願公開第２００１−２５９８９６号明細書から知られている。この場合、上部および下部パンチアセンブリの垂直方向の動きは、カップリングを介して相互に結合される。油圧シリンダーの動きがトグルレバーシステムによってダイアセンブリとパンチアセンブリに伝達されるように、トグルレバーシステムが油圧駆動部と少なくとも上部パンチアセンブリとの間に配置され、パンチアセンブリに伝達される圧縮力は使用する油圧シリンダーの圧縮力の多数倍になる。含まれる油圧駆動部は、高いエネルギー要件とノイズを誘発し、トグルレバーシステムに関連して高流量の作動油のために高メンテナンスであり、不利であることが判明している。
【００１２】
本発明の目的は、プレス可能な材料からプレス品を製造するための粉末プレスを提供することであり、該粉末プレスは、プレス可能な材料の最適な圧縮行程に従って理想的なプレス行程を可能にし、高い圧縮力を伝達することができる。
【００１３】
従来技術から出発すると、プレス可能な材料からプレス品を製造するための粉末プレスが提案され、該プレスはプレスフレーム、上部および／または下部パンチアセンブリを有する工具およびダイアセンブリを有し、それらが成形キャビティを画定し、該キャビティにプレス可能な素材を充填することができる。複雑な構造の部品をプレスするために、複数のパンチがダイアセンブリのダイ開口部に上および/または下から挿入され、各パンチは、ベースキャリアまたはそれぞれのベースプレートに対して移動可能なパンチキャリアに配置さる。特に、これはマルチプレートプレスであり、プレスプロセス中に、追加軸とも呼ばれる個々の工具平面が個々のプレス位置に移動される。追加軸は、パンチと、該パンチを担持し、移動し、調整する工具構成要素、すなわちプレス駆動部と該パンチとの間の力線上に位置する構成要素、特にプレート、シリンダー、支持装置およびガイド、とを含むアセンブリであると理解される。
【００１４】
プレス可能な材料からプレス品を製造するための粉末プレスは、主プレス力を生成するための少なくとも１つの電気駆動ユニットを備え、電気駆動ユニットは、パンチアセンブリとダイアセンブリがプレス軸に沿って互いに相対的に移動でき、互いにプレスすることができるように、上部および/または下部パンチアセンブリおよび/またはパンチアセンブリと動作可能に結合される。
【００１５】
本発明によれば、電気駆動ユニットと上部パンチアセンブリとの間の動作可能結合は、上部パンチアセンブリをプレス軸に沿ってプレス終了位置に移動させるトグルレバー駆動部を含む。
【００１６】
パンチアセンブリの少なくとも１つを移動するためのトグルレバー駆動部を備えた本発明による電気駆動ユニットの組み合わせは、低騒音、高いエネルギー効率、および大幅に低メンテナンスの駆動部によってトグルレバーシステムを備えた油圧粉末プレスと区別される。電気駆動ユニットは、特に、低摩擦損失で駆動できる永久磁石同期サーボアセンブリが使用される場合に、改善されたレベルの効率を示す。さらに、作動油の漏れによる安全上の問題が回避され、さもなければ、粉末冶金において問題になる。さらに、これは、有利には、高精度および良好な再現性、ならびに良好で信頼性のある調整可能性をもたらし、したがって、プレス動作の動的移動制御をもたらす。操作や設定ミスのリスクが低いため、操作も簡単である。
【００１７】
電気駆動ユニットは、例示的な実施形態では、スピンドル駆動部を備え、駆動モータがトグルレバー駆動部に動作可能に結合されたスピンドルに直接作用し、次に、パンチアセンブリおよび／またはダイアセンブリに作用する。スピンドル駆動部は、好ましくは、調整スピンドル駆動部であり、その結果として、使用粉末材料の特性ならびに粉末材料から製造されるプレス品の特性を考慮することができる。
【００１８】
調整スピンドル駆動部は、回転角度、回転速度および／またはトルクを調整するために、回転角度センサ、回転速度センサおよび／またはトルクセンサを有するサーボモータアセンブリとするのが好ましい。さらに、これらのセンサは、それぞれのパンチまたはダイのリニア位置を検出する位置センサと相互作用するように設けることができ、信号は、電気駆動ユニット、例えばサーボモータアセンブリ、を調整するために使用される制御ユニットに転送することができる。したがって、動作パラメータを検出し、記憶手段に記憶し、さらに処理ユニットで処理することができる。さらに、スピンドル位置および／またはスピンドル位置の変更を検出するさらなるセンサ、ならびに非常停止を開始するかまたはアイドルストロークを開始するようにそれぞれ設計されたスピンドルトルクを検出するセンサデバイスを設けることもできる。さらに、力測定および／または距離測定システムを使用することもでき、それにより、力および／または位置に基づく調整を可能にしてもよい。
【００１９】
可能な限りコンパクトな設計を実現するために、サーボモータは、中空シャフト電気モータとして構成することもでき、スピンドル駆動部の回転要素は、中空シャフトの内部に収容することができる。
【００２０】
スピンドル駆動部を備えた粉末プレスをさらに開発するために、本発明によれば、プレス領域の高い剛性によって高精度とダイナミクスを達成されるように、トグルレバー駆動部をスピンドルまたは場合によりラムとパンチアセンブリとの間に配置する。トグルレバー駆動部は、電気駆動ユニットと一緒に、電気機械式粉末プレスに加えられる主プレス力を生成する受動駆動要素として設けられる。受動および能動駆動要素の組み合わせにより、電気駆動ユニットを非常にコンパクトな構造にすることが可能になる。電気駆動ユニットによって加えるべき力は、純電動粉末プレスと比較して、約１０分の１に低減することができる。
【００２１】
一実施形態では、スピンドル駆動部を駆動するためにサーボモータアセンブリが提供され、サーボモータアセンブリによって提供される動きのダイナミクス、作動範囲、および精度に関する特性がプレス動作中の要件を満たす。サーボモータアセンブリは、かなりの回転速度およびトルクの変化、ならびに停止時の高い保持トルクで動作できる。特に、本発明による粉末プレスで使用されるサーボモータアセンブリのサイズの減少により、増加したダイナミクスを達成することができる。
【００２２】
一般に、サーボモータアセンブリは、電力を供給するためのサーボインバーターを含み、その寸法は、発生するピーク負荷（ピーク電流）にかなり依存する。プレス位置でピーク荷重にほぼ達する。本発明による電気機械式粉末プレスでは、ダイレクト駆動の粉末プレスと比較して、ピーク負荷は約１／１０に低減される。ダイレクト駆動の場合、原動力はスピンドルに伝達され、スピンドルから直接またはラムを介してパンチアセンブリに伝達される。電気機械式粉末プレスで使用されるサーボモータアセンブリのサイズは小さいため、必要な電気設備、たとえばケーブルと予備ヒューズも簡素化することができる。
【００２３】
寸法的に安定したプレス体を製造するための最適な運動学的プレス行程の知識に基づいて調整された、本発明によるトグルレバー駆動部の結合部材の幾何学的設計が提供される。したがって、例えば、圧縮、加圧および圧力除去を互いに調整する製品固有のプレスサイクルの個々のフェーズは、幾何学的パラメータの目標寸法決定によって達成できる。運動学と伝達比は高い再現性および高速性をもってプレス動作の理想的な行程に近似される。
【００２４】
主プレス力を生成する電気駆動ユニットを上部ピストンまたは上部パンチアセンブリにそれぞれ連結するのが好ましい電気機械式粉末プレスに統合されたトグルレバー駆動部は、対称構造を有する。電気駆動ユニットのドライブトレーンから始まり、第１および第２のレバーがそれぞれのレバーの第１の端部に旋回可能にヒンジ結合される。粉末プレスのフレームに連結するための第１のアームおよび上部パンチアセンブリに連結するための第２のアームがそれぞれのレバーの第２の端部に旋回可能にヒンジ結合される。
【００２５】
トグルレバー駆動部は、一般に、加えられた力対その結果生じる力の伝達比の変化によって区別される。プレス操作のためには、プレス位置への急速接近またはプレス終了位置からの急速退出がそれぞれ望まれ、後者はプレス成形された物品を取り出すに有利である。プレスサイクルの最初の段階は平均速度で行うことができ、平均圧縮力が作用する。トグルレバー駆動部の完全に伸長した領域の近くでは、最後のプレスサイクル段階がプレス終了位置の前に低速および高圧縮力で行われ、これは、小さな電気駆動システムでも実現できる。トグルレバー駆動部の完全に伸長した領域の近くの高い伝達比により、プレス位置の正確な調整が可能になる。さらに、伝達比の変化が切り替え手順または中断なしに行われるので、早送りから押付け動作への移行中の移動が中断なしに、したがってほぼ連続的に行われ、有利であることが判明した。プレス成形された物品は、例えば含まれるギアによりさらなるストレスにさらされることなく継続的に離型することができる。
【００２６】
トグルレバー駆動部の運動学は、伝達比の推移が粉末圧縮の推移に対応するように決定することができる。ここで、プレス力は、プレス動作の関数として表され、特に、粉末圧縮の最後に増大する。
【００２７】
さらに、粉末プレスに関連するトグルレバー駆動部は、プレス手順中に、プレスパンチをプレス方向に沿って所定の終了位置、つまりプレス終了位置に再現可能に調整することができるように設計および実装する必要がある。特に、低メンテナンスで長寿命のトグルレバー駆動部を提供する必要があり、この駆動部は、回転軸受のみを含み、リニアガイドや複合運動順序を含まないのが好ましい。
【００２８】
プレス終了位置の設定は、実質的に粉末状または顆粒状の材料から寸法安定プレス品を製造するためのプレス動作を成功させるために最も重要である。本発明によれば、追加軸のプレス点を指定するための機械的な固定止め部が提供され、該止め部がプレス品またはグリーン体の上昇を規定する。したがって、プレス終了位置では、いずれの場合にもパンチが取り付けられたパンチキャリアが機械的固定止め部にしっかり支持されるか、または力伝達式に支持され、該止め部は一実施形態では高さ調節可能に構成される。
【００２９】
さらに、粉末プレスのパンチまたはそれぞれの工具は、異なる長さで構成され、さまざまな応力にさらされるため、工具はその寿命にわたって再研磨する必要がある。これは、例えば、通常はプレスの上部に追加の駆動部として配置され、したがって、上部ピストンのベース全体を垂直方向に変位させる、プレス高さ調整の提供を必要とする。この高さ調整は明らかにコストがかかり、その機械形状にさらなる誤差原因を加えることになる。
【００３０】
すでに上で説明したように、非線形駆動運動学を有する粉末プレス、特にトグルレバー駆動部を備えた粉末プレスの問題は、本質的に、最大プレス力がテーパー状に形成される狭い領域内で、正確に１点でのみ達成されることにある。その領域またはその１点の外側では、生成される圧縮力が不十分であるか、大幅に低下しているか、システムを調整できないかである。本発明によれば、本発明による電気機械式粉末プレスと組み合わせて固定ストップ装置が設けられ、該固定ストップ装置は含まれているパンチアセンブリのそれぞれのプレス終了位置の高さ調整、したがってプレス品の高さ、および使用するパンチの摩耗や座屈をオフセットするための高さ調整の両方を可能にする。本発明により設けられる調整可能な固定ストップ装置は、そのような電気機械式粉末プレスの複雑さを低減し、粉末プレスに関して含まれるトグルレバー駆動の使用領域を拡大する。
【００３１】
調整可能な固定ストップ装置は、ポットとして構成され、互いに相対的に移動し得る複数の同心ポットとして構成することができる。この設計によれば、細長い要素の場合よりも、限られた設置スペースで、より大きなストロークを実現することができる。個々のポットの相対的な移動によって、製造されるプレス品の高さレベルを設定および規定することができる。すべてのポットの同期した移動によって、プレス高さ調整が行われ、プレス空間が変更される。これは、より短いまたはより長いパンチの場合の摩耗または座屈を補償するのに役立つ。
【００３２】
一実施形態では、個々の固定ストップ装置が個別におよび／または同期して移動するように、電気モータが調整駆動装置として設けられる。したがって、一般にアクセスするのが難しい調整駆動部を、制御ユニットを介してユーザーフレンドリーな方法で使用することができる。これは、粉末プレスの自動運転中の調整に特に有利であり、運転中保護ドアは閉じているが、操作員は、たとえば制御ユニットによって調整駆動部を作動させることができ、その結果、停止時間が発生しない。
【００３３】
固定ストップ装置の高さ調整は、調整駆動部に直接または間接的に動作可能に結合された、含まれる設定リングによって行われるようにすることができる。例えば、設定リングは、調整駆動部の対応する駆動輪と噛み合う外歯を備えることができる。設定リングの回転運動を駆動するには、ベルト駆動部、ロータ/ステータ駆動部、スピンドル駆動部またはピストンシリンダーユニットも考えられる。
【００３４】
さらに、トグルレバー駆動の連結部材の軸受を、できれば、最小の遊びまたは遊びが除去されたものとすると、トグルレバー駆動部を有する電気機械式粉末プレスでのプレス品の製造中の寸法安定性を向上させることができる。トグルレバー駆動部に含まれる軸受、好ましくはローラー軸受、において異なる程度に発生し得る軸受の遊びは、非同期動作を起こしやすく、その結果、プレスの不整合や誤動作を引き起こす。
【００３５】
本発明による電気機械粉末プレスの実施形態では、トグルレバー駆動部の連結部材、または含まれるレバーおよびアームがそれぞれヒンジによって関節式に互いに連結され、力およびモーメントの受取りおよび伝達時の連結部材の決められた動きが、減少した遊び、好ましくは遊びのない状態で行われることが提供される。例えば、これは、対応して設計されたヒンジ要素の決められた変形によって達成することができる。ヒンジ要素は、中実ジョイントとして構成でき、中実ジョイントの軸受受容部間に弾性領域が提供され、これにより、中実ジョイントの縦軸に垂直に力が加わる間、軸受受容部間の距離が拡大する。他方、設置された状態、つまり作用力がない場合、軸受受容部間の距離は、規定の軸受軸方向距離に正確に対応する。本発明によれば、弾性領域は、菱形の形態の軸受受容部を連結するストラットによって形成することができ、複数のストラットを設けることもできる。
【００３６】
本発明は、図面に示される例示的な実施形態を参照して以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】上部パンチアセンブリを動かすために粉末プレスに配置されたトグルレバー駆動部の概略図を示す。
【図２】中実ジョイントを有する、図１によるトグルレバー駆動部の概略図を示す。
【図３】図１によるトグルレバー駆動部の中実ジョイントの概略図を示す。
【図４】調整可能な固定止め部の概略図を示す
【図５】プレス操作中の粉末の圧縮曲線とトグルレバー駆動部の運動学のグラフを示す。
【発明の実施の形態】
【００３８】
図１は、粉末プレス１の上部の上面図を示す。粉末プレス１の上部領域は、図１にのみ示され、プレスフレームは、全体が１０で示され、また上部プレスフレーム１０を含む。電気駆動ユニット１２である駆動ユニット１２は、上部プレスフレーム１０上に配置される。粉末プレス１は、上部プレスフレーム１０と上部パンチアセンブリ１４との間にトグルレバー駆動部１６を備え、該トグルレバー駆動部１６は、上部パンチアセンブリ１４をプレス軸１８の方向に移動させるために、一方では駆動ユニット１２に、他方では上部パンチアセンブリ１４に動作可能に接続されている。駆動ユニット１２から上部パンチ組立体１４の方向に延在するドライブトレーン２０がトグルレバー駆動部１６に結合されている。
【００３９】
組み込まれたトグルレバー駆動部１６は、レバー原理および伝達比に基づく適切な幾何学的アセンブリおよび構成によって、実際のドライブユニット１２によって実現される偏移を増倍することを実現する。本発明の枠組み内で、トグルレバーは、力を伝達および／または力を変換するための装置または要素であると理解され、共通の終点（原則として、可動枢支点として構成される）を有する少なくとも２つのシングルアームレバーを含み、１つ以上の主部に支持されたシングルアームレバーの自由端は、共通の端に作用する力の影響の下で移動することができる。
【００４０】
トグルレバー駆動部１６は、プレス軸１８に対称に、少なくとも１つの第１レバー２２および１つの第２レバー２４を備え、それらはそれぞれドライブトレーン２０のレバー２６の第１の端部に旋回可能にヒンジ結合されている。粉末プレス１の上部プレスフレーム１０に接続するための第１のアーム３０と、上部パンチアセンブリ１４に接続するための第２のアーム３２は、それぞれ各レバーの第２の端部２８に旋回可能にヒンジ結合される。したがって、駆動ユニット１２から生じる運動を上部パンチアセンブリ１４に伝達して上部パンチアセンブリ１４をプレス軸１８に沿って動かす４バーシステムが形成される。含まれるジョイントは一般に３４で示され、アーム３０、３２とレバー２２、２４の間およびドライブトレーン２０に配置され、また上部プレスフレーム１０および上部パンチアセンブリ１４への関節点にも配置される。ジョイント３４は、好ましくは、ローラー軸受である。動きおよび生成された押圧力が遊びなしで直接上部パンチアセンブリ１４に伝達されるようにするために、軸受は中実ジョイント３６によって与圧されるようになっている。中実ジョイント３６は第１および第２の構造要素の間に柔軟な接続を提供する。図２には、粉末プレス１の上部が示されており、この図から、トグルレバー駆動部１６内の中実ジョイント３６のアセンブリが見える。
【００４１】
図３には、粉末プレス１に設けられた中実ジョイント３６が別個に概略的に示されている。ある物体の別の物体および／または静止座標系に対する高精度の位置決めを実現するために、中実ジョイントモジュールのフレームワーク内の中実ジョイント３６が知られている。中実ジョイント３６は、一般に、剛性が低下した点を含むボディであると理解される。一般に、剛性の低下は、断面の局所的な縮小または適切な成形によって実現される。
【００４２】
図３に示される実施形態によれば、中実ジョイント３６は、長手方向軸３８に対して鏡面対称に構成された細長い要素である。第１の端部および第２の端部に軸受受容部４０が構成され、それぞれシャフトまたは軸を軸受で受けることができる。所要の低減された剛性を生成するために、ストラット４２が軸受受容部４０の間に設けられ、ストラットがそれらの間をまたがって、例えば、楕円形またはひし形をなしている。他の形状も考えられ、一方では、一部領域である程度の可撓性が観察され、他方では、全体として剛性が観察されるため、中央領域を強化する可能性のある複数のストラットを設けることもできる。中実ジョイント３６の形状のおかげで、ストラット４２を一緒にプレスしている間、すなわち縦軸３８に垂直に圧力を加えている間、軸受受容部４０間の距離を変更でき、特に大きくすることができる。
【００４３】
図４には、プレス終了位置を特定するために、固定停止装置５０が示されている。プレス位置がプレスで使用される工具の構成部品の位置を制限し、パンチが好ましくは両側からダイ開口部に挿入され、そこに導入されたプレス可能な材料を圧縮する。プレス終了位置は、最大プレス力がパンチを介してダイ開口部内の材料に作用するのが好ましい位置である。プレス終了位置では、パンチキャリア５２は、特に、固定ストッパ上に堅固にかつ力伝達状態で支持される。特に、高さ調節可能な固定停止装置５０の使用が有利である。
【００４４】
パンチアセンブリ、例えば、上部パンチアセンブリ１４は、一般に、それぞれの場合にパンチ（図示せず）が取り付けられるパンチキャリア５２を備える。パンチキャリア５２は、好ましくは環状である取り付け面を有するため、内部のパンチまたはこれらのパンチに割り当てられたそれぞれの要素が中央の貫通開口部５６を通して案内され得る。アセンブリは、好ましくは、プレス軸１８の周りに回転対称に配置され、パンチはプレス軸１８に沿って移動することができる。図４には、プレス終了位置を設定するように構成された設定リング５８が示されている。その結果、特に工具の摩耗が相殺され、そうでなければ誤ったプレスを生じる。パンチキャリア５２は、その軸方向下端面６０が、設定リング５８の上端面表面６２（支持表面）の上に載る。割り当てられたパンチキャリア５２のための上端面表面６２は、一条ネジ面の形のらせん状の傾斜面として構成され、ネジ山を構成するネジ面のネジ端６４および６６は垂直接続面６８によって接続されている。パンチキャリア５２の対応する軸方向下端面６０は、相補的に構成される。設定リング５８を回転させると、回転方向に応じて、割り当てられたパンチキャリア５２が上昇または下降する。その結果、プレス終了位置の高さは、パンチキャリア５２のストロークによってそれぞれ変更または設定することができる。設定リング５８の実施形態では、設定リング５８は外側の調整駆動部７０に動作可能に結合され、該駆動部によって回転される。例えば、この作動結合は、設定リング５８の対応する歯および調整駆動部７０の駆動輪によって提供することができる。ベルト駆動、スピンドル駆動、設定リング５８の直接駆動も考えられる。調整駆動部７０は、プレス終了位置を個別に特定することを可能にする電気作動駆動部とすることもできる。しかしながら、複数の調整駆動部７０は、複数のパンチキャリア５２の高さの同期調整が達成されるように、設けられた制御ユニットによって互いに連携させることもできる。
【００４５】
図５は、粉末プレス１におけるプレス動作を説明するために力−変位図を示す。力−変位図において、ｙ軸は加えられる力に割り当てられ、８２とラベル付けされている。プレスストロークは、８４とラベル付けされたx軸に示されている。プレスサイクルの最初の段階では、上部パンチアセンブリまたは工具がダイアセンブリに充填されたプレス可能な材料に当たるまで、プレス力はほとんど必要ない。この初期段階は、サイクルタイムを短縮するために、可能な限り迅速に行う必要がある。プレス操作の間、プレス力が増加し、漸進的なプレス力行程を示し、プレス終了位置で最大のプレス力が達成される。したがって、プレス終了位置の領域で最小のプレスストローク移動で大きな力が達成されるべきである。この行程は、図に８８で示されており、特に、プレス可能な粉末材料と充填高さに依存する。
【００４６】
曲線９０で示されているように、まさしくこの行程の力−変位比はトグルレバー駆動部１６によって事実上最適に満たされるものである。したがって、この駆動部は、初期段階においてトグルレバー機構の死点の近くまで低い力で高い速度で大きな距離移動することができる。死点の領域、すなわち、構成されたレバーまたはそれぞれのアームの実質的に伸ばされた位置では、大きなプレス力を伝達することができる。この位置では、最小の距離を占めるだけであるが、伝達可能なプレス力は事実上最大である。さらに、トグルレバー機構１６の構成は高速でプレス終了位置に出入りすることができるため、サイクルタイムが全体的に短縮される。
【００４７】
図５において、力−変位曲線９０は、適合伝達比を有するトグルレバー駆動部の対応する行程を示す。トグルレバー駆動部の伝達比とテコ比を適合させることにより、粉末圧縮の行程８８で示される、プレス動作の理想的な行程への近似を実現でき、最適化された力−変位曲線９０は常に粉末圧縮曲線８８の上方にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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