衝壓裝置和可編程方法

2023-06-05 00:30:46

專利名稱：衝壓裝置和可編程方法
技術領域：
本發明涉及加工塊(sketch)、條或長材(例如巻材)的沖壓裝置(press apparatus)和模具裝置(tool apparatus),這些材料沿縱向傳送。
技術背景用於長材加工，其中塊、條或長材，例如巻材是縱向傳送加工的傳統衝壓 裝置，如日本特開平SHO 57-10634和SHO 60-20096中說明的那樣，已為大家 所知。這種沖壓裝置通常由兩套有凸模(punch)和凹模(dies)組成的模具構成。 當塊、條(或長材)等工件縱向以等步距(pitch)向前傳送時，同時操作這兩 種模具，或只是操作其中一種模具。另一種去掉了繁鎖的數據設定並允許高效、高精度衝壓加工以及允許柔性 產品的傳統衝壓裝置在日本特開平HEI 9-201632中進行了說明。由於上述的衝壓裝置只有兩套模具，因此，例如對於一個產品(工件)， 只有兩種孔形可以選擇。這樣，上述的衝壓裝置無法提供多種孔形的加工。進 而，為進行加工以等步距向前進料，顯著地限制了產品尺寸的增加，因此，限 制了加工產品的尺寸。另外，當選擇一套模具時，必須在衝擊和非衝擊位置之 間提供一個沖擊表面的大小的衝程。衝擊表面越大，衝程也越大，從而無法進 行高速力口工。進一步地，上述的衝壓裝置無法優選和布置模具。因此，操作者必須選取 要求的模具並確定模具的順序和位置，從而降低了沖壓裝置的加工速度和效 率。發明內容本發明通過提供一個衝壓裝置和至少帶有三套模具的模具裝置以尋求解 決上述問題，其中模具是沿工件的縱向適當布置的，在本衝壓裝置中，可以以任意步距(距離)進料、可以任意地沖出不同形狀的沖孔，並且可以加工相對 較長的產品。為達到以上目的，衝壓裝置包括 一個壓力機，其中有可上下移動的滑塊 (ram); —個進料裝置，向壓力機傳送坯材(或長材)，例如巻材。該衝壓裝置 是可編程的，包括輸入工件產品形狀數據的設備；根據輸入設備輸入的產品 形狀數據顯示產品形狀(或工件外形)的設備；根據產品形狀數據從多個模具 中選取模具的設備；計算工件傳送步距(transferring pitch)的設備，以使要 加工工件的部件沿進料方向順序地放置在模具選取設備選取的多個模具的位置上；結合傳送步距確定要操作的模具的設備；以及一個控制部分，來控制由 傳送步距和操作模具計算設備計算的傳送步距，以及控制結合傳送步距確定的 模具的運動。因此，模具選取設備基於輸入的產品形狀數據選取符合加工要求的多個模 具。傳送步距和操作模具計算設備計算傳送工件的步距，以結合模具定位設備 確定的模具位置，沿進料方向順序地布置將要加工工件的部件，並結合傳送步 距進一步地確定要使用的具體模具。控制部分控制由傳送步距和操作模具計算設備計算的傳送步距，以及控制結合傳送步距確定的模具的運動，從而完成工 件的衝壓加工。這樣，條材或巻材工件沿縱向傳送，並沿工件W的傳送方向，在可上下移 動的滑塊下方，與模具相對應地的進行布置。為進行衝壓加工，在可以按不同 組合方式有選擇地(或同時)使用的多套模具中選取要使用的模具。要注意的 是在衝壓加工中，工件是沿縱向以任意步距進料的，並且模具放置在與工件、 與產品的不同孔位相對應的位置上，同時還要注意的是，由於用撞錘程序 (striker program)控制單獨切削模具的動作，與傳統壓力機相比這種布置允 許加工更長產 品。根據本發明的特點，壓力機包括一個可上下移動的滑塊和向壓力機送入工 件的進料裝置。衝壓可編程系統包括輸入工件加工方式數據的設備；基於輸 入的加工方式數據顯示工件加工方式的設備；根據加工方式數據選取加工所需 的多個模具的設備；按撞錘動作(striker activation)順序以任意間距確定每 一所選模具位置的設備；計算工件傳送步距的設備，以使要加工工件的部件沿進料方向順序地布置在模具定位設備確定的模具位置上、並且結合傳送步距確定要操作的模具；以及控制計算的傳送步距及模具運動的控制部分。模具選取設備基於輸入的加工方式數據選取加工所需的多個模具。模具定 位設備以任意順序和任意間距確定(多個模具中的)每一所用模具的位置。計 算工件傳送步距，以相應於模具定位設備確定的模具的位置，沿進料方向順序 地布置工件部件。結合傳送步距確定要操作的模具。當結合傳送步距確定模具 的運動後，控制部分控制傳送步距，完成工件的衝壓加工。因而，沿縱向傳送工件，以便在滑塊下方沿工件的傳送方向布置模具，並 選取所需的模具。沿縱向以任意步距進料，並且與工件位置相對應的模具被選 擇性地操作，例如，在產品上任意地沖出不同的形狀的衝孔，與傳統壓力機相 比，允許加工更長產品。根據本發明，軟體可編程壓力機包括一個模具布置設備，該設備將模具選 取設備選取的多個加工模具中具有最大衝壓公稱壓力的模具布置在滑塊下方 的中部(中央位置)，並將餘下的模具布置在中部的前後。因此，由模具選取設備選取的加工模具中具有最大衝擊公稱壓力的模具布 置在滑塊下方的中部，而餘下的模具則布置在中部的前部和後部，由此避免了 偏心載荷，提高了衝壓精度。根據本發明的優點，如果除最後的切削模具之外，所有的衝壓模具都要求 較小的公稱壓力(或幾乎相同的公稱壓力)，則模具定位設備就將具有高衝壓 頻率的模具布置在中央，從而獲得中心加載平衡。根據本發明的另一個優點，模具定位設備將具有加工方式的形狀的模具靠 近模具端部布置，最靠近壓力機的進料側。因此，具有加工方式的形狀的模具布置在靠近工件的進料側，提高了壓力 機的生產率。另一個優點是衝壓裝置包括了一個裝有一個凸模的凸模座(punch base), 該凸模與一個凹模相配合，在凸模座中，凸模可以在裝有凹模的凹模座(die base)的上方上下移動，凸模座上方至少裝有兩個分開布置的被撞捶撞擊的凸 模頭。在凸模座上至少裝有兩個分開布置被撞錘撞擊的凸才莫頭，因此，撞錘以 預先設定的載荷表面壓力同時且平均地撞擊分開的凸模頭。進一步地，凸模頭5在撞錘移動方向是分開的，因此與傳統衝壓裝置相比，縮短了退刀間距(escape pitch), 這樣允許進4亍高速加工。根據本發明的另一目的，為進行工件沖孔提供了一個軟體可編程壓力才幾。 該軟體可編程壓力機包括 一臺輸入設備、 一臺顯示設備、 一臺模具選取設備、 一個計算器、及一個控制器。輸入設備能夠使得衝壓裝置的操作者輸入表示工 件的加工方式數據。顯示設備基於輸入的加工方式數據顯示工件的加工方式。 模具選取設備根據加工方式數據選取加工工件所要求的多個模具。計算器計算 工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿衝壓裝置的進料方向順序地布置在 與模具選取設備選取的多個模具相對應的預定位置上。計算器也結合傳送步距 確定要操作哪一個才莫具。控制器控制計算出的傳送步距。根據本發明的特點，多個模具包括用來在工件上衝出預定衝孔的多個凸模。根據發明的另一特點，工件包括塊、條材或長材。長材可以是例如巻材。 根據本發明的另一目的，公開了一個軟體可編程壓力機，包括有可上下移 動的滑塊的壓力機，和向衝壓裝置傳送工件的進料裝置。軟體可編程壓力機包 括一臺用來輸入工件加工方式數據的輸入設備。顯示設備根據輸入的加工方式 數據顯示工件的加工方式。模具選取設備根據加工方式數據選取加所工要求的 多個模具。模具布置(定位)設備確定所選多個模具的布置位置。計算設備計算工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿沖壓裝置的進料方向順序地布置 在與所選多個模具布置位置相應的位置上，並且結合傳送步距確定要操作的模 具。控制部分控制傳送步距，並結合計算的傳送步距控制模具的運動。根據本發明的優點，工件包括由例如塊、條材或例如巻材的長材。根據本發明的特點，模具定位設備將選取的多個模具中具有最大沖擊公稱 壓力的模具布置在滑塊下方的中央位置，同時模具定位設備將餘下的模具布置 在中央位置的前後。根據本發明的另 一特點，模具定位設備將有高衝壓頻率的模具布置在中 央，從而獲得中心加載平衡。根據本發明的另一目的，公開了一種控制衝壓裝置的衝壓操作的方法。輸 入與工件相關的加工方式數據，並根據輸入的加工方式數據顯示工件的加工方式。然後，根據加工方式數據選取加工工件所需的多個模具。確定所選多個模 具的布置位置，之後，計算工件傳送步距，以便依照可編程軟體的模具布置功 能中的優先選取，將工件部件沿預先確定的方向順序地布置在與所選多個模具 的布置位置相應的位置上，並且以便結合傳送步距確定要操作的模具。結合計 算的傳送步距控制傳送步距和每一進程模具的運動。根據本發明的特點，所選的多個模具中具有最大衝擊公稱壓力的模具布置 在衝壓裝置的中央位置，而餘下的模具則布置在中央位置的前後。根據本發明的另 一特點，所選的多個模具中具有最高沖壓頻率的模具布置 在中央，從而獲得中心加載平衡。根據本發明的另一特點，具有與加工方式相符的形狀的模具布置在最靠近 衝壓裝置的工件進料端。根據本發明的另一方面，提供了一種控制衝壓裝置的沖壓操作的方法，包括以下步驟輸入與工件相關的加工方式數據；根據輸入的加工方式數據顯示 工件加工方式；根據輸入的加工方式數據選取加工工件所需的多個模具；確定 所選多個模具的布置位置；計算工件傳送步距，以便將被加工的工件部件沿預 定方向順序地布置在與所選多個模具的布置位置相應的位置上，並結合上述傳 送步距確定要操作的模具；控制傳送步距並結合所述傳送步距控制模具的運 動，其中，當所選模具較大以至於需要兩個或更多的撞錘來撞擊時，撞錘的選取應使得撞擊所選模具的方式是撞錘同時撞擊所選模具的大部分表面(a plurality portions)。根據上述方法，即使所選模具較大以至於需要兩個或更多的撞錘來撞擊 時，通過撞擊模具的大部分表面可以同時撞擊所選模具。因此，降低了模具和 撞錘上的偏心載荷(offset load),延長和增加了模具和撞錘的壽命周期。


本發明上述及其它的目的、特點和優越性將通過下面對附圖中參照實施例 的更詳細的說明體現出來，圖中，不同視圖中的相同的參照符號表示相同的部 件，其中圖l是沖壓裝置、進料裝置和出料裝置的主^L圖；圖2A和2B是模具裝置的側視圖，該模具裝置有一個撞錘系統(strikersystem)、有凸模的凸模座，凸模與凹模相對應，凸模座相對於有凹模的凹模 座可上下移動；圖3是控制本發明衝壓裝置和進料裝置的控制結構的方框圖； 圖4是表示加工方式數據的平面圖；圖5是根據圖4的加工方式數據選取的多個模具的平面圖；圖6是根據加工方式數據的最小模具選取例的平面圖；圖7A和7B是表示被選模具的模具定位例的平面圖；圖8是表示產品形狀和模具位置的示意圖；圖9是基於要加工產品的形狀選取衝莫具典型例的示意圖；圖IOA至IOF是表示根據本發明的壓力機工作的示意圖；圖IIG至IIL是表示根據本發明的壓力機工作的示意圖；圖12M至12Q是表示根據本發明的壓力機工作的示意圖；圖13是表示一個沖壓產品和同時衝壓的模具布置例的示意圖，該衝壓模具布置例可實現高效的產品加工；和圖14是本發明的另一實施例，表示衝壓裝置和進料和出料裝置的主視圖。
具體實施方式
下面將參照附圖對本發明的實施例進行說明。圖1是沖壓裝置1的示意圖，進料裝置3出料裝置5分別布置在其左右側。 進料裝置3由一個開巻機7和一個整平進料器9構成。開巻機7通過壓平巻材 W的整平進料器9傳送(開巻)工件(例如但不限於此，環狀(endless)的類 似腹板的巻材W)。然後，整平(壓平)的工件W被輸送至進料器13，進料器 13將工件W通過衝壓裝置1送到壓力機機體11的加工區(臺)15進行沖壓。 衝壓後的產品G，藉助於如傳送帶或出料系統，從沖壓裝置1的加工區15出 料(送出)到出料裝置5的出料臺17上。對於從一側至一側送進工件W的情 況，本發明進行了說明，與此同時，瞬間沖壓也允許由前至後和由後至前送進 工件W，從而加工不同寬度的產品。壓力機機體11利用了一個組合式的模具臺(modular tooling station)。 在這一點上，壓力機的上部裝有一個滑塊21，該滑塊21可在垂直方向移動(如 上下移動)，例如，像液壓或機械傳動的一個機構。在滑塊21的下方裝有多個撞錘(striker) 25，這些撞錘被適當地布置並可藉助於撞錘行動裝置23 (見 圖3)在垂直於進料方向(如工件W輸送方向)上移動。可編程衝壓系統包括一個上部衝擊板(upper strike plate)(才莫具組tool unit) 29和一個下部衝擊板(模具組)31。多個撞錘25緊固在上部衝擊板29 上。凹模(下模)D安裝在下部模具組31的上表面。依照上模組29,按圖2A 和2B中箭頭的方向將撞錘25分開地布置。凸模(上模)P布置在下凹模D的 上向，它們一起組成了一套模具(tooling set)。然而，在不影響本發明和範 圍和/或精神的情況下，當然可以對沖壓裝置部件的具體布置進行改變。為驅動進料器13，例如，將其與一個帶有一個編碼器33的壓輪驅動伺服 控制馬達35 (見圖3)相連。控制器37 (如圖所示，布置在公開的實施例中 的衝壓裝置1的右側)控制衝壓機1 (包括伺服控制馬達35 )、進料裝置3和 出料裝置5的動作。作為選擇,控制器也可用來控制進料裝置3及撞錘的起動。這裡，在不背離本發明精神和/或範圍的情況下，提倡採用不同的控制方案。如圖2A中的上模組29和下模組31分別帶有凸模座39和凹模座41，凸 模座39具有與凹模D相應的凸模P，凹模座41具有凹模D。凸模座39(其凸 模P與凹模D相配合)可在凹模座41的上方的垂直方向上移動。在沖模座39 的頂部，沿撞錘25的移動方向分開設置了由撞錘25撞擊的多個衝模頭39A， 如兩個凸模頭。作為選擇，為起動每一撞錘25，凸模39A也可按圓弧方向分 開布置。在撞錘25的底部裝有與相應的凸模頭39A相對應的撞擊部件25A。 在公開的實施例中，與氣缸43相連的活塞杆45的前端用作撞錘移動裝置23, 並且如圖2A所示與撞擊部件25A的右端連接。然而，對於在不背離本發明精 神和/或範圍的情況下，當然可以進行替換。例如，可這樣設計壓力機，使得 可將撞錘設置在預定的位置上，而活塞杆45固定在上;^莫具組29上，使上模具 組29可沿圖2A和2B中箭頭方向移動。在上述的結構中，隨著滑塊21的垂向運動，向下移動的撞錘"便可撞擊 凸模頭39A,如圖2A所示，撞擊部件25A撞擊凸模頭39A,進而凸模P和凹模 D—同衝壓工件W。當氣缸43拉回(抽出)活塞杆45時，如圖M所示，撞擊 部件25A就從衝模頭39A上部的撞擊位置移位(移出)到非撞擊位置。因而， 當由滑塊21的垂向移動使撞錘25向下移動時，撞擊部件25A便無法撞擊凸模頭39A。從而，凸模P和凹模D便不對沖壓工件W進行衝壓加工。因此，在具有可在凹模D的凹模座41的上方垂直方向移動的具有與凹模 D相配的凸模P的凸模座39的模具裝置中，撞錘25撞擊的兩凸模頭39A被分 開放置在凸模座39的頂部。從而，撞錘25就可以以更大的載荷表面壓力同時 且均勻地撞擊分開放置的凸模頭39A。進一步地，由於凸模頭39A可在撞錘25 的移動方向(箭頭方向)上按預定的間隔分開布置，從而，退刀間距比傳統裝 置短，因此，提高了加工速度。凸模頭39A和撞擊部件25A可以是任何想要的 形狀，例如，但並不限於此，方形和梯形等。圖3是表示控制器37的方框圖。控制器37包括一個處理器(CPU) 47和 一個總線47a。另外， 一個輸入設備49、 一個輸出設備51、 一個壓輪驅動馬 達35、 一個編碼器33、 一個滑塊行動裝置19、 一個撞錘行動裝置23、 一個加 工方式數據存儲器53、 一個模具管理文檔(tool management file) 55、 一個 模具選取設備57、 一個模具定位設備59、 一個傳送步距和操作模具計算設備 61,及一個控制部分63也與總線47a相連。須注意的是，控制器37並不僅僅 是如圖l所示的控制器，它也可以是設在底座上的獨立的系統控制器，與支持 上述功能的主控制臺或計算機一道動作。輸入設備49包括，但不僅限於此，例如一個鍵盤，操作者能夠使用這個 鍵盤輸入工件W的加工方式數據，加工方式數據包括，但不僅限於此，例如 與特定材料有關的信息、工件W的板厚、巻寬、形狀和尺寸。輸出設備(顯示 設備)51包括，但不僅限於此，例如一個CRT顯示器，該顯示器根據輸入設 備49輸入的加工方式數據顯示工件W的加工方式。可選擇的輸入設備，例如， 但不僅限於此，滑鼠、圖形輸入板、PDA、語音識別設備(可以是硬體或是軟 件)也可以使用，而並不影響本發明的範圍和/或精神。類似地，可選擇的輸 出設備，例如，但不僅限於此，投影儀、印表機、LCD顯示器、語音合成設備、 等離子顯示設備(PDP)也可用來代替CRT顯示器51。加工方式數據存儲器53存儲工件W的加工方式數據，作為一個例子如圖 4所示，這些數據由，例如，輸入設備49輸入。模具管理文檔55根據產品的形狀、尺寸、數量、歷史記錄及諸如此類的 信息管理多個模具。模具管理文檔55將加工所需的多個模具K的數據存檔，例如，將根據圖4所示的存儲於加工方式數據存儲器53中的加工方式數據確 定的五個模具(見圖5)這一數據存檔。模具選取設備57用來選取用於特定加工任務的模具，例如，從模具管理 文檔55管理的五個模具K中選取的四個模具K,作為一個例子由圖6表示。模具定位設備59用來以任意順序和任意步距(距離)確定四個模具K (由 模具選取設備57選出的)的位置。傳送步距和操作;漠具計算設備61用來計算步距，以在給料方向在模具定 位設備59確定的位置上順序地布置模具K，並結合傳送步距確定要操作的特 定模具K。控制部分63結合傳送步距和操作模具計算設備61確定的傳送步距控制模 具的操作。現在對模具選取設備57進行的如圖6所示的模具K的選取(從圖5所示 的模具K選出)進行說明。 一種(或多種)要加工的產品數據顯示在CRT顯示 器51上，這些數據包括屬於單一的一種產品或多種產品的板厚、材料特性(例 如，拉伸強度)和加工數量(例如，產品A100件和產品B100件)。如圖4所 示，顯示在，例如，CRT顯示器(屏)51上的產品開有多個不同形狀的孔(例 如，圓孔和矩形孔)。才艮據屏幕51上的孔，操作者找出並拖出顯示在同一屏幕 上適當的模具，從而將相同孔的相同或類似的位置(布置)分成一組，並確定 模具。確定之後，顯示加工公稱壓力(拉伸長度x板厚x拉伸應力x 1. 1 (例 如， 一個安全係數))。在為所有要衝壓的衝孔確定了模具的布置後，編制一個 程序(基於，例如， 一個最普通的多重計算)來確定加工所需模具。所需模具 的確定將導致加工臺(workstation)數量的確定。接下來，模具定位設備59依據預定的布置在確定模具位置之前，確定模 具工位(punch tool station)的布置。在公開的實施例中，有三種布置形式 標準型布置、節省空間型布置和高效型布置，其中，標準型布置是根據已有模 具的安裝位置和滑塊21下安裝的撞錘25的位置，"等步距"地布置模具；節 省空間型布置是一種考慮到具有在滑塊21以下較小安裝尺寸的衝壓裝置，縮 小模具工位(station)間間距的布置(例如，在給定的衝壓裝置的滑塊21底表 面的尺寸內確定模具的布置尺寸)；高效型布置是一種同時撞擊兩個或多個模具，以縮短(減少)循環時間的模具工位布置。對於標準型布置或節省空間型布置，應注意本發明的可變通、兼容型撞錘系統允許每一工位(station)獨立 地和/或同時地利用多個並排的撞錘，將這些撞錘布置在一起可為大尺寸模具 形成一個較寬的加工空間。根據一個模具工作面積要求，當一個加工尺寸比標 準型和/或節省空間型的一個標準加工工位寬時，可無需改變上部撞錘系統而 為一套模具選擇使用一個(或幾個)撞錘。在不背離本發明的範圍和/或精神 的情況下，當然可以採用替換的布置形式(或另外布置型)。在高效型布置中，在模具工位間要留有一個與要同時衝壓的產品的孔間尺 寸相當的間距。因此，當選擇該種布置時，應布置標準型布置中確定的模具工 位的數量，從而使選取的模具位置儘可能地與產品的沖壓方式相對應，以通過 最少撞錘啟動次數的同時衝壓，提高加工速度。模具定位設備59根據下列條件確定沖割模具(the blank tools)的位置 條件A:為防止偏心載荷(如提高衝壓精度)，在模具選取設備57選取的 加工用的多個模具中，將其中具有最大沖壓公稱壓力的模具布置在滑塊下方的 中部(即中央位置)，將餘下的模具布置在中部的前後。在公開的實施例中， 對於切去工件W端部的剪切模具K4(見圖8),即使它有最大的衝壓公稱壓力， 也要將其布置在工件給料端的最遠處。然而，在不背離本發明的精神和/或範圍的情況下，也可改變剪切模具K4的位置。條件B:為使模具選取設備57選取的加工所需的多個模具有一個最大的 加工空間，應儘可能將多個模具靠近布置以得到最大的可利用空間。條件C:為進一步提高生產率，模具K的選取(位置)應與工件W上要沖 壓的衝孔的順序相對應。但是，如果這種布置會對模具K產生一個不平衡加載， 那麼就要對模具K進行補償以獲得一個中央加載。作為選擇，也可重複排列模 具K的順序直到取得理想的平衡。必須選擇上述三種條件A、 B和C之一。在公開的實施例中，根據條件A對模具選取設備57選取的模具K，如圖6 所示，進行定位時，模具的布置如圖7A或7B所示。在根據條件B對模具K 進行定位時，模具的布置如圖7B所示。根據條件C對模具K進行定位時，模 具的布置也如圖7B所示。但是，在不超出本發明的範圍和/或精神的情況下，當然可以採用替換的布置。傳送步距和操作模具計算設備61以下面的方法計算傳送步距和模具的操 作順序如圖8所示，工件W上要衝出圓形孔和矩形孔H1至H13。工件W孔 Hl至H13中相鄰孔間的間距(距離)分別用Ll至L13表示。加工方式數據G 的前端與模具K1至K4中心間的距離分別用Pl至P4表示。這樣，可預先將工 件W的前端切掉。在這種狀態下，在規定的速度下，孔H1到模具K1、孔H2到模具K1、孔 H3到模具K2和孔H4到模具K3的移動距離Rl、 R2、 R3和R4分別由下式確定 距離R1=L1+P1 距離R2=L2+ L1+P1 距離R3-L3+ L2+ L1+P1+P2 距離R4=L4+ L3+ L2+ L1+P1+P2+P3將R1、 R2、 R3和R4進行比較以計算最小距離。在公開的實施例中，Rl 被確定為最小距離。接下來，從孔Hl到達模具Kl的位置，計算孔H2、 H3、 H4和H5到模具K1、 K2、 K3和K2的移動距離，並將其進行比較以確定最小距 離。這樣，確定衝壓所有孔H1至H13和工件W的後端C的順序。因此，就確定了用來衝出孔H1至H13的模具，如圖9所示。衝壓衝孔H1 至H13順序為H1、 H2、 H3、 H4、 H5、 H6、 H8、 H9、 H7、 HIO、 Hll、 H12和H13。 在工件W加工後，模具K4切掉工件W的後端部C。現參照附圖來:^兌明上述的例子。如圖8所示，當從工件W的前端至後端衝 壓衝孔H1至H13時，從如圖IOA所示的狀態開始，模具Kl衝出衝孔Hl,如 圖10B所示。接下來，向右移動工件W,用模具K1沖出衝孔H2，如圖10C所 示。向右移動工件W,用模具K2衝出衝孔H3，如圖10D所示。再向右移動工 件W，用模具K3衝出衝孔H4，如圖10E所示。再向右移動工件W，用模具K2 沖出衝孔H5，如圖IOF所示。接下來，如圖11G所示，模具K1衝出衝孔H6，將工件W向右移動，模具 K1衝出沖孔H8，如圖IIH所示。再向右移動工件，模具K1衝出衝孔H9，如 圖11I所示。移動工件以將沖孔H7與模具K3對齊，沖出衝孔，如圖IIJ所示。類似地，相對模具Kl至K4定位工件W,就可用模具O衝出衝孔H10 (如圖11K所示)。模具K1衝出衝孔Hll (如圖IIL所示)。模具K1衝出衝孔H12 (如圖12M所示)。模具K1沖出衝孔H13 (如圖12N所示)。模具K4切掉工件 W的後端C (如圖120所示)。隨後，如圖12P和12Q所示傳送工件W,從而完成工件的加工。如果工件 W是連續的(如不用模具K4進行切割的連續板)，為加工下一個工件W，需要 在圖12N和12P所示的狀態間加入幾個步驟。總之，工件W沿縱向傳送以相應於模具K進行布置，模具K沿工件W傳送 方向布置在滑塊下方，該滑塊在壓力機中可上下移動，在才莫具K中選取所需的件W。可以以任意步距沿縱向送進工件W,選取處於與要加工工件W相對應的 位置上的模具K進行加工，從而可在產品上沖出不同形狀的衝孔，如圓孔、矩 形孔等。進一步地，模具選取設備57可根據由輸入設備49輸入的加工方式數據選 取多個模具K完成在工件W上沖孔。模具定位設備59以任意順序和任意步距 確定模具選取設備57選出的每一模具K的位置。傳送步距和操作模具計算設 備61為傳送工件W計算傳送步距(距離)，以在給料方向順序地在模具定位設 備59確定的位置上布置工件W的部件，並結合傳送步距確定要操作的模具。 控制部分控制由傳送步距和操作模具計算設備61計算的傳送步距，並結合傳 送步距控制模具的運動，以完成工件W的衝壓加工。這樣，沿縱向傳送工件W,並布置在模具K的位置上，該模具定位在滑塊 21 (可上下移動)的下方的工件W傳送方向上，並且從;漠具K中選取所需的模 具，以一定的組合方式單獨(或同時)完成衝壓(沖出)衝孔加工。在衝孔(衝 壓)工件W時，工件W沿縱向以任意步距進料，模具K被選取操作以在產品上 衝出所要的衝孔，從而其加工的產品比傳統壓力機加工的產品更長。模具定位設備59將模具選取設備57選取的具有最大衝壓公稱壓力的模具 布置在滑塊的下方的中部，將餘下的模具布置在中部的前後，因此防止了偏心 載荷，提高了衝壓精度。進一步，模具定位設備59將高衝壓頻率模具(在模具選取設備57選出的 加工所需的模具中)布置成是中心加載的，從而提高了加工生產率。進而，模具定位設備59將一個具有與加工方式最相近的形狀的模具布置在靠近工件給料端處，從而提高了加工生產率。本發明預想對工件W的多次衝孔(衝壓)可以同時完成。作為加工方式數 據(產品)G同時加工的例子，如圖13所示，相鄰模具間的間距(距離)設 定為P1、 P2和P3，衝孔Hl的中心與衝孔H3的中心的距離，及衝孔H4的中 心與衝孔H6的中心的距離，分別設定為與間距P1和P2相同。在公開的例子 中，衝孔H1和H3同時衝壓，沖孔H4和H6同時衝壓。應注意的是，應衝艮據上 述的條件A、 B和C來確定模具位置優先權。進一步，在上^t具組29和下模具組31中，凸模座39上裝有相互配合的 凸模P和凹模D,凸模座39在具有凹模D的凹模座41的上方上下移動，由撞 捶撞擊的凸模頭39A分開地布置在凸模座39上，從而，撞捶25可以以一個更 大的載荷表面壓力同時且均勻地撞擊分開的凸模頭39A。本發明不只限於上述的實施例，在適當地修改後也可以在其它的實施例中 實現。例如，附圖所示的是工件W按正向加工的方向進料，在不背離本發明的 精神和/或範圍的情況下，可對壓力機結構進行修改以實現逆向加工。現參照圖14對本發明的另一實施例進行說明。對於選取的由凸模P7和凹模D7組成的模具，如果其尺寸較大需要由兩個 或多個撞錘251和252進行撞擊時，選取撞錘251和252以下面的方式來撞擊 所選的有凸模P7和凹模D7組成的模具，即撞錘251和252同時撞在所選的有 凸模P7和凹模D7組成的模具的大部分表面。根據上述方面的方法，即使所選模具的尺寸較大需要由兩個或多個撞錘進 行撞擊時，可以通過所選模具的大部分表面同時撞擊所選的模具。因此，可以 減小作用在(影響)模具和撞錘的偏心載荷，從而可以延長和提高模具和撞錘 的壽命周期。另一方面，例如，當選取了由凸模P8和凹模D8、凸模P9和凹模D9組成 的兩個模具，並由兩個撞錘253和254來進行撞擊時，這兩個撞錘253和254 可以同時或單獨地撞擊上述的兩個模具。因此，改進並提高了加工生產率。本發明並不限於上述的實施例，在對本發明進行適當的修改後可以在其它的實施例中實現。在上述的實施例中，具有凹模D的凹模座41是一個夾鉗， 可方便地改變該夾鉗來適應每個模型(module)，該夾鉗可在交叉方向上(垂直 於進料方向)被手工移動。工件W可沿正向進料方向(-方向)，也可以按逆向 進料方向(+方向或返回方向)。此外，在根據本發明的壓力機中可以實施下述的另一個其它的修改和改 進。即，在滑塊21和撞錘25之間安裝一個(或多個)上部傳動器(actuator), 該傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相平行的前向方向和逆向方向上移動撞錘 25。此外，在模具組29、 31和墊木27之間安裝一個(或多個)下部傳動器， 該傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相平行的前向方向和逆向方向上移動模具 組29、 31。根據上述結構，通過使用上部和下部傳動器在與圖2A和2B中箭頭方向相 平行的前向方向和逆向方向上移動模具組29、 31和撞錘25，便可以使用與能 沖出圖13所示的衝孔H1、 H2、 H6、 H8、 H9、 Hll至H13相同的模具沖出圖13 中所示的衝孔H4和H7。因此，對於在工件W前後方向上不集中布置的多個衝孔，只需要一組模具 就可在工件上衝出多個衝孔，因此，減少了所需的模具組並降低了加工成本。根據對本發明實施例的上述說明的理解，模具選取設備根據輸入設備輸入 的加工方式數據選取多個衝壓模具。傳送步距和操作模具計算設備計算傳送工 件的步距，以便沿進料方向在相應於(由模具定位設備確定的)模具位置上順 序地布置，同時結合傳送步距確定要使用的模具。控制部分控制由傳送步距和 操作模具計算設備確定的傳送步距。結合傳送步距確定的才莫具的運動完成工件 的沖壓加工。這樣，在滑塊的下方沿工件W的傳送方向傳送條材(例如，但不限於此， 環狀的腹板巻材)，從多個模具中選取模具，單獨(或同時)操作進行工件的 衝壓加工。在衝壓加工中，沿縱向以任意預先確定的步距將工件送入，選擇位 於適當位置(對應於要加工工件的位置)的模具完成諸如在產品上衝出不同形 狀的衝孔的加工，這樣，與傳統裝置相比，可加工更長的產品。通過改變壓力 機的程序，可以在不更換模具的情況下，加工不同長度的材料和衝壓出不同形 狀的沖孔。16根據本發明，模具選取設備根據輸入設備輸入的加工方式數據選取加工所 需的多個模具。模具定位設備按任何順序和任何間距確定加工所需的多個模具 (由模具選取設備選取的)的位置。傳送步距和操作模具計算設備為傳送工件 計算步距，以便沿進料方向順序地將要加工工件的部件放置在由模具定位設備 確定的模具位置上。結合傳送步距，傳送步距和操作模具計算設備進一步確定 要操作的模具。控制部分控制由傳送步距和操作模具計算設備計算的傳送步 距。結合傳送步距，確定的模具的運動，來完成工件的衝壓加工。這樣，沿縱向傳送工件W，以便相應於滑塊21的下方工件W傳送方向上定位的模具進行布置。從模具中選取所需的模具，以不同的組合方式選擇地(或 同時地)完成衝壓加工。在衝壓加工中，沿縱向以任意步距將工件送入，選擇 處於與工件位置相應的位置上的模具進行操作，在產品上任意地衝壓出不同的 孔形，這樣，與傳統壓力機相比，允許加工更長的產品。根據本發明，在加工所需的(由模具選取設備選取的)模具中有最大衝壓 公稱壓力的模具布置在滑塊下方的中部，餘下的模具布置在中部的前後，這樣 防止了偏心載荷，從而提高了沖壓精度。根據本發明，對於選取模具中有較高衝壓頻率的模具(如與其它模具相比， 更多地由模具選取設備選取來衝壓沖孔)，應將其布置成被中心加載的。此外，從所選取模具(模具選取設備57選取的)中，具有加工方式的模 具布置在靠近工件的進料端，所以，提高了壓力機的加工生產率。更進一步地，由於撞錘撞擊凸模座上分開布置的凸模頭，從而，撞錘以一 個更大的載荷表面壓力同時且均勻地撞擊分開的衝模頭。此外，因為在撞錘的移動方向上，凸模頭是以預先確定的間距互相分開布 置的，所以縮短了退刀間距(與傳統的壓力機相比)，能夠實現高速沖壓操作。現有技術的壓力機，當要改變工件W衝壓時，必須更換壓力機中所有的凸 模和凹模。因為本發明的模具臺(tooling station)是組合式的(modular),所 以可以方便快捷地更換模具。當要求用另外一套模具來完全改變衝壓特性和方 式時，使用組合式的模具臺只需更換衝壓改變所涉及的特定模具(或幾個模 具)，改變整套下部凸模和凹模或包括上部的撞錘板完全改變。因此，組合式 模具臺的利用可以方便地更換某些(或全部)凸模P和凹模D，提高生產率並降低製造成本。此外，本發明的壓力機適用於各種尺寸的產品(條材或巻材)。本發明加 工的產品尺寸不限於預先確定的最大尺寸。如果要加工較寬的產品，衝壓位置(the punch position of the press)以及凹模D和凸模P的布置要進行改變 或退出，例如從凹模板的軌道退到一個位置區以提供進料和沖壓的空間。此外， 根據材料的寬度，可以從壓力機的前部向壓力機的後部進料，或者從後至前進 料，或從壓力機的一端到另一端進料。這樣，可以移動撞捶，例如，從一端或 相對的兩端來調節空間以適應不同的加工尺寸。進一步地，從一個進料路徑轉 向另一個進料路徑可以容易地完成。因此，製造成本可以最小化。在參照優選的實施例來具體說明和描述本發明時，在不背離本發明的精神 和/或範圍的情況下，在形式和細節上，本領域的技術人員當然可以制定不同 的替換方案，如下面權利要求所定義的那樣。前面的討論只出於解釋本發明的目的，並不是作為本發明的限制來討論 的。在參照優選的實施例來說明本發明時，所使用的詞語應理解為說明和示例 詞語而不是限制詞語。如現在說明和修改的那樣，在不背離本發明的精神和範 圍的情況下，在附加的權利要求的權限內，可以進行改變。儘管本發明是參照 特定的裝置、材料和實施例來說明的，但是，本發明並不限於這些公開的特例， 而是，本發明可擴展到所有功能等效的結構、方法和用途，如在附加的權利要 求的範圍內。例如，在本發明對不同的裝置進行說明時(例如，但不限於此， 模具選取設備、模具定位設備等等)，這種裝置的搡作可以通過適當的操作者 執行的硬體和/或軟體完成，該操作者可以是(或可以不是)與控制器37相關 的操作者。這裡說明的方法由專用硬體設備執行構成，包括，但並不限於此， 應用特定的集成電路、可編程邏輯排列和其它執行這裡所述方法的硬體裝置。 然而，本發明當然可以通過計算機執行的軟體來實現。另外，其它可替換的軟 件實現方式包括，但不限於此，分布式處理或分量/目標分布式處理、並行處 理、或虛擬器處理也可用來實現這裡所述的方法。本申請基於2001年3月29日提出的美國臨時申請60/279， 430和2002 年3月25日提出的美國申請(Attorney Docket P20801 )，通過全面地參照， 將這兩項申請的主要內容清楚地合併成本申請。
權利要求
1.一種衝壓裝置，包括壓力機，其帶有在第一方向和第二方向上移動的滑塊；進料裝置，其將工件送入所述衝壓裝置中；輸入設備，輸入工件的加工方式數據；顯示設備，其基於輸入的所述加工方式數據來顯示工件加工方式；選取設備，其根據所述加工方式數據來選擇加工工件所需的多個模具；模具定位設備，其確定選出的所述多個模具的布置位置；計算設備，其計算工件的傳送步距以將工件的部件順序地布置在與選出的所述多個模具的布置位置相應的所述衝壓裝置的進料方向的預定位置上，並且結合所述傳送步距來確定要操作的模具；和控制器，其與由所述計算設備計算的所述傳送步距相關並控制所述傳送步距和所述模具的運動。
2. 根據權利要求1所述的沖壓裝置，其特徵在於，所述模具定位設備儘可能靠近多個模具而確定模具布置位置。
3. 根據權利要求1所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述模具定位設備根 據在工件上進行衝孔的順序來確定模具布置位置。
4. 根據權利要求1所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述模具定位設備確 定模具布置位置以將具有最接近於工件加工方式的形狀的模具配置在最靠近工件給料端的位置上。
5. 根據權利要求1所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述模具定位設備將 所選出的多個模具中具有最大公稱壓力的模具布置在所述滑塊下方的中央位 置上，並將餘下的模具布置在中央位置的前後。
6. 根據權利要求1所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述模具定位設備將 相對於所選出的多個模具而具有最高衝壓頻率的模具布置在最接近於所述衝 壓裝置的中心加載位置的位置上。
7. 根據權利要求1所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述工件是條材和長 材中的至少一個。
8. 根據權利要求l所述的衝壓裝置，其特徵在於，所述工件是巻材。
全文摘要
本發明申請涉及工件衝孔的一種方法和裝置。衝壓裝置(1)的兩側設置有被分別布置在其左右側進料裝置(3)出料裝置(5)。進料裝置(3)包括一個開卷機(7)和一個整平進料器(9)。開卷機(7)通過壓平卷材W的整平進料器(9)傳送(開卷)工件。然後，整平的工件W被輸送至進料器(13)，進料器(13)將工件W通過衝壓裝置(1)送到壓力機機體(11)的加工區(15)進行衝壓。
文檔編號B26D7/00GK101251752SQ20081000345
公開日2008年8月27日 申請日期2002年3月29日 優先權日2001年3月29日
發明者山本浩司 申請人:阿瑪達美國公司