DD295589A5

DD295589A5 - Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen

Info

Publication number: DD295589A5
Application number: DD90343053A
Authority: DD
Inventors: Bernd Naumann
Original assignee: Umformtechnik Erfurt Gmbh,De
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1991-11-07
Also published as: DE4123495A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen - insbesondere groszen Pressen zur Blech- bzw. Massivumformung - mit einem mit Primaergetriebe zwischen Motor (1) und Kupplung (3) angeordneten Schwungrad * Erfindungsgemaesz ist mindestens ein zusaetzliches Getriebe zur Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung vorgesehen, dessen Eingangswelle (9) mittels einer Schaltkupplung (12) mit einer schellaufenden Welle des Sekundaergetriebes kuppelbar ist und dessen Ausgangsglied mit einem Schubkurbeltrieb (10) in Wirkverbindung steht, dessen Kurbelwelle bzw. Exzenterrad - ggf. ueber weitere UEbersetzungsstufen - mit einem zusaetzlichen Schwungrad (11) oder dem zwischen Motor (1) und Kupplung (3) angeordneten Schwungrad (2) des Primaergetriebes kinematisch verbunden ist. Fig. 1{Kurbelpresse; Exzenterpresse; Blechumformung; Nutzbremsung; Energierueckgewinnung; Zusatzgetriebe; Schaltkupplung; Schubkurbeltrieb; Schwungrad}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen - insbesondere großen Pressen zur Blech- bzw. Massivumformung - gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Anlauf- und Bremsvorgänge von im aussetzenden Betrieb arbeitenden Pressen der vorstehend genannten Art werden durch asynchron schaltbare Reibungskupplungen und -bremsen realisiert. Dabei entsteht an den Reibflächen während des Drehzahlangleichs in der Kupplung bzw. Bremse ein irreversibler Energieverlust durch Wärmeentwicklung, begleitet von einem ständigen Verschleiß.

Zur Reduzierung der Wärmebelastung und des Verschleißes in der Kupplung und der Bremse sowie zur Minderung des Energieverbrauchs wurde eine Vorrichtung (DD-WP 100063) vorgeschlagen, bei derein ungesteuerter Arbeitszylinder einerseits am Pressenkörper und andererseits seine Kolbenstange an der Kurbelwelle exzentrisch so angeordnet ist, daß er im oberen Totpunkt ein Beschleunigungsmoment erzeugen kann. Dieses äußere Moment wirkt im oberen Totpunkt gegen das Haltemoment der Bremse, wodurch bei deren Versagen der Stößel ungewollt beschleunigt wird. Darüber hinaus verbleibt noch Energie in Form von Restwärme in der Kupplung, abhängig vom Überlaufwinkel aus der gestreckten Lage des Arbeitszylinders. Je größer der Überlaufwinkel ist, um so geringer ist der Energierückgewinnungsgrad. Alternativ zu dieser Lösung wird als weitere Variante der Einsatz eines separaten hydraulischen Servoantriebes, bestehend aus einer als Pumpe und Motor arbeitenden Verdrängereinheit, einem steuerbaren Wegeventil und einem Hydrospeicher, vorgeschlagen. Die hohe Beschleunigungs- bzw. Bremsarbeit einerseits und die kurze Beschleunigungs- bzw. Bremszeit andererseits sowie der zeitvariante Leistungsbedarf mit seinem Maximum erfordern bei der Geräteauswahl (Verdrängereinheit, Ventile und Hydrospeicher) beachtliche Baugrößen und große Nennweiten im Rohrleitungssystem. Auch bei diesem Vorschlag sind erhebliche Material- und Fertigungsaufwendungen beim Hersteller und darüber hinaus Aufwendungen zur Instandhaltung beim Betreiber erforderlich. Schließlich sind Servoantriebe mit stoßartigem Zuschalten der Hydrospeicher durch ein Wegeventil außerordentlich schwingungserregend, begleitet durch einen hohen Lärmpegel.

Bei einer anderen bekannten Lösung (SU-Urheberschein 643683) wird der Einsatz von Federn in einem zwischen Kupplungswelle und Sekundärgetriebe angeordneten Planetengetriebe, das mit dem Reibklotzträger der Bremse gekoppelt ist, vorgeschlagen. Auch dieser Vorschlag ist nur mit hohen Aufwendungen, u. a. für das zusätzliche Planetengetriebe, realisierbar. Darüber hinaus bestehen bei dieser Lösung auch arbeitsschutztechnische Bedenken wegen des gegen die Bremse wirkenden Vorspannmomentes im Stillstand. Der Energierückgewinnungsgrad ist auf Grund des geringen Federweges der mechanischen Federn unbefriedigend.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, den Energieverbrauch zu senken und durch eine Verringerung der Wärmebelastung und des Verschleißes von Bremse und Kupplung deren mögliche Schaltzahlen/min, wesentlich zu erhöhen bzw. die Verwendung kleinerer Bremsen zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Bremsvorgang anfallende Energie nicht durch Umwandlung in Wärme in der Bremse abzuführen, sondern mittels eines Schwungradeszu speichern und für die Beschleunigung des Sekundärgetriebes beim nächsten Zyklus zu nutzen, wobei der Brems- bzw. Beschleunigungswinkel möglichst klein gehalten, ein sinoider Drehmomentenverlauf erreicht und der zusätzliche Bremsmechanismus im oberen Totpunkt der Presse sowie in bestimmten Vorzugshaltepunkten wirksam sein soll.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß mindestens ein zusätzliches Getriebe zur Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung vorgesehen ist, dessen Eingangswelle mittels einer Schaltkupplung mit einer schnellaufenden Welle des Sekundärgetriebes kuppelbar ist und dessen Ausgangsglied mit einem Schubkurbeltrieb in Wirkverbindung steht, dessen Kurbelwelle bzw. Exzenterrad - ggf. über weitere Übersetzungsstufen - mit einem zusätzlichen Schwungrad oder dem zwischen Motor und Kupplung angeordneten Schwungrad des Primärgetriebes kinematisch verbunden ist. Zweckmäßigerweise ist als zusätzliches Getriebe zur Umwandlung der rotatorischen in die translatorische Bewegung ein Zahnstange-Ritzel-Getriebe vorgesehen.

Das Drehzahlverhältnis der Exzenterräder bzw. der Kurbelwelle der Presse zur Kurbelwelle des zusätzlichen Schubkurbeltriebes beträgt 1 :n,5, wobei η eine natürliche Zahl ist.

Ausführungsbeispiel

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Pressenantriebes mit einer Einrichtung zur Nutzbremsung, Fig. 2: eine grafische Darstellung der Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle des Zahnstange-Ritzelgetriebes der

Zusatzeinrichtung während eines Pressenzyklus und Fig. 3: die zugehörigen Kurbelwinkelstellungen des Schubkurbeltriebes der Zusatzeinrichtung.

Der Antrieb mechanischer Pressen besteht im allgemeinen aus dem vorzugsweise auf dem Kopfstück der Presse angeneten Motor 1, der über ein Schwungrad 2 und eine Kupplung 3 sowie mehrere zwischengeschaltete Getriebestufen mit den Exzenterrädern bzw. der Kurbelwelle 4 in Wirkverbindung steht, die ihrerseits über Pleuel 5 mit dem Pressenstößel 6 verbunden sind.

Die Zusatzeinrichtung 7 zur Nutzbremsung besteht aus einem Zahnstange-Ritzel-Getriebe 8 zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung der Eingangswelle 9 in eine translatorische Bewegung, einen Schubkurbeltrieb 10 und einem zusätzlichen Schwungrad 11 und ist mittels einer zusätzlichen Schaltkupplung 12 mit einer schnellaufenden Vorgelegewelle 13 des Sekundärgetriebes der Presse kuppelbar.

An Stelle des zusätzlichen Schwungrades 11 wäre natürlich auch eine kinematische Verbindung mit dem Schwungrad 2 der Presse möglich.

Die Größe der Beschleunigungs- bzw. Bremszeiten sowie die Anzahl der möglichen Vorzugshaltepunkte III wird durch das Drehzahlverhältnis „i" des Schubkurbeltriebes 10 zur Kurbelwelle bzw. den Exzenterrädern 4 der Presse bestimmt. Zur Gewährleistung der erforderlichen Zuschaltstellungen beim Bremsen ist ein Drehzahlverhältnis von i = n,5 erforderlich, wobei η eine natürliche Zahl sein muß. Als vorteilhaft hat sich ein Drehzahlverhältnis von i = 4,5 erwiesen, d.h. innerhalb eines Pressenzyklus (360° Kurbelwinkel der Presse) führt der Schubkurbeltrieb 10 der Zusatzeinrichtung 7 4,5 Umdrehungen aus. Die Regelung der Drehzahl der Zusatzeinrichtung 7 erfolgt durch eine kinematische Verbindung mit dem Sekundärgetriebe der Presse oder durch adaptive Synchronisation.

Die Funktion der Einrichtung ist aus der grafischen Darstellung (Fig. 2) ersichtlich. Dabei stellt die Linie a (Vollinie) die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 9 des Zahnstange-Ritzel-Getriebes 8, die Linie b (unterbrochene Linie) die Winkelgeschwindigkeit der Vorgelegewelle 13 der Presse und die Linie с (Strich-Punkt-Linie) die Geschwindigkeit des Pressenstößels 6 während eines Pressenzyklus (360° Kurbelwinkel) dar.

Der Punkt I (Fig.2 und3) bezeichnet die möglichen Einrückstellungen der Schaltkupplung 12 der Zusatzeinrichtung 7 zur Beschleunigung des Sekundärgetriebes der Presse, der Punkt Il die Ausrückstellungen am Ende des Beschleunigungsvorganges und gleichzeitig die Einrückstellungen zum Abbremsen des Sekundärgetriebes und der Punkt III die Ausrückstellungen am Ende des Verzögerungsprozesses.

Ein Pressenzyklus (360° Kurbelwinkel der Presse) besteht ausfolgenden Phasen:

1. Beschleunigungsvorgang:

- 0° Kurbelwinkel-Lösen der Bremse 3, Zuschalten der Zusatzeinrichtung 7 mittels der Schaltkupplung 12 und Beschleunigung des Sekundärgetriebes der Presse (Fig.3, Punkt I)

- 20° (entspricht bei einem Drehzahlverhältnis von i = 4,5 einem Kurbelwinkel von 360°/4,5 = 90° des Schubgkurbeltriebes 10 -Fig.3, Punkt II) das Sekundärgetriebe der Presse hat annähernd die Nenndrehzahl erreicht, die Zusatzeinrichtung 7 wird mittels der Schaltkupplung 12 abgekuppelt und das Sekundärgetriebe mittels der Kupplung 3 mit dem Hauptantrieb der Presse gekuppelt.

2. Arbeitsbereich der Presse:

20°-340° Kurbelwinkel - der Stößelhub erfolgt durch den Hauptantrieb der Presse. Bei einem Drehzahlverhältnis von i = 4,5 sind in diesem Bereich vier Vorzugshaltepunkte-jeweils zu den Zeitpunkten, wenn der Schubkurbeltrieb 10 der Zusatzeinrichtung 180° Kurbelwinkel (Fig. 3, Punkt III) erreicht hat- möglich, und zwar bei 40°, 120°, 200° und 280° Kurbelwinkel der Presse (Fig. 2). Bei einem Notstopp außerhalb des oberen Haltepunktes sowie der Vorzugshaltepunkte wird die Presse unabhängig von der Zusatzeinrichtung 7 durch die Bremse 14 stillgesetzt.

3. Bremsvorgang:

- 340° Kurbelwinkel (entspricht 90° Kurbelwinkel des Schubkurbeltriebes 10 der Zusatzeinrichtung 7-Fig.3, Punkt II)-die Kupplung 3wird gelöst und mittels der Schaltkupplung 12 die Zusatzeinrichtung 7 mit dem Sekundärgetriebe der Presse gekuppelt. Auf Grund des sinoiden Charakters des Schubkurbeltriebes 10 der Zusatzeinrichtung 7 geht bei 180° Kurbelwinkel die Drehzahl der Eingangswelle 9 des Zahnstange-Ritzel-Getriebes 8 gegen Null, so daß das angekuppelte Sekundärgetriebe der Presse abgebremst wird.

- 360° Kurbelwinkel (entspricht 180° Kurbelwinkel des Schubkurbeltriebes 10 der Zusatzeinrichtung 7 - Fig. 3, Punkt III)-die Schaltkupplung 12 der Zusatzeinrichtung 7 wird gelöst und die Bremse 14 der Presse zugeschaltet.

Ein besonderer Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß die beiden Kupplungshälften der Kupplung 3 der Presse sowie der Schaltkupplung 12 der Zusatzeinrichtung 7 beim Einschalten eine annähernd gleiche Drehzahl aufweisen bzw. beim Einschalten der Bremse 14 im oberen Totpunkt bzw. den weiteren Vorzugshaltepunkten III das Sekundärgetriebe der Presse annähernd bis zum Stillstand verzögert wurde, so daß kein Drehzahlangleich mehr erforderlich ist und damit auch keine Reibungswärme in den Kupplungen 3,12 bzw. der Bremse 14 entsteht.

Die Bremse 14 wirkt in diesen Punkten nur noch als Haltebremse zur Sicherung des Stößels 6 gegen ein ungewolltes Absenken und nur in Ausnahmefällen —z. B. beim Notstopp —zum Abbremsen des Stößels 6.

Claims

1. Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen mit einem im Primärgetriebe zwischen Motor und Kupplung angeordneten Schwungrad, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein zusätzliches Getriebe zur Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung vorgesehen ist, dessen Eingangswelle (9) mittels einer Schaltkupplung (12) mit einer schnellaufenden Welle des Sekundärgetriebes kuppelbar ist und dessen Ausgangsglied mit einem Schubkurbeltrieb (10) in Wirkverbindung steht, dessen Kurbelwelle bzw. Exzenterrad-ggf. über weitere Übersetzungsstufen - mit einem zusätzlichen Schwungrad (11) oder dem zwischen Motor (1) und Kupplung (3) angeordneten Schwungrad (2) des Primärgetriebes kinematisch verbunden ist.

2. Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als zusätzliches Getriebe zur Umwandlung der rotatorischen in die translatorische Bewegung ein Zahnstange-Ritzel-Getriebe (8) vorgesehen ist.

3. Einrichtung zur Nutzbremsung an Exzenter- oder Kurbelpressen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Drehzahlverhältnis der Exzenterräder bzw. der Kurbelwelle (4) der Presse zur Kurbelwelle des zusätzlichen Schubkurbeltriebes (10) 1 :n,5 beträgt, wobei η eine natürliche Zahl ist.