DE19640439C1 - Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer Umformpresse - Google Patents
Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer UmformpresseInfo
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- B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J9/00—Forging presses
- B21J9/10—Drives for forging presses
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Pres
senstößel einer Umformpresse nach dem Oberbegriff des Anspru
ches 1.
Stößelantriebe für mechanische Pressen, insbesondere Umform
pressen, wie sie z. B. bei der Blechbearbeitung (z. B. als Karos
seriepressen) verwendet werden und die vielfach (auch aufgrund
der Werkstückgeometrie) einen großen Hub aufweisen, weisen eine
oder mehrere parallel angeordnete Schubkurbeln auf. Dabei ist
ein Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels durch die Schub
kurbel fest vorgegeben.
Zu Beginn eines Arbeitsvorganges trifft der Stößel mit großer
Geschwindigkeit (je nach Hubzahl und Größe des Arbeitsweges)
auf ein Unterwerkzeug, woraus erhebliche Stoßbelastungen für
Werkzeug und Maschine sowie Lärmemissionen resultieren. Diese
Stoßbelastungen setzen häufig der möglichen Arbeitsgeschwindig
keit eine Obergrenze.
Um die Produktivität derartiger Umformpressen zu erhöhen, ist
es erwünscht, eine Modifikation des Geschwindigkeitsverlaufes
der Stößelgeschwindigkeit des Pressenstößels in einfacher Weise
zu realisieren derart, daß der Pressenstößel einen beschleunig
ten Leerhub abwärts, eine in der Geschwindigkeit reduzierte
Schließbewegung des Werkzeuges und einen beschleunigten Rückhub
realisiert.
Derartige Modifikationen des Geschwindigkeitsverlaufes der Stö
ßelgeschwindigkeit des Pressenstößels werden in herkömmlicher
Weise durch mehrgliedrige Koppelgetriebe erreicht. Diese haben
jedoch einen verhältnismäßig großen Raumbedarf, neigen zu Stoß
erscheinungen beim Spieldurchlauf in Gelenken und haben eine
verhältnismäßig geringe statische Steifigkeit.
Aus der EP 644 805 A1 ist es bekannt, durch ein Umlaufräderge
triebe eine kinematische Bewegungsablaufkurve der Kurbelbahn in
Form einer Hypozykloide zu erreichen. Derartige Lösungen haben
den Nachteil, daß der Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstö
ßels durch die konstruktive Lösung jeweils fest vorgegeben ist
und nicht an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepaßt werden
kann, so daß eine optimale Geschwindigkeitssteuerung des Pres
senstößels auf diese Weise nicht erreichbar ist.
Überdies sind solche Antriebsvorrichtungen für Umformpressen
nicht in der erwünschten Weise kompakt und platzsparend.
Für die Realisierung unterschiedlicher Geschwindigkeitsprofile
für die Geschwindigkeit des Pressenstößels ist es in jüngerer
Zeit auch bekannt geworden, dem Hauptantrieb für den Pressen
stößel, im allgemeinen ein Schwungrad-Antrieb mit anschlie
ßendem Getriebe, einen Zusatzantrieb zu überlagern, so daß eine
hohe Variabilität des Geschwindigkeitsverlaufes für den Pres
senstößel ermöglicht wird. Eine solche Lösung ist z. B. aus der
DE 40 04 290 A1 bekannt. Hierbei wird die Zusatzantriebsenergie
über ein Dreiwellenplanetenradgetriebe als Summiergetriebe ein
geleitet. Auch bei dieser Lösung wird eine dem Schwungrad-Antrieb
nachgeschaltete Eingangswelle als Primärantrieb verwen
det und es wird eines der drei Getriebeelemente eines Planeten
radgetriebes als Eingangselement mit einem Servomotor beschal
tet, zum Abtrieb von dem Planetenradgetriebe mit modifizierter
Drehzahl. Hierbei schließt sich an das Planetenradgetriebe zu
meist ein mit der Abtriebswelle desselben verbundenes Stirnrad
getriebe und ein konventioneller Schubkurbelantrieb für den An
trieb des Pressenstößels ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrich
tung der eingangs genannten Art zu verbessern derart, daß durch
größere Kompaktheit des Antriebs günstigere dynamische und auch
statische Eigenschaften der Antriebsvorrichtung erreichbar
sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches
1 gelöst.
Kernpunkt der Lösung ist die Auslegung des dem Schwungrad-
Antrieb nachgeschalteten Getriebes als unmittelbares Antriebse
lement für den Pressenstößel selbst.
Vorzugsweise weist ein hierfür vorgesehenes Planetenradgetriebe
als Abtriebselement einen Exzenterkörper, vorzugsweise eine Ex
zenterscheibe, auf, die unmittelbar ein Pleuel als Stößelan
trieb lagert.
Die Lösung ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Vorteilhaf
te Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übri
gen Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispie
les und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zei
gen in schematischer Ersatz-Darstellung:
Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungs
beispiel mit einer Exzenterscheibe als Abtriebselement
eines Planetenradgetriebes, die mit einem Planetenrad
träger verbunden ist,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrich
tung, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 eine Exzenterscheibe als Abtriebselement
eines Planetenradgetriebes mit einem Ringrad desselben
verbunden ist, und
Fig. 3 eine Antriebsvorrichtung nach einem dritten Ausfüh
rungsbeispiel mit zwei Exzenterscheiben, die mit dem
Planetenradträger eines Planetenradgetriebes verbunden
sind.
Die vorgestellte Lösung eines gesteuerten mechanischen Pressen
antriebs (Fig. 1) sieht einen in der genannten Patentliteratur beschriebenen
Pressen-Schwungradantrieb (8) mit Kupplung (9) und Bremse (13)
und anschließendem Übersetzungsgetriebe vor. Das Übersetzungsgetriebe
besteht bei Erfordernis aus einer oder mehreren Zahn
radstufen (10) und einem Planetengetriebe, bestehend aus einem
Sonnenrad (1), einem oder mehreren Planetenrädern (2), die auf
einem gemeinsamen Planetenträger (4) sitzen und einem mit den
Planetenrädern kämmenden Ringrad (3). Der Antrieb erfolgt stets
über das Sonnenrad (1), der Abtrieb kann über den Planetenträger
(4) (Fig. 1) oder über das Ringrad (3) (Fig. 2) erfolgen.
Kernpunkt der Lösung ist nun im Unterschied zum Patent DE 40 04 290
A1, daß der Abtrieb als Exzenterscheibe (5) ausgeführt ist,
auf der der Pleuel (6) gelagert ist und so unmittelbar den Stö
ßel (7) antreibt. Diese Lösung kann somit auf eine Welle zwi
schen Planetengetriebe und Exzenter verzichten. Das Ziel der
Erfindung ist also, einen kompakten, platzsparenden Pressenan
trieb mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu realisieren, in
dem die aufwendige kinematische Kette über Zahnradstufen mit
Zwischenwellen und Kurbelwelle entfällt und eine spezielle Aus
führung eines Elementes des Planetengetriebes selbst als Kurbel
eingesetzt wird. Die Drehzahlstellung der Presse erfolgt mit
tels Zweitmotor (11), welcher an einem der Elemente des Plane
tengetriebes angreift. Diese Möglichkeit der Beeinflussung der
Kurbelgeschwindigkeit geschieht durch Antrieb des großen Rin
grades (3) in Fig. 1 durch einen AC-Servomotor (11) oder einen
Hydraulikmotor mit Zwischengetriebe (12). Die Abtriebsdrehzahl
der Kurbel beträgt
Aufgrund der relativ niedrigen. Drehzahlen des Planetengetriebes
und des unmittelbaren Antriebes auf die. Pleuel ergeben sich für
den Zusatzantrieb n₃ geringere zu beschleunigende Massenträg
heitsmomente als in der Lösung DE 40 04 290 A1, wo das Plane
tengetriebe auf der schnellaufenden Schwungradwelle sitzt und
bei der Einleitung der Zusatzbewegung infolge der hohen Dreh
zahl und der nachfolgenden Übersetzungsstufen ein hohes Massen
trägheitsmoment zu überwinden ist. Es kann eine hohe Dynamik
der Stelleinrichtung erreicht werden.
Befindet sich die Exzenterscheibe am Ringrad (3) wie in Fig. 2,
beträgt deren Drehzahl
Der Planetenträger (4) kann auch, wie in Fig. 3, aus zwei zu
einander fest angeordneten Exzenterscheiben bestehen, so daß
der Antrieb auf den Stößel über zwei Pleuel erfolgt, die entwe
der jeder auf einen separaten Druckpunkt oder auf einen gemein
samen Pleuelbolzen treiben.
Der Zusatzantrieb (11) kann auch über einen selbsthemmenden
Schneckentrieb auf das Ringrad (3) wirken (Fig. 3), der in die
sem Fall das Ringrad bei einem nichtmodifizierten Bewegungsab
lauf oder bei hohem Arbeitsmoment an der Schubkurbel festhält,
ohne daß eine Aktivierung des Zusatzantriebes oder eine zusätz
liche Bremse für das Ringrad notwendig wären.
Das Einsatzgebiet der Lösung liegt bei mechanischen Pressen mit
einem großen Hub, die mit Exzenterrädern als Schubkurbel ausge
führt werden, z. B. Karosseriepressen.
Claims (9)
1. Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer Umformpresse, mit einem Schwung
rad-Antrieb und einem Planetenradgetriebe zwischen Schwungrad-Antrieb und Pressen
stößel zum Antrieb desselben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsbewegung des
Pressenstößels (7) kurbelwellenfrei unmittelbar von einem mit dem Planetenradgetriebe (1 bis
4) gekoppelten Exzenterkörper (5) abgeleitet ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Getriebeelement (3, 4) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) mit dem Exzenterkörper (5)
verbunden ist und der Exzenterkörper (5) zumindest ein Koppelelement (6) zum Antrieb
des Pressenstößels (7) lagert.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Exzenterkörper (5) zumindest ein Pleuel (6), das direkt mit dem Pressenstößel (7)
verbunden ist, lagert.
4. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterkörper (5) eine Exzenterscheibe, verbunden
mit einem Planetenradträger (4) oder einem Ringrad (3) des Planetenradgetriebes (1 bis 4)
ist.
5. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebelement (3, 4) des Planetenradgetriebes (1 bis
4) durch ein selbsthemmendes Getriebe, insbesondere ein Schneckenradgetriebe,
feststellbar ist.
6. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenradgetriebe (1 bis 4)
mit einem Zusatzantrieb (11, 12) zur Variation einer Geschwindigkeit des Pressenstößels
(7) beschaltet ist.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad (3)
des Planetenradgetriebes (1 bis 4) oder ein Planetenradträger (4) desselben durch einen
Hydraulikmotor als Zusatzantrieb antreibbar ist.
8. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad (3) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) oder
ein Planetenradträger (4) desselben durch einen elektrischen Servomotor (11) über ein
mechanisches Getriebe (12), oder über einen Getriebemotor, antreibbar ist.
9. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwungrad-Antrieb und dem
Planetenradgetriebe (1 bis 4) ein Übersetzungsgetriebe (10) angeordnet ist.
Priority Applications (2)
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- 1996-09-30 DE DE1996140439 patent/DE19640439C1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1997-09-29 EP EP97116876A patent/EP0834359A3/de not_active Withdrawn
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