DE19640439C1 - Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer Umformpresse - Google Patents

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.