DE19815655A1 - Antriebeinrichtung für eine Arbeitsmaschine - Google Patents
Antriebeinrichtung für eine ArbeitsmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für eine Arbeitsmaschine, beispielsweise für eine Umformmaschine, im besonderen für eine Presse, in der durch eine rotatorische Antriebsbewegung mit Hilfe eines geeigneten Zwischengetriebes (27) ein Schieberelement (14), z. B. ein Niederhalterstößel, oszillierend und translatorisch bewegt wird. Das Zwischengetriebe weist wenigstens ein Verzweigungsgetriebe (9) und wenigstens zwei miteinander im Eingriff stehende unrunde Zahnräder (10) auf, die ein periodisch variierendes Übersetzungsverhältnis besitzen, und enthält wenigstens ein Umlaufrädergetriebe (8) als Summationsgetriebe. Durch die Abstimmung der Übersetzungen der erfindungsgemäßen Getriebeelemente ist die mittlere Gesamtübersetzung des Zwischengetriebes ungleich Eins, wobei gleichzeitig die Bewegung des Schieberelementes mindestens eine absolute Rast über einen endlich langen Zeitraum der Antriebsdrehbewegung aufweist. Mit einer derartigen Antriebseinrichtung kann eine Rast erzeugt werden, wohingegen wegen der integrierten Gesamtübersetzung ungleich Eins ein Vorgelege zur Drehzahlwandlung eingespart wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung der im Ober
begriff des Anspruchs 1 genannten Art für eine Arbeitsma
schine, beispielsweise für eine Umformmaschine, im besonde
ren für eine Presse, in der durch eine rotatorische An
triebsbewegung mit Hilfe eines geeigneten Getriebes ein
Schieberelement, z. B. eine Niederhalterstößel, oszillierend
und translatorisch bewegt wird.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken auf einer Presse durch
einen Tiefziehvorgang wird beispielsweise ein als Niederhal
ter bezeichnetes Arbeitsorgan verwendet, welches das Werk
stück mit einer definierten Kraft gegen das Unterwerkzeug
preßt. Dazu muß der Niederhalterstößel während des Umform
vorganges eine Rast im unteren Totpunkt seiner oszillieren
den Vertikalbewegung aufweisen.
Aus der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb, 104 (1971) Heft
10, S. 737ff" ist ein Gelenkantrieb zur Bewegung des Nieder
halters bekannt, der das Kniehebelprinzip verwendet. Ein
grundsätzlicher Nachteil von Gelenkantrieben besteht darin,
daß diese prinzipbedingt nur angenäherte Rasten ermöglichen.
Diese tragen zu einer schwankenden Niederhalterkraft bei,
die nicht den technologischen Anforderungen entspricht.
Der in der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb, 104 (1971)
Heft 10, S. 737ff" beschriebene Antrieb gleicht die Schwan
kungen der Niederhalterkraft nur teilweise durch eine hydro
pneumatische Einrichtung aus. Ein weiterer Nachteil dieses
bekannten Niederhalterantriebs besteht darin, daß neben der
mechanischen Antriebseinheit für den Gelenkantrieb ein wei
terer, hydraulischer Antrieb sowie die Steuerungstechnik für
die Ausgleichseinrichtung notwendig sind.
Aus dem "VDI-Bericht Nr. 1146 (1994), S. 121ff" sowie aus
der EP 0 561 604 A1 ist die Verwendung von Umlaufräderge
trieben als Überlagerungsgetriebe von zwei Antriebsbewegun
gen prinzipiell bekannt.
Mit derartigen Überlagerungsgetrieben ist die Erzeugung von
exakten Rasten des Abtriebsgliedes grundsätzlich möglich.
Dieses wird bei dem Pressenantrieb genutzt, der in
EP 0 561 604 A1 offenbart wird. Hier wird der vom Schwungrad
kommenden zeitlich gleichbleibenden Drehbewegung im Umlauf
rädergetriebe eine zeitlich veränderliche Drehbewegung über
lagert, die mit Hilfe eines drehzahlregelbaren Servomotors
erzeugt wird, so daß eine zeitlich veränderliche Abtriebsbe
wegung entsteht. Ein Nachteil dieses Antriebs besteht darin,
daß neben dem Hauptantrieb ein weiterer, drehzahlregelbarer
Antrieb zur Bewegung des Nebenantriebs vorhanden sein muß.
Aus der EP 0 786 297 A1 ist die Verwendung von unrunden
Zahnrädern im Antriebsstrang von Pressen zur Optimierung des
durch den Gelenkantrieb vorgegebenen Stößelweg-Zeit-Ver
laufes bekannt. Ein genereller Nachteil dieses Antriebs
besteht darin, daß beim Einsatz eines Unrundrädergetriebes,
das unmittelbar auf den Gelenkantrieb wirkt, keine Rasten
des Stößels erzeugt werden können.
Aus der EP 0 786 297 A1 ist desweiteren ein Antrieb bekannt,
der ein Überlagerungsgetriebe mit einem Satz unrunder Zahn
räder kombiniert. Gemäß einer beispielhaften Ausführung wird
die Antriebsbewegung über ein erstes, unrundes Zahnradpaar
auf eine Vorgelegewelle verzweigt und die Antriebsdrehung
mit der Vorgelegewelle in dem Umlaufrädergetriebe wieder zur
Kurbelwellenbewegung zusammengeführt. Mit dieser Anordnung
ist es grundsätzlich möglich, mit einem einzigen fortwährend
gleichförmig drehenden Antrieb exakte Rasten der Stößelbewe
gung zu erreichen. Ein Nachteil dieses bekannten Antriebs
besteht darin, daß die konstante Drehzahl der Antriebswelle
sowie die mittlere Drehzahl der Kurbelwelle identisch sein
müssen, wenn die Bewegung des Stößels während des gesamten
Arbeitstaktes individuell und den Anforderungen entsprechend
beeinflußt werden soll. Denn grundsätzlich gilt, daß die Pe
riodendauer des zu beeinflussenden Glieds mit der des an
treibenden Unrundzahnrades übereinstimmt.
Aus der DT 25 07 844 A1 ist ein Hochgeschwindigkeitsmecha
nismus mit einer Kombination eines Umlaufrädergetriebes so
wie eines Unrundzahnradgetriebes für bekannt. Bei konstanter
Antriebsdrehzahl ist es mit diesem Antrieb möglich, einen
zeitweisen Stillstand des Abtriebs ohne stoßartige Belastung
während des Anhaltens und des Anfahrens zu erzeugen. Dieses
wird erreicht, indem die gleichförmige Drehbewegung der An
triebswelle über eine Zahnradstufe mit konstanter Überset
zung auf eine andere Welle übertragen wird, die die erste
Eingangswelle eines Umlaufrädergetriebes darstellt. Mit Hil
fe eines Paares unrunder Zahnräder wird die gleichförmige
Drehbewegung der Antriebswelle auf eine weitere Welle über
tragen, die die zweite, ungleichförmig drehende Eingangswel
le des Umlaufrädergetriebes darstellt. In diesem Umlaufrä
dergetriebe erfolgt die Überlagerung beider Bewegungen auf
die parallel zur Antriebswelle verlaufende Abtriebswelle.
Als Anwendungsgebiet für diesen Antrieb wird die Überführung
schwerer Gegenstände bei hoher Geschwindigkeit genannt. Der
wesentliche Nachteil dieses Antriebs besteht darin, daß die
mittlere Gesamtübersetzung zwischen der Antriebswelle und
der Abtriebswelle bedingt durch den Aufbau des Getriebes
gleich Eins sein muß, wenn während einer Umdrehung der Ab
triebswelle genau eine Bewegungsperiode mit einem Rastbe
reich erzeugt werden soll.
Die vorgenannten Antriebe mit Umlaufrädergetriebe und Un
rundrädergetrieb erfordern daher beim Einsatz als Pressenan
trieb ein weiteres Getriebe zur Drehzahlreduktion zwischen
Motor bzw. Schwungrad und den genannten Antrieben, um die
Drehzahl der Antriebswelle dem erforderlichen Arbeitstakt
der Presse anzupassen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Antriebseinrichtung der betreffenden Art für eine Arbeitsma
schine anzugeben, die mindestens eine exakte Rast des Schie
berelementes während eines Arbeitstaktes ermöglicht und bei
der gleichzeitig die mittlere Drehzahl des Gelenkantriebes
größer oder kleiner als die Drehzahl ist, mit der die An
triebseinrichtung ihrerseits angetrieben wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin
dung gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere
darin, daß die Erzeugung exakter Rasten des Schieberelemen
tes des Gelenkantriebes möglich wird, während gleichzeitig
eine Übersetzung ins Schnelle oder Langsame zwischen der An
triebswelle und der Abtriebswelle des Zwischengetriebes er
möglicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich
nungen, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher
erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen An
triebseinrichtung in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2a exemplarisch einen Stößelweg-Drehwinkel-Verlauf so
wie einen Stößelgeschwindigkeit-Drehwinkel-Verlauf,
Fig. 2b die Wälzkurven eines unrunden Zahnradpaares, mit de
nen das in Fig. 2a dargestellte Bewegungsgesetz er
reicht wird,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä
ßen Antriebseinrichtung in schematischer Seitenan
sicht.
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem das Zwi
schengetriebe zwischen zwei gleichen Ausführungen
des Gelenkantriebes angeordnet ist, die auf ein ge
meinsames Schieberelement wirken.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in
einer vorzugsweisen Ausgestaltung dargestellt, bei der ein
Schieberelement 14, beispielsweise ein Pressenstößel, einer
nicht näher dargestellten Maschine, zum Beispiel einer Pres
se, über einen Kurbeltrieb 13 eine Welle 12 sowie über ein
Zwischengetriebe, welches aus einem Umlaufrädergetriebe 8,
einem Paar unrunder Zahnräder 10, einer Vorgelegewelle 4 so
wie einem Verzweigungsgetriebe 9 mit konstanter Übersetzung
besteht, mit der gleichförmig drehenden Antriebswelle 1 in
Antriebsverbindung steht. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet
ein nicht näher dargestelltes Gestell mit den Bauteilen zur
Führung des Schieberelementes. Die jeweils zu einem Zahn
radpaar 9 bzw. 10 zugehörigen Zahnräder stehen miteinander
permanent in Eingriffsverbindung.
Die Funktion des Zwischengetriebes besteht nun zunächst dar
in, die Antriebsdrehbewegung der Antriebswelle 1, welche zu
gleich eine Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes 8 dar
stellt, mit Hilfe des Verzweigungsgetriebes 9, welches aus
einem drehfest mit der Antriebswelle 1 verbundenen Zahnrad 2
sowie einem drehfest mit der Vorgelegewelle 4 verbundenen
Zahnrad 3 besteht, auf diese Vorgelegewelle 4 zu verzweigen.
Das unrunde Antriebszahnrad 5 des Paares unrunder Zahnräder
10 ist drehfest mit dieser Vorgelegewelle 4 verbunden. Das
mit dem unrunden Antriebszahnrad 5 in Eingriffsverbindung
stehende unrunde Abtriebszahnrad 6 ist drehfest mit der
zweiten Antriebswelle 7 des Umlaufrädergetriebes 8 verbun
den. Im Umlaufrädergetriebe 8 erfolgt die Überlagerung der
Drehbewegungen der Wellen 1 und 7 zur Drehbewegung der Ab
triebswelle 11 des Umlaufrädergetriebes 8, die gleichzeitig
die zur Bewegung des Schieberelements 14 notwendige Kurbel
welle 12 darstellt.
In Fig. 2a sind ein durch das in Fig. 1 beschriebene Ausfüh
rungsbeispiel realisierbarer Stößelweg-Drehwinkel-Verlauf 16
mitsamt des dazugehörigen Stößelgeschwindigkeits-Drehwinkel-Ver
laufs 17 dargestellt. Im besonders gekennzeichneten Be
reich 18 weist der Stößelweg-Drehwinkel-Verlauf 16 einen
exakten Rastbereich auf.
In Fig. 2b sind die Wälzkurven des unrunden Antriebszahnra
des 19 sowie des unrunden Abtriebszahnrades 20 dargestellt,
welche in dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
verwendet werden, um den in Fig. 2a dargestellten Stößelweg-Dreh
winkel-Verlauf zu realisieren. Die Verzahnung der beiden
Zahnräder ist aus Gründen der Vereinfachung nicht darge
stellt. Die Geometrie der Wälzkurven 19 und 20 der unrunden
Zahnräder basiert auf einer Übersetzung i des Verzweigungs
getriebes 9 von -3,9 ins Langsame und auf einer Standüber
setzung i0 des Umlaufrädergetriebes 8 von -1,45. Beim Durch
laufen des Rastbereiches 18 steht der Bereich 21 eines be
stimmten konstanten Wälzkurvenradius der unrunden Antriebs
wälzkurve 19 mit einem entsprechenden Bereich 22 eines ande
ren bestimmten konstanten Wälzkurvenradius der unrunden Ab
triebswälzkurve 20 in Eingriffsverbindung.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Antriebseinrichtung dargestellt. Das Verzwei
gungsgetriebe 9 besteht in diesem Fall aus einem Umschlin
gungsgetriebe, inbesondere aus einem Zahnriemengetriebe,
welches aus der drehfest mit der Antriebswelle 1 verbundenen
Antriebsriemenscheibe 23, der drehfest mit der Vorgelegewel
le 4 verbundenen Abtriebsriemenscheibe 24 und dem Zahnriemen
25 besteht. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise ent
sprechen dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,
wobei das an sich bekannte Umlaufrädergetriebe 8 ohne Aus
wirkung auf die Funktion der erfindungsgemäßen Antriebsein
richtung beispielhaft in anderer Weise aufgebaut ist. Die
Ausbildung des Verzweigungsgetriebes 9 als Umschlingungsge
triebe ist besonders bei kleinen Antriebsdrehmomenten vor
teilhaft.
Fig. 4 zeigt ein drittes vorzugsweises Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Bei Verwendung
von zwei gleichartigen Gelenkantrieben 13, die ein gemeinsa
mes Schieberelement 14 besitzen, ist bei dieser Ausführung
des Zwischengetriebe 27 zwischen den Gelenkantrieben 13 an
geordnet. Diese Anordnung ist besonders bei Pressenantrieben
zweckmäßig. Der weitere prinzipielle Aufbau entspricht der
Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels zu Fig. 1.
Claims (5)
1. Antriebseinrichtung für eine Arbeitsmaschine
mit einem Drehantrieb (26) und
mit mindestens einem Gelenkantrieb (13) für ein trans latorisches Schieberelement, wobei der Gelenkantrieb mit dem Drehantrieb über ein Zwischengetriebe (27) in Antriebsverbindung steht,
und wobei das Zwischengetriebe wenigstens ein Verzwei gungsgetriebe (9) und wenigstens zwei miteinander im Eingriff stehende unrunde Zahnräder (10), die ein peri odisch variierendes Übersetzungsverhältnis aufweisen, und wenigstens ein Umlaufrädergetriebe (8) als Summati onsgetriebe enthält,
und wobei die Schieberbewegung mindestens eine absolute Rast über einen endlich langen Zeitraum der Antriebs drehbewegung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischengetriebe (27) eine mittlere Gesamtüberset zung ungleich Eins, insbesondere eine mittlere Gesamtüber setzung ins Langsame, aufweist und die Periodendauer der un gleichförmigen Übersetzung der unrunden Zahnräder (10) gleich der Periodendauer des Gelenkantriebs ist.
mit einem Drehantrieb (26) und
mit mindestens einem Gelenkantrieb (13) für ein trans latorisches Schieberelement, wobei der Gelenkantrieb mit dem Drehantrieb über ein Zwischengetriebe (27) in Antriebsverbindung steht,
und wobei das Zwischengetriebe wenigstens ein Verzwei gungsgetriebe (9) und wenigstens zwei miteinander im Eingriff stehende unrunde Zahnräder (10), die ein peri odisch variierendes Übersetzungsverhältnis aufweisen, und wenigstens ein Umlaufrädergetriebe (8) als Summati onsgetriebe enthält,
und wobei die Schieberbewegung mindestens eine absolute Rast über einen endlich langen Zeitraum der Antriebs drehbewegung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zwischengetriebe (27) eine mittlere Gesamtüberset zung ungleich Eins, insbesondere eine mittlere Gesamtüber setzung ins Langsame, aufweist und die Periodendauer der un gleichförmigen Übersetzung der unrunden Zahnräder (10) gleich der Periodendauer des Gelenkantriebs ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Antriebsdrehbewegung eine erste Welle (1) eines
im Dreiwellenbetrieb arbeitenden Umlaufrädergetriebes (8)
antreibt und zugleich über ein gleichförmig übersetzendes
Getriebe (9) mit anderer Geschwindigkeit eine parallel zur
ersten Welle angeordnete zweite Welle (4) antreibt, von der
aus das Unrundzahnradgetriebe (10) eine weitere Antriebswel
le (7) des Umlaufrädergetriebes (8) antreibt, wobei die Ab
triebswelle (11) des Umlaufrädergetriebes mit dem Gelenkan
trieb (13) in Antriebsverbindung steht.
3. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrast erzeugt
wird, indem die unrunden Zahnräder bereichsweise ein be
stimmtes konstantes Übersetzungsverhältnis aufweisen, wo
durch im Umlaufrädergetriebe die beiden eingehenden An
triebsbewegungen gegeneinander aufgehoben werden und es zum
Stillstand der Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes kommt.
4. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Standübersetzung
des als Summationsgetriebe verwendeten Umlaufrädergetriebes
zwangsläufig aus der frei gewählten Übersetzung des Verzwei
gungsgetriebes und aus der sinnfällig gewählten mittleren
Übersetzung des Unrundzahnradgetriebes ergibt.
5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß sich die mittlere Ge
samtübersetzung des Zwischengetriebes zwangsläufig aus der
frei gewählten Übersetzung des Verzweigungsgetriebes und aus
der sinnfällig gewählten mittleren Übersetzung des Unrund
zahnradgetriebes ergibt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998115655 DE19815655C2 (de) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Antriebseinrichtung für eine Arbeitsmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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DE19815655A1 true DE19815655A1 (de) | 1999-10-14 |
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Country Status (1)
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DE (1) | DE19815655C2 (de) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
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CN105415730A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-23 | 金丰(中国)机械工业有限公司 | 一种冲床的转动传动机构 |
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1998
- 1998-04-08 DE DE1998115655 patent/DE19815655C2/de not_active Expired - Fee Related
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CN105415730B (zh) * | 2015-12-24 | 2017-08-22 | 金丰(中国)机械工业有限公司 | 一种冲床的转动传动机构 |
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