EP2397315A2 - Drive unit for a punching machine or a press - Google Patents

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EP2397315A2
EP2397315A2 EP11004833A EP11004833A EP2397315A2 EP 2397315 A2 EP2397315 A2 EP 2397315A2 EP 11004833 A EP11004833 A EP 11004833A EP 11004833 A EP11004833 A EP 11004833A EP 2397315 A2 EP2397315 A2 EP 2397315A2
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EP
European Patent Office
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drive
workpiece
plunger
toggle
drive unit
Prior art date
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EP11004833A
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EP2397315B1 (en
EP2397315B8 (en
EP2397315A3 (en
Inventor
Paolo Matassoni
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Andritz Technology and Asset Management GmbH
Original Assignee
Andritz Technology and Asset Management GmbH
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Publication of EP2397315A3 publication Critical patent/EP2397315A3/en
Publication of EP2397315B1 publication Critical patent/EP2397315B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/10—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/10—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
    • B30B1/103—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism operated by screw means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/18—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means

Definitions

  • the subject of this invention is a drive unit for a punching machine or a press for moving a plunger, wherein the plunger movement composed of a Liftweg for removing and approaching the plunger from and to a workpiece and a working stroke for machining the workpiece.
  • the subject of this invention is also a method for processing a workpiece in which the drive unit according to the invention is used.
  • Actuators for the ram of stamping presses or presses are well known, these are usually spindle, eccentric or hydraulic drives. However, embodiments with linear drives are also known. These drives provide for the stroke movement of the plunger.
  • a punching or forming tool is arranged, through which the workpiece processed, for example, punched or formed, is. For this machining process, a considerable pressing force of the plunger is required.
  • the ram must be lifted with the tool from the sheet, so that the machined workpiece can be transported further or a new sheet can be inserted into the punching machine or in the press.
  • the movement of the plunger from and to the workpiece is referred to as a lift path.
  • the actual machining of the workpiece is carried out in the working stroke.
  • a press or a punching machine according to the prior art is shown.
  • the ram is driven by two high-performance spindle drives of high precision. These spindle drives realize here the Liftweg and the working stroke.
  • Such a device has the disadvantage that the processing time for a workpiece is limited by the spindle drive, since a spindle drive can not be operated arbitrarily fast.
  • the processing speed is on the one hand by the spindle drive itself limited, on the other hand, but also by the tool, which must not penetrate any arbitrary speed in the workpiece, otherwise it will be damaged.
  • the invention is therefore based on the object to disclose a drive unit for a stamping press or a press, with a higher production speed than in conventional systems can be realized and in which the drive unit can be better tuned to the working stroke.
  • a novel drive unit for a stamping press or a press wherein the drive unit has a secondary drive and a main drive, wherein the working stroke is performed only by the main drive.
  • the lifting height of the plunger is thus realized by the combination of a power take-off with a main drive.
  • This has the advantage that for the Liftweg mainly the PTO is used, the PTO needed for this only a small drive torque and no complex measuring systems. Thus it is possible to realize a highly dynamic lift stroke.
  • the main drive is used for the actual machining process of the workpiece. Since the PTO primarily takes over the Liftweg, the speed of the main drive can be optimally adapted to the machining process, without the highest possible speed of the main drive is in the foreground.
  • the power take-off on a toggle lever system with upper and lower toggle arms, a toggle joint and a hard stop, the toggle lever are mechanically locked by the hard stop.
  • toggle lever system is actuated via a rack drive or via a spindle drive.
  • These drives have a simple structure and are inexpensive to produce.
  • the toggle lever system can also be actuated by a linear drive.
  • Linear actuators work contact-free and are therefore very wear-resistant.
  • high accelerations and high end speeds can be achieved with linear drives.
  • the main drive is a spindle drive, preferably a servo-driven spindle drive.
  • the spindle drive is freely programmable and takes over the overload protection (current consumption measurement), the ram adjustment, the adjustment of the tool installation height and a part of the lifting height.
  • the plunger is simplified and reduced weight by eliminating the ram adjustment and overload protection. Since the spindle drive can not realize high speeds, the gear ratio and the size of the servomotor can be optimally adapted to the spindle drive. In comparison to conventional eccentric drives, the drive unit according to the invention with spindle drive requires considerably less lubricant.
  • the invention also provides a method for processing a workpiece with a punching machine or a press, wherein a plunger is moved by a Liftweg towards the workpiece and wherein the workpiece is processed by a subsequent working stroke of the plunger.
  • a plunger is moved by a Liftweg towards the workpiece and wherein the workpiece is processed by a subsequent working stroke of the plunger.
  • the Liftweg are essentially carried out by a power take-off and the working stroke by a main drive.
  • the ram can be lowered by a very fast PTO. Thereafter, with the help of the main drive, the actual machining of the workpiece can be performed, this can be done with a lower stroke speed than during the lowering movement.
  • the Liftweg is performed by a toggle lever system with fixed stop. It is advantageous if the toggle lever system is already mechanically locked by the fixed stop before the power stroke is executed for machining the workpiece. This prevents buckling of the toggle lever.
  • FIG. 1 a conventional punching machine or a press is shown.
  • a plunger 5 is guided via plunger guides 4 in a press frame 3.
  • the ram stroke is realized here by a spindle drive, it consists in the present example of two spindles 1, which are each driven by a spindle motor 2.
  • a tool 6 for the machining of a workpiece 8 for example, a sheet attached.
  • the tool 6 may be a punching tool or a forming tool.
  • such a device is used to machine a sheet metal in strip form, wherein, for example, shaped pieces are punched out of the sheet metal. So that the sheet metal strip can be transported further for the subsequent punching or forming process, the tool 6 must be lifted sufficiently high from the sheet metal strip. This movement of the tool 6 from and to the workpiece is referred to as a lift path. In the actual working stroke, the machining of the workpiece 8 takes place.
  • FIG. 2 Now, an embodiment of the drive unit according to the invention for a punching machine or a press is shown. It basically consists of a main drive and a PTO.
  • the main drive is designed here as a spindle drive 20 with a motor 28 and a spindle 21.
  • the spindle eye 22 At the end of the spindle 21 is the spindle eye 22 in which the bolt 23 for connecting the spindle 21 with the plunger 27 (in Fig. 2 not shown) is stored.
  • it is a servo-driven spindle drive 20, which is freely programmable.
  • the auxiliary drive is designed here as a toggle lever system 11.
  • the lifting height of the plunger 27 is realized by the combination of the toggle lever system 11 and the spindle drive 20.
  • the toggle lever system 11 consists essentially of an upper toggle leg 12 and a lower toggle leg 13, which are hinged together via the toggle joint 14.
  • the upper knee lever leg 12 is mounted at the upper end via a head piece bearing pin 10 in a head piece bearing 9.
  • the headstock bearing 9 is fixed to the press frame 30 (in Fig. 2 not shown).
  • the lower toggle leg 13 has at the lower end an adapter plate 19, via which the toggle lever system 11 is connected to the spindle drive 20.
  • the knee lever is actuated via a rack drive.
  • the rack drive consists of a rack motor 16 and a rack 17, via the rack eye 18 with the toggle joint 14th connected is.
  • With the help of the rack and pinion drive 16, 17 of the toggle lever can be bent in a simple manner and istgestreckt.
  • a spindle drive a rotating eccentric drive or a linear drive can be used.
  • the toggle lever system 11 also has a fixed stop 15 against which the toggle leg 12, 13 strike when the toggle lever is extended.
  • the fixed stop is adjusted so that the toggle lever is moved in operation to an angle ⁇ of more than 181 ° before it abuts against the fixed stop 15.
  • the angle ⁇ is the angle which is formed by the upper knee lever leg 12 and the lower knee lever leg 13 on the side of the fixed stop 15. Due to the deflections of the knee lever to over 181 ° ° against the fixed stop 15, this is mechanically locked. Pressing forces exerted by the main drive are thus received via the headstock bearing 9 and the fixed stop 15.
  • Fig. 3 is now a press or a punching machine with two drive units according to the invention Fig. 2 and with a plunger 27, which is guided by plunger guides 25 in the press frame 30 shown.
  • the toggle lever system 11 is here in the maximum bent position.
  • the auxiliary drive is thus at top dead center.
  • the plunger 27 is guided over the plunger guide 25 in the press frame.
  • Fig. 4 is the same device as in Fig. 3 shown, but here is the PTO in the bottom dead center or approximately at the bottom dead center.
  • the knee lever legs 12,13 to the fixed stop 15 form an angle ⁇ of about 181 °.
  • the spindle drives 20 exert a pressing force on the plunger 27 in the direction of the table top 26 for machining a workpiece, the pressing forces occurring on the knee lever legs 12, 13 and the head piece bearing 9 are transmitted to the press frame 30.
  • Part of the press forces is also by the fixed stop 15
  • these forces are relatively low, since the knee lever legs 12, 13 are only in a slightly bent position. It can be seen clearly that no forces can be transmitted to the rack drive 16, 17 by this slight bending of the knee lever legs 12, 13 and by the concern of the knee lever to the fixed stop 15.
  • Noise emissions caused by the stop of the knee lever legs 12, 13 on the stop surface 24 of the fixed stop 15 can be reduced by a cutting impact damping, by elastomeric elements or by gas pressure shock absorbers.
  • the auxiliary drive is used to move the plunger 27 in Liftweg, in addition, the complete drive system can be compensated by ram weight compensation cylinder.
  • the power take-off only needs to have a small drive torque and does not require complex measuring systems. Thus, it is possible to realize a high dynamic lift stroke with low cost and simple parts.
  • the main drive for the actual forming or punching movement of the plunger 27 can be actuated. Since the knee lever legs 12, 13 are supported in an angular position of more than 181 ° on the fixed stop 15, the system is mechanically locked and the high caused by the main drive pressing forces can not lead to buckling of the toggle leg 12, 13.
  • the complete combination drive can be pre-assembled and available as a service part. In the event of a breakdown, the defective system with the service part can be exchanged and repaired without much effort on the part of the demo.
  • the position and amount of the drive units according to the invention consisting of main and auxiliary drive can be freely selected in a stamping machine or a press. It is structurally conceivable to integrate the drive unit as a single drive or as a two-, three-, four- or five-speed drive, since the system can be realized as a transverse or longitudinal drive.
  • the invention results in addition to the lead time reduction and cost advantages, since no complexed parts are needed.
  • the production and assembly are easy.
  • the header complexity is reduced to a minimum, also can be realized a lower overall height of the stamping presses or presses.
  • the embodiments shown in the drawings represent only a preferred embodiment of the invention.
  • the invention also includes other embodiments in which, for example, instead of the spindle drive 20, a hydraulic drive is used as the main drive.
  • the auxiliary drive can be realized as a centric single drive or as a double executed external drive.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

The unit has a main drive designed as a spindle drive (20) for implementing pressure stroke in the unit, and an auxiliary drive comprising a knee lever system with an upper knee lever side piece (12), lower knee lever side piece (13), knee lever joint (14) and a fixed stopper (15). The lever side pieces are mechanically blocked by a fixed stopper (15). The knee lever system is actuated via a linear drive, toothed rod drives (16, 17) or spindle drive. The lever side pieces form an angle of above 181 degree on a side that faces the fixed stopper. An independent claim is also included for a method for processing a workpiece.

Description

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet eine Antriebseinheit für einen Stanzautomat oder eine Presse zum Bewegen eines Stößels, wobei sich die Stößelbewegung aus einem Liftweg zum Entfernen und Annähern des Stößel von und zu einem Werkstück und aus einem Arbeitshub zum Bearbeiten des Werkstücks zusammensetzt.The subject of this invention is a drive unit for a punching machine or a press for moving a plunger, wherein the plunger movement composed of a Liftweg for removing and approaching the plunger from and to a workpiece and a working stroke for machining the workpiece.

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes bei dem die erfindungsgemäße Antriebseinheit verwendet wird.The subject of this invention is also a method for processing a workpiece in which the drive unit according to the invention is used.

Antriebe für den Stößel von Stanzautomaten oder Pressen sind hinlänglich bekannt, es handelt sich dabei meist um Spindel-, Exzenter- oder hydraulische Antriebe. Es sind aber auch Ausführungsformen mit Linearantrieben bekannt. Diese Antriebe sorgen für die Hubbewegung des Stößels. Am Stößel ist ein Stanz- oder Umformwerkzeug angeordnet, durch das das Werkstück bearbeitet, zum Beispiel gestanzt oder umgeformt, wird. Für diesen Bearbeitungsvorgang ist eine erhebliche Presskraft des Stößels erforderlich. Andererseits muss der Stößel mit dem Werkzeug vom Blech abgehoben werden, damit das bearbeitete Werkstück weitertransportiert werden kann oder ein neues Blech in den Stanzautomaten bzw. in die Presse eingelegt werden kann. Die Bewegung des Stößels vom und zum Werkstück wird als Liftweg bezeichnet. Die eigentliche Bearbeitung des Werkstücks wird im Arbeitshub ausgeführt.Actuators for the ram of stamping presses or presses are well known, these are usually spindle, eccentric or hydraulic drives. However, embodiments with linear drives are also known. These drives provide for the stroke movement of the plunger. On the plunger, a punching or forming tool is arranged, through which the workpiece processed, for example, punched or formed, is. For this machining process, a considerable pressing force of the plunger is required. On the other hand, the ram must be lifted with the tool from the sheet, so that the machined workpiece can be transported further or a new sheet can be inserted into the punching machine or in the press. The movement of the plunger from and to the workpiece is referred to as a lift path. The actual machining of the workpiece is carried out in the working stroke.

Für den Arbeitshub ist eine wesentlich stärkere Antriebsleistung erforderlich als für den Liftweg.For the working stroke a much stronger drive power is required than for the Liftweg.

In Fig. 1 ist eine Presse bzw. ein Stanzautomat nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Antrieb des Stößels erfolgt über zwei leistungsstarke Spindelantriebe hoher Präzision. Diese Spindelantriebe realisieren hier den Liftweg und den Arbeitshub. Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Bearbeitungszeit für ein Werkstück durch den Spindelantrieb begrenzt wird, da ein Spindelantrieb nicht beliebig schnell betrieben werden kann. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit wird einerseits durch den Spindelantrieb selbst begrenzt, andererseits aber auch durch das Werkzeug, welches nicht beliebig schnell in das Werkstück eindringen darf, da es sonst beschädigt wird.In Fig. 1 a press or a punching machine according to the prior art is shown. The ram is driven by two high-performance spindle drives of high precision. These spindle drives realize here the Liftweg and the working stroke. Such a device has the disadvantage that the processing time for a workpiece is limited by the spindle drive, since a spindle drive can not be operated arbitrarily fast. The processing speed is on the one hand by the spindle drive itself limited, on the other hand, but also by the tool, which must not penetrate any arbitrary speed in the workpiece, otherwise it will be damaged.

Darüber hinaus wird auch in anderen herkömmlichen Stanzautomaten und Pressen eine Antriebseinheit für die Bewegung des Stößels verwendet, die eigentlich für den reinen Liftweg überdimensioniert ist.In addition, in other conventional stamping presses and presses, a drive unit for the movement of the plunger is used, which is actually oversized for the pure Liftweg.

Oft wird ein großer Gesamthub des Stößels gefordert, diese große Verfahrbarkeit des Stößels wirkt sich jedoch ungünstig auf die Konstruktion des Stößelantriebes aus. Beispielsweise reduziert sich durch einen höheren Stößelhub die Knicksteifigkeit der Gewindespindel eines Spindelantriebes.Often, a large total stroke of the plunger is required, but this great movability of the plunger has an unfavorable effect on the construction of the plunger drive. For example, reduces the buckling stiffness of the threaded spindle of a spindle drive by a higher ram stroke.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit für einen Stanzautomaten oder eine Presse zu offenbaren, mit der eine höhere Produktionsgeschwindigkeit als bei herkömmlichen Anlagen realisiert werden kann und bei der die Antriebseinheit besser auf den Arbeitshub abgestimmt werden kann.The invention is therefore based on the object to disclose a drive unit for a stamping press or a press, with a higher production speed than in conventional systems can be realized and in which the drive unit can be better tuned to the working stroke.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine neuartige Antriebseinheit für einen Stanzautomaten oder eine Presse, wobei die Antriebseinheit einen Nebenantrieb und einen Hauptantrieb aufweist, wobei der Arbeitshub nur durch den Hauptantrieb ausgeführt wird.This object is achieved by a novel drive unit for a stamping press or a press, wherein the drive unit has a secondary drive and a main drive, wherein the working stroke is performed only by the main drive.

Die Hubhöhe des Stößels wird also durch die Kombination eines Nebenantriebes mit einem Hauptantrieb realisiert. Dies hat den Vorteil, dass für den Liftweg vorwiegend der Nebenantrieb verwendet wird, der Nebenantrieb benötigt dafür nur noch ein kleines Antriebsmoment und keine aufwendigen Messsysteme. Somit ist es möglich einen hochdynamischen Lifthub zu realisieren.The lifting height of the plunger is thus realized by the combination of a power take-off with a main drive. This has the advantage that for the Liftweg mainly the PTO is used, the PTO needed for this only a small drive torque and no complex measuring systems. Thus it is possible to realize a highly dynamic lift stroke.

Der Hauptantrieb wird für den eigentlichen Bearbeitungsvorgang des Werkstückes verwendet. Da der Nebenantrieb primär den Liftweg übernimmt, kann die Geschwindigkeit des Hauptantriebes optimal auf den Bearbeitungsvorgang abgestimmt werden, ohne dass dabei eine möglichst hohe Geschwindigkeit des Hauptantriebes im Vordergrund steht.The main drive is used for the actual machining process of the workpiece. Since the PTO primarily takes over the Liftweg, the speed of the main drive can be optimally adapted to the machining process, without the highest possible speed of the main drive is in the foreground.

Vorzugsweise weist der Nebenantrieb ein Kniehebelsystem mit oberen und unteren Kniehebelschenkeln, einem Kniehebelgelenk und einem Festanschlag auf, wobei die Kniehebel durch den Festanschlag mechanisch arretierbar sind.Preferably, the power take-off on a toggle lever system with upper and lower toggle arms, a toggle joint and a hard stop, the toggle lever are mechanically locked by the hard stop.

Durch die mechanische Arretierung des Kniehebelsystems werden die während der Bearbeitung auftretenden Presskräfte durch den Festanschlag und die Kopfstücklagerstelle des oberen Kniehebels aufgenommen. Die Antriebseinheit für den Nebenantrieb wird dabei nicht belastet. Somit ist es möglich, einen hochdynamischen Lifthub mit niedrigen Kosten und einfachen Teilen zu realisieren.Due to the mechanical locking of the toggle lever system, the pressing forces occurring during machining are absorbed by the fixed stop and the headpiece bearing point of the upper toggle lever. The drive unit for the auxiliary drive is not loaded. Thus, it is possible to realize a high dynamic lift stroke with low cost and easy parts.

Für das Kniehebelsystem sind keine aufwendigen Dreh- und Schleifteile erforderlich (Exzenterwellenlagerung, Exzenterwelle, Hubverstellung usw....).For the toggle lever system no elaborate turning and grinding parts are required (eccentric shaft bearing, eccentric shaft, stroke adjustment, etc ...).

Es ist vorteilhaft, wenn das Kniehebelsystem über einen Zahnstangenantrieb oder über einen Spindelantrieb betätigt wird. Diese Antriebe weisen einen einfachen Aufbau auf und sind kostengünstig herstellbar.It is advantageous if the toggle lever system is actuated via a rack drive or via a spindle drive. These drives have a simple structure and are inexpensive to produce.

Das Kniehebelsystem kann aber auch durch einen Linearantrieb betätig werden. Linearantriebe arbeiten berührungslos und sind daher sehr verschleißarm, außerdem lassen sich mit Linearantrieben hohe Beschleunigungen und hohe Endgeschwindigkeiten realisieren.The toggle lever system can also be actuated by a linear drive. Linear actuators work contact-free and are therefore very wear-resistant. In addition, high accelerations and high end speeds can be achieved with linear drives.

Es ist sinnvoll, wenn der obere und der untere Kniehebelschenkel auf der zum Festanschlag zugewandten Seite einen Winkel von über 181° bilden, wenn die Kniehebelschenkel am Festanschlag anschlagen, da dadurch das Kniehebelsystem automatisch arretiert ist.It makes sense if the upper and lower toggle leg on the side facing the fixed stop form an angle of over 181 °, when the toggle leg abut against the fixed stop, as this automatically locks the toggle lever system.

Es ist günstig, wenn der Hauptantrieb ein Spindelantrieb ist, vorzugsweise ein servoangetriebener Spindelantrieb. Dadurch ist der Spindelantrieb frei programmierbar und übernimmt die Überlastsicherung (Stromaufnahmemessung), die Stößelverstellung, die Einstellung der Werkzeugeinbauhöhe und einen Teil der Hubhöhe. Der Stößel wird durch den Wegfall der Stößelverstellung und der Überlastsicherung vereinfacht und gewichtsreduziert. Da der Spindelantrieb keine hohen Geschwindigkeiten zu realisieren hat, kann das Übersetzungsverhältnis und die Servomotorengröße optimal auf den Spindelantrieb angepasst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Exzenterantrieben benötigt die erfindungsgemäße Antriebseinheit mit Spindelantrieb erheblich weniger Schmiermittel.It is advantageous if the main drive is a spindle drive, preferably a servo-driven spindle drive. Thus, the spindle drive is freely programmable and takes over the overload protection (current consumption measurement), the ram adjustment, the adjustment of the tool installation height and a part of the lifting height. The plunger is simplified and reduced weight by eliminating the ram adjustment and overload protection. Since the spindle drive can not realize high speeds, the gear ratio and the size of the servomotor can be optimally adapted to the spindle drive. In comparison to conventional eccentric drives, the drive unit according to the invention with spindle drive requires considerably less lubricant.

Außerdem reduziert sich die Länge der Gewindespindel des Hauptantriebes um den Teil des Kniehebelweges, dies erhöht die Knicksteifigkeit des Hauptantriebes.In addition, reduces the length of the threaded spindle of the main drive to the part of the toggle lever path, this increases the buckling resistance of the main drive.

Gegenstand der Erfindung bildet auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes mit einem Stanzautomat oder einer Presse, wobei ein Stößel durch einen Liftweg zum Werkstück hin bewegt wird und wobei das Werkstück durch einen anschließenden Arbeitshub des Stößels bearbeitet wird. Erfindungsgemäß werden der Liftweg im Wesentlichen durch einen Nebenantrieb und der Arbeitshub durch einen Hauptantrieb ausgeführt.The invention also provides a method for processing a workpiece with a punching machine or a press, wherein a plunger is moved by a Liftweg towards the workpiece and wherein the workpiece is processed by a subsequent working stroke of the plunger. According to the Liftweg are essentially carried out by a power take-off and the working stroke by a main drive.

Der Stößel kann dabei durch einen sehr schnellen Nebenantrieb abgesenkt werden. Danach kann mit Hilfe des Hauptantriebes die eigentliche Bearbeitung des Werkstücks durchgeführt werden, dies kann mit einer geringeren Hubgeschwindigkeit als während der Absenkbewegung durchgeführt werden.The ram can be lowered by a very fast PTO. Thereafter, with the help of the main drive, the actual machining of the workpiece can be performed, this can be done with a lower stroke speed than during the lowering movement.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Liftweg durch ein Kniehebelsystem mit Festanschlag ausgeführt. Dabei ist es günstig, wenn das Kniehebelsystem bereits durch den Festanschlag mechanisch arretiert ist, bevor der Arbeitshub zur Bearbeitung des Werkstücks ausgeführt wird. Dadurch wird ein Einknicken des Kniehebels verhindert.Preferably, in the method according to the invention the Liftweg is performed by a toggle lever system with fixed stop. It is advantageous if the toggle lever system is already mechanically locked by the fixed stop before the power stroke is executed for machining the workpiece. This prevents buckling of the toggle lever.

Es ist auch möglich, wenn nach der Bearbeitung des Werkstückes für den Rückhub des Stößels der Nebenantrieb und der Hauptantrieb gleichzeitig betätigt werden, um den Stößel vom Werkstück zu entfernen. Die Gesamtbewegung des Stößels vom Werkstück weg ist somit schneller als die Gesamtstößelbewegung zum Werkstück. Die Bearbeitungszeit pro Werkstück kann dadurch erheblich verringert werden.It is also possible if after the machining of the workpiece for the return stroke of the ram of the power take-off and the main drive are operated simultaneously to remove the plunger from the workpiece. The Total movement of the plunger away from the workpiece is thus faster than the total plunger movement to the workpiece. The processing time per workpiece can be significantly reduced.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Presse bzw. einen Stanzautomat mit Spindelantrieb nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit, bei der beispielhaft der Nebenantrieb über ein Kniehebelsystem und der Hauptantrieb über einen Spindelantrieb realisiert wurde;
  • Fig. 3 eine Presse oder einen Stanzautomaten mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit aus Fig. 2, wobei sich der Nebenantrieb im oberen Totpunkt befindet;
  • Fig. 4 eine Presse oder einen Stanzautomaten mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit aus Fig. 2, wobei sich der Nebenantrieb im unteren Totpunkt befindet;
In the following the invention will be described with reference to drawings. Show it:
  • Fig. 1 a press or a punching machine with spindle drive according to the prior art;
  • Fig. 2 a schematic perspective view of a drive unit according to the invention, in which, for example, the auxiliary drive has been implemented via a toggle lever system and the main drive via a spindle drive;
  • Fig. 3 a press or a stamping machine with the drive unit according to the invention Fig. 2 with the PTO at top dead center;
  • Fig. 4 a press or a stamping machine with the drive unit according to the invention Fig. 2 with the PTO at bottom dead center;

In Figur 1 ist ein herkömmlicher Stanzautomat bzw. eine Presse dargestellt. Dabei wird ein Stößel 5 über Stößelführungen 4 in einem Pressengestell 3 geführt. Der Stößelhub wird hier durch einen Spindelantrieb realisiert, er besteht im vorliegenden Beispiel aus zwei Spindeln 1, die jeweils über einen Spindelmotor 2 angetrieben werden. Am Stößel 5 ist ein Werkzeug 6 für die Bearbeitung eines Werkstückes 8, beispielsweise eines Blechs, befestigt. Unter dem Werkstück 8 befindet sich eine Tischplatte 7, die fest mit dem Pressengestell 3 verbunden ist. Bei dem Werkzeug 6 kann es sich um ein Stanzwerkzeug oder um ein Umformwerkzeug handeln.In FIG. 1 a conventional punching machine or a press is shown. In this case, a plunger 5 is guided via plunger guides 4 in a press frame 3. The ram stroke is realized here by a spindle drive, it consists in the present example of two spindles 1, which are each driven by a spindle motor 2. On the plunger 5 is a tool 6 for the machining of a workpiece 8, for example, a sheet attached. Below the workpiece 8 is a table top 7, which is firmly connected to the press frame 3. The tool 6 may be a punching tool or a forming tool.

Meist wird mit derartigen Vorrichtungen ein Blech in Bandform bearbeitet, wobei beispielsweise Formstücke aus dem Blech ausgestanzt werden. Damit das Blechband für den nachfolgenden Stanz- oder Umformvorgang weitertransportiert werden kann, muss das Werkzeug 6 genügend hoch vom Blechband abgehoben werden. Diese Bewegung des Werkzeugs 6 vom und zum Werkstück wird als Liftweg bezeichnet. Im eigentlichen Arbeitshub erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks 8.In most cases, such a device is used to machine a sheet metal in strip form, wherein, for example, shaped pieces are punched out of the sheet metal. So that the sheet metal strip can be transported further for the subsequent punching or forming process, the tool 6 must be lifted sufficiently high from the sheet metal strip. This movement of the tool 6 from and to the workpiece is referred to as a lift path. In the actual working stroke, the machining of the workpiece 8 takes place.

In Fig. 2 ist nun eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für einen Stanzautomat oder eine Presse dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Hauptantrieb und einem Nebenantrieb. Der Hauptantrieb ist hier als Spindelantrieb 20 mit einem Motor 28 und mit einer Spindel 21 ausgeführt. Am Ende der Spindel 21 befindet sich das Spindelauge 22 in dem der Bolzen 23 zur Verbindung der Spindel 21 mit dem Stößel 27 (in Fig. 2 nicht dargestellt) gelagert ist.In Fig. 2 Now, an embodiment of the drive unit according to the invention for a punching machine or a press is shown. It basically consists of a main drive and a PTO. The main drive is designed here as a spindle drive 20 with a motor 28 and a spindle 21. At the end of the spindle 21 is the spindle eye 22 in which the bolt 23 for connecting the spindle 21 with the plunger 27 (in Fig. 2 not shown) is stored.

Vorzugsweise handelt es sich um einen servoangetriebenen Spindelantrieb 20, der frei programmierbar ist.Preferably, it is a servo-driven spindle drive 20, which is freely programmable.

Der Nebenantrieb ist hier als Kniehebelsystem 11 ausgeführt. Die Hubhöhe des Stößels 27 wird durch die Kombination des Kniehebelsystems 11 und des Spindelantriebs 20 realisiert. Das Kniehebelsystem 11 besteht im Wesentlichen aus einem oberen Kniehebelschenkel 12 und einem unteren Kniehebelschenkel 13, die miteinander über das Kniehebelgelenk 14 gelenkig verbunden sind. Der obere Kniehebelschenkel 12 ist am oberen Ende über einen Kopfstücklagerbolzen 10 in einem Kopfstücklager 9 gelagert. Das Kopfstücklager 9 ist fest mit dem Pressengestell 30 (in Fig. 2 nicht dargestellt) verbunden.The auxiliary drive is designed here as a toggle lever system 11. The lifting height of the plunger 27 is realized by the combination of the toggle lever system 11 and the spindle drive 20. The toggle lever system 11 consists essentially of an upper toggle leg 12 and a lower toggle leg 13, which are hinged together via the toggle joint 14. The upper knee lever leg 12 is mounted at the upper end via a head piece bearing pin 10 in a head piece bearing 9. The headstock bearing 9 is fixed to the press frame 30 (in Fig. 2 not shown).

Der untere Kniehebelschenkel 13 weist am unteren Ende eine Adapterplatte 19 auf, über die das Kniehebelsystem 11 mit dem Spindelantrieb 20 verbunden ist. Der Kniehebel wird über einen Zahnstangenantrieb betätigt. Der Zahnstangenantrieb besteht aus einem Zahnstangenmotor 16 und einer Zahnstange 17, die über das Zahnstangenauge 18 mit dem Kniehebelgelenk 14 verbunden ist. Mit Hilfe des Zahnstangenantriebes 16, 17 kann der Kniehebel in einfacher Art und Weise abgeknickt und durchgestreckt werden. Selbstverständlich kann aber an Stelle des Zahnstangenantriebes 16, 17 auch ein Spindelantrieb, ein rotierende Exzenterantrieb oder ein Linearantrieb verwendet werden.The lower toggle leg 13 has at the lower end an adapter plate 19, via which the toggle lever system 11 is connected to the spindle drive 20. The knee lever is actuated via a rack drive. The rack drive consists of a rack motor 16 and a rack 17, via the rack eye 18 with the toggle joint 14th connected is. With the help of the rack and pinion drive 16, 17 of the toggle lever can be bent in a simple manner and durchgestreckt. Of course, but instead of the rack drive 16, 17, a spindle drive, a rotating eccentric drive or a linear drive can be used.

Das Kniehebelsystem 11 weist außerdem einen Festanschlag 15 auf, gegen den die Kniehebelschenkel 12, 13 anschlagen, wenn der Kniehebel durchgestreckt wird. Der Festanschlag ist so eingestellt, dass der Kniehebel im Betrieb auf einen Winkel α von über 181 ° bewegt wird, bevor er gegen den Festanschlag 15 anschlägt. Als Winkel α wird dabei der Winkel gemeint, der durch den oberen Kniehebelschenkel 12 und den unteren Kniehebelschenkel 13 auf der Seite des Festanschlages 15 gebildet wird. Durch die Auslenkungen des Kniehebels auf über 181° ° gegen den Festanschlag 15, wird dieser mechanisch arretiert. Durch den Hauptantrieb ausgeübte Presskräfte werden so über das Kopfstücklager 9 und den Festanschlag 15 aufgenommen.The toggle lever system 11 also has a fixed stop 15 against which the toggle leg 12, 13 strike when the toggle lever is extended. The fixed stop is adjusted so that the toggle lever is moved in operation to an angle α of more than 181 ° before it abuts against the fixed stop 15. The angle α is the angle which is formed by the upper knee lever leg 12 and the lower knee lever leg 13 on the side of the fixed stop 15. Due to the deflections of the knee lever to over 181 ° ° against the fixed stop 15, this is mechanically locked. Pressing forces exerted by the main drive are thus received via the headstock bearing 9 and the fixed stop 15.

In Fig. 3 ist nun eine Presse oder ein Stanzautomat mit zwei erfindungsgemäßen Antriebseinheiten aus Fig. 2 und mit einem Stößel 27, der durch Stößelführungen 25 im Pressengestell 30 geführt wird, dargestellt. Das Kniehebelsystem 11 befindet sich hier in der maximal abgeknickten Position. Der Nebenantrieb befindet sich also im oberen Totpunkt. Der Stößel 27 wird über die Stößelführung 25 im Pressengestell geführt.In Fig. 3 is now a press or a punching machine with two drive units according to the invention Fig. 2 and with a plunger 27, which is guided by plunger guides 25 in the press frame 30 shown. The toggle lever system 11 is here in the maximum bent position. The auxiliary drive is thus at top dead center. The plunger 27 is guided over the plunger guide 25 in the press frame.

In Fig. 4 ist die gleiche Vorrichtung wie in Fig. 3 dargestellt, jedoch befindet sich hier der Nebenantrieb im unteren Totpunkt bzw. annähernd im unteren Totpunkt. In dieser Position schlagen die Kniehebelschenkel 12,13 an den Festanschlag 15 an und bilden einen Winkel α von über 181°. Wenn nun die Spindelantriebe 20 zur Bearbeitung eines Werkstücks eine Presskraft auf den Stößel 27 in Richtung der Tischplatte 26 ausüben, werden die auftretenden Presskräfte über die Kniehebelschenkel 12, 13 und die Kopfstücklager 9 auf das Pressengestell 30 übertragen. Ein Teil der Presskräfte wird auch durch den Festanschlag 15 aufgenommen, diese Kräfte sind jedoch verhältnismäßig gering, da sich die Kniehebelschenkel 12, 13 nur in einer leicht abgeknickten Position befinden. Man erkennt deutlich, das durch diese leichte Abknickung der Kniehebelschenkel 12, 13 und durch das Anliegen der Kniehebel an den Festanschlag 15 keinerlei Kräfte auf den Zahnstangenantrieb 16, 17 übertragen werden können.In Fig. 4 is the same device as in Fig. 3 shown, but here is the PTO in the bottom dead center or approximately at the bottom dead center. In this position, the knee lever legs 12,13 to the fixed stop 15 and form an angle α of about 181 °. Now, if the spindle drives 20 exert a pressing force on the plunger 27 in the direction of the table top 26 for machining a workpiece, the pressing forces occurring on the knee lever legs 12, 13 and the head piece bearing 9 are transmitted to the press frame 30. Part of the press forces is also by the fixed stop 15 However, these forces are relatively low, since the knee lever legs 12, 13 are only in a slightly bent position. It can be seen clearly that no forces can be transmitted to the rack drive 16, 17 by this slight bending of the knee lever legs 12, 13 and by the concern of the knee lever to the fixed stop 15.

Schallemissionen, die durch den Anschlag der Kniehebelschenkel 12, 13 an die Anschlagfläche 24 des Festanschlages 15 entstehen, können durch eine Schnittschlagdämpfung, durch Elastomerelemente oder durch Gasdruckstoßdämpfer reduziert werden.Noise emissions caused by the stop of the knee lever legs 12, 13 on the stop surface 24 of the fixed stop 15 can be reduced by a cutting impact damping, by elastomeric elements or by gas pressure shock absorbers.

Im Betrieb wird der Nebenantrieb zur Bewegung des Stößels 27 im Liftweg benutzt, zusätzlich kann das komplette Antriebssystem durch Stößelgewichtsausgleichzylinder ausgeglichen sein. Der Nebenantrieb muss nur noch über ein kleines Antriebsmoment verfügen und benötigt keine aufwendigen Meßsysteme. Somit ist es möglich einen hochdynamischen Lifthub mit niedrigen Kosten und einfachen Teilen zu realisieren.In operation, the auxiliary drive is used to move the plunger 27 in Liftweg, in addition, the complete drive system can be compensated by ram weight compensation cylinder. The power take-off only needs to have a small drive torque and does not require complex measuring systems. Thus, it is possible to realize a high dynamic lift stroke with low cost and simple parts.

Sobald sich der Nebenantrieb im unteren Totpunkt befindet, kann der Hauptantrieb für die eigentliche Umform- oder Stanzbewegung des Stößels 27 betätigt werden. Da sich die Kniehebelschenkel 12, 13 in einer Winkelposition von über 181° am Festanschlag 15 abstützen, ist das System mechanisch arretiert und die hohen durch den Hauptantrieb hervorgerufenen Presskräfte können nicht zu einem Einknicken der Kniehebelschenkel 12, 13 führen.Once the PTO is at bottom dead center, the main drive for the actual forming or punching movement of the plunger 27 can be actuated. Since the knee lever legs 12, 13 are supported in an angular position of more than 181 ° on the fixed stop 15, the system is mechanically locked and the high caused by the main drive pressing forces can not lead to buckling of the toggle leg 12, 13.

Durch dieses Zusammenspiel von Lifthub und Arbeitshub ist es möglich, den Vorteil einer hochdynamischen Presse mit der Präzision einer spindelgetriebenen Trayout Presse zu kombinieren.Through this interaction of lift stroke and working stroke, it is possible to combine the advantage of a highly dynamic press with the precision of a spindle-driven tray-out press.

Beim Rückhub des Stößels 27 können der Hauptantrieb und der Nebenantrieb gleichzeitig betrieben werden, dadurch benötigt der Stößel 27 für den Rückhub weniger Zeit als für den Senkhub, dadurch können pro Zeiteinheit mehr Teile bearbeitet werden.During the return stroke of the plunger 27 of the main drive and the PTO can be operated simultaneously, thereby requires the plunger 27 for the return stroke less time than for the lowering stroke, thus more parts can be processed per time unit.

Der komplette Kombinationsantrieb kann vormontiert und als Serviceteil vorrätig sein. Im Fall einer Havarie kann das defekte System mit dem Serviceteil ohne großen Demotageaufwand getauscht und instand gesetzt werden.The complete combination drive can be pre-assembled and available as a service part. In the event of a breakdown, the defective system with the service part can be exchanged and repaired without much effort on the part of the demo.

Die Position und Menge der erfindungsgemäßen Antriebseinheiten bestehend aus Haupt- und Nebenantrieb kann in einem Stanzautomaten oder einer Presse frei gewählt werden. Es ist konstruktiv vorstellbar die Antriebseinheit als Singleantrieb oder als Zwei-, Drei-, Vier- oder Fünffachantrieb zu integrieren, da das System als Quer- oder Längsantrieb realisierbar ist.The position and amount of the drive units according to the invention consisting of main and auxiliary drive can be freely selected in a stamping machine or a press. It is structurally conceivable to integrate the drive unit as a single drive or as a two-, three-, four- or five-speed drive, since the system can be realized as a transverse or longitudinal drive.

Durch die Erfindung ergeben sich neben der Durchlaufzeitensenkung auch Kostenvorteile, da keine hockkomplexen Teile benötigt werden. Die Fertigung und die Montage gestalten sich einfach. Die Kopfstückkomplexität wird auf ein Minimum reduziert, außerdem lässt sich eine geringere Bauhöhe der Stanzautomaten bzw. Pressen realisieren.The invention results in addition to the lead time reduction and cost advantages, since no complexed parts are needed. The production and assembly are easy. The header complexity is reduced to a minimum, also can be realized a lower overall height of the stamping presses or presses.

Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar. Die Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, bei denen beispielsweise anstelle des Spindelantriebes 20 ein hydraulischer Antrieb als Hauptantrieb verwendet wird. Der Nebenantrieb kann als zentrischer Einzelantrieb oder als zweifach ausgeführter Außenantrieb realisiert werden.The embodiments shown in the drawings represent only a preferred embodiment of the invention. The invention also includes other embodiments in which, for example, instead of the spindle drive 20, a hydraulic drive is used as the main drive. The auxiliary drive can be realized as a centric single drive or as a double executed external drive.

Claims (10)

Antriebseinheit für einen Stanzautomat oder eine Presse zum Bewegen eines Stößels (27), wobei sich die Stößelbewegung aus einem Liftweg zum Entfernen und Annähern des Stößel (27) von und zu einem Werkstück und aus einem Arbeitshub zum Bearbeiten des Werkstücks zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Nebenantrieb und einen Hauptantrieb aufweist, wobei der Arbeitshub nur durch den Hauptantrieb ausgeführt wird.Drive unit for a punching press or a press for moving a plunger (27), wherein the plunger movement of a Liftweg for removing and approaching the plunger (27) from and to a workpiece and a working stroke for machining the workpiece composed, characterized in that the drive unit has a power take-off and a main drive, wherein the power stroke is performed only by the main drive. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenantrieb ein Kniehebelsystem (11) mit oberen und unteren Kniehebelschenkeln (12, 13), einem Kniehebelgelenk (14) und einem Festanschlag (15) aufweist, wobei die Kniehebel (12, 13) durch den Festanschlag (15) mechanisch arretierbar sind.Drive unit according to claim 1, characterized in that the auxiliary drive has a toggle system (11) with upper and lower toggle arms (12, 13), a toggle joint (14) and a fixed stop (15), wherein the toggle levers (12, 13) through the Fixed stop (15) are mechanically locked. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniehebelsystem (11) über einen Zahnstangenantrieb (16, 17) oder über einen Spindelantrieb betätigt wird.Drive unit according to claim 2, characterized in that the toggle lever system (11) via a rack drive (16, 17) or via a spindle drive is actuated. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniehebelsystem (11) über einen Linearantrieb betätigt wird.Drive unit according to claim 2, characterized in that the toggle lever system (11) is actuated via a linear drive. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere Kniehebelschenkel (12, 13) auf der zum Festanschlag (15) zugewandten Seite einen Winkel α von über 181° bilden, wenn die Kniehebelschenkel (12, 13) am Festanschlag (15) anschlagen, sodass dadurch das Kniehebesystem (11) mechanisch arretiert ist.Drive unit according to one of claims 2 to 4, characterized in that the upper and the lower toggle leg (12, 13) form on the side facing the fixed stop (15) an angle α of more than 181 °, when the toggle lever legs (12, 13) to the fixed stop (15) strike, so that the knee lifting system (11) is mechanically locked. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantrieb ein Spindelantrieb (20) ist.Drive unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the main drive is a spindle drive (20). Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes mit einem Stanzautomat oder einer Presse, wobei ein Stößel (27) durch einen Liftweg zum Werkstück hin bewegt wird und wobei das Werkstück durch einen anschließenden Arbeitshub des Stößels (27) bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Liftweg im Wesentlichen durch einen Nebenantrieb und der Arbeitshub durch einen Hauptantrieb ausgeführt wird.A method of machining a workpiece with a stamping press or a press, wherein a plunger (27) is moved towards the workpiece by a lift path and wherein the workpiece is machined by a subsequent working stroke of the plunger (27), characterized in that the lifter path substantially by a power take-off and the power stroke is performed by a main drive. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Liftweg durch ein Kniehebelsystem (11) mit Festanschlag (15) ausgeführt wird.A method according to claim 7, characterized in that the Liftweg is executed by a toggle lever system (11) with fixed stop (15). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniehebelsystem (11) durch den Festanschlag (15) mechanisch arretiert ist, bevor der Arbeitshub zur Bearbeitung des Werkstücks ausgeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the toggle lever system (11) is mechanically locked by the fixed stop (15) before the power stroke is carried out for machining the workpiece. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bearbeitung des Werkstückes der Nebenantrieb und der Hauptantrieb gleichzeitig betätigt werden, um den Stößel (27) vom Werkstück zu entfernen.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that after the machining of the workpiece, the auxiliary drive and the main drive are operated simultaneously to remove the plunger (27) from the workpiece.
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