WO2010009694A2 - Antriebssystem einer umformpresse - Google Patents

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WO2010009694A2
WO2010009694A2 PCT/DE2009/000913 DE2009000913W WO2010009694A2 WO 2010009694 A2 WO2010009694 A2 WO 2010009694A2 DE 2009000913 W DE2009000913 W DE 2009000913W WO 2010009694 A2 WO2010009694 A2 WO 2010009694A2
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press
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Uwe Darr
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Müller Weingarten AG
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    • 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
    • B30B1/26—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 cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18208—Crank, pitman, and slide
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    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18056—Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18248—Crank and slide

Definitions

  • the invention relates to a drive system of a multi-point forming press with the features of the preamble of claim 1.
  • a pressing device with a pressure point in which a directly arranged on the eccentric shaft direct drive in the form of a frequency-controlled three-phase motor controls the movement of the plunger via a connecting rod.
  • An arrangement of this direct drive in the overall structure of the press, especially in large presses with multiple pressure points is not disclosed.
  • a reduced overall height is achieved in a press according to DE 10 2004 052 007 in that the drive of the toggle mechanism mounted in the head piece are arranged laterally next to the head piece vertically in the area of the press stand by the drive modules consisting of a linear motor or rotary servomotor with a downstream linear converter ,
  • the invention has for its object to make a drive system of a multi-point forming press for flexible movement and tilt control of the plunger so that a small spatial extent, especially a low overall height of the press, a high accuracy of the leadership Tappet and with the available torques of servomotors high press forces and stroke rates with reduced gearbox complexity can be achieved.
  • the core idea of the invention is to equip the drive of the plunger by means of direct drive modules, preferably without upstream gear transmission and for a space-saving design with low height of the press, the pressure points of the plunger with the associated direct drive modules laterally next to the tool clamping surface in the vertical plane
  • the direct drive modules each consisting of servo motor, lifting mechanism and holding brake are aligned coaxially in the press longitudinal axis or in press transverse axis.
  • the lifting mechanism is used to transform the rotating drive movement of the servomotor into a linear output movement of the plunger.
  • crank valve in which the eccentric of the crankshaft is connected to a sliding block, which is guided in a backdrop of the operatively connected to pressure point of the plunger slide.
  • each pressure point separately assigned direct drive modules a spatial tilt control of the plunger is possible in two levels.
  • an additional spindle drive for height adjustment of the plunger and a pressure pad for the hydraulic overload protection are integrated in a known manner.
  • presses with different press force size and extension of the tool clamping surface can be configured.
  • the direct drive modules are aligned in the press transverse axis, their storage can in a first case take place in the drive stands aligned on both sides in front of and behind the plunger in the press longitudinal axis. In a second case, the direct drive modules are each positioned in the transverse to the press longitudinal axis aligned drive stands. In all cases, the pressure points of the plunger and the pressure point chairs are arranged laterally next to or in front of and behind the tool clamping surface in the vertical plane of the drive column.
  • the power flow closes between the upper tool arranged on the plunger and the the lower tool positioned on the press table via the press stand, which at the same time take over the guiding function of the push rod.
  • the direct drive modules can be used either as an upper drive with pressure effect or as a sub drive with pulling effect on the pressure points of the ram.
  • the application in two- or four-point presses is possible, which are preferably synchronized electronically controlled. It is also possible to mechanically synchronize adjacent direct drive modules as a group and, in the case of a four-point press, to electronically synchronize both groups with each other.
  • the group is preferably formed by two direct transverse drive modules aligned in the press transverse axis.
  • the adjacent, coupled via a shaft direct drive modules per group of at least one servomotor are jointly controlled.
  • this can be arranged either on the input side or on the output side of the group or between the direct drive modules.
  • two servo motors per group either both between the direct drive modules or a first Servomotor on the input side and a second output side of the group of direct drive modules are arranged. It is also possible to position a first servo motor on the input side of the group and a second servo motor between the direct drive modules.
  • the servo motors can be arranged either mirror-inverted on the side facing away from the two direct drive modules or sides or a first servo motor on the input side of the group and a second servo motor between the direct drive modules.
  • the brakes can each be integrated in the engine or positioned separately on the free shaft end of the crankshaft.
  • Fig.l drive system of a forming press with two, each aligned in the press longitudinal axis electronically synchronized direct drive modules for
  • FIG. 7 Drive system of a forming press with four electronically synchronizable direct drive modules for bottom drive, each aligned in the press longitudinal axis
  • FIG. 1 shows a two-point forming press whose two direct drive modules 2, which are aligned in the press longitudinal axis 1, are connected to the ram 3 as top drive 4.
  • the direct drive module 2 consists in each case of a mounted in the upper part of the drive stator 5 from the monolithic body 6 servo motor 7, crank mechanism 8 and holding device 9, wherein the crank mechanism 8 includes a crankshaft 20 and a sliding block 10 which extends over a Sliding link 11 in the pressure point 12 of the plunger 3 is supported.
  • the pressure points 12, each consisting of a spindle-operated pressure point adjustment 13 and overload protection 14 are positioned on the plunger 3 projecting pressure point chair 15.
  • the pressure point chairs 15 protrude into the door space 16 of the transverse to the press longitudinal axis 1 aligned drive stand 5, which in combination with the short-stroke drive creates a compact press structure, which in particular allows a low overall height.
  • the servomotors 7.1, 7.2 are arranged in mirror image respectively on the outer sides of the drive stand 5, they can also be positioned in mirror image on the inner sides of the drive stand 5 between the direct drive modules 2.
  • This space-saving design in press longitudinal axis 1 can be used particularly advantageously when two or more forming presses are arranged one behind the other in press longitudinal axis 1.
  • the servomotors 7 are advantageously designed as a hollow shaft motor 17 and the holding devices 9 as rotational brakes 18 preferably as non-positive safety brakes. According to Fig.l the servomotors 7 and the rotation brakes 18 are positioned separately on the opposite sides of the respective drive stator 5. Moreover, it is also possible to integrate the holding device 9 in the servo motor 7.
  • the programmable servo motors 7 can produce a synchronous movement of the plunger 3 by electronic coupling on the one hand and on the other hand by a spatial tilt control in two levels a misalignment of the plunger 3 due to the elastic suspension at off-center Balance load or achieve a desired misalignment.
  • both direct drive modules 2 can be controlled jointly by means of a couplable shaft of both servomotors 7.1 / 7.2 or by a servomotor 7.
  • a two-point forming press with the two aligned in press transverse axis 19 direct drive modules 2 for upper drive 4 can be seen in the second embodiment of FIG.
  • the two drive stands 5 are positioned transversely to the longitudinal axis of the press 1 / in whose Torschreib 16 the pressure point chairs 15 protrude.
  • the advantage over the first embodiment is essentially that compensate for the transverse drive movement of the two crank mechanisms 8, the transverse drive forces, which increased expenses for mass balance can be avoided.
  • the crank mechanism 8 consists of a directly driven by the servo motor 7 crankshaft 20, which is supported via an operatively connected connecting rod 23 in the pressure point 12 of the plunger 3.
  • crankshafts 20 are each connected at the rear end of the shaft to a holding device 9 supported on the drive stand 5.
  • This embodiment can be extended to a four-point forming press by two direct drive modules 2 are arranged one behind the other in press transverse axis 19. In this case, then two, the pressure points 12 respectively associated pressure point chairs 15 protrude into the goal area 16 of aligned in press transverse axis 19 drive stand 5.
  • the direct drive modules 2 are aligned in the press transverse axis 19 in a four-point forming press. If the size of the press does not allow a monolithic body as in the preceding embodiments, the direct drive modules 2 shown here are mounted in pairs in drive stands 5, which are clamped to the press table 21 via tie rods 22.
  • the directly to the drive module 2 associated, controllable by the servo motor 7 crank mechanism 8 consists of a operatively connected to the crankshaft 20 connecting rod 23, which is supported in each case in the pressure point 12 of the plunger 3.
  • the pressure points 12 of the four-point drive are positioned on the plunger 3 projecting pressure point chairs 15 which protrude into the door space 16 of the transversely to the press-transverse axis 19 aligned drive stand 5.
  • the two servo motors 7.1, 7.2 are arranged in mirror image on the side facing away from the two direct drive modules 2 sides. It is also conceivable that both direct drive modules 2 can be controlled jointly by means of a couplable shaft of both servomotors 7.1, 7.2 or by a servomotor 7. As a holding device 9 act on two diagonally opposite direct drive modules 2 each have a rotary brake 18, which are arranged in mirror image to the two direct drive modules 2 facing sides.
  • the fourth exemplary embodiment according to FIG. 4 differs from FIG.
  • 5 offers spatial advantages in particular if several large multipoint presses are positioned in a press line with workpiece flow in the direction of the press transverse axis 19 at a minimized distance from each other.
  • 6 describes the configuration of a four-point forming press with two groups of direct drive modules 2 aligned in the press longitudinal axis 1, which are each mounted in drive housings 27 positioned to the press transverse axis 19.
  • the drive housing 27 are braced via the press stand 28 with the press table 21 by means of tie rods 22.
  • the adjacent in press longitudinal axis 1 press stand 28 are interconnected by a cross-beam 24.
  • the servomotors 7 are arranged in mirror image to each other between the direct drive modules 2, wherein the two adjacent servomotors 7.1 and 7.2 per group are driven in opposite directions to compensate for the lateral forces generated at the associated crank mechanisms 8.
  • a drive system of a four-point forming press for sub-drive is shown in Fig.7.
  • two out of four direct aligned in the longitudinal axis of the press 1 are each Drive modules 2 stored in a common drive stand 5.
  • the two drive stands 5 are positioned transversely to the press longitudinal axis 1.
  • the pressure points 12 connected to the connecting rods 23 act on the pressure point chairs 15 which are arranged in the upper region of the plunger 3 and protrude into the upper free space of the drive stands 5.
  • the direct drive modules 2 are arranged in the vertical plane of the drive stand 26.
  • the drive stand 5 can be connected in one case either monolithic or by means of tie rods 22 to the table 2.
  • the drive stands 5 are each divided into a drive housing 27 and associated press stand 28, which are connected together by tie rods 22 to the table 2.
  • All direct drive modules 2 are associated with servo motors 7, with which flexible path and speed profiles for the movement of the plunger 3 can be achieved, wherein the desired positions of the plunger 3 are preferably generated by means of guide shaft controlled electronic cams.
  • the travel profile it is possible to choose between a 360 ° rotational movement, a reversing movement at an angle of ⁇ 360 ° with passing through the lower reversal point or a movement at an angle ⁇ 180 ° with reversing in the region of the lower reversal point.
  • the latter mode of operation may preferably in conjunction with the possible with electronic synchronization of the pressure points 12 tilt control of the plunger. 3 each used in one level in a two-point forming press or in two levels in a four-point forming press.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb mittels Direkt-Antriebsmodulen, bei dem eine raumsparende Bauweise mit niedriger Bauhöhe der Presse erzielt wird.

Description

Antriebssystem einer Umformpresse
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer Mehrpunkt- Umformpresse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stand der Technik
Nach WO 2004/056559 ist eine Pressvorrichtung mit einem Druckpunkt bekannt, bei der ein unmittelbar auf der Exzenterwelle angeordneter Direktantrieb in Form eines frequenzgesteuerten Drehstrommotors die Bewegung des Stößels über eine Pleuelstange steuert. Eine Anordnung dieses Direktantriebs im Gesamtaufbau der Presse, insbesondere bei großen Pressen mit mehreren Druckpunkten ist nicht offenbart.
In der DE 10 2004 009 256 ist eine mechanische Mehrservopresse mit einem Antrieb für eine Presse mit zwei Druckpunkten beschrieben, bei der jedem Exzenter für die Hubbewegung des Stößels ein oder mehrere Servomotoren zugeordnet sind. Eine weitere Servopresse mit einem oder mehreren Direktantrieben, in Form jeweils eines Servomotors auf einen Kurbelmechanismus, deren Kurbelwelle über eine Pleuelstange auf den Stößel wirkt, ist aus der JP 2000288792 bekannt.
Aus der EP 1 082 185 ist eine Presse bekannt, bei der der Antrieb des Stößels ziehend von unten durch vier, jeweils in den Führungsecken vertikal angeordneten Gewindespindeln erfolgt, die im Tisch gelagert und von einem Servomotor angetrieben werden. Diese im Wesentlichen kopfstückfreie Presse ermöglicht eine geringe Bauhöhe. Die erreichbare Presskraft und Taktrate der Anlage ist durch die Leistungsfähigkeit der Gewindespindeln begrenzt. Unabhängig von der Presskraft und der Größe der Werkzeugspannfläche erfordert diese Lösung immer vier, nicht unaufwendige Antriebssysteme .
Eine reduzierte Bauhöhe wird bei einer Presse nach DE 10 2004 052 007 dadurch erreicht, dass der Antrieb des im Kopfstück gelagerten Kniehebelmechanismus durch die aus einem Linearmotor oder rotierenden Servomotor mit nachgeordnetem Linearwandler bestehenden Antriebsmodule jeweils seitlich neben dem Kopfstück vertikal in dem Bereich der Pressenständer angeordnet sind.
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse für flexible Bewegungsabläufe und Kippungsregelung des Stößels so zu gestalten, dass eine geringe räumliche Ausdehnung, insbesondere eine geringe Bauhöhe der Presse, eine hohe Genauigkeit der Führung des Stößels und mit den verfügbaren Drehmomenten von Servomotoren hohe Presskräfte und Hubzahlen bei reduziertem getriebetechnischen Aufwand erreichbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere detaillierte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 23 beschrieben.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, den Antrieb des Stößels mittels Direkt-Antriebsmodulen, vorzugsweise ohne vorgeschaltete Zahnradgetriebe auszurüsten und für eine raumsparende Bauweise mit niedriger Bauhöhe der Presse die Druckpunkte des Stößels mit den zugehörigen Direkt- Antriebsmodulen seitlich neben der Werkzeugspannfläche in der vertikalen Ebene der Antriebsständern anzuordnen, wobei die Direkt-Antriebsmodule, jeweils bestehend aus Servomotor, Hubmechanismus und Haltebremse koaxial in Pressen-Längsachse oder in Pressen-Querachse ausgerichtet sind. Mit der Verfügbarkeit von Hochleistungsservomotoren kann der Hubmechanismus direkt ohne aufwandsintensive vorgeschaltete Zahnradgetriebe angetrieben werden.
Der Hubmechanismus dient zur Transformation der rotierenden Antriebsbewegung des Servomotors in eine lineare Abtriebsbewegung des Stößels.
Neben dem Prinzip des aus einer Exzenterwelle mit wirkverbundenem Pleuel bestehenden Kurbelmechanismus kann für eine raumsparende Bauweise vorteilhaft ein Kurbelschieber angewendet werden, bei dem der Exzenter der Kurbelwelle mit einem Gleitstein verbunden ist, der in einer Kulisse des mit Druckpunkt des Stößels wirkverbundenen Schiebers geführt ist. Mit der Anwendung des Kurbelmechanismus können die Vorteile des weggebundenen Durchfahrens des unteren Umkehrpunktes für eine hohe Taktrate genutzt werden, so dass die Risiken des Festfahrens gegenüber bekannten Direkt-Spindelantrieben, insbesondere im unteren Umkehrpunkt in der Hochkraft-Phase mit Reversieren der Spindeldrehbewegung vermieden werden. Die Ansteuerung des oder der Servomotoren ermöglicht die Erzeugung flexibler Bewegungsprofile des Stößels. Unterschiedliche Hubhöhen des Stößels sind durch die Auswahl eines 360° -Umlauf-Modus oder eines < 360°-Pendel-Modus an der Kurbelwelle realisierbar.
Durch die jedem Druckpunkt separat zugeordneten Direkt- Antriebsmodule wird eine räumliche Kippungsregelung des Stößels in zwei Ebenen ermöglicht. In jedem Druckpunkt des Stößels sind in bekannter Weise ein zusätzlicher Spindelantrieb zur Höhenlageverstellung des Stößels und ein Druckkissen für die hydraulische Überlastsicherung integriert. Je nach Anzahl der Direkt-Antriebsmodule sind Pressen mit unterschiedlicher Presskraftgröße und Ausdehnung der Werkzeugspannfläche konfigurierbar .
Neben der Anwendung von zwei oder vier Direkt-Antriebsmodulen mit Anordnung in Pressen-Längsachse sind für die Anordnung in Pressen-Querachse vorteilhaft vier Direkt-Antriebsmodule einsetzbar. Darüber hinaus sind insbesondere bei Anordnung in Pressen-Querachse auch sechs oder acht Direkt-Antriebsmodule, insbesondere bei Pressen mit hoher Presskraft denkbar. Bei Ausrichtung der Direkt-Antriebsmodule in Pressen- Längsachse erfolgt deren Lagerung vorteilhaft in den beidseitig neben dem Stößel jeweils in zur Pressen-Querachse positionierten Antriebsständern. Darüber hinaus ist deren Lagerung in zur Pressen-Längsachse positionierten Antriebsständern ebenso denkbar.
Wenn die Direkt-Antriebsmodule in Pressen-Querachse ausgerichtet sind, kann deren Lagerung in einem ersten Fall in den beidseitig vor und hinter dem Stößel jeweils in Pressen-Längsachse ausgerichteten Antriebsständern erfolgen. In einem zweiten Fall sind die Direkt-Antriebsmodule jeweils in den quer zur Pressen-Längsachse ausgerichteten Antriebständern positioniert. In allen Fällen sind die Druckpunkte des Stößels und deren Druckpunktstühle seitlich neben bzw. vor und hinter der Werkzeugspannfläche in der vertikalen Ebene der Antriebsständer angeordnet. Die kompakte Bauweise dieser Lagerung der Direktantriebsmodule im Antriebsständer ermöglicht einerseits eine reduzierte Bauhöhe der Presse und andererseits kann die bisherige Grenze der monolithischen Bauweise von Tisch, Ständer und Antriebsgehäuse in Richtung größerer Längen der Werkzeugspannfläche verschoben werden. Bei größeren Pressen ist es in Abhängigkeit der Presskraft und Ausdehnung der Werkzeugspannfläche möglich, eine Hybridstruktur des Pressengestells anzuwenden. In einem ersten Fall können die als Monolith ausgebildeten Antriebsständer mit dem Pressentisch mittels Zuganker verspannt sind. Hierbei bilden die Pressenständer und das in deren vertikaler Ebene angeordnete Antriebsgehäuse eine Einheit. In einem zweiten Fall sind Pressenständer und das ebenso in deren vertikaler Ebene angeordnete Antriebsgehäuse separiert und gemeinsam mittels Zuganker mit dem Pressentisch verspannt.
Während des Pressvorgangs schließt sich der Kraftfluss zwischen dem am Stößel angeordneten Oberwerkzeug und dem auf dem Pressentisch positionierten Unterwerkzeug über die Pressenständer, die gleichzeitig die Führungsfunktion des Stößels übernehmen. Mit der Anordnung der Direkt- Antriebsmodule in der vertikalen Ebene der Pressenständer kann die elastische Verformung der Pressenständer in der horizontalen Ebene während des Pressvorgangs reduziert werden, wodurch sich die Genauigkeit der Führung des Stößels erhöht. Je mehr die Druckpunkte in den Bereich der Linie des vertikalen Kraftflusses des Ständers positioniert sind, je geringer ist der horizontale Verformungsanteil des Pressenständers in Richtung der Pressen-Längsachse und der Pressen-Querachse .
Die Direkt-Antriebsmodule können entweder als Oberantrieb mit Druckwirkung oder als Unterantrieb mit Zugwirkung auf die Druckpunkte des Stößels eingesetzt werden. Dabei ist jeweils die Anwendung in Zwei- oder Vierpunkt-Pressen möglich, die vorzugsweise elektronisch synchronisiert steuerbar sind. Es ist ebenso möglich, benachbarte Direkt-Antriebsmodule als Gruppe mechanisch zu synchronisieren und im Fall einer Vierpunkt-Presse beide Gruppen zueinander elektronisch synchronisiert zu steuern.
Im Fall der mechanischen Synchronisierung bei Vierpunkt- Pressen wird die Gruppe vorzugsweise durch zwei in Pressen- Querachse ausgerichtete Direkt-Antriebsmodule gebildet. Bei mechanischer Synchronisierung sind die benachbarten, über eine Welle gekoppelten Direkt-Antriebsmodule je Gruppe von mindestens einem Servomotor gemeinsam steuerbar. Bei Verwendung von einem Servomotor kann dieser entweder eingangs- oder ausgangsseitig von der Gruppe oder zwischen den Direkt-Antriebsmodulen angeordnet werden. Bei Verwendung von zwei Servomotoren je Gruppe können entweder beide zwischen den Direkt-Antriebsmodulen oder eine erster Servomotor eingangsseitig und ein zweiter ausgangsseitig der Gruppe von Direkt-Antriebsmodulen angeordnet werden. Es ist ebenso möglich, einen ersten Servomotor eingangsseitig der Gruppe und einen zweiten Servomotor zwischen den Direkt- Antriebsmodulen zu positionieren.
Im Fall der elektronischen Synchronisierung aller Direkt- Antriebsmodule können die Servomotoren entweder spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen abgewandten oder zugewandten Seiten oder ein erster Servomotor eingangsseitig der Gruppe und ein zweiter Servomotor zwischen den Direkt-Antriebsmodulen angeordnet werden.
Zur Erfüllung der maschinentechnischen und personellen Sicherheitsforderungen sind als mechanische Halteeinrichtungen zwei unabhängig wirkende kraftschlüssige Sicherheitsbremsen einsetzbar. Dabei können die Bremsen jeweils im Motor integriert oder separat am freien Wellenende der Kurbelwelle positioniert werden.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:
Fig.l Antriebssystem einer Umformpresse mit zwei, jeweils in Pressen-Längsachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für
Oberantrieb
Fig.2 Antriebssystem einer Umformpresse mit zwei, jeweils in Pressen-Querachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für Oberantrieb Fig.3 Antriebssystem einer ümformpresse mit vier, jeweils in Pressen-Querachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für Oberantrieb in einer ersten Ausgestaltung Fig.4 Antriebssystem einer ümformpresse mit vier, jeweils in Pressen-Querachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für Oberantrieb in einer zweiten Ausgestaltung
Fig.5 Antriebssystem einer Umformpresse mit vier, jeweils in Pressen-Querachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für Oberantrieb in einer dritten Ausgestaltung
Fig.6 Antriebssystem einer ümformpresse mit vier, jeweils in Pressen-Längsachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für
Oberantrieb
Fig.7 Antriebssystem einer Umformpresse mit vier, jeweils in Pressen- Längsachse ausgerichteten elektronisch synchronisierbaren Direkt-Antriebsmodulen für ünterantrieb
Im ersten Ausführungsbeispiel ist aus Fig.l eine Zweipunkt- Umformpresse ersichtlich, deren in Pressen-Längsachse 1 ausgerichteten beiden Direkt-Antriebsmodule 2 mit dem Stößel 3 als Oberantrieb 4 verbunden sind. Der Direkt-Antriebsmodul 2 besteht jeweils aus einem im oberen Teil des Antriebsständers 5 vom monolithischen Körpers 6 gelagerten Servomotors 7, Kurbelmechanismus 8 und Halteinrichtung 9, wobei der Kurbelmechanismus 8 eine Kurbelwelle 20 und einen Gleitstein 10 beinhaltet, der sich über einen Kulissenschieber 11 im Druckpunkt 12 des Stößels 3 abstützt. Die Druckpunkte 12, bestehend jeweils aus einer spindelbetätigten Druckpunktverstellung 13 und Überlastsicherung 14 sind auf den am Stößel 3 vorsprungartig gelegenen Druckpunktstuhl 15 positioniert. Die Druckpunktstühle 15 ragen dabei in den Torraum 16 der quer zur Pressen-Längsachse 1 ausgerichteten Antriebsständer 5, wodurch in Verbindung mit dem kurzbauenden Hubantrieb ein kompakter Pressenaufbau entsteht, der insbesondere eine niedrige Bauhöhe ermöglicht.
Während in der Fig.l die Servomotoren 7.1, 7.2 spiegelbildlich jeweils an den Außenseiten der Antriebsständer 5 angeordnet sind, können diese ebenso spiegelbildlich jeweils an den Innenseiten der Antriebsständer 5 zwischen den Direkt-Antriebsmodulen 2 positioniert werden. Diese in Pressen-Längsachse 1 raumsparende Bauweise ist insbesondere vorteilhaft einsetzbar, wenn zwei oder mehrere Umformpressen in Pressen- Längsachse 1 hintereinander angeordnet sind. Die Servomotoren 7 sind vorteilhaft als Hohlwellenmotor 17 und die Halteeinrichtungen 9 als Rotationsbremsen 18 vorzugsweise als kraftschlüssige Sicherheitsbremsen ausgebildet. Entsprechend Fig.l sind die Servomotoren 7 und die Rotationsbremsen 18 separat an den entgegengesetzten Seiten des jeweiligen Antriebsständers 5 positioniert. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, die Halteeinrichtung 9 in den Servomotor 7 zu integrieren.
Die freiprogrammierbaren Servomotoren 7 können durch elektronische Kopplung einerseits eine synchrone Bewegung des Stößels 3 erzeugen und andererseits durch eine räumliche Kippungsregelung in zwei Ebenen eine Schiefstellung des Stößels 3 infolge der elastischen Federung bei außermittiger Belastung ausgleichen oder eine Soll-Schiefstellung bewerkstelligen.
Es ist ebenso denkbar, dass beide Direkt-Antriebsmodule 2 entweder über eine koppelbare Welle von beiden Servomotoren 7.1/ 7.2 oder von einem Servomotor 7 gemeinsam steuerbar sind.
Eine Zweipunkt-Umformpresse mit den beiden in Pressen- Querachse 19 ausgerichteten Direkt-Antriebsmodule 2 für Oberantrieb 4 ist im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ersichtlich. Analog dem ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Antriebsständer 5 quer zur Pressen-Längsachse 1 positioniert/ in deren Torräume 16 die Druckpunktstühle 15 ragen. Der Vorteil gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht im Wesentlichen darin, dass sich durch die gegenläufige Bewegung der beiden Kurbelmechanismen 8 die Antriebsquerkräfte kompensieren, wodurch erhöhte Aufwendungen zum Massenausgleich vermieden werden können. Der Kurbelmechanismus 8 besteht aus einer durch den Servomotor 7 direkt angetriebenen Kurbelwelle 20, die sich über ein wirkverbundenes Pleuel 23 im Druckpunkt 12 des Stößels 3 abstützt. Darüber hinaus sind die Kurbelwellen 20 jeweils am hinteren Wellenende mit einer sich am Antriebsständer 5 abstützenden Halteeinrichtung 9 verbunden. Diese Ausführung kann zu einer Vierpunkt-Umformpresse erweitert werden, indem jeweils zwei Direkt-Antriebsmodule 2 hintereinander in Pressen-Querachse 19 angeordnet sind. In diesem Fall ragen dann zwei, den Druckpunkten 12 jeweils zugeordnete Druckpunktstühle 15 in den Torraum 16 des in Pressen-Querachse 19 ausgerichteten Antriebsständer 5. Dabei kann entweder jedem Direkt-Antriebsmodul 2 ein separater Servomotor 7 zugeordnet sein, oder beide Direkt- Antriebsmodule 2 werden mit mechanischer Kopplung von einem oder zwei Servomotoren 7 gemeinsam angetrieben.
Im dritten Ausführungsbeispiel nach Fig.3 sind in einer Vierpunkt-Umformpresse die Direkt-Antriebsmodule 2 in Pressen-Querachse 19 ausgerichtet. Wenn die Baugröße der Presse einen monolithischen Körper wie in den voranstehenden Ausführungsbeispielen nicht ermöglicht, sind die hier dargestellten Direkt-Antriebsmodule 2 paarweise in Antriebsständern 5 gelagert, die mit dem Pressentisch 21 über Zuganker 22 verspannt sind. Der zum Direkt-Antriebsmodul 2 zugehörige, vom Servomotor 7 ansteuerbare Kurbelmechanismus 8 besteht aus einem mit der Kurbelwelle 20 wirkverbundenem Pleuel 23, das sich jeweils im Druckpunkt 12 des Stößels 3 abstützt. Die Druckpunkte 12 des Vier-Punktantriebes positionieren sich auf den am Stößel 3 vorsprungartig gelegenen Druckpunktstühlen 15, die in den Torraum 16 der quer zur Pressen-Quersachse 19 ausgerichteten Antriebsständer 5 ragen. Die beiden Servomotoren 7.1, 7.2 sind spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen 2 abgewandten Seiten angeordnet. Es ist ebenso denkbar, dass beide Direkt-Antriebsmodule 2 entweder über eine koppelbare Welle von beiden Servomotoren 7.1, 7.2 oder von einem Servomotor 7 gemeinsam steuerbar sind. Als Halteeinrichtung 9 wirken an zwei diagonal gegenüberliegenden Direkt- Antriebsmodulen 2 jeweils eine Rotationsbremse 18, die spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen 2 zu gewandten Seiten angeordnet sind. Das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig.4 unterscheidet sich von Fig.3 dadurch, dass die Servomotoren 7.1, 7.2 jeweils spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen 2 zugewandten Seiten angeordnet sind. Analog dem dritten Ausführungsbeispiel ist sowohl eine mechanische Kopplung der beiden Servomotoren 7.1, 7.2 als auch ein Servomotor 7 zum gemeinsamen Antrieb der beiden Direkt-Antriebsmodule 2 möglich. In einer dritten Ausgestaltung einer Vierpunkt-Umformpresse nach Fig. 5 ist innerhalb der Gruppe von Direkt- Antriebsmodulen 2 jeweils ein erster Servomotor 7.1 eingangsseitig und zweiter Servomotor 7.2 zwischen den Direkt-Antriebsmodulen 2 angeordnet. Diese Anordnungsmöglichkeit der Servomotoren 7 nach Fig. 4 und Fig. 5 bietet insbesondere dann räumliche Vorteile, wenn mehrere große Mehrpunktpressen in einer Pressenlinie mit Werkstückfluss in Richtung der Pressen-Querachse 19 auf minimiertem Abstand zueinander positioniert sind. Fig. 6 beschreibt die Ausgestaltung einer Vierpunkt- Umformpresse mit zwei in Pressen-Längsachse 1 ausgerichteten Gruppen von Direkt-Antriebsmodulen 2, die jeweils in zur Pressen-Querachse 19 positionierten Antriebsgehäusen 27 gelagert sind. Die Antriebsgehäuse 27 sind über die Pressenständer 28 mit dem Pressentisch 21 mittels Zuganker 22 verspannt. Die in Pressen-Längsachse 1 benachbarten Pressenständer 28 sind untereinander durch eine Quertraverse 24 verbunden. Die Servomotoren 7 sind spiegelbildlich zueinander zwischen den Direkt-Antriebsmodulen 2 angeordnet, wobei die beiden benachbarten Servomotoren 7.1 und 7.2 je Gruppe gegenläufig angesteuert werden, um die an den zugehörigen Kurbelmechanismen 8 erzeugten Querkräfte zu kompensieren.
Ein Antriebssystem einer Vierpunkt-Umformpresse für Unterantrieb ist aus Fig.7 ersichtlich. Dazu sind jeweils zwei von vier in Pressen-Längsachse 1 ausgerichtete Direkt- Antriebsmodule 2 in einem gemeinsamen Antriebsständer 5 gelagert. Die beiden Antriebsständer 5 sind quer zur Pressen- Längsachse 1 positioniert. Gegenüber den voranstehenden Ausführungsbeispielen mit Oberantrieb wirkt beim ünterantrieb die Aufbringung der Presskraft im Kurbelmechanismus 8 in Zugrichtung. Die mit den Pleueln 23 verbundenen Druckpunkte 12 wirken dabei auf die im oberen Bereich des Stößels 3 angeordneten Druckpunktstühle 15, die in den oberen Freiraum der Antriebsständer 5 ragen. Mit dieser kompakten Bauweise ergibt sich insbesondere eine geringe Bauhöhe der Pressenanlage .
Allen Ausführungen ist gemeinsam, dass die Direkt- Antriebsmodule 2 in der vertikalen Ebene der Antriebsständer 26 angeordnet sind. Dabei können die Antriebsständer 5 in einem Fall entweder monolithisch oder mittels Zuganker 22 mit dem Tisch 2 verbunden sein. In einem anderen Fall gliedern sich die Antriebsständer 5 jeweils in ein Antriebsgehäuse 27 und zugehörige Pressenständer 28, die gemeinsam mittels Zuganker 22 mit dem Tisch 2 verbunden sein. Allen Direkt- Antriebsmodulen 2 sind Servomotoren 7 zugeordnet, mit denen flexible Weg- und Geschwindigkeitsprofile für die Bewegung des Stößels 3 erzielbar sind, wobei die Sollpositionen des Stößels 3 vorzugsweise mit Hilfe von leitwellengesteuerten elektronischen Kurvenscheiben erzeugt werden. Bezüglich des Wegprofils kann zwischen einer 360°- ümlaufbewegung, einer Reversierbewegung im Winkel < 360° mit Durchlaufen des unteren Umkehrpunktes oder einer Bewegung im Winkel < 180° mit Reversierung im Bereich des unteren Umkehrpunktes gewählt werden. Letztere Betriebsweise kann vorzugsweise in Verbindung mit der bei elektronischer Synchronisierung der Druckpunkte 12 möglichen Kippungsregelung des Stößels 3 jeweils in einer Ebene bei einer Zweipunkt-Umformpresse oder in zwei Ebenen bei einer Vierpunkt-Umformpresse genutzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Pressen-Längsachse
2 Direkt-Antriebsmodul
3 Stößel
4 Oberantrieb
5 Antriebsständer
6 monolithischer Körper
7 Servomotor
7.1 erster Servomotor
7.2 zweiter Servomotor
8 Kurbelmechanismus
9 Halteeinrichtung
10 Gleitstein
11 Kulissenschieber
12 Druckpunkt
13 Druckpunktverstellung
14 ÜberlastSicherung
15 Druckpunktstuhl
16 Torraum
17 Hohlwellenmotor
18 Rotationsbremse
19 Pressen-Querachse
20 Kurbelwelle
21 Pressentisch
22 Zuganker
23 Pleuel
24 Quertraverse
25 Druckpunktgruppe
26 Vertikale Ebene der Antriebsständer
27 Antriebsgehäuse
28 Pressenständer

Claims

Patentansprüche
1. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse für die Bewegung des Stößels (3) , deren jedem Druckpunkt (12) zugeordneter Kurbelantrieb von einem Servomotor (7) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in Pressen-Längsachse (1) oder Pressen-Querachse (19) ausgerichteten Direkt-Antriebsmodule (2), bestehend aus Servomotoren (7), Halteeinrichtungen (9) und Kurbelmechanismen (8) in Antriebsständern (5) positioniert sind, wobei sich die Druckpunkte (12) auf den am Stößel (3) vorsprungartig gelegenen Druckpunktstühlen (15) abstützen, die in die vertikale Ebene der Antriebsständer (26) ragen.
2. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Pressen-Längsachse (1) ausgerichteten Direkt- Antriebsmodule (2) jeweils in zur Pressen-Querachse (19) positionierten Antriebsständern (5) gelagert sind.
3. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Pressen-Querachse (19) ausgerichteten Direkt- Antriebsmodule (2) jeweils in zur Pressen-Längsachse (1) positionierten Antriebsständern (5) gelagert sind.
4. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Pressen-Querachse (19) ausgerichteten Direkt- Antriebsmodule (2) jeweils in zur Pressen-Querachse (19) positionierten Antriebsständern (5) gelagert sind.
5. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die in Pressen-Längsachse (1) ausgerichteten Direkt- Antriebsmodule (2) jeweils in zur Pressen-Längsachse (1) positionierten Antriebsständern (5) gelagert sind.
6. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Ümformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Direkt-Antriebsmodul (2) zugehörige Kurbelmechanismus (8) aus einer Kurbelwelle (20) besteht, die antriebsseitig mit dem koaxial angeordneten Servomotor (7) und Halteeinrichtung (9) und abtriebsseitig mit einem Pleuel (23) wirkverbunden ist.
7. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Direkt-Antriebsmodul (2) zugehörige Kurbelmechanismus (8) aus einer Kurbelwelle (20) besteht, die antriebsseitig mit dem koaxial angeordneten Servomotor (7) und Halteeinrichtung (9) und abtriebsseitig über einen Gleitstein (10) mit einem Kulissenschieber (11) wirkverbunden ist.
8. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsständer (5) monolithisch jeweils mit dem Tisch (6) und bedarfsweise über Quertraversen (24) untereinander verbunden sind.
9. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsständer (5) und diese bedarfsweise verbindenden Quertraversen (24) über Zuganker (22) mit dem Tisch (6) verspannt sind.
10. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Antriebsgehäuse (27) und Pressenständer (28) bestehenden Antriebsständer (5) über Zuganker (22) mit dem Tisch (6) verspannt sind.
11. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Direkt-Antriebsmodule (2) mit je einer Halteeinrichtung (9) wirkverbunden sind.
12. AntriebsSystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, eine Gruppe bildende Direkt-Antriebsmodule (2) von mindestens einem Servomotor (7) mechanisch synchronisiert gemeinsam steuerbar sind.
13. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Servomotor (7) zwischen den Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
14. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Servomotor (7.1, 7.2) zwischen den Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
15. AntriebsSystem einer Mehrpunkt-ümformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Servomotor (7) eingangsseitig der Gruppe von Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
16. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Servomotor (7.1) eingangsseitig und ein zweiter Servomotor (7.2) ausgangsseitig der Gruppe von Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
17. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Servomotor (7.1) eingangsseitig der Gruppe von Direkt-Antriebsmodulen (2) und zweiter Servomotor (7.2) zwischen den Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
18. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Direkt-Antriebsmodulen (2) zueinander elektronisch synchronisierbar sind.
19. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden, eine Gruppe bildende Direkt- Antriebsmodule (2) von mindestens einem Servomotor (7) separat steuerbar ist.
20. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass beide Servomotoren (7.1, 7.2) spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen (2) abgewandten Seiten angeordnet sind.
21. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass beide Servomotoren (7.1, 7.2) spiegelbildlich an den von beiden Direkt-Antriebsmodulen (2) zugewandten Seiten angeordnet sind.
22. Antriebssystem einer Mehrpunkt-ümformpresse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Servomotor (7.1) eingangsseitig der Gruppe von Direkt-Antriebsmodulen (2) und ein zweiter Servomotor (7.2) zwischen den Direkt-Antriebsmodulen (2) angeordnet ist.
23. Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Direkt-Antriebsmodule (2) zueinander elektronisch synchronisierbar sind.
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