DE102004052006A1

DE102004052006A1 - Antrieb für den Stössel einer mechanischen Presse

Info

Publication number: DE102004052006A1
Application number: DE200410052006
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Blau; Marko Dipl.-Ing. Pfeifer; Tilo Dipl.-Ing. Knöfel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse, bei dem das während der Umformphase auftretende Rückstellmoment durch baulich einfache Mittel nicht auf das Geschwindigkeitseinstellmittel wirkt. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch einen Stößelantrieb gelöst, bei dem der jeweils dritte, mit einem Geschwindigkeitseinstellmittel verbundene Anschluss des Planetengetriebes mit einem zusätzlich am Pressengestell angeordneten schaltbaren Feststellelement verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Nach der JP 59070497 A ist eine Antriebsvorrichtung für Pressen zur Erzeugung variabler Geschwindigkeiten des Pressenstößels während eines Pressenhubes bekannt. Durch die variable Gestaltung des Pressenstößelverlaufs soll die Pressenleistung verbessert werden. Dazu ist die rotierende Antriebswelle axial fluchtend in eine Haupantriebswelle und eine rotierende Hilfswelle geteilt. Beide Wellen sind über ein Planetengetriebe miteinander wirkverbunden. Ein großer Hauptmotor treibt mit konstanter Geschwindigkeit das Hauptschwungrad an, in das das innenverzahnte Hohlrad des Planetengetriebes integriert ist. Auf der Hilfswelle ist das Sonnenrad des Planetengetriebes angeordnet, welches über die Planetenräder mit der Innenverzahnung des Hohl rades zusammenwirkt. Ebenfalls auf der Hilfswelle ist ein weiteres von einem so genannten Hilfsantrieb mit variabler Geschwindigkeit getriebenes Schwungrad angeordnet. Im nicht bewegungsüberlagernden Betriebsfall einer Presse ist das Hilfsschwungrad von der Hilfswelle entkuppelt und die Hilfswelle wird mit einer Bremse kraftschlüssig in Ruhelage gehalten, wodurch das Moment des Hauptantriebes über die Planetenräder und den Planetenträger auf die Hauptwelle und das darauf fest angeordnete Antriebsrad für den Stößel übertragen wird. Im Falle einer variablen Geschwindigkeitsgestaltung des Antriebes wird die Bremse der Hilfswelle gelöst, wodurch die zusätzliche Bewegung des Hilfsantriebes über das Sonnenrad als Bewegungsüberlagerung auf die Planetenräder übertragen wird. Infolge dieser Bewegungsüberlagerung erfolgt eine Geschwindigkeitsänderung der Hauptwelle und damit auch des Antriebsrades und der folgenden Antriebselemente des Stößels.

Nach EP 0 561 604 B1 sind verschiedene Bauformen eines analogen Antriebssystems zur Bewegungsüberlagerung des Hauptantriebes an mechanischen Pressen mittels Planetengetriebe bekannt. Bei allen Bauformen sind ebenfalls eine Welle des Planetengetriebes mit dem Schwungrad und eine weitere Welle mit einem Geschwindigkeitseinstellmittel verbindbar. Die dritte Welle des Planetengetriebes stellt die Verbindung mit dem Stößelantrieb der Presse her. Über das Geschwindigkeitseinstellmittel kann die Abtriebsgeschwindigkeit des Stößelantriebes variabel eingestellt werden. Als Geschwindigkeitseinstellmittel ist ein Servoantrieb oder eine Bremse eingesetzt.

Der Einsatz einer Bremse als Geschwindigkeitseinstellmittel ist ungeeignet, da eine definierte Geschwindigkeit am Stößel nur durch einen definiert gesteuerten Schlupf der Bremse erzielt werden kann, was zu einem erhöhten Verschleiß der Bremse und damit zu erhöhten Aufwänden führt.

Alle vorgenannten Lösungen haben den Nachteil, dass das Geschwindigkeitseinstellmittel, also der Hilfsantrieb oder der Servoantrieb, in einer erhöhten, aufwendigen Größe ausgebildet sein muss. Dies ist erforderlich, um eine Überlastung des Servoantriebes während der Umformphase zu vermeiden, und das während der Umformphase auftretende Rückstellmoment zu kompensieren. Darüber hinaus besteht die Gefahr eines indifferenten Bewegungszustandes des Pressenstößels.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse zu schaffen, bei dem das während der Umformphase auftretende Rückstellmoment durch baulich einfache Mittel nicht auf das Geschwindigkeitseinstellmittel wirkt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht. Weitere detaillierte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Bei dem Antrieb ist der jeweils dritte, mit einem Geschwindigkeitseinstellmittel verbundene Anschluss des Planetengetriebes mit einem zusätzlich am Pressengestell angeordneten Feststellelement, das vorteilhafter Weise als Bremse ausgebildet ist, verbunden. Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass der als Geschwindigkeitseinstellmittel eingesetzte Servoantrieb vor allem während der Umformphase vom Kraftfluss des Antriebes abkuppelbar ist und somit keine Mehrbelastung aufnehmen muss. Folglich kann eine wirtschaftlich günstige Dimensionierung des Servomotors erfolgen. Auch kann die Gesamtleistung des Servomotors durch Einsatz mehrerer leistungsärmerer Servomotoren erreicht werden. Ebenso tritt keine Überlastung des Servomotors während der Umformphase auf. Die Lösung realisiert eine Geschwindigkeitsänderung des Stößelantriebes mittels Geschwindigkeitseinstellmittel vorzugsweise während des Leerlaufes der Presse. Durch die Antriebsgestaltung können die Zykluszeiten von mechanischen Pressen im Ablauf eines Hubes verändert bzw. optimiert werden, wodurch auch eine Hubzahlerhöhung erreicht werden kann. Neben der Anwendung in Einzelpressen ist der Antrieb auch bei Mehrstößelpressen, Transferpressen und ähnlichen Pressenanlagen einsetzbar.

Die Lösung ist bei allen möglichen Konfigurationen von Stößelantrieben einsetzbar, unabhängig auch vom Einsatzort des Schwungrades im Getriebe. Ebenso ist der Einsatz bei Antrieben ohne Schwungrad möglich.

Bei dem Antrieb ist der jeweils zweite Anschluss mit einem Schwungrad oder direkt mit dem Hauptantriebsmotor verbindbar.

Die Erfindung wird nachsteihend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt als 1 eine Prinzipdarstellung des Antriebes für den Stößel einer mechanischen Presse.
Der Stößelantrieb für eine mechanische Presse besteht aus einer Antriebswelle 4, die axial fluchtend in eine Hauptantriebswelle 6 und eine Abtriebswelle 12 geteilt ist. Auf der Hauptantriebswelle 6 ist ein von einem Antriebsmotor 1 angetriebenes Schwungrad 2 angeordnet, das mit einer ebenfalls auf der Hauptantriebswelle 6 sitzenden Kupplungs- und Bremskombination 3 in Wirkverbindung steht. Auf der Abtriebswelle 12 sitzt das Abtriebsrad 5, an das über weitere Getriebeglieder der nicht dargestellte Stößel angelenkt ist. Die Hauptantriebswelle 6 und die Abtriebswelle 12 sind über ein Planetengetriebe miteinander wirkverbunden. Dazu ist an einem Ende der Hauptantriebswelle 6 das Sonnenrad 7 angeordnet. Auf dem korrespondierenden Ende der Abtriebswelle 12 ist der Planetenträger 11 so angebracht, dass er über die auf ihn angeordneten Planetenräder 8 mit dem Sonnenrad 7 miteinander in Eingriff steht. Geschlossen wird der Getriebezug vom Hohlrad 10. Die Innenverzahnung 9 des Hohlrades 10 kämmt mit den Planetenrädern 8. Die Außenverzahnung 13 des Hohlrades 10 steht über ein Antriebszahnrad mit dem als Geschwindigkeitseinstellmittel ausgebildeten Servomotor 15 in Wirkverbindung. Das Hohlrad 10 ist hauptantriebswellenseitig mit einer Bremsscheibe der als Feststellmittel ausgebildeten Bremse 16 fest verbunden. Das Gehäuse der Bremse 16 ist fest am Pressengestell angeordnet.
Im nicht bewegungsüberlagernden Betriebsfall ist der Servomotor 15 ausgeschaltet und die Bremse 16 aktiviert, so dass das Hohlrad 10 feststehend ist. Das Antriebsmoment für den Stößel wird vom Antriebsmotor 1 auf das Schwungrad 2 und die Hauptantriebswelle 6 übertragen. Über das Sonnenrad 7 und die Planetenräder 8 erfolgt die Momentenübertragung auf den Planetenträger 11 und die damit verbundene Abtriebswelle 12, auf der das darauf befindliche Abtriebsrad 5 mitgedreht wird, wodurch über weitere Bewegungsübertragung letztlich die Stößelbewegung erzeugt wird. Das während der Umformphase auftretende Rückstellmoment wirkt in umgekehrter Richtung auf den Antriebsstrang.
Im Betriebsfall mit einer Einstellung von unterschiedlichen Geschwindigkeiten während eines Stößelhubes ist gegenüber dem vorhergehenden Betriebsfall der Servomotor 15 zugeschaltet und die Bremse 16 offen, so dass das Hohlrad 10 mitdreht. Das Antriebsmoment vom Antriebsmotor 1 wird in analoger Weise auf das Abtriebsrad 5 übertragen. Das Drehmoment des Servomotors 15 wird auf das Hohlrad 10 übertragen, wodurch auf die Planetenräder 8 ein zusätzliches Drehmoment wirkt. Die überlagerten Drehmomente werden über den Planetenträger 10 auf die Abtriebswelle übertragen, wodurch unterschiedliche Geschwindigkeitsverläufe in der Stößelbewegung erreichbar sind.
Damit das während der Umformphase auftretende Rückstellmoment nicht auf den Servomotor 15 wirkt, wird während der Umformphase die Bremse 16 aktiviert und der Servomotor 15 entkuppelt. Das Hohlrad 10 ist damit stillgesetzt und überträgt kein Moment auf den Servomotor 15. Dadurch kann das Rückstellmoment nur wie im normalen Betriebsfall auf den Antriebsmotor 1 einwirken, der jedoch als Hauptantrieb zur Aufnahme des Rückstellmomentes ausgelegt ist.

1: Antriebsmotor
2: Schwungrad
3: Kupplungs- und Bremskombination
4: Antriebswelle
5: Abtriebsrad
6: Hauptantriebswelle
7: Sonnenrad
8: Planetenrad
9: Innenverzahnung
10: Hohlrad
11: Planetenträger
12: Abtriebswelle
13: Außenverzahnung
14: Antriebszahnrad
15: Servomotor
16: Bremse/Feststellelement

Claims

Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse, bei dem die Antriebswelle geteilt ist in eine Hauptantriebswelle und eine den Stößelabtrieb tragende Abtriebswelle, die über zwei Anschlüsse eines Planetengetriebes miteinander wirkverbunden sind, wobei der dritte Eingang des Planetengetriebes mit einem Geschwindigkeitseinstellmittel gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils dritte, mit einem Geschwindigkeitseinstellmittel verbundene Anschluss des Planetengetriebes mit einem zusätzlich am Pressengestell angeordnetem schaltbaren Feststellelement (16) verbunden ist.
Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Anschluss gegen das Pressengestell feststellbar und/oder geschwindigkeitseinstellbar ist.
Antrieb für den Stößel einer mechanischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststellelement (16) als ein auf Reibschluss oder schaltbaren Formschluss basierendes Übertragungselement ausgebildet ist.