DE102004052007A1

DE102004052007A1 - Antriebssystem einer Umformpresse

Info

Publication number: DE102004052007A1
Application number: DE102004052007A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Darr; Werner Dr. Brand; Ulrich Frank; Rainer Hedler; Steffen Schmidt
Original assignee: Mueller Weingarten AG
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: WO2006045275A3; DE102004052007B4; WO2006045275A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer Umformpresse, mit dem entweder bei vorgegebener Antriebsleistung die Taktzahl gesteigert oder bei vorgegebener Taktzahl die Antriebsleistung reduziert wird, wobei die Größe und Folge von Hubwegen, Geschwindigkeits- und Kraftprofilen frei programmierbar ist. Des Weiteren soll bei möglichst kompakter Bauform eine kurze Bauhöhe des Kopfstückes für den Antrieb der Presse erreicht werden. Bei Umformpressen mit mehreren Druckpunkten soll die Möglichkeit der Kippungsregelung des Stößels geschaffen werden. DOLLAR A Die Lösung vereinigt die Vorteile von hydraulischen Pressen bezüglich freier Programmierbarkeit der Weg-, Geschwindigkeits- und Kraftprofile mit den Vorteilen mechanischer Pressen bezüglich erhöhter Produktivität, Steifigkeit und weggebundener Reproduzierbarkeit des untere Umkehrpunktes. Erfindungswesentlich ist, dass ein oder mehrere Elektroantriebe als Servomotor in Form eines Direktantriebes oder mit nachgeordnetem Linearwandler auf einen Fünfpunkt-Kniehebel so wirken, dass neben der freien Programmierbarkeit von Weg-, Geschwindigkeits- und Kraftprofilen eine flexible Nutzung von weg- und/oder kraftgebundenen Bewegungsabläufen möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer Umformpresse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff einer der Patentansprüche 1 und 4.

Nach DE 14 52 772 A sind Pressen mit mechanischem Antrieb bekannt, bei denen einem primären Triebwerksteil, bestehend aus Motor, Schwungrad und Kupplungs-Bremskombination ein sekundärer Triebwerksteil mit Zahnradgetriebe zur Leistungsverzweigung und jeweils den Druckpunkten zugeordneten Hubgetriebe mit Hebelmechanismus nachfolgt. Eine Veränderung des bei Kurbelantrieben sinusförmigen Bewegungsablaufes wird hierbei durch den Einsatz von Hebel- und Gelenkantrieben erreicht. Es ist bei dieser Lösung nachteilig, dass neben den erhöhten Aufwendungen für die oben genannten Elemente des primären und sekundären Triebwerksteils das Weg- und Geschwindigkeitsprofil des Stößels starr vorgegeben ist.

Nach der JP 2001300778 A ist eine servomotorgetriebene Presse bekannt, bei der ein numerisch gesteuerter Motor eine Zentralspindel antreibt, deren Spindelmutter über einen Kniehebelmechanismus mit den beiden Druckpunkten verbunden ist. Dabei ist ein erstes Hebelpaar einerseits jeweils an der Spindelmutter angelenkt und andererseits jeweils mit einem zweiten Hebelpaar verbunden, dessen zweites Ende gestellfest drehbar gelagert ist. Im gemeinsamen Anlenkpunkt des ersten und zweiten Hebelpaares ist zusätzlich das eine Ende jeweils eines dritten Hebelpaares gelagert, dessen anderes Ende im Stößel angelenkt ist. Die Zentralspindel arbeitet im Reversierbetrieb, wobei die Umkehrlagen jeweils dem oberen und unteren Umkehrpunkt des Stößels der Presse entsprechen. Durch die gemeinsame Wirkung der Zentralspindel auf die benachbarten Druckpunkte ist die Steuerung des Kippverhaltens des Stößels eingeschränkt. Darüber hinaus erfordert die vertikal angeordnete Zentralspindel eine vergrößerte Bauhöhe. Da der Drehrichtungswechsel des Spindelantriebes im unteren Umkehrpunkt des Stößels in der Phase hoher Energieabgabe erfolgt, ist einerseits der Leistungsbedarf bei vorgegebener Taktzahl erhöht oder die Taktzahl bei vorgegebener Leistung eingeschränkt.

Diesen Nachteil betrifft ebenso eine weitere servomotorgetriebene Presse nach JP 2002103089 A , bei der eine Separatspindel von jeweils einem numerisch gesteuerten Motor angetrieben wird, die in Kombination mit einem Kniehebel auf je einen Druckpunkt des Stößels wirkt. Der mit der Spindelmutter verbundene Hebel ist in dem gemeinsamen Gelenkpunkt des oberen und unteren Schenkels des Kniehebels angelenkt, wodurch in Verbindung mit der horizontalen Spindelanordnung die Größe des Stößelhubes eingeschränkt ist.

Der Nachteil der energetisch ungünstigen Umkehrlage des Kniehebelmechanismus in der unteren Umkehrlage des Stößels der beiden letztgenannten Lösungen wird in dem hydromechanischen Antrieb der DE 199 18 700 A1 dadurch vermieden, dass die einem hydraulischen Antriebszylinder nachgeordnete kinematische Kette bei einem einfachen Kolbenhub jeweils einen Stößel-Doppelhub mit Auf- und Abwärtsbewegung bewirkt, wobei die Umkehrlagen des Antriebszylinders der oberen, nicht zur Umformphase gehörenden Umkehrlage des Stößels entsprechen. Durch die mechanische Übersetzung des Hebelgetriebes wird bei verbleibendem erhöhten steuer- und regelungstechnischen Aufwand die Baugröße des Antriebszylinders gegenüber konventionellen hydraulischen Pressen reduziert. Die Anwendung mehrerer hydraulischer Antriebszylinder erfordert eine mechanische Synchronisierung der Druckpunkte des Stößels, wodurch eine in jeden Druckpunkt separat, unabhängig voneinander steuerbare Krafteinleitung nicht vorgesehen ist. Die mit größeren Stößelhüben zunehmende Länge der Antriebszylinder beeinflusst infolge der Ölkompressibilität die Steifigkeit des Antriebes.

Aufgabe und Vorteil der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für eine Umformpresse so zu gestalten, dass entweder bei vorgegebener Antriebsleistung die Taktzahl gesteigert oder bei vorgegebener Taktzahl die Antriebsleistung reduziert wird, wobei die Größe und Folge von Hubwegen, Geschwindigkeits- und Kraftprofilen frei programmierbar ist. Des Weiteren soll bei möglichst kompakter Bauform eine kurze Bauhöhe des Kopfstückes für den Antrieb der Presse erreicht werden. Bei Umformpressen mit mehreren Druckpunkten soll die Möglichkeit einer Kippungsregelung des Stößels geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Antriebssystem einer Presse mit den Merkmalen von jeweils einem der Patentansprüche 1 bis 4 gelöst. Weitere detaillierte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 bis 25 beschrieben.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die Vorteile von hydraulischen Pressen bezüglich freier Programmierbarkeit der Weg-, Geschwindigkeits- und Kraftprofile mit den Vorteilen mechanischer Pressen bezüglich erhöhter Produktivität, Steifigkeit und weggebundener Reproduzierbarkeit des unteren Umkehrpunktes zu vereinigen. Erfindungswesentlich ist, dass ein oder mehrere Elektroantriebe als Servomotor in Form eines Direktantriebes oder mit nachgeordnetem Linearwandler auf einen Fünfpunkt-Kniehebel so wirken, dass neben der freien Programmierbarkeit von Weg-, Geschwindigkeits- und Kraftprofilen eine flexible Nutzung von weg- und/oder kraftgebundenen Bewegungsabläufen möglich ist. Bei kraftgebundener Stößelbewegung wird der untere Umkehrpunkt in Analogie zu hydraulischen Pressen in Abhängigkeit der programmierten Kräfte gesteuert. In dieser Betriebsart entspricht der einfache Hub des Elektroantriebes einem einfachen Stößelhub, wobei die Reversierbewegung des Elektroantriebes im unteren Umkehrpunkt des Stößels erfolgt. Die hohe Positioniergenauigkeit und mechanische Steife der Servoachse ermöglicht ebenso eine weggebundene Stößelbewegung mit Reversierbewegung des Elektroantriebes im unteren Umkehrpunkt des Stößels.

Wenn der Elektroantrieb den Kniehebel im unteren Umkehrpunkt des Stößels ohne Halt durchschwingt, kann in einer weiteren Betriebsart der Vorteil der weggebundenen Stößelbewegung mechanischer Pressen bei hoher Taktrate genutzt werden. Dabei wird mit einem einfachen Hub des Elektroantriebes ein doppelter Stößelhub mit Vor- und Rücklaufhub erzielt, wodurch der Energieverbrauch reduziert und die Taktrate der Presse erhöht wird.

Die Nutzung größerer Stößelhübe wird durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Fünfpunkt-Kniehebels mittels räumlich getrennt angeordneter Gelenkpunkte des ein- und ausgangsseitigen Endes des Doppelhebels mit Bildung einer Übersetzung erreicht. Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die aus Direktantrieben oder Servomotoren mit nachgeordneten Linearwandlern, beispielsweise in Form von Spindeln, gestaltbaren Antriebsmodule sowohl mittels einem zwischenliegenden Leistungsverzweiger mehrere Druckpunkte gemeinsam antreiben können als auch jeweils separat einem Druckpunkt zuordenbar sind. Bei letzterer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass der den einzelnen Druckpunkten jeweils zugeordnete Antrieb in der Kraft- und Lageregelung separat ansteuerbar ist, wodurch einerseits für eine Parallelhaltung des Stößels die infolge aussermittigem Kraftangriff entstehbare Kippung kompensierbar und andererseits eine Soll-Kippung erzielbar ist.

Es ist weiterhin erfindungswesentlich, dass die Energiebilanz der Presse dadurch verbessert wird, indem zwischen dem Servomotor für die Hauptbewegung des Stößels und weiteren in der Presse für Nebenbewegungen vorhandenen Servomotoren, beispielsweise für elektromotorisch antreibbare Zieheinrichtungen ein Energieaustausch so stattfindet, dass im Bewegungszyklus die während der Bremsphasen im Generatormodus der Servomotore rückgespeiste Energie in die im Motormodus befindlichen Servomotore eingespeist wird. Dieser Effekt ist auch erzielbar, wenn mehrere zu einer Pressenstrasse gehörenden Pressen bezüglich der Stößelbewegung phasenverschoben betrieben werden und ein Energieaustausch zwischen dem jeder Presse zugehörigen Servomotor für die Hauptbewegung stattfindet.

Bei konventionellen mechanischen Umformpressen mit starrer Wegcharakteristik ist es mit dem Anspruch einer hoher Qualität der Einarbeitung neuer Werkzeuge erforderlich, dass in den zugeordneten Einarbeitungspressen eine den Produktionspressen äquivalente Weg- und Geschwindigkeitscharakteristik nutzbar ist. Dazu sind gegenwärtig vorwiegend hydraulische Einarbeitungspressen mit Hochgeschwindigkeitsantrieb bei flexibler Weg-Zeitcharakteristik nutzbar, deren Aufwendungen für die Nachbildung von Produktionspressen nicht unerheblich sind. Da das servomotorgetriebene Antriebssystem die Vorteile der mechanischen und hydraulischen Pressen vereinigt, steht eine im Wesentlichen identische Umformpresse für Einarbeitungszwecke und Produktion zur Verfügung.

Die Erfindungen werden nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:
1 Gemeinsamer Servo-Spindelantrieb für einen Quattro-Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus
2 Gemeinsamer Servo-Spindelantrieb für einen Tandem-Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus in einer ersten Ausgestaltung
3 Gemeinsamer Servo-Spindelantrieb für einen Tandem-Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus in einer zweiten Ausgestaltung
4 Separater Direktantrieb mit Linearmotoren für einen Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus
5 Separater Servo-Spindelantrieb für einen Fünfpunkt- Kniehebelmechanismus in der inneren Knicklage
6 Separater Servo-Spindelantrieb für einen Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus in der äußeren Knicklage
7 Energieausgleich zwischen Servoantrieben für die Haupt- und Nebenbewegung über Zwischenkreiskopplung
8 Diagramm mit Bewegungsablauf und Antriebsleistung für Haupt- und Nebenbewegungen
Im ersten Ausführungsbeispiel ist aus 1 der perspektivische Ausschnitt einer Umformpresse ersichtlich, deren Antrieb 2 aus Gründen der Vereinfachung ohne das zugehörige Gestell dargestellt ist. Der Antrieb erfolgt mittels Kniehebel 3 verteilt auf jeweils vier Druckpunkte (4) des Stößels 1, wobei die Kniehebel 3 jeweils als Fünfpunkt-Kniehebel 25 ausgebildet sind. Der Stößel 1 ist in der linken Hälfte in seiner oberen Hublage und in der rechten Hälfte in seiner unteren Hublage dargestellt. Die Bewegung des Quattro-Fünfpunkt-Knierhebels 25 wird gemeinsam mittels eines zentralen Spindelantriebes erzeugt. Dazu werden zwei Spindeln 7 jeweils von einem Servomotor 5 mit zwischenliegendem Getriebe 6 angetrieben. Die zugehörige, nicht dargestellte Spindelmutter ist im Gleitstück 8 gelagert und bewirkt als Linearwandler 15 die Umwandlung der rotatorischen Bewegung der Spindel 7 in eine lineare Bewegung des Gleitstücks 8. Das Gleitstück 8 dient als Leistungsverzweiger 19 zur synchronen Bewegung des Quattro-Fünfpunkt-Kniehebels 25. Dazu ist jeweils eine Lasche 12 einerseits mit dem Gleitstück 8 und andererseits mit dem ersten Schenkel 10 eines Doppelhebels 9 wirkverbunden. Der Doppelhebel 9 ist jeweils in der Doppelhebellagerung 16 im nicht dargestellten Kopfstück gestellseitig gelagert. Der zweite Schenkel 11 des Doppelhebels 9 stellt über die angelenkten Pleuel 13 die Wirkverbindung zu den Druckpunkten 4 im Stößel 1 her. Der Kniehebel 3 dient als Kraftverstärker für die aus dem Drehmoment des Servomotors über die Spindel 7 im Gleitstück erzeugte Axialkraft, die im Bereich der Strecklage 18 des Kniehebels 3 ihren Extremwert zur Erzeugung der für den Umformvorgang erforderlichen Presskraft annimmt. Entsprechend der linken Hälfte in der Darstellung von 1 nehmen die Kniehebel 3 in der oberen Hublage des Stößels 1 eine innere Knicklage 14 ein, die sich als spitzer Winkel zwischen dem zweiten Schenkel 11 und dem Pleuel 13 einstellt.
Mittels der Servomotoren 5 ist für die Bewegung des Stößels 1 eine flexible Weg- und Geschwindigkeitscharakteristik programmierbar, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kniehebels 3 berücksichtigt wird. Die Position, Drehzahl und Drehmoment der Servomotoren 5 wird mittels einer NC-Steuerung 32 so geregelt, dass die gewünschten Bewegungs- und Kraftverläufe erzielbar sind. Dabei ist wesentlich, dass die Bewegungsabläufe in einer ersten Ausgestaltung mit Hilfe von leitwellengesteuerten elektronischen Kurvenscheiben erzeugt werden, die die Sollposition des Stößels 1 vorgeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann auf eine direkte Kraft- oder Momentenmessung verzichtet werden, indem die Soll-Drehmomente der Servomotoren 5 in Abhängigkeit von der Beschleunigung, Getriebeübersetzung sowie weiteren Einflussgrößen, wie Temperatur und Reibung, so korrigiert und begrenzt werden, dass an der Wirkstelle am Stößel 1 die erforderliche Kraft erreicht wird. Mit dieser Antriebsgestaltung ist es möglich, dass die Umformpresse einerseits weggebunden mit einem definierten unteren Umkehrpunkt betrieben wird, der im Bereich der Strecklage 18 des Kniehebels 3 liegt. Andererseits kann in Analogie zu hydraulischen Pressen die servogetriebene Umformpresse kraftgebunden betrieben werden, indem im Bereich der Strecklage 18 die Kraft steuerungsseitig begrenzt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Axialkraft im Gleitstück 8 mittels eines Direktantriebes 20 in Form eines Linearmotors 21 erzeugt werden. Dazu werden in vorteilhafter Weise mehrere Linearmotoren 21 zur Kraftvervielfältigung so eingesetzt, dass mehrere Sekundärteile 23 entweder im Gleitstück 8 oder im Gestell gelagert und mit mehreren Primärteilen 24 im Gestell oder Gleitstück 8 wirkverbunden sind.
Die 2 zeigt im zweiten Ausführungsbeispiel einen gemeinsamen Servo-Spindelantrieb für einen Tandem-Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus 25. In der linken Hälfte befindet sich der Stößel 1 in der oberen Hublage. Die rechte Hälfte zeigt der Stößel 1 im Bereich des unteren Umkehrpunktes. Mehrere Servomotoren 5 treiben über ein zentralisiertes Getriebe 6 ein horizontal gelagertes Paar Spindeln 7 an, die jeweils in der linken Hälfte ein linksgängiges und in der rechten Hälfte ein rechtsgängiges Gewinde aufweist. Jede Spindel 7 steht über die separaten Gleitstücke 8 mit dem Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus 25 in Wirkverbindung.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Kniehebel 3 so gestaltet, dass dieser im unteren Umkehrpunkt des Stößels 1 ohne Halt durchschwingt und damit den Vorteil der weggebundenen Stößelbewegung zur Erzielung einer hohen Taktrate nutzt. Dabei erreicht der Kniehebel 3, wie in der linken Hälfte dargestellt, mit einer inneren und einer äußeren Knicklage 14, 17 jeweils wechselweise den oberen Umkehrpunkt des Stößels 1. Dabei wird mit einem einfachen Hub des Gleitstückes 8 jeweils ein doppelter Hub des Stößels 1 mit Vor- und Rückhub erreicht. Dabei besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel der Stößel im Bereich der Strecklage 18 des Kniehebels während der Phase des erhöhten Energiebedarfs durch den Umformvorgang nicht abgebremst wird. Infolge des Durchschwingens vom Kniehebel 3 durch den unteren Umkehrpunkt ist der Energieverbrauch reduziert.
Der frei programmierbare Servomotor 5 ermöglicht eine flexible Wegcharakteristik. Beim Durchschwingen des Kniehebels 3 mit jeweils symmetrisch positionierter Knicklage 14, 17 ist der Vor- und Rückhub des Stößels 1 gleich groß, wobei bei allen ungeradzahligen Hüben des Stößels 1 ein Spiegelprogramm des Bewegungsprofils der geradzahligen Hübe fahrbar ist.
Darüber hinaus kann es zur Herstellung eines Umformteiles vorteilhaft sein, dass der Pressvorgang je Umformteil mehrfach erfolgt, indem der untere Umkehrpunkt des Stößels 1 je Pressvorgang mehrfach, zweckmäßigerweise mit unterschiedlichem Hub, durchfahren wird. Infolge dieser unterschiedlichen Hübe sind jeweils die äußere und innere Knicklage 14, 17 asymmetrisch positioniert.
Zur Nutzung größerer Stößelhübe ist es vorteilhaft, dass die ein- und ausgangsseitigen Enden des Doppelhebels 9 räumlich getrennt angeordnet sind. Dazu liegen die ersten und zweiten Schenkel 10, 11 im Doppelhebel 9 zueinander im stumpfen Winkel.
Es ist ebenso denkbar, dass die separaten Gleitstücke 8 als Leistungsverzweiger 19 jeweils zwei Kniehebel 3 antreiben, so dass der Stößel 1 mit einem Quattro-Fünfpunkt-Kniehebel 25 wirkverbunden ist.
Eine zweite Ausgestaltung des Tandem-Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus ist aus 3 in perspektivischer Ansicht ersichtlich. Hierbei sind die Antriebsmodule mit den Servomotoren 5, Getriebe 6, Gleitstück 8 und Spindeln 7 jeweils seitlich neben dem Kopfstück vertikal in den Bereich der Pressenständer 22 nach unten ragend angeordnet. Das Gleitstück 8 steht in Analogie zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen mit zwei Kniehebeln 3 in Wirkverbindung. In dieser Ausgestaltung wird bei kompakter Bauform eine reduzierte Bauhöhe der Umformpresse erreicht. Die folgenden Figuren zeigen Antriebe 2 für Umformpressen mit Kniehebeln 3, bei denen jeder Druckpunkt des Stößels 1 separat angetrieben wird.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwei voneinander unabhängig steuerbare Druckpunkte 4, deren Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus 25 jeweils von einem als Direktantrieb 20 ausgebildeten Linearmotor 21 angetrieben wird. Dazu ist die Lasche 12 an dem zum Linearmotor 21 gehörenden Primärteilen 24 angelenkt, die mit den zugehörigen Sekundärteilen 23 in Wirkverbindung stehen. Neben der Wirkung mehrerer Linearmotoren 21 dient der Kniehebel 3 zur Kraftverstärkung auf die Druckpunkte 20.
Ein auf die Druckpunkte 4 jeweils separat wirkender Servo-Spindelantrieb ist aus den 5 und 6 ersichtlich. 5 zeigt die Stellung des Fünfpunkt-Kniehebels 25 in seiner inneren Knicklage 14, während die äußere Knicklage 17 in 6 dargestellt ist.
Im jeweils rechts und links neben dem Stößel 1 im Bereich der Pressenständer 22 angeordneten Antriebsmodul treibt der Servomotor 5 über zwischenliegendes Getriebe 6 die als Linearwandler 15 wirkende Spindel 7 an. Das axial bewegbare Gleitstück 8 überträgt die Bewegung in Analogie zu einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele auf den Fünfpunkt-Kniehebel 25. Durch die individuelle, voneinander unabhängige Lage- und Kraftregelung der Druckpunkte 4 ist eine Parallelhaltung des Stößels 1 auch bei außermittigem Kraftangriff möglich. Andererseits ist es denkbar, dass eine definierte Soll-Kippung des Stößels 1 während des Pressvorganges einstellbar ist.
Die im Wesentlichen schwungscheibenlosen Antriebe 2 mittels Servomotoren 5 können Lastschwankungen mit nicht unerheblichen Spitzenleistungen bei der Energieaufnahme aus dem Versorgungsnetz 29 bewirken. Eine Möglichkeit, die Energiebilanz der Umformpresse zu verbessern, wird, gestützt durch die 7 und 8, nachfolgend beschrieben.
Neben den Servomotoren 5 für die Hauptbewegung des Stößels 1 kommen weitere Servomotoren 28 für Nebenbewegungen in der Umformpresse, wie beispielsweise Zieheinrichtungen, zum Einsatz. In der oberen Hälfte von 8 ist die Weg-Zeit-Charakteristik mit den phasenbezogenen Positionen für den Stößel 1 und den Antrieb der Zieheinrichtung 28 dargestellt. Nach dem Auftreffpunkt von Stößel 1 auf die Zieheinrichtung wird diese von den Servomotoren 5 des Stößels 1 aktiv bewegt, wobei die zugehörigen Antriebe 28 im Generatormodus durch Bremsung die erforderliche Kraft der Zieheinrichtung für den Umformvorgang aufbringen. In dieser Phase mit größtem Energiebedarf für die motorisch betriebenen Servomotoren 5 des Stößel 1 wird infolge der generatorisch betriebenen Servomotoren der Zieheinrichtung 28 Energie rückgespeist. Da die beiden Servomotoren 5 für die Hauptbewegung und die Antriebe für die Zieheinrichtung 28 über ihre Servoverstärker 27 über einen gemeinsamen Zwischenkreis 26 entsprechend 7 gekoppelt sind, erfolgt zwischen den Servomotoren 5 für die Bewegung des Stößels 1 und den Antrieben 28 für die Zieheinrichtung ein Energieaustausch.
Ein weiterer Energieaustausch kann im Pressenzyklus nach Diagramm 8 in der Phase des Bremsens der Servomotoren für den Stößel 1 zur Erreichung des oberen Umkehrpunktes dahingehend erfolgen, indem die nunmehr vom Stößel 1 rückgespeiste Energie den in der Phase des Hochlaufs motorisch betriebenen Antrieben für die Zieheinrichtung 28 über die Zwischenkreiskopplung zugeführt wird. Die zeitbezogenen Verläufe der motorisch und generatorisch wirkenden Antriebsleistungen sind jeweils für den Stößel 1 und die Antriebe der Zieheinrichtung 28 aus den beiden mittleren Kurven des Diagramms nach 8 ersichtlich. Die resultierende Antriebsleistung ist in der unteren Kurve dargestellt. Durch den Energieaustausch über die Zwischenkreiskopplung können die Lastschwankungen reduziert werden.
Es ist ebenso möglich, dass ein Energieaustausch derart zwischen mehreren Umformpressen stattfindet, indem die zu einer Pressenstrasse gehörenden Umformpressen bezüglich ihrer Stößelbewegung phasenverschoben betrieben werden und die Energie zwischen den Servomotoren 5 für die Hauptbewegung ausgetauscht wird.

1: Stößel
2: Antrieb
3: Kniehebel
4: Druckpunkt
5: Servomotor
6: Getriebe
7: Spindel/Spindelantrieb
8: Gleitstück
9: Doppelhebel
10: erster Schenkel
11: zweiter Schenkel
12: Lasche
13: Pleuel
14: innere Knicklage des Kniehebels
15: Linearwandler
16: Doppelhebellagerung
17: äußere Knicklage des Kniehebels
18: Bereich der Strecklage des Kniehebels
19: Leistungsverzweiger
20: Direktantrieb
21: Linearmotor
22: Pressenständer
23: Sekundärteil
24: Primärteil
25: Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus
26: Zwischenkreiskopplung
27: Servoverstärker
28: Antriebe für Zieheinrichtung
29: Versorgungsnetz
30: Versorgungsmodul
31: Achsregler
32: NC-Steuerung

Claims

Antriebssystem einer Umformpresse mit einem Kniehebelmechanismus für die Bewegung des Stößels (1), wobei mit mindestens einem Servomotor (5) mehrere Druckpunkte (4) gemeinsam angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servomotor (5) als Direktantrieb (20) auf einen gemeinsamen Leistungsverzweiger (19) wirkt, der jeweils mit mindestens zwei Kniehebeln (3) verbunden ist, wobei der Richtungswechsel des Servomotors (5) entweder zwischen einer Knicklage (14, 17) und dem Bereich der Strecklage (18) oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) erfolgt.
Antriebssystem einer Umformpresse mit einem Kniehebelmechanismus für die Bewegung des Stößels (1), wobei mit mindestens einem Servomotor (5) mehrere Druckpunkte (4) gemeinsam angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servomotor (5) über mindestens einen nachgeordneten Linearwandler (15) auf einen gemeinsamen Leistungsverzweiger (19) wirkt, der jeweils mit mindestens zwei Kniehebeln (3) verbunden ist, wobei der Richtungswechsel des Servomotors (5) entweder zwischen einer Knicklage (14, 17) und dem Bereich der Strecklage (18) oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) erfolgt.
Antriebssystem einer Umformpresse mit einem Kniehebelmechanismus für die Bewegung des Stößels (1), wobei mit mindestens einem Servomotor (5) jeweils ein Druckpunkt (4) separat angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servomotor (5) als Direktantrieb (20) auf den Kniehebel (3) wirkt, wobei der Richtungswechsel des Servomotors (5) entweder zwischen einer Knicklage (14, 17) und dem Bereich der Strecklage (18) oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) erfolgt.
Antriebssystem einer Umformpresse mit einem Kniehebelmechanismus für die Bewegung des Stößels (1), wobei mit mindestens einem Servomotor (5) jeweils ein Druckpunkt (4) separat angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servomotor (5) über mindestens einen nachgeordneten Linearwandler (15) auf den Kniehebel (3) wirkt, wobei der Richtungswechsel des Servomotors (5) entweder zwischen einer Knicklage (14, 17) und dem Bereich der Strecklage (18) oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) erfolgt.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktantrieb (20) als Linearmotor (21) ausgestaltet ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearwandler (15) als Spindelantrieb (7) ausgestaltet ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Leistungsverzweiger (19) ein gemeinsames Gleitstück (8) für mindestens zwei Druckpunkte (4) vorgesehen ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Leistungsverzweiger (19) ein gemeinsames Gleitstück (8) für vier Druckpunkte (4) vorgesehen ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere zentralangetriebene Spindeln (7) auf ein gemeinsames Gleitstück (8) wirken.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere zentralangetriebene Spindeln (7) auf mindestens zwei unabhängige Gleitstücke (8) wirken.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelantrieb (7), bestehend aus mindestens einem mit jeweils rechts- und linksgängigem Gewinde versehenen Paar Spindeln, horizontal zwischen den Druckpunkten (4) angeordnet ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktantrieb (20) jeweils mit oder ohne Leistungsverzweiger (19) oder der Servomotor (5) mit nachgeordnetem Linearwandler (15) jeweils mit oder ohne Leistungsverzweiger (19) vertikal oder schräg im Bereich der Pressenständer (22) angeordnet ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Richtungswechsel des Servomotors (5) zwischen einer äußeren und inneren Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) die Größe und Folge von Hubwegen frei programmierbar ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere und innere Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) symmetrisch positioniert sind.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere und innere Knicklage (14, 17) des Kniehebels (3) asymmetrisch positioniert sind.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei allen ungeradzahligen Hüben des Stößels (1) ein Spiegelprogramm des Bewegungsprofils der geradzahligen Hübe des Stößels (1) fahrbar ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Stößels (1) mittels einer redundant wirkenden, mit dem Servomotor (5) gekoppelten oder unabhängigen Bremseinrichtung blockierbar ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der den Druckpunkten (4) jeweils zugeordnete Kniehebel (3) symmetrisch zueinander angeordnet ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis der zweiten und ersten Schenkel (11, 10) des Doppelhebels (9) des Kniehebels (3) größer als eins ist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Linearmotoren (21) jeweils zugeordneten, im Gleitstück (8) gelagerten Sekundärteile (23) mit den gestellseitig gelagerten Primärteilen (24) wirkverbunden sind.
Antriebssystem einer Umformpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Linearmotoren (21) jeweils zugeordneten, im Gleitstück (8) gelagerten Primärteile (24) mit den gestellseitig gelagerten Sekundärteilen (23) wirkverbunden sind.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kniehebel (3) als Fünfpunkt-Kniehebelmechanismus (25) ausgebildet ist, dessen Doppelhebel (9) einen ersten Schenkel (10) und einen zweiten Schenkel (11) aufweist.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 22, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schenkel (10, 11) des Doppelhebels (9) einen stumpfen Winkel bilden.
Antriebssystem einer Umformpresse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreise (26) der Servoverstärker (27) von den Servomotoren (5, 28) für die Haupt- und Nebenbewegungen der Umformpresse direkt miteinander gekoppelt sind.
Antriebssystem einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umformpresse als Nebenbewegung die Antriebe für Zieheinrichtungen (28) wirken.