DE102006034201A1

DE102006034201A1 - Presse

Info

Publication number: DE102006034201A1
Application number: DE102006034201A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Büssert; Jürgen DECKER; Thomas Heimann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-02-07
Also published as: JP2009544473A; US20090301322A1; WO2008012188A1; US8065956B2; JP5094861B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse, wobei die Presse einen Zylinder (6a) zur Bewegung eines Druckelements (5) aufweist, wobei der Zylinder (6a) mit einem Kniehebel (16a) verbunden ist, wobei der Kniehebel (16a) mit einem Antrieb (17) verbunden ist, wobei der Antrieb (17) über den Kniehebel (16a) den Zylinder (6a) bewegt. Die Erfindung schafft eine Presse mit einem einfach aufgebauten elektrischen Antriebssystem für ein Druckelement (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse.
Bei handelsüblichen Pressen werden zur Erzeugung der erforderlichen Presskraft hydraulische oder pneumatische Systeme eingesetzt, wobei die Systeme Zylinder umfassen, die auf ein Druckelement, wie z.B. eine Hubplatte einwirken und solchermaßen z.B. eine gezielte Verformung eines Bleches ermöglichen.
Weiterhin sind auch Pressen bekannt, die über ein elektrisch angetriebenes Ziehkissen, insbesondere eine elektrisch angetriebene Hubplatte verfügen. Bei elektrisch angetriebenen Ziehkissen, insbesondere bei elektrisch angetriebenen Hubplatten wird die Hydraulik durch Spindeln, die von einem Servoantrieb angetrieben werden, ersetzt. Bei diesem Antriebssystem muss die Presskraft durch Drucksensoren erfasst werden. Es werden dabei Servoantriebe mit Untersetzungsgetriebe oder Direktantriebe ohne Getriebe eingesetzt. Eine solche Presse ist aus der Druckschrift "Auf das Tempo kommt es an", Blech7-05, Seiten 30 bis 32 bekannt.
Bei Pressen, bei denen die Hubplatte elektrisch angetrieben wird, ist in der Regel ein hohes Getriebeübersetzungsverhältnis erforderlich, um das notwendige Drehmoment zum Antrieb einer Spindel, welche über Zylinder die Hubplatte bewegt, zu erzeugen. Die erforderlichen hohen Motordrehzahlen um eine ausreichende Bewegungsgeschwindigkeit der Hubplatte zu ermöglichen, bedingen jedoch einen hohen Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse mit einem einfach aufgebauten elektrischen Antriebssystem für ein Druckelement zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Presse, wobei die Presse einen Zylinder zur Bewegung eines Druckelements aufweist, wobei der Zylinder mit einem Kniehebel verbunden ist, wobei der Kniehebel mit einem Antrieb verbunden ist, wobei der Antrieb über den Kniehebel den Zylinder bewegt.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Presse mindestens zwei Zylinder zur Bewegung des Druckelements aufweist, wobei ein erster Zylinder mit einem ersten Kniehebel verbunden ist, wobei ein zweiter Zylinder mit einem zweiten Kniehebel verbunden ist, wobei der erste und der zweite Kniehebel mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sind, wobei der Antrieb über den ersten Kniehebel den ersten Zylinder bewegt und über den zweiten Kniehebel den zweiten Zylinder bewegt. Es ist vorteilhaft einen gemeinsamen Antrieb mit zwei Zylindern einzusetzen, da das Antriebssystem dann besonders einfach aufgebaut sein kann.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Druckelement als Hubplatte ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Druckelements als Hubplatte stellt eine übliche Ausbildung des Druckelements dar.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Antrieb einen rotatorischen Elektromotor aufweist, wobei der Stator des Elektromotors mit einer Hülse verbunden ist, wobei der Rotor des Elektromotors mit einer Mutter verbunden ist, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors der erste und der zweite Kniehebel verkürzt oder gestreckt werden. Hierdurch wird ein besonders einfach aufgebautes Antriebssystem ermöglicht.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Antrieb einen rotatorischen Elektromotor aufweist, wobei der Stator des Elektromotors mit einem Gelenk des ersten Kniehebels verbunden ist, wobei der Rotor des Elektromotors über eine Spindel mit einer Hülse verbunden ist, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors der erste und der zweite Kniehebel verkürzt oder gestreckt werden. Hierdurch wird ein besonders einfach aufgebautes Antriebssystem geschaffen.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Antrieb einen rotatorischen Elektromotor aufweist, wobei der Rotor des Elektromotors über ein mit dem Rotor verbundenes Zahnrad auf eine erste Stange derart einwirkt, dass durch eine Drehbewegung des Rotors der erste und der zweite Kniehebel verkürzt oder gestreckt werden, wobei der Stator des Elektromotors mit einer zweiten Stange verbunden ist. Hierdurch wird ein besonders einfach aufgebautes Antriebssystem geschaffen.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Antrieb einen elektrischen Linermotor aufweist, wobei der Primärteil des Linearmotors mit dem zweiten Kniehebel verbunden ist und der Sekundarteil des Linearmotors mit dem ersten Kniehebel verbunden ist, wobei durch eine Bewegung des Primärteils und/oder des Sekundärteils der erste und der zweite Kniehebel verkürzt oder gestreckt werden. Hierdurch wird ein besonders einfach aufgebautes Antriebssystem geschaffen.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die auf einen Zylinder einwirkende Kraft anhand des Motorstroms bestimmt wird, da in diesem Fall auf eine Druckmesseinrichtung verzichtet werden kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn zur Messung der linearen Lage des Druckelements ein rotatorischer Lagegeber verwendet wird, da dann auf die Verwendung von teuren Linermesssystemen verzichtet werden kann.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn zwischen Kniehebel und Zylinder eine Druckmesseinrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe einer Druckpresseinrichtung kann der Anpressdruck des Zylinders sehr genau geregelt werden.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung der Druck ausübenden Komponenten einer Presse,
2 eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 eine schematisierte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4, 5 eine schematisierte Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
6, 7 eine schematisierte Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In 1 ist in Form einer schematisierten Darstellung die wesentlichen Druck ausübenden Komponenten einer Presse dargestellt. Eine Matrize 1 wird für den Pressvorgang lagegeregelt nach unten bewegt, was durch zwei Pfeile in 1 dargestellt ist. Die Matrize 1 weist eine Ausformung 3 auf, in die während des Pressvorgangs ein Stempel 4 eingreift, so dass ein Blech 2 näherungsweise nach dem Pressvorgang, gemäß der Ausformung 3 verformt ist. Eine Gegenhaltekraft F wird von einem Druckelement 5, das im Rahmen der Ausführungsbeispiele als Hubplatte 5 ausgebildet ist, aufgebracht. Die Hubplatte 5 überträgt die Gegenhaltekraft F über zwei Drucksäulen 33a und 33b auf einen Blechhalter 32. Während die Matrize 1 während des Pressvorgangs lagegeregelt nach unten verfahren wird, wird die Hubplatte 5 druckgeregelt nach unten verdrängt. Die Bewegung der Hubplatte 5 wird in der Regel mittels mehrerer Zylinder gesteuert, die während des Pressvorgangs druckgeregelt nach unten verdrängt werden, was durch entsprechende Pfeile in 1 angedeutet ist. Der Bewegungsvorgang der Hubplatte 5 wird dabei in der Regel mittels mehrerer den Zylindern zugeordneter Antriebe gesteuert.
Im Rahmen der Ausführungsbeispiele wird die Hubplatte 5 mittels eines ersten Zylinders 6a und eines zweiten Zylinders 6b bewegt. Bei handelsüblichen Maschinen basiert das Antriebssystem für die Zylinder dabei auf ein Hydraulik- oder Pneumatiksystem oder auf einen Spindelantrieb bei dem ein Servomotor, über eine Spindel einen einzelnen oder mehrere Zylinder gleichzeitig antreibt.
Erfindungsgemäß wird zur Erbringung der erforderlichen Gegenhaltekraft F für die Hubplatte Kniehebel eingesetzt. Die Kombination der bekannten elektrischen Antriebstechnik und dem Einsatz von Kniehebeln ermöglicht den Einsatz von Elektroantrieben unter Erfüllung der Leistungsanforderungen aus der Hydrauliktechnik.
Durch den Einsatz von Kniehebeln kann die Gegenhaltekraft F, der Hubplatte 5 der Bewegung der Matrize 1 entgegensetzen kann, gegenüber handelsüblichen reinen elektrischen Spindelantriebssystemen vervielfacht werden.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel in Form einer schematisierten Darstellung der Erfindung dargestellt. Dabei ist das Antriebssystem, bestehend aus einem Antrieb 17 und einem ersten Kniehebel 16a und einem zweiten Kniehebel 16b zum Antrieb des ersten Zylinders 6a und des zweiten Zylinders 6b dargestellt. Der erste Kniehebel 16a weist dabei zwei Kniehebelstangen 11a und 13a sowie drei Gelenke 8a, 9a und 10a und drei Anflanschelemente 14a, 15a und 12a, die in der in 2 dargestellten Weise miteinander verbunden sind, auf. Entsprechend weist der zweite Kniehebel 16b die beiden Kniehebelstangen 11b und 13b, sowie die drei Gelenke 8b, 9b und 10b und die drei Anflanschelemente 12b, 14b und 15b auf. Die Anflanschelemente 14a und 14b sind über jeweils zugeordnete Drucksensoren 7a und 7b mit dem jeweilig zugeordneten ersten Zylinder 6a und dem zweiten Zylinder 6b verbunden. Die Anflanschelemente 15a und 15b sind mit einem Maschinenbett 30 verbunden. Der erste Kniehebel 16a und der zweite Kniehebel 16b sind mit einem gemeinsamen Antrieb 17 verbunden, wobei der Antrieb 17 über den ersten Kniehebel 16a den ersten Zy linder 6a und über den zweiten Kniehebel 16b den zweiten Zylinder 6b bewegt.
Der Antrieb 17 weist im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels eine Spindel 23, einen rotatorischen Elektromotor 22 (z.B. einen Servomotor), sowie eine Hülse 18 auf. Die Hülse 18 ist mit dem zweiten Kniehebel 16b verbunden und die Spindel 23 ist dem ersten Kniehebel 16a verbunden. Der Stator 19 des Elektromotors 22 ist dabei fest mit der Hülse 18 verbunden. Der Rotor 21 des Elektromotors 22 ist fest mit einer Mutter 20 verbunden, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors 21 der erste Kniehebel 16a und der zweite Kniehebel 16b verkürzt oder gestreckt werden, in dem durch eine Rotationsbewegung der Motor 19, mittels des Rotors 21, die Spindel 23 in die Hülse 18 gedreht wird oder aus ihr herausgedreht wird.
In 3 ist in Form einer schematisierten Darstellung eine weitere Ausführungsform des Antriebssystems dargestellt. Die in 3 dargestellte Ausführungsform entspricht im Grundaufbau im Wesentlichen der vorstehend in 2 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in 1. Der wesentliche Unterschied der Ausführungsform gemäß 3 gegenüber der Ausführungsform gemäß 2 besteht in der Ausbildung des Antriebs 17' gegenüber dem Antrieb 17. Der Antrieb 17' ist bei der Ausführungsform gemäß FIG ebenfalls als rotatorischer Elektromotor ausgebildet, wobei jedoch der Stator 19' des Elektromotors 22' über ein Anflanschelement 12a mit dem Gelenk 9a des ersten Kniehebels 16a verbunden ist, wobei der Rotor 21' des Elektromotors 22' über eine Spindel 23' mit einer Hülse 18' verbunden ist, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors 21' der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) verkürzt oder gestreckt werden. Durch die Rotationsbewegung des Rotors 21' wird die Spindel 23' entweder, je nach Rotationsrichtung, in die Hülse 18', die an ihrer Innenseite ein entsprechendes Gewinde aufweist, hinaus- oder hineingedreht.
In 4 und der zugehörigen 5 ist eine weitere Ausbildung des Antriebssystems dargestellt. Die in 4 und 5 dargestellte Ausführungsform entspricht im Grundaufbau im Wesentlichen der vorstehend in 2 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in 4 und 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie in 2. 5 zeigt eine Ansicht von oben auf den Antrieb 17''. Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausbildung des Antriebs 17'' gegenüber den Antrieb 17 gemäß 2. Der Antrieb 17' gemäß 4 und 5 weist ebenfalls einen rotatorischen Elektromotor 22'' auf. Ein Rotor 19'' (siehe 5) wirkt über ein mit dem Rotor 19' verbundenes Zahnrad 26 auf eine erste Stange 24 derart ein, dass durch eine Drehbewegung des Rotors 21'' der erste und der zweite Kniehebel 16a und 16b verkürzt oder gestreckt werden, wobei der Stator 19' des Elektromotors 22'' mit einer zweiten Stange 25 verbunden ist, wobei die Stange 25 mit dem Gelenk 9b verbunden ist. Die erste Stange 24 ist mit einer Zahnung 31 versehen in die das Zahnrad 26 eingreift. Indem durch die Rotationsbewegung des Rotors 21'' der Antrieb 17'' in Längsrichtung verkürzt oder gestreckt wird, wird entsprechend der erste und der zweite Kniehebel verkürzt oder gestreckt.
In 6 und der zugehörigen 7 ist eine weitere Ausführungsform des Antriebssystems dargestellt. Die in 6 und 7 dargestellte Ausführungsform entspricht im Grundaufbau im Wesentlichen der in der Darstellung gemäß 2 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in 6 und 7 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 2. 7 zeigt eine Ansicht von oben auf den Antrieb 17'''. Der wesentliche Unterschied besteht in der Ausbildung des Antriebs 17''' gegenüber dem Antrieb 17 gemäß 2. Der Antrieb 17''' weist einen elektrischen Linearmotor 27 auf. Der Primärteil 29 (siehe 7) des Linearmotors 27 ist mit dem zweiten Kniehebel 16b verbunden und der Sekundärteil 24''', der Dauermagneten 28 aufweist, ist mit dem ersten Kniehebel 16a verbunden. Durch eine Bewegung des Primärteils 29 und/oder des Sekundärteils 24''' werden der erste und der zweite Kniehebel 16a und 16b verkürzt oder gestreckt. Der Primärteil 29 ist mit einer Stange 25''' verbunden, wobei die Stange 25''' mit dem zweiten Kniehebel 16b verbunden ist. Durch eine Verschiebebewegung des Sekundärteils 24''' gegenüber dem Primärteil 29 wird der Antrieb 17''' verkürzt oder gestreckt wodurch der erste und der zweite Kniehebel 16a und 16b verkürzt oder gestreckt werden.
Bei den beiden Ausführungsformen gemäß 4, 5, 6 und 7 kann auf den Einsatz einer Druckmesseinrichtung (Drucksensor 7a, 7b) zwischen Kniehebel und Zylinder verzichtet werden, da die auf den Zylinder einwirkende Kraft direkt über eine Messung des Motorstroms abgeleitet werden kann.
Ferner kann beim Einsatz von rotatorischen Motoren auf die sonst beim hydraulischen oder pneumatischen Ziehkissen zur Lagemessung eingesetzten Linearmaßstäbe verzichtet werden, da die Lage über einen vorzugsweise an den Rotor des Motors angeschlossenen rotatorischen Lagegeber ermittelt werden kann.
Durch den Einsatz von Kniehebeln kann die Gegenhaltekraft vervielfacht werden. Dadurch muss das Getriebeübersetzungsverhältnis der rotatorischen Motoren nicht so hoch gewählt werden, wodurch wiederum die Motordrehzahl geringer gewählt werden kann. Geringe Drehzahlen wirken sich vorteilhaft auf die Lagerstandzeiten der Lager der Motoren aus, was wiederum einen geringeren Verschleiß zum Vorteil hat.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es natürlich auch möglich ist die Zylinder nur mit einem einzelnen, dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Antrieb, über einen Kniehebel anzutreiben.

Claims

Presse, wobei die Presse einen Zylinder (6a) zur Bewegung eines Druckelements (5) aufweist, wobei der Zylinder (6a) mit einem Kniehebel (16a) verbunden ist, wobei der Kniehebel (16a) mit einem Antrieb (17) verbunden ist, wobei der Antrieb (17) über den Kniehebel (16a) den Zylinder (6a) bewegt.
Presse, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse mindestens zwei Zylinder (6a, 6b) zur Bewegung des Druckelements (5) aufweist, wobei ein erster Zylinder (6a) mit einem ersten Kniehebel (16a) verbunden ist, wobei ein zweiter Zylinder (6b) mit einem zweiten Kniehebel (16b) verbunden ist, wobei der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) mit einem gemeinsamen Antrieb (17) verbunden sind, wobei der Antrieb (17) über den ersten Kniehebel (16a) den ersten Zylinder (6a) bewegt und über den zweiten Kniehebel (16b) den zweiten Zylinder (6b) bewegt.
Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (5) als Hubplatte ausgebildet ist
Presse nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) einen rotatorischen Elektromotor (22) aufweist, wobei der Stator (19) des Elektromotors (22) mit einer Hülse (18) verbunden ist, wobei der Rotor (21) des Elektromotors (22) mit einer Mutter (20) verbunden ist, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors (21) der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) verkürzt oder gestreckt werden.
Presse nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17') einen rotatorischen Elektromotor (22') aufweist, wobei der Stator (19') des Elektromotors (22') mit einem Gelenk (9a) des ersten Kniehebels verbunden ist, wobei der Rotor (21') des Elektromotors (22') über eine Spindel (23') mit einer Hülse (18') verbunden ist, wobei durch eine Drehbewegung des Rotors (21') der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) verkürzt oder gestreckt werden.
Presse nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17'') einen rotatorischen Elektromotor (22'') aufweist, wobei der Rotor (21'') des Elektromotors (22'') über ein mit dem Rotor (21'') verbundenes Zahnrad (26) auf eine erste Stange (24) derart einwirkt, dass durch eine Drehbewegung des Rotors (21'') der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) verkürzt oder gestreckt werden, wobei der Stator (19'') des Elektromotors (22'') mit einer zweiten Stange (25) verbunden ist.
Presse nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17''') einen elektrischen Linermotor (27) aufweist, wobei der Primärteil (29) des Linearmotors (27) mit dem zweiten Kniehebel (16b) verbunden ist und der Sekundärteil (24''') des Linearmotors mit dem ersten Kniehebel (16a) verbunden ist, wobei durch eine Bewegung des Primärteils (29) und/oder des Sekundärteils (24''') der erste und der zweite Kniehebel (16a, 16b) verkürzt oder gestreckt werden.
Presse nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einen Zylinder (6a, 6b) einwirkende Kraft anhand des Motorstroms bestimmt wird.
Presse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der linearen Lage des Druckelements ein rotatorischer Lagegeber verwendet wird.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kniehebel (16a) und Zylinder (6a) eine Druckmesseinrichtung (7a) angeordnet ist.