-
Die
Erfindung betrifft eine Presse.
-
Bei
handelsüblichen Pressen werden zur Erzeugung der erforderlichen
Presskraft hydraulische Systeme eingesetzt, wobei die Systeme Zylinder
umfassen, die auf ein Druckelement, wie z. B. einen Stößel
einwirken und solchermaßen z. B. eine gezielte Verformung
eines Bleches ermöglichen.
-
Pressen,
insbesondere Abkantpressen sind dadurch gekennzeichnet, dass ein
Druckelement, wie z. B. ein Stößel mittels mindestens
zwei hydraulischen Zylindern senkrecht von oben nach unten auf ein
auf einer Werkstückauflagevorrichtung, die z. B. in Form
eines Abkantgesenks vorliegen kann, liegenden Werkstücks,
einwirkt. Dafür sind erhebliche Kräfte erforderlich,
die, wie schon oben beschrieben, bei handelsüblichen Pressen
von einem hydraulischen System erzeugt werden. Ein solches hydraulisches System
erfordert einen konstanten hohen Systemdruck. Dieser wird mit Pumpen
aufrechterhalten und erzeugt durch den kontinuierlichen Ölfluss
eine erhebliche Verlustleistung. Des Weiteren sind hydraulische
Systeme grundsätzlich mit Leckagen behaftet. Dies erfordert
einen hohen Aufwand (z. B. Auffangbecken, Altölentsorgung
etc.) für den Umweltschutz. Die temperaturabhängigen Änderungen
der Hydraulikeigenschaften erfordern einen Aufwand für
die Kompensation dieser Einflüsse (Ölkühlung,
Reglerkompensation etc.). All diese negativen Eigenschaften führen
in Summe zu dem Wunsch, eine hydrauliköllose Presse zu
realisieren.
-
Weiterhin
sind auch Pressen bekannt, bei denen ein rotatorischer Motor über
ein Getriebe und eine Flaschenzug ähnliche Zahnriehmenkonstruktion einen
Stößel antreibt. Eine solche Presse ist aus der Internetseite http://www.finn-power.com/global/machine_tools.asp?GetLinks=MTB_E bekannt.
-
Weiterhin
sind auch Pressen bekannt, bei denen mehrere rotatorische Motoren
mit Zahnriemengetriebe und Kugelrollspindel einen Stößel
antreibt. Eine solche Presse ist aus der Internetseite http://www.komatsusanki.co.jp/en/bankin/ePAS.html bekannt.
-
Bei
den oben genannten beiden aus dem Stand der Technik bekannten Pressentypen
werden zwar die oben genannte Probleme durch den Einsatz von Elektroantrieben
vermieden, jedoch ist hierzu, um die entsprechende notwendige Presskraft
zu erzeugen ein rotatorischer Motor in Verbindung mit einem Getriebe,
und einer Zahnriemenkonstruktion oder ein Zahnriemengetriebe in
Verbindung mit einer Kugelrollspindel notwendig, was ein entsprechend kompliziertes
und somit störanfälliges elektrisches Antriebssystems
nachteilig bedingt. Weiterhin bedingt der Einsatz von Kugelrollspindel,
die die hohen Presskräfte aufbringen müssen, einen
hohen lokalen Verschleiß der Kugelrollspindeln, da diese
häufig einer Belastung an immer der selben Spindelposition ausgesetzt
sind.
-
Aus
der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
10 2006 034 201.1 ist eine Presse bekannt
bei der ein Ziehkissen mit Hilfe von Kniegelenken druckgeregelt
bewegt wird.
-
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
Kniehebel zur Bewegung eines Druckelements aufweist, wobei ein erster
und ein zweiter Kniehebel mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden
sind, wobei der Antrieb über den ersten Kniehebel und über
den zweiten Kniehebel das Druckelement bewegt, wobei das Druckelement oberhalb
einer Werkstückauflagevorrichtung angeordnet ist.
-
Vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
-
Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Druckelement als Stößel
ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Druckelements als Stößel
stellt eine übliche Ausbildung des Druckelements dar.
-
Ferner
erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Werkstückauflagevorrichtung
als Abkantgesenk ausgebildet ist. Eine Ausbildung der Werkstückauflagevorrichtung
als Abkantgesenk stellt eine übliche Ausbildung der Werkstückauflagevorrichtung
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 über
eine Mutter derart einwirkt, dass 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 derart auf eine Hülse, die mit dem zweiten
Kniehebel verbunden ist, einwirkt, dass 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 Zahnrad auf eine erste Stange derart einwirkt, dass durch eine
Drehbewegung des Rotors der erste und der zweite Kniehebel verkürzt
oder gestreckt wer den. 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 Sekundärteil 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 eine Schubstange 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 Schubstange
eine Druckmesseinrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe einer Druckpresseinrichtung
kann der Anpressdruck der Schubstange sehr genau geregelt werden.
-
Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Presse als Abkantpresse
ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Erfindung
jedoch auch bei anderen Arten von Pressen eingesetzt 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, insbesondere einer
Abkantpresse, dargestellt. Eine Druckelement 5, das im Rahmen
des Ausführungsbeispiels in Form eines Stößels
ausgebildet ist wird für den Pressvorgang nach unten bewegt,
was durch zwei Pfeile in 1 dargestellt ist. An dem Druckelement 5 ist
ein Presswerkzeug 33 befestigt. Zur Pressbearbeitung eines Werkstücks 2,
dass im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form eines Bleches
vorliegt, wird das Blech 2 auf eine Werkstückauflagevorrichtung 32 aufgelegt,
das im Rahmen des Ausführungsbeispiels als Abkantgesenk
ausgebildet ist. Anschließend wird das Druckelement 5 und
solchermaßen das Presswerkzeug 33 von oben nach
unten bewegt und solchermaßen, das Blech 2 verformt.
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Werkstückauflagevorrichtung 32 dabei
unbeweglich.
-
Die
Presskraft F wird über zwei Schubstangen 6a und 6b auf
das Druckelement 5 übertragen. Die Bewegung des
Druckelements 5 wird in der Regel mittels mehrerer Schubstangen
gesteuert, die während des Pressvorgangs druckgeregelt
nach unten verfahren werden, was durch entsprechende Pfeile in 1 angedeutet
ist. Der Bewegungsvorgang des Druckelements 5 wird dabei
in der Regel mittels mehrerer den Schubstangen zugeordneter Antriebe
gesteuert.
-
Im
Rahmen der Ausführungsbeispiele wird das Druckelement 5 mittels
einer ersten Schubstange 6a und einer zweiten Schubstange 6b bewegt.
Bei handelsüblichen Maschinen basiert das Antriebssystem
zur Bewegung des Druckelements dabei auf einem Hydraulik- oder Pneumatiksystem
oder auf einem Spindelantrieb bei dem ein Servomotor, über eine
Spindel das Druckelement antreibt.
-
Erfindungsgemäß wird
zur Erbringung der erforderlichen Presskraft F 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 Presskraft F, die die Substangen 6a und 6b auf
das Werkstück 2 ausüben stark erhöht
werden, wobei im Gegensatz zu handelüblichen Systemen auf
den Einsatz von komplexen und störanfälligen Zahnriemengetrieben,
flaschenzugähnlichen Konstruktionen und Kugelrollspindeln
oder dergleichen verzichtet werden kann.
-
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 der ersten Schubstange 6a und
der zweiten Schubstange 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 Schubstange 6a und der
zweiten Schubstange 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 die
ersten Schubstange 6a und über den zweiten Kniehebel 16b die
zweite Schubstange 6b bewegt.
-
Der
Antrieb 17 weist im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels
eine Spindel 23 mit einem Gewinde auf, 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 unten 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 über eine zweite Stange 25''' 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''' wer den
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 Schubstangen verzichtet werden, da die auf die Schubstange
einwirkende Kraft direkt über eine Messung des Motorstroms
abgeleitet werden kann.
-
Ferner
kann beim Einsatz von rotatorischen Motoren auf die sonst beim hydraulischen
Druckelementen 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 Presskraft vervielfacht werden.
Der Rotor des rotatatorischen Motors kann dabei, je nach Ausführungsbeispiel
mit der Mutter, der Spindel oder dem Zahnrad direkt oder indirekt
verbunden sein. Bei einer indirekten Verbindung zwischen Rotor des
Motors und der Mutter oder zwischen Rotor des Motors und der Spindel
oder zwischen Rotor des Motors und dem Zahnrad ist ein Untersetzungsgetriebe
zwischen Rotor und Mutter, Rotor und Spindel oder Rotor und dem
Zahnrad geschaltet, so dass der Rotor des Motors über ein
Untersetzungsgetriebe mit der Mutter, der Spindel oder dem Zahnrad
verbunden ist. Das Untersetzungsgetriebe kann dabei z. B. schon
in das Gehäuse des Motors integriert sein.
-
Bei
einer direkten Verbindung zwischen Rotor und Mutter, Rotor und Spindel
oder Rotor und dem Zahnrad ist der rotatori sche Motor als Direktantrieb,
insbesondere als Torque-Motor ausgebildet.
-
Der
Motor kann auch als Servomotor ausgebildet sein.
-
Weiterhin
können die Schubstangen auch entfallen. In diesem Fall
sind die Kniehebel im Wesentlichen direkt, insbesondere direkt,
mit dem Druckelement verbunden, wobei auch in diesem Fall zwischen
Druckelement und den Kniehebeln gegebenenfalls noch eine Druckmesseinrichtung
angeordnet sein kann.
-
Selbstverständlich
kann die Presse auch mehr wie zwei Kniehebel aufweisen.
-
Durch
die Verwendung von Kniehebeln 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.
-
Das
nicht lineare Verhalten des Kniehebels kann durch Einsatz einer
elektrischen Kurvenscheibe in der Steuerung kompensiert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - http://www.finn-power.com/global/machine_tools.asp?GetLinks=MTB_E [0004]
- - http://www.komatsusanki.co.jp/en/bankin/ePAS.html [0005]