DE102009012111A1 - Mechanical forming press - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mechanische Umformpresse mit einem Pressengetriebe, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst. Um eine mechanische Umformpresse der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einen besonders einfachen Aufbau mit einer möglichst geringen Anzahl an Bauteilen aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Pressengetriebe zwischen einer Antriebswelle des Servomotors und einer Abtriebswelle für den Pressenstößel ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis aufweist.The invention relates to a mechanical forming press with a press gear, via which a press ram is mechanically coupled to a drive, wherein the drive comprises at least one electric servomotor. In order to provide a mechanical forming press of the type mentioned above, which has a particularly simple structure with the smallest possible number of components, the invention provides that the press gear between a drive shaft of the servomotor and an output shaft for the press ram has a continuously varying transmission ratio.
Description
Die Erfindung betrifft eine mechanische Umformpresse mit einem Pressengetriebe, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst.The The invention relates to a mechanical forming press with a press gear, via which is a press ram with a drive mechanical is coupled, wherein the drive at least one electric servomotor includes.
Eine
derartige Umformpresse ist beispielsweise aus der Druckschrift
Eine solche Umformpresse weist einen komplexen Aufbau mit vielen Bauteilen auf.A Such forming press has a complex structure with many components on.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Umformpresse der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die einen besonders einfachen Aufbau mit einer möglichst geringen Anzahl an Bauteilen aufweist.Of the Invention is based on the object, a mechanical forming press of the type mentioned above to provide a particularly simple Construction with the smallest possible number of components having.
Um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung die mechanische Umformpresse nach Anspruch 1 bereit, die mit einem Pressengetriebe ausgestattet ist, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst und das Pressengetriebe zwischen einer Antriebswelle des Servomotors und einer Abtriebswelle für den Pressenstößel ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis aufweist. Im Ergebnis kann erreicht werden, dass die den Pressenstößel treibende Abtriebswelle eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich eine Antriebswelle des Servomotors mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. Durch Ansteuerung und Betätigung des Servomotors mit im wesentlichen konstanter Drehzahl ist so eine Flexibilisierung des Stößelhubes möglich. Der leistungsstarke elektrische Servomotor zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment aus und kann als Hauptantrieb eingesetzt werden. Diese Flexibilisierung des Stößelhubes ermöglicht neue technologische Möglichkeiten im Bereich des Umformen, Stanzens und Prägens. Die Drehbewegung des Servomotors wird mit Hilfe des Pressengetriebes in eine translatorische Bewegung des Pressenstößels transformiert. Der Servomotor kann bei einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit besonders effizient im Dauerbetrieb betrieben werden, wobei Verlustleistungen, die sich z. B. durch wiederholtes Beschleunigen und Abbremsen des Motors und des gesamten Pressengetriebes ergeben, vermieden werden. Durch das stufenlos variierende Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes kann erreicht werden, dass der Pressenstößel gerade im Umformbereich der mechanischen Umformpresse verlangsamt wird, so dass geringere Auftreffgeschwindigkeiten, geringere Schallemissionen und höhere Werkzeugstandzeiten erzielt werden können. Im Ergebnis weist die mechanische Umformpresse der eingangs genannten Art einen besonders einfachen Aufbau mit einer äußerst geringen Anzahl an Bauteilen auf, so dass die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird.Around to solve the problem underlying the invention, provides the invention provides the mechanical forming press according to claim 1, which is equipped with a press gear, over which a press ram with a drive mechanically is coupled, wherein the drive at least one electric servomotor includes and the press gear between a drive shaft of the Servo motor and an output shaft for the press ram a continuously varying transmission ratio having. As a result, it can be achieved that the press ram driving output shaft has a varying angular velocity, when a drive shaft of the servomotor with a substantially constant angular velocity turns. By control and operation the servomotor with a substantially constant speed is such a Flexibilization of the ram stroke possible. The powerful electric servomotor is characterized by a high torque and can be used as the main drive. This flexibility of the ram stroke allows new technological possibilities in the area of forming, Punching and embossing. The rotary motion of the servomotor is transformed into a translatory movement with the aid of the press gear of the press ram transformed. The servomotor can at a substantially constant angular velocity be operated particularly efficiently in continuous operation, whereby power losses, the z. B. by repeated acceleration and deceleration of Motors and the entire press gear, be avoided. Due to the infinitely variable transmission ratio of the press gear can be achieved that the press ram slowed down in the forming area of the mechanical forming press so that lower impact speeds, lower noise emissions and higher tool life can be achieved. As a result, the mechanical forming press of the aforementioned Art a particularly simple structure with a very low Number of components, so that the invention underlying Task is solved.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das Pressengetriebe ein Mehrkurbelgetriebe aufweist. Durch das Mehrkurbelgetriebe kann ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf einfache Weise bewerkstelligt werden.It may prove to be advantageous when the press gear a Has multi-crank mechanism. Due to the multi-crank gear can be infinitely variable transmission ratio the press gear can be accomplished in a simple manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Pressengetriebe ein Schleppkurbelgetriebe auf. Bei dieser Ausführung kann das stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf sehr geringem Bauraum bewerkstelligt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the press gear a drag crank gear on. In this embodiment can the infinitely variable transmission ratio the press gear can be accomplished in a very small space.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn das Schleppkurbelgetriebe die Abtriebswelle für den Pressenstößel und ein Vorgelegerad umfasst, wobei die Abtriebswelle exzentrisch zum Vorgelegerad angeordnet und über eine Schleppkurbel mit dem Vorgelegerad gekoppelt ist. Nach dieser Ausführungsform lässt sich ein Schleppkurbelgetriebe in sehr kompakter Bauform und auf besonders einfache Weise realisieren.It may come in handy when the towing crank gear the output shaft for the press ram and a counter gear, wherein the output shaft eccentric arranged to the counter gear and a towing crank is coupled to the counter gear. According to this embodiment can a towing gear in a very compact Realize design and in a particularly simple manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Abtriebswelle als Exzenterwelle ausgebildet. Die Exzenterwelle bewerkstelligt die Grundübersetzung des Pressengetriebes. Wenn die Schleppkurbel direkt auf die Exzenterwelle als Abtriebswelle wirkt, kann die Grundübersetzung des Pressengetriebes auf einfache Weise mit dem stufenlos variierenden Übersetzungsverhältnis des Schleppkurbelgetriebes multipliziert werden, wobei das Gesamtübersetzungsverhältnis des Pressengetriebes je nach dem gewünschten Verlauf über den Stößelhub einstellbar ist.In An advantageous development of the invention is the output shaft designed as eccentric shaft. The eccentric shaft accomplished the basic translation of the press gearbox. When the towbar acts directly on the eccentric shaft as the output shaft, the basic ratio of the press gear in a simple manner with the continuously varying transmission ratio of the towing gear, the overall gear ratio of the press gear depending on the desired course over the ram stroke is adjustable.
Es kann sich als günstig erweisen, wenn das Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes im Bereich der Umformung der Umformpresse vergrößert wird. Dadurch wird der Pressenstößel im Umformbereich verlangsamt, wobei eine verlangsamte Ziehgeschwindigkeit und ein erhöhter Arbeitsweg vor dem unteren Totpunkt erzielt werden kann.It can prove beneficial when the gear ratio of the press gear in the area of forming the forming press increased becomes. As a result, the press ram is in the forming area slows down, with a slowed down pulling speed and a increased working distance can be achieved before bottom dead center can.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Pressenstößel kupplungsfrei mit dem Antrieb gekoppelt. So kann über den gesamten Stößelhub hinweg ein kontinuierlicher Antrieb des Pressenstößels realisiert werden. Zudem kann die Anzahl der Bauteile weiter reduziert werden, wenn auf eine Kupplung verzichtet wird.In An advantageous development of the invention is the press ram Clutch-free coupled to the drive. So can over the throughout the ram stroke a continuous one Drive the press ram can be realized. In addition, the number of components can be further reduced if is dispensed with a clutch.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Exzenterwelle zumindest einen Exzenter umfasst, über welchen die Exzenterwelle ein Pleuel antreibt. Dadurch kann die Grundübersetzung des Pressengetriebes auf einfache Weise bewerkstelligt werden.It may prove advantageous if the eccentric shaft at least one eccentric grips over which the eccentric shaft drives a connecting rod. As a result, the basic ratio of the press gear can be accomplished in a simple manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein den Pressenstößel antreibender Pleuel unter Zwischenschaltung einer Exzenterscheibe verstellbar auf dem Exzenter der Exzenterwelle angeordnet. Dadurch kann Gesamtübersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf einfache Weise verstellt werden.In An advantageous development of the invention is a press ram driving connecting rod with the interposition of an eccentric disc adjustably arranged on the eccentric of the eccentric shaft. Thereby can total gear ratio of the press gear be easily adjusted.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Exzenterwelle zumindest zwei Exzenter umfasst und das Vorgelegerad, vorzugsweise mittig, zwischen den beiden Exzentern angeordnet ist. Dadurch entsteht ein sogenannter Mittelantrieb, bei dem die Antriebsleistung vom Vorgelegegetriebe von der Pressenmitte her über die Exzenterwellen auf die Exzenter übertragen wird. Bei einem Seitenantrieb folgt der Antrieb einseitig seitlich neben den Exzentern. Das zu übertragende Drehmoment bewirkt eine Torsion der Exzenterwelle. Diese Torsion hat unterschiedlich große Verdrehwinkel der Exzenter zur Folge. Die unterschiedlich großen Verdrehwinkel bewirken eine Schrägstellung des Pressenstößels. Durch einen Antrieb zwischen den beiden Exzentern lässt sich dieser Effekt vermeiden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Vorgelegegetriebe mittig zwischen den Exzentern angeordnet sein. Dann ergeben sich an beiden Exzentern Verdrehwinkel gleicher Größe und Richtung. Ein Schrägstellen des Pressenstößels kann dadurch wirkungsvoll vermieden werden.It can be useful if the eccentric shaft at least two eccentric and the counter gear, preferably centrally located between the two eccentrics. This creates a so-called center drive, in which the drive power from Countershaft gearbox from the center of the press via the eccentric shafts is transferred to the eccentric. With a side drive follows the drive on one side laterally next to the eccentrics. The to be transferred Torque causes a torsion of the eccentric shaft. This twist has different degrees of rotation of the eccentric to Episode. The differently sized twist angle effect an inclination of the press ram. By a drive between the two eccentrics leaves avoid this effect. In an advantageous embodiment of Invention, the countershaft transmission centered between the eccentrics be arranged. Then arise at both eccentrics twist angle same size and direction. A tilting the press ram can thereby effectively avoided become.
Es kann sich als günstig erweisen, wenn zumindest eine Übersetzungsstufe zwischen dem Antrieb und dem Vorgelegerad angeordnet ist. Dadurch kann das auf das Vorgelegerad einwirkende Drehmoment genau auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt werden, so dass optimale Betriebsergebnisse erzielbar sind. In einer bevorzugten Ausführung dreht sich die Antriebswelle des Servomotors mit höherer Drehzahl als das Vorgelegerad und/oder die Abtriebswelle für den Pressenstößel. Bei einem entsprechend leistungsstarken Antrieb ist es auch möglich, den Antrieb unmittelbar mit dem Vorgelegerad zu koppeln.It may prove beneficial if at least one translation level is arranged between the drive and the counter gear. This can the torque acting on the counter gear exactly to the respective Needs are tuned so that optimal operating results can be achieved are. In a preferred embodiment, the drive shaft rotates of the servomotor at a higher speed than the counter gear and / or the output shaft for the press ram. With a correspondingly powerful drive, it is also possible to couple the drive directly to the counter gear.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung befindet sich die Übersetzungsstufe mit dem Antrieb und/oder mit dem Vorgelegerad in Eingriff. Dadurch kann eine schlupffreie Übersetzung bewerkstelligt werden.In an advantageous development of the invention is the translation stage engaged with the drive and / or with the counter gear. Thereby can a slip-free translation be accomplished.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Übersetzungsstufe durch vorzugsweise ein einstufiges Stirnradgetriebe gebildet wird. So ein Getriebe lässt sich besonders einfach herstellen.It may prove beneficial if the translation level is preferably formed by a single-stage spur gear. Such a transmission is particularly easy to produce.
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn der elektrische Servomotor über den gesamten Stößelhub im gleichen Drehsinn betätigt wird. Dadurch wird der elektrische Servomotor wenig beansprucht und kann mit geringer Leistung betrieben werden.It can prove helpful when the electric servomotor over operated the entire ram stroke in the same direction becomes. As a result, the electric servomotor is stressed little and can be operated at low power.
Ein bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer mechanischen Umformpresse nach einer der vorangegangenen Ausführungen, wobei der elektrische Servomotor über den gesamten Stößelhub mit im wesentlichen gleicher Drehzahl betätigt wird. Dadurch werden energieaufwändige Drehzahländerungen vermieden und der Servomotor kann besonders effizient im Dauerbetrieb betrieben werden.One preferred aspect of the invention relates to a method of actuation a mechanical forming press according to one of the preceding embodiments, wherein the electric servomotor over the entire ram stroke is operated at substantially the same speed. Thereby energy-intensive speed changes are avoided and The servomotor can be operated particularly efficiently in continuous operation become.
Die bevorzugte Ausführung und Anwendung der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.The preferred embodiment and application of the invention will will be described in detail below with reference to the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsDetailed description of the preferred embodiment
Die Erfindung betrifft eine mechanische Umformpresse mit einem kontinuierlichen bzw. kupplungsfreien Pressengetriebe, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist. Der Antrieb umfasst zumindest einen elektrischen Servomotor mit einer Antriebswelle, wobei das Pressengetriebe zwischen einer Antriebswelle des Servomotors und einer Abtriebswelle für den Pressenstößel ein stufenlos variables Übersetzungsverhältnis aufweist, so dass die Abtriebswelle eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich die Antriebswelle des Servomotors mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht.The The invention relates to a mechanical forming press with a continuous or clutch-free press gear, on which a Press ram is mechanically coupled to a drive. The drive comprises at least one electric servomotor a drive shaft, wherein the press gear between a drive shaft the servomotor and an output shaft for the press ram has a continuously variable transmission ratio, so that the output shaft has a varying angular velocity has, when the drive shaft of the servomotor with a essentially constant angular velocity rotates.
Die Umformpresse verfügt über ein Gehäuse, das ein Getriebegehäuse und ein Pressenkopfstück aufweist. Das Pressengehäuse, welches die Lagerstellen für die Getriebeteile bereitstellt, und die Pressenstößel sind der besseren Übersicht halber nicht dargestellt.The Forming press has a housing, a transmission housing and a press header having. The press housing, which the bearings for the gear parts, and the press rams are not shown for the sake of clarity.
Der
Pressenantrieb umfasst im vorliegenden Fall zwei elektrische Servomotoren
Das
Pressengetriebe
Das
Schleppkurbelgetriebe
Die
Abtriebswelle
Die
Antriebswellen
Nachfolgend wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung näher erläutert.following the operation and operation of the invention will be closer explained.
Beim
Betrieb der erfindungsgemäßen Umformpresse
Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass leistungsstarke Servomotoren
Im Gegensatz zu Servo-Pressen mit Exzentergetrieben, bei welchen aufgrund des konstanten Übersetzungsverhältnisses keine optimale Umsetzung des vorhandenen Motormoments in die benötigte Umformkraft bzw. Arbeitsvermögen der Presse vorhanden ist, wird das Übersetzungsverhältnis bei der erfindungsgemäßen Umformpresse im Bereich der Umformung vergrößert.in the Contrary to servo presses with eccentric gears, which due to the constant gear ratio none optimal conversion of the existing engine torque into the required Umformkraft or working capacity of the press is present, is the gear ratio in the inventive Forming press in the area of forming increased.
Die
folgenden Vorteile ergeben sich durch die Erfindung:
Das Übersetzungsverhältnis
des Schubkurbelgetriebes (Exzenterwelle) als Grundübersetzung
des Pressenantriebes wird mit dem über dem Kurbelwinkel variierenden Übersetzungsverhältnis
des Schleppkurbelgetriebes multipliziert.The following advantages result from the invention:
The ratio of the thrust crank gear (eccentric shaft) as a basic translation of the press drive is multiplied by the varying over the crank angle gear ratio of the towing crank mechanism.
Die Flexibilisierung des Hubes des Pressenstößels erfolgt durch die direkte Ansteuerung der Servomotoren, die als Hauptmotoren fungieren.The Flexibilization of the stroke of the press ram is done by the direct control of the servomotors, as Main motors act.
Im Kurbelwinkelbereich von 120–180°, also im Bereich der Umformung, wird das Übersetzungsverhältnis durch das Schleppkurbelgetriebe vergrößert. Dadurch wird erreicht, dass sich der Nennpresskraftweg der Presse bei gegebenen Drehmomenten der Servomotoren vergrößert. So beträgt der Nennpresskraftweg einer 6300 kN-Presse bei herkömmlichem Exzenterantrieb 7,6 mm und bei einer Servo-Presse mit integriertem Schleppkurbelgetriebe 10,5 mm vor dem unteren Totpunkt. Für den technologischen Umformprozess wird beim Einsatz gleicher Servomotoren ein höheres Nennarbeitsvermögen zur Verfügung gestellt.in the Crank angle range of 120-180 °, ie in the range the forming, the gear ratio increased by the drag crank gear. Thereby is achieved that the Nennpresskraftweg the press at given Torques of servomotors increased. So is the nominal force of travel of a 6300 kN press in conventional Eccentric drive 7.6 mm and with a servo press with integrated Trailing crank gear 10.5 mm before bottom dead center. For The technological forming process is when using the same servo motors a higher rated working capacity posed.
Es liegen keine zusätzlichen spielbehaftete Gelenke im Kraftfluss der Presse vor, wodurch die gleiche Steifigkeit der Antriebskonfiguration wie bei Exzenterpressen erreicht werden kann.There are no additional backlash joints in the power flow of the press, causing the same rigidity of the drive configuration as in eccentric presses can be achieved.
Über den gesamten Stößelhub ist ein kontinuierlicher Antrieb realisierbar. Ein reversiver Betrieb im Pressenantrieb ist nicht erforderlich.about the entire ram stroke is a continuous one Drive can be realized. A reversible operation in the press drive is not mandatory.
Im Ergebnis wird Gesamtenergiebilanz des Pressenantriebs deutlich verbessert und die Anzahl der Bauteile wird deutlich verringert.in the Result, total energy balance of the press drive is significantly improved and the number of components is significantly reduced.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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