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Die Erfindung betrifft eine Ziehpresse und insbesondere die Zieheinrichtung der Ziehpresse.
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In Ziehpressen verwendete Ziehwerkzeuge weisen meist grundsätzlich eine Matrize, einen zugeordneten Ziehstempel und einen Werkstück- oder Blechhalter auf, der gegen den Ziehstempel beweglich gelagert ist, um beim Schließen des Werkzeugs den Rand des Werkstücks zu fassen und am Faltig- werden zu hindern. Zur Bewegung der Matrize und/oder des Ziehstempels dient ein entsprechender Pressenhauptantrieb. Zur Erzeugung der Haltekraft, mit der der Blechhalter zu beaufschlagen ist, dient ein Ziehkissen.
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Aus der
DE 11 2006 00 206 T5 ist eine moderne Bauart einer solchen Ziehpresse zu entnehmen. Der oben angeordnete Stößel trägt die Matrize. Auf dem ruhenden Pressentisch ist der Ziehstempel angeordnet, der von einem Blechhalter umgeben ist. Dieser ruht über Druckstifte auf einer Schwebeplatte, die in dem Pressengestell vertikal beweglich angeordnet ist. Zur kontrollierten Vertikalverstellung der Schwebeplatte dienen Hubspindeln, die über Elektromotoren gedreht werden können.
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Es sind auch Pressenbauformen bekannt, bei denen der bewegte Stößel unten und das Ziehkissen darüber angeordnet sind. So offenbart beispielsweise die
DE 195 95 73 A1 eine Presse solcher Bauart.
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Weiter sind seit langem zum Beispiel aus der
DE 901 765 sogenannten doppelt wirkende Blechziehpressen bekannt, die zwei beweglich gelagerte Schlitten aufweisen, die über Exzenter-Gelenkantriebe bewegt sind. Die genannte Presse weist einen unteren vertikal beweglich gelagerten Schlitten, der den Ziehstempel trägt, und einen oberen ebenfalls vertikal beweglich gelagerten Schlitten auf, der die Matrize trägt. Im Betrieb werden die beiden Schlitten durch das genannte Exzenter-Hebelgetriebe aufeinander zu und voneinander weg bewegt. Zur Erzeugung der auf den Werkzeughalter einwirkenden Haltekraft sind an dem unteren Schlitten Ziehkissen angeordnet. Diese werden beispielsweise durch Druckzylinder gebildet.
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Bei Ziehpressen mit nur einem Stößel oder Schlitten und entsprechend ruhend angeordnetem Ziehstempel legt der Werkzeughalter während des Ziehvorgangs einen erheblichen Weg zurück. Entsprechend der dabei aufzubringenden Blechhaltekraft werden in dem Ziehkissen bei jedem Pressenhub große Energiebeträge umgesetzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein robustes und einfaches Konzept anzugeben, wie die von Ziehkissen umzusetzende Energie mit geringen Energieverlusten nutzbar gemacht werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit der Ziehpresse nach Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Ziehpresse weist vorzugsweise einen ruhend gelagerten Pressentisch zur Aufnahme des Ziehstempels auf. Dem Pressentisch gegenüber liegend, im bevorzugten Falle oberhalb desselben, ist der Stößel oder Schlitten angeordnet, der die Matrize trägt und über einen Stößelantrieb vertikal auf und ab gehend angetrieben ist. Dem auf dem ruhenden Pressentisch angeordneten Ziehstempel ist ein Blech- oder Werkzeughalter zugeordnet, der den Ziehstempel beispielsweise als Rechteckring umgibt. Der Werkzeughalter kann auf herkömmliche Weise über Druckstifte von einer Schwebeplatte gestützt sein, die als steifes, in dem Maschinengestell in Richtung des Schlittens oder des Stößels bewegliches Element ausgebildet sein kann. Diese Schwebeplatte gehört zu einem Ziehkissen, das erfindungsgemäß mindestens einen, vorzugsweise mehrere auch als Generatoren betreibbare Servomotoren enthält, wobei als Getriebe zwischen der Schwebeplatte und dem mindestens einen Servomotor mindestens ein Exzentergetriebe vorgesehen ist.
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Durch das Exzentergetriebe gelingt eine verlustarme Umsetzung der Linearbewegung der Schwebeplatte in eine Drehbewegung des Servomotors und umgekehrt. Dabei können der Stößelantrieb und der oder die Servomotoren der Zieheinrichtung gegebenenfalls über entsprechende Umrichter elektrisch miteinander verbunden sein, beispielsweise indem die beiden Umrichter an den gleichen Zwischenkreis, beispielsweise einen Gleichspannungszwischengleis, angeschlossen sind. Auf diese Weise wird es möglich, die von den Servomotoren der Zieheinrichtung generierte elektrische Leistung unmittelbar zum Betrieb des Stößelantriebs zu nutzen.
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Das Exzentergetriebe ist vorzugsweise mindestens viergliederig ausgebildet. Es umfasst somit mindestens ein Pressengestell zur ortsfesten, jedoch drehbaren Lagerung eines Exzenters (und des Servomotors), zweitens den Exzenter selbst, drittens ein Pleuel und viertens ein wiederum in dem Pressengestell beweglich gelagertes Element. Letzteres kann beispielsweise linear beweglich gelagert sein und beispielsweise die Schwebeplatte bilden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weist das Exzentergetriebe der Zieheinrichtung mehr als vier Glieder, zum Beispiel 5, 6 oder noch mehr Glieder auf. Die sechsgliedrige Bauform wird bevorzugt. Sie lässt sich so gestalten, dass sie einen langen linearen Abschnitt aufweist, in der der Drehwinkel des Servomotors zu der erzeugten Linearbewegung proportional ist. Bei dem sechsgliedrigen Exzenterantrieb sitzt auf dem drehbar gelagerten, mit dem Servomotor direkt oder über ein Getriebe verbundenen Exzenter ein Pleuel, das an einem Ende über einen Gelenkhebel mit dem Pressengestell verbunden ist. Ein weiterer Gelenkhebel verbindet das Pleuel mit der Schwebeplatte, die in dem Pressengestell linear beweglich gelagert ist. Alternativ kann anstelle der linearbeweglich gelagerten Schwebeplatte auch ein anderes beweglich gelagertes Element, beispielsweise in Gestalt eines oder mehrerer schwenkbar gelagerter Hebel oder dergleichen zur Anwendung kommen.
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Das sechsgliedrige Exzentergetriebe kann mit Vorteil so dimensioniert werden, dass die Kennlinie der Übertragung der Drehbewegung des Servomotors in eine Linearbewegung der Schwebeplatte einen langen linearen Abschnitt hat. Dieser lineare Abschnitt wird vorzugsweise genau in denjenigen Bereich der Schwebeplattenbewegung gelegt, in dem die Ziehkraft aufzubringen ist. Auf diese Weise lässt sich durch die Kontrolle bzw. Regelung des Motorstroms des zumindest einen Servomotors auf einfache Weise die gewünschte Blechhaltekraft erzeugen. Zusätzliche Mittel, beispielsweise zur Erfassung und Regelung der Kraft mit entsprechenden Sensoren an der Schwebeplatte und/oder anderen Stellen, können entfallen. Bedarfsweise können sie jedoch vorgesehen werden und zur Regulierung des Motorstroms herangezogen werden. Beispielsweise können es solche Sensoren an den Anlenkstellen vorgesehen sein, an denen die Gelenkhebel mit der Schwebeplatte verbunden sind. Die Sensoren können die auf die Schwebeplatte wirkenden der Bewegung des Stößels entgegen gerichtete Kraft erfassen, mit einer Sollkraft vergleichen und entsprechend kann der Motorstrom nachgeregelt werden.
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Vorzugsweise sind der Stößelantrieb und das Exzentergetriebe der Zieheinrichtung gleich oder auch spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die Servomotoren des Stößelantriebs und der Zieheinrichtung können gleich oder auch etwas unterschiedlich dimensioniert sein. Beispielsweise können die Servomotoren der Zieheinrichtung eine geringere Nennleistung und ein geringeres Nennmoment aufweisen als die Servomotoren des Stößelantriebs. Entsprechend kann auch das Exzentergetriebe der Zieheinrichtung mit dem Exzentergetriebe des Stößelantriebs kinematisch übereinstimmend, jedoch von der Belastbarkeit schwächer ausgebildet sein, Mit anderen Worten, obwohl das Exzentergetriebe des Stößelantriebs und das Exzentergetriebe der Zieheinrichtung vorzugsweise unterschiedlich stark dimensioniert sind, haben sie vorzugsweise gleiche Stichmaße. Unter „Stichmaß” werden zum Beispiel bei einem sechsgliedrigen Gelenkantrieb die Exzentrizität des Exzenters, die Längen der beiden an das Pleuel angeschlossenen Lenker, die Anlenkpunkte der Lenker am Pressengestell und am Stößel, sowie die Abstände der Gelenkpunkte des Pleuels voneinander verstanden. Vorzugsweise erzeugen somit beide Exzentergetriebe übereinstimmende Weg-Zeit-Kurven.
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Die Exzentergetriebe des Stößelantriebs und des Ziehkissens können so aufeinander abgestimmt sein, dass deren Servomotoren während des Ziehvorgangs synchron laufen. Dies ist möglich, wenn beide sowohl im oberen wie auch im unteren Totpunkt im Pendelbetrieb betrieben werden. Vielfach ist es aber vorteilhaft, wenigstens den Servomotor des Stößelantriebs im Durchlaufbetrieb zu betreiben, also keine Drehrichtungsumkehr im unteren Totpunkt vorzunehmen, den Sevomotor des Ziehkissens hingegen im Pendelbetrieb laufen zu lassen. Hier kann es vorteilhaft sein, die Exzentergetriebe des Stößelantriebs und des Ziehkissens unterschiedlich auszubilden. Es kann auch genügen, die Servomotoren des Stößelantriebs und des Ziehkissens um einen Drehwinkel versetzt arbeiten zu lassen, so dass der Ziehkissenantrieb innerhalb der linearen Übertragungskennlinie des Exzentergetriebes verbleibt, während im Stößelantrieb der untere Umkehrpunkt der Übertragungskennlinie des Exzentergetriebes durchlaufen wird.
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Die Exzenter der Exzentergetriebe, insbesondere der Zieheinrichtung, vorzugsweise aber auch des Stößelantriebs, können mit Direktantrieben versehen sein. Die Exzenter-Direktantriebe bilden gewissermaßen langsam laufende Servomotoren. Es können jedoch auch positionsgeregelte Getriebemotoren als Servomotoren Anwendung finden. Der Direktantrieb kommt wegen des Wegfalls zwischen Exzenter und Servomotor liegenden Zahnradgetriebes mit geringeren Energieverlusten aus.
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Vorzugsweise wird der Servomotor der Zieheinrichtung im Pendelbetrieb betrieben. Dies ermöglicht bei einem viergliedrigen Exzentergetriebe die ausschließliche Nutzung des nahezu linearen Mittelteils der Übertragungskennlinie. Bei einem sechsgliedrigen Exzentergetriebe ist der nutzbare lineare Kennlinienteil entsprechend größer.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen ergeben sich aus der Zeichnung sowie der nachfolgendenzugehörigen Beschreibung. Die Beschreibung offenbart einzelne Ausführungsmerkmale, exemplarisch, wobei die einzelnen Ausführungsbeispiele im Rahmen der Patentansprüche vielfältige Abwandlungen erfahren können.
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Es zeigen:
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1 eine Ziehpresse mit sechsgliedrigem Gelenkantrieb für das Ziehkissen sowie den Stößel, in schematischer Darstellung,
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2 den sechsgliedrigen Gelenkantrieb, in einer kinematischen Prinzipdarstellung,
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3 Winkel-Weg-Zusammenhänge des Stößels sowie der Schwebplatte als Diagramm,
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4 eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ziehpresse mit viergliedrigen Exzenterantrieben, in schematischer Darstellung,
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5 Drehwinkel-Weg-Zusammenhänge des Stößelantriebs und des Ziehkissens bei einer exemplarischen Ausführungsform und
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6 Drehwinkel-Weg-Zusammenhänge des Stößelantriebs und des Ziehkissens bei einer praktischen Ausführungsform.
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In 1 ist eine Ziehpresse 1 schematisch veranschaulicht. Die Ziehpresse 1 weist ein Pressengestell 2 mit einem Pressentisch 3 auf, der vorzugsweise ruhend gelagert ist. In dem Pressengestell 2 ist ein Schlitten bzw. Stößel 4 vertikal verschiebbar gelagert. Entsprechende Linearführungen zur Lagerung des Schlittens 4 in dem Pressengestell 2 sind vorhanden, in 1 jedoch nur schematisch angedeutet.
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Den Stößel 4 ist ein Stößelantrieb 5 zugeordnet. Dieser kann prinzipiell jede beliebige mechanische, hydraulische oder elektrische Bauart aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stößelantrieb 5 ein elektrischer Servoantrieb. Dieser kann, wie dargestellt, einen oder mehrere Servomotoren 6, 7 umfassen, die den Stößel 4 jeweils über ein Exzentergetriebe 8 oder 9 antreiben. Die Exzentergetriebe 8, 9 können untereinander prinzipiell gleich ausgebildet sein. Sie können, wie in 1 dargestellt, zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet werden. Die nachfolgende Beschreibung des Exzentergetriebes gilt deswegen entsprechend für das Exzentergetriebe 9.
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Zu dem Exzentergetriebe 8 gehört der Exzenter 10, der um eine Drehachse 11 drehbar gelagert ist. Der Abstand der Drehachse 11 zur Mitte 12 des Exzenters ist in 2 als Stichmaß E4 wiedergegeben.
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Während das Pressengestell 2 ein erstes Glied des insgesamt sechsgliedrigen Exzentergetriebes 8 darstellt, bildet der Exzenter 10 das zweite Glied des sechsgliedrigen Exzentergetriebes 5.
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Auf dem Exzenter 10 ist ein Pleuel 13 gelagert. Der Exzenter 10 sitzt dazu in einer entsprechenden Lageröffnung des Pleuels 13 drehbar.
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Das Pleuel 13 bildet das dritte Glied des insgesamt sechsgliedrigen Exzentergetriebes. An das Pleuel sind an verschiedenen Gelenkpunkten 14, 15 Gelenkhebel 16, 17 schwenkbar angeschlossen. Die Schwenkachse der Gelenkpunkte 14, 15 sind parallel zu der Drehachse 11. Der Gelenkhebel 16 ist an einer Anlenkstelle 18 an das Pressengestell 2 angeschlossen. Die Schwenkachse der Anlenkstelle ist parallel zu der Drehachse 11.
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Der Gelenkhebel 17 ist an einem Anlenkpunkt 19 mit dem Schlitten 4 verbunden. Während die Gelenkhebel 16, 17 das vierte und fünfte Glied des sechsgliedrigen Exzentergetriebes 5 bilden, stellt der Schlitten 4 dessen sechstes Glied dar.
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Wie die schematische Darstellung in 2 erkennen lässt, bilden die Abstände zwischen den Mitten der Gelenkpunkte 14, 15 und der Mitte 12 die Stichmaße E5, E6 und E8 dar. Die Längen der Gelenkhebel 16, 17 bilden die Stichmaße E7 und E9. Die Lage des Anlenkpunkts 18 am Pressengestell 2 definiert die Stichmaße E1 und E2. Die Relativposition des Anlenkpunkts 19 zur Drehachse 11 bildet das Stichmaß E3. Ein weiteres Maß E44 ist der Winkel, den der Exzenter 10 bei horizontalem Pleuel 13 einnimmt.
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Durch geeignete Bemessung der genannten Stichmaße und des Winkels E44 lässt sich ein Winkel-Weg-Zusammenhang zwischen der Drehung des Exzenters 10 und der Vertikalposition des Schlittens 4 herstellen, wie er in 3 oben veranschaulicht ist. Dieser Zusammenhang kann auch als Übertragungskennlinie angesehen werden. Die Position des Stößels 4 wird hier als X-Position X1 bezeichnet. Der Drehwinkel des Exzenters 10 ist auf der Horizontalen abgetragen und mit α1 bezeichnet. Wie ersichtlich, kann die Winkel-Positions-Kurve einen langen linearen Abschnitt 20 aufweisen, in dem der Drehwinkel des Exzenters in guter Näherung linear mit der Position X1 verknüpft ist. In dem entsprechenden Winkelbereich β kann der Servomotor 6 im Pendelbetrieb betrieben werden. Dies hat allerdings eine Drehrichtungsumkehr im unteren Stößeltotpunkt zur Folge. Alternativ kann der Servomotor 6 zumindest im unteren Totpunkt auch im Durchlaufbetrieb betrieben werden, wenn dies gewünscht wird.
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Zu der Ziehpresse 1 gehört desweiteren eine Zieheinrichtung 21, die wenigstens einen Servomotor 22 aufweist, um über ein Getriebe 23 ein geeignetes Maschinenelement wie beispielsweise eine Schwebeplatte 24 kontrolliert zu bewegen und mit Kraft zu beaufschlagen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 22 ein sechsgliedriges Exzentergetriebe. Außerdem ist vorzugsweise zumindest ein weiterer Servomotor 25 vorhanden, der über ein Getriebe 26 die gleiche Schwebeplatte 24 antreibt. Die Servomotoren 22, 25 und die Getriebe 23, 26 sind untereinander vorzugsweise spiegelsymmetrisch aufgebaut, so dass die nachfolgende Beschreibung des Servomotors 22 und des Getriebes 23 entsprechend für den Servomotor 25 und das Getriebe 26 gilt.
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Der Servomotor 22 weist ein Gehäuse auf, das bezüglich des Maschinengestells 2 vorzugsweise ortsfest gelagert ist. Der drehbare Teil des Servomotors 22 ist mit einem Exzenter 27 verbunden, der um eine Drehachse 28 drehbar ist.
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Die Mitte 29 des Exzenters 27 definiert entsprechend 2 die Größe der Exzentrizität E4. Auf dem Exzenter 27 sitzt ein Pleuel 30, das zwei Gelenkstellen 31, 32 aufweist. Die Schwenkachsen der Gelenkstellen 31, 32 sind parallel zu der Drehachse 28 orientiert. Die Gelenkstelle 31 ist über einen Gelenkhebel 33 mit dem Pressengestell 2 verbunden das dazu einen Anlenkpunkt 34 aufweist. Die Gelenkstelle 32 ist über einen Gelenkhebel 35 mit der Schwebeplatte 24 verbunden. Diese weist dazu einen entsprechenden Anlenkpunkt 36 auf.
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Die Schwebeplatte 24 ist unterhalb des Pressentischs 3 angeordnet und in der gleichen Richtung wie der Stößel 4 linear hin und her gehend bewegbar. Der Pressentisch 3 trägt ortsfest einen Ziehstempel 37. Dieser wird von einem Werkstück- oder Blechhalterring 38 umgeben, der in Ruheposition etwas oberhalb der Kontur des Ziehstempels 37 steht. Dem Ziehstempel 37 ist eine Matrize 39 zugeordnet, die an den Stößel 4 gehalten ist.
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Der Blechhalter 38 ist über Druckstifte 40, die entsprechende Öffnung des Pressentischs 3 durchsetzen, auf der Schwebeplatte 24 abgestützt.
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Die Servomotoren 22, 25 sind an eine Leistungsversorgungseinrichtung 41 angeschlossen. Entsprechende Leitungen 42, 43 sind in 1 schematisch durch gestrichelte Linien angedeutet. Zu der Leistungsversorgungseinrichtung 41 gehört vorzugsweise ein Gleichspannungszwischenkreis 44, der gegebenenfalls über eine gesteuerte Gleichrichteranordnung aus einem elektrischen Netz gespeist sein kann. Außerdem kann der Gleichspannungszwischenkreis 44 mit nicht weiter veranschaulichten Energiespeichern, wie Schwungradspeichern, Kondensatoren oder dergleichen sein, die insbesondere in der Lage sind von der Ziehpresse 1 an dem Gleichspannungszwischenkreis 44 zurückgegebene Energiebeträge zu speichern.
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Der Gleichspannungszwischenkreis 44 ist mit den Servomotoren 22, 25 vorzugsweise über eine Umrichteranordnung 45 verbunden.
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Die Servomotoren 6, 7 können ebenfalls aus dem gleichen Gleichspannungszwischenkreis 44 gespeist sein und dazu mit diesem über eine weitere Umrichteranordnung 46 verbunden sein. Das Getriebe 33 ist somit ein sechsgliedriges Exzentergetriebe. Vorzugsweise stimmt dieses in seinen Maßen E1 bis E9 und E44 mit dem Exzentergetriebe 8 überein. Damit erhält die Drehwinkel-Positions-Kurve, mit der die Vertikalposition X2 der Schwebeplatte 24 von der Drehposition α2 des Servomotors 22 abhängt, den in 3 unten veranschaulichten Verlauf. Bei geeigneter Wahl der Stichmaße E1 bis E9 wird ein langer Drehwinkelbereich γ des Drehwinkels α2 erhalten, innerhalb dessen der Drehwinkel-Positions-Zusammenhang linear verläuft.
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Die insoweit beschriebene Ziehpresse 1 arbeitet wie folgt:
Zur Durchführung eines Ziehvorgangs wird zunächst ein Blechteil auf dem Blechhalter 38 abgelegt. Es werden dann die Servomotoren 6, 7 so angesteuert, dass sich der Stößel 4 absenkt und die Matrize 39 auf dem Blech aufsetzt. Die Servomotoren 22, 25 sind so angesteuert, dass die Schwebeplatte 24 über die Druckstifte 40 das auf dem Blechhalter 38 liegende Blech etwas oberhalb des Ziehstempels 37 hält.
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Es ist möglich, die Servomotoren 22, 25 so anzusteuern, dass diese kurz bevor die Matrize 39 auf dem Blech aufsetzt, sich beginnt nach unten zu bewegen. Außerdem werden die Servomotoren 22, 25 so angesteuert, dass die Schwebeplatte über die Druckstifte 40 und den Blechhalter 38 an die untere Stirnfläche der Matrize 39 andrückt.
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Im weiteren Verlauf des Ziehvorgangs erzeugen die Servomotoren 6, 7 ein Antriebsmoment für den Stößel 4, das ausreicht, um die für das Tiefziehen des Blechteils erforderliche Kraft und zusätzlich die für das Niederdrücken des Blechhalters 38 erforderliche Kraft aufzubringen. Die Servomotoren 22, 25 der Zieheinrichtung 21 erzeugen eine Gegenkraft. Sie werden letztendlich von der sich abwärts bewegenden Schwebeplatte 24 angetrieben und erzeugen dabei elektrische Leistung, die über die Umrichteranordnung 45 in den Gleichspannungszwischenkreis 44 gegeben wird. Dabei arbeitet das Getriebe 23 innerhalb des linearen Bereichs γ.
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Die unteren Servomotoren 22, 25 laufen vorzugsweise im Pendelbetrieb, so dass der lineare Bereich γ nicht verlassen wird. Es ist möglich, die oberen Servomotoren 6, 7 in eben diesem linearen Bereich β des Getriebes arbeiten zu lassen, so dass alle Servomotoren der Ziehpresse 1 im Pendelbetrieb arbeiten. Es ist aber auch möglich, die dem Antrieb des Stößels 4 dienenden Servomotoren 6, 7 im Durchlaufbetrieb oder in einem Pendelbetrieb arbeiten zu lassen, bei dem eine Bewegungsumkehr der Servomotoren 6, 7 nur im oberen Stößeltotpunkt nicht aber im unteren Totpunkt betrieben wird. Der untere Totpunkt wird dann im Durchlauf durchlaufen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die oberen Servomotoren 6, 7 den Stößel über einfache (viergliedrige) Exzentergetriebe antreiben. Dessen ungeachtet, wird bevorzugt die Zieheinrichtung 21 im vollständigen Pendelbetrieb laufen zu lassen, bei der der lineare Bereich γ nicht verlassen wird, d. h. die Servomotoren 22, 25 sowohl im oberen Totpunkt wie auch im unteren Totpunkt jeweils eine Bewegungsumkehr ausführen.
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Die soweit beschriebene Ziehpresse 1 kann mit weiteren Instrumenten und Vorrichtungen zur Steuerung des Betriebs vorgesehen sein. Beispielsweise können dem Stößel 4 und/oder der Schwebeplatte 24 Positionssensoren zugeordnet sein, um deren Position zu erfassen und gegebenenfalls die Servomotoren 6, 7 bzw. 22, 25 entsprechend anzusteuern. Weiter ist es möglich, Drehwinkelsensoren unmittelbar an einem oder mehreren der Servomotoren 6, 7, 22, 25 vorzusehen, um eine gewünschte Drehwinkelposition des jeweiligen Servomotors 6, 7, 22, 25 gezielt einstellen zu können. Weiter ist es möglich, Kraftsensoren vorzusehen, um die von dem Stößel 4 ausgeübte oder die auf den Blechhalter 38 ausgeübte Kraft zu erfassen. Zum Beispiel können Kraftsensoren an dem Gelenkhebel 35, an dem Anlenkpunkt 36, an den entsprechenden Teilen des Getriebes 26, an der Schwebeplatte 24, den Druckstiften 40 und/oder dem Blechhalter 38 vorgesehen sein, um die Blechhalterkraft zu erfassen. Auch ist es möglich, an den Servomotoren 22, 25 Mittel zur Erfassung des aufgebrachten Drehmoments vorzusehen. Diese erzeugen ein oder mehrere Signale, die zur Steuerung der Servomotoren 22, 25 zur Einstellung einer gewünschten Blechhaltekraft herangezogen werden können. Auch ist es aufgrund des linearen Zusammenhangs in dem Bereich γ gemäß 3 möglich, den von den Servomotoren 22, 25 aufgenommenen Strom als Maß für die Blechhalterkraft heranzuziehen.
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Auch ohne Kraftaufnehmer oder sonstige Kraftsensoren ist ein kraftkontrollierter Betrieb des Ziehkissens 21 möglich, und zwar auch dann, wenn der ideal lineare Kennlinienverlauf gemäß 3 nicht gegeben ist, sondern Abweichungen vorliegen. Diese sind ortsabhängig. Ist mit der Schwebeplatte 24 bzw. den Stößel 4 ein Wegaufnehmer verbunden, kann das Wegsignal genutzt werden, um ein aus dem Motorstrom gewonnenes Kraftsignal zum Beispiel unter Zugrundelegung einer Korrekturtabelle oder eines formelmäßigen Korrekturzusammenhangs zu korrigieren und in die tatsächliche an dem Blechhalter 38 wirkende Kraft umzurechnen.
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Als Kraftaufnehmer können an dem Getriebe 23 entsprechende Biegestreifen oder Dehnmessstreifen zum Beispiel an einem der Gelenkhebel 33, 35 oder an dem Pleuel oder an einem der zum Beispiel in den Anlenkpunkten 31, 32 oder 36 vorgesehenen Pleuelbolzen vorgesehen sein.
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Durch entsprechende Ansteuerung der Servomotoren 22, 25 kann ein Kippausgleich der Schwebeplatte 24 bewirkt werden. Beispielsweise können die Servomotoren 22, 25 mit unterschiedlichen Drehmomenten betrieben werden, wenn dies gewünscht wird und sinnvoll ist. Außerdem können an dementsprechenden Anlenkpunkten der Schwebeplatte 24 oder an anderer geeigneter Stelle Überlastsicherungen zum Beispiel in Gestalt von Druckpolstern vorgesehen werden.
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4 veranschaulicht eine abgewandelte vereinfachte Ausführungsform der Ziehpresse 1 mit viergliedrigen Exzentergetrieben sowohl im Stößelantrieb 5 als auch in der Zieheinrichtung 21. Es handelt sich um viergliedrige Exzenterantriebe, die jeweils aus den Pressengestell 2, dem jeweiligen Exzenter 10, 27, dem jeweiligen Pleuel 13, 30 und dem Stößel 4 bzw. der Schwebeplatte 24 bestehen. Die Drehwinkel-Positions-Kurven sind zugehörig in 5 veranschaulicht. Diese sind sinusähnlich. Es entstehen wiederum Geradenähnliche Arbeitsbereiche β und γ, die vorzugsweise nicht verlassen werden. Wiederum ist es möglich den oberen Betrieb auch im nichtlinearen Kurvenbereich, d. h. außerhalb des Drehwinkels β zu betreiben, während die Zieheinrichtung 21 vorzugsweise im linearen Bereich γ verbleibt.
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Bei dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, sowohl in dem Stößelantrieb 5 als auch in der Zieheinrichtung 21 gleiche Exzenterantriebe zu verwenden. Jedoch ist es auch möglich, in dem Stößelantrieb 5 und in der Zieheinrichtung 21 Exzenter 10, 27 mit unterschiedlicher Exzentrizität zu verwenden. Beispielsweise kann der untere Exzenter 27 eine größere Exzentrizität aufwiesen, um einen größeren linearen Arbeitsbereich der Zieheinrichtung 21 zu erhalten, während für den Stößelantrieb 5 eine geringere Exzentrizität des Exzenters 10 eine Nutzung des nichtlinearen unteren Kurvenabschnitts (5 rechts oben) möglich macht. Ansonsten gilt die vorige Beschreibung entsprechend.
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6 veranschaulicht eine Stößelkurve I und eine Ziehkissenkurve II jeweils anhand ihres Weg/Winkel-Verlaufs. Wie ersichtlich kann durch geeignete Servomotoransteuerung das Oberwerkzeug an einer Stelle 47 weich auf dem von dem Blechhalterring 38 gehaltenen Werkstück aufsetzen. Das Oberwerkzeug und das Werkstück, d. h. der Blechhalterring 38 bewegen sich dann gemeinsam synchron durch den quasilinearen Ziehbereich 48 zu dem unteren Totpunkt 49 und dann wieder aufwärts. An der Stelle 50 stoppt der Blechhalterring 38 und der Stößel mit dem Oberwerkzeug bewegt sich weiter aufwärts. In dem quasilinearen Bereich 48 kann durch entsprechende Steuerung der Servomotoren die Blechhaltekraft wunschgemäß eingestellt werden.
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Zur Verbesserung der Energieausnutzung einer Ziehpresse ist deren Zieheinrichtung 21 mit mindestens einem Servomotor 22 versehen, der sein Drehmoment über ein Exzentergetriebe an den Blechhalter 38 angibt und auch im Generatorbetrieb betreibbar ist. Die zugehörige Umrichteranordnung 45 ist auf bidirektionalen Energiefluss aus dem Zwischenkreis 44 zu dem Servomotor 22 und umgekehrt eingerichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ziehpresse
- 2
- Pressengestell
- 3
- Pressentisch
- 4
- Stößel
- 5
- Stößelantrieb
- 6
- erster Servomotor
- 7
- zweiter Servomotor
- 8
- Exzentergetriebe des ersten Servomotors 6
- 9
- Exzentergetriebe des zweiten Servomotors 7
- 10
- Exzenter
- 11
- Drehachse
- 12
- Mitte
- 13
- Pleuel
- 14
- Gelenkpunkt des Gelenkhebels 16
- 15
- Gelenkpunkt des Gelenkhebels 17
- 16
- Gelenkhebel
- 17
- Gelenkhebel
- 18
- Anlenkpunkt am Pressengestell 2
- 19
- Anlenkpunkt am Stößel
- 20
- linearer Abschnitt der Winkel-Weg-Kurve
- 21
- Zieheinrichtung
- 22
- Servomotor
- 23
- Getriebe
- 24
- Schwebeplatte
- 25
- Servomotor
- 26
- Getriebe
- 27
- Exzenter
- 28
- Drehachse
- 29
- Mitte
- 30
- Pleuel
- 31
- Gelenkstelle des Gelenkhebels
- 32
- Gelenkstelle des Gelenkhebels
- 33
- Gelenkhebel
- 34
- Anlenkpunkt
- 35
- Gelenkhebel
- 36
- Anlenkpunkt
- 37
- Ziehstempel
- 38
- Blechhalterring
- 39
- Matritze
- 40
- Druckstifte
- 41
- Leistungsversorgungseinrichtung
- 42
- Leitung
- 43
- Leitung
- 44
- Gleichspannungszwischenkreis
- 45
- Umrichteranordnung
- 46
- Umrichteranordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 11200600206 T5 [0003]
- DE 1959573 A1 [0004]
- DE 901765 [0005]
