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Die Erfindung betrifft eine Umformpresse mit einem Direktantrieb mittels Segmentmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der
DE 10 2008 034 971 A1 ist ein Antriebssystem einer Umformpresse mit zumindest einem Servomotor beschrieben.
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Die
DE 10 2009 032 231 A1 beschreibt eine Antriebseinrichtung, welche als ein elektrischer Direktantrieb zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung ausgebildet ist. Es ergibt sich eine günstige Anordnung der Lagerung und der Antriebselemente, eine gute Ableitung auftretender asymmetrischer Magnetkräfte und eine kompakte, robuste und Raum sparende Bauform.
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Die
DE 10 2008 034 971 A1 beschreibt ein Antriebssystem einer Mehrpunkt-Umformpresse für die Bewegung des Stößels, deren jedem Druckpunkt zugeordneter Kurbelantrieb von einem Servomotor steuerbar ist, wobei die in Pressen-Längsachse oder Pressen-Querachse ausgerichteten Direkt-Antriebsmodule, bestehend aus Servomotoren, Halteeinrichtungen und Kurbelmechanismen in Antriebsständern positioniert sind, wobei sich die Druckpunkte auf den am Stößel vorsprungartig gelegenen Druckpunktstühlen abstützen, die in die vertikale Ebene der Antriebsständer ragen.
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Die
WO 2008/087 130 A1 beschreibt einen elektrischen Antrieb zur Durchführung einer Schwenk- oder Drehbewegung mit einem Sekundärteil, das kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist, und einem Primärteil, das mindestens zwei gerade Primärteilsegmente aufweist, welche entsprechend der Form des Sekundärteils bezüglich ihrer Längsrichtungen in einem vordefinierten Winkel zueinander angeordnet sind.
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Die
WO 2004/056 559 A1 beschreibt eine Pressvorrichtung mit einem Hauptantrieb, der als rotatorischer Direktantrieb ausgeführt ist, einem Exzenter, einer Pleuelstange und zumindest einem daran angeordneten Pressenstößel.
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Herkömmliche Umformpressen werden üblicherweise mittels Elektromotoren und nachgeordneter Getriebestufen angetrieben.
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Des Weiteren sind Umformpressen mit einem Spindeldirektantrieb bekannt.
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in der
WO 2005 071 817 A1 ist ein elektrischen Segmentmotor zur Erzeugung einer Schwenkbewegung mit einem feststehenden Stator und einem schwenkbar gelagerten Rotor beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte, insbesondere einfacher zu bedienende und zu wartende, schnellere, exaktere und kostengünstigere Umformpresse mit einem Direktantrieb mittels Segmentmotoren anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der Umformpresse mit zumindest einem in Pressenlängsrichtung oder in Pressenquerrichtung ausgerichtetem Direktantrieb mittels Segmentmotoren ist ein Stator des Segmentmotors erfindungsgemäß gestellfest mit der Umformpresse verbunden und ein Rotor des Segmentmotors ist in eine drehbare Welle der Umformpresse integriert. Daraus resultiert ein direkter Antrieb der Umformpresse ohne zusätzliche Getriebestufe zwischen Antriebsmotor und Welle der Umformpresse. Es sind somit vorteilhafterweise die Kosten dieser Getriebestufe eingespart und ein Bauraum der Umformpresse ist reduziert. Mit anderen Worten sind die äußeren Abmessungen der Umformpresse minimiert, was ein Aufstellen der Umformpresse auch bei räumlich beengten Verhältnissen, beispielsweise in kleineren Werkshallen klein- und mittelständischer Firmen, ermöglicht.
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Besonders vorteilhafterweise sind mittels der Segmentmotoren besonders hohe Pressmomente, Presskräfte und -geschwindigkeiten bei einem reduzierten getriebetechnischen Aufwand realisierbar.
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Mittels des Direktantriebs der Welle mit Segmentmotoren ist eine hohe Regeldynamik der Umformpresse realisierbar, wodurch in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Umsetzung innovativer und hochdynamischer Umformtechnologien, wie beispielsweise des so genannten Synchroziehens, ermöglicht ist. Das Synchroziehen bezeichnet die zumindest partielle Umformung eines Umformteils mittels einer pulsierenden Stößelbewegung der Umformpresse in einem großen Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 10 Hz.
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Die bei herkömmlichen Umformpressen übliche hohe Anzahl von Komponenten im Antriebsstrang, insbesondere resultierend aus den Getriebestufen, ist durch den direkten Antrieb der Welle mittels zumindest eines Segmentmotors zweckmäßigerweise signifikant verringert. Daraus resultierend sind die Massenträgheiten im gesamten Antriebsstrang der Umformpresse verringert und die Regeldynamik ist erhöht.
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Des Weiteren werden die aus der üblichen hohen Anzahl von Komponenten im Antriebsstrang, insbesondere den Getriebestufen, resultierenden Reibungsverluste minimiert, wodurch zweckmäßigerweise ein Energieverbrauch der Umformpresse verringert ist. Zudem sind durch den verringerten Energieverbrauch der Umformpresse eine Umweltbelastung und die Herstellungskosten des Umformteils verringert.
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Die Welle, auf die der Segmentmotor wirkt, ist eine Excenterwelle oder eine Welle mit darauf angeordneter Excenterscheibe oder eine Vorgelegewelle, welche mittels einer Getriebestufe mit der Excenterwelle oder der Welle mit darauf angeordneter Excenterscheibe gekoppelt ist. Dieser direkte Antrieb der Excenterwelle oder der Welle mit darauf angeordneter Excenterscheibe oder der Vorgelegewelle ermöglicht vorteilhafterweise eine Raum sparende und kompakte Bauweise der Umformpresse unter Verzicht auf aufwands-, wartungs- und kostenintensive Getriebestufen.
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Zudem ist durch den Wegfall des innerhalb jeder Getriebestufe vorhandenen Spiels und/oder der Elastizitäten im herkömmlichen Antriebsstrang der Umformpresse eine Zustellgenauigkeit der Welle und der daran angeordneten und von der Welle bewegten Bauteile der Umformpresse, insbesondere des Pressenstößels, verbessert.
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An der Welle ist mittels des Segmentmotors eine Schwenk- und/oder Drehbewegung aktuierbar, welche mittels eines herkömmlichen Hubmechanismus und/oder einem Pleuel in eine lineare Umformbewegung transformierbar ist.
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An einer Welle sind zumindest ein oder mehrere Segmentmotoren angeordnet und wirken synchronisiert auf diese ein. Durch die Anordnung mehrerer Segmentmotoren an einer Welle ist ein hohes, von einem Segmentmotor erzeugbares Drehmoment von bis zu 100.000 Nm auf einfache Weise vervielfachbar. Somit sind auf einfache Art und Weise hohe Presskräfte und -geschwindigkeiten im Bereich von 1 kN bis 30.000 kN erzeugbar.
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Somit sind je nach Anzahl der verbauten Segmentmotoren Umformpressen unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar.
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Wirken mehrere Segmentmotoren auf eine einzelne Welle mit einem Exzenter oder eine Kurbelwelle mit Pleuelstange, sind diese elektrisch einfach untereinander synchronisierbar, woraus ein besonders gleichförmiger und verschleißarmer Pressenantrieb resultiert.
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Der oder die Segmentmotoren sind teilkreisförmig bis hin zu einem Vollkreis ausgeformt. Somit ist zweckmäßigerweise eine Bauform und ein daraus resultierender Bauraum des Segmentmotors variierbar. Des Weiteren sind derart das vom Segmentmotor erzeugbare Drehmoment und eine Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung anpassbar.
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Der Segmentmotor ist aus einem Rotor und einem in oder an einem Pressengestell angeordneten Stator gebildet. Der Rotor ist als abwechselnd polarisiert magnetisierter Wellenabschnitt der Welle ausgebildet oder aus auf der Welle abwechselnd polarisiert ausgerichteten und angeordneten Magneten gebildet. Die einzelnen Segmente des Stators sind senkrecht zur Rotationsachse des Rotors in Längsrichtung der Welle ausgerichtet. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine platzsparende Integration des Segmentmotors in die Umformpresse, beispielsweise in ein Kopfstück der Umformpresse oder in einen Ständer, da der Stator in dem Bereich der Welle ringförmig um die Welle herum angeordnet ist, in welchem der abwechselnd polarisiert magnetisierte Wellenabschnitt der Welle oder die auf der Welle abwechselnd polarisiert ausgerichteten und angeordneten Magneten angeordnet sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Segmentmotor aus einem Rotor und einem im oder am Pressengestell angeordneten scheibenförmigen Stator gebildet. Der Rotor ist als eine an einer Stirnseite der Welle angeordnete Rotorscheibe ausgebildet, auf oder in deren zum Stator gerichteten Oberfläche eine Mehrzahl von abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten zumindest teilkreisförmig um die Wellenachse angeordnet sind. Der Stator ist korrespondierend zur Rotorscheibe ausgeformt und die einzelnen Segmente des Stators sind zumindest teilkreisförmig nebeneinander um die Wellenachse angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Segmentmotors vorzugsweise seitlich an der Urnformpresse, wodurch ein leichter und einfacher Zugang zum Segmentmotor ermöglicht ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jeder einzelne Segmentmotor bzw. jeder einzelne, aus zumindest einem Segmentmotor und einer Welle gebildete Direktantrieb separat steuer- und/oder regelbar. Auf diese Weise lassen sich die Pressenstößel auf einer Welle unabhängig von den anderen Wellen und den mittels diesen aktvierten weiteren Pressenstößeln der Umformpresse steuern und/oder regeln. Es sind beispielsweise flexible Bewegungsprofile der einzelnen Pressenstößel und unterschiedliche Hubhöhen der Pressenstößel einstellbar. Somit sind besonders kompliziert geformte Umformteile herstellbar.
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Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund zunehmend steigender Komplexität der Umformteile, beispielsweise in der Automobilindustrie, von Vorteil.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine prozessabhängige Ansteuerung der einzelnen Segmentmotoren oder einzelner Segmente der Segmentmotoren realisierbar.
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Der oder die Direktantriebe der Umformpresse können vorteilhafterweise als Oberantrieb mit Druckwirkung oder als Unterantrieb mit Zugwirkung ausgeformt werden.
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Die Anordnung des oder der Direktantriebe der Umformpresse kann zweckmäßigerweise als Ein- oder Mehrwellenantrieb erfolgen, wodurch je nach Anzahl der verbauten Direktantriebe und Wellen Umformpressen unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar sind.
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In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann die Umformpresse eine geteilte Ausführung des Pressengestells, welches jeweils ein separates Kopfstück, einen Pressentisch und eine Mehrzahl von Ständern oder Säulen umfasst, wobei die Ständer oder Säulen Pressentisch und Kopfstück miteinander koppeln und vorzugsweise im oder am Kopfstück zumindest ein Segmentmotor angeordnet ist, umfassen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Umformpresse eine monolithische Ausführung des Pressengestells umfassen, wobei Kopfstück, Ständer oder Säulen und Pressentisch als integrierte Baueinheit ausgeformt sind, in oder an der zumindest ein Segmentmotor angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen:
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1 schematisch eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Direktantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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2 schematisch eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Direktantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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3 schematisch eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines Direktantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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4 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Direktantrieb mittels eines Segmentmotors,
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5 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenquerrichtung ausgerichtetem Direktantrieb mittels eines Segmentmotors,
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6 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Mehrwellenantrieb mittels Segmentmotoren,
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7 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenquerrichtung ausgerichtetem Mehrwellenantrieb mittels Segmentmotoren,
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8 schematisch eine isometrische Darstellung einer monolithische Bauweise einer Umformpresse mit einem Direktantrieb mittels eines Segmentmotors,
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9 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Direktantrieb mittels mehrerer gemeinsam auf eine Welle wirkenden Segmentmotoren und
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10 schematisch eine isometrische Darstellung einer Umformpresse mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Unterantrieb.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Direktantriebs einer Umformpresse 1 mittels eines Segmentmotors 2.
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Diese Ausführungsform ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Segmentmotors 2 vorzugsweise seitlich an der Umformpresse 1, wodurch ein leichter und einfacher Zugang zum Segmentmotor 2 ermöglicht ist und beispielsweise eine Wartung der Umformpresse 1 erleichtert ist.
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Der Segmentmotor 2 umfasst zumindest einen Rotor 3 und einen Stator 4. Mittels eines solchen Segmentmotors 2 sind vorteilhafterweise besonders hohe Pressmomente, Presskräfte und -geschwindigkeiten bei einem reduzierten getriebetechnischen Aufwand realisierbar.
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Der Rotor 3 ist an einer Stirnseite 5 einer Welle 6 angeordnet und ist als Rotorscheibe 7 ausgeformt. In einer möglichen Ausführungsform sind auf oder in der zum Stator 4 gerichteten Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 eine Mehrzahl von abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten 9 zumindest teilkreisförmig um eine Wellenachse der Welle 6 angeordnet.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Rotorscheibe 7 aus einem metallischen und magnetisierbaren Werkstoff gefertigt und auf der zum Stator 4 gerichteten Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 sind abwechselnd magnetisch polarisierte Abschnitte integriert.
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Im Bereich der Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 entsteht durch die abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten 9 somit ein magnetisches Wechselfeld.
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Der Stator 4 ist in oder an einem Pressengestell 10 gestellfest angeordnet.
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Der Stator 4 ist scheibenförmig und korrespondierend zur Rotorscheibe 7 ausgeformt. Die einzelnen Segmente 11 des Stators 4 sind zumindest teilkreisförmig nebeneinander um die Wellenachse der Welle 6 angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle 6 eine herkömmliche Excenterwelle, welche einen herkömmlichen Pleuel 12 antreibt.
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In einer weiteren bevorzugten, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Welle 6 eine herkömmliche Welle mit darauf angeordneter Excenterscheibe, wobei die Excenterscheibe einen herkömmlichen Pleuel 12 antreibt.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Welle 6 eine herkömmliche Vorgelegewelle, welche mittels einer Getriebestufe mit der Excenterwelle oder der Welle mit darauf angeordneter Excenterscheibe gekoppelt ist.
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Die Welle 6 ist mittels herkömmlicher Lager 13, beispielsweise Gleitlager, beidseitig im Pressengestell 10 dreh- und/oder schwenkbar gelagert.
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Am Pleuel 12 ist beispielsweise ein herkömmlicher Pressenstößel 14 angeordnet.
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Mittels des Pleuels 12 ist eine Schwenk- und/oder Drehbewegung der Welle 6 in eine lineare Umformbewegung des Pressenstößels 14 umformbar.
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Im Betrieb der Umformpresse 1 wird der Stator 4 des Segmentmotors 2 oder werden zumindest einzelne Segmente 11 des Stators 4 derart mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dass im Stator 4 ein dem magnetischen Wechselfeld im Bereich der Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 zumindest bereichsweise entgegengesetzt gepoltes Magnetfeld erzeugt wird. Die Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 ist in einem sehr geringen Abstand zum Stator 4 angeordnet und bedingt durch die Anordnung der Rotorscheibe 7 an der Stirnseite 5 der dreh- oder schwenkbar gelagerten Welle 6 wird durch die sich abstoßenden Magnetfelder im Stator 4 und in der Rotorscheibe 7 die Schwenk- und/oder Drehbewegung an der Welle 6 mittels des Segmentmotors 2 erzeugt.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Segmentmotor 2 teilkreisförmig bis hin zu einem Vollkreis ausgeformt sein. Mit anderen Worten kann der Segmentmotor 2 beispielsweise als Halbkreis ausgeformt sein oder als Viertelkreis. Dadurch ist in Abhängigkeit der wirksamen Größe des magnetischen Wechselfeldes im Bereich der Oberfläche 8 der Rotorscheibe 7 und des korrespondierend ausgeformten Stators 4 ein vom Segmentmotor 2 aufbringbares Drehmoment und/oder eine Größe einer Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung an der Welle 6 variier- und anpassbar.
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Somit ist zweckmäßigerweise eine Bauform und ein daraus resultierender Bauraum des Segmentmotors 2 variierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine prozessabhängige Ansteuerung einzelner Segmente 11 des Segmentmotors 2 elektronisch gesteuert und/oder geregelt realisierbar, wodurch das vom Segmentmotor 2 aufbringbare Drehmoment und/oder die Größe der Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung an der Welle 6 und die daraus resultierende Amplitude des Pressenstößels 14 während des Betriebs der Umformpresse 1 variier- und anpassbar sind.
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2 zeigt eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante des Direktantriebs der Umformpresse 1 mittels eines Segmentmotors 2.
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Der Rotor 3 des Segmentmotors 2 ist in dieser Ausführungsvariante als abwechselnd polarisiert magnetisierter Wellenabschnitt 15 der Welle 6 ausgeformt. Mit anderen Worten ist eine Oberfläche der Welle 6 im Wellenabschnitt 15 derart abwechselnd polarisiert, dass dadurch ein die Welle 6 im Wellenabschnitt 15 umspannendes magnetisches Wechselfeld entsteht.
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In einer alternativen, in 3 dargestellten Ausführungsform sind auf der Oberfläche der Welle 6 abwechselnd polarisiert ausgerichtete Magneten 9 in Umfangsrichtung der Welle 6 angeordnet, welche den Rotor 3 bilden.
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Der Stator 4 ist am oder vorzugsweise im Pressengestell 10 angeordnet. Die einzelnen Segmente 11 des Stators 4 sind senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 3 in Längsrichtung der Welle 6 ausgerichtet. Der Stator 4 ist in dem Bereich des abwechselnd polarisiert magnetisierten Wellenabschnitts 15 der Welle 6 ringförmig um die Welle 6 angeordnet.
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Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine platzsparende Integration des Segmentmotors 2 in die Umformpresse 1, beispielsweise in ein in den 3 bis 9 dargestelltes Kopfstück 16 der Umformpresse 1 oder in einen in den 3 bis 9 dargestellten Ständer 17.
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Zudem ist der Segmentmotor 2 durch die Integration in der Umformpresse 1 vor mechanischen Beschädigungen geschützt angeordnet.
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Im Betrieb der Umformpresse 1 wird der Stator 4 des Segmentmotors 2 oder werden zumindest einzelne Segmente 11 des Stators 4 derart mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dass im Stator 4 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu dem die Welle 6 im Wellenabschnitt 15 umspannenden magnetischen Wechselfeld gepolt ist. Der Stator 4 ist im Bereich des Wellenabschnitts 15 in einem sehr geringen Abstand zur Oberfläche des Wellenabschnitts 15 angeordnet und bedingt durch die dreh- und/oder schwenkbar gelagerten Welle 6 wird durch die sich abstoßenden Magnetfelder im Stator 4 und im Wellenabschnitt 15 die Schwenk- und/oder Drehbewegung an der Welle 6 mittels des Segmentmotors 2 erzeugt.
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Auch in dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine prozessabhängige Ansteuerung einzelner Segmente 11 des Segmentmotors 2 elektronisch gesteuert und/oder geregelt realisierbar, wodurch das vom Segmentmotor 2 aufbringbare Drehmoment und/oder die Größe der Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung an der Welle 6 und die daraus resultierende Amplitude des Pressenstößels 14 während des Betriebs der Umformpresse 1 variier- und anpassbar sind.
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Durch den Einsatz des Segmentmotors 2 ist eine Zustellgenauigkeit der Welle 6 und der daran angeordneten und von der Welle 6 bewegten Bauteile der Umformpresse 1, insbesondere des Pressenstößels 14, verbessert. Dies ist vor allem durch den Wegfall des innerhalb jeder herkömmlichen Getriebestufe vorhandenen Spiels und/oder der Elastizitäten im herkömmlichen Antriebsstrang einer Umformpresse erreicht.
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Die bei herkömmlichen Umformpressen übliche hohe Anzahl von Komponenten im Antriebsstrang, insbesondere resultierend aus den Getriebestufen, ist durch den direkten Antrieb der Welle 6 mittels zumindest eines Segmentmotors 2 zweckmäßigerweise signifikant verringert. Daraus resultierend sind die Massenträgheiten im gesamten Antriebsstrang der Umformpresse 1 verringert und die Regeldynamik ist erhöht.
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Mittels des in 1 und 2 beschriebenen direkten Antriebs der Welle 6 mit Segmentmotoren 2 ist eine hohe Regeldynamik der Umformpresse 1 realisierbar, wodurch eine Umsetzung innovativer und hochdynamischer Umformtechnologien, wie beispielsweise des so genannte Synchronziehens, ermöglicht ist. Das Synchronziehen bezeichnet die zumindest partielle Umformung eines Umformteils mittels einer pulsierenden Stößelbewegung des Pressenstößels 14 der Umformpresse 1 in einem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 10 Hz.
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4 zeigt schematisch eine Umformpresse 1 mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Direktantrieb 18 mittels eines Segmentmotors 2.
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Die Umformpresse 1 umfasst zumindest ein Kopfstück 16, mehrere Ständer 17 oder Säulen und einen Pressentisch 19, wobei die Ständer 17 Kopfstück 16 und Pressentisch 19 verbinden. Innerhalb der Umformpresse 1 sind zumindest ein Pleuel 12, welches an einem oberen Ende schwenk- und/oder drehbar mit der Welle 6 gekoppelt ist und zumindest ein Pressenstößel 14, welcher mit einem unteren Ende des Pleuels 12 schwenk- und/oder drehbar gekoppelt ist, angeordnet.
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Es können mehrere Pleuel 12 auf einen Pressenstößel 14 einwirken oder einem jeden Pleuel 12 ist ein separater Pressenstößel 14 zugeordnet.
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Ein Direktantrieb 18 ist aus zumindest einem Segmentmotor 2 und einer Welle 6 gebildet.
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In 4 ist ein solcher Direktantrieb 18 in Pressenlängsrichtung ausgerichtet dargestellt, wobei die Rotationsachse der Welle 6 im Wesentlichen in Pressenlängsrichtung verläuft.
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5 zeigt schematisch als alternative Ausführungsvariante die Umformpresse 1 mit einem in Pressenquerrichtung ausgerichtetem Direktantrieb 18, wobei die Rotationsachse der Welle 6 im Wesentlichen in Pressenquerrichtung verläuft.
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Die Anordnung des oder der Direktantriebe 18 der Umformpresse 1 kann zweckmäßigerweise als so genannter Ein- oder Mehrwellenantrieb erfolgen, wodurch je nach Anzahl der verbauten Direktantriebe 18 und Wellen 6 Umformpressen 1 unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar sind.
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6 zeigt schematisch die Umformpresse 1 mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichteten so genannten Mehrwellenantrieb mittels Segmentmotoren 2.
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In dieser Ausführungsform sind zumindest zwei Direktantriebe 18 mit den Rotationsachsen der Wellen 6 parallel zueinander nebeneinander, beispielsweise im Kopfstück 16 der Umformpresse 1 angeordnet und in Pressenlängsrichtung ausgerichtet.
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7 zeigt schematisch die Umformpresse 1 mit einem in Pressenquerrichtung ausgerichteten, so genannten Mehrwellenantrieb mittels Segmentmotoren 2.
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In dieser Ausführungsform sind zumindest zwei Direktantriebe 18 mit den Rotationsachsen der Wellen 6 parallel zueinander nebeneinander, beispielsweise im Kopfstück 16 der Umformpresse 1 angeordnet und in Pressenquerrichtung ausgerichtet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jeder einzelne Segmentmotor 2 bzw. jeder einzelne Direktantrieb 18 separat steuer- und/oder regelbar. Auf diese Weise lassen sich die Pressenstößel 14 einer jeden Welle 6 unabhängig von den anderen Wellen 6 und den mit diesen aktuierten weiteren Pressenstößeln 14 der Umformpresse 1 steuern und/oder regeln. Es sind beispielsweise flexible Bewegungsprofile der einzelnen Pressenstößel 14 und unterschiedliche Hubhöhen der Pressenstößel 14 einstellbar. Somit sind besonders kompliziert geformte Umformteile herstellbar.
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8 zeigt schematisch eine monolithische Bauweise der Umformpresse 1 mit einem Direktantrieb 18 mittels eines Segmentmotors 2.
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Im Gegensatz zu der in den 4 bis 7 dargestellten geteilten Ausführung des Pressengestells 10 der Umformpresse 1 ist in 8 die monolithische Ausführung des Pressengestells 10 dargestellt.
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Bei der geteilten Ausführung des Pressengestells 10 der Umformpresse 1 umfasst das Pressengestell 10 jeweils ein separates Kopfstück 16, einen Pressentisch 19 und eine Mehrzahl von Ständern 17 oder Säulen, wobei die Ständer 17 oder Säulen Pressentisch 19 und Kopfstück 16 miteinander koppeln.
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Bei der monolithischen Ausführung des Pressengestells 10 der Umformpresse 1 sind Kopfstück 16, Ständer 17 oder Säulen und Pressentisch 19 als integrierte Baueinheit ausgeformt und bilden ein kompaktes Bauteil.
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Alle in den 1 bis 7 in Bezug auf eine Umformpresse 1 mit einer geteilten Ausführung des Pressengestells 10 beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind vorteilhafterweise auf eine Umformpresse 1 in monolithischer Bauweise anwendbar. Somit kann die Umformpresse 1 in monolithischer Bauweise beispielsweise einen Ein- oder Mehrwellenantrieb aufweisen, welcher in Längs- oder Querrichtung ausgerichtet ist.
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9 zeigt schematisch die Umformpresse 1 mit dem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Direktantrieb 18 mittels mehrerer gemeinsam auf eine Welle 6 wirkenden Segmentmotoren 2.
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In dieser Ausführungsform sind mehrere Segmentmotoren 2 an einer Welle 6 anordenbar. Beispielweise ist jeweils ein Segmentmotor 2 an einem jeden Endbereich der Welle 6 angeordnet.
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In einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform können mehrere Segmentmotoren 2 hinter- oder nebeneinander an oder auf der Welle 6 angeordnet sein.
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Durch die Anordnung mehrerer Segmentmotoren 2 an einer Welle 6 ist ein ohnehin schon hohes, von einem Segmentmotor 2 erzeugbares Drehmoment von bis zu 100.000 Nm vervielfachbar. Somit sind auf einfache Art und Weise hohe Pressmomente, Presskräfte und -geschwindigkeiten erzeugbar.
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Es sind je nach Anzahl der verbauten Segmentmotoren 2 baukastenartig Umformpressen 1 unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar.
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Wirken mehrere Segmentmotoren 2 auf eine einzelne Welle 6, sind diese mittels einer herkömmlichen elektronischen Kopplung elektrisch untereinander synchronisierbar, woraus ein besonders gleichförmiger und verschleißarmer Pressenantrieb resultiert.
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In einer weiteren nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform können mehrere Segmentmotoren 2 hinter- oder nebeneinander an oder auf den jeweiligen Wellen 6 eines so genannten Mehrwellenantriebs angeordnet sein.
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10 zeigt schematisch eine Umformpresse 1 mit einem in Pressenlängsrichtung ausgerichtetem Unterantrieb.
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Alle in den 1 bis 9 in Bezug auf eine Umformpresse 1 mit einem Oberantrieb beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind vorteilhafterweise auf eine Umformpresse 1 mit Unterantrieb anwendbar. Beispielweise ist eine Umformpresse 1 mit einem Unterantrieb darstellbar, welcher in Längs- oder Querrichtung ausgerichtet ist, als Ein- oder Mehrwellenantrieb ausgebildet ist. Des Weiteren ist eine Umformpresse 1 mit einem Unterantrieb in monolithischer Bauweise oder in geteilter Ausführung des Pressengestells 10 herstellbar.
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Beim Oberantrieb einer Umformpresse 1 sind der oder die Direktantriebe 18 im oberen Bereich des Pressengestells 10, beispielsweise im oder am Kopfstück 16, angeordnet und erzeugen im Wesentlichen eine Druckwirkung auf den Pressenstößel 14.
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Beim Unterantrieb einer Umformpresse 1 sind der oder die Direktantriebe 18 im unteren Bereich des Pressengestells 10, beispielsweise im oder am Pressentisch 19, angeordnet und erzeugen mittels eines nicht dargestellten Kurbelmechanismusses im Wesentlichen eine Zugwirkung auf den Pressenstößel 14. Beim Unterantrieb einer Umformpresse 1 ist das Kopfstück 16 als Traverse ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umformpresse
- 2
- Segmentmotor
- 3
- Rotor
- 4
- Stator
- 5
- Stirnseite
- 6
- Welle
- 7
- Rotorscheibe
- 8
- Oberfläche
- 9
- Magnet
- 10
- Pressengestell
- 11
- Segment
- 12
- Pleuel
- 13
- Lager
- 14
- Pressenstößel
- 15
- Wellenabschnitts
- 16
- Kopfstück
- 17
- Ständer
- 18
- Direktantrieb
- 19
- Pressentisch
