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Die Erfindung betrifft eine Umformpresse mit einem Stößeldirektantrieb.
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In der
DE 10 2008 034 971 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 028 652 B3 beschreibt eine Presse mit einem Pressenantrieb mit einem oder mehreren Pleueln, welche über einen oder mehrere Exzenter angetrieben werden, wobei die Bewegungen des oder der Exzenter von elektrischen Direktantrieben erzeugt werden, wobei sich der elektrische Direktantrieb jeweils zwischen einem Exzenter und einem Pleuel befindet und eine Relativbewegung zwischen Exzenter und Pleuel bewirkt.
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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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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 elektrischer 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 Stößeldirektantrieb 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 einem Stößeldirektantrieb und zumindest einer in Pressenlängsrichtung oder in Pressenquerrichtung ausgerichteten Achse ist die Achse gestellfest in oder an einem Pressengestell angeordnet und für die Stößelbewegung ist zumindest eine Exzenterscheibe schwenk- und/oder drehbar auf der Achse angeordnet, wobei an der Exzenterscheibe mittels zumindest eines stirnseitig daran angeordneten Segmentmotors eine Drehbewegung aktuierbar ist. Daraus resultiert ein direkter Antrieb der Umformpresse bzw. der Exzenterscheibe der Umformpresse ohne zusätzliche Getriebestufe zwischen Antriebsmotor und Exzenterscheibe. Somit sind vorteilhafterweise die Kosten dieser Getriebestufe eingespart. Durch die direkte Anordnung des Segmentmotors an der Exzenterscheibe ist ein Bauraum der Umformpresse derart reduziert, dass ein Aufstellen der Umformpresse besonders vorteilhafterweise auch bei räumlich beengten Verhältnissen ermöglicht ist.
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Vorteilhafterweise sind mittels der Segmentmotoren besonders hohe Presskräfte und -geschwindigkeiten bei einem reduzierten getriebetechnischen Aufwand realisierbar.
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Mittels des direkten Antriebs der Exzenterscheibe der Umformpresse 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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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Stator des Segmentmotors gestellfest mit der Achse verbunden und ein Rotor des Segmentmotors ist auf oder an der schwenk- und/oder drehbaren Exzenterscheibe angeordnet oder in diese integriert. Daraus resultiert ein direkter Antrieb der Exzenterscheibe und der Bauraum der Umformpresse ist reduziert, da insbesondere keine Antriebsmotoren aus einem Pressengestell herausragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Stator des Segmentmotors gestellfest mit der schwenk- und/oder drehbaren Exzenterscheibe verbunden und der Rotor des Segmentmotors ist gestellfest auf oder an der Achse angeordnet oder in diese integriert. Auch in dieser Ausführungsform ist ein direkter und somit getriebeloser Antrieb der Exzenterscheibe gegeben und der Bauraum der Umformpresse ist reduziert.
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Dieser direkte Antrieb der Exzenterscheibe ermöglicht vorteilhafterweise eine raumsparende 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 Exzenterscheibe und der daran angeordneten und von der Exzenterscheibe bewegten Bauteile der Umformpresse, insbesondere eines Pleuels und eines Pressenstößels, verbessert.
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An einer Exzenterscheibe sind zumindest ein oder mehrere Segmentmotoren angeordnet und wirken auf diese synchronisiert ein. Durch die Anordnung mehrerer Segmentmotore an einer Exzenterscheibe und deren gemeinsames synchronisiertes Einwirken auf die Exzenterscheibe ist ein ohnehin schon 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 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 Exzenterscheibe, 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 das vom Segmentmotor erzeugbare Drehmoment und eine Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung anpassbar.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jeder einzelne Segmentmotor und daraus resultierend jede einzelne Exzenterscheibe separat steuer- und/oder regelbar. Auf diese Weise lassen sich die Exzenterscheiben und die durch diese angetriebenen Pressenstößel auf einer Achse unabhängig voneinander und unabhängig von den anderen Achsen und den mittels den darauf angeordneten Exzenterscheiben aktuierten 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 hestellbar.
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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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In einer möglichen Ausführungsform können mehrere Achsen in ihrer Längserstreckung parallel zueinander und in Pressenlängsrichtung oder in Pressenquerrichtung ausgerichtet im Pressengestell angeordnet sein, wodurch je nach Anzahl der verbauten Achsen und der darauf angeordneten Exzenterscheiben Umformpressen unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Segmentmotor als Rotor einen in Umfangsrichtung der Achse abwechselnd polarisiert magnetisierten Achsenabschnitt der Achse oder mehrere auf der Achse abwechselnd polarisiert ausgerichtete und in Umfangsrichtung der Achse angeordnete Magneten. Der Stator ist gestellfest in oder an der Exzenterscheibe angeordnet, wobei die einzelnen Segmente des Stators senkrecht zur Rotationsachse des Rotors in Längsrichtung der Achse ausgerichtet sind.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Segmentmotor als Rotor einen in seiner Umfangsrichtung abwechselnd polarisiert magnetisierten Rohrabschnitt oder mehrere auf dem Rohrabschnitt abwechselnd polarisiert ausgerichtete und in Umfangsrichtung des Rohrabschnitt angeordnete Magneten. Der Rotor ist gestellfest mit der Exzenterscheibe verbunden. Der Stator ist gestellfest an der Achse angeordnet, wobei die einzelnen Segmente des Stators senkrecht zur Rotationsachse des Rotors in Längsrichtung der Achse ausgerichtet sind.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst der Segmentmotor als Rotor eine an einer Stirnseite der Exzenterscheibe angeordnete Rotorscheibe, auf oder in deren zum Stator gerichteten Oberfläche eine Mehrzahl von abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten zumindest teilkreisförmig um die Achse angeordnet ist. Der scheibenförmige Stator ist an der Achse gestellfest angeordnet, wobei der Stator korrespondierend zur Rotorscheibe ausgeformt ist und die einzelnen Segmente des Stators zumindest teilkreisförmig nebeneinander um die Achse angeordnet sind.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung kann die Umformpresse eine geteilte Ausführung des Pressengestells, welches jeweils eine separate Traverse, einen Pressentisch und eine Mehrzahl von Ständern oder Säulen umfasst, wobei die Ständer oder Säulen Pressentisch und Kopfstück miteinander koppeln, umfassen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Umformpresse eine monolithische Ausführung des Pressengestells, wobei Traverse, Ständer oder Säulen und Pressentisch als integrierte Baueinheit ausgeformt sind, umfassen.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Umformpresse einen Unterantrieb umfassen, wobei der oder die Segmentmotoren im Pressentisch angeordnet sind und das Kopfstück als Traverse ausgebildet 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 Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Stößeldirektantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Stößeldirektantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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3 schematisch eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsvariante eines Stößeldirektantriebs einer Umformpresse mittels eines Segmentmotors,
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4 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Umformpresse mit einer in Pressenlängsrichtung ausgerichteten Achse und einem darauf angeordneten Stößeldirektantrieb mittels eines Segmentmotors,
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Stößeldirektantriebs 1 einer Umformpresse 2 mittels eines Segmentmotors 3.
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Diese Ausführungsform ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Segmentmotors 3 vorzugsweise seitlich an einer Exzenterscheibe 4, wodurch eine platzsparende Anordnung des Segmentmotors 3 innerhalb eines Pressengestells 5 der Umformpresse 2 ermöglicht ist.
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Der Stößeldirektantrieb 1 umfasst die Exzenterscheibe 4, ein Pleuel 6, einen Pressenstößel 7 und den Segmentmotor 3, wobei die Exzenterscheibe 4 und der Segmentmotor 3 auf einer Achse 16 angeordnet sind, welche im Pressengestell 5 gestellfest befestigt ist.
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Die Exzenterscheibe 4 ist mittels herkömmlicher Lager schwenkbar auf der Achse 16 gelagert.
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Der herkömmliche Pleuel 6 ist mit seinem ersten Pleuelauge 8 dreh- oder schwenkbar an der Exzenterscheibe 4 gelagert.
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Am zweiten Pleuelauge 9 des Pleuels 6 ist ein herkömmlicher Pressenstößel 7 bewegbar angeordnet, so dass mittels des Pleuels 6 eine Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 in eine lineare Umformbewegung des Pressenstößels 7 umformbar ist.
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Der Segmentmotor 3 ist stirnseitig an der Exzenterscheibe 4 angeordnet und wirkt direkt auf die Exzenterscheibe 4 ein.
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Der Segmentmotor 3 umfasst zumindest einen Rotor 10 und einen Stator 11. Mittels eines solchen Segmentmotors 3 sind vorteilhafterweise besonders hohe Presskräfte und -geschwindigkeiten bei einem reduzierten getriebetechnischen Aufwand realisierbar.
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Der Rotor 10 ist an einer Stirnseite 12 der Exzenterscheibe 4 angeordnet und ist als Rotorscheibe 13 ausgeformt. In einer möglichen Ausführungsform sind auf oder in der zum Stator 11 gerichteten Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 eine Mehrzahl von abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten 15 zumindest teilkreisförmig um die gestellfeste Achse 16 angeordnet.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Rotorscheibe 13 aus einem metallische und magnetisierbaren Werkstoff gefertigt und auf der zum Stator 11 gerichteten Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 sind abwechselnd magnetisch polarisierte Abschnitte integriert.
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In einer weiteren alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Rotor 10 stirnseitig in die Exzenterscheibe 4 integriert.
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Im Bereich der Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 entsteht durch die abwechselnd polarisiert ausgerichteten Magneten 15 ein magnetisches Wechselfeld.
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Der Stator 11 ist gestellfest auf der Achse 16, welche ihrerseits gestellfest in dem Pressengestell 10 angeordnet ist, befestigt.
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Der Stator 11 ist scheibenförmig und korrespondierend zur Rotorscheibe 13 ausgeformt. Die einzelnen Segmente 17 des Stators 11 sind zumindest teilkreisförmig nebeneinander um die Achse 16 angeordnet.
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Im Betrieb der Umformpresse 2 wird der Stator 11 des Segmentmotors 3 oder werden zumindest einzelne Segmente 17 des Stators 11 derart mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dass im Stator 11 ein dem magnetischen Wechselfeld im Bereich der Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 zumindest bereichsweise entgegengesetzt gepoltes Magnetfeld erzeugt wird.
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Die Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 ist in einem sehr geringen Abstand zum Stator 11 angeordnet. Bedingt durch die Anordnung der Rotorscheibe 13 an der Stirnseite 12 der dreh- oder schwenkbar gelagerten Exzenterscheibe 4 wird durch die sich abstoßenden Magnetfelder im Stator 11 und in der Rotorscheibe 13 die Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 mittels des Segmentmotors 3 erzeugt.
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Diese Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 wird mittels des Pleuels 6 in die lineare Umformbewegung des Pressenstößels 7 der Umformpresse 2 umgeformt.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Segmentmotor 3 teilkreisförmig bis hin zu einem Vollkreis ausgeformt sein. Mit anderen Worten kann der Segmentmotor 3 beispielsweise als Halbkreis ausgeformt sein oder als Viertelkreis. Dadurch ist in Abhängigkeit der wirksamen Größe des magnetischen Wechselfeldes im Bereich der Oberfläche 14 der Rotorscheibe 13 und des korrespondierend ausgeformten Stators 11 ein vom Segmentmotor 3 aufbringbares Drehmoment und/oder eine Größe einer Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 variier- und anpassbar.
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Somit ist zweckmäßigerweise eine Bauform und ein daraus resultierender Bauraum des Segmentmotors 3 variierbar.
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In einer bevorzugten, nicht näher dargestellten Ausführungsform ist eine prozessabhängige Ansteuerung einzelner Segmente 17 des Segmentmotors 3 elektronisch gesteuert und/oder geregelt realisierbar, wodurch das vom Segmentmotor 3 aufbringbare Drehmoment und/oder die Größe der Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 und die daraus resultierende Amplitude des Pressenstößels 7 während des Betriebs der Umformpresse 2 variier- und anpassbar sind.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante des Direktantriebs 1 der Umformpresse 2 mittels eines Segmentmotors 3.
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Der Rotor 10 des Segmentmotors 3 ist in dieser Ausführungsvariante als in Umfangsrichtung der Achse 16 abwechselnd polarisiert magnetisierter Achsenabschnitt 18 der Achse 16 ausgeformt. Mit anderen Worten ist eine Oberfläche der Achse 16 im Achsenabschnitt 18 derart abwechselnd polarisiert, dass dadurch ein die Achse 16 im Achsenabschnitt 18 umspannendes magnetisches Wechselfeld entsteht.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform sind auf der Oberfläche der Achse 16 abwechselnd polarisiert ausgerichtete Magnete 9 in Umfangsrichtung der Achse 16 angeordnet, welche den Rotor 10 bilden.
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Der Stator 11 ist an der Stirnseite 12 der Exzenterscheibe 4 angeordnet. Die einzelnen Segmente 17 des Stators 11 sind senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 10 in Längsrichtung der Achse 16 ausgerichtet. Der Stator 11 ist in dem Bereich des abwechselnd polarisiert magnetisierten Achsenabschnitts 18 ringförmig um den Achsenabschnitt 18 angeordnet.
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Im Betrieb der Umformpresse 2 wird der Stator 11 des Segmentmotors 3 oder werden zumindest einzelne Segmente 17 des Stators 11 derart mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dass im Stator 11 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu dem die Achse 16 im Achsenabschnitt 18 umspannenden magnetischen Wechselfeld gepolt ist.
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Der Stator 11 ist im Bereich des Achsenabschnitts 18 in einem sehr geringen Abstand zur Oberfläche des Achsenabschnitts 18 angeordnet. Bedingt durch die dreh- und/oder schwenkbar gelagerte Exzenterscheibe 4 wird durch die sich abstoßenden Magnetfelder im Stator 11 und im Achsenabschnitt 18 die Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 mittels des Segmentmotors 3 bewirkt.
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Auch in dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine prozessabhängige Ansteuerung einzelner Segmente 17 des Segmentmotors 3 elektronisch gesteuert und/oder geregelt realisierbar, wodurch das vom Segmentmotor 3 aufbringbare Drehmoment und/oder die Größe der Amplitude der Schwenk- und/oder Drehbewegung der Exzenterscheibe 4 und die daraus resultierende Amplitude des Pressenstößels 7 während des Betriebs der Umformpresse 2 variier- und anpassbar sind.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsvariante des Direktantriebs 1 der Umformpresse 2 mittels eines Segmentmotors 3.
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Der Rotor 10 des Segmentmotors 3 ist in dieser Ausführungsvariante als in Umfangsrichtung der Achse 16 abwechselnd polarisiert magnetisierter Rohrabschnitt 22 ausgeformt, welcher gestellfest mit der Exzenterscheibe 4 verbunden ist. Ein Innendurchmesser A des Rohrabschnitts 22 ist derart korrespondierend zu einem Außendurchmesser B der Achse 16 ausgebildet, dass der Rohrabschnitt 22 und die daran angeordnete Exzenterscheibe 4 dreh- oder schwenkbar auf der Achse 16 angeordnet sind.
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Nicht näher dargestellt ist eine Oberfläche des Rohrabschnitts 22 derart abwechselnd polarisiert, dass dadurch ein den Rohrabschnitt 22 umspannendes magnetisches Wechselfeld entsteht.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform sind auf der Oberfläche des Rohrabschnitts 22 abwechselnd polarisiert ausgerichtete Magnete 15 in Umfangsrichtung des Rohrabschnitts 22 angeordnet, welche den Rotor 10 bilden.
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Der Stator 11 ist derart gestellfest an der Achse 16 angeordnet, dass die einzelnen Segmente 17 des Stators 11 im Bereich des Rohrabschnitts 22 senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 11 in Längsrichtung der Achse 16 ausgerichtet sind. Der Stator 11 ist somit in dem Bereich des abwechselnd polarisiert magnetisierten Rohrabschnitts 22 ringförmig um die Achse 16 angeordnet.
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Im Betrieb der Umformpresse 2 wird der Stator 11 des Segmentmotors 3 oder werden zumindest einzelne Segmente 17 des Stators 11 derart mit elektrischer Spannung beaufschlagt, dass im Stator 11 ein Magnetfeld erzeugt wird, welches zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu dem den Rohrabschnitt 22 umspannenden magnetischen Wechselfeld gepolt ist.
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Der Stator 11 ist im Bereich des Rohrabschnitts 22 in einem sehr geringen Abstand zur Oberfläche des Rohrabschnitts 22 angeordnet. Bedingt durch die dreh- und/oder schwenkbar gelagerte Exzenterscheibe 4 wird durch die sich abstoßenden Magnetfelder im Stator 11 und im Rohrabschnitt 22 die Schwenk- und/oder Drehbewegung der mit dem Rohrabschnitt 22 starr verbundenen Exzenterscheibe 4 mittels des Segmentmotors 3 bewirkt.
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Durch den Einsatz des Segmentmotors 3 ist eine Zustellgenauigkeit der Exzenterscheibe 4 und der daran angeordneten und von der Exzenterscheibe 4 bewegten Bauteile der Umformpresse 2, insbesondere des Pressenstößels 7, 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 Exzenterscheibe 4 mittels zumindest eines Segmentmotors 3 zweckmäßigerweise signifikant verringert. Daraus resultierend sind die Massenträgheiten im gesamten Antriebsstrang der Umformpresse 2 verringert und die Regeldynamik ist erhöht.
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Mittels des in 1, 2 und 3 beschriebenen direkten Antriebs der Exzenterscheibe 4 mit Segmentmotoren 3 ist eine hohe Regeldynamik der Umformpresse 2 realisierbar, wodurch eine Umsetzung innovativer und hochdynamischer Umformtechnologien, wie beispielsweise des so genannte Synchronziehens, ermöglicht ist. Das Synchroziehen bezeichnet die zumindest partielle Umformung eines Umformteils mittels einer pulsierenden Stößelbewegung des Pressenstößels 7 der Umformpresse 2 in einem Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 10 Hz.
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In einer weiteren vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsform sind zwei Segmentmotoren 3 an einer Exzenterscheibe 4 angeordnet. Beispielweise ist jeweils ein Segmentmotor 3 an einer jeden Stirnseite 12 der Exzenterscheibe 4 angeordnet und die Segmentmotoren 3 wirken synchronisiert auf die Exzenterscheibe 4 ein. Durch diese Anordnung mehrerer Segmentmotoren 3 an einer Exzenterscheibe 4 und deren gemeinsames synchronisiertes Einwirken auf die Exzenterscheibe 4 ist ein ohnehin schon hohes, von einem Segmentmotor 3 erzeugbares Drehmoment von bis zu 100.000 Nm auf einfache Weise vervielfachbar. Somit sind auf einfache Art und Weise hohe Presskräfte und -geschwindigkeiten erzeugbar.
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4 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung der Umformpresse 2 mit einer in Pressenlängsrichtung ausgerichteten Achse 16 und einem darauf angeordneten Stößeldirektantrieb 1 mittels eines Segmentmotors 3.
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Die Umformpresse 2 umfasst zumindest eine Traverse 19, mehrere Ständer 20 oder Säulen und einen Pressentisch 21, wobei die Traverse 19 und der Pressentisch 21 die Ständer 20 verbinden. Innerhalb der Umformpresse 2 ist zumindest ein Pressenstößel 7 angeordnet.
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In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform können mehrere Pleuel 6 auf einen Pressenstößel 7 einwirken oder einem jeden Pleuel 6 ist ein separater Pressenstößel 7 zugeordnet.
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Die gestellfeste Achse 16 für einen Stößeldirektantrieb 1 ist in Pressenlängsrichtung ausgerichtet dargestellt, wobei eine Längsachse der Achse 16 im Wesentlichen in Pressenlängsrichtung verläuft. Der Stößeldirektantrieb 1 ist in den Pressenstößel 7 integriert und schwenkbar auf der gestellfesten Achse 16 gelagert.
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Der Pressenstößel 7 ist mit dem Stößeldirektantrieb 1 derart gekoppelt, dass eine Schwenk- oder Drehbewegung in eine lineare Umformbewegung des Pressenstößels 7 umformbar ist.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auf einer Achse 16 mehrere unabhängig voneinander steuer- und/oder regelbare Stößeldirektantriebe 1 angeordnet werden.
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In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform können innerhalb der Umformpresse 2 oder innerhalb des Pressengestells 5 mehrere Achsen 16 parallel nebeneinander angeordnet sein und in Pressenlängsrichtung oder in Pressenquerrichtung ausgerichtet sein, wodurch je nach Anzahl der verbauten Stößeldirektantriebe 1 und Achsen 16 mehrere Umformpressen 2 unterschiedlicher Presskraftgröße konfigurierbar sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist jeder einzelne Segmentmotor 3 bzw. jeder einzelne Stößeldirektantrieb 1 separat steuer- und/oder regelbar. Auf diese Weise lassen sich die Pressenstößel 7 einer jeden Exzenterscheibe 4 unabhängig von den anderen Exzenterscheiben 4 und den mit diesen aktuierten weiteren Pressenstößeln 7 der Umformpresse 2 steuern und/oder regeln. Es sind beispielsweise flexible Bewegungsprofile der einzelnen Pressenstößel 7 und unterschiedliche Hubhöhen der Pressenstößel 7 einstellbar. Somit sind besonders kompliziert geformte Umformteile herstellbar.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Umformpresse 2 mit einem Stößeldirektantrieb 1 mittels eines Segmentmotors 3 in einer monolithischen Bauweise ausgebildet werden.
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Bei der geteilten Ausführung des Pressengestells 5 der Umformpresse 2, welche in 4 dargestellt ist, umfasst das Pressengestell 5 die Traverse 19, den Pressentisch 21 und eine Mehrzahl von Ständern 20 oder Säulen, wobei der Pressentisch 21 und die Traverse 19 die seitlichen Ständer 20 miteinander koppeln.
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Bei der monolithischen Ausführung des Pressengestells 5 der Umformpresse 2 sind Traverse 19, Ständer 20 und Pressentisch 21 als integrierte Baueinheit ausgeformt und bilden ein kompaktes Bauteil.
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Alle in den 1 bis 4 in Bezug auf eine Umformpresse 2 mit einer geteilten Ausführung des Pressengestells 5 beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind vorteilhafterweise auf eine Umformpresse 2 mit einer monolithischen Ausführung des Pressengestells 5 anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stößeldirektantrieb
- 2
- Umformpresse
- 3
- Segmentmotor
- 4
- Exzenterscheibe
- 5
- Pressengestell
- 6
- Pleuel
- 7
- Pressenstößel
- 8
- erstes Pleuelauge
- 9
- zweites Pleuelauge
- 10
- Rotor
- 11
- Stator
- 12
- Stirnseite
- 13
- Rotorscheibe
- 14
- Oberfläche
- 15
- Magnet
- 16
- Achse
- 17
- Segment
- 18
- Achsenabschnitt
- 19
- Traverse
- 20
- Ständer
- 21
- Pressentisch
- 22
- Rohrabschnitt
- A
- Innendurchmesser
- B
- Außendurchmesser
