DE102010037330A1 - Drive device with linear motor for a press - Google Patents
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-
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (19) für einen Nebenantrieb einer Presse und insbesondere einer Ziehpresse (10). Die Antriebseinrichtung (19) dient insbesondere als Tischkissenantrieb. Sie weist einen elektrischen Linearmotor (27) auf, dessen Läufer (46) starr mit einem Übersetzungskolben (35) einer fluidischen Übersetzungseinheit (28) verbunden ist. Die fluidische Übersetzungseinheit weist eine erste Druckkammer (38a) auf, die über eine erste Fluidleitung (39) mit einer ersten Arbeitskammer (41) eines Arbeitszylinders (29) verbunden ist. Dadurch, dass die an die erste Druckkammer (38a) angrenzende Kolbenfläche (F1) des Übersetzungskolbens (35) kleiner ist als die an die erste Arbeitskammer (41) angrenzende Kolbenfläche (F3) des Arbeitskolbens wird eine Krafterhöhung der Kraft des Linearmotors (27) um einen dem Verhältnis der Flächen entsprechenden Faktor erreicht. Dadurch können die am Arbeitszylinder (29) notwendigen Kräfte mit Hilfe des Linearmotors (27) erreicht werden.The invention relates to a drive device (19) for an auxiliary drive of a press and in particular a drawing press (10). The drive device (19) serves in particular as a table cushion drive. It has an electric linear motor (27), the rotor (46) of which is rigidly connected to a translation piston (35) of a fluidic translation unit (28). The fluidic transmission unit has a first pressure chamber (38a) which is connected to a first working chamber (41) of a working cylinder (29) via a first fluid line (39). The fact that the piston area (F1) of the transmission piston (35) adjoining the first pressure chamber (38a) is smaller than the piston area (F3) of the working piston adjoining the first working chamber (41) results in an increase in the force of the linear motor (27) reached a factor corresponding to the ratio of the areas. As a result, the forces required on the working cylinder (29) can be achieved with the aid of the linear motor (27).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Presse und insbesondere für das Tischkissen einer Ziehpresse. Die Presse weist einen über einen Pressenhauptantrieb in Arbeitsrichtung antreibbaren Stößel auf, der an einem Pressengestell bewegbar gelagert ist. Der Stößel trägt ein Oberwerkzeug. Mit Abstand zum Stößel ist an einem Pressentisch des Pressengestells das Unterwerkzeug angeordnet. Auf der dem Oberwerkzeug abgewandten Seite des Pressentisches befindet sich ein Tischkissen mit einer Schwebeplatte, die über eine Arbeitszylinderanordnung in Arbeitsrichtung der Presse bewegt und positioniert werden kann. Die Arbeitszylinder der Arbeitszylinderanordnung gehören zu einer Antriebseinrichtung, mittels der die Schwebeplatte bewegt wird.The invention relates to a drive device for a press and in particular for the table cushion of a drawing press. The press has a ram which can be driven via a press main drive in the working direction and which is movably mounted on a press frame. The ram carries an upper tool. At a distance from the plunger, the lower tool is arranged on a press table of the press frame. On the side facing away from the upper tool of the press table is a table cushion with a floating plate, which can be moved and positioned over a working cylinder assembly in the direction of the press. The working cylinders of the working cylinder arrangement belong to a drive device by means of which the floating plate is moved.
Eine Antriebseinrichtung für eine Presse ist beispielsweise aus
Rotatorisch arbeitende Elektromotoren sind hinsichtlich ihrer Regelgenauigkeit und ihrer Effizienz nicht optimal. Die Rotationsbewegung des Elektromotors muss in eine lineare Bewegung des Arbeitskolbens des Arbeitszylinders umgesetzt werden. Durch diese Umwandlung der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung wird der Wirkungsgrad des Antriebs negativ beeinflusst.Rotary electric motors are not optimal in terms of their control accuracy and their efficiency. The rotational movement of the electric motor must be converted into a linear movement of the working piston of the working cylinder. This conversion of the rotational movement into a linear movement adversely affects the efficiency of the drive.
Eine rein elektrische Antriebseinrichtung für das Tischkissen ist in
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Antriebseinrichtung zu schaffen. Insbesondere soll der Bauraum der Presse in Arbeitsrichtung sehr klein und der Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung erhöht werden.Starting from this known state of the art, it can be regarded as an object of the present invention to provide an improved drive device. In particular, the space of the press in the working direction should be very small and the efficiency of the drive device can be increased.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patenanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a drive device having the features of patent claim 1.
Erfindungsgemäß weist die Antriebseinrichtung einen elektrischen Linearmotor auf, der von einer Steuereinheit angesteuert wird. Der Läufer des Linearmotors bewegt sich entlang einer Antriebsachse. Mit diesem Läufer ist ein Übersetzungskolben einer Übersetzungseinheit insbesondere starr verbunden. Die Übersetzungseinheit ist als fluidische und vorzugsweise hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgestaltet und dient zur Krafterhöhung der vom Linearmotor zur Verfügung gestellten Motorkraft. Die Übersetzungseinheit und der Arbeitszylinder bilden einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Der Übersetzerkolben sitzt fluiddicht in einem Gehäuseinnenraum. Er begrenzt dort zumindest eine Druckkammer, die über eine Fluidleitung mit einer Arbeitskammer eines Arbeitszylinders der Presse verbunden ist. Der Arbeitszylinder dient vorzugsweise zur Bewegung und Positionierung der Schwebeplatte eines Tischkissens.According to the invention, the drive device has an electric linear motor, which is controlled by a control unit. The rotor of the linear motor moves along a drive axis. In particular, a translation piston of a translation unit is rigidly connected to this rotor. The translation unit is designed as a fluidic and preferably hydraulic piston-cylinder unit and serves to increase the force provided by the linear motor engine power. The translation unit and the working cylinder form a closed hydraulic circuit. The booster piston sits fluid-tight in a housing interior. There it defines at least one pressure chamber, which is connected via a fluid line to a working chamber of a working cylinder of the press. The working cylinder is preferably used for movement and positioning of the floating plate of a table cushion.
Bei dieser Anordnung wird die lineare Bewegung des Arbeitskolbens des Arbeitszylinders durch eine ebenfalls lineare Bewegung des Läufers des Linearmotors erzeugt. Eine Umsetzung einer Rotationsbewegung in eine Linearbewegung entfällt. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung erhöht werden. Die Übersetzungseinheit zwischen Arbeitszylinder und Linearmotor sorgt dafür, dass auf dem Arbeitskolben des Arbeitszylinders eine ausreichend große Kraft ausgeübt wird. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die wirksame Kolbenfläche des Arbeitskolbens deutlich kleiner ist als die wirksame Kolbenfläche des Übersetzungskolbens. Dies führt zwar zu einer Verlängerung des linearen Verfahrwegs des Läufers des Linearmotors gegenüber dem Verfahrweg des Arbeitskolbens. Aufgrund der Zwischenschaltung der fluidischen Übersetzungseinheit muss der Linearmotor jedoch nicht zwingend in Arbeitsrichtung der Presse unterhalb des Pressentisches angeordnet werden. Vorzugsweise sitzt der Linearmotor am Pressengestell oder am Pressentisch. Seine Längsachse ist dabei insbesondere quer oder rechtwinklig zur Arbeitsrichtung der Presse ausgerichtet sein. Auch in vollständig ausgefahrenem Zustand ist die Gesamtlänge von Linearmotor und angeschlossener Übersetzungseinheit nicht größer als die Breite des Pressengestells oder des Pressentisches, so dass Linearmotor und Übersetzungseinheit nicht über die das Pressengestell bzw. den Pressentisch hinausragen.In this arrangement, the linear movement of the working piston of the working cylinder is generated by a likewise linear movement of the rotor of the linear motor. A conversion of a rotary movement into a linear movement is eliminated. As a result, the efficiency of the drive device can be increased. The translation unit between working cylinder and linear motor ensures that a sufficiently large force is exerted on the working piston of the working cylinder. This is preferably achieved in that the effective piston area of the working piston is significantly smaller than the effective piston area of the transmission piston. Although this leads to an extension of the linear travel of the rotor of the linear motor relative to the travel of the working piston. Due to the interposition of the fluidic translation unit, however, the linear motor does not necessarily have to be arranged in the working direction of the press below the press table. Preferably, the linear motor sits on the press frame or on the press table. Its longitudinal axis is in particular aligned transversely or at right angles to the working direction of the press. Even in the fully extended state, the total length of the linear motor and the connected translation unit is not greater than the width of the press frame or the press table, so that linear motor and Translation unit do not protrude beyond the press frame or the press table.
Somit wird eine Antriebseinrichtung mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig optimaler Bauraumausnutzung an der Presse erreicht.Thus, a drive device with high efficiency at the same time optimal space utilization is achieved at the press.
Es ist vorteilhaft, wenn die Fluidleitung zwischen Linearmotor und Arbeitszylinder als starres Rohr ausgeführt ist. Auf diese Weise können druckmindernde Elastizitäten zwischen der Druckkammer der Übersetzungseinheit und der Arbeitskammer des Arbeitszylinders vermieden werden.It is advantageous if the fluid line between the linear motor and the working cylinder is designed as a rigid tube. In this way, pressure-reducing elasticities between the pressure chamber of the translation unit and the working chamber of the working cylinder can be avoided.
Bevorzugt ist jedem Arbeitszylinder der Arbeitszylinderanordnung der Presse ein separater Linearmotor über eine separate Übersetzungseinheit zugeordnet. Dabei kann jeder Arbeitszylinder separat durch Ansteuerung des jeweils zugeordneten Linearmotors betätigt werden.Preferably, each working cylinder of the working cylinder arrangement of the press is assigned a separate linear motor via a separate translation unit. In this case, each cylinder can be operated separately by controlling the respective associated linear motor.
Es ist außerdem vom Vorteil, wenn sich der Läufer des Linearmotors und der mit dem Läufer verbundene Übersetzungskolben entlang einer gemeinsamen Achse bewegen. Die Kraft des Läufers wird dabei optimal auf den Übersetzungskolben übertragen.It is also advantageous if the rotor of the linear motor and the translation piston connected to the rotor move along a common axis. The power of the rotor is optimally transmitted to the translation piston.
Die Verbindung zwischen dem Läufer und dem Übersetzungskolben ist vorzugsweise durch ein starres Verbindungselement realisiert. Das Verbindungselement ist derart ausgestaltet, dass es sowohl Zug- als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Somit ist auch eine Kraftübertragung vom Übersetzungskolben auf den Läufer möglich, beispielsweise wenn der Linearmotor im Generatorbetrieb arbeitet. Im Motorbetrieb kann der Linearmotor die Schwebeplatte bewegen bzw. positionieren. Im Generatorbetrieb kann die vom Stößel über das Unterwerkzeug auf die Schwebeplatte ausgeübte Kraft zu einer linearen Bewegung des Übersetzungskolbens und des Läufers führen. Die dabei erzeugte elektrische Energie kann in das elektrische Netz zurückgespeist oder in einem Energiespeicher gespeichert werden. Der Energiespeicher kann dabei auch Energie für den Pressenhauptantrieb bereitstellen.The connection between the rotor and the transmission piston is preferably realized by a rigid connecting element. The connecting element is designed such that it can absorb both tensile and compressive forces. Thus, a power transmission from the transmission piston to the rotor is possible, for example, when the linear motor operates in generator mode. During motor operation, the linear motor can move or position the floating plate. In generator mode, the force exerted by the plunger on the lower tool on the floating plate force can lead to a linear movement of the transmission piston and the rotor. The generated electrical energy can be fed back into the electrical network or stored in an energy storage. The energy storage can also provide energy for the press main drive.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description. The description is limited to essential features of the invention. The drawing is to be used as a supplement. Show it:
Der Stößel
An der Schwebeplatte
Die Antriebseinrichtung
Die Übersetzungseinheit
Die Übersetzungseinheit
Die beiden Fluidleitungen
Der Übersetzungskolben
Das Verbindungselement
Die Steuereinheit
Die im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie wird bei einer bevorzugten Ausführung der Ziehpresse
Vorzugsweise wird durch die Steuereinheit
Alternativ hierzu kann der Läufer
Die Antriebseinrichtung
Zum Ausfahren der Kolbenstange
For extending the
Während des Ziehvorgangs, bei dem der Blechrohling
Mit Hilfe des Linearmotors
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel Ziehpresse
Die Breite des Pressentisches ist jedoch ausreichend, um den Linearmotor
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Ziehpressedrawing press
- 1111
- Pressengestellpress frame
- 1212
- Stößeltappet
- 1313
- PressenhauptantriebMain press drive
- 1414
- Oberwerkzeugupper tool
- 1515
- Unterwerkzeuglower tool
- 1616
- Pressentischpress table
- 1717
- Tischkissentable cushion
- 1818
- Schwebeplattefloating plate
- 1919
- Antriebseinrichtungdriving means
- 2020
- Druckstangepushrod
- 2121
- BlechhalteringSheet holding ring
- 2222
- Blechrohlingsheet metal blank
- 2626
- Steuereinheitcontrol unit
- 2727
- Linearmotorlinear motor
- 2828
- Übersetzungseinheittranslation unit
- 2929
- Arbeitszylinderworking cylinder
- 3030
- Arbeitskolbenworking piston
- 3131
- Kolbenstangepiston rod
- 3232
-
freies Ende v.
31 free end v.31 - 3535
- Übersetzungskolbentranslation piston
- 3636
- GehäuseinnenraumHousing interior
- 3737
- Zylindergehäusecylinder housing
- 38a38a
- erste Druckkammerfirst pressure chamber
- 38b38b
- zweite Druckkammersecond pressure chamber
- 3939
- erste Fluidleitungfirst fluid line
- 4040
- zweite Fluidleitungsecond fluid line
- 4141
-
erste Arbeitskammer v.
29 first working chamber v.29 - 4242
-
zweite Arbeitskammer v.
29 second working chamber v.29 - 4444
- SpeicherStorage
- 4545
- Verbindungselementconnecting element
- 4646
- Läuferrunner
- 4747
- Statorstator
- 5050
- Frequenzumrichterfrequency converter
- 5151
- Positionssensorposition sensor
- 5252
- Positionssensorposition sensor
- 5353
- Drucksensorpressure sensor
- 5454
- Energiespeicherenergy storage
- 5555
- Gleichrichterrectifier
- AA
- Arbeitsrichtungworking direction
- BB
- Achseaxis
- F1F1
-
erste Kolbenfläche v.
35 first piston area v.35 - F2F2
-
zweite Kolbenfläche v.
35 second piston area v.35 - F3F3
-
dritte Kolbenfläche v.
30 third piston area v.30 - F4F4
-
vierte Kolbenfläche v.
30 fourth piston area v.30
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131012 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |