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Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem in Hubrichtung bewegbar geführt gelagerten Stößel, der mit Hilfe eines Pressenantriebs zur Durchführung des Stößelhubes in Hubrichtung bewegbar ist. Der Pressenantrieb weist einen ersten Antriebsmotor und einen zweiten Antriebsmotor auf. Über ein Getriebe sind die beiden Antriebsmotoren mit dem Stößel verbunden. Eine Steuereinrichtung der Presse dient zur Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren.
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Pressen mit mehreren Antriebsmotoren, die über ein Getriebe mit dem Pressenstößel verbunden sind, sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise beschreibt
DE 10 2006 056 520 A1 eine Presse mit Kurvenkorrektur. Dort ist zusätzlich zum Pressenhauptantrieb ein Verstellantrieb vorgesehen, um die Stößelkennlinie, die die Stößelkraft und/oder die Stößelbewegung des Stößels bestimmt, variieren zu können. Dadurch soll insbesondere ein Umformverfahren bereitgestellt werden, bei dem das am Stößel befestigte Werkzeug mit einer sehr geringen Geschwindigkeit nahe Null auf das Werkstück aufsetzt.
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DE 10 2005 001 878 B3 beschreibt eine Servopresse mit Kniehebelgetriebe. Das Kniehebelgetriebe wird von einem Servomotor beaufschlagt. Am Pressengestell sitzt außerdem ein Zusatzantrieb, der beispielsweise als Linearantrieb ausgeführt sein kann. Die den Stößel bewegende Kraft wird in einem oberen Hubbereich vom Zusatzantrieb erzeugt, wenn das Kniehebelgetriebe aus seinem kontrollierten Bereich in einen Indifferenzbereich gerät.
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DE 10 2006 050 298 A1 ist ein Pressenantrieb bekannt, bei dem ein Primärantrieb über ein Getriebe mit einer Exzenterwelle verbunden ist. Unmittelbar mit der Exzenterwelle ist ein Zusatzmotor verbunden, über den ein Gegenmoment erzeugt werden kann. Dieses Gegenmoment dient dazu, das Zahnflankenspiel des Getriebes zu eliminieren. Beim Betrieb des Pressenantriebes muss der Primärantrieb also ein größeres Moment aufbringen, als es für den Antrieb des Stößels der Presse notwendig wäre. Denn der Primärantrieb muss die Exzenterwelle gegen das vom Zusatzmotor aufgebrachte Gegenmoment drehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse mit einem kompakten Pressenantrieb bereitzustellen, der einen flexibleren Presseneinsatz ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Presse gemäß Patentanspruch 1 sowie einem Verfahren zum Betrieb der Presse gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind über das Getriebe des Pressenantriebs der Stößel und die beiden Antriebsmotoren miteinander verbunden bzw. gekoppelt. Die Antriebsmotoren sind vorzugsweise als Servomotoren ausgeführt. Es kann sich beispielsweise um Transversalflussmaschinen handeln. Der Stößelhub, der über jeden der beiden Antriebsmotoren und das zugeordnete Getriebe ausführbar ist, ist vorzugsweise gleich groß. Mit anderen Worten kann sowohl über den ersten, als auch über den zweiten Antriebsmotor allein jeweils derselbe Hub des Stößels bewirkt werden.
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Die beiden Antriebsmotoren werden von einer Steuereinrichtung angesteuert. Der Steuereinrichtung ist eine Stößelkennlinie vorgegeben. Über die Stößelkennlinie wird die Stößelbewegung und/oder die Stößelkraft vorgegeben. Die Stößelkennlinie kann somit die Beschleunigung und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Position des Stößels und/oder die vom Stößel auf ein Werkstück ausgeübte Stößelkraft vorgeben. Ferner wird der Steuereinrichtung eine Zusatzbedingung vorgegeben, die unabhängig ist von der Stößelposition und/oder der Stößelbewegung und/oder der Stößelkraft. Über die wenigstens eine Zusatzbedingung können gewünschte Pressenzustände eingestellt und/oder unerwünschte Pressenzustände ausgeschlossen werden, wobei gleichzeitig die vorgegebene Stößelkennlinie eingehalten wird.
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Erfindungsgemäß ist die Zusatzbedingung erfüllt, wenn die Lager des Getriebes ausreichend geschmiert sind. Dies ist dann der Fall, wenn in jedem Lager des Getriebes eine ausreichende Relativbewegung der durch das Lager aneinander gelagerten Getriebeteile erfolgt. Beispielsweise liegt eine ausreichende Relativbewegung der beiden Getriebeteile eines Lagers dann vor, wenn die Relativgeschwindigkeit der beiden Getriebeteile zumindest einem vorgegebenen Schwellenwert entspricht. Dann ist sichergestellt, dass eine dynamische Schmierung erreicht ist und am Lager ein ausreichender Schmierfilm zwischen den beiden Getriebeteilen besteht. Dadurch wird der Verschleiß der beiden Getriebeteile verringert und die Lebensdauer der Presse erhöht.
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Der Schwellenwert für die Relativgeschwindigkeit der beiden Getriebeteile eines Lagers kann parameterabhängig vorgegeben sein. Er kann beispielsweise von der Lagerkraft und/oder der Größe des Lagerspalts zwischen den beiden Getriebeteilen und/oder der Viskosität des Schmiermittels abhängen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Presse kann beispielsweise der Stößel in einer gewünschten Stößelposition stillgesetzt werden, beispielsweise wenn im Rahmen eines Umformvorgangs oder eines Bearbeitungsvorgangs des Werkstücks für eine vorgegebene Zeitdauer eine bestimmte Stößelkraft auf das Werkstück ausgeübt werden soll oder wenn zwei Werkzeugformteile gegeneinander gedrückt werden sollen, während der Stößel stillsteht. Dieser Zustand ist über die Steuereinrichtung einstellbar. Im Stößelstillstand werden dennoch beide Antriebsmotoren angetrieben, so dass die Lager des Getriebes bewegt und auch bei Stößelstillstand ein ausreichender Schmierfilm gebildet ist. Der Stößelstillstand bei gleichzeitig bewegten Lagern des Getriebes kann in jeder beliebigen Stößelposition entlang des Stößelhubes eingestellt werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zusatzbedingung erfüllt, wenn einer der beiden Antriebsmotoren in einem vorgegebenen Betriebszustand betrieben wird. Vorzugsweise sind die beiden Antriebsmotoren verschieden ausgelegt. Der erste Antriebsmotor hat seinen optimalen Wirkungsgrad bei einem höheren Drehmoment als der zweite Antriebsmotor. Der zweite Antriebsmotor hat seinen optimalen Wirkungsgrad bei einer höheren Drehzahl als der erste Antriebsmotor. Über die Steuereinheit können die beiden Antriebsmotoren daher so angesteuert werden, dass für eine vorgegebene Stößelkennlinie der Wirkungsgrad des einen und vorzugsweise beider Antriebsmotoren optimiert ist, so dass insgesamt ein möglichst geringer „Energieverlust” entsteht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Presse umfasst ein Getriebe, das einen mit dem ersten Antriebsmotor verbundenen ersten Exzenter und einen mit dem zweiten Antriebsmotor verbundenen zweiten Exzenter aufweist. Vorzugsweise sind die beiden Exzenter auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, wodurch ein kompakter und bauraumsparender Aufbau erreicht ist. Beispielsweise können die beiden Exzenter an einer gemeinsamen Welle am Pressengestell gelagert sein.
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Die Steuereinrichtung kann die beiden Antriebsmotoren derart ansteuern, dass die Relativstellung zwischen den beiden Exzentern, die durch einen Relativwinkel charakterisiert ist, fest oder veränderlich ist. Mit anderen Worten können die beiden Exzenter während des Betriebs der Presse um ihre gemeinsame Achse gegeneinander verdreht werden oder während des Betriebs stets dieselbe Relativstellung aufweisen.
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Das Getriebe weist vorzugsweise ein mit dem ersten Exzenter verbundenes Hauptpleuel, ein mit dem zweiten Exzenter verbundenes Steuerpleuel und insbesondere einen mehrarmigen Hebel auf, der über jeweils ein Lager mit dem Hauptpleuel, dem Steuerpleuel sowie dem Stößel verbunden ist. Dieses Getriebe lässt sich mit geringem Platzbedarf realisieren und bietet einen ausreichend großen Stößelhub sowie eine ausreichend große Stößelkraft.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die über dem ersten Antriebsmotor bzw. dem ersten Exzenter am Stößel in Hubrichtung bereitgestellte Kraft größer als die durch den zweiten Antriebsmotor bzw. den zweiten Exzenter am Stößel bereitgestellte Kraft. Die maximal durch den Stößel in Hubrichtung ausgeübte Kraft wird beispielsweise lediglich zu 10 bis 20% über den zweiten Antriebsmotor und/oder den zweiten Exzenter bereitgestellt. Den überwiegenden Teil der Stößelkraft erzeugt somit der erste Antriebsmotor. Dieser ist so ausgelegt, dass er bei geringeren Drehzahlen und hohen Drehmomenten einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Die Steuereinrichtung kann eine drahtlose Schnittstelle aufweisen. Über die drahtlose Schnittstelle können Steuerdaten gesendet und/oder empfangen werden. Die Steuereinrichtung kann auf diese Weise drahtlos mit einem externen Gerät, beispielsweise einem Mobiltelefon oder einem tragbaren Computer kommunizieren. Dies hat den Vorteil, dass die Mensch-Maschine-Schnittstelle an der Presse selbst sehr einfach ausgestaltet werden kann und beispielsweise ein an der Presse angebrachter Monitor entfallen kann. Über die drahtlose Schnittstelle können aktuelle Presseneinstellungen abgefragt und/oder geändert werden. Vorzugsweise ist die drahtlose Schnittstelle durch eine Bluetooth-Schnittstelle gebildet, so dass das externe Gerät über keine besonderen Hardware-Ausstattungen verfügen muss. Die Kommunikation zwischen dem externen Gerät und der Steuereinrichtung über die drahtlose Schnittstelle kann codiert erfolgen. Der Zugriff auf die Steuereinrichtung über die drahtlose Schnittstelle kann passwortgeschützt sein, um einen unbefugten Zugriff auf die Steuereinrichtung zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Sendeleistung der drahtlosen Schnittstelle der Steuereinrichtung auf Distanzen von einigen Metern, beispielsweise zwei bis fünf Metern begrenzt, so dass auch dadurch der unbefugte Zugriff auf die Steuereinrichtung erschwert bzw. verhindert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Pressenantrieb einen dritten Antriebsmotor aufweisen. Dieser ist über das Getriebe mit dem Stößel verbunden. Der dritte Antriebsmotor ist ebenfalls als Servomotor ausgeführt, der vorzugsweise mit dem Hebel über einen dritten Exzenter verbunden ist. Der dritte Antriebsmotor dient dazu, eine unsymmetrische Stößelkraft zumindest teilweise zu kompensieren. Durch eine unsymmetrische Stößelbelastung kann dieser um eine Achse rechtwinklig zur Hubrichtung kippen, wodurch die Stößelführung quer zur Hubrichtung beaufschlagt und deren Verschleißt erhöht wird. Die Kippbewegung kann durch Ansteuerung des dritten Pressenantriebs zumindest reduziert werden.
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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. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Presse mit C-förmigem Gestell,
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2 eine schematische Darstellung der Presse nach 1 in Vorderansicht,
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3 und 4 eine schematische Darstellung der Zusammenarbeit der zwei Antriebsmotoren einer Ausführungsform des Pressenantriebs,
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5 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Pressenantriebs mit drei Antriebsmotoren,
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6 beispielhafte Darstellungen der vom Stößel aufgebrachten Stößelkraft und der Stößelposition in Abhängigkeit von der Zeit t,
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7 die Bewegung eines mehrarmigen Hebels eines Getriebes des Pressenantriebs,
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8 einen schematisch dargestellten Auswerfer der Presse nach 1 und 2,
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9 eine schematische Darstellung der Zusammenarbeit der zwei Antriebsmotoren einer weiteren Ausführungsform des Pressenantriebs und
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10 eine einstellbare Kurvenschar für den Hub des Stößels abhängig von der Drehstellung der beiden Antriebsmotoren und einem Relativwinkel α.
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In den 1 und 2 ist eine Presse 10 mit einem C-förmigen Pressengestell 11 veranschaulicht. Das Pressengestell 11 weist beim Ausführungsbeispiel zwei identisch konturierte Gestellelemente 12 auf, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die beiden Gestellelemente 12 sind bügelförmig oder C-förmig gestaltet.
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Die Presse 10 verfügt außerdem über einen Pressentisch 13, der mit einem Sockel 14 verbunden ist. Über den Sockel 14 wird die Presse 10 auf einem Untergrund 15 abgestellt oder mit dem Untergrund 15 verbunden, beispielsweise verschraubt. Das Pressengestell 12 ist mit dem Pressentisch 13 und/oder mit dem Sockel 14 verbunden. Es dient beim Ausführungsbeispiel nicht zur Abstützung der Presse 10 auf dem Untergrund 15.
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Die Presse 10 weist außerdem eine Führungseinrichtung 20 auf, die dazu dient, einen Stößel 21 der Presse 10 in Hubrichtung H bewegbar zu führen. Die Führungseinrichtung 20 kann hierfür eine oder mehrere Gleitlagerschienen 22 aufweisen. Diese können an einem Stützteil 23, das sich in Hubrichtung H erstreckt, befestigt oder einstückig mit diesem Stützteil 23 ausgeführt sein. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden das Stützteil 23 und der Pressentisch 13 ein Winkelelement 24, das beispielsgemäß aus einem einheitlichen Material einstückig ohne Naht- oder Fügestelle hergestellt ist. Auf diese Weise kann eine exakte rechtwinklige Ausrichtung des Pressentisches 13 und der Führungseinrichtung 20 zur Führung des Stößels 21 gewährleistet werden.
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Das Pressengestell 12 ist nicht mit der Führungseinrichtung 20 und insbesondere nicht mit dem Stützteil 23 verbunden. Bei einem Auffedern des bügel- oder C-förmigen Pressengestells 11 wird daher die Ausrichtung der Führungseinrichtung 20 gegenüber dem Pressentisch 13 nicht beeinträchtigt.
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Das Pressengestell 11 bzw. die Gestellelemente 12 weisen einen Befestigungsabschnitt 12a, einen sich daran anschließenden Zwischenabschnitt 12b sowie einen sich an den Zwischenabschnitt 12b anschließenden, den Pressentisch 13 übergreifenden Halteabschnitt 12c auf. Der Halteabschnitt 12c dient dazu, einen Pressenantrieb 25 oberhalb des Pressentisches 13 am Pressengestell 11 zu lagern.
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Der Pressenantrieb 25 weist einen ersten Antriebsmotor 26 und einen zweiten Antriebsmotor 27 auf. Die beiden Antriebsmotoren 26, 27 sind als elektrische Servomotoren oder Torquemotoren ausgeführt. Vorzugsweise werden Transversalflussmaschinen für die beiden elektrischen Antriebsmotoren 26, 27 eingesetzt. Der Pressenantrieb und insbesondere die beiden Antriebsmotoren 26, 27 werden von einer Steuereinrichtung 28 der Presse 10 angesteuert.
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Die beiden Antriebsmotoren 26, 27 sind entlang einer gemeinsamen Achse A am Pressengestell 11 gelagert. Hierfür kann beispielsweise eine Lagerwelle 29 entlang der Achse A an den beiden Gestellelementen 12 angeordnet sein.
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Der Pressenantrieb 25 weist außerdem ein Getriebe 33 auf, das die Verbindung zwischen den beiden Antriebsmotoren 26, 27 und dem Stößel 21 bildet. Zu dem Getriebe 33 gehören beim Ausführungsbeispiel ein erster Exzenter der exzentrisch um die Achse A durch den ersten Antriebsmotor 26 angetrieben wird. Mit dem ersten Exzenter 34 ist ein Hauptpleuel 35 verbunden. Ein zweiter Exzenter 36 ist exzentrisch um die Achse A durch den zweiten Antriebsmotor 27 antreibbar. Ein Steuerpleuel 37 sitzt auf dem zweiten Exzenter 36. Zu dem Getriebe 33 gehört ferner ein mehrarmiger Hebel 38, der über ein erstes Lager 39 mit dem Hauptpleuel 35 über ein zweites Lager 40 mit dem Steuerpleuel 37 und über ein drittes Lager 41 mit dem Stößel 21 verbunden ist. Die drei Lager 39, 40, 41 sind als Gleitlager ausgeführt. An jedem Lager 39, 40, 41 sind zwei Getriebeteile G1, G2 bewegbar und beispielsweise drehbar bzw. schwenkbar aneinander gelagert. Das erste Getriebeteil G1 ist am ersten Lager 39 vom Hauptpleuel 35, am zweiten Lager 40 vom Steuerpleuel 37 und am dritten Lager 41 vom Stößel 21 gebildet. Das zweite Getriebeteil G2 bildet jeweils der Hebel 38. Die beiden Getriebeteile G1, G2 sind jeweils schwenkbar aneinander gelagert.
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Jedes Lager 39, 40, 41 des Getriebes 33 wird durch ein Schmiermittel geschmiert. Solange sich die beiden Getriebeteile G1, G2 eines zugeordneten Lagers 39, 40, 41 ausreichend schnell relativ zueinander bewegen, bleibt eine dynamische Schmierung und mithin ein ausreichend dicker Schmierfilm zwischen den beiden Getriebeteilen G1, G2 erhalten. Dieser Schmierfilm stellt sicher, dass der Verschleiß am jeweiligen Lager 39, 40, 41 gering ist, da die Schmierfilmdicke so gewählt wird, dass sie größer ist als die im Schmiermittel enthaltenen Schmutzpartikel.
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Um einen solchen Schmierfilm in den Lagern 39, 40, 41 des Getriebes 33 aufrecht zu erhalten, war seither eine entsprechende Stößelbewegung erforderlich. Insbesondere Stillstandsphasen des Stößels 21 bei gleichzeitig durch den Stößel 21 aufgebrachter Stößelkraft, beispielsweise im Bereich seines unteren Umkehrpunktes, sind hinsichtlich der Lagerbelastung problematisch. Allerdings ist es bei manchen Bearbeitungsvorgängen gewünscht, den Stößel 21 insbesondere im Bereich seines unteren Umkehrpunktes für eine gewisse Zeitdauer anzuhalten und dabei eine Stößelkraft F aufzubringen, wie dies durch die in 6 schematisch veranschaulichte Stößelkennlinie K veranschaulicht ist. Die Stößelkennlinie K ist in 6 durch die Stößelkraft F sowie die Stößelposition P vorgegeben. Die Stößelkennlinie K in 6 ist lediglich ein Beispiel und kann in weiten Bereichen variiert werden. Die gezeigte Stößelkennlinie K dient lediglich dazu, das Prinzip der Erfindung anschaulich zu machen.
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Die Stößelkennlinie K wird der Steuereinrichtung 28 vorgegeben. Die Steuereinrichtung 28 steuert daher die Stößelposition P und/oder die Stößelkraft F gemäß der vorgegebenen Stößelkennlinie K.
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Der Steuereinrichtung 28 wird außerdem eine Zusatzbedingung Z vorgegeben. Die Zusatzbedingung Z ist unabhängig von der Stößelkennlinie K und mithin unabhängig von der Stößelposition P von der Stößelbewegung – also der Stößelgeschwindigkeit oder der Stößelbeschleunigung oder anderen zeitlichen Ableitungen der Stößelposition P – sowie unabhängig von der Stößelkraft F, die vom Stößel 21 auf ein Werkzeug der Presse 10 oder das Werkstück ausgeübt wird. Über die Zusatzbedingung werden gewünschte Pressenzustände eingestellt und/oder unerwünschte Pressenzustände ausgeschlossen.
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Bei einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Zusatzbedingung Z erfüllt, wenn in jedem Lager 39, 40, 41 des Getriebes 33 eine ausreichende Schmierung der beiden aneinander gelagerten Getriebeteile G1 bzw. G2 herrscht. Um eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten, muss die Relativgeschwindigkeit ω zwischen den beiden Getriebeteilen G1, G2 einen Schwellenwert ωg erreichen oder überschreiten. Somit gilt für die erste Zusatzbedingung Z: ω ≥ ωg. Die Zusatzbedingung fordert somit eine fortgesetzte Relativbewegung in dem Lager 39, 40, 41' auch dann, wenn die Stößelposition P im unteren Umkehrpunkt PU für eine gewisse Zeitdauer angehalten und gleichzeitig vom Stößel 21 eine Stößelkraft F ausgeübt wird, wie dies durch die Stößelkennlinie K in 6 vorgegeben ist.
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Die 3 und 4 veranschaulichen schematisch, wie die Steuereinrichtung 28 die beiden Antriebsmotoren 26, 27 und respektive die beiden Exzenter 34, 36 ansteuert, um die Schmierung in den Lagern 39, 40, 41 aufrecht zu erhalten und gleichzeitig die gewünschte Stößelkennlinie K einzustellen. Es sei angenommen, dass sich der Stößel 21 in seinem unteren Umkehrpunkt PU befindet. Die beiden Exzenter 34, 36 werden zur Beibehaltung der Stößelposition P im unteren Umkehrpunkt PU sozusagen gegensinnig angesteuert. Es ist in den 3 und 4 beispielhaft angenommen, dass zwischen dem ersten Exzenter 34 und dem zweiten Exzenter 36 ein Relativwinkel α von 180° herrscht. Der Relativwinkel α kann beim Betrieb der Presse 10 durch eine entsprechende Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren 26, 27 konstant gehalten werden oder variabel sein. Dies hängt von der Pressenkennlinie K sowie der vorgegebenen Zusatzbedingung Z ab.
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Um die Stößelposition P im unteren Umkehrpunkt PU konstant zu halten, bewegt der erste Exzenter 34 das Hauptpleuel 35 in Hubrichtung H vom Pressentisch 13 weg, während der zweite Exzenter 36 das Steuerpleuel 37 in Hubrichtung H zum Pressentisch 13 hin bewegt oder umgekehrt. Wie aus den Prinzipdarstellungen gemäß der 3 und 4 hervorgeht, werden dabei an jedem Lager 39, 40, 41 die beiden dort aneinander gelagerten Getriebeteile G1, G2 relativ zueinander gedreht ohne dass der Stößel 21 seine Position P ändert. Es wird mithin eine Schmierung der Lager 39, 40, 41 sichergestellt, so dass die Presse 10 verschleißarm betrieben werden kann. Gleichzeitig lassen sich eine große Bandbreite von Stößelkennlinien K realisieren ohne die Lebensdauer der Presse 10 negativ zu beeinflussen.
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Der Schwellenwert ωg für die Relativgeschwindigkeit ω zwischen den beiden Getriebeteilen G1, G2 an einem Lager 39, 40, 41 kann parameterabhängig vorgegeben sein. Der Schwellenwert ωg kann insbesondere abhängen von der zwischen den Getriebeteilen G1, G2 des betreffenden Lagers 39, 40, 41 herrschenden Lagerkraft und/oder der Größe eines Lagerspalts 42, also des Abstands zwischen den beiden Getriebeteilen G1, G2 und/oder der Viskosität des im Lagerspalt 42 vorhandenen Schmiermittels. Die Viskosität kann sich mit der Temperatur des Schmiermittels ändern. Somit kann auch der Schwellenwert ωg temperaturabhängig sein und während des Pressenbetriebs veränderlich vorgegeben werden.
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In den 3 bis 5 sind die Exzenter 34, 36 mit Abstand auf parallel zueinander angeordneten Drehachsen dargestellt. Diese Anordnung kann auch in der Presse gemäß der 1 und 2 in Abwandlung zu der dargestellten Ausführungsvariante vorgesehen werden. 9 zeigt eine Anordnung der beiden Antriebsmotoren bzw. der Exzenter 34, 36 auf einer gemeinsamen Achse A. Die Funktionsweise ist bei beiden Varianten prinzipiell gleich. Die Kinematik ist wegen der unterschiedlichen räumlichen Anordnung bei den beiden Ausführungsformen verschieden.
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Durch die Änderung des Relativwinkels α zwischen den beiden Exzentern 34, 36 kann die Pressenkennlinie K verändert werden. Der Relativwinkel α ist vorzugsweise während des Pressenbetriebs unverändert, er kann aber zur Einstellung einer gewünschten Kennlinie K innerhalb der in 10 gezeigten Kurvenschar S verändert werden. In 10 ist der Hub bzw. die Position des Stößels 21 abhängig von der Drehstellung β der beiden Exzenter 34, 36 um die Achse A veranschaulicht. Auch die Position des unteren Umkehrpunkts PU der Stößelbewegung lässt sich einstellen. Der Stößel kann um seinen unteren Umkehrpunkt PU auch pendelnd angetrieben werden. Bei diesem pendelnden Antrieb laufen die beiden Exzenter 34, 36 nicht vollständig um ihre Drehachse um, sondern pendeln in einem Drehwinkelbereich hin und her.
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Wie in 2 schematisch veranschaulicht, kann die Steuereinrichtung 28 eine drahtlose Schnittstelle 47 aufweisen. Über diese drahtlose Schnittstelle 47 können beispielsweise Steuerdaten, wie etwa die Stößelkennlinie und/oder die Stößelkraft F vorgegeben oder verändert werden. Über die drahtlose Schnittstelle 47 kann die Steuereinrichtung 28 hierfür mit einem externen Gerät 48 vorzugsweise bidirektional kommunizieren. Über das externe Gerät 48 können mithin auch aktuelle Betriebs- oder Steuerdaten der Presse 10 ausgelesen werden und einen Bediener angezeigt werden. Als externes Gerät 48 werden vorzugsweise tragbare Computer wie Notebooks, Laptops oder Tablet-Computer oder auch Mobiltelefone verwendet. Um zu vermeiden, dass ein derartiges externes Gerät 48 eine besondere Ausstattung benötigt, wird als drahtlose Schnittstelle 47 vorzugsweise eine standardisierte Schnittstelle, wie etwa eine Bluetooth-Schnittstelle verwendet.
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Der Anteil der Stößelkraft F, der über die beiden Antriebsmotoren 26, 27 bereitgestellt werden kann, ist beim Ausführungsbeispiel unterschiedlich groß. Bei maximaler vom Stößel 21 aufgebrachter Stößelkraft Fmax beträgt der Anteil der über dem ersten Antriebsmotor 26 und das Getriebe 33 auf den Stößel 21 übertragenen Kraft 80% bis 90% der maximalen Stößelkraft Fmax. Dementsprechend ist der Anteil, der vom zweiten Antriebsmotor 27 über das Getriebe 33 bereitgestellt wird, 10 bis 20% der maximalen Stößelkraft Fmax.
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Der Pressenantrieb 25 kann auch zur Verbesserung der Energieeffizienz der Presse 10 eingesetzt werden. Abhängig davon, ob eine hohe Stößelkraft F oder eine schnelle Stößelbewegung erforderlich ist, können dann die beiden Antriebsmotoren 26, 27 durch die Steuereinrichtung 28 aufeinander abgestimmt eingesetzt werden, um den Gesamtwirkungsgrad des Pressenantriebs 25 zu optimieren. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise als eine zusätzliche und/oder alternative zweite Zusatzbedingung Z ein Drehmoment oder ein Drehmomentbereich und/oder eine Drehzahl oder ein Drehzahlbereich für jeden der beiden Antriebsmotoren 26, 27 vorgegeben werden. Es ist auch möglich, den Gesamtwirkungsgrad der beiden Antriebsmotoren 26, 27 bei einer vorgegebenen Stößelkennlinie K zu maximieren und daraus dann die Drehzahl und das Drehmoment für jeden der beiden Antriebsmotoren 26, 27 zu bestimmen.
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Auf diese Weise kann über eine Zusatzbedingung Z zumindest einer und vorzugsweise beide Antriebsmotoren 26, 27 zur Realisierung der vorgegebenen Stößelkennlinie K in einem Betriebszustand mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden, um den Bedarf an elektrischer Energie für den Pressenantrieb 25 zur Erzeugung der erforderlichen mechanischen Energie zu minimieren.
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Insbesondere ist es dabei auch möglich, den ersten Antriebsmotor 26 so auszulegen, dass er seinen optimalen Wirkungsgrad bei einem höheren Drehmoment aufweist, als der zweite Antriebsmotor 27. Dabei kann der zweite Antriebsmotor 27 seinen optimalen Wirkungsgrad bei einer höheren Drehzahl aufweisen, als der erste Antriebsmotor 26.
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5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Presse 10. Im Unterschied zu der bisher beschriebenen Ausführungsform der Presse 10 weist der Pressenantrieb 25 zusätzlich einen dritten Antriebsmotor auf, der einen dritten Exzenter 55 antreibt. Am dritten Exzenter 55 sitzt ein Ausgleichspleuel 56, das über ein viertes Lager 57 mit einem Ausgleichshebel 58 verbunden. Der Ausgleichshebel 58 wirkt mittelbar oder unmittelbar auf den Stößel 21 ein.
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Der dritte Antriebsmotor dient zum Ausgleich einer Außermittigkeit. Unter Außermittigkeit ist eine ungleichmäßige Belastung des Stößels 21 zu verstehen, die dazu führt, dass der Stößel 21 ein Kippmoment um eine rechtwinklig zur Hubrichtung H verlaufende Kippachse erfährt. Über den Ausgleichshebel 58 kann ein solches Kippmoment zumindest teilweise kompensiert werden. Die vom dritten Antriebsmotor erzeugte Kraft auf den Stößel 21 muss mit Abstand zu der Kippachse in den Stößel 21 eingeleitet werden, um ein Kippmoment ausgleichen zu können.
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Am Pressentisch 13 kann außerdem ein Auswerfer 63 vorhanden sein, wie er schematisch in 8 dargestellt ist. Der Auswerfer 63 weist einen Auswerferkolben 64 auf, der in einer Ausnehmung 65 des Pressentisches 13 in Hubrichtung H bewegbar geführt gelagert ist. Ein als Exzenterantrieb ausgeführter Auswerferantrieb 66 ist über ein Auswerfergetriebe 67 mit dem Auswerferkolben 64 verbunden. Der Auswerferexzenter 68 des Auswerferantriebs 66 ist über eine erste Stange 69 mit einem Auswerferhebel 70 gelenkig verbunden, der gelenkig über eine zweite Stange 71 am Auswerferkolben 64 angelenkt ist. An einem Schwenklager 72 ist der Auswerferhebel 70 gelenkig am Pressengestell 11, am Pressentisch 13 oder am Sockel 14 gelagert. Die Lagerstellen am Auswerferhebel 70 und die Länge der Stange 69, 71 bestimmen die Kinematik des Auswerfergetriebes 67. Über das Auswerfergetriebe 67 wird die Drehbewegung des Auswerferexzenters 68 in eine hin und hergehende Bewegung des Auswerferkolbens 64 übersetzt. Die Kraft des Auswerferhebels 64 in Hubrichtung H ist dabei variabel. Die vom Auswerferkolben 64 bereitgestellte Auswerferkraft ist zu Beginn seiner Hubbewegung in Hubrichtung H zum Stößel 21 hin am größten und nimmt anschließend ab.
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Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform kann die Presse 10 außerdem eine Verstelleinrichtung 75 aufweisen, wie sie in 2 lediglich äußerst schematisch dargestellt ist. Über die Verstelleinrichtung 75 kann die Position des Pressentisches 13 in Hubrichtung H gegenüber dem Pressengestell 11 verstellt werden. Die Presse 10 kann dadurch beispielsweise an verschieden große Werkzeuge und/oder Werkstücke angepasst werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Presse 10 mit einem Pressenantrieb 25 zur Bewegung eines Stößels 21 in Hubrichtung H. Der Pressenantrieb 25 weißt zwei unabhängig voneinander ansteuerbare elektrische Antriebsmotoren 26, 27 auf. Die beiden Antriebsmotoren sind über ein Getriebe 33 mit dem Stößel 21 verbunden. Eine Steuereinrichtung 28 dient zur Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren 26, 27. Der Steuereinrichtung 28 wird eine Stößelkennlinie K vorgegebene, die die Stößelposition P und/oder die Stößelbewegung und/oder die Stößelkraft F von der Zeit t oder gegenüber einem sogenannten virtuellen Pressenwinkel vorgibt. Des weiteren wird der Steuereinrichtung 28 eine Zusatzbedingung vorgegeben, die unabhängig ist von der Stößelkennlinie K und mithin unabhängig von der Stößelposition P, der Stößelbewegung und der Stößelkraft F. Die beiden Antriebsmotoren 26, 27 werden derart angesteuert, dass die Zusatzbedingung erfüllt ist und der Stößel 21 der Stößelkennlinie K folgt. Über die Zusatzbedingung Z kann beispielsweise der Betrieb des Pressenantriebs 25 mit optimalem Wirkungsbereich und/oder ein verschleißarmer Schmierzustand der Lager 39, 40, 41 des Getriebes 33 vorgegeben und sichergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Presse
- 11
- Pressengestell
- 12
- Gestellelement
- 12a
- Befestigungsabschnitt
- 12b
- Zwischenabschnitt
- 12c
- Halteabschnitt
- 13
- Pressentisch
- 14
- Sockel
- 15
- Untergrund
- 20
- Führungseinrichtung
- 21
- Stößel
- 22
- Gleitlagerschiene
- 23
- Stützteil
- 24
- Winkelelement
- 25
- Pressenantrieb
- 26
- erster Antriebsmotor
- 27
- zweiter Antriebsmotor
- 28
- Steuereinrichtung
- 29
- Lagerwelle
- 33
- Getriebe
- 34
- erster Exzenter
- 35
- Hauptpleuel
- 36
- zweiter Exzenter
- 37
- Steuerpleuel
- 38
- Hebel
- 39
- erstes Lager
- 40
- zweites Lager
- 41
- drittes Lager
- 42
- Lagerspalt
- 47
- Schnittstelle
- 48
- externes Gerät
- 55
- dritter Exzenter
- 56
- Ausgleichspleuel
- 57
- viertes Lager
- 58
- Ausgleichshebel
- 63
- Auswerfer
- 64
- Auswerferkolben
- 65
- Ausnehmung
- 66
- Auswerferantrieb
- 67
- Auswerfergetriebe
- 68
- Auswerferexzenter
- 69
- erste Stange
- 70
- Auswerferhebel
- 71
- zweite Stange
- 72
- Schwenklager
- 75
- Verstelleinrichtung
- α
- Relativwinkel
- β
- Drehstellung
- ω
- Relativgeschwindigkeit
- A
- Achse
- G1
- erstes Getriebeteil
- G2
- zweites Getriebeteil
- H
- Hubrichtung
- K
- Pressenkennlinie
- S
- Kurvenschar
