-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen von hohlzylindrischen Körpern. Die Körper dienen beispielsweise zur Herstellung von Behältern aus dünnwandigem Blech, beispielsweise Aerosoldosen, Getränkedosen, Tuben oder dergleichen. Bei diesem Vorgang wird zunächst in einer Tiefziehvorrichtung und/oder Abstreckvorrichtung ein hohlzylindrischer Körper hergestellt, der an einem axialen Ende geschlossen und am anderen axialen Ende offen ist. Dieser Körper dient als Halbzeug für die Herstellung des Behälters und wird in nachfolgenden Umformprozessen weiter umgeformt. Insbesondere im Bereich seines Bodens und/oder des offenen axialen Endbereichs muss der hohlzylindrische Körper weiter umgeformt werden. Hierzu dient die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren. Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Einziehmaschine handeln.
-
Solche Einziehmaschinen haben in der Regel eine Mehrzahl von Stationen. Eine Station können als Bearbeitungsstation und/oder als Messstation und/oder Prüfstation ausgeführt sein. Jede Station dient somit zur Bearbeitung des hohlzylindrischen Körpers und/oder zum Messen oder Prüfen der Form oder Dimension. Jede Station weist ein Werkzeug auf, wobei es sich um ein Bearbeitungswerkzeug und/oder Prüfwerkzeug und/oder Messwerkzeug handelt, je nachdem ob es sich bei der Station um eine Bearbeitungsstation um eine Bearbeitungsstation, eine Messstation, eine Prüfstation oder eine Kombination hiervon handelt.
-
Die Werkzeuge der Stationen sind an einem gemeinsamen Werkzeugträger angeordnet. Der Werkzeugträger kann relativ zu einem Drehteil einer Transporteinrichtung bewegt werden, um die hohlzylindrischen Körper zu bearbeiten und/oder zu messen und/oder zu prüfen. Die Transporteinrichtung mit dem Drehteil dient dazu, die hohlzylindrischen Körper von einer Station zur nächsten Station zu bewegen. Am Drehteil sind entsprechend Haltemittel für die Körper angeordnet. Das Drehteil wird intermittierend bewegt, so dass sich die Körper jeweils von einer Station zur nächsten Station bewegen.
DE 10 2010 061 248 A1 schlägt vor, für die Drehbewegung des Drehteils einen Drehantrieb und für die Hubbewegung des Werkzeugträgers relativ zum Drehteil einen separaten Hauptantrieb vorzusehen. Über den Hauptantrieb wird eine sinusförmige Hubbewegung erzeugt, beispielsweise mit Hilfe eines Exzenterantriebs. Entkoppelt von dieser Hubbewegung kann der Drehantrieb der Körper von einer Station zur nächsten sehr schnell erfolgen, wodurch der Nutzhubanteil der Hubbewegung des Werkzeugträgers vergrößert werden kann.
-
DE 78 22 648 U1 beschreibt eine als Spindelpresse ausgebildete Schmiedepresse. Der Stößel bewegt sich mit einer Spindelmutter bei einer Drehung einer Spindel aufwärts bzw. abwärts. Die Spindel ist mit einem Schwungrad verbunden, das über eine Bremse abgebremst werden kann.
-
Ausgehend von dieser bekannten Vorrichtung bzw. diesem bekannten Verfahren kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine andere Möglichkeit zu schaffen, um die Flexibilität der Vorrichtung bzw. des Verfahrens zu verbessern. Dabei soll insbesondere die Möglichkeit geschaffen werden, bei gleichem maximal zur Verfügung stehenden Hub des Werkzeugträgers die maximale Höhe der bearbeitbaren hohlzylindrischen Körper zu vergrößern.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.
-
Bei der Erfindung ist ein Hauptantrieb zur Erzeugung einer intermittierenden Hubbewegung des Werkzeugträgers zwischen zwei Umkehrpositionen vorhanden. Die Bewegung des Werkzeugträgers ist insbesondere nicht sinus- oder kosinusförmig, sondern weist erfindungsgemäß eine Stillstandsphase auf, wenn sich der Werkzeugträger in einer Rastposition befindet.
-
Die Transporteinrichtung mit dem Drehteil weist einen separaten Drehantrieb zur Erzeugung einer intermittierenden Drehbewegung des Drehteils auf. Über das Drehteil werden die Körper von Station zur Station sozusagen schrittweise weiterbewegt. Die Drehbewegung des Drehteils findet statt, solange der Werkzeugträger während der Rastphase in seiner Rastposition stillsteht. Die Rastposition entspricht vorzugsweise einer der Umkehrpositionen in der Hubbewegung des Werkzeugträgers. Somit ist es möglich, nahezu den gesamten Hubeweg als Nutzhub zur Umformung eines hohlzylindrischen Körpers zur Verfügung zu stellen. Bei gleichem Hubweg kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens ein Körper mit größerer axialerer Höhe bearbeitet werden als bei Vorrichtungen, bei denen die Hubbewegung und die Bewegung des Drehteils durch eine mechanische Kopplung voneinander abhängig sind. Es ist auch möglich, den Hubweg zwischen den beiden Umkehrpositionen gegebenenfalls zu verkürzen bzw. an die axiale Höhe der Körper anzupassen. Die Vorrichtung bzw. das Verfahren sind dadurch flexibel und effizient. Auch die Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen bei der Arbeitsbewegung des Werkzeugträgers aus seiner Rastposition in Richtung auf das Drehteil zu können verringert werden.
-
Abhängig von der maximal möglichen Drehgeschwindigkeit bzw. Drehbeschleunigung der Drehbewegung des Drehteils kann erfindungsgemäß auch für axial relative hohe Körper eine große Hubzahl und mithin eine hohe Ausbringung erreicht werden.
-
Es ist außerdem möglich, die Hubbewegung und/oder die Hubgeschwindigkeit und/oder die Hubbeschleunigung und/oder die Beschleunigungsänderung der Hubbeschleunigung abschnittweise für unterschiedliche Phasen der Bewegung zu variieren, wodurch beispielsweise die Bewegung der Werkzeuge an die Bearbeitung bzw. die Messung oder Prüfung angepasst werden kann. Beispielsweise kann auch der Arbeitshub des Werkzeugträgers aus der Rastposition auf das Drehteil zu langsamer und/oder mit geringen Beschleunigungen durchgeführt werden als der Rückhub zurück in die Rastposition.
-
Die Dauer der Rastphase, während der der Werkzeugträger stillsteht, kann variabel vorgegebenen und/oder verändert werden. Dadurch ist es auch möglich, die Transferbewegung bzw. die Drehbewegung des Drehteils mit geringen Drehgeschwindigkeiten, geringen Drehbeschleunigungen und/oder geringen Beschleunigungsänderungen durchzuführen, wenn ein schonender Transport der Körper vorteilhaft oder erforderlich ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht ferner die Möglichkeit, die Anzahl der Stationen ohne bauliche Veränderung des Hauptantriebs sowie des Drehantriebs zu verändern.
-
Sowohl der Hauptantrieb, als auch der Drehantrieb weisen vorzugsweise zur Erzeugung der Bewegung einen Elektromotor, insbesondere einen Servomotor, Torquemotor oder einen Segmentmotor auf. Dabei können Getriebeelemente, insbesondere Zahnradgetriebeelemente, vollständig entfallen. Somit kann der mechanische Verschleiß beim Betrieb reduziert werden. Es ist auch möglich, Abweichungen von Bestandteilen der Vorrichtung bei deren Herstellung oder bei der Montage der Vorrichtung durch die Steuerung und die exakte Positionierbarkeit des Drehtellers mit dem Drehantrieb auszugleichen, wodurch Störungen oder Fehler bei der Bearbeitung der hohlzylindrischen Körper beim Betrieb der Vorrichtung vermindert bzw. ausgeschlossen werden können.
-
Vorzugsweise weist der Drehantrieb einen Elektromotor, beispielsweise Segmentmotor, Torquemotor oder Servomotor auf, der insbesondere ohne Zwischenschaltung eines Übersetzungs- oder Untersetzungsgetriebes mit dem Drehteil verbunden ist. Dadurch lässt sich eine besonders verschleißarme Vorrichtung erreichen.
-
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Hubeweg zwischen den beiden Umkehrpositionen einstellbar ist. Beispielsweise kann ein Elektromotor des Hauptantriebs nicht vollständig rotierend um seine Drehachse, sondern pendelnd zwischen einem ersten Drehwinkel, der eine erste Pendellage darstellt, und einem zweiten Drehwinkel, der eine zweite Pendellage darstellt, in dem dadurch begrenzten Winkel- bzw. Pendelbereich bewegt werden. Dadurch lässt sich auf einfache Weise der Hubweg variieren, indem der Pendel- oder Winkelbereich verändert wird. Auch die Relativpositionen der Umkehrpositionen der Hubbewegung des Werkzeugträgers relativ zum Drehteil lassen sich separat voneinander einstellen. Die Flexibilität der Vorrichtung ist mithin weiter vergrößert.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der zeitliche Verlauf der Drehbewegung und der zeitliche Verlauf der Hubbewegung separat vorgegeben. Beispielsweise muss der Beginn der Drehbewegung und/oder das Ende der Drehbewegung nicht mit dem Beginn der Rastphase bzw. dem Ende der Rastphase zeitlich zusammenfallen. Erfindungsgemäß ist lediglich vorgesehen, dass die Drehbewegung zeitlich während der Rastphase stattfindet.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführung weist die Transporteinrichtung einen Positionssensor auf, der zur Erfassung der Drehstellung des Drehteils dient. Über den Positionssensor kann beispielsweise ein Signal erzeugt werden, das das Ende der Drehbewegung anzeigt, woraufhin die Rastphase beendet und die Hubbewegung des Werkzeugträgers fortgesetzt werden kann. Über den Positionssensor können die am Drehteil angeordneten Körper zur Bearbeitung bzw. zur Prüfung bzw. zur Messung sehr genau in jeder Station positioniert werden. Die Position des Drehtellers wird vorzugsweise geregelt. Weiterhin ist es möglich, die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Winkelbeschleunigung und/oder die Beschleunigungsänderung der Winkelbeschleunigung des Drehteils zu steuern bzw. zu regeln.
-
Die Dauer der Rastphase, während der der Werkzeugträger in seiner Rastposition stillsteht, ist vorzugsweise einstellbar und/oder vorgebbar. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Dauer der Transportphase, die der Drehantrieb zur Drehung des Drehteils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drehstellungen benötigt einstellbar und/oder vorgebbar sein. Die Rastphase ist mindestens so lang wie die Transportphase. Durch eine Einstellbarkeit bzw. die Vorgebbarkeit der Dauer der Transportphase und/oder der Rastphase lässt sich die Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren flexibel an die jeweilige Arbeitsaufgabe anpassen.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens gemäß der vorliegenden 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 bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnittbild,
- 2 das Drehteil der Vorrichtung nach 1 in Draufsicht gemäß der Linie II-II in 1,
- 3 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für einen Drehantrieb der Vorrichtung nach 1 und 2 zum Antreiben des Drehteils im Schnittbild,
- 4 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Drehantriebs für das Drehteil im Schnittbild,
- 5 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Hubbewegung des Werkzeugträgers gemäß der vorliegenden Erfindung mit durchgezogener Linie sowie des Verlaufs der Hubbewegung beim Stand der Technik in gestrichelter Linie und
- 6 eine schematische Seitenansicht des zeitlichen Verlaufs der Hubbewegung des Werkzeugträgers mit verschieden langen Rastphasen.
-
In 1 ist eine Vorrichtung 10 zum Umformen von hohlzylindrischen Körpern 11 veranschaulicht. Die hohlzylindrischen Körper 11 sind aus einem dünnwandigen Blech in einem vorhergehenden Verfahren durch Tiefziehen und/oder Abstrecken hergestellt worden. Sie sind an einem axialen Ende geschlossen, während das andere axiale Ende offen ist. Die hohlzylindrischen Körper 11 bestehen aus einem einheitlichen Material und sind vorzugsweise ohne Naht- oder Fügestelle einstückig hergestellt. Sie können mit einer Kunststoffschicht an der Innenseite und/oder Außenseite beschichtet sein. Die Vorrichtung 10 dient dazu, diese hohlzylindrischen Körper 11 weiter umzuformen. Insbesondere wird einer der beiden axialen Endbereiche, beispielsweise der offene axiale Endbereich, des hohlzylindrischen Körpers umgeformt, so dass sich dessen Durchmesser verändert. Die Vorrichtung 10 bildet beim Ausführungsbeispiel somit eine Einziehmaschine.
-
Die Vorrichtung 10 weist mehrere Stationen 12 auf. Die Stationen 12 können als Bearbeitungsstationen 12a oder als Prüf- oder Messstationen 12b ausgeführt sein. Die Bearbeitungsstation 12a weist ein Bearbeitungswerkzeug 13a auf. Eine Mess- oder Prüfstation 12b weist dementsprechend ein Mess- oder Prüfwerkzeug 13b auf. Die Bearbeitungswerkzeuge 13a und die Mess- oder Prüfwerkzeuge 13b sind nachfolgend allgemein als Werkzeuge 13 bezeichnet.
-
Die Werkzeuge 13 sind auf einer Kreisbahn um eine zentrale Längsachse L angeordnet. Jeder Station 12 ist wenigstens ein Werkzeug 13 zugeordnet. Die Stationen 12 mit den Werkzeugen 13 sind vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt um die Längsachse L angeordnet.
-
Die Vorrichtung 10 weist einen Werkzeugträger 14 auf, an dem die Werkzeuge 13 angeordnet sind. Der Werkzeugträger 14 ist parallel zur Längsachse L bewegbar angeordnet. Somit kann der Werkzeugträger 14 mit den Werkzeugen 13 eine Hubbewegung H zwischen einem ersten Umkehrpunkt UA und einen zweiten Umkehrpunkt UB ausführen. Der Werkzeugträger 14 wird hierfür durch einen Hauptantrieb 15 angetrieben. Der Werkzeugträger 14 ist hierfür beispielsgemäß entlang einer Führungssäule 16 geführt verschiebbar gelagert. Die Führungssäule 16 ist koaxial zur Längsachse L angeordnet. Ein erstes Lager 17 ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Lagerung des Werkzeugträgers 14 an der Führungssäule 16 vorhanden, das beispielsweise als Gleitlager oder Wälzlager ausgebildet sein kann.
-
Der Hauptantrieb 15 weist einen Elektromotor und beim Ausführungsbeispiel einen ersten Servomotor 18 auf. Der Hauptantrieb 15 ist als Exzenterantrieb ausgeführt. Der erste Servomotor 18 ist dabei über das entsprechende Getriebe des Hauptantriebs 15 mit dem Werkzeugträger 14 verbunden. Der erste Servomotor 18 kann nicht nur rotierend um seine Motordrehachse M angetrieben werden. Es ist auch möglich, den Servomotor 18 pendelnd in einem Pendelbereich P zwischen einer ersten Pendellage P1 und einer zweiten Pendellage P2 oszillierend anzutreiben. Der Servomotor 18 bewegt sich dabei nicht vollständig rotierend um seine Motordrehachse M, sondern kehrt seine Drehrichtung in den Pendellagen P1, P2 jeweils um, so dass er sich im Pendelbereich P zwischen diesen beiden Pendellagen P1, P2 oszillierend bewegt. Über die Bewegung des Servomotors 18 wird entsprechend die Hubbewegung H des Werkzeugträgers 14 ausgeführt. Zur Steuerung der Hubbewegung H wird der Hauptantrieb 15 von einer Steuereinheit 19 angesteuert.
-
Eine Transporteinrichtung 23 dient dazu, die Körper 11 zwischen den Stationen 12 zu transportieren. Die Transporteinrichtung 23 ist außerdem dazu vorgesehen, die Körper 11 in den jeweiligen Stationen 12 zu positionieren, so dass die Körper 11 gegenüber den Werkzeugen 13 jeweils eine vorgegebene Relativposition einnehmen. Die Transporteinrichtung 23 weist ein Drehteil 24 auf, das drehbar gegenüber dem Werkzeugträger 14 gelagert ist. Beim Ausführungsbeispiel ist das Drehteil 24 über ein zweites Lager 25, das als Gleitlager oder Wälzlager ausgeführt sein kann, an der zentralen Säule 16 drehbar gelagert. Alternativ zu diesem zweiten Lager 25 oder zusätzlich hierzu kann das Drehteil 24 auf seiner dem Werkzeugträger 14 entgegengesetzten Rückseite 26 über ein drittes Lager 27 drehbar gelagert bzw. abgestützt sein, wie es in 1 schematisch dargestellt ist.
-
Für jeden zu haltenden Körper 11 weist das Drehteil 24 bzw. die Transporteinrichtung 23 ein Haltemittel 28 auf. Die Haltemittel 28 sind auf der dem Werzeugträger 14 zugewandten Seite, beispielsgemäß auf einer Kreisbahn K um die Längsachse L, angeordnet. Der Durchmesser der Kreisbahn K ist vorzugsweise gleich groß, wie der Durchmesser der Kreisbahn, auf der die Werkzeuge 13 angeordnet sind. Beispielsweise weist ein Haltemittel 28 eine Aufnahmemulde 29 auf, die einen axialen Bereich, vorzugsweise den geschlossenen Bereich des Körpers 11 aufnimmt. In der Aufnahmemulde 29 können nicht dargestellte Klemmmittel, beispielsweise Klemmbacken, vorhanden sein, um den Körper 11 in der gewünschten Position in der Aufnahmemulde 29 festzuhalten bzw. festzuklemmen. Es versteht sich, dass die Haltemittel 28 auch anders ausgeführt sein könnten, als dies beim bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
-
Über die Transporteinrichtung 23 bzw. das Drehteil 24 können die Körper 11 sequenziell von einer Station 12 zur nächsten Station 12 transportiert werden. Das Drehteil 24 hat beim Ausführungsbeispiel eine kreisrunde, kreisförmige oder ringförmige Gestalt und kann daher auch als Drehscheibe, Drehring oder Drehteller bezeichnet werden. Zum Drehen des Drehteils 24 weist die Transporteinrichtung 23 einen Drehantrieb 30 auf.
-
Der Drehantrieb 30 wird von der Steuereinheit 19 angesteuert. Der Drehantrieb 30 ist als separater Antrieb ausgeführt und unabhängig vom Hauptantrieb 15 betätigbar. Somit kann die Drehbewegung des Drehteils 24 mechanisch entkoppelt von der Hubbewegung H des Werkzeugteils 14 ausgeführt werden. Der Drehantrieb 30 ist vorzugsweise als Direktantrieb ausgeführt und weist einen Elektromotor 31, vorzugsweise einen Servomotor oder Segmentmotor auf, der ohne Zwischenschaltung eines mechanischen Getriebes unmittelbar mit dem Drehteil 24 verbunden ist. Alternativ zu dieser bevorzugten Ausführung kann zwischen dem Elektromotor 31 des Drehantriebs 30 und dem Drehteil 24 auch ein Getriebe 32 zur mechanischen Kopplung zwischengeschaltet sein.
-
Das Drehteil 24 wird vom Drehantrieb 30 intermittierend in eine Drehrichtung D um die Längsachse L zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Drehstellungen αi und αi+1 weitergedreht. Die Anzahl dieser Drehstellungen αi (i=1 bis n) entspricht der Anzahl n der Stationen 12 am Werkzeugträger. Die Haltemittel 28 sind regelmäßig entlang der Kreisbahn K angeordnet. Daher wird das Drehteil 24 jeweils um einen Drehwinkel Dα zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drehstellungen weitergedreht. Das Drehteil 24 bewegt sich dabei mit der Winkelgeschwindigkeit ω.
-
Die Vorrichtung 10 verfügt außerdem über einen Positionssensor 33. Das Sensorsignal des Positionssensors 33 wird der Steuereinheit 19 übermittelt. Die Steuereinheit 19 kann daher die Drehstellung αi des Drehteils 24 regeln.
-
Der zeitliche Verlauf der Drehbewegung des Drehteils 24 und der zeitliche Verlauf der Hubbewegung H des Werkzeugträgers 14 sind unabhängig voneinander vorgebbar bzw. einstellbar. Dies ist möglich, weil keine mechanische, feste Kopplung zwischen dem Werkzeugteil 14 und dem Hauptantrieb 15 einerseits und dem Drehteil 24 und dem Drehantrieb 30 andererseits besteht. Anhand der 5 und 6 wird nachfolgend die Koordination und Bewegung des Werkzeugträgers 14 und des Drehteils 25 erläutert.
-
Die Vorrichtung 10 kann die Bewegungsabläufe abhängig von einer Zeit t oder abhängig von einem übergeordneten Leitwinkel β durchführen. Ein solcher Leitwinkel β kann zur Koordination der Bewegung mehrerer unterschiedlicher Maschinen oder Pressen oder Transfereinrichtungen und dergleichen verwendet werden. Die Bewegungsabläufe können daher ohne Beschränkung der Allgemeinheit abhängig vom Leitwinkel β dargestellt werden, wie es in den 5 und 6 dargestellt ist.
-
In 5 ist ein Bewegungsablauf B in Abhängigkeit vom Leitwinkel β gestrichelt dargestellt. Dieser Bewegungsablauf B entspricht einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Dort wird der Werkzeugträger 14 sinus- bzw. kosinusförmig kontinuierlich zwischen der ersten Umkehrposition UA und der zweiten Umkehrposition UB hin- und herbewegt. In der ersten Umkehrposition UA hat der Werkzeugträger 14 eine größere Entfernung vom Drehteil 24 als in der zweiten Umkehrposition UB.
-
Die Transferbewegung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Drehstellungen αi und αi+1, also die Drehbewegung des Drehteils 24 um den Drehwinkel Δα benötigt eine Zeitdauer, die als Transportphase T bezeichnet wird. Während dieser Transportphase T darf keine Werkzeug 13 in Kontakt bzw. in Eingriff mit dem zugeordneten Körper 11 sein, da ansonsten eine Drehung eines Drehteils 24 mit allen hohlzylindrischen Körpern 11 nicht kollisionsfrei möglich ist. Wie in 5 dargestellt, wird bei der Bewegung B des Werkzeugträgers gemäß dem Stand der Technik auch während der Transportphase T die Hubbewegung fortgesetzt, so dass ein Überhub Z während der Transportphase T stattfindet. Der gesamte, zwischen den beiden Umkehrpositionen UA und UB zur Verfügung stehende Hubweg abzüglich des Überhubs Z bildet den für das Umformen der Körper zur Verfügung stehenden Nutzhub N. In 5 ist zu erkennen, dass der Überhub Z einen erheblichen Anteil des gesamten Hubwegs ausmacht, und für den Nutzhub N lediglich etwa 60% bis 80% des gesamten Hubwegs zur Verfügung stehen.
-
Erfindungsgemäß wird deswegen der Hauptantrieb 15 intermittierend betrieben. Um den gewünschten Nutzhub N zu erreichen, kann der gesamte Hubweg reduziert werden, was durch die erfindungsgemäße Hubbewegung H in 5 mit durchgezogener Linie veranschaulicht ist. Der erforderliche Überhub Z ist dabei erheblich reduziert. Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Hubbewegung des Werkzeugträgers 14 eine Rastphase R aufweist, während der sich der Werkzeugträger 14 in einer Rastposition befindet. Die Rastposition entspricht beim Ausführungsbeispiel der ersten Umkehrposition UA. Während der Rastphase R verbleibt der Werkzeugträger in Ruhe. Während dieser Rastphase R, wenn sich der Werkzeugträger 14 in seiner Rastposition befindet, führt der Drehantrieb 30 die Drehbewegung des Drehteils 24 durch. Sobald die Körper 11 zwischen zwei aufeinander folgenden Stationen 12 bewegt wurden, veranlasst die Steuereinheit 19 über den Hauptantrieb 15 eine Bewegung des Werkzeugträgers 14 aus der Rastposition UA heraus, bis zur zweiten Umkehrposition UB und wieder zurück zur ersten Umkehrposition bzw. zur Rastposition UA. Dieser Ablauf, wie er in 5 mit durchgezogener Linie dargestellt ist, wird zyklisch durchgeführt.
-
Der Hubweg zwischen den beiden Umkehrpositionen UA, UB kann erfindungsgemäß sehr einfach variiert werden. Durch Verändern des Pendelbereichs P bei einem pendelnden, oszillierenden Antrieb des Servomotors 18 des Hauptantriebs 15 zwischen den beiden Pendellagen P1, P2, kann der Hubweg entsprechend dem Pendelbereich P eingestellt werden. Auch die beiden Umkehrpositionen UA, UB lassen sich durch Verändern der beiden Pendellagen P1, P2 separat voneinander einstellen. Dadurch ist eine sehr hohe Flexibilität der Vorrichtung 10 erreicht.
-
Durch die Entkopplung der Hubbewegung H des Werkzeugträgers 14 von der Drehbewegung des Drehteils 24 kann die Transportphase T auch kürzer sein als die Rastphase R. In der Regel kann aber durch die Verkürzung der Transportphase T die Dauer der Rastphase R reduziert werden, ohne dass der Hubweg zwischen den beiden Umkehrpositionen UA, UB reduziert werden muss (6). Dadurch lässt sich die Hubzahl und mithin die Ausbringung der Vorrichtung 10 erhöhen. In 6 ist beispielhaft veranschaulicht, dass durch die Reduzierung der Dauer der Transportphase T die Rastphase R entsprechend von einem ersten Zeitdauerwert R1 auf einen zweiten Zeitdauerwert R2 verringert werden kann, so dass bei gleichem Hubweg eine größere Hubzahl ermöglicht ist.
-
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel für den Drehantrieb 30 veranschaulicht. Dabei ist der Elektromotor 31 direkt mit dem Drehteil 24 ohne Zwischenschaltung eines Getriebes gekoppelt. Der Elektromotor 31 weist einen Rotor 38 und einen Stator 39 auf. Sowohl Rotor 38, als auch Stator 39 sind beispielsgemäß koaxial um die Längsachse L angeordnet. Der Rotor 38 ist dabei drehfest über ein Verbindungsteil 40 mit dem Drehteil 24 verbunden. Das Verbindungsteil 40 hat beim Ausführungsbeispiel nach 3 die Form eines abgestuften Ringteils, kann in Abwandlung hierzu aber auch andere beliebige Formen aufweisen. Das Verbindungsteil 40 übergreift beispielsgemäß ein stirnseitiges Ende des Stators 39 und erstreckt sich in diesem Abschnitt radial nach außen über die Stirnseite des Stators 39. Koaxial zum Verbindungsteil 40 ist beispielsgemäß ein Drehlager 41 angeordnet, über das sich das Drehteil 24 an einem Stützteil 42 abstützt. Das Stützteil 42 hat beim Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt und ist koaxial um den Elektromotor 31 herum angeordnet. Der Stator 39 ist beispielsgemäß am Stützteil 42 befestigt.
-
Der Elektromotor 31 ist als Hohlwellenmotor ausgeführt, so dass sich innen ein zylindrischer Freiraum ergibt, durch den die Führungssäule 16 hindurchgeführt werden kann. Dieser Freiraum eignet sich beispielsweise auch dafür, Antriebselemente, elektrische Leitungen oder andere Versorgungsleitungen hindurchzuführen. Auch ein Antriebspleuel, zur Erzeugung der Hubbewegung H des Werkzeugträgers 14 kann durch diesen Freiraum hindurchgeführt werden.
-
Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für einen Drehantrieb 30 zeigt 4. Der Elektromotor 31 ist dabei als sogenannter Segmentmotor ausgeführt. Bei dieser Ausführung lassen sich große Durchmesser für den Werkzeugträger 14 bzw. das Drehteil 21 erreichen, so dass die Anzahl der Stationen 12 entlang der Kreisbahn K vergrößert werden kann. Entsprechend der vergrößerten Anzahl von Stationen 12 lassen sich mit der Vorrichtung 10 auch komplexere Umformpresse mit vielen einzelnen Bearbeitungsschritten und/oder Prüf- und Messschritten durchführen.
-
Dieser Segmentmotor weist einen permanent erregten scheibenförmigen Rotor 38 auf. Der Rotor 38 des Segmentmotors hat mehrere Poolpaare mit jeweils entgegengesetzt magnetisierten Dauermagneten. Die Magnetisierungsrichtung kann dabei radial oder tangential zur Drehrichtung des Rotors 35 sein. Der Stator 39 weist eine davon verschiedene und insbesondere kleinere Anzahl von Polen auf, die jeweils von einem Elektromagneten gebildet sind. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann der Segmentmotor auch einen koaxial um den Rotor 38 herum angeordneten Stator 39 aufweisen. Beim hier dargestellten Ausführungsbeispiel schließt sich der Stator 39 in axialer Richtung parallel zur Längsachse L an den Rotor 38 an. Er ist wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel nach 3 am Stützteil 43 befestigt. Der Rotor 38 ist bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar mit dem Drehlager 41 verbunden. Über das Verbindungsteil 40 ist der Rotor 38 außerdem mit dem Drehteil 24 drehfest gekoppelt.
-
Bei allen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 10 kann die Längsachse L vertikal oder horizontal angeordnet sein.
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 zum Umformen von hohlzylindrischen Körpern 11. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von Stationen 12 auf. Jeder Station ist ein Werkzeug 13 zugeordnet. Die Werkzeuge 13 sind an einem gemeinsamen Werkzeugträger 14 angeordnet. Der Werkzeugträger 14 kann über einen Hauptantrieb 15 zwischen zwei Umkehrpositionen UA, UB bewegt werden. Diese Hubbewegung H wird intermittierend ausgeführt. Eine der beiden Umkehrpositionen UA bildet dabei eine Rastposition, in der der Werkzeugträger 14 in einer Rastphase R stillsteht. Während der Werkzeugträger 14 in der Rastphase R seine Rastposition UA einnimmt, transportiert eine Transporteinrichtung 23 die Körper 11 von einer Station 12 zur jeweils nächsten Station 12.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Körper
- 12
- Station
- 12a
- Bearbeitungsstation
- 12b
- Prüf- oder Messstation
- 13
- Werkzeug
- 13a
- Bearbeitungswerkzeug
- 13b
- Prüf- oder Messwerkzeug
- 14
- Werkzeugträger
- 15
- Hauptantrieb
- 16
- Führungssäule
- 17
- Erstes Lager
- 18
- Erster Servomotor
- 19
- Steuereinheit
- 23
- Transporteinrichtung
- 24
- Drehteil
- 25
- Zweites Lager
- 26
- Rückseite
- 27
- Drittes Lager
- 28
- Haltemittel
- 29
- Aufnahmemulde
- 30
- Drehantrieb
- 31
- Elektromotor
- 32
- Getriebe
- 33
- Positionssensor
- 38
- Rotor
- 39
- Stator
- 40
- Verbindungsteil
- 41
- Drehlager
- 42
- Stützteil
- Δα
- Drehwinkel
- αi
- Drehstellung
- ω
- Winkelgeschwindigkeit
- D
- Drehrichtung
- H
- Hubbewegung
- K
- Kreisbahn
- M
- Motordrehachse
- N
- Nutzhub
- P
- Pendelbereich
- P1
- Erste Pendellage
- P2
- Zweite Pendellage
- R
- Rastphase
- R1
- Erster Zeitdauerwert für die Rastphase
- R2
- Zweiter Zeitdauerwert für die Rastphase
- T
- Transportphase
- UA
- Erster Umkehrpunkt
- UB
- Zweiter Umkehrpunkt
- Z
- Überhub
