DE10333416B3

DE10333416B3 - Elektropresse

Info

Publication number: DE10333416B3
Application number: DE2003133416
Authority: DE
Inventors: Hartmut Babiel
Original assignee: SCHMIDT FEINMECH; Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Current assignee: SCHMIDT FEINMECH; Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: WO2005016636A1

Abstract

Eine Elektropresse weist einen Antriebsmotor (20) und eine Spindel (24) zum Umsetzen der Rotationsbewegung des Antriebsmotors (20) in eine Hubbewegung eines Pressenstößels (26) auf. Zwischen den Antriebsmotor (20) und die Spindel (24) ist ein Drehmomentwandler (22) geschaltet (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektropresse mit einem Antriebsmotor und mit einer Spindel zum Umsetzen der Rotationsbewegung des Antriebsmotors in eine Hubbewegung eines Pressenstößels.

Eine Elektropresse der vorstehend genannten Art ist aus der DE 197 05 462 A1 bekannt.

Bei dieser bekannten Presse sind ein Wegaufnehmer sowie ein Kraftaufnehmer für den Pressenstößel vorgesehen. Mittels dieser beiden Aufnehmer wird ein Kraft-Weg-Diagramm für den jeweiligen Pressvorgang aufgenommen, wobei das Diagramm charakteristische Maxima und Minima im Bereich des Beginns des eigentlichen Pressvorgangs am Werkstück und im Bereich von dessen Beendigung zeigt. In Abhängigkeit vom Verlauf des Diagramms kann der Antrieb der Presse gesteuert werden.

Die bekannte Presse ist relativ aufwendig, da zur Erfassung des Weges und der Kraft jeweils ein Sensor mit zugehöriger Elektronik erforderlich ist. Dieser Aufwand ist dann gerechtfertigt, wenn der Pressvorgang feinfühlig eingestellt und dann im Verlaufe nachfolgender Pressvorgänge kontinuierlich überwacht werden soll.

In vielen Fällen ist ein derartiger Aufwand jedoch nicht nötig, insbesondere dann, wenn der Pressvorgang an weniger kritischen Werkstücken ausgeführt werden soll. In derartigen Anwendungsfällen ist es ausreichend, die Presse mit einer einfachen Steuerung, d.h. ohne Regelung, laufen zu lassen, um den Pressvorgang auszuführen. Man muss in diesen Fällen nur darauf achten, dass der Pressenstößel nicht unkontrolliert auf dem Werkstück aufschlägt, wenn z.B. versehentlich ein zu großes Werkstück aufgespannt wurde oder aus anderen Gründen der Pressenstempel unkontrolliert gegen das Werkstück läuft.

Neben den bereits erwähnten Elektropressen sind auch hydropneumatische Pressen bekannt. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass der Pressenstößel zunächst mittels eines pneumatischen Betätigungselementes im Schnellgang durch den Leerhub gefahren wird, kurz bevor der Pressenstößel auf dem Werkstück aufsetzt. Es wird dann auf ein hydraulisches Betätigungselement umgeschaltet, das bei langsamerem Vorschub eine größere Betätigungskraft aufbringen kann.

Wenn bei einer solchen hydropneumatischen Presse der Hub des Pressenstößels falsch vorgegeben wurde und der Pressenstößel daher unkontrolliert auf das Werkstück aufschlägt, ist dies weniger kritisch als bei Elektropressen, bei denen die Verbindung zwischen Elektromotor und Spindel axial unelastisch ist. Wenn nämlich der Pressenstößel einer hydropneumatischen Presse im Schnellgang auf einem Werkstück aufschlägt, so bleibt dies in der Regel folgenlos, weil das pneumatische Stellglied von Hause aus elastisch ist und daher einen solchen Aufschlag meistens beschädigungslos verkraften kann.

Hydropneumatische Pressen haben jedoch ebenfalls den Nachteil, dass sie relativ aufwendig in ihrer Bauweise sind. Darüber hinaus ergeben sich bei hydropneumatischen Pressen verhältnismäßig hohe Betriebskosten, weil ständig Druckluft als Antriebsmittel für das pneumatische Stellglied zur Verfügung gestellt werden muss. Im Dauerbetrieb führt dies zu erheblichen Betriebskosten.

Hydropneumatische Pressen haben schließlich den Nachteil, dass der Krafthub, d.h. der Weg der hydraulischen Komponenten, bauartbedingt verhältnismäßig kurz ist. Es können daher mit einer hydropneumatischen Presse nur Werkstücke bearbeitet, z.B. gefügt werden, bei denen die Presskraft nur über einen relativ kurzen Weg aufzubringen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Elektropresse der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll es möglich sein, dass die Elektropresse auch bei einem Aufschlag des Pressenstößels auf einem Hindernis, z.B. dem Werkstück, diesen Aufschlag praktisch beschädigungslos übersteht, ohne dass damit laufende Mehrkosten (Betriebskosten) verbunden sind.

Bei einer Elektropresse der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen den Antriebsmotor und die Spindel ein Drehmomentwandler geschaltet ist.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Im Betrieb kann nämlich der Drehmomentwandler mit relativ hohem Übersetzungsverhältnis anfahren, so dass der Leerhub im Schnellgang durchlaufen werden kann. Wenn dann der Pressenstößel auf dem Werkstück aufsetzt, vermindert sich das Übersetzungsverhältnis in Folge des Schlupfes im Wandler, so dass der Pressvorgang weich aber dennoch effektiv ausgeführt wird. Dies gilt auch für den Fall eines unbeabsichtigten Aufschlags auf einem Hindernis, der ebenfalls elastisch abgefangen wird.

Die erfindungsgemäße Presse hat gegenüber einer herkömmlichen hydropneumatischen Presse den Vorteil, dass der Krafthub sehr lang sein, im Extremfall sich über den gesamten Hub des Pressenstempels erstrecken kann.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Drehmomentwandler ein hydrodynamischer Wandler.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass kommerziell erhältliche Baugruppen zu verhältnismäßig günstigen Kosten verwendet werden können.

Weiter bevorzugt ist, wenn der Drehmomentwandler einen Wandlerbereich zwischen 2:1 und 5:1 aufweist.

Dieser Wertebereich hat sich bei Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehmomentwandler mit einer schaltbaren Wandlerüberbrückungskupplung versehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass handelsübliche, hydrodynamische Drehmomentwandler verwendet werden können, die nur eine Vorzugsrichtung der Drehung aufweisen. Für diese ist es zweckmäßig, beim Rückhub des Pressenstößels, d.h. beim Rücklauf der Spindel den Eingang und den Ausgang des Wandlers starr miteinander zu verbinden.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der Antriebsmotor einen Drehzahlregler und/oder einen Motorstromregler aufweisen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass mit sehr geringem Aufwand gleichwohl eine ausreichende Regelung des Antriebsmotors darge stellt werden kann, ohne dass ein teurer Servomotor mit Lagesensorik und Auswerteelektronik erforderlich ist.

Schließlich ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Antriebsmotor ein Asynchronmotor ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass relativ einfache und preisgünstig erhältliche Motoren verwendet werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine äußerst schematisierte Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Elektropresse;
2 in stark vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus 1, teilweise aufgebrochen.
In den 1 und 2 bezeichnet 10 insgesamt eine Elektropresse. Die Elektropresse 10 weist eine Grundplatte 12 auf, auf der sich in 1 ein Werkstückhalter 14 mit einem Werkstück 16 befindet.
Von der Grundplatte 12 steht nach oben eine Säule 18 ab. Oben an der Säule 18 befindet sich ein Antriebsmotor 20, darunter ein Drehmomentwandler 22, und wiederum darunter eine Spindel 24. Aus der Spindel 24 ragt nach unten ein Pressenstößel 26 heraus.
Die Elektropresse 10 weist eine vertikale Achse 28 auf.
In 2 ist oben links angedeutet, dass der Antriebsmotor 20 einen Drehzahlregler 30 und/oder einen Motorstromregler 32 aufweisen kann. Damit lässt sich der Antriebsmotor 20, der vorzugsweise ein Asynchronmotor ist, wahlweise in seiner Drehzahl und/oder in seinem Motorstrom regeln, womit eine Grobregelung für den Hub des Pressenstößels 26 darstellbar ist.
In 2 zeigt der aufgebrochen dargestellte Bereich am Ausgang des Antriebsmotors 20 eine sich nach unten erstreckende Ausgangswelle 40. Die Ausgangswelle 40 ist an eine Kupplung 42 angeschlossen, an deren Ausgang sich wiederum eine Übertragungsplatte 44 befindet. Die Übertragungsplatte 44 greift an einem hydrodynamischen Wandler 46 an. Der Wandler 46 weist eine Ausgangswelle 48 mit einem weiter unten liegenden verdickten Wellenabschnitt 50 auf. Letzterer ist in Lagern 52 im Gehäuse des Drehmomentwandlers 22 radial und/oder axial gelagert.
Der Wellenabschnitt 50 geht nach unten in eine Spindel mit einem Gewindeabschnitt 54 über. Dieser Gewindeabschnitt 54 greift weiter unten (nicht dargestellt) in eine drehfest gehal tene Mutter eines Schlittens, an dessen unterem Ende sich der Stößel 26 befindet.
Es ist leicht einzusehen, dass sich bei einem Rechtslauf bzw. einem Linkslauf der Ausgangswelle 40 und damit des Gewindeabschnitts 54 die drehfeste Mutter mit dem Schlitten des Stößels 26 nach unten bzw. nach oben bewegt.
Der Drehmomentwandler 22 weist eine (in der Fig. nicht dargestellte) Wandlerüberbrückungskupplung auf. Diese wird vorzugsweise beim Rücklauf des Pressenstößels 26 betätigt, weil handelsübliche hydrodynamische Wandler in der Regel nur eine Vorzugsrichtung der Drehung aufweisen. Deswegen ist eine starre Verbindung zwischen Wandlereingang (Übertragungsplatte 44) und Wandlerausgang (Ausgangswelle 48) erforderlich, wenn der Pressenstößel 26 zurückgefahren wird und der Gewindeabschnitt 54 seine Drehrichtung umkehrt.
Solange der Gewindeabschnitt 54 bzw. der Pressenstößel 26 leer laufen, dreht sich bei geschlossener Kupplung 42 die Ausgangswelle 40 gleichsinnig und mit der selben Drehzahl wie der Gewindeabschnitt 54. Wenn jedoch der Pressenstößel 26 in Folge eines mechanischen Widerstandes, beispielsweise in Folge eines Auftreffens auf ein nicht-nachgiebiges Werkstück, abgebremst wird, so bildet sich im hydrodynamischen Wandler 46 ein Schlupf aus, weil sich die Ausgangswelle 40 mit höherer Geschwindigkeit dreht als der Gewindeabschnitt 54. In Folge dessen vermindert sich die Hubgeschwindigkeit des Pressenstößels 26, und der Pressvorgang wird sanft verlangsamt. Dies ist einerseits für den eigentlichen Pressvorgang vorteilhaft, zum anderen wird dadurch aber auch die Gefahr vermindert, dass bei einem unbeab sichtigten Aufschlagen des Pressenstößels 26 auf ein Werkstück eine Beschädigung eintritt.

Claims

Elektropresse mit einem Antriebsmotor (20) und mit einer Spindel (24) zum Umsetzen der Rotationsbewegung des Antriebsmotors (20) in eine Hubbewegung eines Pressenstößels (26), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Antriebsmotor (20) und die Spindel (24) ein Drehmomentwandler (22) geschaltet ist.
Elektropresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (22) ein hydradynamischer Wandler ist.
Elektropresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, der Drehmomentwandler (22) einen Wandlerbereich zwischen 2:1 und 5:1 aufweist.
Elektropresse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (22) mit einer schaltbaren Wandlerüberbrückungskupplung versehen ist.
Elektropresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) einen Drehzahlregler (30) aufweist.
Elektropresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) einen Motorstromregler (32) aufweist.
Elektropresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) ein Asynchronmotor ist.