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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Umformpresse
mit einem Planetenradgetriebe, das zwischen einem Schwungrad und
einem Pressenstößel angeordnet
ist und mit einem Zusatzantrieb, der mit dem Planetenradgetriebe
verbunden ist, und ein Schneckenradgetriebe aufweist.
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Umformpressen,
wie sie z.B. in der Blechbearbeitung verwendet werden, weisen in
der Regel einen großen
Hub auf. Dabei ist der Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels durch
die Auslegung der Schubkurbel fest vorgegeben. Zu Beginn eines Arbeitsvorgangs
trifft der Pressenstößel mit
relativ großer
Geschwindigkeit auf ein Unterwerkzeug. Daraus ergeben sich erhebliche
Stoßbelastungen
für Werkzeug
und Maschine sowie ein hohe Lärmemission. Diese
Stoßbelastung
setzt häufig
der möglichen
Prozessgeschwindigkeit eine Obergrenze.
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Um
die Produktivität
einer entsprechenden Umformpresse zu erhöhen, wird der Geschwindigkeitsverlauf
der Stößelgeschwindigkeit
des Pressenstößels über einen
gesamten Hubzyklus modifiziert, derart, daß der Pressenstößel einen
beschleunigten Leerhub abwärts,
eine in der Geschwindigkeit reduzierte Schließbewegung des Werkzeugs und
einen beschleunigten Rückhub
ausführt.
Derartige Modifikationen des Geschwindigkeitsverlaufs der Stößelgeschwindigkeit
des Pressenstößels werden
bei herkömmlichen
Pressen durch mehrgliedrige Koppelgetriebe erreicht. Diese Koppelgetriebe
haben jedoch einen verhältnismäßig großen Raumbedarf,
neigen zu Stoßerscheinungen
beim Spieldurchlauf in Gelenken und haben eine verhältnismäßig geringe
statische Steifigkeit.
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Für die Realisierung
unterschiedlicher Geschwindigkeitsprofile für die Geschwindigkeit des Pressenstößels ist
es bekannt, dem Hauptantrieb für den
Pressenstößel (im
allgemeinen ein Schwungradantrieb mit anschließendem Getriebe) einen Zusatzantrieb
zu überlagern,
so daß eine
hohe Variabilität des
Geschwindigkeitsverlaufs für
den Pressenstößel ermöglicht wird.
Eine derartige Lösung
ist z.B. aus der
DE
40 04 290 A1 bekannt. Hierbei wird die Zusatzantriebsenergie über ein
Dreiwellenplanetenradgeetriebe als Summiergetriebe eingeleitet.
Bei dieser Lösung
wird eine dem Schwungradantrieb nachgeschaltete Eingangswelle als
Primärantrieb
verwendet, und es wird eines der drei Getriebeelemente des Planetenradgetriebes
als Eingangselement mit einem Servomotor beschaltet, so daß der Abtrieb
des Planetenradgetriebes mit einer modifizierten Drehzahl erfolgt.
Hierbei schließt
sich an das Planetenradgetriebe zumeist ein mit der Abtriebswelle
desselben verbundenes Stirnradgetriebe und ein konventioneller Schubkurbelantrieb
für den
Antrieb des Pressenstößels an.
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Eine
Antriebsvorrichtung für
eine Umformpresse mit einem Planetenradgetriebe der eingangs genannten
Art ist aus der
DE
1 96 40 439 C1 bekannt. Bei dieser Antriebsvorrichtung
wird die Antriebsbewegung des Pressenstößels kurbelwellenfrei unmittelbar
von einem mit dem Planetenradgetriebe gekoppelten Exzenterkörper abgeleitet.
Der Primärantrieb
wird durch einen Schwungradantrieb gebildet, der über ein Übersetzungsgetriebe
aus einer oder mehreren Zahnradstufen mit dem Planetenradgetriebe
verbunden ist. Zur Modifikation der Drehzahl über einem Pressenhub ist ein
selbsthemmender Schneckentrieb vorgesehen, der auf das Ringrad des Planetenradgetriebes
wirkt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung
für eine
Umformpresse mit einem Planetenradgetriebe der eingangs genannten
Art zu schaffen, die einen kompakten Aufbau aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Antriebsvorrichtung für
eine Umformpresse der eingangs genannten Art, wobei das Schwungrad
direkt mit dem Planetenradgetriebe verbindbar ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad koaxial mit dem Planetenradgetriebe angeordnet.
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In
bevorzugter Weise verbindet eine schaltbare Kupplungs/Bremseinrichtung
das Schwungrad direkt mit dem Planetenradgetriebe. Die Kupplungs/Bremseinrichtung
ist koaxial mit dem Planetenradgetriebe angeordnet. Das Schwungrad
ist direkt über
die Kupplungs/Bremseinrichtung fest bremsbar.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad mit einem Sonnenrad des Planetenradgetriebes
verbindbar. Das Schneckenradgetriebe des Zusatz antriebs ist direkt
mit einem Ringrad des Planetenradgetriebes verbunden. Der Pressenstößel ist
mit einem Planetenträger
des Planetenradgetriebes verbunden.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad mit einem Hauptantrieb antriebsverbunden.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
der beigefügten
Zeichnung näher
beschrieben und erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Antriebsvorrichtung
für eine
Umformpresse gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform.
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Die
Figur zeigt eine Antriebsvorrichtung für eine Umformpresse mit einem
Hauptantrieb 1, der mit einem Schwungrad 2 antriebsverbunden
ist. Wie schematisch dargestellt, ist das Schwungrad 2 drehbar
an einem stationären
Gestell 8 gelagert. Ein Planetenradgetriebe 5 ist
als Umlaufrädergetriebe
im Dreiwellenbetrieb ebenfalls an dem stationären Gestell 8 gelagert.
Wie in dem Ausführungsbeispiel
gezeigt, ist ein Abtriebsritzel 6 vorgesehen, das mit einem
(nicht gezeigten) Pressenstößel der
Umformpresse verbunden ist. Das Abtriebsritzel 6 ist mit
dem Leistungsausgang des Planetenradgetriebes 5 verbunden.
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Das
Planetenradgetriebe 5 besteht im Wesentlichen aus dem Sonnenrad 5a,
einem Planetenträger 5b und
einem Ringrad 5c. Der Planetenträger 5b lagert eine
Mehrzahl von Planetenrädern,
die in Kämmeingriff
mit dem Sonnenrad 5a und dem Ringrad 5c sind.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist
der Leistungsausgang des Planetenradgetriebes mit dem Planetenträger 5b verbunden,
so dass das Ausgangsritzel 6 koaxial mit dem Planetenträger 5b angeordnet
und mit diesem drehfest verbunden ist.
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Der
Leistungseingang des Planetenradgetriebes 5 des gezeigten
Ausführungsbeispiels
ist direkt mit dem Sonnenrad 5a verbunden, wobei eine Kupplungs/Bremseinrichtung 3 vorgesehen
ist, um das Schwungrad mit dem Sonnenrad 5a, d.h. mit der Sonnenradachse,
direkt zu verbinden. In einer ersten Schaltstellung der Kupplungs/Bremseinrichtung 3 wird
die Sonnenradachse direkt mit dem Schwungrad 2 drehfest
verbunden. Das Schwungrad 2 ist somit koaxial zu der Sonnenradachse
angeordnet und gelagert. Mit der Kupplungs/Bremseinrichtung in der genannten
ersten Schaltstellung dreht das Sonnenrad 5a und das Schwungrad 2 mit
derselben Drehzahl.
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In
einer zweiten Schaltstellung der Kupplungs/Bremseinrichtung 3 wird
die Sonnenradachse gegen das stationäre Gestell 8 festgebremst.
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Zur
Modifizierung der Antriebsdrehzahl der Umformpresse durch Überlagerung
einer zweiten Antriebsdrehzahl mit der Antriebsdrehzahl des Hauptantriebs 1 ist
ein Zusatzantrieb 4 vorgesehen. Der Zusatzantrieb 4 weist
einen Schneckenantrieb 9 auf, der mit dem Ringrad 5c des
Planetenradgetriebes 5 verbunden ist. Der Schneckenantrieb 9 ist
als selbsthemmender Schneckenantrieb ausgelegt, so dass das Ringrad 5c des
Planetenradgetriebes 5 bezüglich des stationären Trägers 8 festgehalten
wird, wenn der Zusatzantrieb 4 abgeschaltet bzw. energielos
ist. Wird der Zusatzantrieb betätigt,
so überlagern sich
die Antriebsdrehzahlen des Hauptantriebs und des Zusatzantriebs
zu einer Antriebsdrehzahl des Abtriebsritzels 6.
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Das
Schneckenrad 9a (schematisch in der Figur dargestellt)
des Schneckenantriebs 9 ist umlaufend an der äußeren Umfangsfläche des
Ringrades 5c ausgebildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Schneckenrad 9a integral
mit dem Ringrad 5c ausgebildet. Diese Anordnung ermöglicht einen
besonders kompakten Aufbau. Die Schnecke 9b des Schneckenantriebs 9 erstreckt
sich im Wesentlichen tangential zum Ringrad 5c und ist
mit dem Schneckenrad 9a im Eingriff.
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Im
Betrieb der Antriebsvorrichtung wird die erste Antriebsdrehzahl
des Hauptantriebs 1 und die zweite Drehzahl des Zusatzantriebs 4 überlagert,
wobei primär
der Schneckenantrieb in die Richtung dreht, in die das auf ihn über das
Planetenradgetriebe wirkende Abtriebsmoment wirkt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
bedeutet dies, dass die zweite Antriebsdrehzahl gegensinnig zur
ersten Antriebsdrehzahl ist. Da das Schneckenradgetriebe selbsthemmend
ist, muss nur das Reibmoment des Schneckenradgetriebes vom Zusatzantriebe
aufgebracht werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, den
Zusatzantrieb zur Geschwindigkeitserhöhung oder -reduzierung während des
Leerwegs einzusetzen.
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Ein
Zusatzantrieb mit einem Schneckengetriebe, das im Wesentlichen direkt
auf das Ringrad 5c des Planetenradgetriebes 5 wirkt,
erlaubt einen kompakten Aufbau der Antriebsvorrichtung. Dieser kompakte
Aufbau wird ergänzt
durch ein Schwungrad 2, das direkt mit dem Planetenradgetriebe
verbindbar ist. Dadurch wird eine kompakte Antriebseinheit geschaffen,
die als Antriebsmodul für
verschiedene Typen von Umformpressen verwendet werden kann. Beim
Hauptantrieb sowie beim Zusatzantrieb können bekannterweise hydraulische
oder elektrische Motoren verwendet werden. Durch die koaxiale Anordnung
des Schwungrades auf der Eingangsachse des Planetenradgetriebes
ist eine integrierte Bauweise der Antriebsvorrichtung möglich, wobei
die Übertragungsteile
zwischen dem Schwungrad und dem Getriebe im Wesentlichen auf die
Kupplungs/Bremseinrichtung 3 reduziert werden kann, derart,
daß ein kompakter
und steifer Aufbau realisiert wird, der eine geringe Störanfälligkeit
bezüglich
unerwünschter Schwingungen
und Vibrationen aufweist.
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Das
gezeigte Ausführungsbeispiel
lehrt eine Antriebsvorrichtung für
eine Umformpresse, bei dem die Produktivität gesteigert werden kann, indem
die Hubzahl durch Erhöhung
der Stößelgeschwindigkeit über den
Leer weg erhöht
wird. Zur Erhöhung
der Hubzahl wird zum Zeitpunkt des Auftreffens von Oberwerkzeug
auf ein Unterwerkzeug die Stößelgeschwindigkeit
kurzzeitig auf ein für
die Umformung übliches
Maß verringert.
Die kompakte Bauform der Antriebsvorrichtung erlaubt es, in einfacher
Weise die Antriebseinheit als Modul in einem Baukastensystem bereitzustellen.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist
der Leistungsbedarf für
den Zusatzantrieb im Vergleich zur Hauptantriebsleistung gering.
Eine Energierückgewinnung,
z.B. beim Bremsvorgang oder die Entnahme der zweiten Antriebsenergie
aus dem Hauptspeicher bzw. einem anlageneigenen Speicher ist möglich.
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Das
Ausführungsbeispiel
zeigt eine Antriebsvorrichtung für
eine Umformpresse mit einem Planetenradgetriebe 5 und einem
Zusatzantrieb 4, der ein Schneckenradgetriebe 9 aufweist,
wobei das Schwungrad 2 direkt mit dem Planetenradgetriebe 5 verbindbar
ist. Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel
eine Antriebsvorrichtung für
eine Umformpresse mit einem Planetenradgetriebe 5, das
zwischen einem Schwungrad 2 und einem Pressenstößel angeordnet
ist, und mit einem Zusatzantrieb 4, der mit dem Planetenradgetriebe 5 verbunden
ist und ein Schneckenradgetriebe 9 aufweist, wobei das Schwungrad 2 direkt
mit dem Planetenradgetriebe 5 verbindbar ist.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad 2 koaxial mit dem Planetenradgetriebe 5 angeordnet.
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In
bevorzugter Weise verbindet eine schaltbare Kupplungs/Bremseinrichtung 3 das
Schwungrad 2 direkt mit dem Planetenradgetriebe 5.
Die Kupplungs/Bremseinrichtung 3 ist koaxial mit dem Planetenradgetriebe
angeordnet. Das Schwungrad 2 ist direkt über die
Kupplungs/Bremseinrichtung 3 fest bremsbar.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad 2 mit einem Sonnenrad des Planetenradgetriebes 5 verbindbar.
Das Schneckenradgetriebe 9 des Zusatzantriebs 4 ist
direkt mit einem Ringrad 5c des Planetenradgetriebes 5 verbunden.
Der Pressenstößel ist
mit einem Planetenträger 5b des
Planetenradgetriebes 5 verbunden. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Schwungrad 2 mit einem Hauptantrieb 1 antriebsverbunden.