DE10349758B3 - Vertical drive device for reciprocation of machine element e.g. for press die or parts transfer device in multi-stage press, using hydraulic displacement machine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung, insbesondere eine Vertikalantriebseinrichtung.The The invention relates to a drive device, in particular a vertical drive device.
In der Technik existieren Anwendungen, bei denen Maschinenelemente entlang eines vorgegebenen geradlinigen oder krummlinigen Wegs hin und her zu bewegen sind, wobei an dem betreffenden Maschinenelement entlang des Wegs eine mehr oder weniger konstante Kraft angreift. Entsprechendes gilt bei hin- und hergehenden Drehbewegungen hinsichtlich angreifender Drehmomente. Solches ist beispielsweise und insbeson dere bei Antriebseinrichtungen der Fall, die permanent der Gewichtskraft eines anzutreibenden Maschinenelements ausgesetzt sind. Z.B. ist dies bei Pressen, an den Pressenstößeln oder auch an Transfereinrichtungen für den Teiletransfer der Fall. Wird beispielsweise ein Pressenstößel oder ein sonstiges Maschinenelement von einer Antriebseinrichtung auf und ab bewegt, muss die von dem Maschinenelement ausgehende Gewichtskraft von dem Antrieb permanent aufgebracht werden. Es können deshalb Gewichtsausgleichseinrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise in Form von Pneumatikzylindern, die ggf. an einen Windkessel angeschlossen werden. Die Pneumatikzylinder stehen dann unter einem im Wesentlichen konstanten Innendruck und erzeugen somit eine die Gewichtskraft kompensierende, im Wesentlichen konstante Kraft.In The technology exists applications where machine elements along a given rectilinear or curvilinear path and to be moved, wherein on the relevant machine element along the way a more or less constant force attacks. The same applies to reciprocating rotational movements in terms attacking torques. Such is, for example, and in particular in drive devices of the case, the permanent weight are exposed to a driven machine element. For example, is this in presses, on the press rams or on transfer devices for the Share transfer the case. For example, if a press ram or another machine element of a drive device and moved from, must be the starting from the machine element weight be permanently applied by the drive. It can therefore Weight compensation devices are provided, for example in the form of pneumatic cylinders, possibly connected to a wind boiler become. The pneumatic cylinders are then under a substantially constant internal pressure and thus create a the weight compensating, substantially constant force.
Dazu
ist aus der
Solche Gewichtsausgleichseinrichtungen haben jedoch eine erhebliche Bauhöhe. Wird als Gewichtsausgleich ein Pneumatikzylinder verwendet, benötigt dieser im ausgefahrenen Zustand mehr als die doppelte Hubmenge als Platzbedarf für die Kolbenstange und den Zylinder. Zusätzlich ist Platz für einen Windkessel erforderlich. Der Platzbedarf ist dabei unabhängig von der Größe der zu überwindenden Kraft in Vertikalrichtung nur von der Hublänge abhängig. Selbst wenn nicht allzu große Gewichtskräfte zu kompensieren sind und deshalb mit relativ schlanken Zylindern gearbeitet werden kann, ergeben sich die genannten großen Bauhöhen.Such Weight compensation devices, however, have a considerable height. Becomes As a weight compensation used a pneumatic cylinder, this requires in the extended state more than twice the amount of lifting space required for the Piston rod and the cylinder. There is also room for one Windkessel required. The space requirement is independent of the size of the force to be overcome in vertical direction depends only on the stroke length. Even if not too size weight forces are to be compensated and therefore with relatively slim cylinders can be worked, resulting in the aforementioned large heights.
Darüber hinaus stellen unter permanentem Druck stehende Pneumatikzylinder eine erhebliche Gefahr dar. Reißen oder brechen die Kolbenstangen wird der Kolben gegen das obere Ende des Pneumatikzylinders geschossen, was zerstörerische Folgen haben kann.Furthermore put under permanent pressure pneumatic cylinder one considerable danger. Tearing or breaking the piston rods, the piston is against the top end shot of the pneumatic cylinder, which can have devastating consequences.
Der Verzicht auf eine Gewichtsausgleichseinrichtung ist jedoch in vielen Fällen nicht möglich. Der zur Positionierung dienende steuerbare Antriebsmotor des betreffenden Maschinenelements müsste dann nicht nur die zum Antrieb des Maschinenelements notwendige Kraft sondern zusätzlich noch die zur Überwindung seiner Gewichtskraft erforderliche Kraft aufbringen. Eine erhebliche Überdimensionierung des Antriebsmotors wäre die Folge.Of the However, dispensing with a weight balancing device is in many make not possible. Of the for positioning serving controllable drive motor of the relevant Machine element would have then not only necessary for driving the machine element Power but in addition the overcoming Apply his required force of gravity. A considerable oversizing of the drive motor would be the episode.
Aus
der
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung zu schaffen, die bei geringem Aufwand einen niedrigen Platzbedarf, insbesondere eine geringe Bauhöhe aufweist.From that Based on the object of the invention, a drive device to create, with low effort a low space requirement, especially a low height having.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is performed by a drive device with the features of Patent claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung weist einen steuerbaren Antriebsmotor, der mit dem anzutreibenden Maschinenelement über ein Getriebemittel verbunden ist, und eine leistungsumkehrbare hydraulische Verdrängermaschine auf, deren Abtriebswelle direkt oder über ein Getriebemittel mit dem zu bewegenden Maschinenelement verbunden ist. Die Verdrängermaschine ist insoweit leistungsumkehrbar, als sie sowohl als Motor als auch als Pumpe arbeiten kann. Es kann beispielsweise eine als Zahnradpumpe, als Flügelzahnpumpe, als Kolbenpumpe oder anderweitig ausgebildete Verdrängermaschine zur Anwendung kommen. Diese ist durch eine Druckspeichereinrichtung in einer Drehrichtung gewissermaßen vorgespannt. Sie erzeugt ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment, das zum Ausgleich der an dem Maschinenelement angreifenden Gewichtskraft genutzt werden kann. Die Bauhöhe einer solchen Anordnung ist äußerst gering. Sie muss nicht wesentlich größer sein als der zu durchlaufende Vertikalhub. Dabei empfiehlt sich die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung an Pressen insbesondere zum Einbau an solchen Stellen, die in der Nähe der Pressenkopfstücke anzuordnen sind. Durch die Vermeidung von langen, nach oben ragenden Pneumatikzylindern kann die Hallendecke unmittelbar über den Pressenkopfstücken angeordnet werden. Je nach Bedarf ist es somit möglich, relativ große Pressen in vergleichsweise niedrigen Hallen aufzustellen. Insgesamt wird das am Aufstellort der Pressen zur Verfügung stehende Volumen besser ausgenutzt.The drive device according to the invention has a controllable drive motor, which is connected to the machine element to be driven via a gear means, and a power reversible hydraulic displacement machine whose output shaft is connected directly or via a gear means with the machine element to be moved. The displacement machine is so far reversible in terms of performance, as they can work both as a motor and as a pump. It may, for example, be used as a gear pump, as a vane pump, as a piston pump or otherwise designed displacement machine. This is biased by a pressure storage device in a direction of rotation in a sense. It generates a substantially constant torque that can be used to compensate for the force acting on the machine element weight. The height of such an arrangement is extremely low. It does not have to be much larger than the vertical stroke to be traversed. In this case, the drive device according to the invention is recommended for presses in particular for installation at such locations, which are to be arranged in the vicinity of the press head pieces. By avoiding long, upstanding pneumatic cylinders, the hall ceiling can be placed directly over the press head pieces. Depending on requirements, it is thus possible, relatively large esser presses in relatively low halls set up. Overall, the available at the site of the presses volume is better utilized.
Es ist möglich, als Verdrängermaschine so genannte Hydromotoren einzusetzen, die mit hohen Öldrücken oberhalb 100 bar arbeiten. Es wird dabei eine so hohe Energiedichte erreicht, dass die Verdrängermaschine ein geringeres Volumen aufweist, als der steuerbare Antriebsmotor, der beispielsweise als Servomotor ausgebildet ist. Damit ergibt sich ein niedriger Platzbedarf. Auch sind die bewegten Ölmengen gering, so dass der erforderliche Hydrospeicher klein ausgebildet werden kann. Außerdem kann der Hydrospeicher in der Nähe der Verdrängermaschine flexibel, d.h. sowohl ober- als unterhalb als auch neben dieser angeordnet werden.It is possible, as a displacement machine to use so-called hydraulic motors, with high oil pressures above 100 bar work. It is thereby achieved such a high energy density, that the displacement machine has a smaller volume than the controllable drive motor, which is designed for example as a servomotor. This results a low space requirement. Also, the moving oil quantities low, so that the required hydraulic accumulator designed small can be. Furthermore can close the hydraulic accumulator the displacer machine flexible, i. both above and below and next to it to be ordered.
Noch weniger kritisch ist die Anordnung eines mit dem Niederdruckanschluss der Verdrängermaschine verbundenen drucklosen Behälters, der lediglich dazu dient, dass bei einem Arbeitshub durch die Verdrängermaschine hin und her laufende Öl temporär aufzunehmen.Yet less critical is the arrangement of one with the low pressure port the displacer machine connected unpressurised container, the only serves that during a power stroke by the displacement machine Temporarily absorb back and forth running oil.
Die Druckspeichereinrichtung ist vorzugsweise über eine Druckzuleitung mit einer Nachfülleinrichtung verbunden, zu der eine Druckquelle gehört. Es genügt wenn deren Fördervermögen etwas größer ist als die Leckrate der Verdrängermaschine. Die Nachfülleinrichtung dient lediglich dem Ausgleich des Leckstroms und etwaiger Differenzen zwischen der in einer Drehrichtung aufgenommenen und in anderer Drehrichtung geförderten Ölmenge. Ergänzend kann die Nachfülleinrichtung beispielsweise zur Änderung des Drucks in der Druckspeichereinrichtung dienen, um beispielsweise die von der Verdrängermaschine aufgebrachte Vorspannkraft zu ändern. Eine Füllstandsüberwachungseinrichtung und/oder eine Drucküberwachungseinrichtung können optional vorgesehen werden. Sie erhöhen den Komfort der Antriebseinrichtung.The Pressure accumulator device is preferably via a pressure supply line with a refilling device connected to which a pressure source belongs. It is sufficient if their funding assets something is larger as the leak rate of the positive displacement machine. The refill device only serves to balance the leakage current and any differences between the recorded in one direction of rotation and in another direction subsidized amount of oil. additional Can the refill for example, to change the Pressure in the pressure storage device serve, for example that applied by the positive displacement machine Preload force to change. A level monitoring device and / or a pressure monitoring device can optionally be provided. They increase the comfort of the drive device.
Die Verdrängermaschine ist eine drehende Maschine, die zu einem geringen Platzbedarf führt. Sie ist mit dem Maschinenelement über ein die Drehbewegung in eine Linearbewegung umsetzendes Getriebe verbunden, das vorzugsweise nicht selbstsperrend ausgebildet ist und eine niedrige Bauhöhe gestattet. Während ein Zahnstangenantrieb wie ein Pneumatik zylinder wieder zu erhöhter Bauhöhe führen würde, werden insbesondere Zugmittelgetriebe, wie beispielsweise Zahnriemengetriebe, Kettengetriebe, Seilgetriebe, Bandumlaufgetriebe und ähnliches, als vorteilhaft angesehen. Diese gestatten besonders platzsparende und kompakte Bauformen.The displacement is a rotating machine that leads to a small footprint. she is over with the machine element a the rotary motion in a linear motion converting gear connected, which is preferably not self-locking and a low height allowed. While a rack and pinion drive as a pneumatic cylinder would again lead to increased height, be In particular traction mechanism, such as toothed belt transmission, Chain transmission, cable transmission, belt transmission and the like, considered advantageous. These allow particularly space-saving and compact designs.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der Zeichnung oder der Figurenbeschreibung oder Ansprüchen zu entnehmen.Further Details of the invention are the drawings or the description of the figures or claims refer to.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing are embodiments of Invention illustrated. Show it:
In
Um
die Schlitten
In
Der
Hydraulikmotor
Die
Antriebseinrichtung
An dem
Schlitten
On the sledge
Wird
der Schlitten aus einer unteren Position in eine obere Position
gefahren, wird diese Hebebewegung von dem Hydraulikmotor
An
sich ist keine zusätzliche
Einleitung von Hydraulikfluid in das System erforderlich. Die Nachfülleinrichtung
Während der
Antriebsmotor
While the drive motor
Eine
weiter abgewandelte Ausführungsform veranschaulicht
Der
Hub einer auszugleichenden Masse wird z.B. durch einen Zahnriemen
Das
Hydrauliköl
fließt über den
Hydromotor zwischen einem drucklosen Sammelbehälter
Durch die hohe Energiedichte der Hydraulik ist der Hydromotor für den Gewichtsausgleich deutlich kleiner als der Servomotor des Antriebs. Die bewegten Ölmengen sind gering. Der Hydrospeicher ist klein. Hydromotor und Speicher sind nicht nur platzsparender sondern können auch flexibler angeordnet werden als ein Pneumatikzylinder.By The high energy density of the hydraulics is the hydromotor for weight balance significantly smaller than the servomotor of the drive. The moving oil quantities are low. The hydraulic accumulator is small. Hydraulic motor and storage are not only space-saving but can also be arranged more flexibly as a pneumatic cylinder.
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DE2003149758 DE10349758B3 (en) | 2003-10-24 | 2003-10-24 | Vertical drive device for reciprocation of machine element e.g. for press die or parts transfer device in multi-stage press, using hydraulic displacement machine |
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- 2003-10-24 DE DE2003149758 patent/DE10349758B3/en not_active Expired - Fee Related
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