DE1513349A1 - Spindelpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse mit unmittelbar die Spindel antreibendem Elektromotor.

Während Spindelpressen bisher mit Reibsoheibenantrieben ausgestattet wurden, die auf Grund von Schlupf und Verschleiß einen erheblichen Teil der Antriebsenergie verzehrten, ist man in letzter Zeit zu Elektroantrieben übergegangen, bei denen der Motor entweder die Spindel unmittelbar oder über ein Getriebe antreibt. Hierdurch werden Verluste auf Grund von Schlupf weitgehend vermieden.

Diese Art der Ausbildung des Antriebs hat jedoch wesentliche Nachteile. Sie bestehen einmal darin, dass Asynchronmotore bei der Spindelpressen eigenen Betriebsweise, nämlich dem in ständiger Folge sich wiederholenden Anlaufen und Abbremsen, einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen, der grundsätzlich unter 50>a liegt. Die Verlustenergie wird im Läufer in Wärme umgesetzt. Bei einem Wirkungsgrad von 50>ΐ bedeutet das, dass die gleiche Energie, die vom Antrieb an das Schwungrad geliefert wird, auch im Läufer in ./arme umgesetzt wird. Es ist daher in den meisten Fällen unumgänglich, eine zusätzliche Kühlung vorzusehen. Es kommt hinzu, dass Asynchronmotoren während des Anlaufs einen hohen Strom aufnehmen, der wegen des großen Blindstromanteils wesentlich größer ist, als dies für die Erzeugung der gewünschten Energie notwendig wäre. Die dadurch hervorgerufene stoßartige Belastung des Netzes ist unerwünscht.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spindelpresse der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern,

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dass die bisher festzustellenden Mängel vermieden werden. Hierzu wird erfindungsgemliß vorgeschlagen, dass ein in seiner Drehzahl regelbarer Antriebsmotor Verwendung findet. Dieβ kann in der Weise erfolgen, dass der Antriebsmotor ein polumschaltbarer Asynchronmotor ist, dem die Polumschaltung bewirkende Schaltelemente vorgeschaltet sind. Der Motor wird •.;^;lhrend des Anlaufs, beginnend mit der größten Polzahl, in bestimmten Abstünden umgeschaltet. Obwohl bereits nach wenigen Spindelumdrehungen der Press- oder Schlagvorgang beginnt, steht dennoch ausreichend Zeit zur Vornahme mindestens einer Polumschaltung zur Verfügung. Bereits bei der nur in zwei dtufen erfolgenden Betriebsweise ist der Wirkungsgrad des Antriebs wesentlich verbessert. Wird nur eine Umschaltung τοπ der doppelten auf die einfache Polzahl vorgenommen, steigt der theoretische Wirkungsgrad bereits von 50;' auf 67/'. Bei mehreren Umschaltungen verbessert sich der Wirkungsgrad immer weiter. Im gleichen Maße v/ie der Wirkungsgrad zunimmt, nehmen die im Läufer erzeugte Wärme und der Anlaufstrom ab.

Jie zur Umschaltung der Ständerwicklung auf verschiedene Polzahlen verwendeten Schaltelemente können entweder Schaltschütze oder elektronische Schütze sein. Im letzteren i'alle ist die Verwendung von Ignitron- oder Siliziumstromtoren möglich. Der Vorteil der elektronischen Schütze besteht darin, dass sie masse- und tr'Agheitslos zu arbeiten vermögen.

Die Anzahl der Polumschaltungen kann im Hinblick auf die bei den Press- oder Schlagvorg^:'.ngen verfügbare Zeit nicht beliebig gesteigert werden. Immerhin stehen bei größeren und großen Pressen etwa 1-2 Sekunden Zeit zur Verfügung, wodurch sich drei- bis viermaliges Umschalten durchführen Ijlsst.

Die Anzahl der Umschaltimgen ist aber nicht nur durch die hierfür verfügbare Zeitspanne begrenzt, sondern auch dadurch, dass die Zahl der Wicklungen in dem betreffenden Motor häcafig

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aus konstruktiven Gründen beschränkt ist. Günstige Ergebnisse könntn deibjilb dadurch erzielt werden, dass nicht die Pol zahl, * sondern die frequenz des Speisestroms geändert wird. Zu diesem Zwedk kann dem Antriebemotor ein Frequenzwandler vorgeschaltet sein. Sine'derartige Anordnung geitattet es, die Drehzahl des Motors sowohl istufenloe eu verändern als auch auf einen bestimmten Wert einzustellen. Die stufenlose Änderung der Frequenz, wobei mit niedrigen Frequenzen begonnen wird, ergibt den besten Wirkungsgrad des Antriebs und die kleinsten Einschalt ströme*

Die veränderliche Frequenz kann entweder einem Generator oder einem Frequenzumformer mit Halbleitern, wie sie in letzter Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnen, entnommen werden.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Drehzahländerung des Spindelpressena.ntriebs ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, während des Rücklaufs des Pressenschlittene eine kleinere, beispielsweise die halbe Drehzahl einzustellen. Die ' Spindel der Presse wird dann nur bis zu dieser Drehzahl beschleunigt und die Verluste beim Abbremsen verringern sich dementsprechend, de. bei halber Drehzahl nur ein Viertel der Verluste gegenüber voller Drehzahl auftritt. Auch der Anlaufstrora wird verkleinert. Ist die Presse auf eine solche verkleinerte Eückhubgeschwindigkeit eingestellt, wird verhindert, dass der Schlitten beispielsweise unter der Wirkung des Hückpralls oder bei Vincentpressen durch sein Eigengewicht beim Hückgang eine größere als vorgesehene Geschwindigkeit erreicht. Wenn die Sohlittenjeschwindigkeit die am Ilotor eingestellte Drehzahl zu übersteigen sucht, wird der Ilotor zuu Ge-ierato^ und entwickelt ein kräftiges Bremnuoment.

Bin weiterer Vorteil, der d \rch die vorliegende Erfindung erzielt wird, besteht darin, dass die Energie auf einfach und sichere Weise dosiert werden kann. Die im Schwungrad aufge-

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speicherte Energie ist dem Quadrat der Drehzahl proportional,· v: Uhr end die Drehzahl wiederum der Frequenz proportional ist. -,urch die Einstellung der höchsten Drehzahl ist somit auch gleichzeitig die abgegebene Energie festgelegt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Abbildungen näher erll'.utert.

Es zeigt:

Pig. 1 eine Spindelpresse in scheinatischer Darstellung, eine sogenannte Vincentpresse, die von unten nach oben schlägt,

iig. 2 eine Spindelpresse üblicher Bauart,

Fig. '} ein Schaltbild für eine erste Ausfuhrungsform des erfindungsgem'ißen Spindelpressenantriebs,

i'ij. ; eine weitere Ausführungsform für die Schaltung des Antriebs,

Pi₁J. 5 eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Schaltung und

Flg. C eine insbesondere für schwere Pressen geeignete weitere Ausfiüirunjsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Icahrnen der Presse, in welchem ein ebenfalls rahnenfürui^er Schlitten 2 in senkrechter Eichtung geführt ist, mit 1 a.iregeben. In Schlitten 2 befestigt ist eine Gewindenutter 3, die mit einer Gewindespindel 4 in Eingriff steht. Die Spindel 4 ist an ihren unteren Ende in einem zntn Rahmen 1 jehör.enden kopfstück 5 und an ihrem oberen Ende in einem Halsla^er 5 drehbar gelagert. Die Spindel ist bei 7 an die mit S bezeichnete Hotorv/elle angeflanscht. Der Antriebsmotor seiest ist mit 3 bezeichnet. Der ilotor 9 und die züge-

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hörigen Schaltelemente werden in den Figuren 3-5 näher "beschrieben.

Die in Pig. 2 dargestellte Presse unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass in dem mit 21 bezeichneten Rahmen ein, beim Abwärtshub den Pressvorgang vollziehender Schlitten 22 geführt ist. Im Schlitten ist eine Gewindemutter befestigt, in die die Spindel 24 eingreift. Die Spindel 24 ist .im Kopfstück 26 des Rahmens 21 im Lager 27 drehbar und trägt eine mit ihr fest verbundene Schwungmasse 28. Bei 29 ist die Spindel an die Antriebswelle des Hotors 30 angeflanscht.

Der ilotor 9 bzw. 30 kann gemäß Fig. 3 als polumschaltbarer Asynchronmotor ausgebildet sein, bei dem die Umschaltung der Polgruppen mit Hilfe von Schaltschützen 3.1 erfolgt. Mit den Schützen 31 verbunden ist eine Programmsteuerung 32, die für die Polumschaltung innerhalb der verfügbaren Zeit während des Arbeitshubes bzw. für die Einschaltung der beim Rückhub gewünschten Polgruppe sorgt.

Gemäß Fig. 4 können als Schaltelemente für den polumschaltbaren Antriebsmotor 9, 30 auch elektronische Schützen 33 verwendet werden, die wiederum mit einer Programmsteuerung 34 in Verbindung stehen. Diese Schaltung eignet sich insbesondere für solche Ilasciiinen, boi denen nur kurze Schaltzeiten zur Verfügung stehen. Die elektronischen Schütze oder Schaltelemente 33 können aus einem Ignitron- oder Siliziumstromtor bestehen.

üine weitere, abgewandelte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung igt in Fig. 5 wiedergegeben. Hierbei wird ein Frequenzwandler 35 dem ohne Polumschaltung ausgeführten Motor 36 vorgeschaltet. Der Preciuenzwandler wird durch eine Programmsteuerung 37 beeinflusst und dadurch in seiner Drehzahl festgelegt. Der Frequenzwandler kann entweder mit einem Quecksilberdampfgleichrichter oder Siliziumstromtoren versehen sein. Die in der Schaltung nach

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Fig. 5 dargestellte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass
keine mechanisch bewegten Teile vorhanden sind und der Frequenzwandler eine gute Regelbarkeit ermöglicht.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 6 schließlich ist der Antrieb ein Gleichstrommotor 38, der von einem aus Motor und G_enerator bestehenden Leonard-Satz betrieben wird. Durch ein· Programmsteuerung des Generators des Leonard-Satzes kann eine Drehzahlregelung des Motors 38 bewirkt werden.

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Claims (1)

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