DE19640439C1

DE19640439C1 - Drive mechanism for press ram of metal-forming press

Info

Publication number: DE19640439C1
Application number: DE1996140439
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Hupfer; Hans-Georg Dr Ing Schuetz; Jens Dipl Ing Ullrich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: EP0834359A3; EP0834359A2

Abstract

The drive movement of the press ram (7) is derived without a crank shaft directly from an eccentric body (5) in the form of an eccentric disc connected to the planetary wheel gear (1-4). A gear element (3,4) of the planetary wheel gear is connected to the eccentric body which supports at least one coupling element (6) for driving the press ram. The eccentric disc is connected to the planetary wheel support (4) or an annular wheel (3) of the planetary wheel gear which has an extra drive (11,12) for varying the speed of the press ram.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Pres senstößel einer Umformpresse nach dem Oberbegriff des Anspru ches 1.The invention relates to a drive device for a pres ram of a forming press according to the preamble of claim ches 1.

Stößelantriebe für mechanische Pressen, insbesondere Umform pressen, wie sie z. B. bei der Blechbearbeitung (z. B. als Karos seriepressen) verwendet werden und die vielfach (auch aufgrund der Werkstückgeometrie) einen großen Hub aufweisen, weisen eine oder mehrere parallel angeordnete Schubkurbeln auf. Dabei ist ein Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels durch die Schub kurbel fest vorgegeben.Ram drives for mechanical presses, especially forming press how z. B. in sheet metal processing (z. B. as checks series presses) are used and the many (also due to the workpiece geometry) have a large stroke, have a or several thrust cranks arranged in parallel. It is a speed profile of the press ram through the thrust crank fixed.

Zu Beginn eines Arbeitsvorganges trifft der Stößel mit großer Geschwindigkeit (je nach Hubzahl und Größe des Arbeitsweges) auf ein Unterwerkzeug, woraus erhebliche Stoßbelastungen für Werkzeug und Maschine sowie Lärmemissionen resultieren. Diese Stoßbelastungen setzen häufig der möglichen Arbeitsgeschwindig keit eine Obergrenze.At the start of a working process, the ram hits with a large one Speed (depending on the number of strokes and the size of the commute) on a lower tool, which results in considerable shock loads for Tool and machine as well as noise emissions result. This Shock loads often set the possible work speed an upper limit.

Um die Produktivität derartiger Umformpressen zu erhöhen, ist es erwünscht, eine Modifikation des Geschwindigkeitsverlaufes der Stößelgeschwindigkeit des Pressenstößels in einfacher Weise zu realisieren derart, daß der Pressenstößel einen beschleunig ten Leerhub abwärts, eine in der Geschwindigkeit reduzierte Schließbewegung des Werkzeuges und einen beschleunigten Rückhub realisiert.In order to increase the productivity of such forming presses it is desirable to modify the speed curve the ram speed of the press ram in a simple manner to be realized in such a way that the press ram accelerates idle stroke down, a reduced speed Closing movement of the tool and an accelerated return stroke realized.

Derartige Modifikationen des Geschwindigkeitsverlaufes der Stö ßelgeschwindigkeit des Pressenstößels werden in herkömmlicher Weise durch mehrgliedrige Koppelgetriebe erreicht. Diese haben jedoch einen verhältnismäßig großen Raumbedarf, neigen zu Stoß erscheinungen beim Spieldurchlauf in Gelenken und haben eine verhältnismäßig geringe statische Steifigkeit.Such modifications of the speed curve of the interference The tappet speed of the press ram is more conventional Achieved by multi-link coupling gear. Have this however, a relatively large space requirement, tend to bump appearances when playing in joints and have one relatively low static rigidity.

Aus der EP 644 805 A1 ist es bekannt, durch ein Umlaufräderge triebe eine kinematische Bewegungsablaufkurve der Kurbelbahn in Form einer Hypozykloide zu erreichen. Derartige Lösungen haben den Nachteil, daß der Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstö ßels durch die konstruktive Lösung jeweils fest vorgegeben ist und nicht an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepaßt werden kann, so daß eine optimale Geschwindigkeitssteuerung des Pres senstößels auf diese Weise nicht erreichbar ist.From EP 644 805 A1 it is known to use a planetary gear wheel drive a kinematic motion curve of the crank track in Achieve form of a hypocycloid. Have such solutions the disadvantage that the speed curve of the press disruption ßels is always predetermined by the constructive solution and not be adapted to the respective processing task can, so that an optimal speed control of the Pres ram cannot be reached in this way.

Überdies sind solche Antriebsvorrichtungen für Umformpressen nicht in der erwünschten Weise kompakt und platzsparend.In addition, such drive devices for forming presses not compact and space-saving in the desired manner.

Für die Realisierung unterschiedlicher Geschwindigkeitsprofile für die Geschwindigkeit des Pressenstößels ist es in jüngerer Zeit auch bekannt geworden, dem Hauptantrieb für den Pressen stößel, im allgemeinen ein Schwungrad-Antrieb mit anschlie ßendem Getriebe, einen Zusatzantrieb zu überlagern, so daß eine hohe Variabilität des Geschwindigkeitsverlaufes für den Pres senstößel ermöglicht wird. Eine solche Lösung ist z. B. aus der DE 40 04 290 A1 bekannt. Hierbei wird die Zusatzantriebsenergie über ein Dreiwellenplanetenradgetriebe als Summiergetriebe ein geleitet. Auch bei dieser Lösung wird eine dem Schwungrad-Antrieb nachgeschaltete Eingangswelle als Primärantrieb verwen det und es wird eines der drei Getriebeelemente eines Planeten radgetriebes als Eingangselement mit einem Servomotor beschal tet, zum Abtrieb von dem Planetenradgetriebe mit modifizierter Drehzahl. Hierbei schließt sich an das Planetenradgetriebe zu meist ein mit der Abtriebswelle desselben verbundenes Stirnrad getriebe und ein konventioneller Schubkurbelantrieb für den An trieb des Pressenstößels ab.For the realization of different speed profiles for the speed of the press ram it is younger Time also became known, the main drive for the presses tappet, generally a flywheel drive with connect ßendes transmission, an auxiliary drive so that a high variability of the speed curve for the Pres ram is enabled. Such a solution is e.g. B. from the DE 40 04 290 A1 known. Here the additional drive energy via a three-shaft planetary gear as a summing gear headed. This solution is also a flywheel drive use downstream input shaft as primary drive det and it becomes one of the three gear elements of a planet wheel gear as the input element with a servo motor tet, for the output from the planetary gear with modified Rotational speed. This joins the planetary gear usually a spur gear connected to the output shaft of the same gear and a conventional thrust crank drive for the An driven off the press ram.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrich tung der eingangs genannten Art zu verbessern derart, daß durch größere Kompaktheit des Antriebs günstigere dynamische und auch statische Eigenschaften der Antriebsvorrichtung erreichbar sind.The invention has for its object a drive device device of the type mentioned to improve such that greater compactness of the drive cheaper and more dynamic too static properties of the drive device achievable are.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This task is the beginning of a drive device mentioned type according to the invention by the features of the claim 1 solved.

Kernpunkt der Lösung ist die Auslegung des dem Schwungrad- Antrieb nachgeschalteten Getriebes als unmittelbares Antriebse lement für den Pressenstößel selbst. The key point of the solution is the design of the flywheel Drive downstream gearbox as direct drive element for the press ram itself.

Vorzugsweise weist ein hierfür vorgesehenes Planetenradgetriebe als Abtriebselement einen Exzenterkörper, vorzugsweise eine Ex zenterscheibe, auf, die unmittelbar ein Pleuel als Stößelan trieb lagert.A planetary gear provided for this purpose preferably has as an output element an eccentric body, preferably an Ex centering disc, on which a connecting rod acts as a tappet urged camps.

Die Lösung ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Vorteilhaf te Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übri gen Unteransprüchen dargelegt.However, the solution is not limited to this. Advantageous te configurations of the subject matter of the invention are in the rest gene subordinate claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispie les und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zei gen in schematischer Ersatz-Darstellung:The invention is described below using an exemplary embodiment les and associated drawings explained in more detail. In this time gene in a schematic replacement representation:

Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungs beispiel mit einer Exzenterscheibe als Abtriebselement eines Planetenradgetriebes, die mit einem Planetenrad träger verbunden ist, Fig. 1 shows a drive device according to a first execution example with an eccentric disc as an output element of a planetary gear, the carrier is connected with a planetary gear,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrich tung, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Exzenterscheibe als Abtriebselement eines Planetenradgetriebes mit einem Ringrad desselben verbunden ist, und Fig. 2 shows a further embodiment of a Antriebsvorrich device, in contrast to the embodiment of FIG. 1, an eccentric as the output element of a planetary gear is connected to a ring gear, and

Fig. 3 eine Antriebsvorrichtung nach einem dritten Ausfüh rungsbeispiel mit zwei Exzenterscheiben, die mit dem Planetenradträger eines Planetenradgetriebes verbunden sind. Fig. 3 shows a drive device according to a third example of Ausfüh with two eccentric discs which are connected to the planet carrier of a planetary gear.

Die vorgestellte Lösung eines gesteuerten mechanischen Pressen antriebs (Fig. 1) sieht einen in der genannten Patentliteratur beschriebenen Pressen-Schwungradantrieb (8) mit Kupplung (9) und Bremse (13) und anschließendem Übersetzungsgetriebe vor. Das Übersetzungsgetriebe besteht bei Erfordernis aus einer oder mehreren Zahn radstufen (10) und einem Planetengetriebe, bestehend aus einem Sonnenrad (1), einem oder mehreren Planetenrädern (2), die auf einem gemeinsamen Planetenträger (4) sitzen und einem mit den Planetenrädern kämmenden Ringrad (3). Der Antrieb erfolgt stets über das Sonnenrad (1), der Abtrieb kann über den Planetenträger (4) (Fig. 1) oder über das Ringrad (3) (Fig. 2) erfolgen. Kernpunkt der Lösung ist nun im Unterschied zum Patent DE 40 04 290 A1, daß der Abtrieb als Exzenterscheibe (5) ausgeführt ist, auf der der Pleuel (6) gelagert ist und so unmittelbar den Stö ßel (7) antreibt. Diese Lösung kann somit auf eine Welle zwi schen Planetengetriebe und Exzenter verzichten. Das Ziel der Erfindung ist also, einen kompakten, platzsparenden Pressenan trieb mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu realisieren, in dem die aufwendige kinematische Kette über Zahnradstufen mit Zwischenwellen und Kurbelwelle entfällt und eine spezielle Aus führung eines Elementes des Planetengetriebes selbst als Kurbel eingesetzt wird. Die Drehzahlstellung der Presse erfolgt mit tels Zweitmotor (11), welcher an einem der Elemente des Plane tengetriebes angreift. Diese Möglichkeit der Beeinflussung der Kurbelgeschwindigkeit geschieht durch Antrieb des großen Rin grades (3) in Fig. 1 durch einen AC-Servomotor (11) oder einen Hydraulikmotor mit Zwischengetriebe (12). Die Abtriebsdrehzahl der Kurbel beträgtThe proposed solution of a controlled mechanical press drive ( Fig. 1) provides a press flywheel drive ( 8 ) with clutch ( 9 ) and brake ( 13 ) and subsequent transmission gear described in the patent literature mentioned. The transmission gear consists of one or more gear stages ( 10 ) and a planetary gear, consisting of a sun gear ( 1 ), one or more planet gears ( 2 ), which sit on a common planet carrier ( 4 ) and a ring gear meshing with the planet gears ( 3 ). The drive is always via the sun gear ( 1 ), the output can take place via the planet carrier ( 4 ) ( Fig. 1) or via the ring gear ( 3 ) ( Fig. 2). The key point of the solution, in contrast to patent DE 40 04 290 A1, is that the output is designed as an eccentric disc ( 5 ) on which the connecting rod ( 6 ) is mounted and thus drives the plunger ( 7 ) directly. This solution can therefore do without a shaft between the planetary gear and eccentric. The aim of the invention is thus to realize a compact, space-saving press drive with relatively little effort, in which the complex kinematic chain via gear stages with intermediate shafts and crankshaft is eliminated and a special implementation of an element of the planetary gear itself is used as a crank. The speed of the press is set by means of a second motor ( 11 ), which acts on one of the elements of the tarpaulin gear. This possibility of influencing the crank speed is done by driving the large Rin degree ( 3 ) in Fig. 1 by an AC servo motor ( 11 ) or a hydraulic motor with an intermediate gear ( 12 ). The output speed of the crank is

Aufgrund der relativ niedrigen. Drehzahlen des Planetengetriebes und des unmittelbaren Antriebes auf die. Pleuel ergeben sich für den Zusatzantrieb n₃ geringere zu beschleunigende Massenträg heitsmomente als in der Lösung DE 40 04 290 A1, wo das Plane tengetriebe auf der schnellaufenden Schwungradwelle sitzt und bei der Einleitung der Zusatzbewegung infolge der hohen Dreh zahl und der nachfolgenden Übersetzungsstufen ein hohes Massen trägheitsmoment zu überwinden ist. Es kann eine hohe Dynamik der Stelleinrichtung erreicht werden.Because of the relatively low. Speeds of the planetary gear and the direct drive to the. Conrods arise for the auxiliary drive n₃ lower mass to accelerate moments as in the solution DE 40 04 290 A1, where the tarpaulin gearbox sits on the high-speed flywheel shaft and when initiating the additional movement due to the high rotation number and the subsequent translation levels a high mass moment of inertia is to be overcome. It can be highly dynamic the actuating device can be reached.

Befindet sich die Exzenterscheibe am Ringrad (3) wie in Fig. 2, beträgt deren DrehzahlIf the eccentric disc is on the ring gear ( 3 ) as in Fig. 2, its speed is

Der Planetenträger (4) kann auch, wie in Fig. 3, aus zwei zu einander fest angeordneten Exzenterscheiben bestehen, so daß der Antrieb auf den Stößel über zwei Pleuel erfolgt, die entwe der jeder auf einen separaten Druckpunkt oder auf einen gemein samen Pleuelbolzen treiben.The planet carrier ( 4 ) can also, as in Fig. 3, consist of two eccentric discs fixed to each other, so that the drive on the tappet is carried out via two connecting rods, which either drive to a separate pressure point or to a common connecting rod bolt .

Der Zusatzantrieb (11) kann auch über einen selbsthemmenden Schneckentrieb auf das Ringrad (3) wirken (Fig. 3), der in die sem Fall das Ringrad bei einem nichtmodifizierten Bewegungsab lauf oder bei hohem Arbeitsmoment an der Schubkurbel festhält, ohne daß eine Aktivierung des Zusatzantriebes oder eine zusätz liche Bremse für das Ringrad notwendig wären.The additional drive ( 11 ) can also act on the ring gear ( 3 ) via a self-locking worm gear ( FIG. 3), which in this case holds the ring gear at an unmodified movement or at high working torque on the thrust crank without activating the Additional drive or an additional brake for the ring gear would be necessary.

Das Einsatzgebiet der Lösung liegt bei mechanischen Pressen mit einem großen Hub, die mit Exzenterrädern als Schubkurbel ausge führt werden, z. B. Karosseriepressen.The area of application of the solution lies with mechanical presses a large stroke, which with eccentric wheels as a push crank leads, z. B. Body presses.

Claims

1. Drive device for a press ram of a forming press, with a flywheel drive and a planetary gear between flywheel drive and press ram for driving the same, characterized in that a drive movement of the press ram ( 7 ) without crankshaft directly from one with the planetary gear ( 1 to 4 ) coupled eccentric body ( 5 ) is derived.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that a gear element ( 3 , 4 ) of the planetary gear ( 1 to 4 ) is connected to the eccentric body ( 5 ) and the eccentric body ( 5 ) at least one coupling element ( 6 ) for driving the press ram ( 7 ) stores.

3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the eccentric body ( 5 ) supports at least one connecting rod ( 6 ) which is directly connected to the press ram ( 7 ).

4. Drive device according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the eccentric body ( 5 ) is an eccentric disc, connected to a planet carrier ( 4 ) or a ring gear ( 3 ) of the planetary gear ( 1 to 4 ).

5. Drive device according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a gear element ( 3 , 4 ) of the planetary gear ( 1 to 4 ) by a self-locking gear, in particular a worm gear, can be determined.

6. Drive device according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the planetary gear ( 1 to 4 ) with an additional drive ( 11 , 12 ) for varying a speed of the press ram ( 7 ) is connected.

7. Drive device according to claim 6, characterized in that the ring gear ( 3 ) of the planetary gear ( 1 to 4 ) or a planet carrier ( 4 ) of the same can be driven by a hydraulic motor as an additional drive.

8. Drive device according to at least one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the ring gear ( 3 ) of the planetary gear ( 1 to 4 ) or a planet carrier ( 4 ) of the same by an electric servo motor ( 11 ) via a mechanical gear ( 12 ) , or can be driven via a geared motor.

9. Drive device according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that a transmission gear ( 10 ) is arranged between the flywheel drive and the planetary gear ( 1 to 4 ).