DE19815653C2 - Maschinenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Maschinenantrieb der im Oberbe­ griff genannten Art, beispielsweise für eine Presse.

Aus der JP 62-114742 ist ein Maschinenantrieb für eine Pres­ se bekannt, bei dem ein spezielles, achsensymmetrisches un­ rundes Zahnradpaar verwendet wird. Hierbei ist jedes der un­ runden Zahnräder in seinem geometrischen Mittelpunkt fest mit einer Welle verbunden. Die Abtriebswelle der unrunden Zahnräder ist fest mit einem Kurbeltrieb verbunden, der als Pressenstößel ein translatorisches Schieberelement enthält. Infolge der Achsensymmetrie der unrunden Zahnräder führt diese Anordnung zu einer translatorischen Stößelbewegung, die sich in Vor- und Rückhub in gleicher Weise wiederholt.

Die EP 0 786 297 A1 offenbart eine Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine mit einem unsymmetrischen unrunden Zahn­ rad, dessen Drehpunkt beliebig angeordnet ist, sowie mit ei­ nem weiteren unrunden Zahnrad, das mit dem ersten in Ein­ griffsverbindung steht, wobei das unrunde Abtriebszahnrad wie bei der vorgenannten Schrift fest mit einem Gelenkan­ trieb verbunden ist. Durch die unsymmetrische Geometrie der Wälzkurven der beiden unrunden Zahnräder und die bei der Zahnradkonstruktion nicht an einen Ort gebundene Position der Zahnraddrehachsen wird mit einem Zahnradpaar ein unsym­ metrischer Bewegungsverlauf des Schieberelements erzeugt. Wie in der ersten genannten Schrift sind auch hier die Zahn­ räder und der Gelenkantrieb drehfest mit ihren jeweiligen Wellen verbunden.

Durch die feste Verbindung des unrunden Abtriebszahnrades mit dem Kurbeltrieb bzw. dem Gelenkantrieb ist mit einem einzigen Satz unrunder Zahnräder nachteiligerweise nur ein einziges Bewegungsgesetz des Schieberelements zu realisie­ ren. Beim Einsatz der bekannten Antriebe für eine Presse zur Werkstück-Umformung tritt dieser erhebliche Nachteil dadurch zutage, daß keine Anpassung der Schieberkinematik an unter­ schiedliche Hohen der in der Presse eingesetzten Umformwerk­ zeuge erfolgen kann.

Unter anderem zur Abschwächung dieses Problems schlagt die EP 0 786 297 A1 ein Schaltgetriebe unter Verwendung mehre­ rer, abwechselnd einkuppelbarer unrunder Zahnradpaare vor. Die einzelnen Zahnradpaare sind jedoch wiederum drehfest mit ihren jeweiligen Wellen verbunden. Prinzipiell beinhaltet diese Lösung so viele unterschiedliche Bewegungsgesetze des Schieberelements wie Schaltstufen im Getriebe vorhanden sind. Die Losung ist jedoch aufgrund der einzusetzenden Vielzahl unterschiedlicher unrunder Zahnräder sehr teuer und erfordert einen erheblich größeren Bauraum. Dadurch bleibt sie in der Praxis auf sehr wenige, durch Umschalten reali­ sierbare Bewegungsgesetze beschrankt, die ihrerseits wie oben beschrieben nicht verändert werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Maschinenantrieb gemäß dem Oberbegriff des geltenden Patentanspruchs 1 anzugeben, der mit einem einzigen unrunden Zahnradpaar verschiedene Bewegungsgesetze des Schieberele­ ments stufenlos oder gestuft in sehr kleinen Stufenschritten realisiert.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht vor, zwischen dem Zahnradgetriebe mit den unrunden Zahnrädern und dem Gelenkantrieb eine Verdreh­ vorrichtung einzubauen. Diese Verdrehvorrichtung erfüllt die Aufgabe einer Phasenwinkel-Verdrehung zwischen ihren An­ schlußbauteilen. Indem die Phasenwinkel-Verdrehung vom Maschinenbediener eingestellt wird, wird das Übertragungsver­ halten der unrunden Zahnräder in verschiedener Weise phasen­ verschoben auf das Übertragungsverhalten des Gelenkantriebes abgebildet. Dadurch kommt es zu unterschiedlichen Bewegungs­ verläufen des Schieberelementes. Die Verdrehvorrichtung selbst kann beispielsweise in der Gestalt einer an sich be­ kannten Welle-Nabe-Verbindung des unrunden Abtriebszahnrades mit der Welle oder einer Welle-Welle-Verbindung von Zahnrad­ flansch und Welle oder einer Welle-Welle-Verbindung zweier Teilwellen ausgeführt sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß mit einem einzigen unrunden Zahnradpaar unter­ schiedliche Bewegungsverläufe des Schiebers erzielt werden. So kann bei einer Presse der Ort einer bestimmten, bei­ spielsweise reduzierten Stößelgeschwindigkeit auf die unter­ schiedliche Höhe verschiedener Umformwerkzeuge eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich­ nungen, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind, nä­ her erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ma­ schinenantriebs in schematischer Längsansicht,

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des vorgenannten Aus­ führungsbeispiels,

Fig. 3 verschiedene Schieberweg-Verläufe des vorgenannten Ausführungsbeispiels bei unterschiedlicher Win­ keleinstellung der Verdrehvorrichtung,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Maschinenan­ triebs in schematischer Längsansicht.

Gleiche Bauteile in den Figuren sind mit den gleichen Be­ zugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ein Maschinenantrieb in einer vorzugsweisen Ausgestaltung dargestellt, bei dem ein Schieberelement 8, zum Beispiel ein Stößel, einer nicht näher dargestellten Maschine, zum Beispiel einer Presse, über einen Kurbeltrieb 7, eine Welle 6, eine Verdrehvorrichtung 5 und über ein Zahn­ radgetriebe 10 mit einer Antriebswelle 1 in Antriebsverbin­ dung steht. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet ein nicht näher dargestelltes Gestell mit Bauteilen zur Führung des Schie­ berelements. Das Zahnradgetriebe 10 besteht in dieser Aus­ führung aus zwei unrunden Zahnrädern 3, 4, die miteinander in Eingriffsverbindung stehen. Das unrunde Antriebszahnrad 3 ist hier durch das formschlüssige Verbindungselement 2 dreh­ fest mit der Antriebswelle 1 verbunden. Der Phasenwinkel zwischen Antriebswelle 1 und unrundem Antriebszahnrad 3 ist somit unveränderlich. Der Phasenwinkel des unrunden Ab­ triebszahnrades 4 gegenüber dem Gelenkantrieb 7 ergibt sich in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch den an der Ver­ drehvorrichtung 5 eingestellten Phasenwinkel des Abtriebs­ zahnrades 4 gegenüber der Welle 6, die ihrerseits drehstarr mit dem Gelenkantrieb 7 verbunden ist.

Die Funktion der Verdrehvorrichtung 5 besteht nun darin, den Phasenwinkel zwischen dem Zahnradgetriebe 10 und dem Gelenk­ antrieb 7 zu verändern. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführung wird als Verdrehvorrichtung 5 eine schaltbare Welle-Nabe- Verbindung eingesetzt, bei der die schaltbare Verbindung 17 von unrundem Abtriebszahnrad 4 und Welle 6 zum Beispiel durch eine hydraulische Aufweitung einer Preßverbindung er­ folgt. Die Änderung der Phasenlage zwischen Zahnradgetriebe 10 und Gelenkantrieb 7 wird zum Beispiel über eine hier nicht näher dargestellte, an sich bekannte Steuerung vorge­ nommen, die vom Maschinenbedienpersonal betätigt wird, und welche die Betätigungs- und Stelleinrichtung 18 der Verdreh­ vorrichtung 5 motorisch oder mittels anderer Hilfsenergien verstellt. Dieser Verstellvorgang erfolgt dann durch Lösen des Kraft- oder Formschlusses der Verdrehvorrichtung, durch das Verdrehen des unrunden Abtriebszahnrades 4 gegenüber dem Gelenkantrieb 7 und durch Wiederherstellen des Kraft- oder Formschlusses. Beim Verdrehen des unrunden Abtriebszahnrades 4 bleibt seine Eingriffsverbindung mit dem unrunden An­ triebszahnrad 3 bestehen, so daß vor dem Verstellvorgang si­ chergestellt werden muß, daß sich das Antriebszahnrad 3, die Antriebswelle 1 und weitere, gegebenenfalls mit der An­ triebswelle 1 verbundene Bauteile frei drehen können.

In Fig. 2 ist ein Teil des Maschinenantriebs in schemati­ schem Stirnschnitt dargestellt. Dabei sind die unrunden Zahnräder 3, 4 schematisch durch ihre Wälzkurven 11, 12 ange­ deutet, wobei die Verzahnungen weggelassen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Wälzkurve des unrunden Antriebsrades 11 einen besonderen Bereich 13 auf, bei dessen Eingriff mit dem Bereich 14 der Wälzkurve 12 eine starke Bewegungsänderung 15 des Schieberelements 8 auftritt.

Fig. 3 zeigt für das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ver­ schiedene Bewegungsabläufe des Schieberelements 8, die sich allein durch verschiedene Stellungen der Verdrehvorrichtung 5 ergeben. Die hier beispielhaft gezeigten Verläufe ergeben sich durch die Verwendung der in Fig. 2 beschriebenen unrun­ den Zahnräder 3, 4 und die Verwendung eines Kurbeltriebs als Gelenkantrieb, wobei die Verdrehvorrichtung exemplarisch in Stufen von 10° Phasendrehwinkel eingestellt wird. Beliebige Zwischenstufen sind ebenfalls möglich. Somit kann bei einer Presse durch den erfindungsgemäßen Maschinenantrieb der langsame Bereich 15 der Stößelbewegung 16 an unterschiedli­ chen Stellen der Hubbewegung erreicht werden, wodurch ein langsames Auffahren der in der Presse eingesetzten Umform­ werkzeuge auf das Werkstück erreicht wird. Bei anderen Über­ setzungsverläufen anderer unrunder Zahnräder sind entspre­ chend andere Bewegungsabläufe des Stößels erzeugbar, die ih­ rerseits durch den erfindungsgemäßen Maschinenantrieb modi­ zifiert werden können.

In Fig. 4 ist gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung des erfindungsgemäßen Maschinenantriebs die Verdrehvorrich­ tung 5 als Welle-Welle-Verbindung gestaltet und die schalt­ bare Verbindung 20 zwischen einer Stirnseite des Abtriebs­ zahnrades 4, die ähnlich eines Wellenflansches ausgebildet ist, und der Welle 6 angeordnet. Alle weiteren Eigenschaften dieser Ausführung sind sinngemäß der Beschreibung zur Fig. 1.

Claims (4)

1. Maschinenantrieb, zum Beispiel für eine Presse,
mit einem Drehantrieb (19) und
mit mindestens einem Gelenkantrieb (7) für ein transla­ torisches Schieberelement, wobei der Gelenkantrieb mit dem Drehantrieb (19) über ein Zahnradgetriebe (10) in Antriebsverbindung steht,
und wobei das Zahnradgetriebe (10) wenigstens zwei mit­ einander im Eingriff stehende unrunde Zahnräder ent­ hält, die ein periodisch variierendes Übersetzungsver­ hältnis aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung von Zahnradgetriebe und Gelenkantrieb mindestens eine Verdrehvorrichtung (5) aufweist.

2. Maschinenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehvorrichtung in Form einer schaltbaren Welle- Nabe-Verbindung (17) ausgeführt ist.

3. Maschinenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehvorrichtung in Form einer schaltbaren Welle- Welle-Verbindung (20) ausgeführt ist.

4. Maschinenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel abhängig von der Ver­ drehstellung der Verdrehvorrichtung mit denselben unrunden Zahnrädern verschiedene Bewegungsabläufe vollführt.