DE19960654A1 - Lifting system for exact positional lifting movement of block shaped heavy loads esp. deforming tools with lifting ram guided in column frame for accepting heavy load of several electromotive working vertical drives - Google Patents
Lifting system for exact positional lifting movement of block shaped heavy loads esp. deforming tools with lifting ram guided in column frame for accepting heavy load of several electromotive working vertical drivesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung zur positi onsgenauen Hubbewegung von blockförmigen Schwerlasten, insbesondere Umformwerkzeugen.The invention relates to a lifting device for positi on-precise lifting movement of block-shaped heavy loads, especially forming tools.
Zum Umformen von großen Preßteilen, beispielsweise Ka rosserieteilen von Kraftfahrzeugen werden entsprechend dimensionierte und damit auch schwere Umformwerkzeuge benötigt, die an einer Trennebene formschlüssig mitein ander in Eingriff bringbar sind. Bei der Herstellung solcher Werkzeuge müssen die Werkzeughälften zur Kon turbearbeitung wiederholt getrennt und zusammengefügt werden. Um dabei ein Verklemmen zu verhindern, ist eine besonders hohe Bewegungsgenauigkeit erforderlich. Bis her wurden bei der Herstellung von solchen blockförmi gen Großwerkzeugen Krananlagen eingesetzt, um die obere Werkzeughälfte hängend abzuheben. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, daß aufgrund des geringen Genauigkeitsverhaltens der Lastaufnahme die Werkzeug hälften häufig durch mühsames Nachrichten voneinander getrennt werden müssen. For forming large pressed parts, for example Ka Rossie parts of motor vehicles are accordingly dimensioned and thus also heavy forming tools needed that form-fit at a parting line others can be engaged. In the preparation of of such tools must the tool halves to Kon Turbo processing repeatedly separated and joined become. To prevent jamming, one is particularly high accuracy of movement required. See you ago were in the production of such block-shaped large tools used crane systems to the upper Lift off the tool half hanging. As a disadvantage it turned out that due to the low Accuracy behavior of the load bearing the tool often by tiring messages from one another must be separated.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine Hebevorrichtung für Schwerlasten anzuge ben, die mit hoher Genauigkeit arbeitet und dabei eine einfache Handhabung gewährleistet. Insbesondere soll eine paßgenaue Schließ- und Trennbewegung bei der Bear beitung von Umformwerkzeugen ermöglicht werden.Based on this, the object of the invention reasons to suit a lifting device for heavy loads ben who works with high accuracy and thereby a easy handling guaranteed. In particular, should a precisely fitting closing and separating movement on the Bear processing of forming tools are made possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem is the in claim 1 specified combination of features proposed. Advantage adhesive refinements and developments of the invention result from the dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Last an mehreren Angriffspunkten über ein Hubwerk unter syn chroner Übertragung einer Hubbewegung statisch bestimmt aufzunehmen. Dementsprechend werden erfindungsgemäß ein in einem Säulengestell geführter Hubstößel zur Aufnahme der Schwerlast, mehrere zwischen dem Säulengestell und dem Hubstößel angeordnete, elektromotorisch arbeitende Vertikalantriebe und eine Synchronisiereinrichtung zur Synchronisierung der Vertikalbewegung der Vertikalan triebe vorgeschlagen.The invention is based on the idea that the load is applied multiple points of attack via a hoist under syn chronic transmission of a lifting movement statically determined to record. Accordingly, according to the invention Lifting plunger guided in a column frame for receiving the heavy load, several between the column frame and the lifter arranged, working with an electric motor Vertical drives and a synchronization device for Synchronization of the vertical movement of the vertical shoots suggested.
Eine besonders leichtgängige und spielfreie Bewegung wird bevorzugt dadurch ermöglicht, daß die Vertikalan triebe jeweils einen über eine Spindelmutter an dem Hubstößel angreifenden, vorzugsweise als Kugelgewinde trieb ausgebildeten Gewindespindeltrieb aufweisen. Um die erforderliche Antriebskraft aufzubringen, können die Vertikalantriebe jeweils einen gesondert angesteu erten, an dem Säulengestell drehfest abgestützten, vor zugsweise als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotor aufweisen.A particularly smooth and play-free movement is preferably made possible by the fact that the vertical drive one each via a spindle nut on the Lifting plunger attacking, preferably as a ball screw Drive trained trained spindle drive. Around can apply the required driving force the vertical drives each have a separate control on the column frame, supported against rotation preferably designed as a three-phase asynchronous motor Have electric motor.
Um auch bei einer eventuellen Oberflächenneigung der aufzunehmenden Last eine exakte Hubbewegung ausführen zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Aus richtung des Hubstößels bezüglich der Hubrichtung durch gesonderte Nullpunktfestlegung der Vertikalantriebe einstellbar ist.In order to prevent the surface from sloping carry out an exact lifting movement To be able to, it is particularly advantageous if the off direction of the lifter with respect to the stroke direction separate zero point definition of the vertical drives is adjustable.
Eine besonders einfache Ankopplung sieht vor, daß der Hubstößel lose unter Schwerkrafteinfluß auf einem die Hubbewegung übertragenden Kupplungsglied der Vertikal antriebe aufliegt. Im Hinblick auf einen Toleranzaus gleich ist es vorteilhaft, wenn der Hubstößel mit sei ner Unterseite über jeweils eine lose Zwischenhülse formschlüssig auf einer kalottenförmigen oberen Stirn fläche der Spindelmuttern der Gewindespindeltriebe auf liegt. Dabei ist es günstig, wenn die Anlagestellung des Hubstößels auf den Kupplungsgliedern durch jeweils einen vorzugsweise berührungslos arbeitenden Näherungs schalter erfaßt wird, wobei beim Verlassen der Anlage stellung alle Vertikalantriebe zugleich abgeschaltet werden.A particularly simple coupling provides that the Lifting plunger loose under the influence of gravity Lifting motion transmitting coupling member of the vertical drives rests. With regard to a tolerance it is equally advantageous if the lifter is with ner underside via a loose intermediate sleeve form-fitting on a dome-shaped upper forehead surface of the spindle nuts of the threaded spindle drives lies. It is beneficial if the investment position of the lifter on the coupling links by each a preferably non-contact approximation switch is detected, when leaving the system position all vertical drives switched off at the same time become.
Vorteilhafterweise greifen die Gewindespindeln der Ge windespindeltriebe unter Freihaltung eines Ringraums durch vertikale Durchbrüche des Hubstößels hindurch. Dabei können die Vertikalantriebe über jeweils ein Pen dellager gegenüber der Vertikalen begrenzt schwenkbar an dem Säulengestell abgestützt sein, so daß Neigung stoleranzen ausgeglichen werden.The threaded spindles of the Ge advantageously engage Wind spindle drives keeping an annulus clear through vertical openings in the lifter. The vertical drives can each have a pen The bearing can be pivoted to a limited extent with respect to the vertical be supported on the column frame so that inclination tolerances are compensated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Synchronisierein richtung für jeden Vertikalantrieb einen zugeordneten Positionssensor zur Bestimmung der Hubposition auf weist. Eine besonders genaue und zugleich baulich ein fache Ausführung sieht vor, daß die Synchronisierein richtung einen mit der Abtriebswelle des Elektromotors oder der Gewindespindel gekoppelten Winkelgeber, vor zugsweise eine inkrementale Glasstrichscheibe zur mit telbaren Positionsbestimmung der Spindelmutter auf weist. Um eine verkantungsfreie Hubbewegung zu ermögli chen, ist es vorteilhaft, wenn die Synchronisierein richtung eine mit den Ausgangssignalen der Positions sensoren beaufschlagbare Regeleinheit zur hubsynchronen Ansteuerung der Vertikalantriebe aufweist. Dabei kann die Synchronisiereinrichtung so ausgebildet sein, daß die Vorschubgeschwindigkeit eines der Vertikalantriebe als Führungsgröße erfaßt und die Vorschubgeschwindig keit der anderen Vertikalantriebe entsprechend nachge regelt wird.According to a further advantageous embodiment of the Invention it is provided that the synchronization direction for each vertical drive Position sensor to determine the stroke position has. A particularly precise and at the same time structurally one multiple execution provides that the synchronization one direction with the output shaft of the electric motor or the threaded spindle coupled angle encoder preferably an incremental glass coating disc to the positionable determination of the spindle nut has. To enable a tilt-free lifting movement Chen, it is advantageous if the synchronization direction one with the output signals of the positions sensors actuated control unit for stroke synchronous Control of the vertical drives has. It can the synchronizer can be designed so that the feed rate of one of the vertical drives recorded as a command variable and the feed rate of the other vertical drives accordingly is regulated.
Um ein seitliches Ausweichen quer zur Hubrichtung zu verhindern, kann das Säulengestell eine vorzugsweise durch Gleitleisten gebildete Vertikalführung zur ein seitigen Anlage des Hubstößels aufweisen.To avoid sideways crosswise to the stroke direction prevent the pillar frame one preferably vertical guide formed by slide strips for a have side system of the lifter.
Ein statisch vorteilhafter Aufbau sieht vor, daß das Säulengestell vier rechteckig angeordnete, durch Quer streben verbundene, vorzugsweise durch Profilträger stücke gebildete Vertikalstützen aufweist, und daß im Bereich der Vertikalstützen jeweils ein Vertikalantrieb angeordnet ist.A structurally advantageous structure provides that Column frame four rectangularly arranged, by cross strive connected, preferably through profile beams Pieces formed vertical supports, and that in A vertical drive in the area of the vertical supports is arranged.
Zur Vereinfachung der Lastaufnahme können an der Unter seite des Hubstößels vorzugsweise durch Formschlußele mente gebildete Verbindungsmittel zur lösbaren Aufhän gung der Schwerlast angeordnet sein.To simplify the load suspension can be on the sub side of the ram preferably by form-locking element Mente formed connection means for detachable hanging Heavy load must be arranged.
Eine weitere Handhabungsvereinfachung wird durch einen vorzugsweise auf Schienen in das Säulengestell einfahr baren Transportwagen zur Aufnahme der Schwerlast er reicht, wobei an dem Säulengestell Anschläge zur Fest legung der Endstellung des Transportwagens angeordnet sind.A further simplification of handling is by preferably drive into the column frame on rails transportable trolleys to accommodate heavy loads is sufficient, with stops on the column frame for fixed placed the end position of the trolley are.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on one in the Drawing shown in a schematic manner example explained in more detail. Show it
Fig. 1 eine Hebevorrichtung für das Oberteil eines Umformwerkzeugs in einer Seitenansicht; Figure 1 shows a lifting device for the upper part of a forming tool in a side view.
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Hebevorrichtung nach Fig. 1 bei ausgefahrenem Transportschlitten; FIG. 2 shows a top view of the lifting device according to FIG. 1 with the transport carriage extended;
Fig. 3 einen Kugelgewindetrieb der Hebevorrichtung in Anlage mit einem Hubstößel in einem aus schnittsweisen Vertikalschnitt; und Figure 3 is a ball screw drive of the lifting device in engagement with a push member in a section from point vertical section. and
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Synchronisierein richtung der Hebevorrichtung. Fig. 4 is a block diagram of a Synchronisierein direction of the lifting device.
Die in der Zeichnung dargestellte Hebevorrichtung dient zum wiederholten paßgenauen Anheben und Absenken des Oberteils 10 eines schweren zweiteiligen Hohlwerkzeugs 12. Die Hebevorrichtung besteht im wesentlichen aus ei nem im Querschnitt rechteckigen Säulengestell 14, einem darin geführten Hubstößel 16 zur Aufnahme der Werkzeug oberteils 10, vier in den Eckbereichen des Säulenge stells 14 angeordneten Vertikalantrieben 18 sowie einer Synchronisiereinrichtung 20 zur Synchronisierung der Vertikalantriebe 18.The lifting device shown in the drawing serves to repeatedly raise and lower the upper part 10 of a heavy two-part hollow tool 12 with a precise fit. The lifting device consists essentially of egg nem rectangular column frame 14 , a lifter 16 guided therein for receiving the tool upper part 10 , four vertical drives 18 arranged in the corner regions of the columnar frame 14 and a synchronizing device 20 for synchronizing the vertical drives 18th
Die Vertikalantriebe 18 umfassen jeweils einen Kugelge windetrieb 22, auf dessen mittels zugeordnetem Elektro motor 24 angetriebener Gewindespindel 26 eine mit einem Kugelumlenksystem versehene Spindelmutter 28 längslau fend angeordnet ist. Die Gewindespindeln 26 sind im Be reich ihres oberen, mit der Abtriebswelle des Elektro motors 24 gekoppelten Ende über ein Pendellager 30 be grenzt schwenkbar an dem Säulengestell 14 abgestützt und ragen von dort durch seitliche Ausleger 32 des Hub stößels 16 hindurch frei nach unten. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, weisen die Ausleger 32 jeweils ei nen Durchbruch 34 für den Durchtritt der Gewindespindel 26 auf, wobei ein freigehaltener Ringraum 36 ein be grenztes Schwenkspiel erlaubt.The vertical drives 18 each comprise a ball screw drive 22 , on the threaded spindle 26 driven by an associated electric motor 24 , a spindle nut 28 provided with a ball deflection system 28 is arranged in a longitudinal direction. The threaded spindles 26 are in the range of their upper, coupled to the output shaft of the electric motor 24 end via a self-aligning bearing 30 be pivotally supported on the column frame 14 and protrude from there through lateral arms 32 of the stroke ram 16 freely downwards. As can best be seen from FIG. 3, the arms 32 each have an opening 34 for the passage of the threaded spindle 26 , a free annular space 36 allowing a limited swivel play.
Der Hubstößel 16 liegt unter Schwerkrafteinwirkung kraftschlüssig auf den Spindelmuttern 28 auf. Um auch bei einer Neigungslage des Hubstößels 16 gegenüber der Vertikalen eine stabile Auflage zu gewährleisten, wei sen die Spindelmuttern 18 eine kalottenförmige obere Stirnfläche 38 auf, die über eine komplementär geformte lose Zwischenhülse 40 mit der zugewandten unteren Auf lagefläche 42 der Ausleger 32 in Eingriff kommt. Die Anlagestellung läßt sich mittels jeweils eines in den Auslegern 32 angeordneten induktiven Näherungsschalters 44 erfassen, der bei Freikommen der Zwischenhülse 40 ein Schaltsignal abgibt.The lifting ram 16 is non-positively on the spindle nuts 28 under the influence of gravity. In order to ensure a stable support even with an inclined position of the lifting plunger 16 with respect to the vertical, the spindle nuts 18 have a dome-shaped upper end face 38 which, via a complementarily shaped loose intermediate sleeve 40, comes into engagement with the facing lower bearing surface 42 of the arm 32 . The contact position can be detected by means of an inductive proximity switch 44 arranged in the arms 32 , which emits a switching signal when the intermediate sleeve 40 is released .
Zur hubsynchronen Ansteuerung der Vertikalantriebe 18 weist die Synchronisiereinrichtung 20 eine Regeleinheit 46 auf, die eingangsseitig mit den Vertikalantrieben einzeln zugeordneten Positionssensoren 48 verbunden ist und ausgangsseitig den als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotoren 24 geeignete Stellsignale zuführt (Fig. 4). Die Positionssensoren 48 sind durch Glasstrichscheiben gebildet, die auf der Abtriebswelle des zugehörigen Elektromotors 24 sitzen. Durch die in krementale Erfassung der jeweiligen Drehstellung lassen sich somit bei gleicher Steigung der Gewindespindeln 26 die relativen Hublagen der Spindelmuttern 28 auf einfa che Weise bestimmen.For the stroke-synchronous control of the vertical drives 18 , the synchronizing device 20 has a control unit 46 , which is connected on the input side to the position sensors 48 individually assigned to the vertical drives and on the output side supplies suitable control signals to the electric motors 24 designed as three-phase asynchronous motors ( FIG. 4). The position sensors 48 are formed by glass panes which are seated on the output shaft of the associated electric motor 24 . Due to the incremental detection of the respective rotational position, the relative stroke positions of the spindle nuts 28 can thus be determined in a simple manner with the same pitch of the threaded spindles 26 .
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das Säulenge stell 14 aus vier rechteckförmig angeordneten, durch Profilträgerstücke gebildeten Vertikalstützen 50, die durch Querstreben 52 starr miteinander verbunden sind. Zur Vertikalführung des Hubstößels 16 sind an zwei der Vertikalstützen 50 vertikal verlaufende Gleitleisten 54 angeordnet, die seitlich gegen die benachbarten Ausle ger 32 des Hubstößels 16 anliegen. Dadurch kann der Hubstößel 16 eine Neigungsstellung einnehmen, während er quer zur Hubrichtung verschiebefest gehalten ist.As is apparent from FIGS. 1 and 2, which consists Säulenge alternate arranged rectangularly from four 14 by profiled support pieces formed vertical supports 50 which are connected by transverse struts 52 rigidly together. For vertical guidance of the lifter 16 vertically extending slide strips 54 are arranged on two of the vertical supports 50 , which abut against the adjacent arm 32 of the lifter 16 . As a result, the lifting plunger 16 can assume an inclined position while it is held so as to be displaceable transversely to the lifting direction.
Das Umformwerkzeug 12 kann auf einem Transportwagen 56 in das Säulengestell 14 ein- bzw. ausgefahren werden. Der Transportwagen 56 ist auf Rollen 58 in Schienen 60 geführt und läßt sich in der vorgesehenen Arbeitsstel lung über Anschläge 62 in dem Säulengestell 14 exakt positionieren. Zur hängenden Aufnahme des Werkzeugober teils 10 sind an der Unterseite des Hubstößels 16 quer laufende Nutenleisten 64 als Formschlußelemente für den Eingriff von nicht gezeigten, mit dem Werkzeugoberteil 10 verbundenen Spannpratzen vorgesehen. Entsprechend läßt sich das Werkzeugunterteil 11 in Nutenleisten 66 auf dem Transportwagen 56 lagesicher befestigen.The forming tool 12 can be moved into and out of the column frame 14 on a transport carriage 56 . The transport carriage 56 is guided on rollers 58 in rails 60 and can be positioned in the intended working position via stops 62 in the column frame 14 exactly. For hanging receptacle of the tool upper part 10 16 transversely running slot bars 64 are provided as positive-locking elements for engaging, not shown, connected to the upper tool part 10 clamps on the underside of Hubstößels. Correspondingly, the lower tool part 11 can be securely fixed in slot strips 66 on the transport carriage 56 .
Um das Umformwerkzeug 12 zur Bearbeitung der Formkontur trennen zu können, läßt sich der Hubstößel 16 durch entsprechende Nullpunktfestlegung der Vertikalantriebe 18 gegebenenfalls mit entsprechender Neigung parallel zur Werkzeugoberseite ausrichten. Anschließend kann das Werkzeugoberteil 10 verkantungsfrei abgehoben werden, indem die Hubgeschwindigkeit eines der Vertikalantriebe 18 über den zugehörigen Sensor 48 als Führungsgröße er faßt wird und die Hubgeschwindigkeit der anderen Verti kalantriebe 18 mittels der Regeleinheit 46 entsprechend eingeregelt wird. Beim Absenken des Hubstößels 16 wird die Anlagestellung des Werkzeugoberteils 10 erkannt, sobald eine der Spindelmuttern 28 von der Auflagefläche 42 abhebt und der zugeordnete Näherungsschalter 44 ein Signal abgibt. In diesem Moment werden mittels der Re geleinheit 46 alle Elektromotoren 24 abgeschaltet und dadurch der Hubstößel 16 in seiner Endposition gehal ten.In order to be able to separate the forming tool 12 for machining the shape contour, the lifting plunger 16 can be aligned parallel to the upper side of the tool, if necessary, by setting the zero point of the vertical drives 18 accordingly. Then, the upper tool part can be lifted without tilting 10 by the lifting speed of one of the vertical drives 18 through the associated sensor 48 as a reference variable, he conceived is and the stroke speed of the other Verti kalantriebe 18 by means of the control unit 46 is adjusted accordingly. When the ram 16 is lowered, the contact position of the upper tool part 10 is recognized as soon as one of the spindle nuts 28 lifts off the bearing surface 42 and the associated proximity switch 44 emits a signal. At this moment, all electric motors 24 are switched off by means of the control unit 46 and the lifter 16 is thereby held in its end position.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B66F 7/20 AFI20051017BHDE |
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8131 | Rejection |