DE20108706U1

DE20108706U1 - Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung

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Publication number: DE20108706U1
Application number: DE20108706U
Authority: DE
Original assignee: WILHELM MESSTECHNIK GmbH
Current assignee: WILHELM MESSTECHNIK GmbH
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2011-05-26

Description

PATENTANWALT Fasanenstr. 7

DR.-ING. WERNER LORENZ D-89522 Heidenheim

23.05.2001 WS

Akte: WIM 5274GM/DE
Anmelder:

Wilhelm Messtechnik GmbH
Robert-Bosch-Strasse 57
73431 Aalen

Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, welche eine Rotationsbewegung erzeugt, mit einer Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zum Antrieb eines Pressenstempels und mit wenigstens einer Kraftaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer auf den Pressenstempel wirkenden Kraft.

Eine gattungsgemäße Presse ist aus der DE 90 14 783 Ul bekannt. Um eine besonders kompakte Presse zu erreichen, sind dabei die Weg- und Kraftsensoren in mindestens einem dafür vorgesehenen, inneren Raum aufgenom-

men. Die Rotationsbewegung des Elektromotors wird von einer mit einer Gewindemutter zusammenarbeitenden Gewindespindel in eine Linear- bzw. Translationsbewegung umgewandelt.

Insbesondere der bei dieser bekannten Presse als Kraftmeßring ausgeführte Kraftsensor ist allerdings derart angeordnet, daß durch die Drehbewegung der Gewindespindel Meßfehler entstehen können, die für verschiedene Anwendungszwecke der Presse nicht toleriert werden können. Nachteilig ist außerdem, daß durch die beschriebene Anordnung insbesondere des Sensors die Kraft nur in einer Richtung, nämlich als Druckkraft, aufgenommen werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung zu schaffen, bei welcher mittels der Kraftaufnahmeeinrichtung möglichst genaue Meßergebnisse erzielt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung in Richtung der auf den Pressenstempel wirkenden Kraft zwi-

sehen dem Pressenstempel und der Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung angeordnet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung ist keine nennenswerte Meßverfälschung mehr möglich, da die Spindel gerade in diesem Bereich äußerst starr ausgebildet bzw. gelagert ist und deshalb keine Schwingungen an die Kraftaufnahmeeinrichtung weitergeben kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung ist die Tatsache, daß die auf den Pressenstempel wirkende Kraft in beiden Richtungen aufgenommen werden kann, es können also sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte aufgenommen werden. Die Aufnahmemöglichkeit für Zugkräfte ist insbesondere dann sinnvoll bzw. erforderlich, wenn mit der erfindungsgemäßen Presse Bauteile demontiert oder eventuell beschädigte Bauteile gerichtet werden sollen.

Wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kraftaufnahmeeinrichtung wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen aufweist, ist ei-

nerseits eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung der Kraftaufnahmeeinrichtung gegeben, mittels welcher andererseits eine sehr genaue Messung der auftretenden Kräfte möglich ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Kraftaufnahmeeinrichtung über wenigstens eine elektrische Leitung mit einer Steuereinrichtung verbunden sein. Dadurch ergibt sich eine Verbindung der Kraftaufnahmeeinrichtung mit einer Steuereinrichtung, mittels welcher es beispielsweise möglich ist, die elektrische Antriebseinrichtung zu steuern.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die wenigstens eine elektrische Leitung in einer beweglichen Kette geführt ist. Dies ermöglicht auch bei Bewegungen der Kraftaufnahmeeinrichtung, die durch die zur Bearbeitung von Werkstücken erforderlichen Bewegungen des Pressenstempels hervorgerufen werden, eine sichere Führung der elektrischen Leitung.

Um eine besonders exakte Linearbewegung für den Pressenstempel zu erreichen, kann in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen

sein, daß die Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung wenigstens eine Mutter und wenigstens eine in der Mutter geführte Spindel aufweist.

Dabei kann die wenigstens eine Spindel über ein Getriebe von der elektrischen Antriebseinrichtung angetrieben sein. Zum einen ermöglicht dies eine Überbzw. Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung und es ist zum anderen durch diese Maßnahme möglich, die elektrische Antriebseinrichtung räumlich versetzt zu der Spindel anzuordnen.

In einer in der Praxis besonders vorteilhaft einsetzbaren Ausführungsform kann das Getriebe als Riemengetriebe mit einer an der elektrischen Antriebseinrichtung angeordneten Riemenscheibe, mit einer der Spindel zugeordneten Riemenscheibe und mit einem die beiden Riemenscheiben verbindenden Riemen ausgebildet sein.

Alternativ hierzu ergibt sich in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung selbstverständlich auch die Möglichkeit, daß das Getriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet ist.

Um eine möglichst genaue Führung der Spindel zu erreichen, kann diese in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mittels zweier Lagereinrichtungen in einem Gehäuse der Presse gelagert sein.

Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Mutter auf einem Schlitten angeordnet ist, welche in wenigstens einer Führungsschiene beweglieh gelagert ist, so stellt dies eine weitere Möglichkeit dar, eine möglichst exakte Führung für die Spindel und die Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zu erreichen, um auf diese Weise den Pressenstempel so exakt wie möglich anzutreiben.

Schließlich kann in einer für die Praxis gut geeigneten und sehr relevanten Ausführungsform die elektrische Antriebseinrichtung als Servomotor ausgebildet sein.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Presse nach der Linie I-I aus Fig. 3;

Fig. 2 eine Ansicht der Presse gemäß dem Pfeil II aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Presse nach dem Pfeil III aus Fig. 1; und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Presse.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Presse 1, deren Pressenstempel 2 wie nachfolgend beschrieben von einer eine Rotationsbewegung erzeugenden elektrischen Antriebseinrichtung 3 angetrieben wird. Die elektrische Antriebseinrichtung 3, die beispielsweise als Servomotor ausgebildet sein kann, ist an einem Deckel 4 eines beispielsweise aus Aluminium bestehenden Gehäuses 5 der Presse 1 angebracht. Selbstverständlich kann das

Gehäuse 5 auch aus anderen Materialien hergestellt werden.

In dem Deckel 4 befindet sich ein Getriebe 6, welches eine Spindel 7 antreibt. Das Getriebe 6 ist hierzu im vorliegenden Fall als Riemengetriebe ausgeführt und weist eine erste Riemenscheibe 8 auf, die an einer Antriebswelle 9 der elektrischen Antriebseinrichtung 3 angebracht ist. In gleicher Weise ist auch die Spindel 7 mit einer zweiten Riemenscheibe 10 versehen, welche durch einen die beiden Riemenscheiben 8 und 10 verbindenden Riemen 11 angetrieben wird. Durch das Getriebe 6 wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Verringerung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung 3 auf die Drehzahl der Spindel 7, also eine Untersetzung, erreicht.

In nicht dargestellter Weise könnte das Getriebe 6 selbstverständlich auch als Zahnradgetriebe oder in anderer geeigneter Form ausgebildet sein. Des weiteren wäre es gegebenenfalls auch möglich, auf das Getriebe 6 vollständig zu verzichten und die elektrische Antriebseinrichtung 3 direkt mit der Spindel 7 zu verbinden .

Die Spindel 7 ist mittels einer ersten Lagereinrichtung 12, dem sogenannten Kopflager bzw. Spindelendlager, in dem Gehäuse 5 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gelagert. Die Spindel 7 verläuft durch eine Mutter 13, welche zusammen mit der Spindel 7 eine Einrichtung 14 zum Umwandeln der Rotationsbewegung der elektrischen Antriebseinrichtung 3 in eine Linear- bzw. Translationsbewegung zum Antrieb des Pressenstempels 2 bildet.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Mutter 13 auf einem Schlitten 15 angeordnet, welcher in einer Führungsschiene 16 in Längsrichtung der Spindel 7 verschieblich gelagert ist. Dadurch, daß die Spindel 7 in axialer Richtung feststehend und die Mutter 13 axial verschieblich ist, entsteht durch die Rotation der Spindel 7 eine Axialbewegung der Mutter 13. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Spindel 7 als Planetenrollen-Gewindespindel ausgebildet und die Mutter 13 ist selbstverständlich entsprechend ausgeführt, wodurch besonders hohe Kräfte aufgenommen werden können.

• ·

Die Mutter 13 ist über zwei Verbindungsbauteile 17 und 18 mit dem Pressenstempel 2 verbunden, so daß die durch die Spindel 7 erzeugte Translationsbewegung der Mutter 13 bzw. des Schlittens 15 entlang der wenigstens einen Führungsschiene 16 unter Gewährleistung einer direkten Krafteinleitung zu einer Linearbewegung des Pressenstempels 2 führt. Je nach Drehrichtung der Spindel 7 wird dabei der Pressenstempel 2 aus dem Gehäuse 5 ausgefahren oder in dasselbe' eingezogen. Diese Linearbewegung des Pressenstempels 2 wird bei der Presse 1 genutzt, um nicht dargestellte Werkstücke bzw. Bauteile bearbeiten bzw. montieren zu können. Ein Verspannen der Spindel 7 unter Belastung kann im vorliegenden Fall dadurch ausgeschlossen werden, daß die Spindel 7 nicht selbsthemmend ist.

Der Pressenstempel 2 ist in einem mit dem Gehäuse 5 fest verbundenen, auf der gegenüberliegenden Seite des Deckels 4 angeordneten Aufnahmeelement 19 mittels einer zweiten Lagereinrichtung 20 gelagert, so daß eine exakte Führung des Pressenstempels 2 gewährleistet ist.

Um die von dem Bauteil in den Pressenstempel 2 eingeleiteten Kräfte exakt messen zu können, ist in Richtung der Kraftwirkung, die durch den Pfeil A dargestellt ist, zwischen dem Pressenstempel 2 und der Einrichtung 14 eine Kraftaufnahmeeinrichtung 21 zum Aufnehmen der auf dem Pressenstempel 2 wirkenden Kraft angeordnet. Die durch den Pfeil A bezeichnete Richtung verläuft in Längsrichtung des Pressenstempels 2 und der koaxial zu demselben angeordneten Spindel 7. Im vorliegenden Fall ist die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 zwischen den beiden Verbindungsbauteilen 17 und 18 angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Spindel 7 keinen Einfluß auf die von der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 gemessenen Meßwerte nehmen, so daß stets exakte Meßwerte durch die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 erzielt werden.

Die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 weist wenigstens einen, im vorliegenden Fall nicht dargestellten Dehnungsmeßstreifen auf, der über eine ebenfalls nicht dargestellte elektrische Leitung mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 22 ist in einem weiteren, an der Seite des Gehäuses 5

sich befindlichen Deckel 23 angeordnet und gibt die von ihr aus den Meßergebnissen der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 ermittelten Daten an einen nicht dargestellten Resolver der elektrischen Antriebseinrichtung 3 weiter, so daß diese mit einer entsprechenden Drehzahl rotieren kann. Die Steuereinrichtung 22 kann des weiteren eine Verstärkerbaugruppe aufweisen, die die von der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 aufgenommene Preßkraft auf einen störunempfindlichen Signalpegel verstärken kann.

Um auch während der Bewegung des Schlittens 15 gegenüber der Führungsschiene 16 eine sichere Führung der elektrischen Leitung zu gewährleisten und eine Beschädigung derselben zu vermeiden, ist dieselbe in einer flexiblen Kette 24 geführt.

Auf diese Weise ergibt sich eine beispielsweise zur Montage und Demontage von Bauteilen geeignete elektrisch angetriebene Presse 1, die aufgrund der genauen Meßwerte der auftretenden Kraft ein sehr feinfühliges Arbeiten ermöglicht.

Durch die beschriebene Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 ist es außerdem möglich, Kräfte in beiden Bewegungsrichtungen des Pressenstempels 2 aufzunehmen, was insbesondere bei der Demontage von Bauteilen oder beim Richten beschädigter Bauteile zum Tragen kommt. Dies wird durch den mit A bezeichneten Doppelpfeil dargestellt, welcher verdeutlicht, daß in den Pressenstempel 2 eingeleitete Kräfte in beiden Richtungen durch die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 gemessen werden können.

Claims

1. Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, welche eine Rotationsbewegung erzeugt, mit einer Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zum Antrieb eines Pressenstempels und mit wenigstens einer Kraftaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer auf den Pressenstempel wirkenden Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung (21) in Richtung (A) der auf den Pressenstempel (2) wirkenden Kraft zwischen dem Pressenstempel (2) und der Einrichtung (14) zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung angeordnet ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahmeeinrichtung (21) wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen aufweist.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahmeeinrichtung (21) über wenigstens eine elektrische Leitung mit einer Steuereinrichtung (22) verbunden ist.

4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine elektrische Leitung in einer beweglichen Kette (24) geführt ist.

5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung wenigstens eine Mutter (13) und wenigstens eine in der Mutter (13) geführte Spindel (7) aufweist.

6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spindel (7) über ein Getriebe (6) von der elektrischen Antriebseinrichtung (3) angetrieben ist.

7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (6) als Riemengetriebe mit einer an der elektrischen Antriebseinrichtung (3) angeordneten Riemenscheibe (8), mit einer der Spindel (7) zugeordneten Riemenscheibe (10) und mit einem die beiden Riemenscheiben (8, 10) verbindenden Riemen (11) ausgebildet ist.

8. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (6) als Zahnradgetriebe ausgebildet ist.

9. Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7) mittels zweier Lagereinrichtungen (12, 20) in einem Gehäuse (5) der Presse (1) gelagert ist.

10. Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (13) auf einem Schlitten (15) angeordnet ist, welcher in wenigstens einer Führungsschiene (16) verschieblich gelagert ist.

11. Presse nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (7) als Planetenrollen-Gewindespindel ausgebildet ist.

12. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Antriebseinrichtung (3) als Servomotor ausgebildet ist.