DE2456729C3 - Spindelpresse mit senkrechter Spindel und Asynchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse mit senkrechter Spindel und mit dieser direkt gekuppeltem Asynchronmotor, der als einziger Stößelantrieb vorgesehen, bei Vorlauf und Rücklauf nur für eine Drehzahl ausgelegt ist und für den Vorlauf mittels einer Steuerungseinrichtung einschaltbar ist. Hierbei sind r> Asynchronmotor und Schwungrad mit der Spindel nicht über eine schaltbare Kupplung verbunden, wobei aber ein Überlastungsschutz, z. B. in Form einer Rutschkupplung, oder zwischen Motor und Spindel ein Getriebe vorgesehen sein kann.

Bei einer bekannten Spindelpresse dieser Art erfolgt die Einschaltung des Stromes für den Asynchronmotor bei stillstehender Spindel, so daß der Asynchronmotor die Spindel von der Drehzahl Null an zu beschleunigen hai. Der Asynchronmotor ist der einzige Stößelantrieb, d. h. die einzige Einrichtung, die der Spindelpresse für die Stößelbewegung Energie von außen zuführt. Nachteile dieser bekannten Spindelpresse sind bekannt (DE-OS 15 13 349, Beschreibung Seite 1). Insbesondere aber erfolgt bei jedem Vorlauf und bei jtdem Rücklauf ίο ein sogenannter Wärmestoß. Ein Motor, der hohe und viele Wärmestöße aufzunehmen hat, baut umfangsmäßig groß, wodurch der Motor, insbesondere dessen Läufer, eine im Vergleich zur Spindel und zum Schwungrad beachtliche Eigenschwungmasse aufweist. Sehr häufig besteht nun aus konstruktiven Gründen das Bestreben, die Eigenschwungmasse des Asynchronmotors so klein als möglich zu halten. Zu beachten ist dabei, daß eine Spindelpresse mit senkrechter Spindel in der Regel mit recht niedriger Drehzahl arbeitet, was sich auf ίο die Konstruktion des Asynchronmotors auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, bei einer Spindelpresse der anfangs genannten Art zu erreichen, daß die durch Wärmestöße freigesetzte Energie verringert ist und ein Asynchronmotor mit geringer Eigenschwungmasse möglich ist, wobei geringer konstruktiver und baulicher Aufwand erwünscht ist.

Es ist an sich bekannt (DE-OS 20 07 505), bei einer Spindelpresse einen mit einer Spindel direkt gekuppelten Motor für den Vorlauf erst zuzuschalten, wenn die Spindel aufgrund eines zusätzlichen Beschleunigungsmittels eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Dieses zusätzliche Beschleunigungsmittel ist dort ein zusätzlicher Motor, welcher das Schwungrad fortlaufend antreibt, das bei Beginn des Vorlaufes über eine ^ schaltbare Kupplung mit der Spindel gekuppelt wird. Hierdurch sollen die Anfangsstromspitzen, die bei Beginn des Vorlaufes oder aufgrund des Vorlaufes im Netz auftreten, herabgesetzt werden. Der bauliche Aufwand, der durch den zusätzlichen, aus dem Netz Energie aufnehmenden Motor und die schaltbare Kupplung bedingt ist, ist jedoch in manchen Fällen unerwünscht

Man hat auch versucht (DE-OS 15 13 349) den Wirkungsgrad zu verbessern und die Einschaltströme zu erniedrigen, indem die Drehzahl des Asynchronmotors geregelt wird, wobei z. B. eine Polumschaltbarkeit des Asynchronmotors oder ein dem Motor vorgeschalteter Frequenzschalter vorgesehen ist. Auch diese Maßnahmen sind wegen des baulichen Aufwandes häufig nicht befriedigend, zumal die Polumschaltbarkeit mit einer Vergrößerung der Eigenschwungmasse des Asynchronmotors verbunden ist.

Bei Reibspindelpressen ist es bekannt (Zeitschrift »Blech Rohre Profile«, 1971/Heft8, S. 319, 320), eine Bremsschubeinrichtung vorzusehen, welche die Energie des hochlaufenden Stößels aufnimmt und diese beim nachfolgenden Schlag wieder an den Stößel abgibt. Hierdurch entfällt eine Schlupfperiode beim Anlauf, wird also das Reibradwendegetriebe beim Anlauf entlastet. Da diese Reibradspindelpressen aber mit einen-, ständig laufenden, ein Schwungrad ständig treibenden Antriebsmotor arbeiten, führt die Bremsschubeinrichtung praktisch nicht zu einer Entlastung des Antriebsmotors, wobei das Reibradwendegetriebe einen großen konstruktiven und baulichen Aufwand darstellt.

Die Erfindung sieht nun bei einer Spindelpresse der anfangs genannten Art erfindungsgemäß vor, daß die Einschaltung des Stromes für den Asynchronmotor für den Vorlauf durch entsprechende Ausbildung der Steuerungseinrichtung erst dann, quasi als Zuschaltung erfolgt, wenn die Spindel aufgrund einer auf den Stößel wirkenden Bremsschubeinrichtung eine bestimmte Drehzahl erreicht hat.

Bei einer erfindungsgemäßen Spindelpresse nimmt die Bremsschubeinrichtung die Energie des zurücklaufenden Stößels auf, wodurch auch die Abbremsung des zurücklaufenden Stößels erleichtert ist. Der zurückgelaufene Stößel wird bei in der Bremsschubeinrichtung gespeicherter Energie mittels einer Bremseinrichtung festgehalten. Zum Auslösen eines Schlages wird bei stillstehendem Asynchronmotor die Bremseinrichtung gelöst, wonach die Bremsschubeinrichtung den Stößel antreibt, wobei sie die Spindel, das Schwungrad und auch den Asynchronmotor in Drehung versetzt. Sobald die Spindel die vorbestimmte Drehzahl, die Solldrehzahl erreicht hat, wird mittels der Steuerungseinrichtung der Asynchronmotor zugeschaltet, der Spindel, Schwungrad und Stößel weitertreibt. Die Solldrehzahl liegt vor, wenn Spindel und Stößel ausreichend beschleunigt sind. Vorzugsweise liegt die Solldrehzahl dann vor, wenn die Bremsschubeinrichtung die gespeicherte Energie ganz oder nahezu ganz abgegeben hat.

Bei einer erfindungsgemäßen Spindelpresse wirken Asynchronmotor und Bremsschubeinrichtung nicht gemeinsam gleichzeitig, was entscheidend für die nahezu völlige Ausschaltung eines Wärmestoßes beim Stößelvorlauf ist. Da nur noch beim Stößelrücklauf ein Wärmestoß auftritt, d. h. der Asynchronmotor voll belastet ist, ist die Zahl der Wärmestöße um 50% reduziert, was mit einer beachtlichen Reduzierung des baulichen Aufwandes des Asynchronmotors und dessen Belüftungseinrichtung sowie der Eigenschwungmasse des Asynchronmotors verbunden ist. Auch der Energieverbrauch der Spindelpresse ist beachtlich gesenkt. Die

direkte Kupplung des Asynchronmotors mit der Spindel erfolgt z. B. auch ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, wodurch baulicher Aufwand vermieden ist

Die Verwendung von Bremsschubvorrichtungen bei einer Spindelpresse zur Anfangsbeschleunigung des Stößelbewegungssystems ist schon Im älteren Patent 23 27 843 vorgeschlagen worden, jedoch stehen diese Mittel dort mit anderen Merkmalen einer bestimmten Spindelpressenbauan in festem Zusammenhang, aus dem sie erkennbar nicht herausnehmbar sind. Durch die in vorliegende Anmeldung wird nicht generell der Gedanke beansprucht, daß zwecks Erleichterung des Motoranlaufs die in einem Druckkissen gespeicherte potentielle Energie benutzt wird und der Motor erst später zugeschaltet wird. Vielmehr wird in der vorliegenden Anmeldung ein Anwendungsfall dieses generellen Gedankens in bestimmtem, durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs festgelegten Zusammenhang beansprucht

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

F i g. 1 eine Spindelpresse im Schnitt,

F i g. 2 schematisch eine Steuerungseinrichtung für die Spindelpresse gemäß F i g. 1 und

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Energieverhältnisse der Spindelpresse gemäß F i g. 1 und 2.

Eine Spindelpresse gemäß Zeichnung besitzt an Ständern 1 einen Tisch 2, über dem ein Stößel 3 auf- und abbewegbar ist. Der Stößel 3 besitzt auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten je einen Arm 4, der in dem Bereich je eines der Ständer ragt. Bei nach oben zurückgezogenem Stößel stützt sich auf dem Arm jeweils eine Kolbenstange 5 ab, die zu einer Bremsschubeinrichtung 6 gehört, die in dem Bereich des Ständers angeordnet ist und am Ständer abgestützt ist. J5 An der Oberseite der Kolbenstange 5 befindet sich ein Kolben 7, der in einen Zylinder 8 gleitet, der über dem Kolben einen Raum bildet, der mit komprimiertem Gas gefüllt ist.

Der Stößel trägt an seiner Oberseite eine Mutter 9, in der das Gewinde einer Spindel 10 drehbar ist, die in einem Querhaupt 11 drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist. Auf dem nach oben ragenden Stück der Spindel 11 ist ein Schwungrad 12 angeordnet, wobei eine Rutschkupplung 13 vorgesehen ist. Das Schwungrad ist von einer Bremseinrichtung 14 umgeben. Am oberen Ende der Spindel 10 greift ein Asynchronmotor 15 an, dessen Welle mit dem oberen Ende einen Tachogenerator 16 treibt. Über dem Tachogenerator und dem Asynchronmotor ist ein Kühlgebläse 17 angeordnet.

Gemäß F i g. 2 läßt sich der Asynchronmotor 15 über zwei in Serie liegende Schalter 18', 19' an- und abschalten, die von je einem Relais 18, 19 bedient werden. Sind beide Schalter geschlossen, so läuft der Motor, wogegen dieser nicht für Vorlauf des Stößels läuft, wenn zumindest einer der beiden Schalter geöffnet ist Die Spannung des Tachogenerators 16 wird einem Vergleichsglied 20 zugeführt, das von einem Potentiometer 21 eine Sollspannung erhält Die Vergleichsspannung wird über einen Verstärker 22 dem Relais 18 zugeführt Die Spannung des Tachogenerators 16 wird auch einem Vergleichsglied 23 zugeführt, das von einem Potentiometer 24 eine Sollspannung erhält. Die VergleichssDannung wird über einen Verstärker 25 den Relais 19 zugeführt.

Wenn der Stößel 3 nach Lösen der Bremseinrichtung mittels der Bremsschubeinrichtung vorwärts getrieben wird, so dreht sich auch der Tachogenerator 16, wobei zunächst der Schalter 18' geschlossen und der Schalter 19' geöffnet ist. Wenn die Spannung des Tachogenerators die (niedrige) Spannung des Potentiometers 24 erreicht, dann spricht das Relais 19 an und schließt den Schalter 19', so daß der Asynchronmotor 15 im Vorlauf anspringt. Wenn die Spannung des Tachogenerators die (hohe) Spannung des Potentiometers 21 erreicht, dann spricht das Relais 18 an und öffnet den Schalter 18', so daß der Asynchronmotor abgeschaltet wird. Sobald die Spannung des Tachogenerators Null wird, schließt der Schalter 18' und öffnet der Schalter 19'.

In dem Diagramm gemäß Fig.3 ist für den Stößelvorlauf die Zeit t angegeben, die vergeht zwischen der Spindeldrehzahl Null und der maximalen Spindeldrehzahl. Über der Zeit ist der Strom / aufgetragen, den der Asynchronmotor aufnehmen würde, wenn er die Spindel von Null an beschleunigen würde. Die Kurve / entspricht der vom Asynchronmotor abgegebenen Energie, da der Motor an konstanter Spannung liegt. Der Verlauf der Kurve / ist auch dem Diagramm ersichtlich, wobei die Kurve von einem hohen Spitzenwert auf einen niedrigen Wert abfällt. Da aber der Asynchronmotor erst eingeschaltet wird, wenn die Spindel durch die Bremsschubeinrichtung beschleunigt ist, hat die Bremsschubeinrichtung und nicht der Asynchronmotor den im Diagramm schraffierten »Rel. Energieanteil durch Bremsschubeinrichtung« aufgebracht. Der Asynchronmotor bringt nur noch den im Diagramm schraffiert angedeuteten »Rel. Energieanteil des Motors<x auf. Das auf Berechnungen basierende Diagramm zeigt somit deutlich, daß der Asynchronmotor bei Verwendung einer Bremsschubeinrichtung und verzögertem Zuschalten einen wesentlich geringeren Energiebetrag abzugeben hat, als wenn er die Spindel von Null an alleine treibt.

Im Diagramm ist noch die Kurve angegeben, die den Anstieg der Drehzahl der Spindel wiedergibt. Die maximale Drehzahl ist recht gering und liegt bei ca. 200 U/min. Eine Kurve Umdr. gibt die Zahl der tatsächlich erfolgten Umdrehungen an.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spindelpresse mit senkrechter Spindel und mit dieser direkt gekuppeltem Asynchronmotor, der als einziger Stößelantrieb vorgesehen, bei Vorlauf und Rücklauf nur für eine Drehzahl ausgelegt ist und für den Vorlauf mittels einer Steuerungseinrichtung einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung des Stromes für den Asynchronmotor für den Vorlauf durch entsprechende Ausbildung der Steuerungseinrichtung erst dann, quasi als Zuschaltung erfolgt, wenn die Spindel aufgrund einer auf den Stößel wirkenden Bremsschubeinrichtung eine bestimmte Drehzahl erreicht hat.