DE2728982C2 - Einrichtung zur Steuerung der Momentan-Geschwindigkeit des Stößels einer Presse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Momentan-Geschwindigkeit des Stößels einer Presse gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Ein bekanntes Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit des Stößels einer Presse innerhalb eines jeden Hubes ist in der DE-OS 17 52 794 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden im Zuge des Pressenantriebes eine steuerbare Wirbelstromkupplung und eine steuerbare Wirbelstrombremse verwendet, die zwischen einem von einem Pressenhauptantrieb konstant angetriebenen Schwungrad und einer Antriebswelle für den Pressenstößel wirkend angeordnet sind. Mittels dieser elektromagnetisch wirkenden Kupplungs-Bremseinheit ist die Geschwindigkeit des Pressenstößels innerhalb eines jeden Hubes unter Verwendung programmtechnischer Mittel in relativ weiten Grenzen regelbar. Dadurch ist einerseits ein kurzes Arbeitsspiel des Pressenstößels gewährleistet, andererseits hat der Pressenstößel im Augenblick der Berührung mit dem Werkstück eine bestimmte Sollgeschwindigkeit. Mittels dieses Verfahrens und der zugehörigen Anordnung werden im wesentlichen rein mechanische Gelenkantriebe nachgebildet, die einen Arbeitsbereich mit nahezu konstanter aber geringer Geschwindigkeit des Pressenstößels und einen Ent- und Beladebereich mit annähernd sinusförmiger hoher Geschwindigkeit des Pressenstößels durchfahren. Das Verfahren und die Anordnung sind sowohl für einen Start-Stop-Betrieb und für einen kontinuierlichen Betrieb solcher Pressen anwendbar, als auch für Pressen, die zu einer automatisierten und/oder synchronisierten Pressenlinie zusammengestellt sind.

Oftmals werden Pressen der vorgenannten Art im Einzelhubbetrieb gefahren. Im einzelnen läuft das Arbeitsspiel einer solchen Presse hierbei wie folgt ab. Die Presse wird auf die maximal mögliche Hubzahl, d. h. Geschwindigkeit, eingestellt, um eine hohe Ausbringung gefertigter Teile zu ermöglichen. Weiterhin ist eine Mindestzeitspanne (Stillstand des Pressenstößels im Bereich des oberen Totpunktes) einzuhalten, deren Länge sich im allgemeinen nach der Zeit richtet, die für den manuellen Werkstückwechsel oder für den automatisierten Werkstückwechsel benötigt wird, um die Presse sicher und störungsfrei ent- und beladen zu können. Die Presse ist beladen, wird gestartet, führt einen Hub aus und wird im oberen Totpunkt wieder stillgesetzt. Nach Ablauf der Mindestzeitspanne wird die Presse erneut gestartet Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung des bekannten Standes der Technik ersichtlich ist, ist es in jedem Fall notwendig, wenn eine hohe Ausbringung bearbeiteter Teile erzielt werden soll, die Presse auf die maximal mögliche Hubzahl, also Geschwindigkeit einzustellen, wodurch zwangläufig ein Stillsetzen der Presse nach jedem Hub bzw. Arbeitsspiel notwendig wird, um die Presse manuell gefahrlos bzw. störungsfrei ent- und beladen zu können. Dieser Betriebsweise haften Mängel an, z. B. Energieverlust bei jedem Brems- und Startvorgang, erhöhter Verschleiß an den Kupplungs-Bremseinheiten, erhöhte Belastung des gesamten Pressenantriebes sowie der Presse selbst und nicht zuletzt erhebliche Lärmentwicklung durch die laufend schaltenden KuppJungs-Bremseinheiten.
Die Erfindung geht aus von der in der DE-OS 17 52 794 aufgezeigten Einrichtung. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Momentan-Geschwindigkeit des Pressenstößels im Zeitraum des Werkstückwechsels herabzusetzen, um so einen Stillstand der Presse zu vermeiden.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches gelöst, wobei für den Bewegungsablauf des Pressenstößels als solcher kein Schutz begehrt wird.
Vorteile der Erfindung sind in der Verschleiß- und Belastungsminderung und in der erheblichen Senkung der Lärmentwicklung zu sehen, da Kupplung und Bremse nur noch für den Notfall und bei Abschalten der Presse schalten. Weiterhin von Vorteil ist, daß die Schwungmasse nicht mehr im Kopfteil der Presse unterzubringen ist und Asynchronmotor, Synchrongenerator und Schwungmasse einen Standort aufweisen können unabhängig vom Standort der Presse, da der Synchrongenerator elektrisch mit dem Drehfeldmotor (Synchronmotor) gekoppelt ist. Die Schwungmasse kann wesentlich reduziert werden. Die Schwungmasse ist mit der Schwungmasse des Rotors des Asynchronmotors und der Schwungmasse des Synchrongenerators mechanisch gekoppelt. Die Momentan-Geschwindigkeit kann darüber hinaus auch auf eine optimale Umformbewegung des Werkzeuges ausgelegt werden.

Es ist zwar aus der Siemens-Zeitschrift 45 (1971) Heft 10, Seiten 756/757 eine Schaltungsanordnung für direktumrichtergespeiste Synchronmaschinen mit feldorientierter Regelung bekannt. Hierbei dient ein Stromrichter als Stellglied sowohl für die Frequenz als auch für den Betrag der Ausgangsspannung. Der Umrichter wird aus dem Netz mit konstanter Frequenz und Spannung gespeist. Frequenz und Spannung sind variierbar. Dieser Schaltungsaufbau bezieht sich nicht auf die Frequenz- und Spannungsvorgabe durch einen Synchrongenerator, der durch einen Asynchronmotor angetrieben ist, und nicht auf die programmierte Vorgabe der Frequenz aus einem Steuergerät, die die Momentan-

Geschwindigkeit des den Pressenstößel treibenden Synchronmotors charakterisiert.

Anhand einer Zeichnung soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisiertes Diagramm verschiedener möglicher Bewegungsabläufe eines Pressenstößels und

F i g. 2 eine Anordnung eines Pressenantriebes einer mechanischen Presse in stark schematisierter Darstellung.

In Fig. 1. zeigt die Kurve deinen reinen sinusförmigen Verlauf der Stößelbewegung (Hub) über der Zeit (t), wie er bei einer Exzenter- bzw. Kurbelpresse mit beispielsweise einem Gleichstromantrieb konstanter Drehzahl im Dauerlaufbetrieb erreichbar ist Modifiziert wird eine solche Bewegungskurve durch Verwendung an sich bekannter Gelenkantriebe (z. B. DE-PS 12 40 802) derart, daß ein Bereich des gesamten Hubes, der Ent- und Beladebereich 25 mit hoher Geschwindigkeit durchlaufen wird, während im Arbeitsbereich 26 der PressenstößeJ mit konstanter aber geringer Geschwindigkeit angetrieben wird. Derartige Antriebe werden im allgemeinen bei Ziehpressen verwendet und sind durch die Kurve c charakterisiert. Die Presse, deren Stößelbewegung der Kurve c entspricht, ist auf ihre maximale mögliche Hubzahl, d. h. Arbeitsgeschwindigkeit, eingestellt. Hierdurch wird eine relativ hohe Ausbringung erreicht. Da bei der eingestellten hohen Hubzahl die Zeit zwischen zwei Niedergängen des Pressenstößels nicht ausreicht, um der oder den Bedienungspersonen ein sicheres und bei Verwendung von meebanisehen Ent- und Beladegeräten, automatisierter Werkstückwechsel, ein störungsfreies Ent- und Beladen der Presse zu ermöglichen, wird diese nach jedem Arbeitshub im Bereich des oberen Totpunktes OT stillgesetzt und nach einer vorgebbaren Zeit, die sich nach der Ent- und Beladezeit richtet, erneut gestartet Bei jedem Arbeitshub müssen die Kupplung und die Bremse der Presse betätigt werden.

Bei den mit der Einrichtung nach der F i g. 2 erzielbaren Kurven a und b wird die Presse nicht mehr angehalten, sondern im Dauerlaufbetrieb gefahren, wobei jedoch der Bewegungsablauf des Pressenstößels 13 in weiten Grenzen beeinflußbar sein muß. Die der Kurve a entsprechenden Werte sind der programmierbaren Steuerung 15 eingegeben. Die Presse wird im Arbeitsbereich 26 mit der maximal möglichen Geschwindigkeit betrieben, wobei die Werkzeugschiieß- und Werkzeugöffnungsphase mit hoher Geschwindigkeit und die dazwischenliegende Werkzeugarbeitsphase mit geringer, konstanter Geschwindigkeit durchfahren wird. Für die Ent- und Beladephase 25, die am Ende des Arbeitsbereiches 26 beginnt, wird die Geschwindigkeit des Pressenstößels 13 soweit reduziert, daß ein störungsfreies Ent- und Beladen gewährleistet ist, ohne daß die P-esse stillgesetzt wird. Nach Erreichen des oberen Totpunktes OT wird die Presse wiederum auf maximal mögliche Geschwindigkeit beschleunigt. Der Beladevorgang ist unter Einhaltung eines Sicherheitsbereiches vor der Werkzeugschließphase zu beenden. Das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich.

Auch bei der Kurve b, deren Werte ebenfalls in der programmierbaren Steuerung 15 festlegbar sind, ist angenommen, daß die Presse mit mechanischen Ent- und Beladeeinrichtungen versehen ist, die Ent- und Beladevorgänge somit vollautomatisch ablaufen. Die Kurve b zeigt einen nahezu sinoiden Verlauf, wobei auch hier die Geschwindigkeit des Pressenstößels 13 derart gesteuert wird, daß der Ent- und Beladebereich 25 mit sich verlangsamender Geschwindigkeit bei der Werkzeugöffnungsphase beginnt und vor der Werkzeugschließphase beendet ist

F i g. 2 zeigt eine Anordnung mit einem Asynchronmotor 27, der mit nahezu konstanter Drehzahl umlauf 1. Dieser treibt einen Synchrongenerator 28 an, der mit einer Schwungmasse 11 verbunden ist Die Schwungmasse 11 wirkt mit der Eigenschwungi.iasse von Asynchronmotor 27 und Synchrongenerator 28 zusammen. Die dem Synchrongenerator 28 entnehmbare Wechselspannung wird einem steuerbaren Umrichter 29 zugeführt an den ein programmierbares Steuergerät 15 angeschaltet ist Das Steuergerät 15 ist in einer den Bewegungsablauf des Pressenstößels 13 (Kurven a, b) vorgebenden Weise programmiert bzw. programmierbar. Der Umrichter 29 liefert eine Ausgangs-Wechselspannung, deren Frequenz durch das Steuergerät 15 bestimmt ist und die einem Synchronmotor 30 zugeführt wird. Der Synchronmotor 30 treibt die Presse, hier den Pressenstößel 13 über eine Kupplung^- Bremseinheit 17 und die Antriebswelle 12, die eine Kurbel- oder Exzenterwelle sein kann, an.

Durch die Steuerung der Frequenz der dem Umrichter 29 entnehmbaren und dem Synchronmotor 30 zugeführten Spannung wird der den Kurven a, b entsprechende Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels 13 erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Steuerung der Momentan-Geschwindigkeit des Stößels (13) einer Presse innerhalb des Hubes, mit einem Drehfeldmotor (30), mit einer von dem Drehfeldmotor (30) über eine Kupplungs-Bremseinheit (17) antreibbaren Antriebswelle (12) für die Erzeugung der Bewegung des Pressenstößels (13), mit einer die Drehschwankungen bei Belastung der Antriebswelle (12) ausgleichenden Schwungmasse (11) und mit einer programmtechnischen Einrichtung (15) zur Veränderung der der Antriebswelle (12) aufgezwungenen Drehbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfeldmotor(30) ein aus einem Umrichter (29) gespeister Synchronmotor ist, daß an einem netzgespeisten Asynchronmotor (27) ein Synchrongenerator (28) angeschlossen ist, der mit der die Drehschwankungen ausgleichenden Schwungmasse (11) versehen ist und dessen Ausgangs-Wechselspannung an den Umrichter (29) geschaltet ist, und daß die programmtechnische Einrichtung (15) an den Umrichter (29) geschaltet ist, womit die Frequenz der vom Umrichter (29) dem Synchronmotor (30) zugeführten Ausgangs-Wechselspannung bestimmbar ist, derart, daß der Pressenstößel (13) im Arbeitsbereich (26) mit einer maximal möglichen Geschwindigkeit und im Ent- und Beladebereich (25) mit einer ein störungsfreies Ent- und Beladen zulassenden reduzierten Geschwindigkeit bewegbar ist