DE3444240C2 - - Google Patents

Description

Spindelpressen älterer Bauart werden durch Elektro- oder Hydraulikmotoren über das Schwungrad angetrieben. Beim Start des Pressenstößels wird das Schwungrad aus dem Stillstand beschleunigt. Zur Beschleunigung steht allenfalls der Abwärtshub des Pressenstößels zur Verfügung. Daraus ergeben sich hohe Stromwerte und große Antriebsleistungen.

Eine Rutschkupplung zwischen Schwungrad und Gewinde­ spindel schützt die Presse vor unzulässig hoher Preß­ kraft.

Das Schwungrad kommt am Ende des Umformvorganges zum Stillstand. Im Aufwärtshub des Pressenstößels wird das Schwungrad in der umgekehrten Drehrichtung ange­ trieben.

Aus der DE-AS 15 02 276 sind auch Spindelpressen mit einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen ange­ triebenen Schwungrad und einer zwischen diesem und der Spindel angeordneten Kupplung bekannt. Diese Antriebsart benötigt ein sehr großes Schwungrad. Ein weiterer Nach­ teil ist die große Drehzahldifferenz zwischen Spindel und Schwungrad beim Kuppeln, was Energieverbrauch und Kupplungsverschleiß bedeutet, insbesondere wenn Spindel und die mit der Spindel verbundene Kupplungsscheibe wegen hoher Preßkräfte nicht extrem massearm gebaut werden können.

Außerdem ist hieraus eine lineare Rückführeinrichtung für den Stößel bekannt.

Aus der DE-OS 19 04 723 ist darüber hinaus bekannt, für den Rückzug des Stößels einen über eine Rückzugkupplung ankuppelbaren Rückzugmotor einzusetzen. Dieser Rückzug­ motor läuft dabei ununterbrochen in einer Drehrichtung um.

Die erwähnten Auswirkungen der Drehzahldifferenz beim Kuppeln treten hier in ähnlicher Weise auf.

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei bezuggenommen ist auf die Presse gemäß der DE-OS 20 07 505. Diese DE-OS 20 07 505 zeigt eine Keilspindel­ presse mit einem reversierbaren Elektromotor zum Antrieb des einen Endes der Spindel und mit einem ununterbrochen umlaufenden Elektromotor zum Antrieb des an die Spindel ankuppelbaren Schwungrades am anderen Ende der Spindel.

Diese beiden Motoren können die zusammengekuppel­ ten Schwungmassen gemeinsam beschleunigen.

Andererseits können durch Einschalten des Spindelantriebs­ motors erst nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl mit Hilfe der angekuppelten, bereits umlaufenden Los­ schwungmassen Stromspitzen gesenkt werden, was in der DE-AS 24 56 729 steht.

Es geht also bei der Presse der DE-OS 20 07 505 nicht um Energieverluste und Verschleiß in der Kupplung.

Durch die DE-AS 27 58 973 und die DE-PS 21 10 044 tritt bei den dort behandelten Spindelpressen zum Teil schon die Wirkung auf, daß die Kupplung durch eine vor dem Einkuppeln erfolgte Beschleunigung der Spindel entlastet ist; darauf kam es aber bei den genannten Pressen nicht an, ein diesbezüglicher Vorteil ist nicht einmal angesprochen. Die DE-AS 24 56 729 hingegen, in der das übergeordnete Problem geringer Verluste beim Einschalten der Presse behandelt wird, betrifft eine anders aufgebaute Presse und gibt andere Lösungs­ mittel an.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Spindelpresse mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens, d. h. der An­ triebsleistung, der Stromaufnahme, des Wirkungsgrades usw. günstig zu gestalten, insbesondere dabei die Energieverluste und den Verschleiß in der Kupplung so gering wie möglich zu halten.

Darüber hinaus soll die Regelbarkeit der Presse ver­ größert werden, damit auch Umformarbeiten mit relativ geringem Arbeitsvermögen, wie z. B. Kantenstauchen (zum Entzundern von Schmiederohlingen) ohne Nachteile durch­ geführt werden können, da mit entsprechend ausgelegten Motoren deren Probleme lösbar sind.

Erfindungsgemäß ist bei der genannten Spindelpresse vorgesehen, daß die Spindel mittels ihres Antriebs beschleunigbar ist und danach die Kupp­ lung zur Verbindung von Schwungrad und Spindel bei gleicher Drehzahl von Schwungrad und Spindel betätigbar ist.

Es handelt sich demnach nicht um eine Presse, bei der das Schwungrad "dauernd umläuft", d. h. mit einer durch den Schlag lediglich teilreduzierten Grunddrehzahl weiterläuft. Vielmehr kann das Schwungrad in der Regel auch zum Stillstand kommen, wobei nach dem Abkuppeln auch noch eine geringe Restdrehzahl vorhanden sein kann, was mit der Angabe, daß das Schwungrad "etwa zum Stillstand kommt", gemeint sein soll.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der Antrieb der Spindel für die Hubbewegung des Stößels zunächst maximal beschleunigt und dann auf die am Ende des Leerhubes für die Kupplung mit dem Schwungrad erforderliche Gleichlaufgeschwindig­ keit heruntergeregelt wird.

Hierzu ist zu bemerken, daß die Drehzahl des Schwung­ rades und damit die Stößelgeschwindigkeit im gekuppel­ ten Zustand nicht mehr frei wählbar ist. So kann diese Geschwindigkeit z. B. durch Verformungsbedingungen bestimmter Werkstoffe begrenzt sein. Der Gleichlauf von Spindel und Schwungrad wäre bei niedriger Schwungrad­ drehzahl rasch gegeben und der ganze restliche Stößel­ hub würde mit geringer Geschwindigkeit durchlaufen. Dies bedeutet lange Taktzeiten. Besonders dünne Werk­ stücke kühlen auch in dieser Zeit stark ab. Für diesen Fall ist es vorteilhaft, einen großen Teil des Stößel­ hubes mit höherer Geschwindigkeit bei noch getrennter Kupplung zu durchfahren und die Spindeldrehzahl erst kurz vor Arbeitsbeginn zum Gleichlauf und Kuppeln herunterzuregeln.

Weitere Ausführungsmöglichkeiten nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 7 beschrieben.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Spindelpresse in Teil­ schnittansichten.

Zunächst soll die Funktion der Spindelpresse in Ver­ bindung mit der Fig. 1 erläutert werden.

Die Gewindespindel 4 ist axial im Kopfstück 5 ge­ lagert, während die Spindelmutter 3 starr im Stößel 1 befestigt ist. Durch Rechts- bzw. Linksdrehen der Ge­ windespindel 4 wird der Stößel 1 auf- oder abwärts­ geschraubt. Die Spindelsteigung beträgt mindestens 12°, damit eine Selbsthemmung im Gewinde verhindert wird.

Zwischen dem Schwungrad 8, 9 und der Gewindespindel 4 ist eine hydraulische Schaltkupplung 10 angebracht, die zu­ gleich als Überlastungsschutz dienen kann. Beim Er­ reichen eines vorwählbaren Drehmomentes, das vom Schwung­ rad 8, 9 auf die Gewindespindel 4 übertragen werden soll und damit einer vorwählbaren maximalen Kraft, rutscht das Schwungrad 8, 9 gegenüber den starren Massen der an ihrem nebenförmigen Teil drehfest mit der Gewinde­ spindel 4 verbundenen Spindelantriebsscheibe 11 und Gewindespindel durch. Die Vorspannung und das Lösen der Rutschkupplung erfolgt über im Schwungradoberteil 9 eingebaute hydraulische Zylinder 10 bzw. über Federpakete 12. Nachdem der Stößel 1 den unteren Umkehrpunkt und damit die rotierenden Massen die Drehzahl Null erreicht haben, wird das Schwungrad 8, 9 abgekuppelt.

Für das Hochfahren des Stößels 1 müssen lediglich die starr mit der Gewindespindel 4 verbundenen Massen ange­ trieben werden. Das Schwungrad 8, 9 und die Gewinde­ spindel 4 können mit den in den einzelnen Zeichnungs­ figuren dargestellten Antriebssystemen angetrieben werden. Der Antrieb des Schwungrades 8, 9 kann bereits wieder beim Hochfahren des Stößels 1 erfolgen. Beim nächsten Hub werden dann die "starren Massen", Spindel 4 und Spindelantriebsscheibe 11 mit einem zweiten An­ triebssystem beschleunigt. Die Kupplung erfolgt, wenn das Schwungrad 8, 9 und die Spindel 4 mit derselben Drehzahl laufen, durch die Hydraulikzylinder 10. Zwischen den Hubzyklen werden die "starren Massen" mit einer Bremse 7 gehalten.

Gemäß Fig. 1 erfolgt der Antrieb mit Elektromotoren über Ritzel auf einen Zahnkranz des Schwungrades und über Hydraulikzylinder am Stößel.

In der Zeichnung ist die Presse ab Unterkante Stößel dargestellt. Der Unterteil des Schwungrades 8 ist als Zahnkranz ausgeführt, in welchem die Ritzel von einem oder mehreren Elektromotoren 6 eingreifen. Die Elektro­ motoren 6 sind am Kopfstück 5 der Presse befestigt. Der Antrieb der "starren Massen" erfolgt über Hydraulik­ zylinder 2, die am Stößel 1 angebaut sind. Durch Ver­ schieben des Stößels 1 mit Hilfe der Hydraulikzylin­ der 2 dreht sich die Gewindespindel 4 aufgrund der großen Gewindesteigung, links bzw. rechts herum.

Gemäß Fig. 2 erfolgt der Antrieb mit Elektromotor am Schwungrad und Hydraulikzylinder am Stößel. In der Zeich­ nungsfigur ist die Presse wieder ab Unterkante Stößel dargestellt. Auf dem Schwungradunterteil 8 ist direkt der Rotor des Antriebsmotors 13 befestigt. Der Antrieb der "starren Massen" erfolgt wie in Fig. 1 dargestellt, über Hydraulikzylinder.

Fig. 3 zeigt einen Antrieb mit Elektromotoren über Ritzel und Zahnkranz und Elektromotor direkt an der Kupplungsnabe. In der Zeichnung ist hierbei nur der Antriebsteil der Presse dargestellt. Der Unterteil des Schwungrades 8 ist als Zahnkranz ausgeführt, in dem die Ritzel von einem oder mehreren Elektromotoren 6 eingreifen. Die Elektromotoren sind am Kopfstück 5 der Presse befestigt. Der Antrieb der "starren Massen" er­ folgt über einen Reversiermotor 14, dessen Rotor direkt auf der Spindelantriebsscheibe 11 sitzt.

Fig. 4 zeigt einen Antrieb mit Elektromotoren direkt am Schwungrad und an der Kupplungsnabe. Auch hier ist nur der Antriebsteil der Presse dargestellt. Auf dem Schwungradunterteil 8 ist direkt der Rotor des An­ triebsmotors 13 befestigt. Der Antrieb der "starren Massen" erfolgt über einen Elektromotor 14, dessen Rotor direkt auf der Spindelantriebsscheibe 11 sitzt.

Fig. 5 zeigt einen Antrieb mit Elektromotoren über Ritzel und Zahnkranz und über Vorgelege.

In der Zeichnung ist wieder nur der Antriebsteil der Presse dargestellt. Der Unterteil des Schwungrades 8 ist als Zahnkranz ausgeführt, in dem die Ritzel von einem oder mehreren Elektromotoren 6 eingreifen. Die Elektromotoren sind am Kopfstück 5 der Presse befestigt. Der Antrieb der "starren Massen" erfolgt über einen ebenfalls am Kopfstück 5 befestigten Reversiermotor 15 mit einer zwischengeschalteten Zahnradübersetzung 16. In das Vorgelege 16 ist eine Rutschkupplung 17 als Überlastsicherung eingebaut.

Claims (7)

1. Spindelpresse mit einem Schwungrad mit eigenem Antrieb, das zu Beginn des Stößel­ hubes eine Vordrehzahl aufweist, über eine Schei­ benkupplung mit der Antriebsscheibe der Spindel verbindbar ist und am Ende des Umformvorganges etwa zum Stillstand kommt und von der Spindel abgekuppelt wird, wobei für die Spindel samt Spindelantriebsscheibe ebenfalls ein eigener Antrieb vorhanden ist, der zugleich zum Rückführen des Stößels dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel mittels ihres Antriebs beschleu­ nigbar ist und danach die Kupplung zur Verbindung von Schwungrad und Spindel bei gleicher Drehzahl von Schwungrad und Spindel betätigbar ist.

2. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Spindel für die Hubbewegung des Stößels (1) zunächst maximal beschleunigt und dann auf die am Ende des Leerhubes für die Kupplung mit dem Schwungrad (8, 9) erforderliche Gleichlaufge­ schwindigkeit heruntergeregelt wird.

3. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungradantrieb und der Spindelantrieb jeweils ein mit der Spindel (4) gleichachsiger Elektromotor (13, 14) ist.

4. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwungrad (8, 9) ein mit der Spindel (4) gleichachsiger Elektromotor (13) und daß als Spindelantrieb ein Linear-Antrieb (2) vorhanden ist.

5. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwungrad (8, 9) ein mit einem Zahn­ raduntersetzungstrieb ausgerüsteter Motor (6) und für die Hubbewegung des Stößels (1) ein mit der Spindel (4) gleichachsiger Elektromotor (14) vorhanden ist.

6. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwungrad (8, 9) ein mit einem Zahnraduntersetzungstrieb ausgerüsteter Motor (6) und für die Hubbewegung des Stößels ein Linear- Antrieb (2) vorhanden ist.

7. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schwungrad (8, 9) und für die Hubbe­ wegung des Stößels (1) je ein mit einem Zahnrad­ untersetzungstrieb ausgerüsteter Motor (6, 15) vorhanden ist.