DE3784980T2

DE3784980T2 - Kurzhubtransferpresse mit automatischer vorschubeinrichtung.

Info

Publication number: DE3784980T2
Application number: DE8787901806T
Authority: DE
Inventors: E Tack
Original assignee: Danly Komatsu LP
Current assignee: Danly Komatsu LP
Priority date: 1986-01-31
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2007-01-31
Also published as: AU582082B2; BR8705399A; EP0256112A4; US4653311A; EP0256112A1; DE3784980D1; EP0256112B1; ES2005091A6; JPS63502732A; WO1987004646A1; AU7034687A; KR880700699A; CA1271082A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leistungspressen im allgemeinen und ist insbesondere bei Transferpressen mit servogetriebenen Vorschubeinrichtungen nützlich.
Leistungspressen sind typischerweise so konstruiert, daß der Hub der Presse groß genug ist, der Vorschubeinrichtung ausreichend Zeit zu lassen, ihren Förderzyklus durchzuführen, solange die Stempel der Presse offen sind, d.h. solange sich der Pressenschlitten so ausreichend weit oberhalb der Werkstücke befindet, daß die Vorschubeinrichtung auf diese zugreifen kann. Wenn der Hub der Presse verlängert wird, steigen die Kosten für die Presse nicht nur wegen der für den längeren Hub erforderlichen größeren Pressenabmessungen, sondern auch weil die erhöhte Drehmomentanforderung des längeren Hubs größere und mit höheren Leistungen angetriebene Kupplungen und Bremsen erforderlich macht. Dies führt auch zu einer unerwünscht hohen Aufschlaggeschwindigkeit, die ihrerseits einen hohen Lärmpegel und erhöhten Stempelverschleiß pro Zeiteinheit hervorruft.
Dieses Problem besteht nicht nur bei Transferpressen mit mehreren Arbeitsstationen innerhalb einer einzigen Presse, sondern auch bei Pressen mit einer einzigen Station, die allein oder in einer synchronisierten Reihe solcher Pressen arbeiten. Jede Presse mit einer einzigen Station besitzt normalerweise sowohl eine Ladeeinrichtung als auch eine Entladeeinrichtung, die ihr zugeordnet sind, und die Zykluszeit dieser Einrichtungen kann sogar länger als jene der Vorschubeinrichtung bei einer Transferpresse sein, wodurch noch längere Pressenhübe erforderlich werden.
US-A-4 150 616 offenbart ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Leistungspresse, bei der ein Pressenschlitten von einem Antriebsmechanismus mit Pressenantriebswelle hin- und herbewegt wird, die von einem Motor uber eine Kupplung und eine Bremse angetrieben wird, wobei das Verfahren so ausgestaltet ist, daß es durch geeignetes Steuern der Geschwindigkeit des Pressenschlittens eine stetige Bewegung des Pressenschlittens erlaubt und dabei während der offenen Stellung der Presse genügend Zeit zum Zuführen und Abführen von Werkstücken läßt. Bei diesem Verfahren erfolgt der Antrieb des Pressenschlittens während des Zuführ- und Abführabschnitts des Pressenzyklus mit einer ersten Geschwindigkeit, während des werkzeugschließenden Abschnitts des Zyklus mit einer zweiten, sehr viel höheren Geschwindigkeit, während des Bearbeitungsabschnitts des Zyklus mit einer dritten Geschwindigkeit, die sowohl unter der ersten als auch unter der zweiten Geschwindigkeit liegt, und während des werkzeugöffnenden Abschnitts des Zyklus wieder mit der hohen zweiten Geschwindigkeit.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist in erster Linie die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betreiben einer Leistungspresse, das es ermöglicht, die Abmessungen und Kosten der Presse zu verringern, das der Vorschubeinrichtung - oder dem Lade- und Entlademechanismus - genügend Betriebs zeit während des "offenen" Abschnitts des Pressenzyklus läßt und das zugleich den Betriebslärmpegel, die Verschleißgeschwindigkeit und den Gesamtenergieverbrauch senkt.
Zu diesem Zweck lehrt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Presse, die folgende Merkmale aufweist:
- einen Pressenschlitten, der so montiert ist, daß er eine hin- und hergehende Bewegung vollführen kann,
- einen Pressenantrieb zum stetigen Hin- und Herbewegen des Pressenschlittens, wobei der Antrieb eine Pressenantriebswelle und eine Einrichtung zum Antreiben der Welle mit steuerbarer Drehzahl umfaßt und die Einrichtung einen Antriebsmotor aufweist, der mit der Pressenantriebswelle über eine Kupplung und eine Bremse verbunden ist, und
- eine selbsttätige Vorschubeinrichtung zum Befördern von Werkstücken in zumindest eine in der Presse befindliche Bearbeitungsstation hinein und aus dieser heraus synchron zur hin- und hergehenden Bewegung des Pressenschlittens;
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- die Pressenantriebswelle wird während eines "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens mit einer ersten, vergleichsweise hohen Drehzahl angetrieben, wobei der "geschlossene" Abschnitt jedes Zyklus den Zyklusabschnitt einschließt, in welchem der Pressenschlitten ein oder mehrere Werkstücke bearbeitet, und
- während des übrigen Teils (als "offener" Abschnitt bezeichnet) jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens wird die Pressenantriebswelle mit einer zweiten Drehzahl angetrieben, die unter der ersten Drehzahl liegt und hinreichend niedrig ist, daß die selbsttätige Vorschubeinrichtung während des "offenen" Abschnitts jedes Zyklus Werkstücke in die in der Presse befindliche Bearbeitungsstation hinein- und aus dieser herausbefördern kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung so betrieben wird, daß die Pressenantriebswelle während des gesamten "offenen" Abschnitts jedes Zyklus mit der niedrigeren zweiten Drehzahl angetrieben wird, und daß die Antriebseinrichtung so betrieben wird, daß die Pressenantriebswelle während des gesamten "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus mit der höheren ersten Drehzahl angetrieben wird.
Vorzugsweise umfaßt der geschlossene Abschnitt jedes Zyklus denjenigen Teil des Abwärtshubs des Pressenschlittens, der auf den Eingriff des vom Pressenschlitten getragenen Stempels in das Werkstück folgt, und denjenigen Teil des Aufwärtshubs, während dessen der Stempel vom Werkstück zurückgezogen wird und der sich bis zu dem Punkt fortsetzt, an dem ungefähr der Pressenschlitten auf eine Höhe gehoben worden ist, die der Vorschubeinrichtung zwischen den oberen und den unteren Stempel der Presse einzutreten erlaubt.
Diese Maßnahme stellt sicher, daß die Auftreffgeschwindigkeit der Presse auf dem Werkstück vergleichsweise niedrig gehalten wird, wodurch der Betriebslärmpegel und die Stempelverschleißgeschwindigkeit weiter vermindert werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Verfahren zum Betreiben der Leistungspresse auch bei bereits installierten Pressen leicht verwirklicht werden kann.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den bei liegenden Zeichnungen hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Transferpresse mit einer servogetriebenen Vorschubeinrichtung;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Bewegungspfade der Pressen-Hauptantriebswelle und -kurbel und des Pressenschlittens;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Bewegungspfads der Fördervorschubeinrichtung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Fördervorschubeinrichtung zur Verwendung in der Presse nach Fig. 1, wobei die Figuren 4A, 4B und 4C Vergrößerungen der drei Teile der Fördervorschübeinrichtung darstellen, die in Fig. 4 gezeigt sind;
Fig. 5 ist ein Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 5-5 der Fig. 4, in vergrößertem Maßstab;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht im wesentlichen entlang der Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 ist ein Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 7-7 der Fig. 5, in vergrößertem Maßstab;
Fig. 8 ist ein Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 8-8 der Fig. 6, in vergrößertem Maßstab; und
Fig. 9 ist eine Seitenansicht einer synchronisierten Reihe von jeweils eine einzige Bearbeitungsstation aufweisenden Pressen, denen jeweils ein Lade- und ein Entlademechanismus zugeordnet sind.

Eingehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die bevorzugten Ausführungsformen sind in den Zeichnungen beispielshalber dargestellt und werden nachstehend eingehend beschrieben. Es versteht sich allerdings, daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen zu beschränken, sondern die Erfindung soll im Gegenteil alle Abwandlungen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die unter den Grundgedanken und den weiteren Bereich der Erfindung fallen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Nunmehr wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, und zwar zuerst auf Fig. 1; darin ist eine Leistungspresse 10 mit einem vertikal beweglichen Schlitten 11 gezeigt, der von einer Mehrzahl von Säulen 12 getragen wird. Im Betrieb trägt der Schlitten 11 einen oberen Stempel 13 und wird in Vertikalrichtung so hin- und herbewegt, daß der obere Stempel 13 und ein ortsfester unterer Stempel 14 abwechselnd in und außer Berührung mit einem zwischen den beiden Stempeln positionierten Werkstück gebracht werden. Die untere Hälfte des Stempels 14 liegt auf einem Unterlageblock 15, der in Querrichtung in den Bereich des Pressenschlittens hinein und aus ihm heraus bewegt werden kann.
Die Presse 10 wird von einem großen, motorgetriebenen, auf dem First 16 angeordneten Schwungrad angetrieben. Am Schwungrad ist axial eine Mechanik zum Anschluß einer Kupplung und einer Bremse montiert und ausgebildet, die Bewegung des Schlittens 11 anzuhalten. Das Schwungrad liefert seine Antriebsleistung über eine Differentialantriebsanordnung und je eine Triebstange 17 an die vier Ecken des Schlittens 11. Die Welle, an welcher der Exzenter angeordnet ist, weist normalerweise einen an einem Ende angeordneten Drehsignalgeber auf, der die Winkelbewegung des Exzenters und damit der Triebstangen erfaßt und in ein Analogsignal umformt, das an jedem gegebenen Punkt innerhalb des Hubs direkt proportional zur Winkelstellung des Exzenters ist.
Ein Paar von Förderschienen 21 und 21' verläuft in Längsrichtung durch die Presse 10, um Werkstücke durch aufeinanderfolgende Bearbeitungsstationen in der Presse zu befördern. Um diese Werkstückbewegung zu bewerkstelligen, können die Förderschienen 21, 21' in Längsrichtung (der "X-Achse"), in Querrichtung (der "Y-Achse") und in Vertikalrichtung (der "Z-Achse") mittels eines dreiachsigen Förderantriebs bewegt werden. Gebräuchliche Fingerglieder zum Greifen der Werkstücke (siehe Figuren 4 bis 8) sind an den Förderschienen 21, 21' starr befestigt.
Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen einen vollständigen Betriebszyklus einer hypothetischen Presse zum Durchführen eines Tiefziehvorgangs. Der obere Teil der Fig. 2 stellt die 360º-Drehung der Pressen-Hauptantriebswelle und -kurbel dar; der untere Teil der Fig. 2 stellt den zugehörigen Vertikalhub des Schlittens dar; und Fig. 3 zeigt die dreiachsige Bewegung der Vorschubeinrichtung. Wie durch die Beschriftungen im oberen Teil der Fig. 2 angegeben, beginnt der "offene" Abschnitt des Pressenzyklus bei dem Punkt, an dem der Schlitten weit genug über seine untere Totpunktstellung (UT) angehoben worden ist, um die Vorschubeinrichtung zwischen die Stempel eintreten zu lassen, und endet bei dem Punkt, an dem der obere (vom Schlitten getragene) Stempel in das Werkstück eingreift. In dem Anschauungsbeispiel der Fig. 2 beginnt dieser "offene" Abschnitt des Pressenzyklus bei einem Kurbelwinkel von 274º und endet bei 110º. Der "geschlossene" Abschnitt des Pressenzyklus ist der Rest des Zyklus und erstreckt sich im Anschauungsbeispiel vom Kurbelwinkel 110º bis 274º.
Während des "geschlossenen" Abschnitts des Zyklus führt der Pressenschlitten die gewünschte Bearbeitung des Werkstücks aus und bewegt sich dann aufwärts bis zu einer Höhe, die ausreicht, die Vorschubeinrichtung zwischen das Werkstück und den am Schlitten getragenen obere Stempel eintreten zu lassen. Im Anschauungsbeispiel durchläuft der Schlitten die letzten 28% seines Abwärtshubs und circa 55% seines Aufwärtshubs in diesem "geschlossenen" Abschnitt des Zyklus. Während der letzten 28% des Abwärtshubs wird im Werkstück ein vergleichsweise tiefer Ziehvorgang bewirkt; während der ersten 28% des Aufwärtshubs wird der vom Schlitten getragene obere Stempel vom Werkstück zurückgezogen; und während der nächsten 27% des Aufwärtshubs wird der Schlitten weit genug über das Werkstück hochgehoben, um die Vorschubeinrichtung, welche die Werkstücke zwischen aufeinanderfolgenden Stationen überführt, einzulassen.
Während des "offenen" Abschnitts des Zyklus durchfährt der Pressenschlitten die letzten 45% seines Aufwärtshubs und die ersten 72% seines Abwärtshubs. Genau in dieser Zeitspanne nimmt die Vorschubeinrichtung die Werkstücke auf und transferiert sie zu den nachfolgenden Stationen.
Vor einer Beschreibung des physischen Aufbaus der Vorschubeinrichtung ist eine Bezugnahme auf Fig. 3 nützlich, die schematisch einen typischen Überführungszyklus veranschaulicht. Am Ende des "geschlossenen" Abschnitts jedes Pressenzyklus bewegt die Vorschubeinrichtung die Überführungsfingerglieder in den Raum zwischen den geöffneten Stempeln, um die Fingerglieder in Eingriff mit den jeweiligen Werkstücken zu bringen. Die Vorschubeinrichtung verweilt in dieser Stellung, die in Fig. 3 als Stellung A bezeichnet ist, für eine kurze Zeitspanne, um den Fingergliedern Gelegenheit zu geben, die Werkstücke sicher zu greifen. Die Vorschubeinrichtung wird dann aus Stellung A in Stellung B gehoben, um die Werkstücke von den unteren Stempeln abzuheben, wonach die Einrichtung sowohl in Vertikal- als auch Längsrichtung aus Stellung B in Stellung C bewegt wird und dann in Längsrichtung weiterbewegt wird, um die Werkstücke zu den nächsten Stationen zu befördern. Bei Stellung D beginnt die Vorschubeinrichtung sich zu den unteren Stempeln hin abzusenken und setzt dabei ihre Längsbewegung fort, bis sie die Stellung E erreicht, und bewegt sich dann geradlinig abwärts in die Stellung F, um die Werkstücke auf ihre zugeordneten nachfolgenden unteren Stempel abzusenken. In Stellung F verharrt die Vorschubeinrichtung wieder für eine kurze Zeitspanne, damit die Fingerglieder von den Werkstücken abgespannt werden können, wonach die Einrichtung in Querrichtung aus der Stellung F in die Stellung G zurückgezogen wird und dann in Längsrichtung über die Stellungen H und I in ihre Ausgangsposition J zurückgefahren wird, wo sie für den nächsten Überführungszyklus bereit ist.
Die schematische Darstellung gemäß Fig. 3 schließt keinen Umdrehschritt ein, aber wenn die Fingerglieder ausgebildet sind, ein oder mehrere Werkstücke während deren Überführung von einer Bearbeitungsstation zur nächsten umzudrehen, erfolgt der Umdrehschritt während der Längsbewegung von Stellung C nach Stellung D.
Nunmehr wird auf die Figuren 4 bis 8 Bezug genommen; darin ist eine Vorschubeinrichtung gezeigt, die ausgebildet ist, Werkstücke der Reihe nach entlang mehrerer Bearbeitungsstationen in der Transferpresse 10 zu überführen. Um die verschiedenen Werkstücke an jeder der mehreren Stationen in die gewünschten Positionen mit der gewünschten Ausrichtung zu überführen, kann die Vorschubeinrichtung entlang einer beliebigen oder allen der drei verschiedenen Achsen bewegt werden, die als Längsoder X-Achse, Quer- oder Y-Achse und Vertikal- oder Z-Achse bezeichnet wurden. Wie aus nachstehender Beschreibung hervorgeht, wird die Bewegung der Vorschubeinrichtung entlang dieser drei Achsen jeweils von einem oder mehreren, unabhängig voneinander steuerbaren Servomotoren beherrscht.
Wie am deutlichsten aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Vorschubeinrichtung die oben erwähnten Förderschienen 21, 21' auf, die sich entlang gegenüberliegender Seiten der mehrfachen Bearbeitungsstationen erstrecken. Jede dieser Schienen 21 und 21' trägt eine Gruppe von Fingergliedern 22a, 22b, ... 22n bzw. 22'a, 22'b, ... 22'n, um an den jeweiligen Bearbeitungsstationen die Werkstücke zu greifen und zu den nächstfolgenden Bearbeitungsstationen zu überführen. Es versteht sich, daß eine Presse, die eine Vorschubeinrichtung der beschriebenen Art verwendet, normalerweise gesonderte Lade- und Entladevorrichtungen besitzt, die an entgegengesetzten Enden der Presse angeordnet sind, um Werkstücke an das erste Paar von Fingergliedern 22a, 22'a zu liefern und um die fertig bearbeiteten Werkstücke vom letzten Paar von Fingergliedern 22n, 22'n abzunehmen.
Da der gesamte einer Förderschiene 21 bzw. 21' zugeordnete Mechanismus mit dem der anderen Schiene zugeordneten Mechanismus übereinstimmt, richtet sich die nachfolgende nähere Beschreibung nur auf den zu einer der Schienen gehörigen Mechanismus, und zu den beiden Schienen gehörige entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei für diejenigen Teile, die der Schiene 21' zugeordnet sind, ein unterscheidender Apostroph angefügt ist.
Die dargestellte Vorschubeinrichtung trägt die Schiene 21 auf einem Paar von vertikal bewegbaren Säulen 23a und 23b. Für eine Vertikalbewegung der Schiene 21 treiben zwei Z-Achsen-Servomotoren 30a und 30b über aufeinanderfolgende Kegelradpaare 32a, 33a bzw. 32b, 33b lange Wellen 31a und 31b an. Die beiden Wellen 31a und 31b tragen jeweils ein Ritzel 34a bzw. 34b, die mit zugeordneten Zahnstangen 35a bzw. 35b kämmen, welche an den Säulen 23a bzw. 23b befestigt sind. Wie am deutlichsten aus Fig. 4B ersichtlich, sind die Enden der Wellen 31a und 31b in ortsfesten Lagerblöcken 36a, 37a und 36b, 37b am Sockel der Vorschubeinrichtung gelagert.
Jede der Säulen 23a und 23b ist so montiert, daß sie eine vertikale Gleitbewegung innerhalb zweier Gruppen von sechs Wälzlagern 40a, 41a und 40b, 41b (siehe Figuren 5 und 6) vollführen kann, die in Gehäusen 42a bzw. 42b eingebaut sind. Die Wälzlager 40a, 41a und 40b, 41b laufen auf gehärteten Stahlspuren an den vertikalen Seitenwänden der Säulen 23a und 23b und führen die Säulen dabei entlang geradliniger vertikaler Strecken, um die Schiene 21 zu heben und zu senken. Die vertikale Stellung der Schiene 21 ist zu jedem Zeitpunkt natürlich durch die Stellungen der Zahnstangen 35a und 35b bestimmt, wie sie von den Z-Achsen-Antriebsmotoren 30a und 30b eingestellt werden. Die beiden Z-Achsen-Antriebsmotoren 30a und 30b werden zueinander synchron betrieben, damit die Schiene 21 stets in vollkommen horizontaler Stellung gehalten wird.
Eine Bewegung der Schienen 21 und 21' in Querrichtung wird durch ein Paar von Y-Achsen-Servomotoren 50a und 50b bewirkt und gesteuert, die am ortsfesten Sockel der Vorschubeinrichtung montiert sind. Diese beiden Antriebsmotoren 50a und 50b treiben jeweils über ein Paar von Kegelrädern 52a bzw. 52b zugeordnete Ritzel 51a bzw. 51b an, und die Ritzel 51a und 51b kämmen ihrerseits jeweils mit einem parallelen Paar von zugehörigen horizontalen Zahnstangen 53a, 54a bzw. 53b, 54b, die an den jeweiligen Gehäusen 42a, 42'a und 42b, 42'b befestigt sind. Somit bewegt eine hin- und hergehende Bewegung der Zahnstangen 53a und 53b die Gehäuse 42a und 42b - und damit die Säulen 23a und 23b und die darauf montierte Schiene 21 - in der Querrichtung (Y-Achse) vor und zurück. Um diese Bewegung in Y-Richtung zu ermöglichen, ist jedes der Gehäuse 42a, 42b von vier Drillingswälzlagern 55a bzw. 55b gelagert und geführt, die auf einem Paar ortsfester Querschienen 56a, 57a bzw. 56b, 57b laufen (siehe Figuren 4B, 4C, 5 und 6).
Während der Verschiebebewegung der Gehäuse 42a und 42b entlang der Querschienen 56a, 57a bzw. 56b, 57b werden die vertikalen Säulen 23a, 23b und die darauf montierten Zahnstangen 35a, 35b sowie die mit diesen kämmenden Ritzel 34a, 34b zusammen mit den beiden Gehäusen getragen. Diese Verschiebebewegung der Ritzel 34a und 34b erfolgt durch zugehörige Paare von runden Vorsprüngen 58a und 58b, die an entgegengesetzten Seiten der Ritzel aus den Gehäusen 42a und 42b vorspringen. Um diese in Y-Richtung erfolgende Bewegung der Z-Achsen-Antriebsritzel 34a, 34b zu ermöglichen, sind die Endstücke der Wellen 31a und 31b profiliert, so daß die Ritzel 34a, 34b entlang dieser Profilendstücke vor und zurück gleiten können und dennoch gleichzeitig von den Wellen angetrieben werden. Die Wellen selbst bleiben - abgesehen von ihrer Drehbewegung - ortsfest, und die die Wellen antreibenden Kegelräder 33a, 33b sind zwischen den profilierten Endstücken der Wellen angeordnet, so daß sie die in Y-Richtung erfolgende Bewegung der Z-Achsen- Antriebsritzel 34a, 34b nicht stören.
Für eine in Längsrichtung erfolgende Bewegung der Förderschiene 21 treibt ein X-Achsen-Servomotor 60 (siehe Fig. 4A) eine Querwelle 61 an, die ein Ritzel 62 trägt, das mit einer ortsfesten Zahnstange 63 kämmt, welche am Boden einer Schiene 64 ausgebildet ist, die am Sockel der Vorschubeinrichtung befestigt ist. Der Antriebsmotor 60 ist am Boden eines Querträgers 65 befestigt, der - zum Zweck einer glatten Gleitbewegung in X- Richtung - mittels eines Paares linearer Lager 66 und 66' gelagert ist, die auf der Oberseite und an den Seitenflächen der Schienen 64 und 64' gleiten. Der Träger 65 ist auch mit den Enden der beiden Schienen 21 und 21' verbunden, und zwar mittels eines Paares von Gleitblöcken 67 und 67', die in einem Paar von Führungsleisten 68 bzw. 68' gehaltert sind. Diese Gleitblöcke 67, 67' und Führungsleisten 68, 68' machen es möglich, daß die Schienen 21, 21' entlang des Trägers 65 quer (in Y-Richtung) und gleichzeitig die Schienen und der Träger 65 in Längs-(X-)Richtung bewegt werden. Eine Vertikalbewegung der Schiene 21 und 21' ist ebenfalls möglich, und zwar durch Drehgelenke 69 und 69' zwischen dem jeweiligen Gleitblock 67, 67' und den Schienen 21, 21'.
Damit sich die Schiene 21 relativ zu den Säulen 23a und 23b sogar dann in Längsrichtung bewegen kann, wenn die Säulen die Schienen gerade vertikal und/oder seitwärts bewegen, laufen die Schienen 21, 21' auf parallelen Gruppen von Wälzlagern 70a und 70b, die an der Oberseite der zugeordneten Säulen 23a und 23b angeordnet sind. Um die Schienen 21, 21' fest auf den Säulen 23a und 23b zu halten, damit sie sich zusammen mit diesen vertikal und/oder seitwärts bewegen, bildet die Unterseite jeder Schiene einen Längskanal 71, der einen Satz geneigter Wälzlager 72a und 72b aufnimmt, die ebenfalls am oberen Ende der jeweiligen Säulen 23a und 23b angebracht sind. Diese Wälzlager 72a und 72b laufen auf Schrägflächen innerhalb des Kanals 71, wodurch die Schiene 21 auf der zugehörigen Säule gefangen gehalten wird, dabei aber in Längsrichtung dennoch eine Relativbewegung der Schiene bezüglich der Säule möglich ist.
Damit die Werkstücke umgedreht werden können, während sie von einer Bearbeitungsstation zur nächsten befördert werden, besitzt jedes der Fingerglieder 22a bis 22n und 22'a bis 22'n die Konstruktion, die für das Fingerglied 22'b in den Figuren 7 und 8 dargestellt ist. So sind die Greifer 80 des Fingerglieds an einer Spindel 81 befestigt, die ein Ritzel 82 trägt, welches mit einer Zahnstange 83 kämmt. Die Zahnstange 83 kann mittels eines Luftzylinders 84 in X-Richtung vor und zurück angetrieben werden, wodurch die Greiffinger 80 um die Y-Achse gedreht werden, um das von den Fingern getragene Werkstück umzudrehen.
Gemäß einem wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Pressenantriebswelle während des "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens mit einer ersten, vergleichsweise hohen Drehzahl und dann während des "offenen" Abschnitts jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens mit einer zweiten, unter der ersten Drehzahl liegenden Drehzahl angetrieben; die zweite Drehzahl ist ausreichend niedrig, daß die automatische Vorschubeinrichtung während des "offenen" Abschnitts jedes Zyklus ihren Überführungszyklus durchführen kann.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Pressenantriebswelle am Beginn des "offenen" Abschnitts des Pressenzyklus gebremst, vorzugsweise sobald der Pressenschlitten auf eine Höhe gehoben worden ist, die der Vorschubeinrichtung in den Raum zwischen dem unteren und dem oberen Stempel einzutreten gestattet, um die Werkstücke aus diesem Raum zu entfernen. Die Antriebswelle wird dann mit der verminderten Geschwindigkeit durch den gesamten "offenen" Zyklusabschnitt weitergetrieben, d.h. bis der obere Stempel auf das nächste Werkstück auftrifft. Somit kann die Presse einen kurzen Hub mit niedriger Auftreffgeschwindigkeit haben und dabei trotzdem für den Förderzyklus selbst der kompliziertesten Vorschubeinrichtung eine angemessene Zeitdauer zur Verfügung stellen. Etwa in dem unten beschriebenen Beispiel ist der Pressenhub nur halb so groß wie der Hub, der in gegenwärtigen Pressen zum Ausführen derselben Arbeit verwendet wird (0,508 m [20 Zoll] statt 1,016 m [40 Zoll]). Im allgemeinen ist pro 2,54 cm (1 Zoll) Hublänge eine zusätzliche Pressenhöhe von 7,62 cm (3 Zoll) erforderlich, somit ermöglicht eine Verringerung der Hublänge um 0,508 m (20 Zoll) einer Verringerung der Pressenhöhe um 1,524 m (60 Zoll).
Außerdem kann die Auftreffgeschwindigkeit unter die niedrigsten Werte gesenkt werden, die bei gegenwärtigen Langhubpressen erreichbar sind, und diese niedrigere Auftreffgeschwindigkeit bedeutet verringerte Lärmpegel, verringerte Stempelabnutzungsraten und verbesserte Produktqualität. Kupplung und Bremse können infolge des erhöhten mechanischen Vorteils des kürzeren Hubs kleiner sein, was bedeutet, daß sie weniger kostenaufwendig sind, weniger Platz benötigen und im allgemeinen weniger Wartungsprobleme bereiten. Die niedrigere Trägheit der kleineren Kupplung bietet auch den Nutzen eines verringerten Energieverbrauchs im Vergleich zum alternativen Langhubsystem, wenn dieses System eine "Verlangsamung" einschließt, um die innewohnende hohe Auftreffgeschwindigkeit abzusenken.
Darüber hinaus stellt die während des gesamten "offenen" Zyklusabschnitts vergleichsweise niedrige Pressengeschwindigkeit eine sicherere Betriebsweise dar, da die Presse im Fehlerfall schneller, und mit geringerem Schaden, angehalten werden kann. Die meisten Fehler treten während des "offenen" Abschnitts des Pressenzyklus auf, wenn die Stempel offen sind, so daß Hindernisse, wie etwa ein falsch ausgerichtetes Werkstück oder eine defekte Vorschubeinrichtung, zwischen die Stempel geraten können. Solange die Stempel geschlossen sind oder sich gerade öffnen, gibt es wenig, was falsch laufen kann; und diese sind die einzigen Zeiten, in denen beim erfindungsgemäßen Verfahren die Pressenantriebswelle mit der höheren Geschwindigkeit angetrieben wird.
Das folgende spezielle Beispiel veranschaulicht, wie die vorliegende Erfindung ausgeführt wird, wenn ein herkömmliches Wirbelstrom-Pressenantriebssystem in einer 3251 Mg-(3200 Tonnen-)Transferpresse mit folgenden Kennwerten verwendet wird:
- Kurbelradius: 0,2286m (9,00 Zoll)
- Triebstangenlänge: 3,302 in (130,00 Zoll)
- Riemenverhältnis: 4,000 : 1 (Motor zu Kupplung)
- Getriebeverhältnis: 20,000 : 1 (Ausgangswelle zu Kurbel)
- Schlittengewicht: 203,21 Mg (200 Tonnen)
- min. Ausgleichskraft: 181,77 Mg (178,9 Tonnen)
- max. Ausgleichskraft: 224,65 Mg (221,1 Tonnen)
- auf die Antriebswelle zurückwirkende Trägheit der rotierenden Massen: 105,35 kg m² (2500 Lb Ft²)
- auf die Antriebswelle zurückwirkende Trägheit des Reibungsdrehmoments: 0 Nm (0 Lb Ft)
- auf die Antriebswelle zurückwirkende Trägheit des Luftbremsdrehmoments: 0 Nm (0 Lb Ft)
- Pressengetriebe für: 22,50 Hübe pro Minute
Der Betrieb dieser Presse wurde für die folgenden Belastungen simuliert: X in cm (Zoll) von UT Last in Mg (Tonnen)
Dabei wurde ein Pressenantriebssystem mit mittels "Wirbelstrom" einstellbarer Geschwindigkeit und folgenden Kennwerten verwendet:
"Dynamatic"-Pressenantrieb Modell: 49-63
Kupplungsbezeichnung: CES 49-63
max. Kupplungsdrehmoment: 128.802,9 Nm (95.000 Lbs Ft)
max. Bremsdrehmoment: 20.016,5 kg m² (475.000 Lbs Ft²)
Eingangsträgheit: 5.899,6 kg m² (140,0O Lbs Ft²)
Ausgang: 13.558,2 Nm (10.000 Lbs Ft)
Betriebsparameter: Hublänge: 5
ICOND: 0,000
HPLL: 16,000
DELT: 0,010
PRINTV: 0,050
Motor-Kennzeichnung: NEMA D
PS: 800
Umdrehungen pro Min.: 1.800
Schlupf: 8%
Trägheit: 14,749 kg m² (350 Lbs Ft²)
Die simulierten Sollwerte für die Kurbelgeschwindigkeit waren 12,5 Hübe/min von 0º bis 110º; 20,0 Hübe/min von 110º bis 274º; und 12,5 Hübe/min von 274º bis 360º.
Ein am Rechner simulierter Betrieb der obigen Presse unter den obigen Bedingungen ergab die folgenden Resultate:
Steuerungsart: Kurbelgeschwindigkeit
Antriebsart: oberer Antrieb
Betriebsart: ununterbrochene Hübe MOTOR CLUTCH BRAKE PRESS LOAD SLIDE VEL SLIDE POSIT CRANK ANGLE LOAD ZONE ENTERED -- START FINE PRINT INTERVAL LOAD ZONE COMPLETE -- RESUME COARSE PRINT INTERVAL

Zusammenfassung des Hubs 3

mittlere Hubrate: 14,63 Hübe/min
Motor-Effektivleistung: 755,7 PS
mittlere Motorleistung: 712,0 PS
mittlere Kupplungs-Verlustleistung: 172,2 PS
mittlere Brems-Verlustleistung: -162,8 PS
mittlere Arbeitsleistung: 383,9 PS
mittl. Schwungrad-Verlustleistung: -3,5 PS
Relative Stabilität ist erreicht worden.
Analyse vollständig.

(Anmerkung des Übersetzers:

In vorstehender Liste sind folgende Abkürzungen verwendet:
MOTOR = Motor
FLYWHL = Schwungrad
CLUTCH = Kupplung
BRAKE = Bremse
PRESS = Presse
LOAD = Last
RPM = Umdrehungen pro min
TQ = Drehmoment
HP = Leistung in PS
DISS HP = Verlustleistung in PS
REF SPM = Bezugs-Hubzahl pro min
ACT.SPM = IST-Hubzahl pro min
SLIDE VEL = Schlittengeschwindigkeit
SLIDE POS = Schlittenstellung
CRANK ANGLE = Kurbelwinkel
TONS = Tonnen
LOAD ZONE ENTERED = Lastzone erreicht
START FINE PRINT INTERVAL = beginne enges Druckintervall
LOAD ZONE COMPLETE = Lastzone fertig
RESUME COARSE PRINT INTERVAL = nimm weites Druckintervall wieder auf)
Aus den obigen Daten ist ersichtlich, daß die "Bezugs-Hubzahl/min" des Systems für den "offenen" Abschnitt des Pressenzyklus auf 12 und für den "geschlossenen" Abschnitt des Zyklus auf 20 gesetzt war. Während eines Teils des Pressen-Abwärtshubs im "offenen" Abschnitt des Zyklus, d,h. innerhalb des Kurbelwinkelbereichs von 52º bis 98º, wurde die Wirbelstrombremse eingeschaltet, um die Presse auf der befohlenen niedrigen Geschwindigkeit zu halten, Als die Soll-Geschwindigkeit erhöht wurde, indem die "Bezugs-Hubzahl/min" unmittelbar vor dem Eintritt in die Lastzone auf 20 geändert wurde, wurde die Wirbelstromkupplung eingeschaltet, um die erforderliche Leistung zu liefern und um sowohl die Geschwindigkeit des Pressenantriebs zu erhöhen als auch die gewünschte Arbeit auszuführen. Die "Bezugs-Hubzahl/min" wurde über den Totpunkt des Abwärtshubs hinweg und über 89º des Aufwärtshubs bei 20 gehalten und dann wieder auf 12 gesenkt, Es ist ersichtlich, daß die Bremse wieder eingeschaltet wurde, um die Pressengeschwindigkeit zu vermindern, sobald die "Bezugs-Hubzahl/min" gesenkt wurde. Mit diesem System betrug die Hublänge lediglich 45,72 cm (18 Zoll) und dennoch stand der Vorschubeinrichtung eine großzügige Zeitspanne (2,55 sec) zur Verfügung, um die Bearbeitungsstationen während des "offenen" Abschnitts des Zyklus zu betreten.
Wie früher erwähnt, ist die vorliegende Erfindung nicht nur bei Transferpressen nützlich, die mehrere Bearbeitungsstationen innerhalb einer einzigen Presse aufweisen, sondern auch in Pressen mit einer einzigen Bearbeitungsstation, die allein oder in einer synchronisierten Reihe solcher Pressen arbeiten. Eine exemplarische Reihe von Pressen mit einer einzigen Bearbeitungsstation ist in Fig, 9 veranschaulicht; diese Reihe ähnelt den synchronisierten Pressenreihen, die in den US-Patenten Nr. 3 199 439 und 3 199 443 (Inhaber: Danly) beschrieben sind. Wie in diesen Patenten beschrieben, führt eine solche Pressenreihe an einem Werkstück W aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge aus und kann auf eine beliebige gewünschte Anzahl von Pressen erweitert werden. Jede Einzelpresse umfaßt ein unteren Teil 100, der sich unter das Fußbodenniveau 101 erstreckt, und einen nach oben verlaufenden Rahmen 102, der oben mit einem First 103 abgeschlossen ist. Im Pressenrahmen ist ein hin und her gehender Schlitten 104 montiert, der einen Stempel 105 trägt, der mit einem unteren Stempel 106 zusammenwirken kann, wobei der Schlitten von einem Motor 107 angetrieben wird.
Jede der drei Pressen A, B und C ist mit einem Lademechanismus 110, der Werkstücke in die Bearbeitungszone der Presse laden kann, und mit einem Entlademechanismus 111 ausgestattet, der Werkstücke aus der Bearbeitungszone entfernen kann, Diese Lade- und Entlademechanismen sind an entgegengesetzten Seiten des Hauptrahmens der Presse freitragend angebracht. Von jedem Lade- und Entlademechanismus 110 bzw, 111 ragt ein Förderarm 112 nach unten, der einen Greifer 113 aufweist, um die Werkstücke zu greifen, während sie überführt werden. Die Einzelheiten dieser Lade- und Entlademechanismen sind im einschlägigen Stand der Technik bekannt und brauchen hier deshalb nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Die Einzelheiten, wie man eine solche Reihe mehrerer Pressen synchronisiert, sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt; eine Version davon ist in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 3 199 439 (Inhaber: Danly) beschrieben.
Der Grund für die Beschreibung der synchronisierten Pressenreihe an dieser Stelle besteht darin, eine der nützlichsten Anwendungen der vorliegenden Erfindung darzustellen, Es ist ersichtlich, daß bei einer Reihe von mehreren Pressen, bei der jede Presse ihren eigenen Lade- und Entlademechanismus besitzt, in jedem Zyklus eine beträchtliche Zeitspanne dafür erforderlich ist, daß die Lade- und Entlademechanismen die Werkstücke in die Bearbeitungsstationen der jeweiligen Pressen hinein- und aus diesen herausbewegen können. In der Vergangenheit wurde die für diese Abläufe erforderliche Zykluszeit bereitgestellt, indem die Hübe aller Pressen erhöht wurden, um eine angemessene Zeit für die Presse mit der größten Zyklusdauer einzuräumen, In bestinimten Situationen erforderte dies übermäßig viel vertikalen Raum oder eine Umkonstruktion der oberen Teile der Pressen, um ihre Gesamthöhe zu verringern. Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine solche Pressenreihe kann jedoch eine angemessene Zykluszeit zur Verfügung gestellt werden und zugleich können dennoch die Größe und die Kosten jeder Einzelpresse gesenkt werden, zusätzlich zu all den anderen oben beschriebenen Vorteilen der Erfindung. Die resultierenden Gesamteinsparungen in einer Vielfachpressenreihe der in Fig. 9 dargestellten Art sind ganz erheblich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch durch Nachrüstung bereits installierter Pressen in die Praxis umgesetzt werden, insbesondere bei jenen Pressen, die mit Antrieben für Langsamfahrt ausgerüstet sind. Ein Langsamfahr-Antrieb schafft die Möglichkeit zum Betreiben der Presse bei einer Geschwindigkeit, die viel niedriger als ihre normale Zyklusrate ist, und bietet die volle Tonnage typischerweise bei einer Geschwindigkeit von einem Hub pro Minute. Langsamfahr-Antriebe sind bekannt und verwenden typischerweise einen Langsamfahr-Motor, der über ein Getriebe mit einem Bremsengehäuse verbunden ist, das auf Lagern montiert ist, damit die gesamte Bremse gedreht werden kann. Das Gehäuse ist mit einer Hilfsbremse verbunden, die das Gehäuse während des normalen Betriebs der Presse in einer festen Stellung hält. Zum Langsamfahren wird die Kupplung abgeschaltet, die Hauptbremse wird in Eingriff gebracht, und der Langsamfahr-Motor treibt die Presse (mit verminderter Geschwindigkeit) über die Hauptbremse an.
Um die vorliegende Erfindung mit einem Langsamfahr- Antrieb zu verwirklichen, kann anstelle des herkömmlichen Langsamfahr-Antriebsmotors mit fester Drehzahl eine Antriebsmotor mit variabler Drehzahl eingesetzt werden.

Claims

1, Verfahren zum Steuern einer Presse (10), die folgende Merkmale aufweist:

- einen Pressenschlitten (11), der so montiert ist, daß er eine hin- und hergehende Bewegung vollführen kann,

- einen Pressenantrieb (16, 17) zum stetigen Hin- und Herbewegen des Pressenschlittens (11), wobei der Antrieb eine Pressenantriebswelle und eine Einrichtung zum Antreiben der Welle mit steuerbarer Drehzahl umfaßt und die Einrichtung einen Antriebsmotor aufweist, der mit der Pressenantriebswelle über eine Kupplung und eine Bremse verbunden ist, und

- eine selbsttätige Vorschubeinrichtung (15, 21, 21') zum Befördern von Werkstücken in zumindest eine in der Presse befindliche Bearbeitungsstation hinein und aus dieser heraus synchron zur hin- und hergehenden Bewegung des Pressenschlittens (11);

wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- die Pressenantriebswelle wird während eines "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens (11) mit einer ersten, vergleichsweise hohen Drehzahl angetrieben, wobei der "geschlossene" Abschnitt jedes Zyklus den Zyklusabschnitt einschließt, in welchem der Pressenschlitten (11) ein oder mehrere Werkstücke bearbeitet, und

- während des übrigen Teils (als "offener" Abschnitt bezeichnet) jedes Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens (11) wird die Pressenantriebswelle mit einer zweiten Drehzahl angetrieben, die unter der ersten Drehzahl liegt und hinreichend niedrig ist, daß die selbsttätige Vorschubeinrichtung (15, 21, 21') während des "offenen" Abschnitts jedes Zyklus Werkstücke in die in der Presse befindliche Bearbeitungsstation hinein- und aus dieser herausbefördern kann,

dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung so betrieben wird, daß die Pressenantriebswelle während des gesamten "offenen" Abschnitts jedes Zyklus mit der niedrigeren zweiten Drehzahl angetrieben wird, und daß die Antriebseinrichtung so betrieben wird, daß die Pressenantriebswelle während des gesamten "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus mit der höheren ersten Drehzahl angetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der "geschlossene" Abschnitt jedes Zyklus denjenigen Teil des Abwärtshubs, der auf den Eingriff des vom Pressenschlitten (11) getragenen Stempels (13) in das Werkstück folgt, und denjenigen Teil des Aufwärtshubs, während dessen der vom Pressenschlitten (11) getragene Stempel (13) gerade vom Werkstück zurückgezogen wird, einschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der "offene" Abschnitt jedes Zyklus wenigstens 180º eines 360º-Zyklus der Hin- und Herbewegung des Pressenschlittens (11) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Drehzahl der Pressenantriebswelle durch den Wert eines Bezugssignals gesteuert wird, wobei das Bezugssignal während des "geschlossenen" Abschnitts jedes Zyklus auf einen ersten konstanten Wert und während des "offenen" Abschnitts jedes Zyklus auf einen zweiten konstanten Wert gesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Vorschubeinrichtung (15, 21, 21') entlang zumindest dreier Achsen bewegbar ist und Servomotoren (30a, 30b, 50a, 50b, 60) zum steuerbaren Antreiben der Vorschubeinrichtung entlang der verschiedenen Achsen aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum Antreiben der Pressenantriebswelle einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, der mit der Welle über eine Wirbelstromkupplung und -bremse verbunden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der "offene" Abschnitt jedes Zyklus etwa dann beginnt, wenn der Pressenschlitten (11) auf eine Höhe gehoben worden ist, die der Vorschubeinrichtung (15, 21, 21') erlaubt, zwischen den oberen und den unteren Stempel (13, 14) der Presse (10) einzutreten.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der "offene" Abschnitt jedes Zyklus während des Aufwärtshubs des Pressenschlittens (11) beginnt.

9, Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der "offene" Abschnitt jedes Zyklus beginnt, sobald der Pressenschlitten (11) auf eine Höhe gehoben worden ist, die der Vorschubeinrichtung (15, 21, 21') zwischen den oberen und den unteren Stempel (13, 14) der Presse (10) einzutreten erlaubt, und sich etwa bis zu dem Punkt fortsetzt, an dem der vom Pressenschlitten (11) getragene Stempel (13) auf das Werkstück schlägt.