EP0834359A2 - Antriebsvorrichtung für einen Pressenstössel einer Umformpresse - Google Patents

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EP0834359A2
EP0834359A2 EP97116876A EP97116876A EP0834359A2 EP 0834359 A2 EP0834359 A2 EP 0834359A2 EP 97116876 A EP97116876 A EP 97116876A EP 97116876 A EP97116876 A EP 97116876A EP 0834359 A2 EP0834359 A2 EP 0834359A2
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EP
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gear
drive
drive device
planetary gear
press ram
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EP97116876A
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Peter Dr. Hupfer
Hans-Georg Dr. Schütz
Jens Ullrich
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B21J9/18—Drives for forging presses operated by making use of gearing mechanisms, e.g. levers, spindles, crankshafts, eccentrics, toggle-levers, rack bars

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a press ram of a forming press according to the preamble of claim 1.
  • Ram drives for mechanical presses in particular forming presses, such as those e.g. at sheet metal processing (e.g. as body presses) and many of them (also due to the workpiece geometry) have a large stroke, have a or several thrust cranks arranged in parallel. There is a speed curve of the press ram fixed by the thrust crank.
  • the ram hits at high speed (depending on Number of strokes and size of the way to work) on a lower tool, resulting in considerable shock loads for tool and machine as well as noise emissions. This Shock loads often place an upper limit on the possible working speed.
  • the main drive for the press ram generally a flywheel drive with a subsequent gear to superimpose an additional drive, so that a high variability of the speed curve for the press ram.
  • the additional drive energy via a three-shaft planetary gear initiated as a summation gear.
  • an input shaft connected downstream of the flywheel drive is used as the primary drive and it becomes one of the three gear elements of a planetary gear Input element connected to a servo motor for the output from the planetary gear with modified speed.
  • This is connected to the planetary gear mostly a spur gear connected to the output shaft and a conventional one Thrust crank drive for driving the press ram.
  • the invention has for its object a drive device of the aforementioned Kind to improve such that cheaper due to greater compactness of the drive dynamic and static properties of the drive device can be achieved are.
  • a planetary gear provided for this purpose preferably has an output element an eccentric body, preferably an eccentric disc, directly on Connecting rod as a tappet drive.
  • a controlled mechanical press drive provides a press flywheel drive (8) described in the literature with clutch (9) and brake (13) and subsequent transmission gear.
  • the transmission gear consists of one or more gear stages (10) and a planetary gear, consisting of a sun gear (1), one or more planet gears (2), which sit on a common planet carrier (4) and a ring gear meshing with the planet gears ( 3).
  • the drive is always via the sun gear (1), the output can take place via the planet carrier (4) (Fig. 1) or via the ring gear (3) (Fig. 2).
  • the key point of the solution in contrast to patent DE-A-40 04 290, is that the output is designed as an eccentric disc (5) on which the connecting rod (6) is mounted and thus drives the plunger (7) directly.
  • This solution can therefore do without a shaft between the planetary gear and the eccentric.
  • the aim of the invention is therefore to realize a compact, space-saving press drive with relatively little effort by eliminating the complex kinematic chain via gear stages with intermediate shafts and crankshaft and by using a special design of an element of the planetary gear itself as a crank.
  • the speed of the press is set by means of a second motor (11) which engages one of the elements of the planetary gear. This possibility of influencing the crank speed is done by driving the large ring gear (3) in Fig. 1 by an AC servo motor (11) or a hydraulic motor with an intermediate gear (12).
  • the output speed of the crank is
  • the planet carrier (4) can, as in Fig. 3, of two fixed to each other There are eccentric disks so that the drive on the tappet takes place via two connecting rods. either on a separate pressure point or on a common connecting rod float.
  • the additional drive (11) can also have a self-locking worm gear on the Ring gear (3) act (Fig. 3), which in this case the ring gear in an unmodified Movement sequence or with high working torque on the thrust crank without that an activation of the additional drive or an additional brake for the ring gear would be necessary.
  • the solution is used for mechanical presses with a large stroke, which are designed with eccentric wheels as a push crank, e.g. Body presses.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel (7) einer Umformpresse, wobei mit einem, einem Schwungrad-Antrieb (8) nachgeordneten Getriebe, vorzugsweise einem Planetenradgetriebe, eine direkte Ansteuerung der Stößelbewegung des Pressenstößels (7) erfolgt. Vorzugsweise kann das Getriebe zusätzlich mit einem Zusatzantrieb zur Variation der Pressenstößelgeschwindigkeit beschaltet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer Umformpresse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stößelantriebe für mechanische Pressen, insbesondere Umformpressen, wie sie z.B. bei der Blechbearbeitung (z.B. als Karosseriepressen) verwendet werden und die vielfach (auch aufgrund der Werkstückgeometrie) einen großen Hub aufweisen, weisen eine oder mehrere parallel angeordnete Schubkurbeln auf. Dabei ist ein Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels durch die Schubkurbel fest vorgegeben.
Zu Beginn eines Arbeitsvorganges trifft der Stößel mit großer Geschwindigkeit (je nach Hubzahl und Größe des Arbeitsweges) auf ein Unterwerkzeug, woraus erhebliche Stoßbelastungen für Werkzeug und Maschine sowie Lärmemissionen resultieren. Diese Stoßbelastungen setzen häufig der möglichen Arbeitsgeschwindigkeit eine Obergrenze.
Um die Produktivität derartiger Umformpressen zu erhöhen, ist es erwünscht, eine Modifikation des Geschwindigkeitsverlaufes der Stößelgeschwindigkeit des Pressenstößels in einfacher Weise zu realisieren derart, daß der Pressenstößel einen beschleunigten Leerhub abwärts, eine in der Geschwindigkeit reduzierte Schließbewegung des Werkzeuges und einen beschleunigten Rückhub realisiert.
Derartige Modifikationen des Geschwindigkeitsverlaufes der Stößelgeschwindigkeit des Pressenstößels werden in herkömmlicher Weise durch mehrgliedrige Koppelgetriebe erreicht. Diese haben jedoch einen verhältnismäßig großen Raumbedarf, neigen zu Stoßerscheinungen beim Spieldurchlauf in Gelenken und haben eine verhältnismäßig geringe statische Steifigkeit.
Aus der EP-A-644 805 ist es bekannt, durch ein Umlaufrädergetriebe eine kinematische Bewegungsablaufkurve der Kurbelbahn in Form einer Hypozykloide zu erreichen. Derartige Lösungen haben den Nachteil, daß der Geschwindigkeitsverlauf des Pressenstößels durch die konstruktive Lösung jeweils fest vorgegeben ist und nicht an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe angepaßt werden kann, so daß eine optimale Geschwindigkeitssteuerung des Pressenstößels auf diese Weise nicht erreichbar ist.
Überdies sind solche Antriebsvorrichtungen für Umformpressen nicht in der erwünschten Weise kompakt und platzsparend.
Für die Realisierung unterschiedlicher Geschwindigkeitsprofile für die Geschwindigkeit des Pressenstößels ist es in jüngerer Zeit auch bekannt geworden, dem Hauptantrieb für den Pressenstößel, im allgemeinen einen Schwungrad-Antrieb mit anschließendem Getriebe einen Zusatzantrieb zu überlagern, so daß eine hohe Variabilität des Geschwindigkeitsverlaufes für den Pressenstößel ermöglicht wird. Eine solche Lösung ist z.B. aus der DE-A-40 04 290 bekannt. Hierbei wird die Zusatzantriebsenergie über ein Dreiwellenplanetenradgetriebe als Summiergetriebe eingeleitet. Auch bei dieser Lösung wird eine dem Schwungrad-Antrieb nachgeschaltete Eingangswelle als Primärantrieb verwendet und es wird eines der drei Getriebeelemente eines Planetenradgetriebes als Eingangselement mit einem Servomotor beschaltet, zum Abtrieb von dem Planetenradgetriebe mit modifizierter Drehzahl. Hierbei schließt sich an das Planetenradgetriebe zumeist ein mit der Abtriebswelle desselben verbundenes Stirnradgetriebe und ein konventioneller Schubkurbeltrieb für den Antrieb des Pressenstößels ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern derart, daß durch größere Kompaktheit des Antriebs günstigere dynamische und auch statische Eigenschaften der Antriebsvorrichtung erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Kernpunkt der Losung ist die Auslegung des dem Schwungrad-Antrieb nachgeschalteten Getriebes als unmittelbares Antriebselement für den Pressenstößel selbst.
Vorzugsweise weist ein hierfür vorgesehenes Planetenradgetriebe als Abtriebselement einen Exzenterkörper, vorzugsweise eine Exzenterscheibe, auf, die unmittelbar ein Pleuel als Stößelantrieb lagert.
Die Lösung ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen in schematischer Ersatz-Darstellung:
Fig. 1
eine Antriebsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Exzenterscheibe als Abtriebselement eines Planetenradgetriebes, die mit einem Planetenradträger verbunden ist,
Fig. 2
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Exzenterscheibe als Abtriebselement eines Planetenradgetriebes mit einem Ringrad desselben verbunden ist, und
Fig. 3
eine Antriebsvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit zwei Exzenterscheiben, die mit dem Planetenradträger eines Planetenradgetriebes verbunden sind.
Die vorgestellte Lösung eines gesteuerten mechanischen Pressenantriebs (Fig. 1) sieht einen in der Literatur beschriebenen Pressen-Schwungradantrieb (8) mit Kupplung (9) und Bremse (13) und anschließendem Übersetzungsgetriebe vor. Das Übersetzungsgetriebe besteht bei Erfordernis aus einer oder mehreren Zahnradstufen (10) und einem Planetengetriebe, bestehend aus einem Sonnenrad (1), einem oder mehreren Planetenrädern (2), die auf einem gemeinsamen Planetenträger (4) sitzen und einem mit den Planetenrädern kämmenden Ringrad (3). Der Antrieb erfolgt stets über das Sonnenrad (1), der Abtrieb kann über den Planetenträger (4)(Fig. 1) oder über das Ringrad (3)(Fig. 2) erfolgen. Kernpunkt der Lösung ist nun im Unterschied zum Patent DE-A.-40 04 290, daß der Abtrieb als Exzenterscheibe (5) ausgeführt ist, auf der der Pleuel (6) gelagert ist und so unmittelbar den Stößel (7) antreibt. Diese Lösung kann somit auf eine Welle zwischen Planetengetriebe und Exzenter verzichten. Das Ziel der Erfindung ist also, einen kompakten, platzsparenden Pressenantrieb mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu realisieren, indem die aufwendige kinematische Kette über Zahnradstufen mit Zwischenwellen und Kurbelwelle entfällt und eine spezielle Ausführung eines Elementes des Planetengetriebes selbst als Kurbel eingesetzt wird. Die Drehzahlstellung der Presse erfolgt mittels Zweitmotor (11), welcher an einem der Elemente des Planetengetriebes angreift. Diese Möglichkeit der Beeinflussung der Kurbelgeschwindigkeit geschieht durch Antrieb des großen Ringrades (3) in Fig. 1 durch einen AC-Servomotor (11) oder einen Hydraulikmotor mit Zwischengetriebe (12). Die Abtriebsdrehzahl der Kurbel beträgt
Figure 00040001
Aufgrund der relativ niedrigen Drehzahlen des Planetengetriebes und des unmittelbaren Antriebes auf die Pleuel ergeben sich für den Zusatzantrieb n3 geringere zu beschleunigende Massenträgheitsmomente als in der Lösung DE-A-. 40 04 290, wo das Planetengetriebe auf der schnellaufenden Schwungradwelle sitzt und bei der Einleitung der Zusatzbewegung infolge der hohen Drehzahl und der nachfolgenden Übersetzungsstufen ein hohes Massenträgheitsmoment zu überwinden ist. Es kann eine hohe Dynamik der Stelleinrichtung erreicht werden.
Befindet sich die Exzenterscheibe am Ringrad (3) wie in Fig. 2, beträgt deren Drehzahl
Figure 00040002
Der Planetenträger (4) kann auch, wie in Fig. 3, aus zwei zueinander fest angeordneten Exzenterscheiben bestehen, so daß der Antrieb auf den Stößel über zwei Pleuel erfolgt, die entweder jeder auf einen separaten Druckpunkt oder auf einen gemeinsamen Pleuelbolzen treiben.
Der Zusatzantrieb (11) kann auch über einen selbsthemmenden Schneckentrieb auf das Ringrad (3) wirken (Fig. 3), der in diesem Fall das Ringrad bei einem nichtmodifizierten Bewegungsablauf oder bei hohem Arbeitsmoment an der Schubkurbel festhält, ohne daß eine Aktivierung des Zusatzantriebes oder eine zusätzliche Bremse für das Ringrad notwendig wären.
Das Einsatzgebiet der Lösung liegt bei mechanischen Pressen mit einem großen Hub, die mit Exzenterrädern als Schubkurbel ausgeführt werden, z.B. Karosseriepressen.

Claims (10)

  1. Antriebsvorrichtung für einen Pressenstößel einer Umformpresse, mit einem Schwungrad-Antrieb und mindestens einem Getriebe zwischen Schwungrad-Antrieb und Pressenstößel zum Antrieb desselben, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenstößel (7) direkt von dem Getriebe über zumindest einen Exzenterkörper (5) antreibbar ist.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Planetenradgetriebe (1 bis 4) enthält, das abtriebsseitig den Exzenterkörper (5) aufweist oder mit diesem verbunden ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebeelement (3, 4) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) mit dem Exzenterkörper (5) verbunden ist und der Exzenterkörper (5) zumindest ein Koppelelement (6) zum Antrieb des Pressenstößels (7) lagert.
  4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterkörper (5) zumindest ein Pleuel (6), das direkt mit dem Pressenstößel (7) verbunden ist, lagert.
  5. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterkörper (5) eine Exzenterscheibe, verbunden mit einem Planetenradträger (4) oder einem Ringrad (3) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) ist.
  6. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebelement (3, 4) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) durch ein selbsthemmendes Getriebe, insbesondere ein Schneckenradgetriebe, feststellbar ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe, insbesondere Planetenradgetriebe (1 bis 4) mit einem Zusatzantrieb (11, 12) zur Variation einer Geschwindigkeit des Pressenstößels (7) beschaltet ist.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad (3) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) oder ein Planetenradträger (4) desselben durch einen Hydraulikmotor als Zusatzantrieb antreibbar ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad (3) des Planetenradgetriebes (1 bis 4) oder ein Planetenradträger (4) desselben durch einen elektrischen Servomotor (10) über ein mechanisches Getriebe (11), oder über einen Getriebemotor, antreibbar ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwungrad-Antrieb und dem Planetenradgetriebe (1 bis 4) ein Übersetzungsgetriebe (10) angeordnet ist.
EP97116876A 1996-09-30 1997-09-29 Antriebsvorrichtung für einen Pressenstössel einer Umformpresse Withdrawn EP0834359A3 (de)

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