EP1930149A1 - drive for eccenter press - Google Patents

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Publication number
EP1930149A1
EP1930149A1 EP06025161A EP06025161A EP1930149A1 EP 1930149 A1 EP1930149 A1 EP 1930149A1 EP 06025161 A EP06025161 A EP 06025161A EP 06025161 A EP06025161 A EP 06025161A EP 1930149 A1 EP1930149 A1 EP 1930149A1
Authority
EP
European Patent Office
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drive
servomotor
flywheel
eccentric shaft
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06025161A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stephan Mergner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Burkhardt Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Burkhardt Maschinenfabrik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Burkhardt Maschinenfabrik GmbH filed Critical Burkhardt Maschinenfabrik GmbH
Priority to EP06025161A priority Critical patent/EP1930149A1/en
Publication of EP1930149A1 publication Critical patent/EP1930149A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, 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
    • B30B1/26Presses, 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
    • B30B1/266Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/148Electrical control arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof

Abstract

The drive (1) for an eccentric press (2) has an eccentric shaft (14) as a take-off from one of two servo motors (11,12). The shaft is driven at different speeds for the working and transport phases. The transport phase has acceleration, transport and braking speeds. A flywheel (13) is coupled to the drive shaft (16) during the working phase, and is disengaged for the transport phase. One servo motor (11) acts as a generator during the acceleration to provide energy for the other motor (12) acting as a motor. The second motor (12) acts as a generator during braking as an electricity supply for the other motor.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen drehzahlmodulierten Direktantrieb mit Servomotor für eine Exzenterpresse und ein Steuerungsverfahren dazu.The invention relates to a speed-modulated direct drive with servomotor for an eccentric press and a control method thereto.
  • Antriebe für Pressen, insbesondere Exzenterpressen, sind in herkömmlicher Weise als Schwungradantrieb, ggf. mit zwischengeschaltetem Getriebe, mit elektrischen Antriebsmotoren ausgebildet, die mit Energiespeichern in Form von rotierenden Schwungmassen verbunden sind. Die Rotationsbewegung des Antriebs wird durch eine Exzenterwelle mit Pleuel in eine Translationsbewegung des Pressenstößels gewandelt.Drives for presses, in particular eccentric presses, are conventionally designed as a flywheel drive, possibly with an intermediate gearbox, with electric drive motors which are connected to energy stores in the form of rotating flywheel masses. The rotational movement of the drive is converted by an eccentric shaft with connecting rod in a translational movement of the press ram.
  • Die für das Umformen notwendige hohe Energie wird als kinetische Energie aus der rotierenden Schwungmasse entnommen. So ist es möglich, relativ kleine und leistungsschwache Motoren einzusetzen, die in den Pausen zwischen den Arbeitstakten der Schwungmasse die ihr entnommene Energie wieder zuführen. Das Schwungrad ist integrierter Bestandteil des Antriebes. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen der mit der Schwungmasse verbundene Antrieb mittels einer Kupplung zugeschaltet wird.The high energy required for forming is taken from the rotating flywheel as kinetic energy. Thus, it is possible to use relatively small and low-power engines that perform in the intervals between the power strokes of the flywheel again taken their energy. The flywheel is an integral part of the drive. There are also known designs in which the connected to the flywheel drive is switched by means of a clutch.
  • Bei Umformmaschinen, zu denen die Pressen zählen, wird einerseits eine kurze Taktzeit, andererseits eine möglichst geringe Umform- oder Stanzgeschwindigkeit angestrebt. Diese Aufgabe kann durch Modulation des Übersetzungsverhältnisses des Antriebs, d.h. Variation des Übersetzungsverhältnisses erreicht werden.In forming machines, which include the presses, on the one hand a short cycle time, on the other hand, the lowest possible forming or punching speed is sought. This task can be achieved by modulating the transmission ratio of the drive, i. Variation of the gear ratio can be achieved.
  • Die DE 1 294 809 sieht einen Pressenantrieb mit zwei durch jeweils einen Elektromotor angetriebenen Schwungrädern vor, wobei das eine Schwungrad für die Arbeitsphase und das andere Schwungrad für die Transportphase vorgesehen ist. Die Schwungräder sind mit jeweils einer schaltbaren Kupplung mit der Antriebswelle des Pressenstößels verbunden.The DE 1 294 809 provides a press drive with two each driven by an electric motor flywheels, wherein the one flywheel for the working phase and the other flywheel for the transport phase is provided. The flywheels are each connected to a switchable coupling with the drive shaft of the press ram.
  • I n der DE 884 278 wird eine mechanische Presse beschrieben, bei der dem Pressenstößel für die innerhalb eines Arbeitsspiels zu durchfahrenden Wege verschiedene Antriebseinrichtungen zugeordnet sind, die bei Beginn der Wege zu bzw. abgeschaltet werden. Dabei ist ein Hilfsmotor ständig mit dem Pressenstößel verbunden, während ein mit oder ohne Schwungrad ausgebildeter Hauptmotor in der Arbeitsphase zugeschaltet wird.In the DE 884 278 a mechanical press is described in which the press ram for the to be traversed within a working cycle different drive means are assigned, which are switched off at the beginning of the paths or. In this case, an auxiliary motor is constantly connected to the press ram, while a trained with or without flywheel main motor is switched in the working phase.
  • In der US 2004/0003729 A1 wird ein Pressenantrieb beschrieben, bei dem ein als Servomotor ausgebildeter Hilfsmotor ständig mit dem Pressenantrieb verbunden ist und den Antrieb mit hoher Drehzahl in der Transportphase antreibt. In der Arbeitsphase ist die Zuschaltung eines Schwungrades vorgesehen, das ständig mit einem Hauptmotor verbunden ist, der die Energie für den in der Arbeitsphase durchgeführten Umformvorgang bereitstellt.In the US 2004/0003729 A1 a press drive is described in which an auxiliary motor designed as a servomotor is constantly connected to the press drive and drives the drive at high speed in the transport phase. In the working phase, the connection of a flywheel is provided, which is constantly connected to a main motor, which provides the energy for the working process carried out in the working phase.
  • In der WO 20041056559 A1 ist eine Pressvorrichtung mit Servomotor beschrieben mit einem Hauptantrieb, der als rotatorischer Direktantrieb, d.h. als Antrieb ohne Getriebe ausgeführt ist, mit einem Exzenter, einer Pleuelstange und zumindest einem daran angeordneten Pressenstößel. Bei diesem Antriebskonzept sind Getriebe, Schwungmassen, Kupplungen und Bremsen eingespart. Der Motor ist als Servomotor ausgebildet, der für die Maximallast ausgelegt ist und deshalb im elektrischen Versorgungsnetz hohe Lastspitzen erzeugt. In einer Ausführung dieses Antriebs ist deshalb wieder ein Schwungrad vorgesehen, das ständig mit dem Antrieb verbunden ist und damit die dynamischen Eigenschaften des Direktantriebes verschlechtert.In the WO 20041056559 A1 is a press device with servomotor described with a main drive, which is designed as a rotary direct drive, ie as a drive without gear, with an eccentric, a connecting rod and at least one press ram arranged thereon. This drive concept saves gearboxes, flywheels, clutches and brakes. The motor is designed as a servomotor, which is designed for the maximum load and therefore generates high load peaks in the electrical supply network. In one embodiment of this drive, therefore, a flywheel is again provided, which is constantly connected to the drive and thus deteriorates the dynamic properties of the direct drive.
  • Ein ähnliches Antriebskonzept für einen Direktantrieb ist in der US 5 832 $16 beschrieben, wobei vorgesehen ist, einen zweiten Servomotor in Betrieb zu setzen, wenn eine hohe Presskraft benötigt wird und auf diese Weise kleiner dimensionierte Servomotoren als im Beispiel zuvor vorzusehen.A similar drive concept for a direct drive is described in US 5,832 $ 16, wherein it is provided to put a second servo motor into operation when a high pressing force is required and thus provide smaller sized servomotors than in the example previously.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung für eine Umformmaschine mit Exzenterwelle zu schaffen, die einfach und kostengünstig aufgebaut ist und einen besonders effektiven Betrieb ermöglicht.Object of the present invention is to provide a drive assembly for a forming machine with eccentric shaft, which is simple and inexpensive and allows a particularly effective operation.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 und des Anspruchs 9 gelöst.According to the invention this object is achieved with the subject matter of claim 1 and claim 9.
  • Damit besteht die Lösung also aus einer Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine mit einer Exzenterwelle mit einem Pressenstößel vorgeschlagen, vorzugsweise eine Exzenterpresse, mit einem ersten, mit einem Schwungrad verbundenen Servomotor und mit einem zweiten Servomotor,
    wobei die Exzenterwelle als Abtriebswelle eines die beiden Servomotoren aufweisenden Antriebs ausgebildet ist, und wobei der Antrieb so ausgebildet ist, dass die Exzenterwelle während einer Umdrehung eine Arbeitsphase und eine Transportphase ausführt, wobei in der Arbeitsphase die Exzenterwelle (14) in Arbeitsdrehzahl dreht und einen Arbeitsschritt ausführt und in der Transportphase die Exzenterwelle in Transportdrehzahl dreht,
    wobei die Transportphase einen Beschleunigungsabschnitt, einen Transportabschnitt und eine Bremsabschnitt aufweist, wobei das Schwungrad mit der Antriebswelle derart ein- und auskuppelbar ist, dass die Antriebswelle in der Arbeitsphase, während der Arbeitsschritt ausgeführt wird, mit dem Schwungrad gekuppelt ist und die Antriebswelle in der Transportphase von dem Schwungrad entkuppelt ist, wobei vorgesehen ist,
    dass die beiden Servomotoren derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass der erste Servomotor im Beschleunigungsabschnitt der Transportphase als ein Generator arbeitet und der zweite Servomotor als ein Motor arbeitet, und dass der zweite Servomotor im Bremsabschnitt der Transportphase als ein Generator arbeitet und der erste Servomotor als Motor arbeitet.
    Thus, the solution consists of a drive device for a forming machine with an eccentric shaft with a press ram proposed, preferably an eccentric press, with a first, connected to a flywheel servo motor and with a second servomotor,
    wherein the eccentric shaft is formed as an output shaft of a drive having the two servomotors, and wherein the drive is designed so that the eccentric shaft performs a working phase and a transport phase during one revolution, wherein in the working phase, the eccentric shaft (14) rotates at operating speed and one step executes and rotates in the transport phase, the eccentric shaft in transport speed,
    wherein the transport phase comprises an acceleration section, a transport section and a brake section, wherein the flywheel is engageable with the drive shaft such that the drive shaft is coupled to the flywheel in the working phase while the operation is being performed and the drive shaft is in the transport phase is decoupled from the flywheel, being provided
    that the two servomotors are electrically connected to each other such that the first servomotor operates as a generator in the acceleration phase of the transportation phase and the second servomotor functions as a motor, and that the second servomotor operates as a generator in the transport phase brake section and the first servomotor as the motor is working.
  • Weiter wird ein Verfahren zur Steuerung eines drehzahlveränderlichen Antriebs mit einer Exzenterwelle als Abtriebswelle mit einem mit einem Schwungrad verbundenen ersten Servomotor und mit einem zweiten Servomotor für eine Umformmaschine mit einem Pressenstößel, vorzugsweise eine Exzenterpresse, vorgeschlagen, wobei der Antrieb so steuerbar ist, dass er über die Umdrehung der Exzenterwelle variiert in einer Arbeitsphase mit einer Arbeitsdrehzahl laufend und in einer Transportphase mit einer Transportdrehzahl laufend, um die Geschwindigkeit der Exzenterwelle über ihre Umdrehung zu variieren,
    wobei vorgesehen ist,
    dass die Exzenterwelle in der Arbeitsphase von dem ersten Servomotor angetrieben wird, wobei das Schwungrad über eine schaltbare Kupplung mit dem Antrieb verbunden ist,
    dass in einem Beschleunigungsabschnitt der Transportphase der erste Servomotor als ein Generator betrieben wird, wobei das Schwungrad über die schaltbare Kupplung von dem Antrieb getrennt ist, und der zweite Servomotor als ein Motor betrieben wird, und
    dass in einem Bremsabschnitt der Transportphase der zweite Servomotor als ein Generator betrieben wird und der erste Servomotor als ein Motor betrieben wird.
    Further, a method for controlling a variable speed drive with an eccentric shaft as the output shaft with a flywheel connected to a first servo motor and with a second servomotor for a forming machine with a press ram, preferably an eccentric press, proposed, wherein the drive is controllable so that he over the rotation of the eccentric shaft varies continuously in a working phase with a working speed and in a transport phase with a transport speed to vary the speed of the eccentric shaft over its rotation,
    being provided
    that the eccentric shaft is driven in the working phase of the first servomotor, wherein the flywheel is connected via a switchable coupling to the drive,
    in an acceleration section of the transport phase, the first servomotor is operated as a generator, the flywheel being separated from the drive via the switchable clutch, and the second servomotor being operated as a motor, and
    that in a braking section of the transportation phase, the second servomotor is operated as a generator and the first servomotor is operated as a motor.
  • Ein Servomotor ist ein drehwinkel- und/oder drehzahlsteuerbarer Motor. Servomotoren für große Leistungen werden auch als Torquemotoren bezeichnet.A servomotor is a rotational angle and / or speed controllable motor. Servo motors for high power are also referred to as torque motors.
  • Wenn es sich um Servomotoren für hohe Leistungen handelt, erzeugen die Beschleunigungs- und Bremsphasen während eines Umlaufs der Exzenterwelle hohe Stromspitzen im öffentlichen Netz, weshalb der Netzanschluss für eine wesentlich höhere Leistung als die Nennleistung des Servomotors ausgelegt sein muss. Die Beschleunigungs- und Bremsphasen sind unvermeidlich, weil in der Arbeitsphase die Exzenterwelle mit niedriger Drehzahl rotiert und in der Transportphase die Exzenterwelle mit hoher Drehzahl rotiert.In the case of high power servomotors, the acceleration and deceleration phases produce high current spikes in the public network during one revolution of the eccentric shaft, and therefore, the power port must be designed for a much higher power than the rated power of the servomotor. The acceleration and braking phases are unavoidable because in the working phase, the eccentric shaft rotates at low speed and rotates in the transport phase, the eccentric shaft at high speed.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden die aus dem öffentlichen Netz entnommenen Spitzenströme wesentlich gesenkt, weil vorgesehen ist, dass der erste und der zweite Servomotor als "Energieschaukel" arbeiten, d.h. dass jeweils Bremsenergie in Antriebsenergie umgewandelt wird. In der Gesamtenergiebilanz wird also nur die Energie dem öffentlichen Netz entnommen, die zum Umformen benötigt wird und die zur Überwindung von Reibungsverlusten und dergleichen benötigt wird.The inventive apparatus and method of the present invention substantially reduces the peak currents drawn from the public grid because it is provided that the first and second servomotors operate as an "energy swing", i. that each braking energy is converted into drive energy. In the total energy balance, therefore, only the energy is taken from the public network, which is needed for forming and which is needed to overcome friction losses and the like.
  • Während der gesamten Exzenterwellenumdrehung ziehen abwechselnd einer oder beide Servomotoren Energie aus dem Stromnetz, um die aus dem Antriebssystem entnommene Umformenergie wieder zuzuführen. Die dabei aufgenommene Energie und die fließenden Ströme entsprechen der einer Exzenterpresse mit herkömmlichem Schwungradantrieb.During the entire eccentric shaft rotation alternately draw one or both servomotors energy from the mains to re-supply the extracted from the drive system forming energy. The recorded energy and the flowing currents correspond to an eccentric with conventional flywheel drive.
  • Es ist ohne weiteres möglich, nur einen Servomotor vorzusehen, der mit dem Schwungrad als Energiespeicher zusammenwirkt. In diesem Fall wird jedoch ein überdimensionierter Netzanschluss benötigt, um die während des Umformbetriebs auftretenden Spitzenströme bereitzustellen bzw. aufzufangen. Bei der erfinderischen Lösung werden solche Spitzenströme jedoch vermieden, weil die Energieströme zwischen dem ersten und dem zweiten Servomotor hin und her pendeln.It is readily possible to provide only one servomotor, which interacts with the flywheel as energy storage. In this case, however, an oversized power supply is needed to provide the peak currents occurring during the forming operation. In the inventive solution, however, such peak currents are avoided because the energy flows oscillate back and forth between the first and second servomotors.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass das Schwungrad über eine hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch schaltbare Kupplung mit der Antriebswelle verbunden ist.In an advantageous embodiment it is provided that the flywheel is connected via a hydraulically or pneumatically or electrically switchable coupling with the drive shaft.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die mit dem Schwungrad verbundene Kupplung mit einem zwischen dem ersten Servomotor und der Exzenterwelle angeordneten Getriebe zusammenwirkt.It can further be provided that the coupling connected to the flywheel cooperates with a transmission arranged between the first servomotor and the eccentric shaft.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein,
    dass der zweite Servomotor mit der Antriebswelle verbunden ist.
    In an advantageous embodiment can be provided
    that the second servomotor is connected to the drive shaft.
  • Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der zweite Servomotor mit der Exzenterwelle verbunden ist.But it can also be provided that the second servomotor is connected to the eccentric shaft.
  • Diese Anordnungsvarianten des zweiten Servomotors können jeweils spezifische Vorteile haben bei der räumlichen Ausbildung bzw. bei der Wartung des Antriebs.These arrangement variants of the second servomotor can each have specific advantages in the spatial training or in the maintenance of the drive.
  • Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Abtriebswelle des zweiten Servomotors mit einem Vorschaltgetriebe verbunden ist. Das Vorschaltgetriebe kann beispielsweise vorgesehen sein, um die Drehzahl des Servomotors an die Drehzahl der Antriebswelle bzw. der Exzenterwelle anzupassen. Zwischen Antriebswelle und Exzenterwelle kann beispielsweise ein Getriebe angeordnet sein, so dass die Drehzahl des zweiten Servomotors differiert, wenn er statt an der Antriebswelle an der Exzenterwelle angeordnet ist.It may further be provided that the output shaft of the second servomotor is connected to a primary gear. The primary gear can be provided, for example, to adapt the rotational speed of the servomotor to the rotational speed of the drive shaft or the eccentric shaft. For example, a transmission can be arranged between drive shaft and eccentric shaft, so that the rotational speed of the second servomotor differs when it is arranged on the eccentric shaft instead of on the drive shaft.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mit einer schaltbaren Bremse verbunden ist.It can be provided that the drive shaft is connected to a switchable brake.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Exzenterwelle mit einer schaltbaren Bremse verbunden ist. Die schaltbare Bremse ist beispielsweise benötigt, um ein Not-Aus zu ermöglichen, wie weiter unten beschrieben.Alternatively it can be provided that the eccentric shaft is connected to a switchable brake. The switchable brake is needed, for example, to allow an emergency stop, as described below.
  • Zur Drehzahlmodulation des Antriebs kann folgender zyklischer Ablauf vorgesehen sein:
  1. a) Durchführen des Umformvorgangs und Abgabe von in dem Schwungrad gespeicherter Energie an den Antrieb verbunden mit der Absenkung der Drehzahl der Exzenterwelle;
  2. b) Beenden des Umformvorgangs bei Erreichen des unteren Totpunktes (UT);
  3. c) Auskuppeln der Kupplung zum Trennen des Schwungrades vom Antrieb;
  4. d) Erhöhen der Drehzahl der Exzenterwelle auf Transportdrehzahl und Abgabe von in dem Schwungrad gespeicherter Energie an den zweiten Servomotor, wobei der erste Servomotor als Generator arbeitet;
  5. e) Abbremsen der Exzenterwelle auf die Arbeitsdrehzahl nach Erreichen des oberen Totpunktes (OT) und Abgabe von in der Exzenterwelle und dem Pressenstößel gespeicherter Energie an den ersten Servomotor, wobei der zweite Servomotor als Generator arbeitet;
  6. f) Erhöhen der Drehzahl des Schwungrades auf die Arbeitsdrehzahl und Synchronisieren der Drehzahlen der Kupplungshälften der Kupplung;
  7. g) Einkuppeln der Kupplung zur drehstarren Verbindung des Schwungrades mit dem Antrieb;
  8. h) zyklische Wiederholung der Schritte a) bis g).
For speed modulation of the drive, the following cyclic sequence can be provided:
  1. a) performing the forming operation and output of stored energy in the flywheel to the drive connected to the reduction of the speed of the eccentric shaft;
  2. b) terminating the forming process when bottom dead center (UT) is reached;
  3. c) disengaging the clutch to separate the flywheel from the drive;
  4. d) increasing the rotational speed of the eccentric shaft to transport speed and outputting energy stored in the flywheel to the second servomotor, wherein the first servomotor operates as a generator;
  5. e) decelerating the eccentric shaft to the working speed after reaching top dead center (TDC) and delivering energy stored in the eccentric shaft and the press ram to the first servomotor, the second servomotor operating as a generator;
  6. f) increasing the speed of the flywheel to the working speed and synchronizing the speeds of the coupling halves of the clutch;
  7. g) engaging the clutch for the torsionally rigid connection of the flywheel to the drive;
  8. h) cyclic repetition of steps a) to g).
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass im Anfahrvorgang das Einkuppeln der Kupplung zur drehstarren Verbindung des Schwungrades mit dem Antrieb und Erhöhen der Drehzahl der Exzenterwelle aus dem Stillstand bis auf die Arbeitsdrehzahl vorgesehen ist.It can further be provided that in the starting process, the coupling of the clutch for the rigid connection of the flywheel to the drive and increasing the speed of the eccentric shaft is provided from standstill to the working speed.
  • Es ist möglich, dass ein Not-Aus vorgesehen ist, wenn eine vorgegebene Zeitdauer für einen der Verfahrensschritte a) bis h) überschritten ist. Wie bereits weiter oben beschrieben, kann eine schaltbare Bremse vorgesehen sein, um die Exzenterwelle bzw. die Antriebswelle und die mit ihr verbundenen Komponenten zum Stillstand zu bringen.It is possible that an emergency stop is provided if a predetermined period of time has been exceeded for one of the method steps a) to h). As already described above, a switchable brake can be provided to the eccentric shaft or the drive shaft and connected to it To bring components to a standstill.
  • Bei bevorzugten Ausführungen ist das Antriebssystem wie folgt aufgebaut:In preferred embodiments, the drive system is constructed as follows:
  • Das Antriebssystem weist eine Antriebswelle auf, die die Exzenterwelle direkt oder über ein Getriebe antreibt. Die Antriebswelle kann auch die Verlängerung der Exzenterwelle darstellen. Es handelt sich bei solchen Ausführungen um keine getrennte Welle. Weiter weist das Antriebssystem ein Schwungrad auf, das auf der Antriebswelle frei drehbar angebracht ist, und eine schaltbare Kupplung bzw. Bremse mit drei Schaltstellungen (dabei können die Einheiten als Kombination aus Kupplungen und Bremse ausgeführt werden oder als Einzelkomponenten angeordnet sein).The drive system has a drive shaft which drives the eccentric shaft directly or via a transmission. The drive shaft can also represent the extension of the eccentric shaft. Such designs are not a separate wave. Further, the drive system comprises a flywheel, which is freely rotatably mounted on the drive shaft, and a switchable clutch or brake with three switching positions (in which case the units can be designed as a combination of clutches and brake or arranged as individual components).
  • In der ersten Schaltstellung ist das Schwungrad mit der Antriebswelle gekuppelt, so dass die Drehzahlen von Antriebswelle und Schwungrad gleich sind (Übertragung von Drehmoment ist möglich).In the first switching position, the flywheel is coupled to the drive shaft, so that the rotational speeds of the drive shaft and flywheel are the same (transmission of torque is possible).
  • In der zweiten Schaltstellung ist das Schwungrad von der Antriebswelle abgekuppelt, so dass die Drehzahlen von Antriebswelle und Schwungrad differieren können (bis hin zum Stillstand einer oder beider Komponenten).In the second switching position, the flywheel is uncoupled from the drive shaft, so that the rotational speeds of the drive shaft and flywheel may differ (up to the standstill of one or both components).
  • In der dritten Schaltstellung ist das Schwungrad von der Antriebswelle abgekuppelt und die Antriebswelle ist mit dem Rahmen der Presse verbunden. Dadurch wird die Antriebswelle und damit die Exzenterwelle durch Reibschluss bis zum Stillstand abgebremst.In the third switching position, the flywheel is uncoupled from the drive shaft and the drive shaft is connected to the frame of the press. As a result, the drive shaft and thus the eccentric shaft is braked by frictional engagement to a standstill.
  • Ferner weist das Antriebssystem einen Servormotor auf, der direkt oder über ein Getriebe das Schwungrad antreibt.Furthermore, the drive system has a servo motor which drives the flywheel directly or via a transmission.
  • Weiterhin weist das Antriebssystem einen weiteren Servomotor, der über ein Getriebe die Antriebswelle antreibt.Furthermore, the drive system has a further servomotor, which drives the drive shaft via a transmission.
  • Die obigen Komponenten können in einer Einheit zusammengefasst werden. Diese kompakte Antriebseinheit wird an einem der beiden Enden der Exzenterwelle angeflanscht.The above components can be combined in one unit. This compact drive unit is flanged to one of the two ends of the eccentric shaft.
  • Alternativ können die oben genannten Komponenten auf die beiden Wellenenden der Exzenterwelle aufgeteilt werden. Folgende Varianten sind möglich:Alternatively, the above-mentioned components can be divided between the two shaft ends of the eccentric shaft. The following variants are possible:
  • 1. Variante1st variant
  • Eine Seite: Schwungrad mit Servoantrieb und schaltbare Kupplung (Verbindung von Schwungrad mit Antriebswelle, bzw. Exzenterwelle) mit oder ohne Zwischengetriebe. Schaltbare Bremse verbindet Pressenrahmen mit Antriebswelle (und damit Exzenterwelle).
    Zweite Seite: zweiter Servomotor treibt direkt oder über ein Getriebe die Exzenterwelle.
    One side: Flywheel with servo drive and switchable clutch (connection of flywheel with drive shaft or eccentric shaft) with or without intermediate gear. Switchable brake connects press frame with drive shaft (and thus eccentric shaft).
    Second page: second servomotor drives the eccentric shaft directly or via a gearbox.
  • 2. Variante2nd variant
  • Eine Seite: Schwungrad mit Servoantrieb und schaltbare Kupplung (Verbindung von Schwungrad mit Antriebswelle, bzw. Exzenterwelle) mit oder ohne Zwischengetriebe.
    Zweite Seite: Zweiter Servomotor treibt direkt oder über ein Getriebe die Exzenterwelle. Schaltbare Bremse verbindet Pressenrahmen mit Antriebswelle (und damit Exzenterwelle).
    One side: Flywheel with servo drive and switchable clutch (connection of flywheel with drive shaft or eccentric shaft) with or without intermediate gear.
    Second page: Second servomotor drives the eccentric shaft directly or via a gearbox. Switchable brake connects press frame with drive shaft (and thus eccentric shaft).
  • 3. Variante3rd variant
  • Eine Seite: Schwungrad mit Servoantrieb und schaltbare Kupplung (Verbindung von Schwungrad mit Antriebswelle, bzw. Exzenterwelle) mit oder ohne Zwischengetriebe. Zweiter Servomotor treibt direkt oder über ein Getriebe die Antriebswelle und damit die Exzenterwelle.
    Zweite Seite: Schaltbare Bremse verbindet Pressenrahmen mit Antriebswelle bzw. Exzenterwelle.
    One side: Flywheel with servo drive and switchable clutch (connection of flywheel with drive shaft or eccentric shaft) with or without intermediate gear. Second servomotor drives the drive shaft and thus the eccentric shaft directly or via a gearbox.
    Second page: Switchable brake connects press frame with drive shaft or eccentric shaft.
  • Funktionsablauf:Functional sequence:
  • Der Funktionsablauf dieser Varianten ist wie folgt:The functional sequence of these variants is as follows:
  • Der erste Servomotor treibt das Schwungrad mit der durch den Bediener der Presse eingestellten Arbeitsdrehzahl. Dies ist die Drehzahl, die die Stößelgeschwindigkeit bestimmt, mit der das Werkzeug im Eingriff ist. Die während des Arbeitsprozesses verbrauchte Energie (Drehzahlverlust des Schwungrades) wird während der gesamten Zykluszeit (eine Exzenterwellenumdrehung) durch einen Servoantrieb oder beide Servoantriebe nachgeladen.The first servomotor drives the flywheel at the operating speed set by the operator of the press. This is the speed that determines the ram speed with which the tool is engaged. The energy consumed during the working process (flywheel loss) is recharged by a servo drive or both servo drives during the entire cycle time (one eccentric shaft revolution).
  • Nach Beendigung des Arbeitsprozesses (z. B. Stößel passiert den unteren Totpunkt) wird das Schwungrad durch die schaltbare Kupplung von der Exzenterwelle abgekuppelt.After completion of the work process (eg ram passes the bottom dead center), the flywheel is uncoupled by the switchable coupling of the eccentric shaft.
  • Der zweite Servomotor beschleunigt die Exzenterwelle auf Transportdrehzahl und beginnt rechtzeitig mit der Abbremsung der Exzenterwelle.The second servo motor accelerates the eccentric shaft to transport speed and starts in time with the deceleration of the eccentric shaft.
  • Zum Beginn des Arbeitsprozesses (z. B. 30 ° vor dem unteren Totpunkt) wird das Schwungrad mittels schaltbarer Kupplung wieder mit der Exzenterwelle verbunden.At the beginning of the working process (eg 30 ° before bottom dead center), the flywheel is re-connected to the eccentric shaft by means of a switchable coupling.
  • Der Energiebedarf ist wie folgt:The energy requirement is as follows:
  • Der zweite Servomotor für die Beschleunigung der Exzenterwelle auf Transportdrehzahl muß relativ groß gewählt werden. Dementsprechend benötigt der Motor eine hohe Anschlussleistung. Dies ist für viele Anwender nicht akzeptabel.The second servo motor for the acceleration of the eccentric shaft to transport speed must be relatively large. Accordingly, the motor requires a high connected load. This is unacceptable for many users.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System wird das vorhandene Schwungrad benutzt, um die kurzfristig benötigte hohe Leistung zur Verfügung zu stellen. Dazu arbeiten die beiden vorhandenen Servomotoren abwechselnd im motorischen und generatorischen Betrieb.In the system according to the invention, the existing flywheel is used to provide the short-term high power required. For this purpose, the two existing servo motors work alternately in motor and generator mode.
  • Während der zweite Servomotor die Exzenterwelle auf Transportdrehzahl beschleunigt, wird dieser von dem ersten Servomotor mit Energie versorgt. Während dieser Phase wird der mit dem Schwungrad verbundene erste Servomotor vom Schwungrad angetrieben und arbeitet als Generator. Dabei wird das Schwungrad abgebremst.While the second servo motor accelerates the eccentric shaft to transport speed, it is powered by the first servomotor with energy. During this phase, the first servomotor connected to the flywheel is driven by the flywheel and works as a generator. The flywheel is braked.
  • Während der Bremsphase bremst der zweite Servomotor die Exzenterwelle wieder auf die Arbeitsdrehzahl ab. Dabei arbeitet der Motor jetzt als Generator. Die Steuerung leitet diese Energie dem ersten Servomotor zu, der dem Schwungrad den zuvor für die Beschleunigung entnommenen Energiebetrag wieder zuführt.During the braking phase of the second servo motor brakes the eccentric shaft back to the working speed. The engine now works as a generator. The controller directs this energy to the first servomotor, which feeds back to the flywheel the amount of energy previously extracted for the acceleration.
  • Die beiden Leistungsteile zur Ansteuerung der beiden Servomotoren werden so konfiguriert, dass sie die hohen Energieströme zwischen den beiden Motoren hin und her schieben. Lediglich die Energie, die durch den Umformvorgang im Werkzeug und durch die Reibungsverluste der Presse benötigt wird, wird aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen. Diese Energie ist nicht, oder nur unwesentlich höher als der Energiebedarf einer Exzenterpresse mit einem herkömmlichen Schwungradantrieb. Durch die Pufferung der Energie durch das Schwungrad entspricht auch die Anschlussleistung der eines Stanzautomaten mit herkömmlichem Schwungradantrieb.The two power units for controlling the two servomotors are configured so that they push the high energy flows between the two motors back and forth. Only the energy that is required by the forming process in the tool and by the friction losses of the press, is out the public electricity network. This energy is not, or only slightly higher than, the energy requirement of an eccentric press with a conventional flywheel drive. By buffering the energy through the flywheel also corresponds to the connected load of a punching machine with conventional flywheel drive.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft verdeutlicht.
    Es zeigen
  • Fig. 1
    eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
    Fig. 2
    ein Blockschaltbild der Antriebseinrichtung in Fig. 1;
    Fig. 3a
    ein Wirkflussbild einer ersten Antriebsphase der Antriebseinrichtung in Fig. 1;
    Fig. 3b
    ein Wirkflussbild einer zweiten Antriebsphase der Antriebseinrichtung in Fig. 1;
    Fig. 3c
    ein Wirkflussbild einer dritten Antriebsphase der Antriebseinrichtung in Fig. 1;
    Fig. 4a
    ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
    Fig. 4b
    ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
    Fig. 4c
    ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung.
    In the following the invention will be clarified by way of example with reference to several embodiments with the aid of the accompanying drawings.
    Show it
    Fig. 1
    a schematic sectional view of a first embodiment of the drive device according to the invention;
    Fig. 2
    a block diagram of the drive device in Fig. 1 ;
    Fig. 3a
    a Wirkflussbild a first drive phase of the drive device in Fig. 1 ;
    Fig. 3b
    a Wirkflussbild a second drive phase of the drive device in Fig. 1 ;
    Fig. 3c
    a Wirkflussbild a third drive phase of the drive device in Fig. 1 ;
    Fig. 4a
    a block diagram of a second embodiment of the drive device according to the invention;
    Fig. 4b
    a block diagram of a third embodiment of the drive device according to the invention;
    Fig. 4c
    a block diagram of a fourth embodiment of the drive device according to the invention.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Antriebseinrichtung 1 für eine in einem Pressengestell 19 montierte Exzenterpresse 2 mit einer Exzenterwelle 14 und einem Pressenstößel 18, wobei die Fig. 2 das Zusammenwirken der im folgenden beschriebenen Komponenten als Blockschaltbild verdeutlicht.The Fig. 1 and 2 show a drive device 1 for a mounted in a press frame 19 eccentric press 2 with an eccentric shaft 14 and a press ram 18, wherein the Fig. 2 illustrates the interaction of the components described below as a block diagram.
  • Die Antriebseinrichtung 1 weist einen ersten Servomotor 11 und einen zweiten Servomotor 12 auf. Bei beiden Servomotoren 11, 12 handelt es sich um Servomotoren für große Leistungen, die auch als Torque-Motoren bezeichnet werden. Die Servomotoren 11 und 12 sind elektrisch miteinander verbunden bzw. über eine in Fig. 1 nicht dargestellte Steuereinheit miteinander elektrisch verbunden.The drive device 1 has a first servomotor 11 and a second servomotor 12. Both servomotors 11, 12 are large power servomotors, also referred to as torque motors. The servomotors 11 and 12 are electrically connected to each other or via an in Fig. 1 not shown control unit electrically connected to each other.
  • Die Abtriebswelle des Servomotors 11 ist über ein Ritzel mit einer als Schwungrad 13 ausgebildeten Schwungmasse verbunden. Das Schwungrad 13 ist an seinem äußeren Umfang mit einer Verzahnung versehen, in welche das Ritzel eingreift. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Abtriebswelle des Servomotors 11 mit einem Zahnriementrieb oder dergleichen mit dem Schwungrad 13 zu verbinden.The output shaft of the servomotor 11 is connected via a pinion with a flywheel 13 designed as flywheel. The flywheel 13 is provided at its outer periphery with a toothing, in which engages the pinion. But it can also be provided to connect the output shaft of the servo motor 11 with a toothed belt drive or the like with the flywheel 13.
  • Das Schwungrad 13 ist auf einer Antriebswelle 16 gelagert und mit einer schaltbaren Kupplung 17k mit der Antriebswelle 16 drehstarr verbindbar.The flywheel 13 is mounted on a drive shaft 16 and with a switchable coupling 17k with the drive shaft 16 drehstarr connectable.
  • Die Antriebswelle 16 ist weiter mit einer schaltbaren Bremse 17b mit dem Pressengestell 19 verbindbar, beispielsweise um die Antriebswelle 16 bei einem Not-Aus auf die Drehzahl Null abzubremsen.The drive shaft 16 is further connected to the press frame 19 with a switchable brake 17b, for example, to decelerate the drive shaft 16 at an emergency stop to zero speed.
  • Die Abtriebswelle des zweiten Servomotors 12 ist über ein Vorschaltgetriebe 15` mit der Antriebswelle 16 drehstarr verbunden. Bei dem Vorschaltgetriebe 15` handelt es sich in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel um ein einstufiges Zahnradgetriebe, gebildet aus einem mit der Abtriebswelle des Servomotors 12 drehstarr verbundenen Ritzel und einem mit der Antriebswelle 16 drehstarr verbundenen Zahnrad. Es kann auch vorgesehen sein, die Abtriebswelle des Servomotors 12 mit einem Zahnriementrieb oder dergleichen mit der Antriebswelle 16 zu verbinden.The output shaft of the second servomotor 12 is rotationally rigidly connected to the drive shaft 16 via a primary gear 15 '. In the Vorschaltgetriebe 15 'is in the in Fig. 1 illustrated embodiment to a single-stage gear transmission, formed from a pinion connected torsionally rigid with the output shaft of the servomotor 12 and a gear rotatably connected to the drive shaft 16. It may also be provided to connect the output shaft of the servomotor 12 with a toothed belt drive or the like to the drive shaft 16.
  • Die Antriebswelle 16 ist an ihrem dem Schwungrad 13 abgewandten Endabschnitt geteilt, wobei beide Teilabschnitte mit einem Getriebe 15 verbunden sind. Bei dem Getriebe 15 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Planetenradgetriebe.The drive shaft 16 is divided at its end remote from the flywheel 13, wherein both sections are connected to a gear 15. The transmission 15 is in the illustrated embodiment, a planetary gear.
  • Der auf das Getriebe 15 folgende Abtrieb der Antriebswelle 16 ist mittels einer starren Kupplung mit der Exzenterwelle 14 drehstarr verbunden.The output of the drive shaft 16 following the transmission 15 is connected in a torsionally rigid manner to the eccentric shaft 14 by means of a rigid coupling.
  • Die Figuren 3a bis 3c zeigen nun die Wirkflüsse, die in unterschiedlichen Antriebsphasen der Exzenterwelle auftreten, wobei das Blockschaltbild in Fig. 2 zugrunde gelegt ist.The FIGS. 3a to 3c now show the effects that occur in different drive phases of the eccentric shaft, the block diagram in Fig. 2 is based on.
  • Die Exzenterwelle 14 rotiert während eines Umlaufs um 360° in einer Arbeitsphase mit einer Arbeitsdrehzahl und in einer Transportphase mit einer Transportdrehzahl. Die Arbeitsdrehzahl ist wesentlich kleiner als die Transportdrehzahl, so dass die Exzenterwelle nach dem Abschluss des Umformvorgangs zunächst auf die Transportdrehzahl zu beschleunigen ist und am Ende der Transportphase wieder auf die Arbeitsdrehzahl abzubremsen ist.The eccentric shaft 14 rotates during a revolution by 360 ° in a working phase with a working speed and in a transport phase with a transport speed. The working speed is much lower than the transport speed, so that the eccentric shaft after the completion of the forming process is first to accelerate to the transport speed and at the end of the transport phase is slow down to the working speed.
  • Fig. 3a zeigt den Wirkfluss in der Arbeitsphase des Antriebs. Der erste Servomotor 11 arbeitet als ein Motor 11 m und treibt über das Schwungrad 13 und die eingeschaltete Kupplung 17k die Antriebswelle 16 an, deren Drehzahl durch das Getriebe 15 untersetzt wird. Der nach dem Getriebe 15 angeordnete Abtrieb der Antriebswelle 16 treibt die Exzenterwelle 14 an, die den Pressenstößel 18 nach unten bewegt, wodurch ein in die Exzenterpresse 2 eingelegtes Werkstück verformt wird. Der zweite Servomotor 12 arbeitet als ein Motor 12m und treibt ebenfalls die Antriebswelle 16 an. Daher ist die Leistungsaufnahme aus dem Netz auf relativ geringe Werte begrenzt. Die Hauptenergie für den Umformvorgang wird durch das Schwungrad zur Verfügung gestellt (das Schwungrad wird auf eine geringere Drehzahl abgebremst). Fig. 3a shows the flow of action in the working phase of the drive. The first servo motor 11 operates as a motor 11 m and drives via the flywheel 13 and the clutch 17k turned on the drive shaft 16, whose speed is reduced by the transmission 15. The arranged after the transmission 15 Output of the drive shaft 16 drives the eccentric shaft 14, which moves the press ram 18 downward, whereby a loaded in the eccentric press 2 workpiece is deformed. The second servo motor 12 operates as a motor 12m and also drives the drive shaft 16. Therefore, the power consumption from the network is limited to relatively low values. The main energy for the forming process is provided by the flywheel (the flywheel is decelerated to a lower speed).
  • Fig. 3b zeigt den Wirkfluss in dem Beschleunigungsabschnitt und während des Transportabschnitts der Transportphase. Die Kupplung 17k ist ausgeschaltet, d.h. das Schwungrad 13 ist von der Antriebswelle 16 getrennt. Der erste Servomotor 11 arbeitet als ein Generator 11 g, der durch die in dem rotierenden Schwungrad 13 gespeicherte Restenergie angetrieben wird. Der elektrische Wirkfluss ist von dem Generator 11 g auf den Motor 12m gerichtet, der über die Antriebswelle 16 und das Getriebe 15 die Exzenterwelle 14 auf die Transportdrehzahl bringt und dabei den Pressenstößel 18 nach oben bewegt. Fig. 3b shows the flow of action in the acceleration section and during the transport section of the transport phase. The clutch 17k is turned off, ie, the flywheel 13 is disconnected from the drive shaft 16. The first servo motor 11 operates as a generator 11 g which is driven by the residual energy stored in the rotating flywheel 13. The electric flux is directed by the generator 11 g on the motor 12m, which brings about the drive shaft 16 and the gear 15, the eccentric shaft 14 to the transport speed while the press ram 18 moves upward.
  • Die Fig. 3c zeigt nun den Wirkfluss in dem Bremsabschnitt der Transportphase. Nunmehr ist der zweite Motor 12 als ein Generator 12g betrieben und der elektrische Wirkfluss ist von dem Generator 12g auf den als Motor 11 m geschalteten ersten Servomotor gerichtet. Der Generator 12g ist durch die Exzenterwelle 14 angetrieben, die dadurch von der Transportdrehzahl auf die Arbeitsdrehzahl abgebremst wird. Der Motor 11 m bringt nun das Schwungrad 13 wieder auf Arbeitsdrehzahl. In dieser Phase wird neben der Energie der Exzenterwelle auch Energie aus dem Netz gezogen, um die beim Arbeitsvorgang verbrauchte Schwungradenergie wieder nachzuliefern.The Fig. 3c now shows the flow of action in the braking section of the transport phase. Now, the second motor 12 is operated as a generator 12g, and the electric flux is directed from the generator 12g to the first servomotor connected as the motor 11m. The generator 12g is driven by the eccentric shaft 14, which is thereby decelerated from the transport speed to the working speed. The engine 11 m now brings the flywheel 13 back to working speed. In this phase, in addition to the energy of the eccentric shaft, energy is also drawn from the network in order to replenish the flywheel energy consumed during the working process.
  • Die beiden Servomotoren 11 und 12 bilden also eine "Energieschaukel", wobei nur die im Arbeitsschritt und durch Reibungsverluste verbrauchte Energie den beiden Servomotoren 11 und 12 von außen zugeführt werden muss. Neben dem Energiespareffekt ist eine deutliche Absenkung der Spitzenströme zu verzeichnen.The two servomotors 11 and 12 thus form an "energy swing", wherein only the energy consumed in the working step and by friction losses must be supplied to the two servomotors 11 and 12 from the outside. In addition to the energy-saving effect, a significant reduction in the peak currents is recorded.
  • Die Fig. 4a bis 4c zeigen nun Blockschaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung, die sich untereinander in der Anordnung der Komponenten des Antriebs 1 unterscheiden. Die Exzenterpresse 2 weist wie in dem weiter oben in Fig. 1 bis 3c beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel die Komponenten Exzenterwelle 14, Pressenstößel 18 und Pressengestell 19 auf.The Fig. 4a to 4c now show block diagrams of further embodiments of the drive device according to the invention, which differ from each other in the arrangement of the components of the drive 1. The eccentric press 2 has as in the above in Fig. 1 to 3c described first embodiment, the components eccentric shaft 14, press ram 18 and press frame 19.
  • Fig. 4a zeigt eine Anordnung, bei der die Abtriebswelle des zweiten Servomotors 12 direkt mit dem einen Endabschnitt der Exzenterwelle 14 drehstarr verbunden ist. Der andere Endabschnitt der Exzenterwelle 14 ist mit dem Abtrieb des Getriebes 15 drehstarr verbunden. Die übrigen Komponenten des Antriebs 1 sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet, weshalb auf die weiter oben ausgeführte Beschreibung der Anordnung und der Funktion verwiesen wird. Das Getriebe 15 kann auch entfallen. Fig. 4a shows an arrangement in which the output shaft of the second servomotor 12 is directly connected rotationally fixed to one end portion of the eccentric shaft 14. The other end portion of the eccentric shaft 14 is rotationally connected to the output of the transmission 15. The remaining components of the drive 1 are arranged as in the first embodiment, which is why reference is made to the above description of the arrangement and the function. The transmission 15 may also be omitted.
  • Die Fig. 4b zeigt eine Anordnung, bei der die schaltbare Bremse 17b direkt mit dem einen Endabschnitt der Exzenterwelle 14 drehstarr verbunden ist. Der andere Endabschnitt der Exzenterwelle ist mit dem Abtrieb des Getriebes 15 drehstarr verbunden. Die übrigen Komponenten des Antriebs 1 sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet, weshalb auf die weiter oben ausgeführte Beschreibung der Anordnung und der Funktion verwiesen wird. Das Getriebe 15 kann auch entfallen.The Fig. 4b shows an arrangement in which the switchable brake 17 b is connected directly to the one end portion of the eccentric shaft 14 torsionally rigid. The other end portion of the eccentric shaft is rotationally rigidly connected to the output of the transmission 15. The remaining components of the drive 1 are arranged as in the first embodiment, which is why reference is made to the above description of the arrangement and the function. The transmission 15 may also be omitted.
  • Die Fig. 4c zeigt nun eine Anordnung, bei der sowohl der zweite Servomotor 12 als auch die schaltbare Bremse 17b an dem einen Endabschnitt der Exzenterwelle 14 angreifen und das Getriebe 15 an dem anderen Endabschnitt der Exzenterwelle 14 angreift. Die übrigen Komponenten des Antriebs 1 sind wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet, weshalb auf die weiter oben ausgeführte Beschreibung der Anordnung und der Funktion verwiesen wird. Das Getriebe 15 kann auch entfallen.The Fig. 4c now shows an arrangement in which both the second servo motor 12 and the switchable brake 17b engage the one end portion of the eccentric shaft 14 and the gear 15 engages the other end portion of the eccentric shaft 14. The remaining components of the drive 1 are arranged as in the first embodiment, which is why reference is made to the above description of the arrangement and the function. The transmission 15 may also be omitted.
  • Die in den Fig. 4a bis 4c beschriebenen Ausführungsvarianten unterscheiden sich von der in Fig. 1 bis 3c beschriebenen Ausführungsvariante nicht nur hinsichtlich der Anordnung des zweiten Servomotors 12 und/oder der schaltbaren Bremse 17b, sondern können auch funktionelle Unterschiede aufweisen. In den in Fig. 4a und 4c dargestellten Ausführungsbeispielen ist der mechanische Wirkfluss des zweiten Servomotors 12 direkt auf die Exzenterwelle 14 gerichtet oder umgekehrt. Das Getriebe 15 ist also bei diesen beiden Ausführungsbeispielen nicht mehr in den mechanischen Wirkfluss des Servomotors 12 einbezogen, so dass beispielsweise Reibungsverluste des Getriebes 15 eliminiert sind.The in the Fig. 4a to 4c Embodiments described differ from the in Fig. 1 to 3c described embodiment variant not only in terms of the arrangement of the second servomotor 12 and / or the switchable brake 17b, but may also have functional differences. In the in Fig. 4a and 4c illustrated embodiments, the mechanical action flow of the second servomotor 12 is directed directly to the eccentric shaft 14 or vice versa. The gear 15 is thus no longer included in the mechanical flow of action of the servo motor 12 in these two embodiments, so that, for example, friction losses of the gear 15 are eliminated.
  • Wenngleich in den Fig. 2 bis 4c das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgetriebe 15', das mit dem Abtrieb des zweiten Servomotors 12 verbunden ist, nicht dargestellt ist, so ist es in den besagten Figuren 2 bis 4c mitzulesen, zumal es weitere Variationsmöglichkeiten eröffnet.Although in the Fig. 2 to 4c this in Fig. 1 shown Vorschaltgetriebe 15 ', which is connected to the output of the second servomotor 12, not shown, it is in the said FIGS. 2 to 4c to read along, especially since it opens up more possibilities for variation.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    Antriebseinrichtungdriving means
    22
    Exzenterpresseeccentric
    1111
    erster Servomotorfirst servomotor
    11 g11 g
    erster Servomotor im Generatorbetriebfirst servomotor in generator mode
    11 m11 m
    erster Servomotor im Motorbetriebfirst servomotor in motor operation
    1212
    zweiter Servomotorsecond servomotor
    11 g11 g
    zweiter Servomotor im Generatorbetriebsecond servomotor in generator mode
    11 m11 m
    zweiter Servomotor im Motorbetriebsecond servomotor in engine operation
    1313
    Schwungradflywheel
    1414
    Exzenterwelleeccentric shaft
    1515
    Getriebetransmission
    15'15 '
    VorschaltgetriebePrimary gear
    1616
    Antriebswelledrive shaft
    17b17b
    schaltbare Bremseswitchable brake
    17k17k
    schaltbare Kupplungswitchable coupling
    1818
    Pressenstößelpress ram
    1919
    Pressengestellpress frame

    Claims (12)

    1. Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine mit einer Exzenterwelle (14) mit einem Pressenstößel (18), vorzugsweise eine Exzenterpresse (2), mit einem ersten, mit einem Schwungrad (13) verbundenen Servomotor (11) und mit einem zweiten Servomotor (12),
      wobei die Exzenterwelle (14) als Abtriebswelle eines die beiden Servomotoren (11, 12) aufweisenden Antriebs (1) ausgebildet ist, und
      wobei der Antrieb (1) so ausgebildet ist, dass die Exzenterwelle (14) während einer Umdrehung eine Arbeitsphase und eine Transportphase ausführt,
      wobei in der Arbeitsphase die Exzenterwelle (14) in Arbeitsdrehzahl dreht und einen Arbeitsschritt ausführt und in der Transportphase die Exzenterwelle (14) in Transportdrehzahl dreht,
      wobei die Transportphase einen Beschleunigungsabschnitt, einen Transportabschnitt und eine Bremsabschnitt aufweist,
      wobei das Schwungrad (13) mit der Antriebswelle (16) derart ein- und auskuppelbar ist, dass die Antriebswelle (16) in der Arbeitsphase, während der Arbeitsschritt ausgeführt wird, mit dem Schwungrad (13) gekuppelt ist und die Antriebswelle (16) in der Transportphase von dem Schwungrad (13) entkuppelt ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die beiden Servomotoren (11, 12) derart elektrisch miteinander verbunden sind, dass der erste Servomotor (11) im Beschleunigungsabschnitt der Transportphase als ein Generator (11g) arbeitet und der zweite Servomotor (12) als ein Motor (12m) arbeitet, und dass der zweite Servomotor (12) im Bremsabschnitt der Transportphase als ein Generator (12g) arbeitet und der erste Servomotor (11) als Motor (11 m) arbeitet.
      Drive device for a forming machine with an eccentric shaft (14) with a press ram (18), preferably an eccentric press (2), with a first servomotor (11) connected to a flywheel (13) and with a second servomotor (12),
      wherein the eccentric shaft (14) as an output shaft of the two servomotors (11, 12) having drive (1) is formed, and
      wherein the drive (1) is designed such that the eccentric shaft (14) performs a working phase and a transport phase during one revolution,
      wherein in the working phase, the eccentric shaft (14) rotates at operating speed and performs a step and in the transport phase, the eccentric shaft (14) rotates at transport speed,
      the transport phase having an acceleration section, a transport section and a brake section,
      wherein the flywheel (13) with the drive shaft (16) and so on disengageable is that the drive shaft (16) is coupled to the flywheel (13) in the working phase, while the operation is performed, and the drive shaft (16) is decoupled from the flywheel (13) in the transport phase,
      characterized,
      in that the first servomotor (11) operates as a generator (11g) in the acceleration phase of the transportation phase and the second servomotor (12) operates as a motor (12m), and in that the two servomotors (11, 12) are electrically connected to each other the second servomotor (12) operates as a generator (12g) in the braking phase of the transportation phase and the first servomotor (11) operates as a motor (11m).
    2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das Schwungrad (13) über eine hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch schaltbare Kupplung (17k) mit der Antriebswelle (16) verbunden ist.
      Drive device according to claim 1,
      characterized,
      that the flywheel (13) via a hydraulically or pneumatically or electrically switchable coupling (17k) with the drive shaft (16) is connected.
    3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die mit dem Schwungrad (13) verbundene Kupplung (17k) mit einem zwischen dem ersten Servomotor (11) und der Exzenterwelle (14) angeordneten Getriebe (15) zusammenwirkt.
      Drive device according to claim 1 or 2,
      characterized,
      in that the clutch (17k) connected to the flywheel (13) cooperates with a transmission (15) arranged between the first servomotor (11) and the eccentric shaft (14).
    4. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der zweite Servomotor (12) mit der Antriebswelle (16) verbunden ist.
      Drive device according to one of the preceding claims,
      characterized,
      in that the second servomotor (12) is connected to the drive shaft (16).
    5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der zweite Servomotor (12) mit der Exzenterwelle (14) verbunden ist.
      Drive device according to one of claims 1 to 4,
      characterized,
      in that the second servomotor (12) is connected to the eccentric shaft (14).
    6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Abtriebswelle des zweiten Servomotors (12) mit einem Vorschaltgetriebe (15') verbunden ist.
      Drive device according to claim 4 or 5,
      characterized,
      in that the output shaft of the second servomotor (12) is connected to a primary gearbox (15 ').
    7. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Antriebswelle (16) mit einer schaltbaren Bremse (17b) verbunden ist.
      Drive device according to one of the preceding claims,
      characterized,
      that the drive shaft (16) is connected to a switchable brake (17b).
    8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Exzenterwelle (14) mit einer schaltbaren Bremse (17b) verbunden ist.
      Drive device according to one of claims 1 to 7,
      characterized,
      in that the eccentric shaft (14) is connected to a switchable brake (17b).
    9. Verfahren zur Steuerung eines drehzahlveränderlichen Antriebs (1) mit einer Exzenterwelle (14) als Abtriebswelle mit einem mit einem Schwungrad (13) verbundenen ersten Servomotor (11) und mit einem zweiten Servomotor für eine Umformmaschine (2) mit einem Pressenstößel (18), vorzugsweise eine Exzenterpresse,
      wobei der Antrieb (1) so steuerbar ist, dass er über die Umdrehung der Exzenterwelle (14) variiert in einer Arbeitsphase mit einer Arbeitsdrehzahl laufend und in einer Transportphase mit einer Transportdrehzahl laufend, um die Geschwindigkeit der Exzenterwelle (14) über ihre Umdrehung zu variieren,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass die Exzenterwelle (14) in der Arbeitsphase von dem ersten Servomotor (11) angetrieben wird, wobei das Schwungrad (13) über eine schaltbare Kupplung (17k) mit dem Antrieb (1) verbunden ist,
      dass in einem Beschleunigungsabschnitt der Transportphase der erste Servomotor (11) als ein Generator (11 g) betrieben wird, wobei das Schwungrad (13) über die schaltbare Kupplung (17k) von dem Antrieb getrennt ist, und der zweite Servomotor (12) als ein Motor (12m) betrieben wird, und
      dass in einem Bremsabschnitt der Transportphase der zweite Servomotor (12) als ein Generator (12g) betrieben wird und der erste Servomotor (11) als ein Motor (11 m) betrieben wird.
      Method for controlling a variable-speed drive (1) with an eccentric shaft (14) as the output shaft with a first servomotor (11) connected to a flywheel (13) and with a second servomotor for a forming machine (2) with a press ram (18), preferably an eccentric press,
      wherein the drive (1) is controllable to vary over the revolution of the eccentric shaft (14) in a working phase at a working speed and in a transport phase at a transport speed to vary the speed of the eccentric shaft (14) over its revolution .
      characterized,
      that the eccentric shaft (14) in the working phase of the first servo motor (11) is driven, wherein the flywheel (13) via a clutch (17k) with the drive (1) is connected,
      in that in an acceleration section of the transport phase the first servomotor (11) is operated as a generator (11 g), the flywheel (13) being disconnected from the drive via the switchable coupling (17k), and the second servomotor (12) acting as one Motor (12m) is operated, and
      that in a braking portion of the transportation phase, the second servomotor (12) is operated as a generator (12g) and the first servomotor (11) is operated as a motor (11 m).
    10. Verfahren nach Anspruch 9,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der Antrieb (1) mit folgendem Ablauf zyklisch abläuft:
      a) Durchführen des Umformvorgangs und Abgabe von in dem Schwungrad (13) gespeicherter Energie an den Antrieb (1) verbunden mit der Absenkung der Drehzahl der Exzenterwelle (14);
      b) Beenden des Umformvorgangs bei Erreichen des unteren Totpunktes (UT);
      c) Auskuppeln der Kupplung (17k) zum Trennen des Schwungrades (13) vom Antrieb (1);
      d) Erhöhen der Drehzahl der Exzenterwelle (14) auf Transportdrehzahl und Abgabe von in dem Schwungrad (13) gespeicherter Energie an den zweiten Servomotor (12), wobei der erste Servomotor (11) als Generator (11g) arbeitet;
      e) Abbremsen der Exzenterwelle (14) auf die Arbeitsdrehzahl nach Erreichen des oberen Totpunktes (OT) und Abgabe von in der Exzenterwelle (14) und dem Pressenstößel (18) gespeicherter Energie an den ersten Servomotor (11), wobei der zweite Servomotor (12) als Generator (12g) arbeitet;
      f) Erhöhen der Drehzahl des Schwungrades (13) auf die Arbeitsdrehzahl und Synchronisieren der Drehzahlen der Kupplungshälften der Kupplung (17k);
      g) Einkuppeln der Kupplung (17k) zur drehstarren Verbindung des Schwungrades (13) mit dem Antrieb (1);
      h) zyklische Wiederholung der Schritte a) bis g).
      Method according to claim 9,
      characterized,
      that the drive (1) cyclically proceeds with the following sequence:
      a) performing the forming operation and output of energy stored in the flywheel (13) to the drive (1) connected to the reduction of the speed of the eccentric shaft (14);
      b) terminating the forming process when bottom dead center (UT) is reached;
      c) disengaging the clutch (17k) for separating the flywheel (13) from the drive (1);
      d) increasing the rotational speed of the eccentric shaft (14) to transport speed and output of energy stored in the flywheel (13) to the second servomotor (12), the first servomotor (11) operating as a generator (11g);
      e) braking the eccentric shaft (14) to the working speed after reaching the top dead center (TDC) and delivery of in the Eccentric shaft (14) and the press ram (18) stored energy to the first servo motor (11), wherein the second servo motor (12) operates as a generator (12g);
      f) increasing the speed of the flywheel (13) to the working speed and synchronizing the speeds of the coupling halves of the clutch (17k);
      g) engaging the clutch (17k) for the torsionally rigid connection of the flywheel (13) with the drive (1);
      h) cyclic repetition of steps a) to g).
    11. Verfahren nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass im Anfahrvorgang das Einkuppeln der Kupplung (17k) zur drehstarren Verbindung des Schwungrades (13) mit dem Antrieb (1) und Erhöhen der Drehzahl der Exzenterwelle (14) aus dem Stillstand bis auf die Arbeitsdrehzahl vorgesehen ist.
      Method according to claim 10,
      characterized,
      that in the starting process, the coupling of the clutch (17k) for the rigid connection of the flywheel (13) with the drive (1) and increasing the speed of the eccentric shaft (14) is provided from standstill to the working speed.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, insbesondere nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass ein Not-Aus vorgesehen ist, wenn eine vorgegebene Zeitdauer für einen der Verfahrensschritte a) bis h) überschritten ist.
      Method according to one of claims 9 to 11, in particular according to claim 10,
      characterized,
      that an emergency stop is provided when a predetermined period of time has been exceeded for one of the method steps a) to h).
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