EP2177346A2 - Steuerungssystem zur Einflussnahme auf die Stösseldynamik bei Pressmaschinen - Google Patents

Steuerungssystem zur Einflussnahme auf die Stösseldynamik bei Pressmaschinen Download PDF

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EP2177346A2
EP2177346A2 EP09012985A EP09012985A EP2177346A2 EP 2177346 A2 EP2177346 A2 EP 2177346A2 EP 09012985 A EP09012985 A EP 09012985A EP 09012985 A EP09012985 A EP 09012985A EP 2177346 A2 EP2177346 A2 EP 2177346A2
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EP
European Patent Office
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press
clutch
crankshaft
ram
movement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09012985A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2177346A3 (de
Inventor
Dipl.-Ing. Herbert Seeger
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Ortlinghaus Werke GmbH
Original Assignee
Ortlinghaus Werke GmbH
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Publication date
Application filed by Ortlinghaus Werke GmbH filed Critical Ortlinghaus Werke GmbH
Publication of EP2177346A2 publication Critical patent/EP2177346A2/de
Publication of EP2177346A3 publication Critical patent/EP2177346A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/142—Control arrangements for mechanically-driven presses controlling the brake or the clutch

Definitions

  • the present invention relates to wegoffe pressing machines according to the preamble of the main claim.
  • the press ram pass through a predetermined by the kinematics of the main gear path, such as in presses with crank or cam gear.
  • the brake in a pressing machine in question preferably performs a safety function by spring preload in the closing direction and is hydraulically released.
  • the clutch is acted upon hydraulically in its closed position.
  • these presses may, on the one hand, have a fixed total stroke, e.g. Presses with sliding crank gear and on the other hand have a variable total stroke, as is the case with eccentric presses.
  • the invention has for its object to provide a control system available with which in particular in conventional, equipped with flywheel, clutch and brake presses, the movements and the forces of the press ram can be influenced in a simple manner, without machine-specific factors in the Control need to be involved.
  • the angular velocity of the crankshaft and the transmitted torque can thus be flexibly adapted to predetermined working values.
  • the magnitude of the values, the angular velocities and torques that occur at the crankshaft, are particularly dependent on the clutch slip, which in one embodiment is influenced by the variable pressure generation and can vary between zero and one hundred percent.
  • press rams which are operatively connected to a crankshaft acted upon according to the invention, can be given a modifiable motion kinematical profile in a simple manner.
  • the ram forces and the speed of movement of the press ram can be influenced without the need for a complex servo-electric drive for the press drive.
  • the crankshaft can be given a predetermined torque profile in order, for example, to move the press ram when passing through its working range with a predetermined force.
  • a further advantage of the invention is that the plunger movement can be synchronized with the transfer in a simple manner even with an eccentric press.
  • the brake within the clutch-brake combination used is a safety brake, so that it is always ensured in an emergency that the plunger movement reliably stops.
  • a measuring system is provided to detect the height of the formed inside the press formed workpiece. In this way, an optimal transfer movement can take place without the risk of a collision of the workpiece with the press ram (s).
  • At least one pressure sensor is provided for measuring the hydraulic pressure.
  • a control technology integration of the pressure sensor (s) is provided in order to be able, according to the invention, to make exact pressure settings to maintain this motion profile based on the crankshaft movement and a motion profile for the crankshaft, for example, stored within the control.
  • the speed of the crankshaft can be influenced so that the movement of the press ram descends a predetermined speed profile.
  • the speed profile can correspond, for example, to a material-specific permissible rate of deformation of the respective workpiece to be machined.
  • the ram speed in the work area or in the drawing area of the Press ram is constant, whereby, for example, a maximum allowable strain rate can be maintained and so with minimal effort, an advantageous operating speed is achieved.
  • a hydraulic control which has a press safety valve. This increases the safety category of the press even further.
  • the clutch-brake combination has a cooling circuit.
  • the figures show an inventive controlled press 1 with electric drive.
  • An electric drive which is not shown in greater detail in the figures, drives a system, which is likewise not shown in more detail, and which is operatively connected to a crankshaft 3 via a standard rotary input 15 and a hydraulically actuated clutch / brake combination.
  • any other applied clutch-brake combination can be used, for example one after Figure 3 Electromagnetically acted clutch-brake combination. For these cases, the explanations apply accordingly.
  • the crankshaft 3 is assigned at least one movably mounted press ram 4 for accommodating tool lower parts 5 and upper tool parts 6.
  • the press 1 is equipped with an electronically controlled transfer for transporting workpieces 7 to and from the press 1.
  • means for recording provided the ram movement and the synchronization of the plunger movement with the transfer movement.
  • the clutch-brake combination 2 is applied hydraulically in the closing direction.
  • the clutch / brake combination 2 fulfills a safety function of the brake by spring preload in the closing direction so that it is hydraulically released - here.
  • Such a system of clutch and brake may also consist of individual clutches and individual brakes. Therefore, since the invention is applicable to both embodiments, with the clutch-brake combinations 2 listed below always includes all equally effective systems of clutch and brake.
  • variable pressure generation for the hydraulic pressure or a variable other input variable, e.g. U is provided for actuating the clutch-brake combination 2, which is coupled with the movement of the crankshaft 3 control technology.
  • the angular velocity of the crankshaft 3 and also the transmitted torque can be flexibly adapted to predetermined operating values.
  • the forces and the movements of the press ram 4 are thus not only dependent on the electric motor and the coupled transmission kinematics, but can be modified in a simple manner.
  • a significant advantage of the invention is that the forces on the press ram 4 can be adapted in a simple manner to material-specific properties of the workpiece 7 without, for example, the transmission kinematics must be changed constructively.
  • Another advantage of the invention is that the transfer movement of the workpieces 7 can be easily synchronized with the movement of the press ram 4 in a simple manner, for example, even with eccentric presses.
  • the figures show that a measuring system 8 is provided for detecting the angle of rotation of the crankshaft 3.
  • the measuring system 8 sends a signal proportional to the speed of the crankshaft 3 to an electric control 16.
  • the measuring system 8 consists essentially of an optical encoder, e.g. a grid 18 extending around the crankshaft circumference and an optical detector associated with the grid 18.
  • an optical encoder e.g. a grid 18 extending around the crankshaft circumference
  • an optical detector associated with the grid 18.
  • the rotational speed and the rotational position of the crankshaft 3 - or the position of the press ram 4 - can be reliably detected.
  • a black and white grid is used for the grid 18.
  • a measuring system 9 which detects the height of the molded workpiece 7 located inside the press 1.
  • the workpieces 7 can pass under the raised press ram 4, without risk of collision with the upper tool part 6 or lower tool part 5.
  • the show Fig. 1 and 2 in that at least one pressure sensor 10 is provided for measuring the hydraulic pressure is.
  • the pressure sensor 10 is connected to the electrical controller 16.
  • the system pressure associated with an activation according to the invention of the clutch / brake combination 2 can be reliably checked.
  • the pressure sensor 10 can be used to control the pressure generation.
  • the pressure generation is controllable and in the examples shown even infinitely variable.
  • a hydraulic pump 11 is used, which is driven by a servo motor 12.
  • the servomotor 12 is controlled by the electric controller 16 by means of an amplifier 17.
  • the system pressure can be infinitely adjusted to predetermined reference variables.
  • the pressure generation of the system pressure can be reproducibly compensated and, for example, easily connected with sophisticated diagnostic systems.
  • the engagement travel of the clutch and thus the rotational speed of the crankshaft 3 can be influenced via the variable pressure or via the voltage U such that the movement of the press ram 4 moves away from a predefined speed profile.
  • the velocity profile may be stored within the electrical controller 16 in a simple manner.
  • the measuring system 8 detects the movement of the crankshaft 3, so that the movement of the press ram 4 is detected on the basis of this movement. If the press ram 4 moves too fast or too slow with respect to the predetermined speed profile, the system pressure or the voltage U for acting on the clutch-brake combination 2 is adapted by means of a corresponding control of the servomotor 12 (FIG. Fig.1 and 2 ) or in Figure 3 the engagement of the clutch applied directly.
  • the ram speed is constant in the work area of the press ram 4. At an optimal workload of the press ram 7 so, for example, an allowable strain rate can be reliably maintained.
  • a press safety valve 13 which may for example consist of two redundant directional valves, which are hydraulically piloted.
  • the figures show that the clutch-brake combination 2 is associated with a cooling circuit 14. As a result, the heat-converted switching work is safely dissipated.
  • the clutch-brake combination 2 is designed for high slip times.
  • the system according to the invention can be retrofitted for all hydraulic or otherwise actuable clutches or brakes and their combinations.
  • the invention provides a simple system for press modernization without elaborate servomotors must be used for the control of the press ram or 4.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse mit elektrischem Antrieb, welcher mittels einer hydraulisch beaufschlagten Kupplungs-Brems-Kombination (2) mit einer Kurbelwelle (3) wirkverbunden ist. Die Bewegungen und Kräfte der Pressenstößel werden erfindungsgemäß dadurch beeinflusst, dass eine veränderbare Druckerzeugung für den hydraulischen Druck zur Betätigung der Kupplungs-Brems-Kombination (2) vorgesehen ist, die mit der Bewegung der Kurbelwelle (3) steuerungstechnisch gekoppelt ist. Alternativ kann die Kupplungs-Brems-Kombination (2) auch über eine andere Beaufschlagungsvorrichtung, z.B. einen Spannungs-Weg-Wandler betätigbar sein.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft weggebundene Pressmaschinen nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Derartige Pressmaschinen sind bekannt.
  • Hierbei durchlaufen die Pressenstößel einen durch die Kinematik des Hauptgetriebes vorgegebenen Weg, wie zum Beispiel bei Pressen mit Kurbel oder Kurvengetriebe.
  • Die Bremse bei einer in Rede stehenden Pressmaschine erfüllt vorzugsweise eine Sicherheitsfunktion durch Federvorlast in Schließrichtung und wird hydraulisch gelüftet. Die Kupplung wird in ihrer Schließstellung hydraulisch beaufschlagt.
  • Weiterhin können diese Pressen zum einen einen unveränderlichen Gesamthub aufweisen, wie z.B. Pressen mit Schubkurbelgetriebe und zum anderen einen veränderlichen Gesamthub besitzen, wie es bei Exenterpressen der Fall ist.
  • Der Stößelweg bei Pressen mit Kurbelgetriebe sowie die Stößelgeschwindigkeit sind vom Kurbelwinkel abhängig. Bei Exenterpressen ändert sich zudem auch der Verlauf und die Größe der Stößelkraft, sowie die Stößelgeschwindigkeit aufgrund des veränderlichen Hubs.
  • Während bei Kurbelgetrieben eine Synchronisation des Transfers mit der Stößelbewegung noch verhältnismäßig einfach erscheint, wird eine Synchronisation bei einer Exenterpresse schwieriger, da hier nicht ein bestimmter Bewegungsablauf des Pressenstößels auftritt, sondern eine ganze Reihe von möglichen Bewegungsabläufen.
  • In der DE 10 2005 040 263 A1 soll eine hohe Ausstoßleistung an einer servoelektrischen Presse erzielt werden in Verbindung mit einer Synchronisation des Transfers, indem Position, Geschwindigkeit, Kräfte und Drehmomente des Servomotors entsprechend angesteuert werden. Dies geschieht aber in Abhängigkeit von Einflussgrößen, wie Getriebeübersetzung und/oder Federungen, deren maschinenspezifische Verläufe in einer NC-Steuerungseinrichtung gespeichert werden müssen, bevor der in der besagten Druckschrift beschriebene Verfahrensablauf beginnen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem zur Verfügung zu stellen, mit welchem insbesondere auch bei konventionellen, mit Schwungrad, Kupplung und Bremse ausgestatteten Pressen, die Bewegungen und die Kräfte der Pressenstößel in einfacher Weise beeinflusst werden können, ohne dass maschinenspezifische Einflussgrößen in die Steuerung mit einbezogen werden müssen.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
  • Wesentlich ist, dass durch den veränderbaren Betätigungsdruck die Drehmomentübertragung an der Kupplung einen dynamisch gesteuerten auf- bzw. abbauenden Charakter erhält.
  • Weiterhin wesentlich ist, dass der dynamisch gesteuerte Kupplungsvorgang von der Bewegung der Kurbelwelle abhängig ist.
  • Die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle und das übertragene Drehmoment können somit flexibel an vorbestimmte Arbeitswerte angepasst werden.
  • Die Größe der Werte, der sich an der Kurbelwelle einstellenden Winkelgeschwindigkeiten und Drehmomente, sind erfindungsgemäß insbesondere abhängig vom Kupplungsschlupf, welcher in einem Ausführungsbeispiel von der veränderbaren Druckerzeugung beeinflusst wird und zwischen null und hundert Prozent variieren kann.
  • Somit können Pressenstößeln, welche mit einer erfindungsgemäß beaufschlagten Kurbelwelle getrieblich wirkverbunden sind, in einfacher Weise modifizierbare bewegungskinematische Profile gegeben werden.
  • Die Stößelkräfte und die Bewegungsgeschwindigkeit der Pressenstößel lassen sich beeinflussen, ohne dass hierzu für den Pressenantrieb ein aufwändiger servoelektrischer Antrieb notwendig ist.
  • Erfindungsgemäß kann der Kurbelwelle ein vorbestimmtes Momentenprofil gegeben werden, um beispielsweise die Pressenstößel beim Durchfahren ihres Arbeitsbereiches mit einer vorbestimmten Kraft zu bewegen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Stößelbewegung sogar bei einer Exenterpresse in einfacher Weise mit dem Transfer synchronisiert werden kann.
  • Da die Bewegung der Kurbelwelle steuerungstechnisch erfasst wird, werden auch maschinenspezifische Einflussgrößen, wie beispielsweise Getriebeübersetzung, Federung, Reibwertschwankungen, Temperatureinflüsse und dergleichen automatisch mit erfasst und erfindungsgemäß ausgeregelt.
  • Für die Erfindung ist es nicht notwendig, dass die Verläufe derartiger Einflussgrößen steuerungstechnisch extra erfasst werden müssen.
  • Vorzugsweise ist die Bremse innerhalb der verwendeten Kupplungs-Brems-Kombination eine Sicherheitsbremse, so dass im Notfall stets sichergestellt ist, dass die Stößelbewegung zuverlässig stoppt.
  • Um die Kurbelwellenbewegung in einfacher Weise erfassen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Messsystem zur Erfassung des Drehwinkels der Kurbelwelle vorgesehen ist.
  • Weiterhin wird ein Messsystem vorgesehen, um die Höhe des innerhalb der Presse befindlichen ausgeformten Werkstücks zu erfassen. Hierdurch kann eine optimale Transferbewegung erfolgen, ohne dass eine Kollisionsgefahr des Werkstücks mit dem oder den Pressenstößel(n) zu befürchten ist.
  • Vorzugsweise wird wenigstens ein Drucksensor zur Messung des hydraulischen Drucks vorgesehen. Weiterhin ist eine steuerungstechnische Einbindung des oder der Drucksensoren vorgesehen, um anhand der Kurbelwellenbewegung und eines beispielsweise innerhalb der Steuerung abgelegten Bewegungsprofils für die Kurbelwelle erfindungsgemäß exakte Druckeinstellungen zur Einhaltung dieses Bewegungsprofils vornehmen zu können.
  • Weiterhin wird vorgesehen, dass über den veränderbaren Druck die Drehzahl der Kurbelwelle so beeinflussbar ist, dass die Bewegung des Pressenstößels ein vorgegebenes Geschwindigkeitsprofil abfährt.
  • Das Geschwindigkeitsprofil kann hierbei beispielsweise einer werkstoffspezifisch zulässigen Formänderungsgeschwindigkeit des jeweils zu bearbeitenden Werkstücks entsprechen.
  • Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass die Stößelgeschwindigkeit im Arbeitsbereich bzw. im Ziehbereich des Pressenstößels konstant ist, wodurch beispielsweise eine maximal zulässige Formänderungsgeschwindigkeit eingehalten werden kann und so bei minimalem Aufwand eine vorteilhafte Arbeitsgeschwindigkeit erreicht wird.
  • Insbesondere für eine schnelle Bewegung des Pressenstößels zu seiner nächstgelegenen Arbeitsposition wird vorgeschlagen, dass die Kupplungs-Brems-Kombination für die Bewegung der Kurbelwelle außerhalb des Arbeitsbereichs des Pressenstößels schlupffrei einkuppelbar ist.
  • Um sicherzustellen, dass für eine dynamisch gesteuerte Drehmomentübertragung der jeweils zugeordnete Systemdruck vorliegt, wird vorgeschlagen, dass die Druckerzeugung regelbar ist.
  • Vorzugsweise wird sogar eine stufenlos regelbare Druckerzeugung vorgesehen.
  • Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass für die Druckerzeugung eine Hydropumpe verwendet wird, die durch einen Servomotor angetrieben wird. Durch diese Maßnahme lassen sich beispielsweise exakte Druckwerte reproduzierbar ausregeln.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass für die Druckerzeugung eine hydraulische Steuerung verwendet wird, welche ein Pressensicherheitsventil aufweist. Hierdurch wird die Sicherheitskategorie der Presse noch weiter erhöht.
  • Insbesondere für eine sichere Abführung der in Wärme umgewandelten Schaltarbeit wird vorgeschlagen, dass die Kupplungs-Brems-Kombination einen Kühlkreislauf aufweist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
    • Es zeigen:
    • Fig.1
    ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig.2
    ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gem. Fig.1 mit einem Pressensicherheitsventil;
    Fig.3
    ein Ausführungsbeispiel mit elektrisch beaufschlagter Kupplungs-Brems-Kombination
  • Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
  • Die Figuren zeigen eine erfindungsgemäß angesteuerte Presse 1 mit elektrischem Antrieb. Ein in den Figuren nicht näher gezeigter elektrischer Antrieb treibt ein ebenfalls nicht näher gezeigtes Schwungmassen behaftetes System an, welches über eine Standard-Dreheinführung 15 und eine hydraulisch beaufschlagte Kupplungs-Brems-Kombination mit einer Kurbelwelle 3 wirkverbunden ist.
  • An Stelle einer hydraulisch beaufschlagten Kupplungs-Brems-Kombination kann auch jede anders beaufschlagte Kupplungs-Brems-Kombination Verwendung finden, z.B. eine nach Fig.3 elektromagnetisch beaufschlagte Kupplungs-Brems-Kombination. Für diese Fälle gelten die Ausführungen entsprechend.
  • Der Kurbelwelle 3 ist wenigstens ein bewegbar gelagerter Pressenstößel 4 zur Aufnahme von Werkzeugunterteilen 5 bzw. Werkzeugoberteilen 6 zugeordnet.
  • Die Presse 1 ist mit einem elektronisch gesteuerten Transfer zum Hin- und Abtransport von Werkstücken 7 zur und von der Presse 1 ausgerüstet. Hierzu sind Mittel zur Erfassung der Stößelbewegung und zur Synchronisation der Stößelbewegung mit der Transferbewegung vorgesehen.
  • In den Fig.1 und 2 ist die Kupplungs-Brems-Kombination 2 in Schließrichtung hydraulisch beaufschlagt. Bremsseitig erfüllt die Kupplungs-Brems-Kombination 2 eine Sicherheitsfunktion der Bremse durch Federvorlast in Schließrichtung, so dass diese - hier - hydraulisch gelüftet wird.
  • In Fig.3 wird die Kupplungs-Brems-Kombination in Schließrichtung über einen geeigneten Spannungs-Weg-Wandler U/s beaufschlagt.
  • Ein derartiges System aus Kupplung und Bremse kann auch aus einzelnen Kupplungen und einzelnen Bremsen bestehen. Deshalb werden, da die Erfindung auf beide Ausführungsformen anwendbar ist, mit der im Folgenden aufgeführten Kupplungs-Brems-Kombinationen 2 stets auch alle gleich wirkenden Systeme aus Kupplung und Bremse umfasst.
  • Wesentlich ist, dass eine veränderbare Druckerzeugung für den hydraulischen Druck oder eine veränderbare andere Eingangsgröße, z.B. U, zur Betätigung der Kupplungs-Brems-Kombination 2 vorgesehen ist, die mit der Bewegung der Kurbelwelle 3 steuerungstechnisch gekoppelt ist.
  • Hierdurch kann die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 3 und ebenso das übertragene Drehmoment flexibel an vorbestimmte Arbeitswerte angepasst werden.
  • Die Kräfte und die Bewegungsabläufe des Pressenstößels 4 sind somit nicht allein vom elektrischen Motor und der gekoppelten Getriebekinematik abhängig, sondern können in einfacher Weise modifiziert werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht darin, dass die Kräfte am Pressenstößel 4 in einfacher Weise an werkstoffspezifische Eigenschaften des Werkstücks 7 angepasst werden können, ohne dass beispielsweise die Getriebekinematik konstruktiv geändert werden muss.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Transferbewegung der Werkstücke 7 in einfacher Weise beispielsweise auch bei Exenterpressen leicht mit der Bewegung des Pressenstößels 4 synchronisiert werden kann.
  • Die Figuren zeigen, dass ein Messsystem 8 zur Erfassung des Drehwinkels der Kurbelwelle 3 vorgesehen ist. Das Messsystem 8 sendet ein zur Drehzahl der Kurbelwelle 3 proportionales Signal zu einer elektrischen Steuerung 16.
  • Das Messsystem 8 besteht im Wesentlichen aus einem optischen Geber, z.B. ein sich um den Kurbelwellenumfang erstreckendes Raster 18 und aus einem optischen Detektor, der dem Raster 18 zugeordnet ist. Hierdurch kann die Drehgeschwindigkeit sowie die Drehposition der Kurbelwelle 3 - beziehungsweise die Position des Pressenstößels 4 - zuverlässig erfasst werden. Bevorzugt wird für das Raster 18 ein schwarz-weiß-Raster verwendet.
  • Weiterhin ist ein Messsystem 9 vorgesehen, welches die Höhe des innerhalb der Presse 1 befindlichen ausgeformten Werkstücks 7 erfasst.
  • Hierdurch können die Werkstücke 7 unter dem angehobenen Pressenstößel 4 durchlaufen, ohne dass es zu Kollisionsgefahren mit dem Werkzeugoberteil 6 bzw. Werkzeugunterteil 5 kommen kann.
  • Weiterhin zeigen die Fig. 1 und 2, dass wenigstens ein Drucksensor 10 zur Messung des hydraulischen Drucks vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Drucksensor 10 mit der elektrischen Steuerung 16 verbunden. Hierdurch kann der für eine erfindungsgemäße Ansteuerung der Kupplungs-Brems-Kombination 2 zugeordnete Systemdruck zuverlässig überprüft werden.
  • Zudem kann der Drucksensor 10 zur Regelung der Druckerzeugung verwendet werden. Ergänzend hierzu ist die Druckerzeugung regelbar und in den gezeigten Beispielen sogar stufenlos regelbar.
  • Für die Druckerzeugung wird eine Hydropumpe 11 verwendet, die durch einen Servomotor 12 angetrieben wird. Der Servomotor 12 wird durch die elektrische Steuerung 16 mittels eines Verstärkers 17 angesteuert. Hierdurch lässt sich beispielsweise der Systemdruck stufenlos an vorgegebene Führungsgrößen anpassen.
  • Zudem lässt sich die Druckerzeugung des Systemdrucks reproduzierbar ausregeln und beispielsweise mit anspruchsvollen Diagnosesystemen in einfacher Weise verbinden.
  • Im vorliegenden Fall ist über den veränderbaren Druck bzw. über die Spannung U der Einrückweg der Kupplung und somit die Drehzahl der Kurbelwelle 3 so beeinflussbar, dass die Bewegung des Pressenstößels 4 ein vorgegebenes Geschwindigkeitsprofil abfährt. In der gezeigten Anordnung kann das Geschwindigkeitsprofil in einfacher Weise innerhalb der elektrischen Steuerung 16 gespeichert sein. Das Messsystem 8 erfasst die Bewegung der Kurbelwelle 3, so dass anhand dieser Bewegung die Bewegung des Pressenstößels 4 erfasst wird. Bewegt sich der Pressenstößel 4 in Bezug auf das vorgegebene Geschwindigkeitsprofil zu schnell oder zu langsam, wird der Systemdruck oder die Spannung U zur Beaufschlagung der Kupplungs-Brems-Kombination 2 mittels einer entsprechenden Ansteuerung des Servomotors 12 angepasst (Fig.1 und 2) bzw. in Fig.3 der Einrückweg der Kupplung direkt beaufschlagt.
  • Hierbei ist denkbar, dass das Geschwindigkeitsprofil aus der zulässigen Formänderungsgeschwindigkeit des Werkstücks 7 resultiert.
  • Ergänzend hierzu wird vorgesehen, dass die Stößelgeschwindigkeit im Arbeitsbereich des Pressenstößels 4 konstant ist. Bei einer optimalen Arbeitsauslastung des Pressenstößels 7 kann so beispielsweise eine zulässige Formänderungsgeschwindigkeit zuverlässig eingehalten werden.
  • In der Lehrlaufphase des Pressenstößels 4 bis zu seiner nächsten Arbeitsposition ist vorgesehen, dass die Kupplungs-Brems-Kombination 2 für die Bewegung der Kurbelwelle 3 außerhalb des Arbeitsbereichs des Pressenstößels 4 schlupffrei einkuppelbar ist.
  • Zusätzlich zeigt Fig.2 ein Pressensicherheitsventil 13, welches beispielsweise aus zwei redundanten Wegeventilen bestehen kann, die hydraulisch vorgesteuert sind.
  • Durch diese Maßnahme wird die Sicherheitskategorie der Presse 1 noch weiter gesteigert.
  • Zweckmäßigerweise zeigen die Figuren, dass der Kupplungs-Brems-Kombination 2 ein Kühlkreislauf 14 zugeordnet ist. Hierdurch wird die in Wärme umgewandelte Schaltarbeit sicher abgeführt.
  • Ergänzend hierzu wird weiterhin vorgesehen, dass die Kupplungs-Brems-Kombination 2 für große Rutschzeiten ausgelegt ist.
  • Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung sind:
    • Das System ist geeignet für die Betätigung von passiven Federdruck-Sicherheitsbremsen.
    • Ein- und Abschalten des Antriebs erfolgt durch eine geregelte Hydropumpe. Ein Schaltventil ist nicht nötig.
    • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Bremsenfedern das Hubvolumen rückwärts in das System drücken, was beispielsweise durch einen geregelten rückwärts drehenden Servomotor 12 aktiv kontrolliert unterstützt werden kann, so dass eine Weichbremsfunktion realisiert wird.
    • Der Verschleiß im System wird durch das Messsystem 8 erfasst und automatisch ausgeregelt, so dass beispielsweise die Erfassung von maschinenspezifischen Einflussgrößen wie z.B. Federung oder Verschleiß nicht extra in die elektrische Steuerung 16 mit eingebunden werden müssen.
    • Der Energieverbrauch des Pumpenantriebs kann optimal durch die kontinuierliche Drehzahlanpassung an das augenblicklich erforderliche Fördervolumen und den zugehörigen Druck ausgelegt werden.
    • Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ist für einfache bis anspruchsvolle Diagnosesysteme geeignet.
  • Solange der Grundgedanke der Erfindung nicht verlassen wird, ist das erfindungsgemäße System für alle hydraulischen oder anderweitig beaufschlagbaren Kupplungen bzw. Bremsen und deren Kombinationen nachrüstbar. Insbesondere für konventionelle, mit Schwungrad, Kupplung und Bremse ausgestatteten Pressen 1 bietet die Erfindung ein einfaches System zur Pressenmodernisierung, ohne dass aufwändige Servomotoren für die Ansteuerung des oder der Pressenstößel 4 verwendet werden müssen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Presse
    2
    Kupplungs-Brems-Kombination
    3
    Kurbelwelle
    4
    Pressenstößel
    5
    Werkzeugunterteil
    6
    Werkzeugoberteil
    7
    Werkstück
    8
    Messsystem
    9
    Messsystem
    10
    Drucksensor
    11
    Hydropumpe
    12
    Servomotor
    13
    Pressensicherheitsventil
    14
    Kühlkreislauf
    15
    Standard-Dreheinführung
    16
    elektrische Steuerung
    17
    Verstärker
    18
    Raster

Claims (14)

  1. Presse (1) mit elektrischem Antrieb, welcher mittels einer durch Kraft beaufschlagten Kupplungs-Brems-Kombination (2) mit einer Kurbelwelle (3) wirkverbunden ist, welcher wenigstens ein bewegbar gelagerter Pressenstößel (4) zur Aufnahme von Werkzeugunterteilen (5) beziehungsweise Werkzeugoberteilen (6) zugeordnet ist und mit einem elektronisch gesteuerten Transfer zum An- und Abtransport von Werkstücken (7) zur und von der Presse (1), wobei Mittel zur Erfassung der Stößelbewegung und zur Synchronisation der Stößelbewegung mit der Transferbewegung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Kupplungs-Brems-Kombination (2) eine steuerbare Vorrichtung (16) vorgesehen ist, die mit der Bewegung der Kurbelwelle (3) steuerungstechnisch gekoppelt ist und welche die vorgegebene Anpresskraft der Reibflächen zwischen Gleit- und Haftreibung veränderlich steuert.
  2. Presse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsystem (8) zur Erfassung des Drehwinkels der Kurbelwelle (3) vorgesehen ist.
  3. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsystem (9) vorgesehen ist, welches die Höhe des innerhalb der Presse (1) befindlichen ausgeformten Werkstücks (7) erfasst.
  4. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungs-Brems-Kombination (2) hydraulisch beaufschlagbar ist und dass wenigstens ein Drucksensor (10) zur Messung des hydraulischen Drucks vorgesehen ist.
  5. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungs-Brems-Kombination (2) über eine Wegstellgröße (s) beaufschlagbar ist und dass wenigstens ein Wegsensor zur Wegerfassung des zurückgelegten Wegs vorgesehen ist.
  6. Presse (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass über den veränderbaren Druck oder den zurückgelegten Weg die Drehzahl der Kurbelwelle (3) so beeinflussbar ist, dass die Bewegung des Pressenstößels (4) ein vorgegebenes Geschwindigkeitsprofil abfährt.
  7. Presse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelgeschwindigkeit im Arbeitsbereich des Pressenstößels (4) konstant ist.
  8. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungs-Brems-Kombination (2) für die Bewegung der Kurbelwelle (3) außerhalb des Arbeitsbereichs des Pressenstößels (4) schlupffrei einkuppelbar ist.
  9. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft der Reibflächen über den hydraulischen Druck einer von der steuerbaren Vorrichtung (16) angesteuerten veränderbaren Druckerzeugungsvorrichtung erzeugt wird oder über den veränderbaren Wert der Wegstellgröße (s).
  10. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung regelbar ist.
  11. Presse (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung stufenlos regelbar ist.
  12. Presse (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung eine Hydropumpe (11) umfasst, die durch einen Servomotor (12) angetrieben wird.
  13. Presse (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsvorrichtung eine hydraulische Steuerung umfasst, welche ein Pressensicherheitsventil (13) aufweist.
  14. Presse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungs-Brems-Kombination (2) einen Kühlkreislauf (14) aufweist.
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