EP2228203B1 - Mechnische Umformpresse - Google Patents

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EP2228203B1
EP2228203B1 EP10001331.7A EP10001331A EP2228203B1 EP 2228203 B1 EP2228203 B1 EP 2228203B1 EP 10001331 A EP10001331 A EP 10001331A EP 2228203 B1 EP2228203 B1 EP 2228203B1
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EP
European Patent Office
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press
gear
drive
eccentric
ram
Prior art date
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EP10001331.7A
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EP2228203A3 (de
EP2228203A2 (de
Inventor
Stefan Dipl.-Wi.-Ing. Kaiser (FH)
Ingolf Dr. Pappe
Andreas Dipl.-Ing. Walther
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Andritz Technology and Asset Management GmbH
Original Assignee
Andritz Technology and Asset Management GmbH
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Publication date
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Publication of EP2228203A3 publication Critical patent/EP2228203A3/de
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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

Definitions

  • the invention relates to a mechanical forming press with a press gear, via which a press ram is mechanically coupled to a drive, wherein the drive comprises at least one electric servomotor.
  • Such a forming press is for example from the document DE 10 2004 009 256 B4 known.
  • WO-A-2006104000 discloses a mechanical forming press having the features of the preamble of claim 1.
  • Such a forming press has a complex structure with many components.
  • the invention has for its object to provide a mechanical forming press of the type mentioned above, which has a particularly simple structure with the lowest possible number of components.
  • the invention provides the mechanical forming press according to claim 1, which is equipped with a press gear, via which a press ram is mechanically coupled to a drive, wherein the drive comprises at least one electric servomotor and the press gear between a drive shaft of the servomotor and an output shaft for the press ram has a continuously varying transmission ratio.
  • the output shaft driving the press ram can be made to have a varying angular velocity when a drive shaft of the servomotor rotates at a substantially constant angular velocity.
  • the powerful electric servomotor is characterized by high torque and can be used as the main drive.
  • the rotational movement of the servo motor is transformed by means of the press gear in a translational movement of the press ram.
  • the servomotor can be operated particularly efficiently in continuous operation at a substantially constant angular velocity, wherein power losses, the z. B. result by repeated acceleration and deceleration of the engine and the entire press gear, can be avoided. Due to the infinitely variable transmission ratio of the press gear can be achieved that the press ram is slowed down just in the forming area of the mechanical forming press, so that lower impact speeds, lower noise emissions and longer tool life can be achieved.
  • the mechanical forming press of the type mentioned has a particularly simple structure with an extremely small number of components, so that the object underlying the invention is achieved.
  • the press gear has a multi-crank gear. Due to the multi-crank gear, a continuously variable transmission ratio of the press gear can be accomplished in a simple manner.
  • the press gear on a drag crank gear According to the invention, the press gear on a drag crank gear.
  • the continuously varying transmission ratio of the press gear can be accomplished in a very small space.
  • the drag crank gear comprises the output shaft for the press ram and a counter gear wherein the output shaft is arranged eccentrically to the counter gear and coupled via a drag crank with the counter gear.
  • the output shaft is designed as an eccentric shaft.
  • the eccentric shaft accomplishes the basic translation of the press gear.
  • the basic ratio of the press gear can be multiplied in a simple manner with the continuously varying transmission ratio of the towing gear, wherein the overall gear ratio of the press gear is adjustable depending on the desired course on the ram stroke.
  • the transmission ratio of the press gear is increased in the region of the forming of the forming press.
  • the press ram is slowed down in the forming area, whereby a slowed down pulling speed and an increased working travel can be achieved before the bottom dead center.
  • the press ram is coupled clutch-free with the drive.
  • a continuous drive of the press ram can be realized across the entire ram stroke.
  • the number of components can be further reduced if a clutch is dispensed with.
  • a connecting rod driving the press ram is arranged with the interposition of an eccentric disc adjustably on the eccentric of the eccentric shaft.
  • the counter gear is located centrally between the two eccentrics.
  • the drive follows on one side laterally next to the eccentrics.
  • the torque to be transmitted causes a torsion of the eccentric shaft.
  • This torsion has different degrees of rotation of the eccentric result.
  • the differently sized twist angle cause an inclination of the press ram.
  • a drive between the two eccentrics avoids this effect.
  • the countershaft transmission can be arranged centrally between the eccentrics. Then arise at both eccentrics angle of rotation of the same size and direction. A tilting of the press ram can be effectively avoided.
  • At least one transmission stage is arranged between the drive and the counter gear.
  • the torque acting on the counter gear can be precisely matched to the respective requirements, so that optimum operating results can be achieved.
  • the drive shaft of the servomotor rotates at a higher speed than the counter gear and / or the output shaft for the press ram. With a correspondingly powerful drive, it is also possible to couple the drive directly to the counter gear.
  • the translation stage is engaged with the drive and / or with the counter gear. As a result, a slip-free translation can be accomplished.
  • the translation stage is formed by preferably a single-stage spur gear. Such a transmission is particularly easy to produce.
  • a preferred aspect of the invention relates to a method of actuating a mechanical forming press according to any one of the preceding embodiments, wherein the electric servomotor is operated at substantially the same speed over the entire ram stroke. As a result, energy-intensive speed changes are avoided and the servo motor can be operated very efficiently in continuous operation.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the press drive according to the invention.
  • the invention relates to a mechanical forming press with a continuous or clutch-free press gear, via which a press ram is mechanically coupled to a drive.
  • the drive comprises at least one electric servomotor with a drive shaft, wherein the press gear between a drive shaft of the servomotor and an output shaft for the press ram has a continuously variable transmission ratio, so that the output shaft has a varying angular velocity when the drive shaft of the servomotor with a substantially constant angular velocity turns.
  • the forming press has a housing which has a gear housing and a press head.
  • the press housing which provides the bearings for the gear parts, and the press ram are not shown for clarity.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the press gear 1 of the invention for a mechanical forming press.
  • the press drive in the present case comprises two electric servomotors 2 each having a drive shaft 20 and a drive pinion 21.
  • the drive pinions 21 of the electric servomotors 2 are coupled to the press gear 1.
  • the press transmission 1 comprises a countershaft, a drag crank gear 3 and a slider crank gear.
  • the countershaft comprises a gear stage 4 designed as a spur gear with a large sprocket 41 and a small sprocket 42.
  • the large sprocket 41 is engaged with the drive sprockets 21 of the electric servomotors 2 and the small sprocket 42 is connected to the counter gear 31 of the towing crank gear 3 engaged.
  • the towing gear 3 includes an output shaft 30 for the ram (s) 31 and the counter gear 31.
  • the output shaft 30 is eccentric to the counter gear 31 and continuously coupled to the counter gear 31 via a drag crank (not shown) such that the output shaft 30 has a varying angular velocity when the counter gear 31 rotates at a substantially constant angular velocity.
  • the output shaft 30, which is designed as an eccentric shaft, forms a slider-crank mechanism and comprises two eccentrics 32, on which connecting rods 34 are rotatably mounted with the interposition of eccentric discs 33.
  • the connecting rods 34 are connected in a known manner with a press die, not shown, which is guided vertically slidably movable in Pressenkopf Faculty of the housing.
  • the eccentric discs 33 are preferably adjustable relative to the eccentric shaft 30.
  • the counter gear 31 is arranged centrally between the two eccentrics 32.
  • the drive shafts 20 of the servomotors 2, the gear ratio 4, the counter gear 31 and the eccentric shaft 30 are preferably arranged substantially parallel to each other, wherein the transmission stage 4, the counter gear 31 and the eccentric shaft 30 are fixedly mounted and rotatably supported in respective bearings in the housing of the forming press are.
  • the drive takes place via the electric servomotors 2, which rotate in the same direction of rotation at a substantially constant angular velocity.
  • the power of the electric servomotors 2 is over the translation stage 4 is applied to the counter gear 31, which is coupled via a towing crank with infinitely variable transmission ratio with the eccentric shaft 30.
  • the drag crank causes the eccentric shaft 30 to have a varying angular velocity as the counter gear 31 rotates at a substantially constant angular velocity, thereby increasing the gear ratio in the area of forming the forming press 1.
  • the power of the electric servomotors 2 is applied to the eccentric 32, which then transmit the power respectively to the associated connecting rods 34.
  • the invention is based on the idea that high-performance servomotors 2 are used as the main drive, so that by controlling the servomotor a flexibilization of the ram stroke is possible.
  • the rotational movement of the servo motors 2 is transformed by means of the continuous press gear 1 with continuously variable transmission ratio in a translational movement of the press ram.
  • the gear ratio is increased in the forming press according to the invention in the field of forming.
  • the ratio of the thrust crank gear (eccentric shaft) as a basic translation of the press drive is multiplied by the varying over the crank angle gear ratio of the towing crank mechanism.
  • the flexibility of the stroke of the press ram is achieved by the direct control of the servomotors, which act as main motors.
  • the gear ratio is increased by the drag crank gear. This ensures that the Nennpresskraftweg the press at given torques of the servomotors increased.
  • the nominal force of travel of a 6300 kN press in conventional eccentric drive is 7.6 mm and in the case of a servo press with integrated drag crank mechanism 10.5 mm before bottom dead center.
  • a higher nominal working capacity is provided when using the same servomotors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mechanische Umformpresse mit einem Pressengetriebe, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst.
  • Eine derartige Umformpresse ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2004 009 256 B4 bekannt.
  • Das Dokument WO-A-2006104000 offenbart eine mechanische Umformpresse mit dem Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Eine solche Umformpresse weist einen komplexen Aufbau mit vielen Bauteilen auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Umformpresse der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die einen besonders einfachen Aufbau mit einer möglichst geringen Anzahl an Bauteilen aufweist.
  • Um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung die mechanische Umformpresse nach Anspruch 1 bereit, die mit einem Pressengetriebe ausgestattet ist, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst und das Pressengetriebe zwischen einer Antriebswelle des Servomotors und einer Abtriebswelle für den Pressenstößel ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis aufweist. Im Ergebnis kann erreicht werden, dass die den Pressenstößel treibende Abtriebswelle eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich eine Antriebswelle des Servomotors mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. Durch Ansteuerung und Betätigung des Servomotors mit im wesentlichen konstanter Drehzahl ist so eine Flexibilisierung des Stößelhubes möglich. Der leistungsstarke elektrische Servomotor zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment aus und kann als Hauptantrieb eingesetzt werden. Diese Flexibilisierung des Stößelhubes ermöglicht neue technologische Möglichkeiten im Bereich des Umformen, Stanzens und Prägens. Die Drehbewegung des Servomotors wird mit Hilfe des Pressengetriebes in eine translatorische Bewegung des Pressenstößels transformiert. Der Servomotor kann bei einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit besonders effizient im Dauerbetrieb betrieben werden, wobei Verlustleistungen, die sich z. B. durch wiederholtes Beschleunigen und Abbremsen des Motors und des gesamten Pressengetriebes ergeben, vermieden werden. Durch das stufenlos variierende Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes kann erreicht werden, dass der Pressenstößel gerade im Umformbereich der mechanischen Umformpresse verlangsamt wird, so dass geringere Auftreffgeschwindigkeiten, geringere Schallemissionen und höhere Werkzeugstandzeiten erzielt werden können. Im Ergebnis weist die mechanische Umformpresse der eingangs genannten Art einen besonders einfachen Aufbau mit einer äußerst geringen Anzahl an Bauteilen auf, so dass die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird.
  • Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das Pressengetriebe ein Mehrkurbelgetriebe aufweist. Durch das Mehrkurbelgetriebe kann ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf einfache Weise bewerkstelligt werden.
  • Erfindungsgemäss weist das Pressengetriebe ein Schleppkurbelgetriebe auf. Bei dieser Ausführung kann das stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf sehr geringem Bauraum bewerkstelligt werden.
  • Erfindungsgemäss umfasst das Schleppkurbelgetriebe die Abtriebswelle für den Pressenstößel und ein Vorgelegerad wobei die Abtriebswelle exzentrisch zum Vorgelegerad angeordnet und über eine Schleppkurbel mit dem Vorgelegerad gekoppelt ist.
  • Dadurch lässt sich ein Schleppkurbelgetriebe in sehr kompakter Bauform und auf besonders einfache Weise realisieren.
  • Erfindungsgemäss ist die Abtriebswelle als Exzenterwelle ausgebildet. Die Exzenterwelle bewerkstelligt die Grundübersetzung des Pressengetriebes.
  • Da die Schleppkurbel direkt auf die Exzenterwelle als Abtriebswelle wirkt, kann die Grundübersetzung des Pressengetriebes auf einfache Weise mit dem stufenlos variierenden Übersetzungsverhältnis des Schleppkurbelgetriebes multipliziert werden, wobei das Gesamtübersetzungsverhältnis des Pressengetriebes je nach dem gewünschten Verlauf über den Stößelhub einstellbar ist.
  • Es kann sich als günstig erweisen, wenn das Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes im Bereich der Umformung der Umformpresse vergrößert wird. Dadurch wird der Pressenstößel im Umformbereich verlangsamt, wobei eine verlangsamte Ziehgeschwindigkeit und ein erhöhter Arbeitsweg vor dem unteren Totpunkt erzielt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Pressenstößel kupplungsfrei mit dem Antrieb gekoppelt. So kann über den gesamten Stößelhub hinweg ein kontinuierlicher Antrieb des Pressenstößels realisiert werden. Zudem kann die Anzahl der Bauteile weiter reduziert werden, wenn auf eine Kupplung verzichtet wird.
  • Erfindungsgemäss ist ein den Pressenstößel antreibender Pleuel unter Zwischenschaltung einer Exzenterscheibe verstellbar auf dem Exzenter der Exzenterwelle angeordnet. Dadurch kann Gesamtübersetzungsverhältnis des Pressengetriebes auf einfache Weise verstellt werden.
  • Es kann sich als nützlich erweisen, wenn das Vorgelegerad, mittig, zwischen den beiden Exzentern angeordnet ist. Dadurch entsteht ein sogenannter Mittelantrieb, bei dem die Antriebsleistung vom Vorgelegegetriebe von der Pressenmitte her über die Exzenterwellen auf die Exzenter übertragen wird. Bei einem Seitenantrieb folgt der Antrieb einseitig seitlich neben den Exzentern. Das zu übertragende Drehmoment bewirkt eine Torsion der Exzenterwelle. Diese Torsion hat unterschiedlich große Verdrehwinkel der Exzenter zur Folge. Die unterschiedlich großen Verdrehwinkel bewirken eine Schrägstellung des Pressenstößels. Durch einen Antrieb zwischen den beiden Exzentern lässt sich dieser Effekt vermeiden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Vorgelegegetriebe mittig zwischen den Exzentern angeordnet sein. Dann ergeben sich an beiden Exzentern Verdrehwinkel gleicher Größe und Richtung. Ein Schrägstellen des Pressenstößels kann dadurch wirkungsvoll vermieden werden.
  • Erfindungsgemäss ist zumindest eine Übersetzungsstufe zwischen dem Antrieb und dem Vorgelegerad angeordnet.
  • Dadurch kann das auf das Vorgelegerad einwirkende Drehmoment genau auf die jeweiligen Bedürfnisse abgestimmt werden, so dass optimale Betriebsergebnisse erzielbar sind. In einer bevorzugten Ausführung dreht sich die Antriebswelle des Servomotors mit höherer Drehzahl als das Vorgelegerad und/oder die Abtriebswelle für den Pressenstößel. Bei einem entsprechend leistungsstarken Antrieb ist es auch möglich, den Antrieb unmittelbar mit dem Vorgelegerad zu koppeln.
  • Erfindungsgemäss befindet sich die Übersetzungsstufe mit dem Antrieb und/oder mit dem Vorgelegerad in Eingriff. Dadurch kann eine schlupffreie Übersetzung bewerkstelligt werden.
  • Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Übersetzungsstufe durch vorzugsweise ein einstufiges Stirnradgetriebe gebildet wird. So ein Getriebe lässt sich besonders einfach herstellen.
  • Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn der elektrische Servomotor über den gesamten Stößelhub im gleichen Drehsinn betätigt wird. Dadurch wird der elektrische Servomotor wenig beansprucht und kann mit geringer Leistung betrieben werden.
  • Ein bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer mechanischen Umformpresse nach einer der vorangegangenen Ausführungen, wobei der elektrische Servomotor über den gesamten Stößelhub mit im wesentlichen gleicher Drehzahl betätigt wird. Dadurch werden energieaufwändige Drehzahländerungen vermieden und der Servomotor kann besonders effizient im Dauerbetrieb betrieben werden.
  • Die bevorzugte Ausführung und Anwendung der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Pressenantriebs.
    • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Die Erfindung betrifft eine mechanische Umformpresse mit einem kontinuierlichen bzw. kupplungsfreien Pressengetriebe, über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb mechanisch gekoppelt ist. Der Antrieb umfasst zumindest einen elektrischen Servomotor mit einer Antriebswelle, wobei das Pressengetriebe zwischen einer Antriebswelle des Servomotors und einer Abtriebswelle für den Pressenstößel ein stufenlos variables Übersetzungsverhältnis aufweist, so dass die Abtriebswelle eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich die Antriebswelle des Servomotors mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht.
  • Die Umformpresse verfügt über ein Gehäuse, das ein Getriebegehäuse und ein Pressenkopfstück aufweist. Das Pressengehäuse, welches die Lagerstellen für die Getriebeteile bereitstellt, und die Pressenstößel sind der besseren Übersicht halber nicht dargestellt.
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Pressengetriebes 1 für eine mechanische Umformpresse.
  • Der Pressenantrieb umfasst im vorliegenden Fall zwei elektrische Servomotoren 2 mit je einer Antriebswelle 20 und einem Antriebsritzel 21. Die Antriebsritzel 21 der elektrischen Servomotoren 2 sind mit dem Pressengetriebe 1 gekoppelt.
  • Das Pressengetriebe 1 umfasst ein Vorgelege, ein Schleppkurbelgetriebe 3 und ein Schubkurbelgetriebe. Das Vorgelege umfasst eine als Stirnradgetriebe ausgebildete Übersetzungsstufe 4 mit einem großen Zahnkranz 41 und einem kleinen Zahnkranz 42. Der große Zahnkranz 41 befindet sich mit den Antriebsritzeln 21 der elektrischen Servomotoren 2 in Eingriff und der kleine Zahnkranz 42 befindet sich mit dem Vorgelegerad 31 des Schleppkurbelgetriebes 3 in Eingriff.
  • Das Schleppkurbelgetriebe 3 umfasst eine Abtriebswelle 30 für den/die Pressenstößel und das Vorgelegerad 31. Die Abtriebswelle 30 ist exzentrisch zum Vorgelegerad 31 angeordnet und über eine Schleppkurbel (nicht dargestellt) kontinuierlich mit dem Vorgelegerad 31 gekoppelt wobei, so dass die Abtriebswelle 30 eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich das Vorgelegerad 31 mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht.
  • Die Abtriebswelle 30, die als Exzenterwelle ausgebildet ist, bildet ein Schubkurbelgetriebe und umfasst zwei Exzenter 32, auf welchen Pleuel 34 unter Zwischenschaltung von Exzenterscheiben 33 drehbar gelagert sind. Die Pleuel 34 sind in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Pressstempel verbunden, der im Pressenkopfstück des Gehäuses vertikal gleitend beweglich geführt ist. Die Exzenterscheiben 33 sind vorzugsweise gegenüber der Exzenterwelle 30 verstellbar. Das Vorgelegerad 31 ist mittig zwischen den beiden Exzentern 32 angeordnet.
  • Die Antriebswellen 20 der Servomotoren 2, die Übersetzungsstufe 4, das Vorgelegerad 31 und die Exzenterwelle 30 sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei die Übersetzungsstufe 4, das Vorgelegerad 31 und die Exzenterwelle 30 in jeweiligen Lagerstellen im Gehäuse der Umformpresse ortsfest angeordnet und drehbar gelagert sind.
  • Nachfolgend wird die Wirkungs- und Funktionsweise der Erfindung näher erläutert.
  • Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Umformpresse 1 erfolgt der Antrieb über die elektrischen Servomotoren 2, die sich mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit in gleichem Drehsinn drehen. Die Leistung der elektrischen Servomotoren 2 wird über die Übersetzungsstufe 4 auf das Vorgelegerad 31 aufgebracht, das über eine Schleppkurbel mit stufenlos variierendem Übersetzungsverhältnis mit der Exzenterwelle 30 gekoppelt ist. Die Schleppkurbel bewirkt, dass die Exzenterwelle 30 eine variierende Winkelgeschwindigkeit aufweist, wenn sich das Vorgelegerad 31 mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, wobei das Übersetzungsverhältnis im Bereich der Umformung der Umformpresse 1 vergrößert wird. Durch die Drehung der Exzenterwelle 30 wird die Leistung der elektrischen Servomotoren 2 auf die Exzenter 32 aufgebracht, welche die Leistung dann jeweils auf die zugeordneten Pleuel 34 übertragen. Über die Pleuel 34 erfolgt dann der Antrieb des nicht dargestellten Pressenstössels. Durch den mittigen Antrieb der Exzenterwelle 30 ist der Verdrehwinkel für die beiden Exzenter 34 gegenüber dem Vorgelegerad 31 im wesentlichen gleich, so dass eine Schiefstellung des nicht dargestellten Pressenstößels verhindert wird.
  • Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass leistungsstarke Servomotoren 2 als Hauptantrieb eingesetzt werden, so dass durch Ansteuerung des Servomotors eine Flexibilisierung des Stößelhubes möglich ist. Die Drehbewegung der Servomotoren 2 wird mit Hilfe des kontinuierlichen Pressengetriebes 1 mit stufenlos variierendem Übersetzungsverhältnis in eine translatorische Bewegung des Pressenstößels transformiert.
  • Im Gegensatz zu Servo-Pressen mit Exzentergetrieben, bei welchen aufgrund des konstanten Übersetzungsverhältnisses keine optimale Umsetzung des vorhandenen Motormoments in die benötigte Umformkraft bzw. Arbeitsvermögen der Presse vorhanden ist, wird das Übersetzungsverhältnis bei der erfindungsgemäßen Umformpresse im Bereich der Umformung vergrößert.
  • Die folgenden Vorteile ergeben sich durch die Erfindung:
  • Das Übersetzungsverhältnis des Schubkurbelgetriebes (Exzenterwelle) als Grundübersetzung des Pressenantriebes wird mit dem über dem Kurbelwinkel variierenden Übersetzungsverhältnis des Schleppkurbelgetriebes multipliziert.
  • Die Flexibilisierung des Hubes des Pressenstößels erfolgt durch die direkte Ansteuerung der Servomotoren, die als Hauptmotoren fungieren.
  • Im Kurbelwinkelbereich von 120-180°, also im Bereich der Umformung, wird das Übersetzungsverhältnis durch das Schleppkurbelgetriebe vergrößert. Dadurch wird erreicht, dass sich der Nennpresskraftweg der Presse bei gegebenen Drehmomenten der Servomotoren vergrößert. So beträgt der Nennpresskraftweg einer 6300 kN-Presse bei herkömmlichem Exzenterantrieb 7,6 mm und bei einer Servo-Presse mit integriertem Schleppkurbelgetriebe 10,5 mm vor dem unteren Totpunkt. Für den technologischen Umformprozess wird beim Einsatz gleicher Servomotoren ein höheres Nennarbeitsvermögen zur Verfügung gestellt.
  • Es liegen keine zusätzlichen spielbehaftete Gelenke im Kraftfluss der Presse vor, wodurch die gleiche Steifigkeit der Antriebskonfiguration wie bei Exzenterpressen erreicht werden kann.
  • Über den gesamten Stößelhub ist ein kontinuierlicher Antrieb realisierbar. Ein reversiver Betrieb im Pressenantrieb ist nicht erforderlich.
  • Im Ergebnis wird Gesamtenergiebilanz des Pressenantriebs deutlich verbessert und die Anzahl der Bauteile wird deutlich verringert.

Claims (8)

  1. Mechanische Umformpresse mit einem Pressengetriebe (1), über welches ein Pressenstößel mit einem Antrieb (2) mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb (2) zumindest einen elektrischen Servomotor umfasst, wobei das Pressengetriebe (1) zwischen einer Antriebswelle (20) des Servomotors und einer Abtriebswelle (30) für den Pressenstößel ein stufenlos variierendes Übersetzungsverhältnis aufweist, wobei das Pressengetriebe (1) ein Schleppkurbel-getriebe (3) aufweist, welches die als Exzenterwelle (30) ausgebildete Abtriebswelle (30) für den Pressenstößel und ein Vorgelegerad (31) umfasst, wobei die Abtriebswelle (30) exzentrisch zum Vorgelegerad (31) angeordnet und über eine Schleppkurbel mit dem Vorgelegerad (31) gekoppelt ist und wobei zumindest eine Übersetzungsstufe (4) zwischen dem Antrieb (2) und dem Vorgelegerad (31) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (30) zwei Exzenter (32) umfasst und das Vorgelegerad (31) zwischen den beiden Exzentern (32) angeordnet ist, wobei ein den Pressenstößel antreibender Pleuel (34) unter Zwischenschaltung einer Exzenterscheibe (33) verstellbar auf dem Exzenter (32) der Exzenterwelle (30) angeordnet ist und wobei sich die Übersetzungsstufe (4) mit dem Antrieb (2) und mit dem Vorgelegerad (31) in Eingriff befindet.
  2. Mechanische Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressengetriebe (1) ein Mehrkurbelgetriebe (3) aufweist.
  3. Mechanische Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Pressengetriebes (1) im Bereich der Umformung der Umformpresse (1) vergrößert wird.
  4. Mechanische Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressenstößel kupplungsfrei mit dem Antrieb (2) gekoppelt ist.
  5. Mechanische Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgelegerad (31) mittig zwischen den beiden Exzentern (32) angeordnet ist.
  6. Mechanische Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufe (4) durch vorzugsweise ein einstufiges Stirnradgetriebe gebildet wird.
  7. Mechanische Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Servomotor (2) über den gesamten Stößelhub im gleichen Drehsinn betätigt wird.
  8. Verfahren zur Betätigung einer mechanischen Umformpresse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Servomotor (2) über den gesamten Stößelhub mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl betätigt wird.
EP10001331.7A 2009-03-06 2010-02-09 Mechnische Umformpresse Active EP2228203B1 (de)

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EP2228203A3 EP2228203A3 (de) 2013-05-15
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DE (1) DE102009012111B4 (de)
DK (1) DK2228203T3 (de)
EA (1) EA016473B1 (de)
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