EP2998107A1 - Pressenantrieb für eine umformvorrichtung - Google Patents

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EP2998107A1
EP2998107A1 EP15181159.3A EP15181159A EP2998107A1 EP 2998107 A1 EP2998107 A1 EP 2998107A1 EP 15181159 A EP15181159 A EP 15181159A EP 2998107 A1 EP2998107 A1 EP 2998107A1
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EP
European Patent Office
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lever arm
press
lever
toggle
press ram
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EP15181159.3A
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English (en)
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EP2998107B1 (de
Inventor
Peter Cremer
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.)
Georg Maschinentechnik & Co KG GmbH
Original Assignee
Georg Maschinentechnik & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2998107A1 publication Critical patent/EP2998107A1/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
    • B30B1/10—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 toggle mechanism
    • B30B1/14—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 toggle mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks
    • 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
    • B30B1/10—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 toggle mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
    • B30B15/281—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices
    • B30B15/284—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices releasing fluid from a fluid chamber subjected to overload pressure

Definitions

  • the invention relates to a press drive for a forming device for machining workpieces with a central drive shaft and a toggle mechanism with two toggle levers, each having at least one plunger connection with a press ram.
  • the invention has for its object to provide an improved press drive, with the forming work are carried out particularly accurately and efficiently can.
  • the press drive for a forming device comprises a central drive shaft with an eccentric guide unit, a toggle mechanism with two toggle levers, each having a first and a second pivotally interconnected lever arm, wherein the first lever arms with the eccentric guide unit and the second lever arms each with at least one Tappet connection connected to a press ram and the toggle are each rotatably mounted about a arranged in the first lever arm central bearing axis, wherein the eccentric guide unit comprises a push rod which is mounted with a first end in a Hebelarm Entry on the first lever arm and in a stand guide.
  • the invention is based on the idea that a particularly precise guidance of the press ram is possible, provided that the power transmission of the drive unit takes place with a plurality of synchronously acting on the press ram connections between the drive unit and the press ram.
  • the press ram should have at least two evenly distributed plunger joints with the drive unit to prevent tilting of the press ram and to allow a uniform stroke of the press ram.
  • the force on all ram connections must be as synchronous as possible.
  • the inventive device allows precise guidance of the press ram.
  • a forming device is understood to mean a machine, in particular a press, with which conventional production methods, such as pressing, bending, drawing, drawing, punching and / or cutting, can be carried out on workpieces. Accordingly, the terms used such as presses, press ram, press drive, press frame, press stroke, press size, press pressure u. ⁇ . Not restrictive to understand pressing method, but of course include all other feasible with such a machine manufacturing process.
  • the drive of the drive shaft is effected in particular electrically or by means of a hydraulic motor.
  • a conventional electric drive can be used.
  • the forming device is designed as a servo press with a servomotor, in particular a torque motor.
  • a particularly high torque can be applied to the drive shaft, whereby high forces act on the press ram.
  • the inventive press can be designed, in particular, to work with pressing pressures of between 100 and 3500 t, preferably with pressing pressures in the range of between 400 and 2500 t.
  • a countershaft transmission between the drive and the drive shaft can be used.
  • the eccentric guide unit Under the eccentric guide unit are in particular arranged on the drive shaft to be understood, with the first lever arms in connection connecting elements, by means of which the power transmission from the drive shaft to the toggle takes place.
  • the connecting elements are eccentric, ie off-center on the Drive shaft arranged.
  • the toggle mechanism transmits the force provided by the drive shaft to the press ram and thus establishes the connection between the drive shaft and the press ram.
  • the two toggle levers are arranged in particular mirror-symmetrically about a central axis.
  • a longitudinal axis perpendicular to the axis of rotation of the drive shaft (hereinafter drive axis direction) can be understood as the center axis.
  • the toggle mechanism has a two-point tappet connection that allows safe and accurate guidance of the press ram.
  • D. h. The toggle mechanism is connected via two connecting portions (plunger connections) with the press ram.
  • the plunger connections can be arranged mirror-symmetrically in accordance with the knee levers and extend, for example, over as wide a section as possible of the press ram.
  • each second lever arm has at least two plunger connections with the press ram, whereby a particularly secure and precise guidance of the press ram is made possible.
  • the plunger connections can be arranged next to one another and in particular spaced from one another on the second lever arms of the toggle lever in the drive axis direction. Accordingly, the second lever arms can extend in the drive axis direction in a particularly wide manner, for example over the plunger width, so that the two plunger connections on the second lever arms are particularly widely spaced from each other. As a result, a particularly secure guidance of the press ram is achieved.
  • each second lever arm can also have more than two ram connections to the press ram so that, for example, a six-point ram connection between the toggle mechanism and the press ram can be present.
  • a separate guide device can additionally be arranged between the press ram and the press frame.
  • the bearing of the toggle lever in the press drive can be done differently.
  • the toggle are each rotatably mounted about a arranged in the first lever arm, central bearing axis.
  • the bearing axis is preferably arranged stationary on a press housing. Due to the arrangement of the bearing axis in the first lever arm, a particularly large stroke of the press ram, d. H. a particularly large distance between a press table and the press ram can be achieved.
  • the two lever arms are articulated, for example. By means of a rotary joint, connected to each other. It is provided according to a development of the invention that the first lever arm and / or the second lever arm has at least two parallel juxtaposed Hebelarm emotions.
  • the first lever arm can consist of two lever arm bodies arranged parallel to one another and spaced apart from one another.
  • the two Hebelarm emotions can be identical and arranged side by side in the drive axis direction.
  • each first lever arm body forms an articulated connection with the second lever arm.
  • the two first lever arm bodies may, for example, be arranged in a central position of the second lever arm, but are preferably arranged in each case on the outer sides of the second lever arm.
  • the second lever arm has two lever arm body and the first lever arm only one lever arm body.
  • the first and second Hebelarm analyses can each consist of two or each a Hebelarm emotions.
  • the eccentric guide comprises a push rod which is mounted with a first end in a lever guide on the first lever arm.
  • the push rod transmits the rotational forces of the drive shaft to the first lever arm of the toggle lever.
  • the push rod is rotatably mounted with a first end opposite the first end of the eccentric guide unit.
  • each push rod connects the eccentric guide unit with one of the toggle lever.
  • the push rods are arranged on the eccentric guide unit such that the drive of the push rods takes place in opposite directions.
  • the push rod connected to the first toggle lever is, for example, moved upward while the push rod connected to the second toggle lever is moved downwards.
  • the push rods are arranged such that they always move in the same direction about the drive shaft.
  • the bearing of the push rod on the first lever arm takes place in a lever arm guide, in which the first end of the push rod between two positions back and forth is movable.
  • the Hebelarm arrangement is in particular designed as a sliding guide, in which, for example, on the push rod, a sliding shoe is arranged, which is mounted in a sliding guide element in the lever arm.
  • the movement of the first end of the push rod in the lever arm takes place in particular along a longitudinal axis direction of the lever arm.
  • a push rod is arranged, which is connected with its first end to a connecting axis, wherein the connecting axis extends, for example.
  • the push rod is mounted with its first end in a stand guide.
  • the storage of the push rod in the stand guide is formed, for example, in addition to the storage in the Hebelarm arrangement.
  • the stand guide is, for example, arranged transversely to the direction of movement of the press ram.
  • the stand guide may be formed according to the Hebelarm entry of a shoe and a sliding guide, so that, for example.
  • the already mounted in the Hebelarm Entry connection axis is mounted on the further shoe in addition in the further sliding between two positions.
  • a stand guide can be formed on both sides, so that, for example, each connecting axis is mounted in a front and a rear upright element (housing component) by means of a stand guide.
  • a sliding guide can be arranged in the front and the rear upright member for each connection axis, in each of which a arranged at each end of the connecting axis sliding block is movably mounted.
  • the connection axis can thus extend between the stator elements.
  • an overload protection is arranged.
  • the overload protection protects the press against damage due to excessive pressing pressure.
  • an overload protection in the plunger connections, d. H. be arranged in the joints between the toggle levers and the press ram.
  • Such overload protection can be designed in particular as a hydraulic fuse.
  • the overload protection is particularly preferably arranged in the push rod.
  • the arrangement is particularly advantageous because the total force in the region of the push rods is less than at the plunger joints.
  • only two overload protection must be formed in a conventional arrangement of two push rods.
  • the overload protection in the region of the push rod can also be designed hydraulically, for example as a hydraulic cushion, which releases hydraulic fluid when the force introduction is too high and, if necessary, automatically stops the press.
  • the press stroke (the size of the lifting movement of the press ram) can be formed particularly large in relation to the overall height of the forming device by the arrangement of a single drive shaft, which is connected to the two toggle levers.
  • the forming device is designed to be particularly compact in relation to the size of the lifting movement.
  • the first lever arm is also designed cranked, so that a further increase in the press stroke can be achieved with a constant press size.
  • a stroke adjustment for changing the height of the press stroke is particularly preferably arranged, whereby particularly high workpieces can be processed.
  • the economy of the press can be adapted to the component height or removal height.
  • the stroke adjustment is designed such that the first lever arm is displaceably mounted on the central bearing axis.
  • the central bearing axes can thus be arranged movable in each case between a lower and an upper position in the first lever arms.
  • an eccentric recess for receiving the central bearing axis and, for example.
  • a lifting device may be arranged which raises or lowers the toggle mechanism with the press ram, so that a displacement of the central bearing axis in the first lever arm between the lower and the upper position takes place.
  • Such a lifting device is, for example, designed as a gear drive.
  • the ram connections can be made adjustable in the direction of the stroke, whereby the position of the press ram is changeable. As a result, even very high workpieces can be processed at the same height of the press stroke. Also, very high tools can be used at the same height of the press stroke.
  • Fig. 1 shows a designed as a servo press forming device 1 with a press frame 2 and a press drive 3.
  • the forming device 1 is designed to carry out all conventional manufacturing processes, such as.
  • the press drive 3 has a central drive shaft 4 with an eccentric guide unit 5.
  • the drive shaft 4 is coupled to a drive unit (not shown here), which is designed as a torque motor or alternatively as a hydraulic motor.
  • the drive shaft 4 has an axis of rotation (indicated here by a cross). The direction of the rotation axis corresponds to the drive axis direction.
  • FIG. 1 a toggle mechanism 6 with two knee levers 7, each having a first (upper) lever arm 8 and a second (lower) lever arm 9.
  • the first and second lever arm 8, 9 are each connected via a hinge 10 hinged together.
  • the second lever arms 9 are connected via a likewise designed as a rotary joints plunger connection 11 with a press ram 12.
  • each second lever arm 9 is connected in each case via two plunger connections 11 arranged next to one another in the drive axis direction with the press ram 12, so that the toggle mechanism 6 forms four ram connections 11 with the press ram 12.
  • the press ram 12 is movably mounted on a guide unit arranged in the press frame 2 (not shown here) and can be moved up and down in stroke movement B.
  • first lever arms 8 are each formed from two lever arm bodies 17 arranged next to one another in the drive axis direction, so that the second lever arm 9 is centered in the region of the rotary joint 10 formed with the first lever arm 8 between the two respective, the first lever arm 8, Lever arm bodies 17 is arranged.
  • the two knee lever 7 are arranged mirror-symmetrically about the central axis A.
  • the central axis A extends vertically, in the stroke direction of the press ram 12 and intersects the axis of rotation of the central drive shaft 4.
  • the drive shaft 4 is thus at least partially central between the toggle levers 7, or the toggle lever 7 are at least partially laterally (right and left) of the Drive shaft 4 is arranged.
  • two push rods 13 are each rotatably mounted with a leading end. With the leading end opposite the first end 14 of each push rod 13 is movably mounted in each one of the first lever arms 8 between two positions.
  • a lever arm guide 15 is formed at the opposite end of the first lever arm 8 to the rotary joint 10.
  • the Hebelarm Entry 15 consists of a arranged on the push rod 13 shoe (not shown here), which is movably mounted in a arranged in the first lever arm 8 slide 15a between two positions. The shoe is connected via a connecting axis 16 with the push rod 13.
  • Both connecting axes 16 each extend through the lever arm guides 15 of the two (in the drive axis direction) juxtaposed lever arm 17 of the first lever arm 8 to a stand guide, so that in addition the bearing of the first end 14 of the push rod 13 takes place in the stand guide via the connecting axes 16.
  • Each stand guide is also formed by a slide shoe and a slide guide 18. There are thus arranged four stator guides, each connecting shaft 16 having at both ends in each case a sliding shoe which is movably mounted in the respective sliding guide on the press frame 2.
  • the stand guide extends transversely to the stroke direction B of the press ram 12.
  • FIG. 1 at each knee lever 7 each have a central bearing axis 19, which is arranged in the first lever arm 8 and to the respective Hebelarm stressesn 17 of the first lever arm 8.
  • the central bearing shafts 19 are each rotatably mounted in the first lever arm (in each lever arm body 17) and are stationarily positioned in the press frame 2.
  • the first lever arm 8 is formed cranked.
  • a stroke adjustment 20 is also arranged.
  • the stroke adjustment 20 has in each first lever arm 8 an eccentric-like recess 21, which is designed to receive the central bearing axis 19.
  • a lifting device here a gear drive (not shown here), arranged by means of which the toggle mechanism 6 with the press ram 12 in the central axis direction A, ie in height, is adjustable, so that the central bearing axis 19 between the in Fig.1 shown lower and an upper position, in which the central bearing axis 19 is arranged in the region of the eccentric recess 21, is movable.
  • the central drive shaft 4 rotates, for example, counterclockwise.
  • the right push rod 13 is raised while the left push rod 13 is lowered.
  • the drive of the knee lever 7 thus takes place in opposite directions.
  • the press ram 12 As the upper ends of the first lever arms 8 move outwardly, the press ram 12 is raised.
  • the hinges 10 move according to the Hebelarmgeometrie each on the central axis A to the inside. Due to the cranked design of the first lever arms 8 a particularly large press ram stroke is achieved.
  • a hydraulic overload protection is arranged in the push rods, which discharges a hydraulic fluid when a predetermined limit load is exceeded and possibly stops the forming device 1.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb für eine Umformvorrichtung umfassend eine zentrale Antriebswelle (4) mit einer exzentrischen Führungseinheit (5), ein Kniehebelgetriebe mit zwei Kniehebeln (7), die jeweils einen ersten und einen zweiten gelenkig miteinander verbundenen Hebelarm (8,9) aufweisen. Um einen verbesserten Pressenantrieb bereitzustellen, mit dem Umformarbeiten besonders exakt und effizient ausgeführt werden können, ist vorgesehen, dass die ersten Hebelarme (8) mit der exzentrischen Führungseinheit (5) und die zweiten Hebelarme jeweils mit mindestens einer Stößelverbindung (11) mit einem Pressenstößel (12) verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb für eine Umformvorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer zentralen Antriebswelle und einem Kniehebelgetriebe mit zwei Kniehebeln, die jeweils mindestens eine Stößelverbindung mit einem Pressenstößel aufweist.
  • Vorrichtungen zum Umformen von Werkstücken, insbesondere bspw. Blechen, sind bekannt. So offenbaren bspw. die Druckschriften US 2,085,648 A1 , DE 10 2007 056 266 A1 und DE 10 2012 102 527 A1 Pressen, die mittels eines Exzenterantriebs und eines Kniehebelgetriebes einen Pressenstößel auf- und abbewegen können. Die DE 29903341 U1 offenbart zudem eine Kniehebelpresse mit einer hydraulische Überlastsicherung. Weitere alternative Kniehebelanordnungen für mechanische Pressen zum Verändern der Hubhöhe des Pressenstempels zeigen die Druckschriften JP 10109192 A , JP 10128596 und JP 02165900 A .
  • Aufgrund dessen, dass die Anforderungen an die zu verarbeitenden Werkstücke immer weiter steigen, besteht jedoch ein hoher Bedarf an Umformvorrichtungen, die eine besonders hohe Umformqualität ermöglichen. Hierfür ist es notwendig, dass die Führung des Pressenstößels und die Kraftübertragung der jeweiligen Antriebseinheiten auf den Pressenstößel weiter verbessert werden. Dabei sollen insbesondere auch Kippbewegungen des Pressenstößels selbst bei besonders hohen Hubbewegungen verhindert werden.
  • Ein weiterer wichtiger Aspekt moderner Umformvorrichtungen ist deren Effizienzsteigerung, um sowohl die Betriebskosten als auch die Stückkosten für die auf der Presse hergestellten Werkstücke abzusenken.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Pressenantrieb bereitzustellen, mit dem Umformarbeiten besonders exakt und effizient ausgeführt werden können.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Dabei sind alle beschriebenen Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Der erfindungsgemäße Pressenantrieb für eine Umformvorrichtung umfasst eine zentrale Antriebswelle mit einer exzentrischen Führungseinheit, ein Kniehebelgetriebe mit zwei Kniehebeln, die jeweils einen ersten und einen zweiten gelenkig miteinander verbundenen Hebelarm aufweisen, wobei die ersten Hebelarme mit der exzentrischen Führungseinheit und die zweiten Hebelarme jeweils mit mindestens einer Stößelverbindung mit einem Pressenstößel verbunden und die Kniehebel jeweils um eine im ersten Hebelarm angeordnete zentrale Lagerachse drehbar gelagert sind, wobei die exzentrische Führungseinheit eine Schubstange aufweist, die mit einem ersten Ende in einer Hebelarmführung am ersten Hebelarm und in einer Ständerführung gelagert ist.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine besonders exakte Führung des Pressenstößels möglich ist, sofern die Kraftübertragung der Antriebseinheit mit mehreren synchron auf den Pressenstößel wirkenden Verbindungen zwischen der Antriebseinheit und dem Pressenstößel erfolgt. Dabei sollte der Pressenstößel mindestens zwei gleichmäßig verteilte Stößelverbindungen mit der Antriebseinheit aufweisen, um ein Kippen des Pressenstößels zu verhindern und einen gleichmäßigen Hub des Pressenstößels zu ermöglichen. Zudem muss die Krafteinwirkung auf alle Stößelverbindungen möglichst synchron erfolgen.
  • Durch die Anordnung nur einer einzelnen Antriebswelle und die gleichmäßige Verteilung der wirkenden Kraft über zwei Kniehebel auf mindestens zwei Stößelverbindungen ermöglicht die erfinderische Vorrichtung eine exakte Führung des Pressenstößels.
  • Dabei wird aufgrund der Kopplung der zwei Kniehebel an der exzentrischen Führungseinheit die Antriebskraft durch eine gegenläufige Bewegung, ausgelöst durch eine gleichsinnige Rotation der Führungseinheit, auf die Kniehebel übertragen, wodurch sich die Kräfte an der Antriebswelle nahezu gegenseitig aufheben. Zudem wird durch die einzelne zentrale Antriebswelle mit dem dazugehörigen Kniehebelgetriebe erreicht, dass der Hub des Pressenstößels besonders groß ausgebildet werden kann und ein besonders geringes Drehmoment auf die Antriebswelle beim Presszyklus wirkt, wodurch wiederum der Energieverbrauch der Presse weiter vermindert wird.
  • Unter einer Umformvorrichtung wird eine Maschine, insbesondere eine Presse verstanden, mit der übliche Fertigungsverfahren, wie Pressen, Biegen, Ziehen, Strecken, Stanzen und/oder Schneiden, an Werkstücken durchgeführt werden können. Dementsprechend sind die verwendeten Bezeichnungen wie Pressen, Pressenstößel, Pressenantrieb, Pressengestell, Pressenhub, Pressengröße, Pressendruck u. ä. nicht beschränkend auf Pressverfahren zu verstehen, sondern umfassen selbstverständlich auch alle weiteren mit einer derartigen Maschine durchführbaren Fertigungsverfahren.
  • Der Antrieb der Antriebswelle erfolgt insbesondere elektrisch oder mittels Hydromotor. So kann beispielsweise ein konventioneller Elektro-Antrieb eingesetzt werden. Vorteilhafterweise ist die Umformvorrichtung jedoch als Servopresse mit einem Servomotor, insbesondere einem Torquemotor, ausgebildet. Hierdurch kann ein besonders hohes Drehmoment auf die Antriebswelle aufgebracht werden, wodurch hohe Kräfte auf den Pressenstößel wirken. So kann die erfinderische Presse insbesondere dazu ausgebildet sein, mit Pressdrücken zwischen 100 t und 3500 t, vorzugsweise mit Pressdrücken im Bereich zwischen 400 t und 2500 t zu arbeiten. Dabei kann wahlweise ein Vorgelegegetriebe zwischen Antrieb und Antriebswelle zum Einsatz kommen.
  • Insbesondere bei der Anordnung besonders starker Antriebseinheiten oder auch mehrerer an der Antriebswelle angreifender Antriebseinheiten ist es zudem möglich, bspw. zwischen der Antriebswelle und der Antriebseinheit, ein Getriebe anzuordnen.
  • Unter der exzentrischen Führungseinheit sind insbesondere an der Antriebswelle angeordnete, mit den ersten Hebelarmen in Verbindung stehende Verbindungselemente zu verstehen, mittels derer die Kraftübertragung von der Antriebswelle auf den Kniehebel erfolgt. Dabei sind die Verbindungselemente exzentrisch, d. h. außermittig an der Antriebswelle angeordnet.
  • Das Kniehebelgetriebe überträgt die von der Antriebswelle bereitgestellte Kraft auf den Pressenstößel und stellt somit die Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Pressenstößel her. Die beiden Kniehebel sind insbesondere um eine Mittelachse spiegelsymmetrisch angeordnet. Dabei kann unter der Mittelachse insbesondere eine zu der Drehachse der Antriebswelle (im Weiteren Antriebsachsenrichtung) senkrecht stehende Längsachse verstanden werden.
  • Das Kniehebelgetriebe weist eine Zweipunktstößelverbindung auf, die eine sichere und exakte Führung des Pressenstößels ermöglicht. D. h., das Kniehebelgetriebe ist über zwei Verbindungsabschnitte (Stößelverbindungen) mit dem Pressenstößel verbunden. Die Stößelverbindungen können entsprechend den Kniehebeln spiegelsymmetrisch angeordnet sein und sich bspw. über einen möglichst breiten Abschnitt des Pressenstößels erstrecken.
  • Insbesondere ist das Kniehebelgetriebe jedoch über eine Vierpunktstößelverbindung mit dem Pressenstößel verbunden, so dass nach einer Weiterbildung der Erfindung jeder zweite Hebelarm mindestens zwei Stößelverbindungen mit dem Pressenstößel aufweist, wodurch eine besonders sichere und exakte Führung des Pressenstößels ermöglicht wird.
  • Die Stößelverbindungen können an den zweiten Hebelarmen der Kniehebel in Antriebsachsenrichtung nebeneinander und insbesondere beabstandet zueinander angeordnet sein. Die zweiten Hebelarme können sich demnach in Antriebsachsenrichtung besonders breit, bspw. über die Stößelbreite, erstrecken, so dass die beiden Stößelverbindungen an den zweiten Hebelarmen besonders weit beabstandet zueinander sind. Hierdurch wird eine besonders sichere Führung des Pressenstößels erreicht.
  • Sofern bspw. die auf den Pressenstößel zu übertragenden Kräfte besonders hoch sind, kann jeder zweite Hebelarm auch mehr als zwei Stößelverbindungen mit dem Pressenstößel aufweisen, so dass bspw. auch eine Sechspunktstößelverbindung zwischen dem Kniehebelgetriebe und dem Pressenstößel vorliegen kann.
  • Unabhängig von der Anzahl der Stößelverbindungen kann ergänzend eine separate Führungsvorrichtung zwischen dem Pressenstößel und dem Pressengestell angeordnet sein.
  • Die Lagerung der Kniehebel im Pressenantrieb kann unterschiedlich erfolgen. Die Kniehebel sind jedoch jeweils um eine im ersten Hebelarm angeordnete, zentrale Lagerachse drehbar gelagert. Die Lagerachse ist dabei bevorzugt ortsfest an einem Pressengehäuse angeordnet. Durch die Anordnung der Lagerachse im ersten Hebelarm kann ein besonders großer Hub des Pressenstößels, d. h. ein besonders großer Abstand zwischen einem Pressentisch und dem Pressenstößel erreicht werden.
  • Die beiden Hebelarme sind gelenkig, bspw. mittels eines Drehgelenkes, miteinander verbunden. Dabei ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Hebelarm und/oder der zweite Hebelarm mindestens zwei parallel nebeneinander angeordnete Hebelarmkörper aufweist.
  • So kann bspw. der erste Hebelarm aus zwei parallel und beabstandet zueinander angeordneten Hebelarmkörpern bestehen. Die beiden Hebelarmkörper können identisch ausgebildet und in Antriebsachsenrichtung nebeneinander angeordnet sein.
  • Dabei bildet jeder erste Hebelarmkörper eine gelenkige Verbindung mit dem zweiten Hebelarm aus. Die beiden ersten Hebelarmkörper können bspw. in einer zentralen Position des zweiten Hebelarms angeordnet sein, sind jedoch bevorzugt jeweils an den Außenseiten des zweiten Hebelarms angeordnet.
  • Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ausbildung möglich, bei der der zweite Hebelarm zwei Hebelarmkörper und der erste Hebelarm nur einen Hebelarmkörper aufweist. Auch können die ersten und zweiten Hebelarmkörper aus jeweils zwei bzw. jeweils einem Hebelarmkörper bestehen. Durch die Ausbildung eines oder beider der Hebelarme aus jeweils zwei parallel nebeneinander angeordneten Hebelarmkörpern, ist eine besonders gute und gleichmäßige Kraftübertragung von der Antriebswelle über das Kniehebelgetriebe auf den Pressenstößel möglich.
  • Zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle auf die Kniehebel ist vorgesehen, dass die exzentrische Führung eine Schubstange aufweist, die mit einem ersten Ende in einer Hebelführung am ersten Hebelarm gelagert ist.
  • Die Schubstange überträgt die Drehkräfte der Antriebswelle auf den ersten Hebelarm eines der Kniehebel. Hierfür ist die Schubstange mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden Führungsende an der exzentrischen Führungseinheit drehbar gelagert. Entsprechend der Anordnung von zwei Kniehebeln sind auch mindestens zwei Schubstangen angeordnet, wobei jede Schubstange die exzentrische Führungseinheit mit einem der Kniehebel verbindet. Dabei sind die Schubstangen derart an der exzentrischen Führungseinheit angeordnet, dass der Antrieb der Schubstangen gegenläufig erfolgt. So wird bspw. die mit dem ersten Kniehebel verbundene Schubstange bspw. aufwärts bewegt, während die mit dem zweiten Kniehebel verbundene Schubstange abwärts bewegt wird. Dabei sind die Schubstangen jedoch derart angeordnet, dass sie sich immer in die gleiche Richtung um die Antriebswelle bewegen.
  • Die Lagerung der Schubstange am ersten Hebelarm erfolgt in einer Hebelarmführung, in der das erste Ende der Schubstange zwischen zwei Positionen hin- und her bewegbar ist. Die Hebelarmführung ist insbesondere als Gleitführung ausgebildet, bei der bspw. an der Schubstange ein Gleitschuh angeordnet ist, der in einem Gleitführungselement im Hebelarm gelagert ist.
  • Die Bewegung des ersten Endes der Schubstange im Hebelarm erfolgt insbesondere entlang einer Längsachsenrichtung des Hebelarms. Abhängig von der Anzahl der Hebelarmkörper kann bspw. auch für jeden Hebelarmkörper eine Schubstange angeordnet sein. Insbesondere ist jedoch unabhängig von der Anzahl der Hebelarmkörper eines Hebelarmes eine Schubstange angeordnet, die mit ihrem ersten Ende mit einer Verbindungsachse verbunden ist, wobei die Verbindungsachse sich bspw. durch mehrere nebeneinander angeordnete Hebelarmkörper erstreckt und in jedem Hebelarmkörper mit einer Hebelarmführung gelagert ist.
  • Für eine besonders sichere Führung des Pressenstößels ist vorgesehen, dass die Schubstange mit ihrem ersten Ende in einer Ständerführung gelagert ist.
  • Die Lagerung der Schubstange in der Ständerführung ist bspw. ergänzend zu der Lagerung in der Hebelarmführung ausgebildet. Dabei ist die Ständerführung bspw. quer zur Bewegungsrichtung des Pressenstößels angeordnet. Insbesondere kann die Ständerführung entsprechend der Hebelarmführung aus einem Gleitschuh und einer Gleitführung ausgebildet sein, so dass bspw. die bereits in der Hebelarmführung gelagerte Verbindungsachse über den weiteren Gleitschuh zusätzlich in der weiteren Gleitführung zwischen zwei Positionen gelagert ist.
  • Dabei kann insbesondere beidseitig eine Ständerführung ausgebildet sein, so dass bspw. jede Verbindungsachse in einem vorderen und einem hinteren Ständerelement (Gehäusebauteil) mittels einer Ständerführung gelagert ist. Hierfür können in dem vorderen und dem hinteren Ständerelement für jede Verbindungsachse bspw. jeweils eine Gleitführung angeordnet sein, in der jeweils ein an jedem Ende der Verbindungsachse angeordneter Gleitschuh bewegbar gelagert ist. Die Verbindungsachse kann sich somit zwischen den Ständerelementen erstrecken.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Überlastsicherung angeordnet. Die Überlastsicherung schützt die Presse vor Beschädigungen durch einen zu hohen Pressdruck. Hierfür kann bspw. eine Überlastsicherung in den Stößelverbindungen, d. h. in den Verbindungen zwischen den Kniehebeln und dem Pressenstößel angeordnet sein. Derartige Überlastsicherungen können insbesondere als hydraulische Sicherung ausgebildet sein.
  • Besonders bevorzugt ist die Überlastsicherung jedoch in der Schubstange angeordnet. Die Anordnung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Gesamtkrafteinwirkung im Bereich der Schubstangen geringer ist als an den Stößelverbindungen. Zudem müssen bei einer üblichen Anordnung von zwei Schubstangen auch nur zwei Überlastsicherungen ausgebildet sein.
  • Die Überlastsicherung im Bereich der Schubstange kann ebenfalls hydraulisch, bspw. als Hydraulikkissen, ausgebildet sein, die bei einer zu hohen Krafteinleitung Hydraulikflüssigkeit abgibt und die Presse ggf. automatisch stoppt.
  • Der Pressenhub (die Größe der Hubbewegung des Pressenstößels) ist im Verhältnis zur Bauhöhe der Umformvorrichtung bereits durch die Anordnung einer einzelnen Antriebswelle, die mit den zwei Kniehebeln verbunden ist, besonders groß ausbildbar. D. h., die Umformvorrichtung ist im Verhältnis zur Größe der Hubbewegung besonders kompakt ausgebildet. Besonders bevorzugt ist außerdem der erste Hebelarm gekröpft ausgebildet, so dass eine weitere Erhöhung des Pressenhubs bei gleich bleibender Pressengröße erreicht werden kann.
  • Zusätzlich oder stattdessen ist besonders bevorzugt eine Hubverstellung zur Veränderung der Höhe des Pressenhubs angeordnet, wodurch auch besonders hohe Werkstücke bearbeitet werden können. Zudem kann die Wirtschaftlichkeit der Presse an die Bauteilhöhe bzw. Entnahmehöhe angepasst werden. Besonders bevorzugt ist die Hubverstellung derart ausgebildet, dass der erste Hebelarm an der zentralen Lagerachse verschiebbar gelagert ist. Die zentralen Lagerachsen können somit jeweils zwischen einer unteren und einer oberen Position in den ersten Hebelarmen bewegbar angeordnet sein.
  • Hierfür kann insbesondere in den ersten Hebelarmen jeweils eine bspw. exzentrische Ausnehmung zur Aufnahme der zentralen Lagerachse und bspw. eine Hebevorrichtung angeordnet sein, die das Kniehebelgetriebe mit dem Pressenstößel anhebt oder absenkt, so dass eine Verlagerung der zentralen Lagerachse im ersten Hebelarm zwischen der unteren und der oberen Position erfolgt. Eine derartige Hebevorrichtung ist bspw. als ein Zahnradantrieb ausgebildet.
  • Um eine Vergrößerung des Arbeitsraumes, d. h. des Abstandes zwischen dem Pressenstößel und dem Pressentisch zu erreichen, können zudem die Stößelverbindungen in Richtung der Hubbewegung verstellbar ausgebildet sein, wodurch die Lage des Pressenstößels veränderbar ist. Hierdurch können auch besonders hohe Werkstücke bei gleich bleibender Höhe des Pressenhubs bearbeitet werden. Auch können besonders hohe Werkzeuge bei gleich bleibender Höhe des Pressenhubs eingesetzt werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    schematisch in einer seitlichen Ansicht einen Pressenantrieb für eine Umformvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt eine als Servopresse ausgebildete Umformvorrichtung 1 mit einem Pressengestell 2 und einem Pressenantrieb 3. Die Umformvorrichtung 1 ist zur Durchführung sämtlicher üblicher Fertigungsverfahren, wie bspw. dem Pressen, Biegen, Ziehen, Strecken, Stanzen und/oder Schneiden ausgebildet. Der Pressenantrieb 3 weist eine zentrale Antriebswelle 4 mit einer exzentrischen Führungseinheit 5 auf. Die Antriebswelle 4 ist mit einer Antriebseinheit (hier nicht dargestellt) gekoppelt, die als Torquemotor oder alternativ als Hydromotor ausgebildet ist. Die Antriebswelle 4 weist eine Drehachse (hier durch ein Kreuz gekennzeichnet) auf. Die Richtung der Drehachse entspricht der Antriebsachsenrichtung.
  • Weiter zeigt Fig. 1 ein Kniehebelgetriebe 6 mit zwei Kniehebeln 7, die jeweils einen ersten (oberen) Hebelarm 8 und einen zweiten (unteren) Hebelarm 9 aufweisen. Der erste und zweite Hebelarm 8, 9 sind jeweils über ein Drehgelenk 10 miteinander gelenkig verbunden. Die zweiten Hebelarme 9 sind über eine ebenfalls als Drehgelenke ausgebildete Stößelverbindung 11 mit einem Pressenstößel 12 verbunden. Dabei ist jeder zweite Hebelarm 9 über jeweils zwei in Antriebsachsenrichtung nebeneinander angeordnete Stößelverbindungen 11 mit dem Pressenstößel 12 verbunden, so dass das Kniehebelgetriebe 6 vier Stößelverbindungen 11 mit dem Pressenstößel 12 ausbildet. Der Pressenstößel 12 ist an einer im Pressengestell 2 angeordneten Führungseinheit (hier nicht dargestellt) bewegbar gelagert und kann in Hubbewegung B hoch und runter bewegt werden.
  • Obwohl hier nicht dargestellt, sind die ersten Hebelarme 8 aus jeweils zwei in Antriebsachsenrichtung nebeneinander angeordneten Hebelarmkörpern 17 ausgebildet, so dass der zweite Hebelarm 9 im Bereich des mit dem ersten Hebelarm 8 ausgebildeten Drehgelenks 10 mittig zwischen den beiden jeweiligen, den ersten Hebelarm 8 bildenden, Hebelarmkörpern 17 angeordnet ist.
  • Die beiden Kniehebel 7 sind spiegelsymmetrisch um die Mittelachse A angeordnet. Die Mittelachse A erstreckt sich senkrecht, in Hubrichtung des Pressenstößels 12 und schneidet die Drehachse der zentralen Antriebswelle 4. Die Antriebswelle 4 ist somit zumindest abschnittsweise zentral zwischen den Kniehebeln 7, bzw. die Kniehebel 7 sind zumindest abschnittsweise seitlich (rechts und links) von der Antriebswelle 4 angeordnet.
  • An der exzentrischen Führungseinheit 5 sind zwei Schubstangen 13 jeweils mit einem Führungsende drehbar gelagert. Mit dem dem Führungsende gegenüberliegenden ersten Ende 14 ist jede Schubstange 13 in jeweils einem der ersten Hebelarme 8 zwischen zwei Positionen bewegbar gelagert. Hierfür ist an dem dem Drehgelenk 10 gegenüberliegendem Ende des ersten Hebelarms 8 jeweils eine Hebelarmführung 15 ausgebildet. Die Hebelarmführung 15 besteht aus einem an der Schubstange 13 angeordneten Gleitschuh (hier nicht dargestellt), der in einer im ersten Hebelarm 8 angeordneten Gleitführung 15a zwischen zwei Positionen bewegbar gelagert ist. Der Gleitschuh ist über eine Verbindungsachse 16 mit der Schubstange 13 verbunden.
  • Beide Verbindungsachsen 16 erstrecken sich jeweils durch die Hebelarmführungen 15 der beiden (in Antriebsachsenrichtung) nebeneinander angeordneten Hebelarmkörper 17 des ersten Hebelarmes 8 bis in eine Ständerführung, so dass zusätzlich die Lagerung des ersten Endes 14 der Schubstange 13 in der Ständerführung über die Verbindungsachsen 16 erfolgt.
  • Jede Ständerführung wird ebenfalls durch einen Gleitschuh und eine Gleitführung 18 gebildet. Es sind somit vier Ständerführungen angeordnet, wobei jede Verbindungsachse 16 an beiden Enden jeweils einen Gleitschuh aufweist, der in der jeweiligen Gleitführung am Pressengestell 2 beweglich gelagert ist. Die Ständerführung erstreckt sich quer zur Hubrichtung B des Pressenstößels 12.
  • Weiter zeigt Fig. 1 an jedem Kniehebel 7 jeweils eine zentrale Lagerachse 19, die im ersten Hebelarm 8 bzw. an den jeweiligen Hebelarmkörpern 17 des ersten Hebelarmes 8 angeordnet ist. Die zentralen Lagerachsen 19 sind jeweils im ersten Hebelarm (in jedem Hebelarmkörper 17) drehbar gelagert und ortsfest im Pressengestell 2 positioniert.
  • Um einen besonders großen Hub des Pressenstößels 12 zu erreichen, ist der erste Hebelarm 8 gekröpft ausgebildet. Um den Hub des Pressenstößels 12 zu verändern, ist zudem eine Hubverstellung 20 angeordnet. Die Hubverstellung 20 weist in jedem ersten Hebelarm 8 eine exzenterartige Ausnehmung 21 auf, die zur Aufnahme der zentralen Lagerachse 19 ausgebildet ist. Zudem ist eine Hebevorrichtung, hier ein Zahnradantrieb (hier nicht dargestellt), angeordnet, mittels dem das Kniehebelgetriebe 6 mit dem Pressenstößel 12 in Mittelachsenrichtung A, d. h. in der Höhe, verstellbar ist, so dass die zentrale Lagerachse 19 zwischen der in Fig.1 dargestellten unteren und einer oberen Position, bei der die zentrale Lagerachse 19 im Bereich der exzenterartigen Ausnehmung 21 angeordnet ist, bewegbar ist.
  • Im Betrieb dreht die zentrale Antriebswelle 4 bspw. gegen den Uhrzeigersinn. Dabei wird die rechte Schubstange 13 angehoben, während die linke Schubstange 13 abgesenkt wird. Der Antrieb der Kniehebel 7 erfolgt somit gegenläufig.
  • Aufgrund der Ständerführung und der Hebelarmführung 15 bewegen sich die oberen Enden der ersten Hebelarme 8 aus der hier dargestellten inneren Position nach außen, d. h. von der Mittelachse A weg. Die Bewegungen der Kniehebel 7 erfolgen synchron und jeweils um die zentrale Lagerachse 19.
  • Bei der Bewegung der oberen Enden der ersten Hebelarme 8 nach außen wird der Pressenstößel 12 angehoben. Die Drehgelenke 10 bewegen sich entsprechend der Hebelarmgeometrie jeweils auf die Mittelachse A zu nach innen. Aufgrund der gekröpften Ausführung der ersten Hebelarme 8 wird ein besonders großer Pressenstößelhub erreicht.
  • Sobald die oberen Enden der ersten Hebelarme 8 ihre äußerste Position erreicht haben, ist der Pressenstößel 12 vollständig angehoben. Bei einer weiteren Drehung der Antriebswelle 4 gegen den Uhrzeigersinn werden die oberen Enden der Hebelarme 8 mittels der Schubstange 13 um die zentrale Lagerachse 19 wieder nach innen, d. h. auf die Mittelachse A zu, bewegt, während sich die Drehgelenke 10 nach außen bewegen und der Pressenstößel 12 abgesenkt wird.
  • Selbstverständlich ist auch eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn oder ggf. eine Pendelhubbewegung möglich.
  • Des Weiteren ist eine hydraulische Überlastsicherung in den Schubstangen angeordnet, die beim Überschreiten einer vorgegebenen Grenzbelastung eine Hydraulikflüssigkeit ablässt und ggf. die Umformvorrichtung 1 stoppt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Umformvorrichtung
    2
    Pressengehäuse
    3
    Pressenantrieb
    4
    Zentrale Antriebswelle
    5
    Exzentrische Führungseinheit
    6
    Kniehebelgetriebe
    7
    Kniehebel
    8
    Erster Hebelarm
    9
    Zweiter Hebelarm
    10
    Drehgelenk Kniehebel
    11
    Stößelverbindung
    12
    Pressenstößel
    13
    Schubstange
    14
    Erstes Ende Schubstange
    15
    Hebelarmführung
    15a
    Gleitführung der Hebelarmführung
    16
    Verbindungsachse
    17
    Hebelarmkörper
    18
    Gleitführung der Ständerführung
    19
    Zentrale Lagerachse
    20
    Hubverstellung
    21
    Exzentrische Ausnehmung
    22
    Pressentisch
    A
    Mittelachse
    B
    Hubrichtung Pressenstößel

Claims (8)

  1. Pressenantrieb für eine Umformvorrichtung (1) umfassend
    - eine zentrale Antriebswelle (4) mit einer exzentrischen Führungseinheit (5),
    - ein Kniehebelgetriebe (6) mit zwei Kniehebeln (7), die jeweils einen ersten und einen zweiten gelenkig miteinander verbundenen Hebelarm (8, 9) aufweisen,
    - wobei die ersten Hebelarme (8, 9) mit der exzentrischen Führungseinheit (5) und die zweiten Hebelarme (8, 9) jeweils mit mindestens einer Stößelverbindung (11) mit einem Pressenstößel (12) verbunden und
    - die Kniehebel (7) jeweils um eine im ersten Hebelarm (8) angeordnete zentrale Lagerachse (19) drehbar gelagert sind, wobei
    - die exzentrische Führungseinheit (5) eine Schubstange (13) aufweist, die mit einem ersten Ende in einer Hebelarmführung (15) am ersten Hebelarm (8) und in einer Ständerführung (18) gelagert ist.
  2. Pressenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Hebelarme (8, 9) jeweils mit mindestens zwei Stößelverbindungen (11) mit dem Pressenstößel (12) verbunden sind.
  3. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebelarm (8) und/oder der zweite Hebelarm (9) zwei parallel zueinander angeordnete Hebelarmkörper (17) aufweist.
  4. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsicherung vorgesehen ist.
  5. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung in den Schubstangen (13) angeordnet ist.
  6. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebelarm (8) gekröpft ist.
  7. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubverstellung (20) zur Veränderung des Stößelhubs angeordnet ist.
  8. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebelarm (8) an der zentralen Lagerachse (19) verschiebbar gelagert ist.
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