EP3243645A1 - Umformvorrichtung und verfahren zur steuerung einer umformvorrichtung - Google Patents

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EP3243645A1
EP3243645A1 EP17168064.8A EP17168064A EP3243645A1 EP 3243645 A1 EP3243645 A1 EP 3243645A1 EP 17168064 A EP17168064 A EP 17168064A EP 3243645 A1 EP3243645 A1 EP 3243645A1
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EP
European Patent Office
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drive
plunger
intermediate drive
forming device
unit
Prior art date
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EP17168064.8A
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EP3243645B1 (de
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Jan Patrick Viesel
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Georg Maschinentechnik & Co KG GmbH
Original Assignee
Georg Maschinentechnik & Co KG GmbH
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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
    • B30B15/28—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
    • 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 forming device with a plunger for machining workpieces, comprising a main drive unit connected to the plunger and an intermediate drive for moving the plunger. Furthermore, the invention relates to a method for controlling a corresponding forming device.
  • Such forming devices are used for positioning the plunger in a predetermined position along its trajectory servomotors as a drive motor in the drive unit.
  • a servo press with toggle mechanism which in addition to a position-controlled main drive additionally has a position-controlled intermediate drive, which drives the plunger to increase the ram stroke in an upper range of motion in which the toggle arms form an acute angle and from which they do not move out of their own accord can. Due to the fact that the demands on the workpieces to be processed continue to rise, there is a great need for forming devices that allow a particularly high forming quality and additional operations on the workpiece to be formed in the closing and opening movement of the plunger. For this it is necessary that the leadership of the press ram and the power transmission of the drive unit to the press ram are further improved.
  • the invention is thus based on the object to provide a forming device, which allows particularly efficient high forming quality of a workpiece and additional operations on the workpiece to be formed in the closing and opening movement of the plunger. Furthermore, the invention has for its object to provide a control method for a corresponding forming device.
  • the invention achieves the object by a forming device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 12.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. In this case, all the features described in principle or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency.
  • the inventive forming apparatus has a plunger which is movable in at least a predetermined direction and forth and a main drive unit for driving the plunger, a engageable, non-position-controlled drive motor with a flywheel, a drive shaft with an eccentric guide unit and a transmission with the eccentric guide unit and the plunger is connected and a position-controlled intermediate drive, which is connected to the plunger, comprises a separate intermediate drive shaft and for generating a positioning movement of the plunger is formed.
  • a drive system connected in parallel with the main drive which has a low drive torque in relation to the main drive and enables exact positioning of the tappet in a predetermined position with a particularly low expenditure of energy.
  • the decoupling of the drives on two separate drive systems and in particular two independently driven, separate drive shafts ensures a particularly high level of operational safety.
  • the two drives namely the main drive unit and the position-controlled intermediate drive
  • the two drives are connected to each other only via the ram and not via a direct transmission connection. That is, apart from the coupling via the plunger, the main drive unit and the position-controlled intermediate drive are formed mechanically separately from each other.
  • the two drives can be driven synchronously. In this case, the synchronization of the main drive unit and the intermediate drive takes place, for example.
  • an electronic control can include a control unit with which in particular the position-controlled intermediate drive can be regulated.
  • the main drive unit can act as "master" and the position-controlled intermediate drive as "slave". This design and control ensures, for example. During commissioning of the press and in the case of defects in the drive for protection against mechanical damage.
  • a forming device in addition to devices for forming and devices with plunger for separating and joining workpieces, in particular sheets or forgings, understood. Accordingly, under the work done on the workpiece forming, separating or joining can be understood.
  • the term reshaping means not only changing the shape of a workpiece but also separating a workpiece or joining workpieces.
  • Forming devices according to the invention are preferably mechanical presses.
  • the forming device has at least one ram, but may optionally also comprise a plurality of rams for machining workpieces. In this case, only individual plungers or all plungers can be coupled in each case to the main drive and / or the intermediate drive.
  • the term “plunger” also means plungers with a corresponding tool for processing a workpiece.
  • Position-controlled drive units have, as already mentioned, the particular advantage that with them an exact movement control of the plunger in comparison to the so-called overtravel of the plunger, which occurs in non-position-controlled drive units, is possible.
  • a position-controlled drive unit thus makes it possible to stop (position) the plunger in a predetermined exact position along its trajectory and, if necessary, to hold it in this position. Because of the necessary Pressing force for forming a workpiece position-controlled drive units of mechanical presses must be designed to be correspondingly large and have a high energy requirement, the economic operation of mechanical presses with such main drive units is difficult.
  • Not position-controlled drive units such as conventional optionally frequency-controlled electric motors with flywheel, however, are energetically much cheaper, since the kinetic energy is stored kinetically in the flywheel.
  • non-position controlled drive units do not allow the ram to stop in a predetermined, exact position since, as mentioned above, they have a follower path.
  • the position-controlled intermediate drive may in particular comprise one or more servomotors, asynchronous motors, synchronous motors, DC motors or torque motors.
  • a movement of the plunger generated by the intermediate drive along a portion of its trajectory is possibly understood to include a stop of the plunger in a predetermined exact position.
  • the trajectory of the plunger is understood to mean the trajectory of the plunger that can be operated by the main drive.
  • the intermediate drive is not designed for an enlargement of the movement path, for example the ram stroke, but in particular for a particularly exact positioning of the ram along the path of movement made possible by the main drive.
  • the positioning movement can take place along an opening movement and / or a closing movement of the plunger. Also, the positioning movement of the plunger can take place along a working movement, in which case a force applied to the plunger labor is generated exclusively by the intermediate drive.
  • the movement section along its trajectory is understood, in which the plunger (possibly with his tool) acts on a workpiece to be processed.
  • the opening movement is the movement section along its trajectory, in which the plunger is guided away from the workpiece after the working movement, for example, is raised, while the closing movement is the moving portion of the plunger with which the plunger is guided to the workpiece, for example, is lowered.
  • the forming device In an open position (along the movement path of the opening movement and / or the closing movement), the forming device can be loaded with a new workpiece or, for example, further operations can be carried out on the workpiece present in the forming device.
  • the predetermined direction of movement can be a vertical direction in generic forming device, so that the plunger is moved vertically up and down.
  • the main drive unit has at least one drive motor with flywheel, which act on a drive shaft.
  • the main drive can also comprise a plurality of identical or identical drive shafts with one or more identical or similar drives with flywheel mass.
  • the drive motor may, for example, be a conventional electric motor with a corresponding known flywheel, for example a flywheel.
  • a flywheel Between the drive motor with flywheel a likewise largely known coupling for engaging and disengaging the drive motor with flywheel is arranged as well as also largely known brake for braking the main drive preferably by friction.
  • the drive motor and / or the flywheel are connected to the drive shaft via a coupling to drive them.
  • einkuppelbar is thus understood to mean the production of a force-transmitting connection between the drive shaft and the drive motor with flywheel.
  • the flywheel with drive motor remains preferably engaged in the opening movement of the plunger to overcome its own extended position with the main drive can. If no positioning movement is necessary after the working movement, the flywheel with the drive motor is thus disengaged only shortly after the top dead center of the plunger.
  • the existing kinetic energy is kinetic stored in the flywheel and the drive shaft rotates at nominal speed or loads the flywheel. While the drive motor with flywheel is separated from the drive shaft, the movement of the plunger is generated via the auxiliary drive. However, since this only has to move the mass of the plunger and works against the resistance of the toggle mechanism and the eccentric guide, the force applied to move the plunger force of the intermediate drive is much lower.
  • this two-part drive for a forming device with a main drive unit and an intermediate drive is particularly suitable for pressing with a pressing force from 400 t.
  • the traversable by the plunger lift height is given by the main drive unit and the transmission.
  • the transmission between the eccentric guide unit and the plunger is provided.
  • the transmission can preferably be designed as a connecting rod, which comprises the eccentric guide unit and is coupled to the plunger, for example via a pressure point.
  • the transmission is designed as a toggle mechanism with at least two toggle lever arms.
  • This connecting device between the toggle lever arms and the eccentric guide unit preferably each has a push rod which is connected at a first end to the eccentric guide unit and at a second end opposite the first end with an upper lever arm of a toggle lever.
  • the push rod may, for example, be mounted in a guide on the press frame (stand guide) and / or a slide guide in the upper lever arm of the toggle lever arm.
  • the push rods can preferably with a single eccentric Guide unit to be connected, which is arranged on a (possibly individual) drive shaft. This is in turn driven by one or more drive motors with flywheel.
  • the toggle mechanism preferably has at least two toggle arms, which are connected at a lower end to the plunger and coupled to an upper end with the push rod.
  • each toggle lever arm can have two lever arms, for example an upper and a lower lever arm. One or both lever arms may be formed cranked.
  • each toggle lever can be rotatably mounted on a central bearing axis.
  • the central bearing axle is, for example, connected to the press frame and can engage in the upper lever arm.
  • the toggle arms are preferably arranged in mirror image around a vertical axis intersecting the drive shaft.
  • eccentric guide unit on the drive shaft connecting elements are understood, which are connected via a respective push rod, each with a toggle lever in conjunction and eccentric, i. are arranged eccentrically on the drive shaft.
  • This design of the eccentric guide unit and the toggle lever arms allows in a particularly favorable manner the use of a particularly preferred embodiment of the press with a single driven drive shaft and a single eccentric guide unit which is connected to both toggle arms and the drive shaft.
  • This embodiment ensures in a particularly simple manner a synchronous Kniehebelarm Gay and thus also the precise movement of the plunger.
  • the main drive unit with eccentric guide unit, toggle kinematics and plunger connection is thus in particular according to the DE 2014 111 683.6 designed only without position-controlled drive motor in the main drive unit.
  • the intermediate drive between the drive unit and the plunger and between the toggle lever arms of the toggle mechanism is arranged.
  • the additional drive for example, in the vertical direction below the drive unit and above the plunger and - in most cases in the vertical direction extending toggle arms - be arranged in the horizontal direction between the toggle arms.
  • the intermediate drive is, for example, positioned in the region of a vertical center axis of the press. This advantageous arrangement of the intermediate drive a particularly compact design of the press is possible.
  • the intermediate drive has a position-controlled drive motor connected to the intermediate drive shaft and an eccentric guide unit, which is connected via an intermediate drive gear, in particular a septkniehebelgetriebe or an intermediate drive connecting rod, with the plunger.
  • the intermediate drive shaft is preferably not decoupled connected to the position-controlled drive motor. That is, unlike the main drive unit, the intermediate drive is permanently connected to the intermediate drive shaft. The intermediate drive is thus formed without flywheel.
  • the auxiliary drive is configured to drive or brake the ram alone, to follow the movement of the ram without applying force to the ram, and / or to apply a force to the ram in addition to the main drive, ie, the available torque of the intermediate drive can supplement the resulting pressing force of the main drive.
  • an intermediate drive shaft is understood to be driven by a drive motor of the intermediate drive shaft, which is formed separately from the drive shaft of the main drive unit.
  • the intermediate drive shaft is thus structurally separated from the drive shaft of the main drive and may in particular be arranged parallel to the drive shaft of the main drive.
  • the intermediate toggle mechanism or the intermediate drive connecting rod may be formed according to the above-described toggle mechanism or connecting rod of the main drive unit.
  • the transmission of the main drive are designed as a toggle mechanism and the transmission of the intermediate drive as a connecting rod.
  • the storage of the intermediate drive shaft can be done on a storage unit.
  • the intermediate drive has two bearing units for supporting the intermediate drive shaft, whereby the precision of the plunger movement in the closing and position movement is further improved.
  • Each storage unit may, for example, be connected to a frame of the forming device.
  • At least the bearings of the main drive unit, the eccentric guide unit and the toggle mechanism are designed as plain bearings. Accordingly, the few bearings of the intermediate drive can be at least partially designed as a sliding bearing.
  • the bearings of the intermediate drive are roller-mounted.
  • the bearings are play-free or at least largely formed without play, so that they allow in contrast to the plain bearings a largely backlash-free movement of the plunger.
  • the plunger can thus be positioned particularly accurately during the positioning movement.
  • the bearings are designed in particular as cylindrical roller bearings, since this design is characterized by a high load rating and the typical permissible speeds are far from exhausted. Cylindrical roller bearings with a conical bore can also be adjusted without backlash.
  • the bearings may for example.
  • the intermediate drive preferably follows the movement of the plunger.
  • the bearing unit is particularly preferably resiliently mounted.
  • the resilient mounting can be designed as a hydraulic bearing, for example a (pretensioned) hydraulic cushion.
  • the hydraulic cushion can also be designed as a cutting impact damping, which emits hydraulic fluid at a predetermined strength in advance, acting force.
  • a cutting impact damping flows for damping the impinging force, for example. Hydraulic fluid from the prestressed hydraulic cushion in a collecting container.
  • the connecting rod is particularly preferably resiliently mounted in the plunger.
  • the connecting rod is particularly preferably resiliently mounted in the plunger.
  • a biased hydraulic cushion for this purpose, according to the storage of the storage unit also be provided a biased hydraulic cushion.
  • This resilient bearing between the connecting rod and the plunger is also particularly preferably designed as an overload protection.
  • the resilient bearings of the bearing unit and the connecting rod in the plunger thus together form a system of springs connected in parallel, whose rigidity is matched to one another such that the rigidity of the additional drive is less than the rigidity of the drive unit connected in the forming process.
  • Plain bearings are play-related due to the design.
  • the ram weight balance is a device that counteracts the weight of the ram (and the upper tool). Without counterbalance, gravity causes a mid-point shift in the slide bearings of the drive unit, that is, the shafts contact the slide bearings in the direction of gravity, that is, counter to the process force.
  • a tensioning device for clamping the intermediate drive is arranged against the main drive unit according to a development of the invention.
  • the tensioning device can be arranged as an alternative or in addition to the ram weight balance.
  • the tensioning device displaces the intermediate drive or at least the intermediate drive shaft against the main drive unit or at least against the drive shaft of the main drive unit.
  • the bearing of the intermediate drive shaft is preferably free of play via roller bearings or largely free of play and is designed as a separate shaft, by this, for example.
  • Vertical offset of the entire intermediate drive shaft against the structure of the press and thus against a, sliding bearings, game-driven main drive unit the waves in the slide bearings are pressed against the contact surface of the slide bearing in the direction of the process force.
  • a stroke (as a result of play) in the plain bearings during force build-up is reliably prevented.
  • the tensioning device can be designed, for example, as a wedge system.
  • the wedge system can be arranged, in particular, on the bearing units of the intermediate drive shaft and designed such that the bearing units with the intermediate drive shaft are displaced against the main drive unit.
  • the intermediate drive can - as stated - be performed with an eccentric guide unit and a toggle mechanism or a connecting rod.
  • the intermediate drive as Spindelhubantrieb in which the motor unit / s with the separate intermediate drive shaft via one or more spindle gear causes the movement of the plunger or as servohydraulischer drive, in which the motor unit / s with the separate intermediate drive shaft one or more designed as a gear hydraulic cylinder To cause movement of the plunger, be formed.
  • the advantages of the servohydraulic drive largely correspond to those of the screw jack drive.
  • the hydraulics have a high energy density and thus take up little space.
  • the synchronization provides that the intermediate drive after engagement of the main drive unit, i. the drive motor of the main drive unit, the setpoint curve of the main drive unit follows.
  • the setpoint curve for the intermediate drive in particular the jerk when engaging the main drive unit, when retracting the press, for example, metrologically recorded from the isolated movement of the main drive unit.
  • the setpoint curve is understood to be the movement of the ram travel over time (also referred to below as the travel-time curve).
  • the setpoint curve is understood in particular to be a path-time curve measured from the actual curve of the main drive unit.
  • the synchronized position-controlled intermediate drive thus optimally travels the same path-time curve with the plunger as the main drive unit, simultaneously with the main drive unit.
  • the intermediate drive actively transmits a force to the ram and is not only dragged along by the main drive.
  • the synchronization thus takes place, for example, such that the intermediate drive follows the setpoint curve of the main drive unit according to the master-slave principle after engagement of the main drive unit, wherein in particular the main drive unit acts as a "master” and the position-controlled intermediate drive as a "slave". That is, the main drive unit (master) specifies a path-time curve before, the position-controlled intermediate drive (slave) moves at least in sections, the same path-time curve at the same time.
  • the passage through sections means that the setpoint curve predefined by the main drive unit is traversed by the intermediate drive, at least during the periods in which the main drive unit applies a force to the ram.
  • the synchronization of the main drive and the intermediate drive is particularly preferably carried out by means of a control unit, which carries out, for example, an electronic control of the position-controlled drive motor of the intermediate drive.
  • the intermediate drive can be correspondingly controlled via a rotary encoder of a servomotor of the intermediate drive.
  • the setpoint curve of the main drive is also recorded, wherein the synchronization of the two drives is performed on the basis of the recorded setpoint curve.
  • the recording of the setpoint curve of the main drive can take place in a particularly advantageous manner by means of a measuring device, which is, for example, coupled to the control unit.
  • the plunger is, for example, detected from a position outside the top dead center by engaging the main drive.
  • the setpoint curve arises from the superimposition of the kinematics of the uninterrupted flow and the recording.
  • the resulting setpoint curve in particular the jerk during engagement, is then traced by the intermediate drive in order to achieve a synchronous drive, since a entrainment of the driveless intermediate drive can lead to an undesirable locking of the drive, especially at the top and bottom dead center.
  • the setpoint curve can, moreover, be stored, for example, in the control unit and can be re-recorded as often as desired, in order, for example, to record again. Wear in the clutch and brake account.
  • the intermediate drive in this case can also follow the (present) setpoint curve of the main drive unit, but advantageously its own For example, passes through predetermined path-time curve. This can be done without the engagement jerk of the main drive.
  • the main drive unit can be used without the intermediate drive to drive the plunger.
  • the hydraulic pad can be emptied at the intermediate drive, so that the intermediate drive has sufficient clearance for free running.
  • the forming device and the control method offer a particularly high flexibility in press use and at the same time the possibility to minimize the energy consumption of the press accordingly or to adapt to the pressing situation.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a device of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). such as As a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit can be performed. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • FIG. 1 shows a formed as a mechanical press 1 forming device with a press frame 2 and a main drive unit 3.
  • the main drive unit 3 has a drive motor with a flywheel (not shown here) and a central drive shaft 4, which is connected to a single eccentric guide unit 5 is. Between the drive motor with flywheel and the drive shaft 4, a clutch (not shown here) for engaging and disengaging the drive motor with flywheel from the drive shaft 4 is arranged.
  • the eccentric guide unit 5 is connected via push rods (not shown here) with two toggle lever arms 7, 8 of a toggle mechanism 6.
  • each push rod is movably mounted with a first end in the eccentric guide unit 5 and with a second end opposite the first end via a connecting axis 12 in a sliding guide 13, which is arranged in each case in a first lever arm 10a, 11a.
  • Each toggle lever arm 7, 8 comprises the first lever arm 10a, 10b with the sliding guide 13 for the connecting shaft 12 and a second lever arm 10b, 11b which is connected via a pivot joint 14 with the first lever arm 10a, 11a.
  • the second lever arm 10b, 11b is movably connected to the plunger 16 via a plunger connection 15.
  • the first lever arm 10a, 10b is also formed cranked and both toggle lever arms 7,8 are each mounted on the first lever arm 10a, 11a attacking central bearing unit 18 on the press frame 2.
  • the plunger 16 and the press table 17 may be connected to a press tool (not shown here), wherein, for example, an upper tool (not shown here) on the plunger 16 and a lower tool (not shown here) are arranged on the press table 17.
  • the workpiece to be machined (not shown here) is arranged between the upper and lower tool and processed during the movement of the plunger 16.
  • the plunger 16 is also mounted in a linear guide (not shown here) in the press frame 2.
  • the pivot joints 14 between the first and second lever arms 10a, 10b, 11a, 11b, the plunger joints 15 and the central bearing unit 18 are designed as plain bearings in order to transmit the high forces of the drive unit 4 on the plunger 16 can.
  • an intermediate drive 19 is arranged in the vertical direction V (shown by an arrow) below the eccentric guide unit 5 and in the horizontal direction H (shown by an arrow) between the toggle lever arms 7, 8, an intermediate drive 19 is arranged.
  • the intermediate drive 19 is designed as an eccentric drive with a position-controlled drive motor.
  • a screw jack with a position-controlled drive motor could be provided as an intermediate drive 19.
  • FIG. 2 schematically shows a section of the intermediate drive 19 in a perspective view Fig. 1
  • the intermediate drive 19 has an intermediate drive shaft 20 which is rotatably mounted on two bearing units 21.
  • the bearing units 21 each comprise a roller bearing 21c arranged on the intermediate drive shaft 20, in order to enable play-free mounting and thus a particularly precise motion guidance of the plunger 16.
  • the bearing units 21 are connected to the press frame 2.
  • an intermediate drive gear 22 is arranged, which has a connecting rod 23 with shaft 23 a for connection to a pressure point 26.
  • the intermediate drive gear 22 comprises a rolling bearing 25 with an eccentric receiving unit 30 arranged in the rolling bearing 25.
  • the eccentric receiving unit 30 is connected to the intermediate drive shaft 20. This extends here through the eccentric guide unit 30 to both bearing units 21.
  • a position-controlled motor (not shown here), such as, for example, a servo motor, connected to the intermediate drive shaft 20.
  • the connecting rod 23 is rotatably connected via its shaft 23 a to the pressure point 26.
  • a two rolling bearings 29 comprehensive pivot bearing 24 is formed.
  • the pressure point 26 is coupled to the plunger 16.
  • a clamping device 32 is arranged for bracing the intermediate drive 19 against the main drive unit 3.
  • the tensioning device 32 is designed as a wedge system for moving the intermediate drive in the vertical direction to the main drive unit.
  • Fig. 3 schematically shows in a cross section of the cutout of the intermediate drive Fig. 2 ,
  • bearing units 21 with intermediate drive shaft 20 the intermediate drive gear 22 with connecting rod 23, shaft 23a, roller bearing 25, eccentric guide unit 30 and connected via the pivot bearing 24 with the shaft 23 pressure point 26 with plunger 16th
  • the bearing units 21 are formed similarly to the intermediate drive gear 22 and have a receiving ring 21 a with shank 21 b and a rolling bearing 21 c designed to support the intermediate drive shaft 20.
  • the storage units 21 are also spring-mounted in the vertical direction V.
  • the free ends of the shafts 21b are formed as a piston 21d, which are mounted in a cylindrical receptacle 27, wherein in each case a hydraulic pad 28 is provided as a spring.
  • the hydraulic pad 28 is designed as a cutting impact damping, for example, to absorb and cushion the occurring during the coupling of the drive unit 4 or the penetration of the plunger 16 during cutting movements high forces. While in a hydraulic overload protection the squirting hydraulic fluid must be pumped back in the idle state of the forming device 1, the cutting impact damping 31 is designed such that the exiting hydraulic fluid is automatically and promptly returned after discharge.
  • the pivot bearing 24 is formed at the lower end of the shaft 23a in the horizontal direction H outwardly extending rotary shaft portions 23b, on each of which a rolling bearing 29, the pressure point 26 is rotatably mounted.
  • the pressure point 26 is in turn resiliently mounted in the plunger 16 in the vertical direction V and has for this purpose at its free end a piston mold 26a, which is mounted hydraulically in a cylinder receptacle 16a in the plunger 16.
  • the hydraulic storage is also carried out via a hydraulic pad 31, which is designed as an overload protection.
  • the intermediate drive 19 takes over the positioning movement of the plunger 16. That is, the intermediate drive 19 moves the plunger 16 with the upper tool in a precisely predetermined position, for example.
  • the drive motor with flywheel is coupled to the drive shaft 4, so that the force of the drive motor with the flywheel via the eccentric guide unit 5 and the toggle mechanism 6 are used for forming the workpiece.
  • the drive motor can be coupled out and the intermediate drive 19 lifts the plunger 16 with the upper tool with a positioning movement in an open position.
  • the workpiece can be processed otherwise or it is removed from the press.
  • this can be removed from the forming device and a new workpiece can be inserted.
  • the intermediate drive also makes it possible, for example, to set up the ram on the workpiece and to hold it in the mounted position in order to produce a bond to the workpiece or several workpieces with a low work force, for example. If particularly high manpower is required for the second machining of the workpiece, the main drive can be coupled in for this purpose.
  • the plunger 16 can be positioned particularly accurately. Further, since the bearing 21 of the intermediate drive 19 and the connecting rod 26 does not have to withstand high Umformlasten and therefore may have rolling bearings, the plunger 16 is movable approximately free of play, whereby the precision of the movement is significantly improved.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem Stößel, der in wenigstens einer vorgegebenen Richtung hin und her bewegbar ist. Um eine Presse bereitzustellen, mit der Umformarbeiten besonders exakt und effizient ausgeführt werden können, ist vorgesehen, dass die Presse eine Hauptantriebseinheit (3) zum Antrieb des Stößels (16), die einen einkuppelbaren nicht positionsgeregelten Antriebsmotor mit einer Schwungmasse und eine Antriebswelle (4) mit einer exzentrischen Führungseinheit (5) aufweist, ein Getriebe, das mit der exzentrischen Führungseinheit (5) und dem Stößel (16) verbunden ist, und einen positionsgeregelten Zwischenantrieb (19) mit einer separaten Zwischenantriebswelle (20), der mit dem Stößel (16) verbunden und zum Erzeugen einer Positionierbewegung des Stößels (16) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung mit einem Stößel zum Bearbeiten von Werkstücken, aufweisend eine mit dem Stößel verbundene Hauptantriebseinheit und einen Zwischenantrieb zum Bewegen des Stößels. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer entsprechenden Umformvorrichtung.
  • Vorrichtungen zum Umformen, Trennen und Fügen von Werkstücken, beispielsweise Blechen oder Schmiedestücken, sind bekannt. So werden hierfür bspw. Exzenterpressen oder Kniehebelpressen verwendet.
  • Bei derartigen Umformvorrichtungen werden für eine Positionierung des Stößels in einer vorgegebenen Position entlang seiner Bewegungsbahn Servomotoren als Antriebsmotor in der Antriebseinheit eingesetzt.
  • Aus der DE 102005001878 B3 ist zudem eine Servopresse mit Kniehebelgetriebe bekannt, die neben einem positionsgeregelten Hauptantrieb zusätzlich einen positionsgeregelten Zwischenantrieb aufweist, der den Stößel zur Vergrößerung des Stößelhubs in einem oberen Bewegungsbereich antreibt, in dem die Kniehebelarme einen spitzen Winkel bilden und aus dem sie sich aus eigenem Antrieb nicht herausbewegen können. Aufgrund dessen, dass die Anforderungen an die zu verarbeitenden Werkstücke immer weiter steigen, besteht ein hoher Bedarf an Umformvorrichtungen, die eine besonders hohe Umformqualität und zusätzliche Arbeitsschritte am umzuformenden Werkstück in der Schließ- und Öffnungsbewegung des Stößels ermöglichen. Hierfür ist es notwendig, dass die Führung des Pressenstößels und die Kraftübertragung der Antriebseinheit auf den Pressenstößel weiter verbessert werden.
  • Ein weiterer wichtiger Aspekt moderner Umformvorrichtung ist deren Effizienzsteigerung, um sowohl die Betriebskosten als auch die Stückkosten für die auf der Umformvorrichtung herzustellenden Werkstücke abzusenken.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Umformvorrichtung bereitzustellen, mit der besonders effizient eine hohe Umformqualität eines Werkstückes und zusätzliche Arbeitsschritte am umzuformenden Werkstück in der Schließ- und Öffnungsbewegung des Stößels ermöglicht werden. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren für eine entsprechende Umformvorrichtung bereitzustellen.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Umformvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. 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.
  • Die erfinderische Umformvorrichtung weist einen Stößel auf, der in wenigstens eine vorgegebene Richtung hin und her bewegbar ist und eine Hauptantriebseinheit zum Antrieb des Stößels, die einen einkuppelbaren, nicht positionsgeregelten Antriebsmotor mit einer Schwungmasse, eine Antriebswelle mit einer exzentrischen Führungseinheit und ein Getriebe, das mit der exzentrischen Führungseinheit und dem Stößel verbunden ist und einen positionsgeregelten Zwischenantrieb, der mit dem Stößel verbunden ist, eine separate Zwischenantriebswelle umfasst und zum Erzeugen eine Positionierbewegung des Stößels ausgebildet ist.
  • Mittels des Zwischenantriebes wird somit ein zum Hauptantrieb parallel geschaltetes Antriebssystem bereitgestellt, das ein im Verhältnis zum Hauptantrieb geringes Antriebsmoment aufweist und eine exakte Positionierung des Stößels in einer vorgegebenen Position bei besonders geringem Energieaufwand ermöglicht. Zudem wird durch die Entkopplung der Antriebe auf zwei separate Antriebssysteme und insbesondere zwei unabhängig voneinander angetriebene, separate Antriebswellen eine besonders hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
  • Die beiden Antriebe, nämlich die Hauptantriebseinheit und der positionsgeregelte Zwischenantrieb, sind nur über den Stößel miteinander verbunden und nicht über eine direkte getriebetechnische Verbindung. D.h., abgesehen von der Kopplung über den Stößel sind die Hauptantriebseinheit und der positionsgeregelte Zwischenantrieb mechanisch separat voneinander ausgebildet. Im Betrieb können die beiden Antriebe synchron gefahren werden. Dabei erfolgt die Synchronisation der Hauptantriebseinheit und des Zwischenantriebes bspw. mittels einer elektronischen Steuerung. Diese kann eine Reglereinheit umfassen, mit der insbesondere der positionsgeregelte Zwischenantrieb regelbar ist. Dabei können die Hauptantriebseinheit als "Master" und der positionsgeregelte Zwischenantrieb als "Slave" fungieren. Diese Konstruktion und Steuerung sorgt bspw. bei der Inbetriebnahme der Presse sowie im Fall von Defekten im Antrieb für einen Schutz vor mechanischer Beschädigung.
  • Unter einer Umformvorrichtung werden neben Vorrichtungen zum Umformen auch Vorrichtungen mit Stößel zum Trennen und Fügen von Werkstücken, insbesondere Blechen oder Schmiedestücken, verstanden. Dementsprechend kann unter der am Werkstück verrichteten Arbeit ein Umformen, Trennen oder Fügen verstanden werden. D.h., unter dem Ausdruck Umformen wird neben dem verändern der Form eines Werkstückes auch das Trennen eines Werkstückes oder Fügen von Werkstücken verstanden. Erfindungsgemäße Umformvorrichtungen sind vorzugsweise mechanische Pressen.
  • Die Umformvorrichtung weist mindestens einen Stößel auf, kann ggf. aber auch mehrere Stößel zum Bearbeiten von Werkstücken umfassen. Dabei können nur einzelne Stößel oder alle Stößel jeweils mit dem Hauptantrieb und/oder dem Zwischenantrieb gekoppelt sein.
  • Unter dem Ausdruck "Stößel" werden im Sinne der Erfindung auch Stößel mit entsprechendem Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstückes verstanden.
  • Positionsgeregelte Antriebseinheiten weisen, wie bereits erwähnt, den besonderen Vorteil auf, dass mit ihnen eine exakte Bewegungssteuerung des Stößels im Vergleich zum so genannten Nachlaufweg des Stößels, der bei nicht positionsgesteuerten Antriebseinheiten auftritt, möglich ist. Eine positionsgesteuerte Antriebseinheit ermöglicht somit, den Stößel in einer vorgegebenen exakten Position entlang seiner Bewegungsbahn anzuhalten (Positionieren) und ggf. in dieser Position zu halten. Da aufgrund der notwendigen Presskraft zum Umformen eines Werkstückes positionsgeregelte Antriebseinheiten mechanischer Pressen entsprechend groß ausgelegt sein müssen und einen hohen Energiebedarf aufweisen, ist der wirtschaftliche Betrieb von mechanischen Pressen mit derartigen Hauptantriebseinheiten schwierig.
  • Nicht positionsgeregelte Antriebseinheiten, beispielsweise übliche gegebenenfalls frequenzgeregelte Elektromotoren mit Schwungmasse, sind dagegen energetisch deutlich günstiger, da die Bewegungsenergie kinetisch in der Schwungmasse gespeichert wird. Nicht positionsgeregelte Antriebseinheiten ermöglichen jedoch kein Anhalten des Stößels in einer vorgegebenen, exakten Position, da sie -wie oben erwähnt- einen Nachlaufweg aufweisen.
  • Der positionsgeregelte Zwischenantrieb kann insbesondere einen oder mehrere Servomotoren, Asynchronmotoren, Synchronmotoren, Gleichstrommotoren oder Torquemotoren umfassen.
  • Unter der Positionierbewegung des Stößels wird eine durch den Zwischenantrieb erzeugte Bewegung des Stößels entlang eines Abschnittes seiner Bewegungsbahn ggf. mit einem Anhalten des Stößels in eine vorgegebene exakte Position verstanden. Unter der Bewegungsbahn des Stößels wird die durch den Hauptantrieb bedienbare Bewegungsbahn des Stößels verstanden. Der Zwischenantrieb ist nicht für eine Vergrößerung der Bewegungsbahn, bspw. des Stößelhubs ausgebildet, sondern insbesondere für eine besonders exakte Positionierbarkeit des Stößels entlang der durch den Hauptantrieb ermöglichten Bewegungsbahn.
  • Die Positionierbewegung kann entlang einer Öffnungsbewegung und/oder einer Schließbewegung des Stößels erfolgen. Auch kann die Positionierbewegung des Stößels entlang einer Arbeitsbewegung erfolgen, wobei in diesem Fall eine auf den Stößel aufgebrachte Arbeitskraft ausschließlich durch den Zwischenantrieb erzeugt wird.
  • Unter der Arbeitsbewegung des Stößels wird der Bewegungsabschnitt entlang seiner Bewegungsbahn verstanden, in dem der Stößel (ggf. mit seinem Werkzeug) auf ein zu verarbeitendes Werkstück einwirkt.
  • Die Öffnungsbewegung ist der Bewegungsabschnitt entlang seiner Bewegungsbahn, bei dem der Stößel nach der Arbeitsbewegung von dem Werkstück weggeführt, bspw. angehoben wird, während die Schließbewegung der Bewegungsabschnitt des Stößels ist, mit dem der Stößel an das Werkstück geführt, bspw. abgesenkt wird.
  • In einer geöffneten Position (entlang der Bewegungsbahn der Öffnungsbewegung und/oder der Schließbewegung) kann die Umformvorrichtung mit einem neuen Werkstück beladen oder es können bspw. weitere Arbeitsvorgänge an dem in der Umformvorrichtung vorhandenen Werkstück durchgeführt werden.
  • Die vorgegebene Bewegungsrichtung kann bei gattungsgemäßer Umformvorrichtung eine Vertikalrichtung sein, sodass der Stößel vertikal auf und ab bewegt wird.
  • Die Hauptantriebseinheit weist mindestens einen Antriebsmotor mit Schwungmasse auf, die auf eine Antriebswelle wirken. Alternativ kann der Hauptantrieb jedoch auch mehrere gleiche bzw. gleichartige Antriebswellen mit einem oder mehreren gleichen oder gleichartigen Antrieben mit Schwungmasse umfassen.
  • Der Antriebsmotor kann bspw. ein herkömmlicher Elektromotor mit entsprechender bekannter Schwungscheibe, bspw. einem Schwungrad sein. Zwischen dem Antriebsmotor mit Schwungmasse ist eine ebenfalls weitestgehend bekannte Kupplung zum Ein- und Auskuppeln des Antriebsmotors mit Schwungmasse angeordnet sowie eine ebenfalls weitestgehend bekannte Bremse zum Abbremsen des Hauptantriebes bevorzugt mittels Reibung.
  • Der Antriebsmotor und/oder die Schwungmasse sind mit der Antriebswelle über eine Kupplung verbunden, um diese anzutreiben. Unter einkuppelbar wird somit das Herstellen einer Kraft übertragenden Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Antriebsmotor mit Schwungmasse verstanden. Hierdurch ist es möglich, bei bestimmten Bewegungen des Stößels, bspw. bei einer Arbeitsbewegung, bei der hohe Arbeitskräfte notwendig sind, und/oder bei der Öffnungsbewegung ohne exakte Positionierung des Stößels, den Antriebsmotor mit Schwungmasse mit der Antriebswelle zu koppeln bzw. zu entkoppeln und zu bremsen, um die Kraft der Hauptantriebseinheit und der Schwungmasse über das Getriebe auf den Stößel zu übertragen. Die Schwungmasse mit Antriebsmotor bleibt bei der Öffnungsbewegung des Stößels bevorzugt eingekuppelt, um die eigene Strecklage mit dem Hauptantrieb überwinden zu können. Sofern nach der Arbeitsbewegung keine Positionierbewegung notwendig ist, wird die Schwungmasse mit Antriebsmotor also erst kurz nach dem oberen Totpunkt des Stößels ausgekuppelt.
  • Im ausgekoppelten Zustand ist die vorhandene Bewegungsenergie in der Schwungmasse kinetisch gespeichert und die Antriebswelle dreht sich mit Nenndrehzahl bzw. lädt die Schwungmasse. Während der Antriebsmotor mit Schwungmasse von der Antriebswelle getrennt ist, wird die Bewegung des Stößels über den Zusatzantrieb erzeugt. Da dieser jedoch nur die Masse des Stößels bewegen muss und gegen den Widerstand des Kniehebelgetriebes und der exzentrischen Führung arbeitet, ist die zum Bewegen des Stößels aufzubringende Kraft des Zwischenantriebs deutlich geringer.
  • Die Ausführung dieses zweiteiligen Antriebes für eine Umformvorrichtung mit einer Hauptantriebseinheit und einem Zwischenantrieb eignet sich insbesondere für Pressen mit einer Presskraft ab 400 t. Die vom Stößel durchlaufbare Hubhöhe ist dabei von der Hauptantriebseinheit und dem Getriebe vorgegeben.
  • Zum Übertragen der von dem Antriebsmotor der Antriebseinheit erzeugten Kraft ist das Getriebe zwischen der exzentrischen Führungseinheit und dem Stößel vorgesehen.
  • Das Getriebe kann bevorzugt als Pleuel ausgebildet sein, der die exzentrische Führungseinheit umfasst und mit dem Stößel, bspw. über einen Druckpunkt, gekoppelt ist.
  • Besonders bevorzugt ist das Getriebe als Kniehebelgetriebe mit mindestens zwei Kniehebelgetriebearmen ausgebildet. Diese Verbindungsvorrichtung zwischen den Kniehebelarmen und der exzentrischen Führungseinheit weist vorzugsweise jeweils eine Schubstange auf, die mit einem ersten Ende mit der exzentrischen Führungseinheit und mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende mit einem oberen Hebelarm eines Kniehebelarmes verbunden ist.
  • Weiter kann die Schubstange bspw. in einer Führung am Pressengestell (Ständerführung) und/oder einer Kulissenführung im oberen Hebelarm des Kniehebelarmes gelagert sein. Hierbei können die Schubstangen vorzugsweise mit einer einzelnen exzentrischen Führungseinheit verbunden sein, die an einer (ggf. einzelnen) Antriebswelle angeordnet ist. Diese wird wiederum von einem oder mehreren Antriebsmotoren mit Schwungmasse angetrieben.
  • Das Kniehebelgetriebe weist vorzugsweise mindestens zwei Kniehebelarme auf, die mit einem unteren Ende mit dem Stößel verbunden und mit einem oberen Ende mit der Schubstange gekoppelt sind. Jeder Kniehebelarm kann - wie bereits oben angedeutet - zwei Hebelarme, bspw. einen oberen und einen unteren Hebelarm, aufweisen. Einer oder beide Hebelarme können gekröpft ausgebildet sein. Zudem kann jeder Kniehebelarm an einer zentralen Lagerachse drehbar gelagert sein. Die zentrale Lagerachse ist bspw. mit dem Pressengestell verbunden und kann im oberen Hebelarm angreifen. Die Kniehebelarme sind vorzugsweise spiegelbildlich um eine die Antriebswelle schneidende, vertikale Mittelachse angeordnet.
  • Bei dieser Ausführung können unter der exzentrischen Führungseinheit an der Antriebswelle angeordnete Verbindungselemente verstanden werden, die über jeweils eine Schubstange mit jeweils einem Kniehebelarm in Verbindung stehen und exzentrisch, d.h. außermittig an der Antriebswelle angeordnet sind.
  • Diese Ausbildung der exzentrischen Führungseinheit und der Kniehebelarme ermöglicht in besonders günstiger Weise den Einsatz einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Presse mit einer einzelnen angetriebenen Antriebswelle und einer einzelnen exzentrischen Führungseinheit, die mit beiden Kniehebelarmen und der Antriebswelle verbunden ist. Diese Ausführungsform gewährleistet auf besonders einfache Weise eine synchrone Kniehebelarmbewegung und somit auch die präzise Bewegung des Stößels.
  • Die Hauptantriebseinheit mit exzentrischer Führungseinheit, Kniehebelkinematik und Stößelverbindung ist somit insbesondere entsprechend der DE 2014 111 683.6 ausgebildet nur ohne positionsgeregelten Antriebsmotor in der Hauptantriebseinheit.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Zwischenantrieb zwischen der Antriebseinheit und dem Stößel und zwischen den Kniehebelarmen des Kniehebelgetriebes angeordnet. So kann der Zusatzantrieb bspw. in Vertikalrichtung unterhalb der Antriebseinheit und oberhalb des Stößels und - bei sich in weitestgehend in Vertikalrichtung erstreckenden Kniehebelarmen - in Horizontalrichtung zwischen den Kniehebelarmen angeordnet sein. Der Zwischenantrieb ist bspw. im Bereich einer vertikalen Mittelachse der Presse positioniert. Durch diese vorteilhafte Anordnung des Zwischenantriebes ist eine besonders kompakte Bauweise der Presse möglich.
  • Besonders bevorzugt weist der Zwischenantrieb einen mit der Zwischenantriebswelle verbundenen positionsgeregelten Antriebsmotor und eine exzentrische Führungseinheit auf, die über ein Zwischenantriebsgetriebe, insbesondere ein Zwischenkniehebelgetriebe oder einem Zwischenantriebspleuel, mit dem Stößel verbunden ist.
  • Die Zwischenantriebswelle ist vorzugsweise nicht entkuppelbar mit dem positionsgeregelten Antriebsmotor verbunden. D.h., im Gegensatz zur Hauptantriebseinheit ist der Zwischenantrieb dauerhaft mit der Zwischenantriebswelle verbunden. Der Zwischenantrieb ist somit auch ohne Schwungmasse ausgebildet.
  • Der Zusatzantrieb ist dazu ausgebildet, den Stößel alleine anzutreiben bzw. zu bremsen, der Bewegung des Stößels ohne eine Kraft auf den Stößel aufzubringen zu folgen und/oder zusätzlich zum Hauptantrieb eine Kraft auf den Stößel aufzubringen, d.h., das zur Verfügung stehende Moment des Zwischenantriebs kann die resultierende Presskraft des Hauptantriebs ergänzen.
  • Unter einer Zwischenantriebswelle wird eine von einem Antriebsmotor des Zwischenantriebes angetriebene Antriebswelle verstanden, die separat zur Antriebswelle der Hauptantriebseinheit ausgebildet ist.
  • Die Zwischenantriebswelle ist somit baulich getrennt von der Antriebswelle des Hauptantriebes ausgebildet und kann insbesondere parallel zu der Antriebswelle des Hauptantriebs angeordnet sein.
  • Das Zwischenkniehebelgetriebe oder der Zwischenantriebspleuel können entsprechend dem oben beschrieben Kniehebelgetriebe bzw. Pleuel der Hauptantriebseinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise sind das Getriebe des Hauptantriebes als Kniehebelgetriebe und das Getriebe des Zwischenantriebes als Pleuel ausgebildet.
  • Die Lagerung der Zwischenantriebswelle kann an einer Lagereinheit erfolgen. Besonders bevorzugt weist der Zwischenantrieb jedoch zwei Lagereinheiten zum Lagern der Zwischenantriebswelle auf, wodurch die Präzision der Stößelbewegung bei der Schließ- und Positionsbewegung weiter verbessert wird. Jede Lagereinheit kann bspw. mit einem Gestell der Umformvorrichtung verbunden sein.
  • Um die hohen Kräfte der Hauptantriebseinheit sicher übertragen zu können, sind zumindest die Lager der Hauptantriebseinheit, der exzentrischen Führungseinheit und des Kniehebelgetriebes als Gleitlager ausgeführt. Dementsprechend können auch die wenigen Lager des Zwischenantriebes zumindest teilweise als Gleitlager ausgeführt sein.
  • Um jedoch die Positioniergenauigkeit des Stößels weiter zu verbessern, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Lager des Zwischenantriebes, insbesondere der Zwischenantriebswelle und/oder eines Zwischengetriebes, wälzgelagert sind. Die Wälzlager sind spielfrei oder zumindest weitestgehend spielfrei ausbildbar, so dass sie im Gegensatz zu den Gleitlagern eine weitestgehend spielfreie Bewegung des Stößels ermöglichen. Der Stößel kann somit bei der Positionierbewegung besonders exakt positioniert werden. Die Wälzlager sind insbesondere als Zylinderrollenlager ausgebildet, da diese Bauart sich durch eine hohe Tragzahl auszeichnet und die typischen zulässigen Drehzahlen bei Weitem nicht ausgeschöpft werden. Zylinderrollenlager mit konischer Bohrung lassen sich zudem spielfrei einstellen. Alternativ können die Wälzlager bspw. auch als Schrägkugellager ausgebildet sein, die bei geringerer Tragzahl besonders einfach spielfrei einstellbar sind.
  • Wie bereits oben erwähnt, folgt der Zwischenantrieb vorzugsweise der Bewegung des Stößels. Damit auf den Zwischenantrieb wirkende, von der Hauptantriebseinheit kommende Kräfte den Zwischenantrieb nicht beschädigen, ist die Lagereinheit besonders bevorzugt federnd gelagert. Die federnde Lagerung kann als Hydrauliklagerung, bspw. ein (vorgespanntes) Hydraulikkissen umfassend, ausgebildet sein.
  • Das Hydraulikkissen kann zudem als Schnittschlagdämpfung ausgebildet sein, die bei einer vorab in ihrer Stärke bestimmten, wirkenden Kraft Hydraulikflüssigkeit abgibt. Bei der Schnittschlagdämpfung fließt zur Dämpfung der auftreffenden Kraft bspw. Hydraulikflüssigkeit aus dem vorgespannten hydraulischen Kissen in einen Auffangbehälter ein.
  • Sobald eine Entlastung der Schnittschlagdämpfung erfolgt, wird die ausgeleitete Flüssigkeit umgehend und voll automatisiert zurück in das Hydraulikkissen geführt und es wird wieder eine Vorspannung im Hydraulikkissen erzeugt.
  • Zusätzlich oder ergänzend ist besonders bevorzugt auch der Pleuel im Stößel federnd gelagert. Hierfür kann entsprechend der Lagerung der Lagereinheit ebenfalls ein vorgespanntes Hydraulikkissen vorgesehen sein. Diese federnde Lagerung zwischen dem Pleuel und dem Stößel ist zudem besonders bevorzugt als Überlastsicherung ausgebildet.
  • Die federnden Lagerungen der Lagereinheit und des Pleuels im Stößel bilden somit gemeinsam ein System aus parallel geschalteten Federn, dessen Steifigkeit so aufeinander abgestimmt ist, dass die Steifigkeit des Zusatzantriebes geringer ist, als die Steifigkeit der im Umformprozess zugeschalteten Antriebseinheit.
  • Gleitlager sind bauartbedingt spielbehaftet. Um ein Spiel in der Bewegung der Gleitlager zu minimieren, ist es bekannt, einen Stößelgewichtsausgleich einzusetzen. Beim Stößelgewichtsausgleich handelt es sich um eine Einrichtung, die der Gewichtskraft des Stößels (und des Oberwerkzeugs) entgegenwirkt. Ohne Gewichtsausgleich bewirkt die Schwerkraft eine Mittelpunktsverschiebung in den Gleitlagern der Antriebseinheit, d.h., die Wellen liegen in der Richtung der Schwerkraft, also entgegen der Prozesskraft, in den Gleitlagern an.
  • Mit dem Kraftaufbau, der der Schwerkraft entgegenwirkt, verschiebt sich die Welle im Gleitlager bis an die gegenüberliegende Anlagefläche. Der Hub im Gleitlager ist hierbei fast so groß wie das Lagerspiel und führt zu Schlägen in der Lagerung. Dieser Gewichtsausgleich hat zum Ziel, diese Schläge zu unterbinden, indem der Stößel inkl. Werkzeug und den wirksamen Antriebskomponenten bereits in der kraftlosen Schließbewegung nach oben gezogen wird. Hierfür sind große Pneumatikzylinder als Lösung bekannt.
  • Um das Lagerspiel in den Gleitlagern, insbesondere des Hauptantriebes, zu minimieren, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Spannvorrichtung zum Verspannen des Zwischenantriebes gegen die Hauptantriebseinheit angeordnet. Die Spannvorrichtung kann alternativ oder ergänzend zum Stößelgewichtsausgleich angeordnet sein.
  • Die Spannvorrichtung verschiebt den Zwischenantrieb oder zumindest die Zwischenantriebswelle gegen die Hauptantriebseinheit oder zumindest gegen die Antriebswelle der Hauptantriebseinheit.
  • Da die Lagerung der Zwischenantriebswelle vorzugsweise über Wälzlager spielfrei oder weitgehend spielfrei ist und als separate Welle ausgeführt ist, können durch diesen, bspw. vertikalen Versatz der gesamten Zwischenantriebswelle gegen die Struktur der Presse und damit auch gegen eine, Gleitlager aufweisende, spielbehaftete Hauptantriebseinheit die Wellen in den Gleitlagern gegen die Anlagefläche der Gleitlager in Richtung der Prozesskraft gedrückt werden. Dadurch wird ein Hub (infolge Spiel) in den Gleitlagern beim Kraftaufbau sicher verhindert.
  • Die Spannvorrichtung kann bspw. als Keilsystem ausgebildet sein. Das Keilsystem ist insbesondere an den Lagereinheiten der Zwischenantriebswelle anordbar und so ausgebildet, dass die Lagereinheiten mit der Zwischenantriebswelle gegen die Hauptantriebseinheit verschoben werden.
  • Der Zwischenantrieb kann - wie ausgeführt - mit einer exzentrischen Führungseinheit und einem Kniehebelgetriebe oder einem Pleuel ausgeführt werden. Alternativ kann der Zwischenantrieb als Spindelhubantrieb, bei dem die Motoreneinheit/en mit der separaten Zwischenantriebswelle über ein oder mehrere Spindelgetriebe die Bewegung des Stößels bewirkt oder als servohydraulischer Antrieb, bei dem die Motoreneinheit/en mit der separaten Zwischenantriebswelle ein oder mehrere als Getriebe ausgebildeten Hydraulikzylinder die Bewegung des Stößels bewirken, ausgebildet sein.
  • Der besondere Vorteil des Spindelhubantriebs ist die gute Zugänglichkeit infolge einer Anordnung außen am Stößel, eine Reduzierung eines möglichen Winkelfehlers infolge größerer Führungslänge, der Einbau standardisierter Komponenten und der variable Hub im Gegensatz zu einem Exzenter ohne Hubverstellung.
  • Die Vorteile des servohydraulischen Antriebs entsprechen weitestgehend denen des Spindelhubantriebs. Zusätzlich weist die Hydraulik eine hohe Energiedichte auf und beansprucht somit wenig Bauraum.
  • Weiter wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Umformvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 erfolgt bei einer Umformvorrichtung, deren Hauptantriebseinheit und Zwischenantrieb nur über den Stößel mechanisch miteinander gekoppelten sind, eine Synchronisation der Hauptantriebseinheit und des Zwischenantriebes, wobei der Zwischenantrieb die Sollkurve der Hauptantriebseinheit zumindest abschnittsweise durchfährt.
  • Die Synchronisation sieht vor, dass der Zwischenantrieb nach dem Einkuppeln der Hauptantriebseinheit, d.h. des Antriebsmotors der Hauptantriebseinheit, der Sollkurve der Hauptantriebseinheit folgt. Hierbei wird die Sollkurve für den Zwischenantrieb, insbesondere der Ruck beim Einkuppeln der Hauptantriebseinheit, beim Einfahren der Presse bspw. messtechnisch aus der isolierten Bewegung der Hauptantriebseinheit aufgezeichnet.
  • Unter der Sollkurve wird die Bewegung des Stößelwegs über die Zeit (im Weiteren auch Weg-Zeit-Kurve) verstanden. Dabei wird unter der Sollkurve insbesondere eine aus der Istkurve der Hauptantriebseinheit ausgemessene Weg-Zeit-Kurve verstanden. Der synchronisierte positionsgeregelte Zwischenantrieb fährt optimalerweise somit die gleiche Weg-Zeit-Kurve mit dem Stößel wie die Hauptantriebseinheit und zwar gleichzeitig mit der Hauptantriebseinheit. Dabei überträgt der Zwischenantrieb aktiv eine Kraft auf den Stößel und wird nicht nur vom Hauptantrieb mitgeschleppt.
  • Die Synchronisation erfolgt somit bspw. derart, dass der Zwischenantrieb nach dem Einkuppeln der Hauptantriebseinheit der Sollkurve der Hauptantriebseinheit nach dem Master-Slave-Prinzip folgt, wobei insbesondere die Hauptantriebseinheit als "Master" und der positionsgeregelte Zwischenantrieb als "Slave" fungiert. D.h., die Hauptantriebseinheit (Master) gibt eine Weg-Zeit-Kurve vor, der positionsgeregelte Zwischenantrieb (Slave) fährt zumindest abschnittsweise die gleiche Weg-Zeit-Kurve gleichzeitig mit.
  • Unter dem abschnittsweisen Durchfahren wird verstanden, dass die von der Hauptantriebseinheit vorgegebene Sollkurve von dem Zwischenantrieb, zumindest in den Zeiträumen, in denen auch die Hauptantriebseinheit eine Kraft auf den Stößel aufbringt, durchfahren wird.
  • Die Synchronisation des Hauptantriebes und des Zwischenantriebes erfolgt besonders bevorzugt mittels einer Reglereinheit, die bspw. eine elektronische Regelung des positionsgeregelten Antriebsmotors des Zwischenantriebs vornimmt. So kann der Zwischenantrieb bspw. über einen Drehgeber eines Servomotors des Zwischenantriebes entsprechend angesteuert werden.
  • Besonders bevorzugt wird die Sollkurve des Hauptantriebes zudem aufgezeichnet, wobei die Synchronisation der beiden Antriebe auf Grundlage der aufgezeichneten Sollkurve durchgeführt wird. Die Aufzeichnung der Sollkurve des Hauptantriebes kann in besonders vorteilhafter Weise mittels einer Messeinrichtung erfolgen, die bspw. mit der Reglereinheit gekoppelt ist.
  • Für die Aufzeichnung wird der Stößel bspw. aus einer Position außerhalb des oberen Totpunktes durch Einkuppeln des Hauptantriebs erfasst. Die Sollkurve entsteht aus der Überlagerung der Kinematik des unterbrechungsfreien Durchlaufs und der Aufzeichnung.
  • Die so entstandene Sollkurve, insbesondere der Ruck beim Einkuppeln, wird dann vom Zwischenantrieb nachgefahren, um einen synchronen Antrieb zu erreichen, da ein Mitschleppen des antriebslosen Zwischenantriebs insbesondere im oberen und unteren Totpunkt zu einem unerwünschten Festfahren des Antriebs führen kann.
  • Die Sollkurve kann zudem bspw. in der Reglereinheit abgespeichert und beliebig häufig erneut aufgezeichnet werden, um z.B. Verschleiß in der Kupplung und Bremse Rechnung zu tragen.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, den Zwischenantrieb ohne die Hauptantriebseinheit zu fahren, wobei der Zwischenantrieb in diesem Fall ebenfalls der (vorliegenden) Sollkurve der Hauptantriebseinheit folgen kann, jedoch vorteilhafterweise eine eigene bspw. vorgegebene Weg-Zeit-Kurve durchfährt. Diese kann ohne den Einkuppelungs-Ruck des Hauptantriebs ausgeführt sein. Auch kann die Hauptantriebseinheit ohne den Zwischenantrieb zum Antrieb des Stößels verwendet werden. Um dabei das unerwünschte Festfahren des Zwischenantriebes zu vermeiden, können bspw. die Hydraulikkissen am Zwischenantrieb geleert werden, so dass der Zwischenantrieb ausreichen Spiel zum freien Mitlaufen hat. Insofern bieten die Umformvorrichtung und das Steuerungsverfahren eine besonders hohe Flexibilität beim Presseneinsatz und gleichzeitig die Möglichkeit, den Energieverbrauch der Presse entsprechend zu minimieren bzw. auf die Presssituation anzupassen.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block- oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardwareapparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparates) wie z. B. einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    schematisch in einer Ansicht eine Kniehebelpresse mit einem Zusatzantrieb und einem Stößel;
    Fig. 2
    schematisch in einer perspektivischen Darstellung eine Zwischenwellenlagerung des Zusatzantriebs aus Fig.1;
    Fig. 3
    schematisch im Querschnitt die Zwischenwellenlagerung aus Fig. 2;
  • Figur 1 zeigt eine als mechanische Presse 1 ausgebildete Umformvorrichtung mit einem Pressengestell 2 und einer Hauptantriebseinheit 3. Die Hauptantriebseinheit 3 weist einen Antriebsmotor mit einer Schwungmasse (hier nicht dargestellt) und einer zentralen Antriebswelle 4 auf, die mit einer einzelnen exzentrischen Führungseinheit 5 verbunden ist. Zwischen dem Antriebsmotor mit Schwungmasse und der Antriebswelle 4 ist eine Kupplung (hier nicht dargestellt) zum Ein- und Auskuppeln des Antriebsmotors mit Schwungmasse von der Antriebswelle 4 angeordnet.
  • Die exzentrische Führungseinheit 5 ist über Schubstangen (hier nicht dargestellt) mit zwei Kniehebelarmen 7, 8 eines Kniehebelgetriebes 6 verbunden. Hierfür ist jede Schubstange mit einem ersten Ende in der exzentrischen Führungseinheit 5 und mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende über eine Verbindungsachse 12 in einer Gleitführung 13 beweglich gelagert, die jeweils in einem ersten Hebelarm 10a, 11a angeordnet ist.
  • Weiter sind als Gleitführung ausgebildete Ständerführungen 9 angeordnet, in der jeweils eine der Schubstangen (hier linear) ebenfalls beweglich gelagert ist.
  • Jeder Kniehebelarm 7, 8 umfasst den ersten Hebelarm 10a, 10b mit der Gleitführung 13 für die Verbindungsachse 12 und einen zweiten Hebelarm 10b, 11b der über ein Drehgelenk 14 mit dem ersten Hebelarm 10a, 11a verbunden ist. An einem dem Drehgelenk 14 gegenüberliegenden Ende ist der zweite Hebelarm 10b, 11b über eine Stößelverbindung 15 mit dem Stößel 16 beweglich verbunden. Der erste Hebelarm 10a, 10b ist zudem gekröpft ausgebildet und beide Kniehebelarme 7,8 sind über jeweils eine am ersten Hebelarm 10a, 11a angreifende zentrale Lagereinheit 18 am Pressengestell 2 gelagert.
  • Weiter weist die Presse 1 einen Pressentisch 17 auf. Der Stößel 16 und der Pressentisch 17 können mit einem Pressenwerkzeug (hier nicht dargestellt) verbunden sein, wobei bspw. ein Oberwerkzeug (hier nicht dargestellt) am Stößel 16 und ein Unterwerkzeug (hier nicht dargestellt) am Pressentisch 17 angeordnet sind. Das zu bearbeitende Werkstück (hier nicht dargestellt) wird zwischen dem Ober- und Unterwerkzeug angeordnet und bei der Bewegung des Stößels 16 bearbeitet. Der Stößel 16 ist zudem in einer Linearführung (hier nicht dargestellt) im Pressengestell 2 gelagert.
  • Die Drehgelenke 14 zwischen den ersten und zweiten Hebelarmen 10a, 10b, 11a, 11b, die Stößelverbindungen 15 und die zentrale Lagereinheit 18 sind als Gleitlager ausgeführt, um die hohen Kräfte der Antriebseinheit 4 auf den Stößel 16 übertragen zu können.
  • In vertikaler Richtung V (durch einen Pfeil dargestellt) unterhalb der exzentrischen Führungseinheit 5 und in Horizontalrichtung H (durch einen Pfeil dargestellt) zwischen den Kniehebelarmen 7, 8, ist ein Zwischenantrieb 19 angeordnet. Der Zwischenantrieb 19 ist als Exzenterantrieb mit einem positionsgeregelten Antriebsmotor ausgebildet. Alternativ könnte auch ein Spindelhubgetriebe mit einem positionsgeregelten Antriebsmotor als Zwischenantrieb 19 vorgesehen sein.
  • Fig. 2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des Zwischenantriebs 19 aus Fig. 1. Der Zwischenantrieb 19 weist eine Zwischenantriebswelle 20 auf, die an zwei Lagereinheiten 21 drehbar gelagert ist. Die Lagereinheiten 21 umfassen jeweils ein an der Zwischenantriebswelle 20 angeordnetes Wälzlager 21c, um eine spielfreie Lagerung und somit eine besonders präzise Bewegungsführung des Stößels 16 zu ermöglichen. Die Lagereinheiten 21 sind mit dem Pressengestell 2 verbunden.
  • Zwischen den Lagereinheiten 21 ist ein Zwischenantriebsgetriebe 22 angeordnet, das einen Pleuel 23 mit Schaft 23a zum Verbinden mit einem Druckpunkt 26 aufweist. Das Zwischenantriebsgetriebe 22 umfasst ein Wälzlager 25 mit einer im Wälzlager 25 angeordneten exzentrischen Aufnahmeeinheit 30. Die exzentrische Aufnahmeeinheit 30 ist mit der Zwischenantriebswelle 20 verbunden. Diese erstreckt sich hier durch die exzentrische Führungseinheit 30 bis in beide Lagereinheiten 21. Zum Antrieb der Zwischenantriebswelle 20 ist zudem ein positionsgeregelter Motor (hier nicht dargestellt), wie bspw. ein Servomotor, mit der Zwischenantriebswelle 20 verbunden.
  • Das Pleuel 23 ist über seinen Schaft 23a mit dem Druckpunkt 26 drehbar verbunden. Hierfür ist zwischen dem Schaft 23a und dem Druckpunkt 26 ebenfalls eine zwei Wälzlager 29 umfassende Drehlagerung 24 ausgebildet. An dem dem Schaft 23a gegenüberliegenden Ende ist der Druckpunkt 26 mit dem Stößel 16 gekoppelt.
  • Weiter ist eine Spannvorrichtung 32 zum Verspannen des Zwischenantriebes 19 gegen die Hauptantriebseinheit 3 angeordnet. Die Spannvorrichtung 32 ist als Keilsystem zum Bewegen des Zwischenantriebs in vertikale Richtung auf die Hauptantriebseinheit zu ausgebildet.
  • Fig. 3 zeigt schematisch in einem Querschnitt den Ausschnitt des Zwischenantriebs aus Fig. 2.
  • Deutlich erkennbar sind die Lagereinheiten 21 mit Zwischenantriebswelle 20, das Zwischenantriebsgetriebe 22 mit Pleuel 23, Schaft 23a, Wälzlager 25, exzentrischer Führungseinheit 30 und dem über die Drehlagerung 24 mit dem Schaft 23 verbundenen Druckpunkt 26 mit Stößel 16.
  • Die Lagereinheiten 21 sind ähnlich dem Zwischenantriebsgetriebe 22 ausgebildet und weisen einen Aufnahmering 21a mit Schaft 21b und ein zur Lagerung der Zwischenantriebswelle 20 ausgebildetes Wälzlager 21c auf. Die Lagereinheiten 21 sind zudem in Vertikalrichtung V federnd gelagert. Hierfür sind die freien Enden der Schäfte 21b als Kolben 21d ausgebildet, die in einer zylindrischen Aufnahme 27 gelagert sind, wobei jeweils ein Hydraulikkissen 28 als Feder vorgesehen ist.
  • Zudem ist das Hydraulikkissen 28 als Schnittschlagdämpfung ausgebildet, um bspw. die beim Einkoppeln der Antriebseinheit 4 oder die beim Durchschlagen des Stößels 16 bei Schneidbewegungen auftretenden hohen Kräften aufzunehmen und abzufedern. Während bei einer hydraulischen Überlastsicherung die abspritzende Hydraulikflüssigkeit im Ruhezustand der Umformvorrichtung 1 zurück gepumpt werden muss, ist die Schnittschlagdämpfung 31 derart ausgebildet, dass die austretende Hydraulikflüssigkeit nach Entlastung automatisch und umgehend zurückgeführt wird.
  • Das Drehlager 24 wird über sich am unteren Ende des Schaftes 23a in Horizontalrichtung H nach außen erstreckende Drehachsenabschnitte 23b gebildet, an denen jeweils über ein Wälzlager 29 der Druckpunkt 26 drehbar gelagert ist.
  • Der Druckpunkt 26 ist wiederum im Stößel 16 in Vertikalrichtung V federnd gelagert und weist hierfür an seinem freien Ende eine Kolbenform 26a auf, die in einer Zylinderaufnahme 16a im Stößel 16 hydraulisch gelagert ist. Die hydraulische Lagerung erfolgt ebenfalls über ein Hydraulikkissen 31, welches jedoch als Überlastsicherung ausgebildet ist.
  • Im Betrieb übernimmt der Zwischenantrieb 19 die Positionierbewegung des Stößels 16. D.h., der Zwischenantrieb 19 bewegt den Stößel 16 mit dem Oberwerkzeug in eine exakt vorgegebene Position, bspw. an das zu bearbeitende Werkstück heran, welches auf dem Unterwerkzeug angeordnet ist. Zum Umformen des Werkstücks wird der Antriebsmotor mit Schwungmasse an die Antriebswelle 4 gekoppelt, so dass die Kraft des Antriebsmotors mit der Schwungmasse über die exzentrische Führungseinheit 5 und das Kniehebelgetriebe 6 zum Umformen des Werkstückes genutzt werden.
  • Nach dem Umformen des Werkstücks kann der Antriebsmotor ausgekoppelt werden und der Zwischenantrieb 19 hebt den Stößel 16 mit dem Oberwerkzeug mit einer Positionierbewegung in eine Öffnungsposition an. In dieser kann das Werkstück anderweitig bearbeitet werden oder es wird aus der Presse entnommen.
  • Nach einer Bearbeitung des Werkstückes in der Öffnungsposition kann dieses aus der Umformvorrichtung entnommen und ein neues Werkstück kann eingelegt werden.
  • Auch ist es bspw. möglich nach einem ersten Bearbeitungsschritt - in der durch den Zwischenantrieb hergestellten Öffnungsposition - den Stößel nochmals auf das Werkstück aufzusetzen, um bspw. eine Ausstanzung oder Verklebung am Werkstück durchzuführen. Diese zweite Positionierbewegung kann ebenfalls durch den Zwischenantrieb erzeugt werden, sofern keine hohen Arbeitskräfte notwendig sind. Zudem ermöglicht es der Zwischenantrieb bspw. auch, den Stößel auf dem Werkstück aufzusetzen und in der aufgesetzten Position zu halten, um mit einer geringen Arbeitskraft bspw. eine Verklebung am Werkstück oder mehrere Werkstücke herzustellen. Sollten für die zweite Bearbeitung des Werkstückes besonders hohe Arbeitskräfte notwendig sein, kann hierfür der Hauptantrieb eingekoppelt werden.
  • Aufgrund der Ausführung des Zusatzantriebes 19 als positionsgeregelter Zwischenantrieb 19 kann der Stößel 16 besonders exakt positioniert werden. Da ferner die Lagerung 21 des Zwischenantriebs 19 und des Pleuels 26 keinen hohen Umformlasten widerstehen muss und daher Wälzlager aufweisen kann, ist der Stößel 16 annähernd spielfrei bewegbar, wodurch die Präzision der Bewegung deutlich verbessert wird.
  • Die Verwendung eines Antriebsmotors mit Schwungmasse in der Hauptantriebseinheit zur Erzeugung der Arbeitskraft für die Umformbewegung des Stößels ermöglicht zudem einen besonders geringen Energieverbrauch der Umformvorrichtung, so dass die Umformvorrichtung besonders wirtschaftlich betrieben werden kann. Bezugszeichenliste
    1 Umformvorrichtung 21a Aufnahmering
    2 Pressengestell 21b Schaft
    3 Hauptantriebseinheit 21c Wälzlager
    4 Antriebswelle 21d Kolben
    5 Exzentrische Führungseinheit 22 Zwischenantriebs- getriebe
    6 Kniehebelgetriebe 23 Pleuel
    7,8 Kniehebelarme 23a Schaft
    9 Ständerführung 23b Drehachsenabschnitte
    10a, 11a Erster Hebelarm 24 Drehlagerung
    10b, 11b Zweiter Hebelarm 25 Wälzlager
    12 Verbindungsachse 26 Druckpunkt
    13 Gleitführung 26a Kolbenform
    14 Drehgelenk 27 zylindrische Aufnahme
    15 Stößelverbindung 28 Hydraulikkissen
    16 Stößel 29 Wälzlager
    17 Pressentisch 30 Exzentrische Führungseinheit
    18 zentrale Lagereinheit
    19 Zwischenantrieb 31 Hydraulikkissen
    20 Zwischenantriebswelle 32 Spannvorrichtung
    21 Lagereinheit

Claims (14)

  1. Umformvorrichtung mit einem Stößel (16), der in wenigstens einer vorgegebenen Richtung hin und her bewegbar ist, mindestens umfassend:
    - eine Hauptantriebseinheit (3) zum Antrieb des Stößels (16), die einen einkuppelbaren nicht positionsgeregelten Antriebsmotor mit einer Schwungmasse und eine Antriebswelle (4) mit einer exzentrischen Führungseinheit (5) aufweist,
    - ein Getriebe, das mit der exzentrischen Führungseinheit (5) und dem Stößel (16) verbunden ist, und
    - einen positionsgeregelten Zwischenantrieb (19) mit einer separaten Zwischenantriebswelle (20), der mit dem Stößel (16) verbunden und zum Erzeugen einer Positionierbewegung des Stößels (16) ausgebildet ist.
  2. Umformvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe der Hauptantriebseinheit (3) als Kniehebelgetriebe (6) oder Pleuel ausgebildet ist.
  3. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenantrieb (19) zwischen der Hauptantriebseinheit (3) und dem Stößel (16) und zwischen zwei Kniehebeln (7,8) des Kniehebelgetriebes (6) angeordnet ist.
  4. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenantrieb (19) einen mit der Zwischenantriebswelle (20) verbundenen positionsgeregelten Antriebsmotor und eine exzentrische Führungseinheit (30) aufweist, die über ein Zwischenantriebsgetriebe (22), insbesondere ein Kniehebelgetriebe oder einen Pleuel (23), mit dem Stößel (16) verbunden ist.
  5. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenantrieb (19) zwei Lagereinheiten (21) zum Lagern der Zwischenantriebswelle (20) aufweist.
  6. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager des Zwischenantriebes (19), insbesondere der Zwischenantriebswelle (20) und/oder eines Zwischengetriebes (22) wälzgelagert sind.
  7. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheiten (21) und/oder der Pleuel (23) im Stößel (16) federnd gelagert sind.
  8. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Lagerung als Hydrauliklagerung, insbesondere Hydraulikkissen (28, 31) aufweisend, ausgeführt ist.
  9. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pleuel (23) und dem Stößel (16) eine Überlastsicherung angeordnet ist.
  10. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung (32) zum Verspannen des Zwischenantriebes (19) gegen die Hauptantriebseinheit (3) angeordnet ist.
  11. Umformvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenantrieb (19) als positionsgeregelter Spindelhubantrieb oder als servohydraulischer Antrieb ausgebildet ist.
  12. Verfahren zur Steuerung einer Umformvorrichtung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebseinheit (3) und der positionsgeregelte Zwischenantrieb (19), die nur über den Stößel (16) mechanisch miteinander gekoppelt sind, mittels einer Sollkurve der Hauptantriebseinheit (3) synchronisiert werden, wobei der Zwischenantrieb (19) die Sollkurve der Hauptantriebseinheit (3) zumindest abschnittsweise durchfährt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollkurve der Hauptantriebseinheit (3) aufgezeichnet wird und die Synchronisierung des Zwischenantriebs (19) auf Grundlage der aufgezeichneten Sollkurve der Hauptantriebseinheit (3) erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation mithilfe einer Reglereinheit erfolgt.
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