WO2011054486A1 - PRESSE MIT EINEM DIREKT ANGETRIEBENEN KURBELTRIEB, PRESSENSTRAßE AUS DERARTIGEN PRESSEN UND EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER PRESSE MIT ZUMINDEST EINEM DIREKTANTRIEB - Google Patents

PRESSE MIT EINEM DIREKT ANGETRIEBENEN KURBELTRIEB, PRESSENSTRAßE AUS DERARTIGEN PRESSEN UND EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER PRESSE MIT ZUMINDEST EINEM DIREKTANTRIEB Download PDF

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power
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Matthias Graff
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Dieffenbacher Gmbh + Co. Kg
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    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Definitions

  • the invention relates to a press with a directly driven crank mechanism according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a press with a directly driven crank mechanism, press line from such presses and a method for producing a press with at least one direct drive
  • Claim 9 relates to a method for producing a press with at least one direct drive according to the preamble of claim 14.
  • Manufacturing machines with a reversing ram usually have a motor drive and a crank mechanism, the
  • Movement transforms transforms.
  • manufacturing equipment is used as presses for forming or cutting workpieces.
  • automotive industry required press lines, consisting of several successively arranged presses and associated
  • Transport system for example, from simple supplied coils (flat roll metal tape) complicated geometries, such as fenders,
  • high-speed presses are designed as mechanical presses as shown above.
  • a crank mechanism is, according to the invention, a drive, the one
  • Rotational movement (from a motor) can transform into a linear movement and found in the literature as eccentric or
  • Thrust crank drive or the like precipitated.
  • the main task of the crank mechanism is to convert a rotational movement into a translational movement, using an eccentric or, as will be the case, a crankshaft.
  • On the crankshaft there is an eccentric bearing, which is mounted outside the axis of rotation of the crankshaft, or in the further crankpin, on which a thrust linkage, referred to as the connecting rod, is usually arranged.
  • the power flow of the drive can from the smallest possible denominator of the crank mechanism, a crankshaft and a crank pin, to a plunger over several stations such as cranks, joint drives, u. a. or just a connecting rod.
  • press frame for the supporting frame of the press.
  • all press frames are included in their possible embodiments, such as for example built press frames several individual parts (crosshead top and bottom, side stand) as well as press frame in window frame construction or in tie rod construction.
  • Direct drives and servo presses are characterized by the fact that through the use of, preferably DC motors, via a
  • crankshaft and finally can be transferred to a crank pin.
  • the object of the invention is to provide a press in which the abovementioned disadvantages are reduced or even prevented.
  • a press line is to be created, which at a in the Essentially similar press structure of the individual presses due to a possible press series similar engines and / or
  • a method for producing a press which has a direct drive, which is mounted centrally on at least one crankshaft within or on a press frame.
  • the solution of the problem for a press according to the invention is that at least the rotor without or at least with a part of
  • Crankshaft spent in the at least partially mounted press and is held in the area of the engine preliminary or ready for operation is arranged and then that the stator is produced by the assembly of individual high performance or by mounting a prefabricated assembly group of at least two power sources in the engine.
  • a press line is that at least two presses are arranged with a direct drive in the press line, wherein at least two power carriers are arranged in the motors of each direct drive in the stator.
  • a press line is characterized in that a workpiece in a predetermined order passes through the individual presses, the workpiece preferably by a
  • Transfer device is moved between the presses.
  • the solution for a method according to the invention for producing a press with at least one direct drive is that at least the rotor is spent without or at least part of the crankshaft in the at least partially mounted press and is substantially provisionally held or ready for operation in the area of the engine and that then the stator is mounted by mounting individual power carrier or as a prefabricated assembly group combined power carrier in the engine.
  • the service providers may be constructed so that the Perimeter of a stator, for example, even multiples of
  • Service providers can be arranged.
  • 64 power carriers with 10 kW each could be installed in a stator of a direct drive
  • a series of presses offering, for example, an engine power of 640, 320, 160, 80 kW could be offered, so that a customer would need a small press with 160 kW
  • the repair can be easier, because in case of faults or defects in the drive of a press no longer the entire engine needs to be replaced, but only in the case of a defect of a service provider this service provider removed and replaced by a new service provider.
  • the invention in this context, for example, a
  • Press lines for the mechanical forming, for example, of sheet metal have several processing stages, which may include:
  • the first press usually requires the most drive power in order to carry out the rough forming of the flat metal sheet.
  • the subsequent presses then usually have a reduced compared to the first press drive power.
  • all of these presses can be equipped with a drive system according to the invention and, for example, can still be used without problems when changing a mass production of a model in the automotive industry, as far as the drive power is concerned. Is it necessary for example in another large series in the example third press the
  • the performance carriers are independent and functional components and constitute per se a drive unit or a motor.
  • the peculiarity lies in the fact that preferably a plurality of drive units respectively power carrier are mounted radially on the circumference in the sense of a stator and thereby act independently and possibly can be exchanged individually or in segments in assemblies.
  • the engine does not consist of one unit but of a large number of units that can be exchanged or installed one after the other. This is
  • Previous direct drives could therefore only be mounted outside or on the edge of a crankshaft, as the direct drives are supplied in one piece by the manufacturer of the drives. But also on the edge of a crankshaft or on the outside of the housing of a press can
  • Direct drives also within a press frame to arrange, since the direct drive is installed in parts and easily in case of damage to the power carriers or on the Statoreinzel? sections
  • the high-performance carriers are preassembled on prefabricated segments, for example four 45 ° elements to form a stator, and these four segments are installed successively in the press or on the torque arm.
  • the crankshaft can be placed in the press before or after installation of the power carriers, which is advantageous in accordance with the progress of the press itself.
  • a parallel assembly for example, two segments or more power carrier, then the introduction of the shaft and then the subsequent assembly of the remaining elements conceivable.
  • the shaft is only roughly stored in the press, then mounted the remaining power carrier and then carried out the alignment of the shaft and the rotor relative to the partially or completely assembled stator.
  • Permanent magnets possibly still without connection to a crankshaft or only with a part of the crankshaft in the press, preferably installed in a part of the press such as the drive head or the drive area. Subsequently, the stator segments or individual performance carriers are installed. If not already during installation
  • crankshaft is mounted and carried out an alignment of the internal structure of the engine, so the rotor to the stator.
  • Connecting rod different load for the crankshaft driven side can be forwarded system harmless, at the same time significantly increases the overall rigidity of the drive train and / or the length of the drive train can be minimized.
  • the necessary space of the press with a direct drive can be significantly optimized and reduced and it can be simple measures for
  • the press can be designed with a short overall length which is particularly advantageous for servo presses in press lines for the production of large body parts.
  • the presses must be close together. The shorter the distance, the faster the presses
  • Press frames are problematic and design-intensive in the construction of a press.
  • a one-sided drive with two connecting rods or two crank pins on a shaft it also leads to an angular offset, whereby the connecting rods assume different stroke positions. It also results in an improved control and regulatory quality of the system.
  • Due to the high rigidity of the drive system and the precisely adjustable torque and angular position control of the engine there are no measurable deviations between two crankpins and thus at the connecting rods on a crankshaft.
  • the process data can additionally be recorded immediately.
  • the press has no additional mechanical transmission members (e.g., gear stages) due to the direct drive.
  • the parameters measured on the motor such as speed, torque and angular position, can be converted without errors in ram speed, pressing force and ram position. Falsifications due to frictional losses or torsion, backlash etc. are excellently eliminated.
  • Permanent magnet motors especially at a high drive power, have a fairly high noise level.
  • the noise emissions for example by closing the press head on the top and bottom.
  • the overall efficiency of the press improves significantly, as much less unused forces by the twist or the
  • Torque absorption in the bearings occur in a flying bearing of the engine.
  • the stator of the direct drive can be supported in the press head and / or with a
  • the engine thus has no own storage and the bearing of the rotor within the stator is characterized by the
  • the direct drive is placed on the supporting part of the crankshaft, i. it is located between the pressing force receiving main bearings of the mechanical drive.
  • the motor is then also between the main carrying
  • Support structures (at least two press frames of the press) and
  • Figure 1 is a mechanical press with a press frame and a
  • crankshaft a crankpin and a connecting rod operatively connected to a plunger
  • FIG 2 shows the same embodiment in side view of Figure 1, with
  • Figure 3 shows another possible embodiment with four driven
  • Figure 4 shows two representations of possible forced couplings for a
  • FIG. 5 shows four schematic sectional views of a direct drive consisting of a stator and a rotor on a crankshaft with a different number of power carriers
  • Figure 6 is a schematic view of a directly driven crankshaft with the rotor radially outwardly disposed permanent magnet
  • Figure 7 is a schematic view of Figure 6 with two rows
  • the press 21 is at least a press frame 9, a press table mounted therein 8 and a driven by at least one crank 12 plunger 5.
  • this press 21 for incorporation of tools 15 or for the production of workpieces (not shown) by means of at least a manufacturing method used in a tool 15, wherein the tool at least one
  • crank mechanism 12 At least one crankshaft 1 is arranged with at least one crank pin 2 and at least one connecting rod 3, wherein at least one directly the crankshaft 1 driving and mounted in a holder 18 direct drive is provided as a motor 14 for driving the crankshaft 1.
  • crank mechanism 12 also called eccentric drive, instead of the connecting rod 3 or between the connecting rod and the crank pin a hinge drive or a crank handle or similar intermediate devices may be arranged, which are commonly used for
  • Lift height adjustment for safety reasons or to adjust the sinusoid of the movement of the ram are used.
  • crank mechanism 12 is operatively connected thereto, wherein these are in turn arranged operatively connected to the ram 5 on the output side.
  • the motors 14 are direct drives between the connecting rods 3 of the individual
  • the two connecting rods are located on two separate crankshafts 1, which are respectively mounted in the press frame 9 of the press 21.
  • a possibly necessary forced coupling 19 between the two connecting rods is not shown for reasons of clarity and can be found by way of example in the right-hand drawing of FIG. 4.
  • both drives are arranged between the connecting rods here.
  • the motors 14 which are effectively separated kinematically from each other by a stored in the press frame 9 intermediate storage 20.
  • crankshaft designed continuously and only one engine 14 or even multiple engines, depending on specifications of the press 21, be arranged.
  • a forced coupling of the two crankshafts 1 can be considered as in addition to a parallel to the crankshafts 1 arranged coupling axis
  • Press frame 9 are arranged and have a bearing cap 16.
  • Forced coupling can be via mechanical spur gear with appropriate intervention possibilities on spur gears of the crankshaft. 1 be realized. Alternatively or in combination, an electronic forced coupling of the frequency converter respectively the
  • the engine 14 is disposed substantially adjacent, at least adjacent to or preferably integral with a crankpin 2 on the crankshaft 1.
  • a so-called crank disk can be integrated within or on the engine.
  • the stator 4 of the motor 14 is preferably designed such that it assumes the function of the crank disk and guides the crank pin 2 outside the center axis of the crankshaft 1.
  • the motor 14 may be a direct drive a stator 4 with a drive winding 23 and a rotor 10 disposed therein with permanent magnets 22 and would then be designed as a permanent magnet motor.
  • at least one engine 14 may be arranged between the crankpins 2 in at least two crankpins 2 on a crankshaft 1.
  • a symmetrical arrangement within the press 21 or the crankshafts 1 is to be preferred.
  • At least two motors 14 are arranged symmetrically to one of the central axes of the press frame 9 and / or one of the central axes of the plunger 5 and / or to the longitudinal center of the crankshaft 1 and / or arrangement of the crank pin 2 on the crankshaft 1. It would also be advantageous if the rotor 10 of the motor 14 and the crankshaft 1 and / or the crank pin 2 consist of a one-piece machine element. Also, in the crank mechanism 12, a height adjustment for the stroke of the plunger 5 may be arranged. An overload protection 11 should protect the press from major damage in the event of an accident and decouple the connecting rods 3 from the plunger 5 in the event of damage.
  • stator 4 of a motor 14 may be arranged on a bearing on the rotor 10 and to compensate for the torques occurring on the stator 4, a torque arm with connection to the press frame 9 appear to make sense.
  • each stator 4 of a motor 14 could be arranged on a bearing on the rotor 10 and, to compensate for the occurring torques on the stators 4, a torque support with connection to the motor 14 on the adjacent crankshaft 1
  • the engine 14 and the crank mechanism 12 may be disposed within a support structure formed by the press frame 9, which is preferably designed for a pressing force of over 200 tons, preferably over 500 tons, more preferably of over 800 tons.
  • the stroke of the plunger 5 of over 300 m, preferably over 600 mm, more preferably of over 900 mm possible.
  • the press 21 is used for a manufacturing process comprising at least mastering, cutting, joining, coating and / or forming, in particular metal forming.
  • the press 21 as a head press or as
  • Incorporation press for tools of a press line and / or be arranged as at least one transfer press in a transfer press line and / or as a pre-press in the production direction in front of a transfer press line.
  • the bearings 17 of the crankshaft 1 in from the
  • Press frame 9 removable bearing plates arranged so that a
  • Opening with a mounting diameter in the press frame can be opened, which preferably corresponds to the diameter of the diameter equal to or greater than the diameter of the rotor 10 on the crankshaft 1 and the largest diameter on the crankshaft 1. It may be helpful during assembly that a split in the longitudinal axis at least once
  • Crankshaft 1 is arranged in the press, for example, a
  • the rotor 10 is on the Crankshaft 1 arranged inextricably.
  • a shrink fit, a welded joint, a solder joint, a friction welded joint, a bond and / or another inseparable joint can be used.
  • the rotor 10 would be grooves and / or recesses for receiving the permanent magnet 22. These should be used only after the completion of the one-piece machine element therein.
  • at least one motor 14 should be arranged as a direct drive between the connecting rods 3.
  • Projection of the two axes of the crankshafts 1 in an axis at least one motor 14 is arranged as a direct drive between the connecting rods 3.
  • a coaxial projection is meant that the two coaxially arranged axes of the spaced crankshafts are displaced parallel to each other until they lie in one axis. In that regard, it can also be seen here when a direct drive "between" two crankshafts is arranged, even if these crankshafts are not in one piece.
  • Figure 5 is shown in four schematic sectional views of a direct drive consisting of a stator and a rotor on a crankshaft with different numbers of power carriers.
  • Stator 4 of the motor 14 from twenty-eight (Figure 5a), twelve (Figure 5b), eight ( Figure 5c) or optionally of six (Figure 5d) power carriers 24, which are designed as independent and interchangeable units.
  • the power carrier 24 are arranged radially to the crankshaft 1 and the power carrier 24 are individually or in sections with a
  • Control unit 25 operatively connected by means of supply lines 26.
  • the areas not marked by a lightning bolt and thus free for optional service providers 24 are the clarity and the better representation of the interchangeable performance carrier 24th
  • At least two power carriers 24 with an equivalent power and / or an equivalent outer shape are arranged at a plurality of power carriers 24.
  • Shaping is understood to mean the external size or the arrangement of significant mounting elements.
  • the power carriers 24 are preferably arranged in groups of at least two. Not shown is the possibility to connect the power carrier 24 directly or indirectly via a bracket 18 with the press frame 9.
  • FIGS. 5b and 5c show the possibility that at least one cooling device 27 is arranged either centrally on the stator 4 or on at least one power carrier 24.
  • control unit 25 is fed either directly or a combined station of control unit 25 and cooling device 27. This is particularly useful if the control unit 25 requires constant cooling.
  • stator 4 a torque support and / or supply lines 25 form a mounting unit.
  • Achievement carrier 24 are arranged.
  • the drives in the presses 21 by arranging a different number
  • Performance carriers 24 different drive powers of direct motors. Particularly preferably, the direct drive of the front in the direction of production arranged head press compared to the subsequent press on a higher performance. As already stated, then at least two
  • Direct drives in one or more presses 21 of the press line with equivalent power carriers 24 are arranged, which the storage of spare parts and the production of a press 21 clearly
  • Power carrier 24 are arranged in the stators 4 of the direct drives.
  • FIG. 6 shows a conventional and a particularly preferred embodiment of the direct drive.
  • a motor 14 is arranged as a direct drive on a crankshaft 1, which has two crankpins 2 and is mounted in bearings 17 in the press frame 9.
  • the rotor is arranged with Permantentmagneten 22 on the circumference.
  • a stator 4 is arranged coaxially to the crankshaft, which has a plurality of drive units or power carrier 24.
  • the power carrier 24 are U-shaped, wherein the stator 4 with the permanent magnet disposed thereon in the opening of the U-shaped
  • Power carrier 24 engages. Particularly preferred are the
  • the Power carrier 24 in their capacity to provide a drive torque relative to the permanent magnet drive windings or coils, which are flowed through with electricity.
  • a method for producing a press 21 which is not shown in greater detail in the figures, at least the rotor 10 is brought into the at least partially assembled press 21 without or at least part of the crankshaft 1 and is provisionally held or ready for operation substantially in the area of the motor 14, wherein subsequently the stator 4 by the assembly of individual power carrier 24 or by the assembly of a prefabricated assembly group of at least two
  • Power carrier 24 is produced in the region of the motor 14. Particularly preferably, the power carriers 24 are connected individually or in sections to a control unit 25 by means of supply lines 26. Preferably, in an indirect arrangement of the stator 4 on
  • Press frame 9 of the press 21 at least parts of the stator 4 arranged on a one- or multi-part torque arm, which with the
  • Press frame 9 is operatively connected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem direkt angetriebenen Kurbeltrieb, eine Pressenstraße und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Presse mit zumindest einem Direktantrieb. Eine Presse (21) weist dabei zumindest einem Pressenrahmen (9), einem darin gelagerten Tisch (8) und einem mittels zumindest eines Kurbeltriebs (12) angetriebenen Stößel (5) mit einem Werkzeugoberteil (6) und einem Werkzeugunterteil (7) an dem Pressentisch (8) auf, wobei als Kurbeltrieb (12) zumindest eine Kurbelwelle (1) mit zumindest einem Kurbelzapfen (2) und zumindest einer Pleuelstange (3) angeordnet ist und wobei als Motor (14) für den Antrieb der Kurbelwelle (1) zumindest ein direkt die Kurbelwelle (1) antreibender Direktantrieb, bestehend aus zumindest einem Rotor (10) und einem Stator (4) angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, dass zumindest der Stator (4) des Motors (14) aus zumindest zwei Leistungsträgern (24) besteht, die Leistungsträger (24) als eigenständige und austauschbare Baueinheiten ausgeführt sind, die Leistungsträger (24) radial zur Kurbelwelle (1) angeordnet sind und die Leistungsträger (24) einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit (25) mittels Versorgungsleitungen (26) wirkverbunden sind (1394).

Description

Presse mit einem direkt angetriebenen Kurbeltrieb, Pressenstraße aus derartigen Pressen und ein Verfahren zur Herstellung einer Presse mit zumindest einem Direktantrieb Die Erfindung betrifft Presse mit einem direkt angetriebenen Kurbeltrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung eine
Pressenstraße mit derartigen Pressen nach dem Oberbegriff des
Anspruches 9. Zusätzlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Presse mit zumindest einem Direktantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Fertigungsmaschinen mit einem reversierenden Stößel weisen in der Regel einen motorischen Antrieb und einen Kurbeltrieb auf, der die
Rotationsbewegung des Antriebes in eine lineare und reversierende
Bewegung umwandelt. Üblicherweise werden derartige Fertigungsanlagen als Pressen zum Umformen oder Schneiden von Werkstücken verwendet. Insbesondere die Automobilindustrie benötigte Pressenstraßen, bestehend aus mehreren nacheinander angeordneten Pressen und zugehörigem
Transportsystem, um beispielsweise aus einfachen angelieferten Coils (Flachbandrollen aus Metall) komplizierte Geometrien, wie Kotflügel,
Fahrzeugtüren, Katalysatorhüllen und vieles mehr zu fertigen. Insbesondere schnell laufende Pressenanlagen werden als mechanische Pressen wie oben dargestellt ausgeführt.
Im Stand der Technik haben sich vielerlei unterschiedliche Terminologien eingebürgert, so dass im Zuge dessen einige verwendete Begriffe erklärt und deren bekanntesten Synonyme ohne Anspruch auf Vollständigkeit dargelegt werden.
Ein Kurbeltrieb, ist gemäß der Erfindung ein Antrieb, der eine
Rotationsbewegung (von einem Motor) in eine Linearbewegung umformen kann und findet in der Fachliteratur auch als Exzenterantrieb oder
Schubkurbelantrieb oder dergleichen seinen Niederschlag. Wie oben ausgeführt ist die Hauptaufgabe des Kurbeltriebes die Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung, wobei eine Exzenteroder wie im weiteren Verlauf eine Kurbelwelle verwendet wird. Auf der Kurbelwelle findet sich ein außerhalb der Rotationsachse der Kurbelwelle gelagerter Exzenter- bzw. im weiteren Kurbelzapfen, an dem in der Regel ein Schubgestänge, im weiteren Pleuelstange genannt, angeordnet ist.
Der Kraftfluss des Antriebs kann vom kleinsten Möglichen Nenner des Kurbeltriebs, einer Kurbelwelle und einem Kurbelzapfen, bis hin zu einem Stößel über mehrere Stationen wie Schubkurbeln, Gelenktriebe, u. a. oder auch nur einer Pleuelstange laufen.
Weiter steht der Begriff Pressenrahmen für das tragende Gestell der Presse. Im Sinne der Erfindung sind davon alle Pressengestelle in ihren möglichen Ausführungsformen umfasst, wie zum Beispiel gebaute Pressenrahmen aus mehreren Einzelteilen (Querhaupt oben und unten, Seitenständer) wie auch Pressenrahmen in Fensterrahmenkonstruktion oder in Zugankerbauweise. Direktantriebe und Servopressen zeichnen sich dadurch aus, dass durch die Verwendung, vorzugsweise von Gleichstrommotoren, über einen
Pressenhub (OT - UT - OT) verschiedene Geschwindigkeitsgradienten einstellen lassen. Auch ein Pendelhubbetrieb ist möglich ohne eine immerwährender Gefahr der Überlastung von zum Teil aufwendigen
Zahnrad- oder Kurbelgetrieben, sofern diese vorhanden sind. Aus DE 28 40 710 ist ein Antriebssystem für eine Umformmaschine bekannt geworden, dass einen Direktantrieb für ein Antriebssystem einer Presse zeigt. Dabei wird der Wellenausgang des Direktantriebes noch über ein Getriebe übersetzt, bevor die Antriebskraft über die Welle auf eine
Kurbelscheibe und schließlich auf einen Kurbelzapfen übertragen werden kann.
Aus DE 102 60 127 A1 ist ebenfalls ein Direktantrieb bekannt geworden, der außenseitig an einer Welle angeflanscht ist und seine Antriebskraft ohne die Zuhilfenahme eines Übersetzungsgetriebes direkt an die Kurbelwelle abgibt. Alle diese Offenbarungen zeigen einen gravierenden Nachteil, dass der Motor außerhalb der tragenden Strukturen der Presse respektive des Pressenkopfes angeordnet ist. Der Motor wird dafür in der Regel über eine Kupplung oder durch direktes aufsetzen auf die Hauptantriebswelle
(Flansch, Spannsatz oder Vielkeilwelle) mit dieser verbunden.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass insbesondere große
Umformpressen mit hoher Tonnage an Presskraft einen oder mehrere starke Motoren benötigen. Bei Umformpressen finden sich diese in der Regel im Pressenkopf (oberhalb des Stößels) und treiben über Zahnräder eine oder mehrere Kurbelwellen an. Diese Motoren sind in Ihrer Leistungsaufnahme für den höchsten Belastungsfall ausgelegt und können nur in einem Stück ausgetauscht werden, wenn diese Defekt sind. Üblicherweise ist
vorgesehen, dass der Motor mittels eines Kranes nach oben abgehoben werden kann. Bei Pressen mit Anordnung der Motoren aus
anlagentechnischen Gründen innerhalb des Pressenkopfes respektive seitlich ist dies beispielsweise so nicht möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Presse zu schaffen, in der die oben genannten Nachteile vermindert oder sogar verhindert sind.
Insbesondere soll es möglich sein eine Pressenbaureihe zu schaffen, die schnell und einfach mit unterschiedlicher Antriebsleistung ab- oder aufrüstbar ist und in der insbesondere die Motoren durch Austausch wesentlicher Antriebselemente einfach und schnell repariert werden können.
Weiter soll eine Pressenstraße geschaffen werden, die bei einem im Wesentlichen ähnlichen Pressenaufbau der einzelnen Pressen aufgrund einer möglichen Pressenbaureihe gleichartige Motoren und/oder
Motorenhalterungen bei den Direktantrieben verwendet, die sich aber hinsichtlich ihrer notwendigen Leistung leicht und kostengünstig variieren lassen. Gleichzeitig soll ermöglicht werden, dass die Pressen für andere Aufgaben hinsichtlich ihrer Antriebsleistung leicht umrüstbar sind.
Schlussendlich soll ein Verfahren zur Herstellung einer Presse geschaffen werden, die einen Direktantrieb aufweist, der zentral an zumindest einer Kurbelwelle innerhalb oder an einem Pressenrahmen montierbar ist.
Die Lösung der Aufgabe für eine erfindungsgemäße Presse besteht darin, dass zumindest der Rotor ohne oder zumindest mit einem Teil der
Kurbelwelle in die zumindest teilweise montierte Presse verbracht und im Wesentlichen im Bereich des Motors vorläufig gehalten oder betriebsfertig angeordnet wird und dass anschließend der Stator durch die Montage einzelner Leistungsträger oder durch die Montage einer vorgefertigter Montagegruppe aus zumindest zwei Leistungsträgern im Bereich des Motors hergestellt wird.
Die Lösung für eine Pressenstraße besteht darin, dass in der Pressenstraße zumindest zwei Pressen mit einem Direktantrieb angeordnet sind, wobei in den Motoren jedes Direktantriebes im Stator zumindest zwei Leistungsträger angeordnet sind. Im Wesentlichen zeichnet sich eine Pressenstraße dadurch aus, dass ein Werkstück in einer vorgegebenen Reihenfolge die einzelnen Pressen durchläuft, wobei das Werkstück vorzugsweise durch eine
Transfereinrichtung zwischen den Pressen bewegt wird.
Die Lösung für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Presse mit zumindest einem Direktantrieb besteht darin, dass zumindest der Rotor ohne oder zumindest mit einem Teil der Kurbelwelle in die zumindest teilweise montierte Presse verbracht und im Wesentlichen im Bereich des Motors vorläufig gehalten oder betriebsfertig angeordnet wird und dass anschließend der Stator durch Montage einzelner Leistungsträger oder als vorgefertigte Montagegruppe kombinierter Leistungsträger im Bereich des Motors montiert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ergeben sich die folgenden Vorteile: Bei einer vorzugsweisen Anwendung gleichartiger Leistungsträger in Form, Aufbau und/oder Leistungsaufnahme ergibt sich die Möglichkeit einer verbesserten Verbaubarkeit, Lagerhaltung und Reparaturmöglichkeit.
Insbesondere ist es bei einer Pressenbaureihe möglich unterschiedliche Leistungskonzepte (Leistungsaufnahme der Motoren in Kilowatt) anzubieten, die auch im Nachhinein leicht und komplikationslos veränderlich sind.
Beispielsweise können die Leistungsträger so aufgebaut sein, dass um den Umfang eines Stators beispielsweise geradzahlige Vielfache der
Leistungsträger angeordnet werden können.
Wenn in einem Ausführungsbeispiel in einem Stator eines Direktantriebes 64 Leistungsträger mit je 10 KW verbaubar wären, könnte eine Pressenreihe angeboten werden, die beispielsweise eine Motorleistung von 640, 320, 160, 80 KW anbieten, so dass ein Kunde eine kleine Presse mit 160 KW
bestellen und später ohne weitere Schwierigkeiten durch Kauf weiterer Leistungsträger auf 320 KW oder 640 KW aufrüsten kann.
In diesem Zusammenhang lässt sich auch die Reparatur erleichtern, weil bei Störungen oder Defekten im Antrieb einer Presse nicht mehr der gesamte Motor ausgetauscht werden muss, sondern nur noch im Fall eines Defektes eines Leistungsträgers dieser Leistungsträger entnommen und durch einen neuen Leistungsträger ersetzt wird. Unter Leistungsträger versteht die Erfindung in diesem Zusammenhang beispielsweise eine
Antriebsspulenwicklung für die am Rotor befestigten Permanentmagnete. Die Vorteile lassen sich bei einer Vielzahl an Pressen, beispielsweise in einer Pressenstraße, sogar noch besser verdeutlichen. Große
Pressenstraßen zur mechanischen Umformung beispielsweise von Blechen weisen mehrere Bearbeitungsstufen auf, die umfassen können:
Ein oder mehrstufige Grobumformung, lokale Tiefziehbereiche,
Nachformung, Ausstanzung von Durchbrechungen und/oder
Randbesäumung, Umkantung. Werden nun beispielsweise 6 Pressen in einer Pressenstraße verbaut, benötigt in der Regel die erste Presse am meisten Antriebsleistung um die Grobumformung des ebenen Bleches vorzunehmen. Die nachfolgenden Pressen haben dann meist eine gegenüber der ersten Presse verminderte Antriebsleistung. In vorteilhafter Weise lassen sich vorzugsweise alle diese Pressen mit einem Antriebssystem nach der Erfindung ausrüsten und können zum Beispiel beim Wechsel einer Großserienproduktion eines Modells im Automobilbau dennoch problemlos weiterverwendet werden, was die Antriebsleistung betrifft. Wird es beispielsweise bei einer anderen Großserie notwendig in der beispielsweise dritten Presse die
Antriebsleistung zu erhöhen, muss nicht der gesamte Motor ausgetauscht werden, sondern es werden nur die Anzahl der Leistungsträger erhöht. Die Leistungsträger sind eigenständige und funktionale Bauteile und stellen per se für sich eine Antriebseinheit bzw. einen Motor dar. Die Besonderheit liegt also darin, dass vorzugsweise eine Vielzahl an Antriebseinheiten respektive Leistungsträger radial am Umfang im Sinne eines Stators montiert werden und dabei für sich eigenständig wirken und ggf. einzeln oder segmentweise in Baugruppen ausgetauscht werden können.
Insbesondere ist dabei von Vorteil. Dass der Motor nicht als eine Einheit, sondern aus einer Vielzahl an Einheiten besteht, die entsprechend ausgetauscht oder nacheinander verbaut werden können. Dies ist
inbesondere nützlich bei einem engen Bauraum oder besonderen
technischen Pressen. Bisherige Direktantriebe konnten deshalb nur außerhalb bzw. am Rande einer Kurbelwelle montiert werden, da die Direktantriebe einstückig vom Hersteller der Antriebe angeliefert werden. Aber auch am Rande einer Kurbelwelle respektive außen am Gehäuse einer Presse kann die
Verwendung eines derartigen Direktantriebes sinnvoll sein, insbesondere in Bezug auf gestufte Antriebsleistungen oder den einfachen Austausch einzelner Leistungsträger.
Mit vorliegender Erfindung ist es nun insbesondere möglich die
Direktantriebe auch innerhalb eines Pressenrahmens anzuordnen, da der Direktantrieb in Teilen verbaut ist und problemlos bei Schäden an den Leistungsträgern bzw. an den Statoreinzelteilen abschnittsweise
ausgetauscht werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leistungsträger auf vorgefertigen Segmenten, beispielsweise vier 45°-Elementen zur Bildung eines Stators vormontiert sind und diese vier Segmente nacheinander in der Presse oder auf der Drehmomentstütze verbaut werden. Bei einem Rotor mit radial außen angeordneten Permanentmagneten kann die Kurbelwelle vor oder nach dem Einbau der Leistungsträger in der Presse platziert werden, was entsprechend dem Baufortschritt der Presse selbst von Vorteil ist. Natürlich ist auch eine parallel Montage, beispielsweise zwei Segmente oder mehrere Leistungsträger, dann die Einbringung der Welle und anschließend die Nachmontage der restlichen Elemente denkbar. Vorzugsweise wird die Welle erst grob in der Presse gelagert, dann die restlichen Leistungsträger montiert und anschließend die Ausrichtung der Welle respektive des Rotors gegenüber dem teilweise oder fertig montierten Stator durchgeführt.
In einer speziellen Lösung wird der Rotor mit bereits vorhandenen
Permanentmagneten, ggf. noch ohne Verbindung zu einer Kurbelwelle oder nur mit einem Teil der Kurbelwelle in der Presse, vorzugsweise in einem Teil der Presse wie zum Beispiel dem Antriebskopf oder dem Antriebsbereich verbaut. Anschließend werden die Statorsegmente respektive einzelne Leistungsträger verbaut. Wenn nicht bereits während des Einbaus
geschehen, wird die Kurbelwelle montiert und eine Ausrichtung des internen Aufbaus des Motors, also des Rotors zum Stator, durchgeführt.
Vorteile eines Direktantriebes auf der Kurbelwelle:
Durch den nahen Aufbau eines Direktmotors direkt in der Nähe einer
Pleuelstange können unterschiedliche Belastung für die Kurbelwelle abtriebsseitig systemunschädlicher weitergeleitet werden, wobei gleichzeitig die Gesamtsteifigkeit des Antriebsstranges signifikant erhöht und/oder die Baulänge des Antriebsstranges minimiert werden kann. Der notwendige Bauraum der Presse mit einem Direktantrieb kann wesentlich optimiert und verkleinert werden und es lassen sich einfache Maßnahmen zur
Geräuschdämmung im Wesentlichen des Antriebsstranges durch Kapselung verwirklichen. Die Presse kann mit einer kurzen Baulänge ausgeführt werden, was insbesondere bei Servopressen in Pressenstraßen für die Herstellung von Großkarosserieteilen von Vorteil ist. Um die Transportwege zwischen den Pressen möglichst kurz zu halten, müssen die Pressen dicht hintereinander stehen. Je kürzer der Abstand, je schneller die
Transferzeiten. Großpressen sind meist mit einer geradzahligen Anzahl von zwei, vier .... Druckpunkten (Pleuelstangen- oder
Gelenkgetriebeanbindungen) am Stößel ausgeführt. Die Abstände quer und längs zwischen den Druckpunkten respektive der Pleuelstangen, kann nicht beliebig gewählt werden, sondern muss nach Gesichtpunkten im Hinblick auf die Reduzierung der Stößeldurchbiegung gewählt werden. Auch die sichere Aufnahme von außermittigen Kräften, insbesondere bei unsymmetrischen Werkzeug- oder Werkstückgeometrien, ist entscheidend für die Anordnung der Kontaktstellen der Pleuelstangen am Stößel der Presse. Die Länge des Pressenkopfes, meist in Durchlaufrichtung, wird durch den
Pleuelstangenabstand und den notwendigen Aufbau der Hauptlager und Tragstrukturen bestimmt.
Weiter ergibt sich in der vorteilhaften Anordnung des Direktantriebes, insbesondere innerhalb der notwendigen Tragstrukturen der Presse ein wesentlich steiferes Antriebssystem und einhergehend eine Reduzierung der Kurbelwellentorsion. Wird die Kurbelwelle als Hauptantriebswelle von außen angetrieben, wirkt sich die Torsion der Kurbelwelle nachteilig auf das gesamte Antriebssystem aus. Je länger die Distanz zwischen Motor und Kurbelzapfen respektive Exzenterauge, desto weicher wird das Antriebssystem und es kommt zu Regelschwingungen, da die Kurbelwelle wie eine Torsionsfeder wirkt. Insbesondere hier treten bei einem Pendelhub gravierende Steuerungs- und Regelungsschwierigkeiten auf. Auch die Schwingungsbereitschaft des gesamten Antriebssystems mit
entsprechenden Problemen für die Tragstrukturen respektive den
Pressenrahmen sind problematisch und bei der Konstruktion einer Presse auslegungsintensiv. Bei einem einseitigem Antrieb mit zwei Pleuelstangen respektive zwei Kurbelzapfen auf einer Welle, kommt es zudem zu einem Winkelversatz, wodurch die Pleuel unterschiedliche Hublagen einnehmen. Es ergibt sich auch eine verbesserte Steuerungs- und Regelungstechnische Qualität des Systems. Durch die hohe Steifigkeit des Antriebssystems und die genau einstellbare Momenten- und Winkelpositionsregelung des Motors ergeben sich keine messbaren Abweichungen zwischen zwei Kurbelzapfen und damit an den Pleuelstangen an einer Kurbelwelle. Die Prozessdaten können zusätzlich unmittelbar erfasst werden. Die Presse weist durch den Direktantrieb keine zusätzlichen mechanischen Übertragungsglieder (z.B. Getriebestufen) auf. Die am Motor gemessenen Parameter wie Drehzahl, Drehmoment und Winkellage, können ohne Fehler in Stößelgeschwindigkeit, Presskraft und Stößelposition umgerechnet werden. Verfälschungen durch Reibverluste oder Torsion, Zahnflankenspiel etc. sind hervorragend eliminiert.
Permanentmagnetmotoren, insbesondere bei einer hohen Antriebsleistung, haben einen recht hohen Geräuschpegel. Durch den Einbau in den Pressenkopf, kann durch relativ einfache Maßnahmen, die Geräuschemissionen einfach reduziert werden, z.B. durch Verschließen des Pressenkopfes an der Ober- und Unterseite. Auch verbessert sich der Gesamtwirkungsgrad der Presse deutlich, da wesentlich weniger unbenutzte Kräfte durch die Torsion oder die
Momentenaufnahme in den Lagern bei einer fliegenden Lagerung des Motors auftreten. In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann der Stator des Direktantriebes im Pressenkopf abgestützt und/oder mit einer
entsprechenden Drehmomentenstütze versehen werden. Gegenüber einem konventionellen Direktantrieb, hat der Motor somit keine eigene Lagerung und die Lagerung des Rotors innerhalb des Stators wird durch die
Hauptlagerung der Kurbelwelle mit übernommen. Dadurch fallen keine zusätzlichen Verluste mehr an.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, insbesondere bei Großpressen hoher Tonnage, wird der Direktantrieb auf den tragenden Teil der Kurbelwelle gesetzt, d.h. er befindet sich zwischen den Presskraft aufnehmenden Hauptlagern des mechanischen Antriebs. Vorzugsweise befindet sich der Motor dann auch zwischen den haupttragenden
Tragstrukturen (zumindest zwei Pressenrahmen der Presse) und
konzentrisch zu der Hauptantriebswelle (Kurbelwelle). Die Pleuelstangen, bzw. bei Gelenkantrieben die Schwenkhebel die zur Pleuelstange führen, können sich hierbei entweder links und rechts vom Motor und somit zwischen Motor und Hauptlager (Tragstruktur des Pressenkopfes) oder einseitig zwischen Motor und einem der Hauptlager befinden.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden
Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigen in schematischer Ansicht:
Figur 1 eine mechanischen Presse mit einem Pressenrahmen und einem
Pressentisch, wobei im oberen Bereich der Presse, im Kopfbereich, das Antriebssystem, bestehend aus zwei hintereinander angeordneten Kurbeltrieben mit jeweils einer
Kurbelwelle, einem Kurbelzapfen und einer mit einem Stößel wirkverbundenen Pleuelstange,
Figur 2 die gleiche Ausführungsform in Seitenansicht nach Figur 1 , mit
Darstellung der beiden nebeneinander angeordneten
Kurbeltriebe, wobei zum getrennten Antrieb ein separater
Direktantrieb je Kurbeltrieb angeordnet ist,
Figur 3 eine weitere mögliche Ausführungsform mit vier angetriebenen
Pleuelstangen wobei wiederum zwei Kurbeltriebe hintereinander angeordnet sind,
Figur 4 zwei Darstellungen möglicher Zwangskoppelungen für einen
Parallellauf des Stößels in Draufsicht für die Beispiele nach Figur
3 (links) und den Figuren 1 und 2 (rechts), Figur 5 vier schematische Schnittansichten eines Direktantriebes bestehend aus einem Stator und einem Rotor auf einer Kurbelwelle mit unterschiedlicher Anzahl der Leistungsträger,
Figur 6 eine schematische Ansicht einer direkt angetriebenen Kurbelwelle mit am Rotor radial außen angeordneten Permanentmagneten und
Figur 7 einer schematische Ansicht nach Figur 6 mit zwei Reihen
angeordneter Permanentmagnete, die von U-förmigen Leistungsträgern umschlossen werden.
Nach Figur 1 besteht die Presse 21 zumindest aus einem Pressenrahmen 9, einem darin gelagerten Pressentisch 8 und einem mittels zumindest eines Kurbeltriebs 12 angetriebenen Stößel 5. Vorzugsweise wird diese Presse 21 zur Einarbeitung von Werkzeugen 15 oder zur Herstellung von Werkstücken (nicht dargestellt) mittels zumindest einem Fertigungsverfahren in einem Werkzeug 15 verwendet, wobei das Werkzeug zumindest aus einem
Werkzeugoberteil 6 an dem Stößel 5 und einem Werkzeugunterteil 7 an dem Pressentisch 8 besteht. Als Kurbeltrieb 12 ist zumindest eine Kurbelwelle 1 mit zumindest einem Kurbelzapfen 2 und zumindest einer Pleuelstange 3 angeordnet, wobei als Motor 14 für den Antrieb der Kurbelwelle 1 zumindest ein direkt die Kurbelwelle 1 antreibender und in einer Halterung 18 gelagerter Direktantrieb vorgesehen ist. In dem Kurbeltrieb 12, auch Exzenterantrieb genannt, kann anstelle der Pleuelstange 3 oder zwischen der Pleuelstange und dem Kurbelzapfen ein Gelenktrieb oder eine Schubkurbel oder ähnliche Zwischenvorrichtungen angeordnet sein, die üblicherweise zur
Hubhöhenverstellung, aus Sicherheitsgründen oder zur Einstellung der Sinuskurve des Bewegungsverlaufes des Stößels benutzt werden.
Insbesondere ist zum Antrieb eines Kniehebeltriebs, eines Gelenktrieb, einem weiteren Kurbeltrieb oder einer Kombination daraus der Kurbeltrieb 12 mit diesen wirkverbunden angeordnet, wobei diese wiederum abtriebsseitig mit dem Stößel 5 wirkverbunden angeordnet sind. In Figur 2 die gleiche Ausführungsform in Seitenansicht nach Figur 1 dargestellt. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Motoren 14 als Direktantriebe zwischen den Pleuelstangen 3 der einzelnen
Stößelanbindungen angeordnet. In vorliegendem Beispiel befinden sich die beiden Pleuelstangen auf zwei separaten Kurbelwellen 1 , die entsprechend in dem Pressenrahmen 9 der Presse 21 gelagert sind. Eine ggf. notwendige Zwangskoppelung 19 zwischen den beiden Pleuelstangen ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt und findet sich beispielhaft in der rechten Zeichnung der Figur 4.
Aus Figur 2 ist ersichtlich, dass die Motoren 14 aus einem am
Pressenrahmen 9 angeordneten Stator 4 und einem am Kurbeltrieb 12, respektive der Kurbelwelle 1 , angeordneten Rotor 10 bestehen. In
vorteilhafter Weise und zur Optimierung des Schwerpunktes der Presse 21 sind hier beide Antriebe zwischen den Pleuelstangen angeordnet. Dies ergibt auch insbesondere Vorteile bei der Leitungsführung der Motoren 14, die effektiv durch ein im Pressenrahmen 9 gelagertes Zwischenlager 20 kinematisch voneinander getrennt sind. In einer Alternative kann die
Kurbelwelle natürlich durchgehend gestaltet und nur ein Motor 14 oder aber sogar mehrere Motoren, je nach Lastenheft der Presse 21 , angeordnet sein. Eine Zwangskoppelung der beiden Kurbelwellen 1 kann als neben einer parallel zu den Kurbelwellen 1 angeordneten Kopplungsachse mit
entsprechender Stirnzahnradverbindung an den einzelnen Kurbelwellen ausgeführt sein oder auch als eine direkte Stirnverbindung der beiden Kurbelwellen ausgeführt sein. Diese muss nicht zwingend innerhalb des Zwischenlagers 20 angeordnet sein.
Weiter finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Presse 21 wie separate Lager 17, die in entsprechend großen Montageöffnungen des
Pressenrahmens 9 angeordnet sind und einen Lagerdeckel 16 aufweisen.
In den beiden Zeichnungen der Figur 4 finden sich zwei Darstellungen möglicher Zwangskoppelungen für einen Parallellauf des Stößels in
Draufsicht für die Beispiele nach Figur 3 (links) und den Figuren 1 und 2 (rechts). Dabei sind die Antriebe respektive die Motoren 14 zumindest teilweise, aber insbesondere bevorzugt vollständig, zwischen den
Pleuelstangen 3, respektive deren Kurbelzapfen 2, angeordnet. Die
Zwangskoppelung kann dabei über mechanische Stirnradgetriebe mit entsprechenden Eingriffsmöglichkeiten an Stirnrädern der Kurbelwellen 1 verwirklicht sein. Alternativ oder in Kombination kann eine elektronische Zwangskoppelung der Frequenzumrichter respektive der
Steuerungseinrichtung für die Motoren 14 verwirklicht sein. Nachstehend werden weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele genannt, die im Weiteren nicht unbedingt im Einzelnen zeichnerisch verwirklicht sein müssen. So ist der Motor 14 im Wesentlichen angrenzend, zumindest benachbart zu oder bevorzugt einstückig mit einem Kurbelzapfen 2 an der Kurbelwelle 1 angeordnet. Je nach Ausführungsform und Definitionslage kann eine so genannte Kurbelscheibe innerhalb oder am Motor integriert sein. Bevorzugt ist dabei der Stator 4 des Motors 14 so ausgeführt, dass dieser die Funktion der Kurbelscheibe übernimmt und den Kurbelzapfen 2 außerhalb der Mittelachse der Kurbelwelle 1 führt. Zum
Drehmomentenausgleich und/oder zur Lagerung des Motors 14 ist eine Halterung 18 vorgesehen, die mit dem Pressenrahmen 9 verbunden ist. Der Motor 14 kann als Direktantrieb einen Stator 4 mit einer Antriebswicklung 23 und einen darin angeordneten Rotor 10 mit Permanentmagneten 22 und wäre dann als ein Permanent-Magnet-Motor ausgeführt. Grundsätzlich kann bei zumindest zwei Kurbelzapfen 2 auf einer Kurbelwelle 1 zumindest ein Motor 14 zwischen den Kurbelzapfen 2 angeordnet sein. Insbesondere ist bei einer Mehrzahl an Motoren 14 oder Kurbelzapfen 2 eine symmetrische Anordnung innerhalb der Presse 21 oder der Kurbelwellen 1 zu bevorzugen. Es kann also vorgesehen sein, dass bei mehreren Motoren 14 und mehreren Kurbelzapfen 2 zumindest zwei Motoren 14 symmetrisch zu einer der Mittelachsen des Pressenrahmens 9 und/oder einer der Mittelachsen des Stößels 5 und/oder zum Längsmittelpunkt der Kurbelwelle 1 und/oder zur Anordnung der Kurbelzapfen 2 auf der Kurbelwelle 1 angeordnet sind. Von Vorteil wäre auch, wenn der Rotor 10 des Motors 14 und die Kurbelwelle 1 und/oder der Kurbelzapfen 2 aus einem einstückigen Maschinenelement bestehen. Auch kann in dem Kurbeltrieb 12 eine Höhenverstellung für den Hub des Stößels 5 angeordnet sein. Eine Überlastsicherung 11 sollte die Presse bei Störfällen vor größeren Schäden bewahren und entkoppelt im Schadensfall die Pleuelstangen 3 vom Stößel 5.
Zum Drehmomentenausgleich kann der Stator 4 eines Motors 14 auf einem Lager an dem Rotor 10 angeordnet sein und zur Kompensation der auftretenden Drehmomente an dem Stator 4 eine Drehmomentenstütze mit Verbindung zum Pressenrahmen 9 sinnvoll erscheinen. Insbesondere bei zwei angeordneten Kurbelwellen 1 könnte jeder Stator 4 eines Motors 14 auf einem Lager an dem Rotor 10 angeordnet sein und zur Kompensation der auftretenden Drehmomente an den Statoren 4 eine Drehmomentenstütze mit Verbindung zum Motor 14 auf der benachbarten Kurbelwelle 1
angeordnet eine gegenseitige Abstützung der Drehmomente ermöglicht. Dies hat insbesondere Vorteile hinsichtlich der Schwingungsübertragung auf den Pressenrahmen 9.
Wie dargestellt kann der Motor 14 und der Kurbeltrieb 12 innerhalb einer durch den Pressenrahmen 9 gebildete Tragkonstruktion angeordnet sein, die vorzugsweise für eine Presskraft von über 200 Tonnen, bevorzugt über 500 Tonnen, besonders bevorzugt von über 800 Tonnen ausgelegt ist.
Insbesondere ist bei derartigen Pressen der Hub des Stößels 5 von über 300 m, bevorzugt über 600 mm, besonders bevorzugt von über 900 mm möglich. Bevorzugt wird die Presse 21 für ein Fertigungsverfahren, das zumindest das Urformen, das Trennen, das Fügen, das Beschichten und/oder das Umformen, insbesondere das Metallumformen, umfasst, verwendet.
Insbesondere kann die Presse 21 als Kopfpresse oder als
Einarbeitungspresse für Werkzeuge einer Pressenstraße und/oder als zumindest eine Transferpresse in einer Transferpressenstraße und/oder als Vorpresse in Fertigungsrichtung vor einer Transferpressenstraße angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die Lager 17 der Kurbelwelle 1 in aus dem
Pressenrahmen 9 entnehmbaren Lagerschildern angeordnet, damit eine
Öffnung mit einem Montagedurchmesser im Pressenrahmen eröffnet werden kann, die vom Durchmesser her vorzugsweise gleich oder größer als der Durchmesser des Rotors 10 auf der Kurbelwelle 1 respektive des größten Durchmessers auf der Kurbelwelle 1 entspricht. Es kann bei der Montage hilfreich sein, dass eine in der Längsachse zumindest einmal geteilte
Kurbelwelle 1 in der Presse angeordnet ist, die beispielsweise eine
Flanschverbindung, abnehmbare Lagerzapfen oder eine Welle/Nabe- Verbindung aufweist. Besonders bevorzugt ist der Rotor 10 auf der Kurbelwelle 1 unlösbar angeordnet. Hierzu kann zur Verbindung des Rotors 10 mit der Kurbelwelle 1 eine Schrumpfpassung, eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung, eine Reibschweißverbindung, eine Verklebung und/oder eine andere untrennbare Fügeverbindung verwendet werden. Eine
bevorzugte Ausführung des Rotors 10 wären Nuten und/oder Vertiefungen zur Aufnahme der Permanentmagneten 22. Diese sollten erst nach der Fertigstellung des einstückigen Maschinenelements darin eingesetzt werden. Insbesondere sollte bei zwei separaten aber axial fluchtenden Kurbelwellen 1 zumindest ein Motor 14 als Direktantrieb zwischen den Pleuelstangen 3 angeordnet sein. Bei anspruchsvollen Geometrien der
Pleuelstangenanordnungen wäre es von Vorteil, wenn bei zwei separaten aber in einer Ebene liegenden Kurbelwellen 1 nach einer koaxialen
Projektion der beiden Achsen der Kurbelwellen 1 in eine Achse zumindest ein Motor 14 als Direktantrieb zwischen den Pleuelstangen 3 angeordnet ist. Unter einer koaxialen Projektion wird verstanden, dass die beiden koaxial angeordneten Achsen der beabstandeten Kurbelwellen parallel zueinander verschoben werden, bis diese in einer Achse liegen. Insoweit lässt sich auch hier erkennen, wann ein Direktantrieb„zwischen" zwei Kurbelwellen angeordnet ist, auch wenn diese Kurbelwellen nicht aus einem Stück sind.
In Figur 5 ist in vier schematische Schnittansichten eines Direktantriebes bestehend aus einem Stator und einem Rotor auf einer Kurbelwelle mit unterschiedlicher Anzahl der Leistungsträger dargestellt. Dabei besteht der Stator 4 des Motors 14 aus achtundzwanzig (Figur 5a), aus zwölf (Figur 5b), aus acht (Figur 5c) oder wahlweise aus sechs (Figur 5d) Leistungsträgern 24, die als eigenständige und austauschbare Baueinheiten ausgeführt sind. Die Leistungsträger 24 sind radial zur Kurbelwelle 1 angeordnet und die Leistungsträger 24 sind einzeln oder abschnittsweise mit einer
Steuerungseinheit 25 mittels Versorgungsleitungen 26 wirkverbunden. Die nicht durch ein Blitzzeichen markierten und damit freien Bereiche für optionale Leistungsträger 24 sind der Übersichtlichkeit und der besseren Darstellung der untereinander austauschbaren Leistungsträger 24
geschuldet. Es ist natürlich auch vorstellbar, dass beispielsweise immer drei Leistungsträger 24 nebeneinander unter Freilassung eines freien Bereiches angeordnet sind.
Insbesondere ist von Vorteil, wenn bei mehreren Leistungsträgern 24 zumindest zwei Leistungsträger 24 mit einer äquivalenten Leistung und/oder einer äquivalenten äußeren Formgebung angeordnet sind. Unter
Formgebung versteht man dabei die äußere Größe oder die Anordnung von signifikanten Montageelementen. Bevorzugt sind die Leistungsträger 24 in Gruppen von zumindest zweien angeordnet. Nicht gezeigt ist die Möglichkeit die Leistungsträger 24 direkt oder indirekt über eine Halterung 18 mit dem Pressenrahmen 9 zu verbinden. In Figur 5b und 5c ist die Möglichkeit dargestellt, dass entweder zentral am Stator 4 oder an zumindest einem Leistungsträger 24 zumindest eine Kühlvorrichtung 27 angeordnet ist.
In den Figuren 5c und 5d sind die einzelnen Versorgungsleitungen und deren beispielhafter Weg zu einer Steuerungseinheit 25, die bevorzugt zumindest aus einem Frequenzumrichter besteht, dargestellt. In Figur 5c sind die Versorgungsleitungen 26 zu Versorgungsabschnitte 28
zusammengefaßt und werden wahlweise direkt oder einer kombinierten Station aus Steuerungseinheit 25 und Kühlvorrichtung 27 zugeführt. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn auch die Steuerungseinheit 25 einer ständigen Kühlung bedarf.
Nicht in den Figuren verwirklicht sind folgende besondere Ausgestaltungen: dass bei einer indirekten Anordnung des Stators 4 am Pressenrahmen 9 der Presse 21 zumindest Teile des Stators 4 an einer ein- oder mehrteiligen Drehmomentstütze angeordnet sind, welche mit dem Pressenrahmen 9 wirkverbunden ist, und
dass zumindest Teile des Stators 4, eine Drehmomentstütze und/oder Versorgungsleitungen 25 eine Montageeinheit ausbilden.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Presse 21 in einer Pressenstraße sind zumindest zwei Pressen 21 mit einem Direktantrieb angeordnet, wobei in den Motoren 14 jedes Direktantriebes im Stator 4 zumindest zwei
Leistungsträger 24 angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Antriebe in den Pressen 21 durch Anordnung einer unterschiedlichen Anzahl an
Leistungsträgern 24 unterschiedliche Antriebsleistungen der Direktmotoren auf. Besonders bevorzugt weist der Direktantrieb der in Fertigungsrichtung vorne angeordneten Kopfpresse gegenüber der nachfolgenden Presse eine höhere Leistung auf. Wie bereits ausgeführt, sollten dann zumindest zwei
Direktantriebe in einer oder mehrerer Pressen 21 der Pressenstraße mit äquivalenten Leistungsträgern 24 angeordnet sind, was die Lagerhaltung von Ersatzteilen und auch die Produktion einer Presse 21 deutlich
kostengünstiger gestaltet, insbesondere wenn zwischen den einzelnen Pressen 21 einer Pressenstraße eine unterschiedliche Anzahl der
Leistungsträger 24 in den Statoren 4 der Direktantriebe angeordnet sind.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine übliche und eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Direktantriebes auf. In Figur 6 ist dabei ein Motor 14 als Direktantrieb auf einer Kurbelwelle 1 angeordnet, die zwei Kurbelzapfen 2 aufweist und in Lagern 17 im Pressenrahmen 9 gelagert ist. An einem zentralen Element, vorzugsweise am größten Durchmesser der Kurbelwelle 1 ist der Rotor mit Permantentmagneten 22 am Umfang angeordnet. Direkt gegenüber ist koaxial zur Kurbelwelle ein Stator 4 angeordnet, der mehrere Antriebseinheiten respektive Leistungsträger 24 aufweist. Nach Figur 7 sind die Leistungsträger 24 U-förmig ausgeführt, wobei der Stator 4 mit den daran angeordneten Permanentmagneten in die Öffnung des U-förmigen
Leistungsträgers 24 eingreift. Besonders bevorzugt sind dabei die
Permanentmagneten 22 beidseits respektive an den axialen außenseitigen Stirnseiten des Rotors 4 angeordnet. Vorzugsweise weisen die Leistungsträger 24 in Ihrer Eigenschaft zur Erbringung eines Antriebsmomentes gegenüber den Permanentmagneten Antriebswicklungen oder Spulen auf, die mit Strom durchflössen sind. Betreffend einem nicht näher in den Figuren dargestellten Verfahren zur Herstellung einer Presse 21 wird zumindest der Rotor 10 ohne oder zumindest mit einem Teil der Kurbelwelle 1 in die zumindest teilweise montierte Presse 21 verbracht und im Wesentlichen im Bereich des Motors 14 vorläufig gehalten oder betriebsfertig angeordnet, wobei anschließend der Stator 4 durch die Montage einzelner Leistungsträger 24 oder durch die Montage einer vorgefertigter Montagegruppe aus zumindest zwei
Leistungsträgern 24 im Bereich des Motors 14 hergestellt wird. Besonders bevorzugt werden die Leistungsträger 24 einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit 25 mittels Versorgungsleitungen 26 verbunden. Bevorzugt können bei einer indirekten Anordnung des Stators 4 am
Pressenrahmen 9 der Presse 21 zumindest Teile des Stators 4 an einer ein- oder mehrteiligen Drehmomentstütze angeordnet ein, welche mit dem
Pressenrahmen 9 wirkverbunden wird.
Bezugszeichenliste 1394:
1. Kurbelwelle
2. Kurbelzapfen
3. Pleuelstange
4. Stator
5. Stössel
6. Werkzeugoberteil
7. Werkzeugunterteil
8. Tisch
9. Pressenrahmen
10. Rotor
11. Überlastsicherung
12. Kurbeltrieb
13.
14. Motor
15. Werkzeug
16. Lagerdeckel
17. Lager
18. Halterung
19. Zwangskoppelung
20. Zwischenlager
21. Presse
22. Permanentmagnet
23. Antriebswicklung
24. Leistungsträger
25. Steuerungseinheit
26. Versorgungsleitung
27. Kühlvorrichtung
28. Versorgungssegment

Claims

Patentansprüche
Presse (21 ) mit zumindest einem Pressenrahmen (9), einem darin gelagerten Tisch (8) und einem mittels zumindest eines Kurbeltriebs (12) angetriebenen Stößel (5) zur Einarbeitung von Werkzeugen (15) oder zur Herstellung von Werkstücken mittels zumindest einem
Fertigungsverfahren in einem Werkzeug (15), wobei ein
Werkzeugoberteil (6) an dem Stößel (5) und ein Werkzeugunterteil (7) an dem Pressentisch (8) angeordnet ist, wobei als Kurbeltrieb (12) zumindest eine Kurbelwelle (1 ) mit zumindest einem Kurbelzapfen (2) und zumindest einer Pleuelstange (3) angeordnet ist und wobei als Motor (14) für den Antrieb der Kurbelwelle (1 ) zumindest ein direkt die Kurbelwelle (1 ) antreibender Direktantrieb, bestehend aus zumindest einem Rotor (10) und einem Stator (4) angeordnet ist
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
zumindest der Stator (4) des Motors (14) aus zumindest zwei
Leistungsträgern (24) besteht,
die Leistungsträger (24) als eigenständige und austauschbare
Baueinheiten ausgeführt sind,
die Leistungsträger (24) radial zur Kurbelwelle (1) angeordnet sind und die Leistungsträger (24) einzeln oder abschnittsweise mit einer Steuerungseinheit (25) mittels Versorgungsleitungen (26)
wirkverbunden sind.
2. Presse nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Leistungsträgern (24) zumindest zwei
Leistungsträger (24) mit einer äquivalenten Leistung und/oder einer äquivalenten äußeren Formgebung angeordnet sind.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsträger (24) in Gruppen von zumindest zweien angeordnet sind.
Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsträger (24) direkt oder indirekt über eine Halterung (18) mit dem Pressenrahmen (9) wirkverbunden sind.
Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder zentral am Stator (4) oder an zumindest einem Leistungsträger (24) zumindest eine Kühlvorrichtung (27) angeordnet ist. 6. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerungseinheit (25) zumindest ein Frequenzumrichter angeordnet ist. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer indirekten Anordnung des Stators (4) am Pressenrahmen (9) der Presse (21) zumindest Teile des Stators (4) an einer ein- oder mehrteiligen Drehmomentstütze angeordnet sind, welche mit dem Pressenrahmen (9) wirkverbunden ist.
Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Stators (4), eine Drehmomentstütze und/oder Versorgungsleitungen (25) eine Montageeinheit ausbilden.
Pressenstraße zur Herstellung und/oder Umformung von Werkstücken mit zumindest zwei Pressen (21 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pressenstraße zumindest zwei Pressen (21) mit einem Direktantrieb angeordnet sind, wobei in den Motoren (14) jedes Direktantriebes im Stator (4) zumindest zwei Leistungsträger (24) angeordnet sind.
10. Pressenstraße nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass in den Pressen (21 ) durch Anordnung einer unterschiedlichen Anzahl an Leistungsträgern (24) unterschiedliche Antriebsleistungen der Direktmotoren angeordnet sind.
11. Pressenstraße nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der Direktantrieb der in
Fertigungsrichtung vorne angeordneten Kopfpresse gegenüber der nachfolgenden Presse eine höhere Leistung aufweist.
12. Pressenstraße nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest zwei Direktantriebe in einer oder mehrerer Pressen (21) der Pressenstraße mit äquivalenten Leistungsträgern (24) angeordnet sind.
13. Pressenstraße nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Pressen (21 ) einer Pressenstraße eine unterschiedliche Anzahl der Leistungsträger (24) in den Statoren (4) der Direktantriebe angeordnet ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Presse (21 ) mit zumindest einem
Pressenrahmen (9), einem darin gelagerten Tisch (8) und einem mittels zumindest eines Kurbeltriebs (12) angetriebenen Stößel (5) zur Einarbeitung von Werkzeugen (15) oder zur Herstellung von
Werkstücken mittels zumindest einem Fertigungsverfahren in einem Werkzeug (15), wobei ein Werkzeugoberteil (6) an dem Stößel (5) und ein Werkzeugunterteil (7) an dem Pressentisch (8) angeordnet ist, wobei als Kurbeltrieb (12) zumindest eine Kurbelwelle (1) mit zumindest einem Kurbelzapfen (2) und zumindest einer Pleuelstange (3) angeordnet ist und wobei als Motor (14) für den Antrieb der
Kurbelwelle (1) zumindest ein direkt die Kurbelwelle (1) antreibender Direktantrieb, bestehend aus zumindest einem Rotor (10) und einem Stator (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Rotor (10) ohne oder zumindest mit einem Teil der Kurbelwelle (1) in die zumindest teilweise montierte Presse (21) verbracht und im Wesentlichen im Bereich des Motors (14) vorläufig gehalten oder betriebsfertig angeordnet wird und dass anschließend der Stator (4) durch die Montage einzelner Leistungsträger (24) oder durch die Montage einer vorgefertigter Montagegruppe aus zumindest zwei Leistungsträgern (24) im Bereich des Motors (14) hergestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsträger (24) einzeln oder abschnittsweise mit einer
Steuerungseinheit (25) mittels Versorgungsleitungen (26) verbunden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer indirekten Anordnung des Stators (4) am Pressenrahmen
(9) der Presse (21 ) zumindest Teile des Stators (4) an einer ein- oder mehrteiligen Drehmomentstütze angeordnet sind, welche mit dem Pressenrahmen (9) wirkverbunden wird.
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