WO2013139578A1 - Pressenantrieb mit zwei arbeitsbereichen - Google Patents

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WO2013139578A1
WO2013139578A1 PCT/EP2013/054310 EP2013054310W WO2013139578A1 WO 2013139578 A1 WO2013139578 A1 WO 2013139578A1 EP 2013054310 W EP2013054310 W EP 2013054310W WO 2013139578 A1 WO2013139578 A1 WO 2013139578A1
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WO
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press
eccentric
operating mode
drive
axis
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PCT/EP2013/054310
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French (fr)
Inventor
Rainer Hedler
Marcus Kosse
Joachim Beyer
Original Assignee
Schuler Pressen 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
    • B30B1/10—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
    • B30B1/14—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—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
    • B30B1/268—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 using a toggle connection between driveshaft and press ram

Definitions

  • the invention relates to a press drive for a press.
  • the press drive has a toggle mechanism.
  • the toggle mechanism is driven by an eccentric, which can also be referred to as a crank drive.
  • the toggle mechanism couples the eccentric drive with a plunger of the press, so that the drive movement of the Exzen ⁇ ters the eccentric drive causes a linear movement of the plunger in the stroke direction.
  • Presses with toggle mechanisms are generally known. From DE 10 2005 001 878 B3 a press drive with knee lever mechanism ⁇ indicate where the ram of the press is to ⁇ set of drive assigned a. This additional drive is used in ⁇ particular to ensure a sufficient ram force in certain kink angle ranges of the lever of the toggle mechanism.
  • the other arm of this two-armed lever is coupled to the knee joint.
  • the articulation points of the auxiliary connecting rod on the two-armed lever and a drive ⁇ rod between the two-armed lever and the knee joint are adjustable. By this measure, it should be possible to adjust the impact speed of the plunger on the work ⁇ piece, the travel of the ram stroke, the stroke length and the position of the lower reversal point of the plunger.
  • Another press with toggle drive describes DE 198 46 951 AI.
  • the first lever of the toggle mechanism is mounted on the press frame, while the other lever is connected to the plunger.
  • the connection between these two levers via a wishbone, so that the first lever and the second lever are mounted on the wishbone spaced from each other.
  • the wishbone is also connected via a connecting rod with an eccentric drive.
  • the length of the connecting rod is changeable. If the toggle mechanism oscillates through its extended position, the plunger is moved twice in rapid succession through a lower reversal point due to the kinematics of the arrangement. The location of these two lower reversal points is different from a reference point on the press frame in the stroke direction. If the toggle mechanism does not oscillate through its extended position, an ordinary, approximately sinusoidal ram position course is achieved.
  • a disadvantage of this arrangement is the under defenceli ⁇ che position of the two lower reversal points when the Kniehe ⁇ belgetriebe is moved through its extended position.
  • a changing connecting rod length is undesirable in many cases. The length change alters the BEWE ⁇ supply of running connected to the knee joint end of the connecting rod.
  • a device for length change of the connecting rod in particular if it is to take place by an actuator, structurally complex and increases the be ⁇ wegte mass of the connecting rod considerably.
  • the press drive has a Kniehe ⁇ belgetriebe, which comprises a first lever and a second lever, which are pivotally mounted to one another at a knee joint.
  • the toggle mechanism has a first bearing which serves for the pivotable mounting of the first lever on the press frame.
  • a second bearing is seen ⁇ before, which serves for the pivotable mounting of the second lever on the plunger of the press.
  • the first bearing is vorzugswei ⁇ se immovable or immovable relative to the press frame on the press frame. The position of the
  • Pivot axis of the second bearing relative to the plunger is preferably also invariable before ⁇ .
  • the toggle mechanism also has a connecting rod, one end of which is pivotally mounted on the knee joint.
  • the knee joint has a common pivot ⁇ axis, about which the first lever, the second lever and the connecting rod are pivotally mounted to each other.
  • the other end of the connecting rod is connected to an eccentric of an eccentric drive.
  • one of the two levers or the connecting rod can also be designed as a triangular link with three articulation points each. In the region of the knee joint then two spaced-apart articulation points are present. One of the two levers and the connecting rod or the two levers engage at one articulation point, while the remaining lever or the connecting rod engage at the other articulation point.
  • the pivot axes of the two spaced pivot points in particular run parallel to each other.
  • a control device serves to control the eccentric drive. It is adapted to drive the Exzenteran ⁇ operating in a first mode or a second mode of operation. In another embodiment, a third mode of operation, or other operation modes ⁇ may be present.
  • the choice of the suitable operating mode can be automated by the control device based on detected or predetermined parameters. Serving as a parameter, in particular the operation descriptive parameters such as the required pressing force of the plunger and / or the tappet stroke and / or the insbesonde ⁇ re depending on the position to be observed ram speed and / or transfer times for the insertion or removal of a workpiece into and out of the press ,
  • the eccentric drive is driven to oscillate in a predetermined angular range.
  • the eccentric does not rotate about the axis of rotation of the eccentric drive, but moves in a respective predetermined angular range oscillating between two angles of rotation limiting the angle range back and forth.
  • the two angular ranges of respective operating mode selected so that the knee joint is moved through an axis connecting the first bearing and the second bearing axis. If the knee joint is on this axis, the plunger reaches its lower reversal point.
  • the plunger would be twice its lower reversal point Errei ⁇ chen, namely preferably once in the first angular range of the first operating mode and once in the ⁇ Winkelbe second area of the second operation mode. Since the connecting rod opposite the levers in the first operating mode to another position a ⁇ takes, as in the second mode of operation when the plunger is in its lower reversal point, resulting in the various operating modes, different force and Be ⁇ wegungsteil. In particular differed ⁇ Liche maximum achievable pressing forces and differing ⁇ che ram speeds for the same Exzenterfan Anlagen result.
  • Adjustment means for adjusting the eccentricity, the axis of rotation of the eccentric, the connecting rod length or the position of the first or second bearing can be omitted.
  • the press drive therefore requires only a small number of components. He is very simple and robust.
  • the minimum number of bearings and the elimination of additional adjustment means reduces play in the press drive to a minimum so that the plunger can be accurately positioned repeatably.
  • the press force and / or the plunger position can be controlled or regulated. In the case of a control corresponding position sensors and / or force sensors are provided.
  • the eccentric In the third operating mode - if provided - the eccentric is rotationally driven about an axis of rotation of the eccentric drive.
  • the eccentric circles it the axis of rotation completely in one direction of rotation and oszil ⁇ liert not.
  • This third operation mode is suitable for playing for a ⁇ forming task, wherein the provided in the second operating mode, pressing force sufficient.
  • ⁇ counter to the second mode of operation advantage may erge ⁇ ben, as when a large stroke is necessary or appropriate for a high output.
  • the kinematic conditions by the connecting rod and the two levers in a full ⁇ permanent circulation of the eccentric about the axis of rotation during the downward movement and the upward movement of the plunger are different.
  • This difference can be compensated for or at least reduced, in which the engine speed of the eccentric and thus the rotational speed of Ex ⁇ zenters is changed to the axis of rotation during a revolution.
  • the same plunger movement can be achieved, regardless of the angular range in which moves the eccentric.
  • a pendulum operation is performed.
  • the eccentric is driven to oscillate in a pre give ⁇ NEN angle range.
  • the eccentric oscillates in the angular range between two angles of rotation limiting the angular range.
  • the angular range of the fourth mode of operation is that the knee joint by the first bearing and the second bearing connecting axis is not moved through (yield ⁇ position) is chosen.
  • the region in which the plunger moves in the stroke direction therefore does not include the lower reversal point which can be achieved in the extended position of the knee joint.
  • the plunger can, for example, oscillate in a section of the sinusoidal movement curve in which a large stroke movement of the plunger is achieved at low rotational movements of the eccentric.
  • This idea can also be realized in other transmissions than the toggle mechanism described above, for example in eccentric gears, in which the eccentrically mounted and driven connecting rod is connected directly to the plunger.
  • the first angular range of the first operating mode and the second angle range of the second Be ⁇ operating mode in no overlap area.
  • the Drehstel ⁇ ment of the eccentric is always different in the first angular range of the rotational position of the eccentric in the second angular range.
  • the two operating modes are completely different from each other.
  • the longitudinal axis of the connecting rod As the longitudinal axis of the connecting rod, the axis is to be understood by the knee joint and the pivot point of the connecting rod on the eccentric. If the plunger is in the lower turning point in the first operating mode, the longitudinal axis of the connecting rod with the axis connecting the first and the second bearing encloses a first angle. Accordingly, the longitudinal ⁇ axis of the connecting rod with this axis includes a second angle when the plunger is in the second operating mode in its lower reversal point. The amounts of these two angles are different sizes.
  • the Be ⁇ supporting the first angle is greater than the second angle.
  • the magnitude of the first angle is at least a factor of 1.3 to 1.5 greater than the magnitude of the second angle. Thereby, the Un ⁇ equality of conditions in both modes of operation is particular ⁇ DERS pronounced.
  • the amount of the plunger speed in the lower reversal point at the same rotational speed of the eccentric in the first operating mode is smaller than in the second operating mode.
  • the amount of the maximum pressing force in the first operating mode can be greater than the amount of the maximum pressing force in the second operating mode.
  • the control device can be dependent of parameters automatically select the appropriate operating mode. The parameters can be predetermined by an operator via an operating unit or can be detected in a test operation by the control device.
  • the first mode of operation automatically by the control unit provided a ⁇ when a maximum force of the press is required.
  • the maximum attainable force of the plunger is in the first operating mode Be ⁇ RESIZE ⁇ SSER than in the second operating mode.
  • the determined by the arrangement of the connecting rod and the two levers kinematics of the press drive can be chosen so that the two Hü ⁇ be during a complete revolution of the eccentric about the axis of rotation at least almost the same size. It is also possible by changing the kinematics of the press drive to increase the stroke difference between the two strokes in a complete eccentric circulation. This difference in terms of the pressing force and the Stêtelge ⁇ speed can be increased in the first and second angular range. For example, the maximum pressing force in the first angular range can be increased relative to the second angular range and the ram speed in the second angle range can be increased with respect to the first angular range at the same eccentric rotational speed.
  • the control unit can automatically set the second operating mode when the required pressing force is achievable in the second operating mode. This increases the output of the press.
  • the required pressing force can be entered via the operating unit by an operator or sensed during a test operation by performing at least one test stroke of the ram. As already mentioned, other parameters can also be detected during the test operation by the control unit, such as for example the transfer duration of the workpieces.
  • the press drive can also be operated in more than the previously explained three operating modes. For example, it is possible to select one of four maximum achievable pressing forces depending on the forming task.
  • the pressing forces can be different in the first and second angular range in addition depending on from which direction, that is in which the direction of rotation of the eccentric to the Exzentercardachse, the plunger To ⁇ break point reaches the bottom.
  • Figure 1 is a schematic block diagram similar view of a press with an embodiment ei ⁇ nes press drive according to the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of a first embodiment of the press drive for a press as Fi gur ⁇ 1 in a first operating mode
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the first embodiment of the press drive for a press in a second mode of operation
  • Figures 5 to 7 are each a schematic diagram of further embodiments of the press drive for a press according to Figure 1, each with a wishbone.
  • Figure 1 shows a press 10 in a simplified block diagram similar representation.
  • the press 10 includes a press frame 11, via which the press 10 placed on a Un ⁇ ter ground 12 or attached.
  • the press 10 also has a press table 13, on which a lower tool part 14 can be arranged.
  • a plunger 15 of the press 10 is reciprocated via a press drive 16 in a stroke direction H.
  • the stroke direction H is preferably oriented vertically.
  • an upper tool part 17 may be arranged, which cooperates with the lower tool part 14 to edit a workpiece, for example, reshape.
  • Via a guide device 18, the plunger 15 is mounted in the lifting direction H movable on the press frame 11 and / or on the press table 13.
  • the guide device 18 is illustrated schematically in FIG. 1 by two guide rails 19, on which the plunger 15 is displaceably guided.
  • To press drive 16 includes a toggle 24.
  • the toggle 24 has a first lever 25 and a second lever 26 which are pivotally mounted on a knee joint 27 to each other.
  • the first lever 5 is mounted on its side opposite the knee joint 27 on a first bearing 28 pivotally mounted on the press frame 11.
  • the first bearing 28 is fixedly arranged on the press frame 11.
  • the second lever 26 is connected via a second bearing 29 pivotally connected to the plunger 15.
  • the connecting rod 32 is pivotally mounted at one end about the pivot axis of the knee joint 27.
  • the opposite end of the connecting rod 32 is assigned to an eccentric 33 and thus represents the drive end 34 of the connecting rod 32.
  • the drive end 34 is pivotally mounted on an eccentric 35 of the eccentric drive 33.
  • the eccentric 35 can be driven in rotation and in particular rotationally oscillating about a rotation axis D ⁇ .
  • the distance between the eccentric 35 and the axis of rotation D is referred to as eccentricity E and is fixed ( Figures 2 and 3).
  • the eccentric 33 is fixed to the press frame 11.
  • the position of the rotary ⁇ axis D relative to the press frame is unchangeable inriyasbei ⁇ game.
  • the press drive 16 is structurally simple.
  • FIGS. 5 to 7 an embodiment of the press drive 16 modified from the exemplary embodiment according to FIG. 3 is illustrated in each case.
  • the articulation points 27a, 27b can be arranged in the extended position of the two levers 25, 26 approximately verti ⁇ cal or horizontally next to each other.
  • Either the connecting rod 32 (FIG. 5) or the first lever 25 (FIG. 6) or the second lever 26 (FIG. 7) is designed as a triangular link 36.
  • the movement sequence of the plunger illustrated in FIG. 4 relates to the embodiment shown in FIG. 3 and changes depending on the kinematics of the press drive 16 determined by the arrangement and configuration of the levers 25, 26 and the connecting rod 32.
  • the eccentric 33 is controlled by a control device 40. This specifies the movement and its time derivatives such as the rotational speed CO or the spin. In addition, the control device 40 determines the torque of the eccentric drive 33. Die- This can be designed as an electric motor and in particular as a servo or torque motor. For example, the eccentric 33 may have an asynchronous machine and / or a transmission, in particular a planetary gear. To control the eccentric drive 33, the control device 40 may have an inverter.
  • the press drive 16 may also include one or more sensors to detect certain parameters during operation of the press 10.
  • a force sensor 41 is illustrated ⁇ associated with the first bearing 28th Based on the sensor signal of the force sensor 41, the Steuereinrich ⁇ device 40 determine the current pressing force F.
  • a position sensor 42 is also present whose sensor signal is transmitted to the control device 40. Based on the sensor signal of the position ⁇ sensor 42, the plunger position Z can be determined.
  • the control device 40 can also be provided with further sensor signals or parameters.
  • au ⁇ ßerdem is provided an operating device 43, via which an operator operating parameter BP enter for the press operation or may specify.
  • the operating parameters BP are transmitted to the control device 40.
  • the control device 40 can be provided to regulate the plunger position Z and / or the pressing force F.
  • the axis of rotation D of the eccentric drive 33 befin ⁇ det in stroke direction ⁇ H above the first bearing 28.
  • the eccentricity e is chosen such that the eccentric 35 in the stroke direction H can be seen depending on its angle of rotation CC about the axis of rotation D above or below the first bearing 28.
  • the plunger 15 In the first region Sl, the plunger 15 reaches its lower reversal point UT at a second rotational angle CCl, and in the second region S2 the plunger 15 reaches its lower reversal point UT at a third rotational angle CC2. Due to the kinematics of the toggle mechanism 24, the movement of the plunger 15 in the two areas Sl, S2 is unequal. This is due to the fact that the position of the connecting rod 32 with respect to the two levers 25, 26 in the two areas Sl, S2 is different.
  • the control device 40 is adapted to the eccentric drive 16 in a first operating mode Bl, a second operating mode B2 or a third operating mode B3 to operate.
  • the first operating mode Bl is so out ⁇ leads that the eccentric 35 is driven in a first angular range Wl by the second rotation angle al navpendelnd.
  • the first angle range Wl lies in the first region S1 and is at most as large as this first region S1.
  • the second operating mode B2 of the eccentric 35 is npendelnd or rotationally oscillating about the rotational axis D in a second angular range W2 driven by the third rotational angle CC2.
  • the second angle range W2 is within the second Be ⁇ kingdom and S2 is at a maximum as large as the second area S2.
  • the size of the two rotation angle ranges Wl and W2 depends on the required stroke of the plunger 15. If the angular ranges W1, W2 are smaller than the respectively assigned area S1, S2, the maximum possible stroke of the plunger 15 is not utilized and only a part of that shown in FIG.
  • the upper reversal point OT then shifts to OT 'or OT' '.
  • the eccentric 35 is driven to rotate in a predetermined direction of rotation about the axis of rotation D.
  • the eccentric 35 thus runs on a circular path about the axis of rotation D.
  • both the first and the second angle range W1, W2 are traversed once.
  • the longitudinal axis L of the connecting rod 32 connects the pivot ⁇ axis of the knee joint 27 with the pivot axis between the eccentric 35 and the drive end 34 of the connecting rod 32nd Ent ⁇ speaks the angle of rotation CC the second angle of rotation al, bezin det ⁇ det the plunger 15 in the first mode of operation Bl in his lower reversal point UT.
  • the longitudinal axis L with the axis A through the first bearing 28 and the second bearing 29 a first angle ßl includes ( Figure 2), when the plunger 15 in its lower reversal point UT is located.
  • first and second angle ßl, ß2 each of the smaller angle between the longitudinal axis L and the axis A is measured.
  • the angles ⁇ 1, ⁇ 2 are acute angles.
  • the magnitude of the first angle .beta.1 is greater and, for example, greater by a factor of 1.3 to 1.5 than the magnitude of the second angle .beta.2. Is of the ⁇ sem reason at a certain torque of the Ex ⁇ zenterantriebs 22, the ge through the plunger 15 provided ⁇ set maximum press force Fmax in the first operating mode Bl is greater than in the second operating mode B2.
  • the movement of characteristic Z (CC) is shallower than the second angle range W2 in the second mode B2 in the first Winkelbe ⁇ rich Wl in the first operating mode Bl. Therefore, the plunger speed V is lower in the lower turning point UT in the first operating mode Bl than in the second operating mode B2. Therefore, in the first operating mode a greater Bl ⁇ press force F of the ram may be provided 15th In the second operating mode B2 can be at the same stroke of the plunger 15 because of the higher plunger speed V larger Hub ⁇ numbers and thus a larger output of the press 10 he rich ⁇ .
  • the ram speed curve V (CC) as a function of the angle of rotation CC is shown in FIG.
  • the control device 40 is set up in the preferred embodiment to automatically set either the first operating mode Bl or the second operating mode B2 depending on determined and / or predetermined parameters P.
  • the parameters P are the parameters unit 43 predetermined operating parameters BP and / or sensory detected parameters, such as the press force F, the plunger position Z, the stroke rate of the press, the stroke of the plunger, the plunger speed, the transfer time for a ⁇ set and / or removal of a workpiece in the press 10 or from the press 10 or similar parameters.
  • the mentioned parameters can be used in any combination.
  • the control device 40 is switched to a test operating mode and senses at least part of the required parameters P during one or more test strokes of the plunger 15 and proposes a suitable operating mode Bl, B2 therefrom. This can be displayed and suggested to the operator, for example via the control unit 43. The operator may accept or reject the proposed operating mode.
  • the existing pressing force ⁇ request with the operation mode that provides the smaller Press ⁇ force available is, in particular determines whether the output of the press taking into account the specified by the operator boundary conditions with a reciprocating movement of the plunger in the second mode B2, or with a complete revolution of the eccentric in the third operating mode B3 is higher. Accordingly, the second operating mode B2 or third operating mode B3 is selected. It is also preferably considered whether the entire ram stroke is needed or not.
  • the operator constraints are, for example, Stö ⁇ ßel Oberen and / or ram speed limits at certain points or sections of the plunger characteristic. If the press force requirement is higher, only the stronger but slower first operating mode Bl left, and the calculated output can only be accepted.
  • the invention relates to a press drive 16 for ei ⁇ ne press 10 or a press 10 with press drive 16.
  • the invention also relates to a method for controlling the press drive 16 by means of a control device 40.
  • the press drive 16 is used to move a plunger 15 of the press in one Lift direction H between an upper reversal point OT and a lower reversal point UT. It has a toggle mechanism 24 with a first lever 24 and a second lever 26.
  • a connecting rod 32 engages the knee joint 27 of the two levers 25, 26 and is connected at the other end 34 with an eccentric 35 of an eccentric 33.
  • the control device 40 can drive the eccentric drive 33 in a first operating mode Blöder a second operating mode B2 or in particular in a third operating mode B3.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb (16) für eine Presse (10) oder eine Presse (10) mit Pressenantrieb (16). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung des Pressenantriebs (16) mit Hilfe einer Steuereinrichtung (40). Der Pressenantrieb (16) dient zum Bewegen eines Stößels (15) der Presse in einer Hubrichtung (H) zwischen einem oberen Umkehrpunkt (OT) und einem unteren Umkehrpunkt (UT). Er weist ein Kniehebelgetriebe (24) mit einem ersten Hebel (24) und einem zweiten Hebel (26) auf. Ein Pleuel (32) greift am Kniegelenk (27) der beiden Hebel (25, 26) an und ist am anderen Ende (34) mit einem Exzenter (35) eines Exzenterantriebs (33) verbunden. Die Steuereinrichtung (40) kann den Exzenterantrieb (33) in einem ersten Betriebsmodus (Bl) oder einem zweiten Betriebsmodus (B2) oder einem dritten Betriebsmodus (B3) antreiben. Im ersten und zweiten Betriebmodus (B1, B2) oszilliert der Exzenter in einem jeweils anderen Winkelbereich (W1, W2 ) um eine Drehachse (D) des Exzenterantriebs (33). Dadurch ergeben sich in beiden Betriebsmodi unterschiedliche Kraft- und Bewegungszustände des Stößels (15).

Description

Pressenantrieb mit zwei Arbeitsbereichen
Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb für eine Presse. Der Pressenantrieb weist ein Kniehebelgetriebe auf. Das Kniehebelgetriebe wird durch einen Exzenterantrieb, der auch als Kurbelantrieb bezeichnet werden kann, angetrieben. Das Kniehebelgetriebe koppelt den Exzenterantrieb mit einem Stößel der Presse, so dass die Antriebsbewegung des Exzen¬ ters des Exzenterantriebs eine lineare Bewegung des Stößels in Hubrichtung bewirkt.
Pressen mit Kniehebelgetrieben sind generell bekannt. Aus DE 10 2005 001 878 B3 geht ein Pressenantrieb mit Knie¬ hebelgetriebe hervor, wobei dem Stößel der Presse ein Zu¬ satzantrieb zugeordnet ist. Dieser Zusatzantrieb dient ins¬ besondere dazu, in bestimmten Knickwinkelbereichen der Hebel des Kniehebelgetriebes eine ausreichende Stößelkraft sicherzustellen .
DE 10 2007 022 715 AI beschreibt ein Kniehebelgetriebe mit zwei Kniehebelanordnungen, die über einen gemeinsamen Linearantrieb betätigt werden können, der die Kniegelenke der beiden Kniehebelgetriebe beaufschlagt. Bei dem Antrieb eines Kniehebelgetriebes über einen Linearantrieb ist die Übertragungsfunktion gegenüber der Strecklage des Kniehebelgetriebes symmetrisch, d.h. der Stößel führt unabhängig davon, ob das Kniegelenk ausgehend von der Strecklage zur einen oder anderen Seite eingeknickt wird, die gleiche Be¬ wegung aus . Aus DE 21 27 289 A ist ein verstellbarer Kniehebelantrieb bekannt. Ein Hauptexzenter treibt ein Hauptpleuel an, das den ersten Hebel des Kniehebelgetriebes bildet, der über einen zweiten Hebel mit dem Stößel verbunden ist. Ein Hilfsexzenter beaufschlagt über ein Hilfspleuel ein Arm ei¬ nes zweiarmigen Hebels. Der andere Arm dieses zweiarmigen Hebels ist mit dem Kniegelenk gekoppelt. Die Anlenkpunkte des Hilfspleuels am zweiarmigen Hebel sowie einer Antriebs¬ stange zwischen dem zweiarmigen Hebel und dem Kniegelenk sind verstellbar. Durch diese Maßnahme soll es möglich sein, die Auftreffgeschwindigkeit des Stößels auf das Werk¬ stück, den Arbeitsweg des Stößelhubes, die Hublänge und die Lage des unteren Umkehrpunkts des Stößels zu verstellen.
Eine weitere Presse mit Kniehebelantrieb beschreibt DE 198 46 951 AI. Der erste Hebel des Kniehebelgetriebes ist am Pressengestell gelagert, während der andere Hebel mit dem Stößel verbunden ist. Die Verbindung zwischen diesen beiden Hebeln erfolgt über einen Dreieckslenker, so dass der erste Hebel und der zweite Hebel am Dreieckslenker voneinander beabstandet gelagert sind. Der Dreieckslenker ist außerdem über ein Pleuel mit einem Exzenterantrieb verbunden. Die Länge des Pleuels ist veränderbar. Pendelt das Kniehebelgetriebe durch seine Strecklage hindurch, wird der Stößel aufgrund der Kinematik der Anordnung zweimal kurz hintereinander durch einen unteren Umkehrpunkt bewegt. Die Lage dieser beiden unteren Umkehrpunkte ist gegenüber einem Bezugspunkt am Pressengestell in Hubrichtung verschieden. Pendelt das Kniehebelgetriebe nicht durch seine Strecklage hindurch, wird ein gewöhnlicher, in etwa sinusförmiger Stößelpositionsverlauf erreicht.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist die unterschiedli¬ che Lage der beiden unteren Umkehrpunkte, wenn das Kniehe¬ belgetriebe durch seine Strecklage hindurch bewegt wird. Zum anderen ist eine sich ändernde Pleuellänge in vielen Fällen unerwünscht. Die Längenänderung verändert den Bewe¬ gungsverlauf des mit dem Kniegelenk verbundenen Endes des Pleuels. Außerdem ist eine Einrichtung zur Längenänderung des Pleuels, insbesondere wenn sie durch einen Stellantrieb erfolgen soll, konstruktiv aufwendig und vergrößert die be¬ wegte Masse des Pleuels erheblich.
Ausgehend von diesen beschriebenen Pressenantrieben kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden einen konstruktiv einfachen Pressenantrieb zu schaffen, der dennoch unterschiedliche Betriebsmodi abhän¬ gig von der Arbeitsaufgabe der Presse zur Verfügung stellt.
Diese Aufgabe wird durch einen Pressenantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist der Pressenantrieb ein Kniehe¬ belgetriebe auf, das einen ersten Hebel und einen zweiten Hebel umfasst, die an einem Kniegelenk schwenkbar aneinander gelagert sind. Das Kniehebelgetriebe weist ein erstes Lager auf, das zur schwenkbaren Lagerung des ersten Hebels am Pressengestell dient. Ferner ist ein zweites Lager vor¬ gesehen, das zur schwenkbaren Lagerung des zweiten Hebels am Stößel der Presse dient. Das erste Lager ist vorzugswei¬ se unverschiebbar bzw. unbewegbar relativ zum Pressengestell am Pressengestell angeordnet. Die Position der
Schwenkachse des zweiten Lagers relativ zum Stößel ist vor¬ zugsweise ebenfalls unveränderlich.
Das Kniehebelgetriebe weist außerdem ein Pleuel auf, dessen eines Endes am Kniegelenk schwenkbar gelagert ist. Insbesondere weist das Kniegelenk eine gemeinsame Schwenk¬ achse auf, um die der erste Hebel, der zweite Hebel und das Pleuel schwenkbar aneinander gelagert sind. Das andere Ende des Pleuels ist mit einem Exzenter eines Exzenterantriebs verbunden .
Alternativ hierzu kann einer der beiden Hebel oder das Pleuel auch als Dreiecklenker mit jeweils drei Anlenkstel- len ausgeführt sein. Im Bereich des Kniegelenks sind dann zwei voneinander beabstandete Anlenkstellen vorhanden. Einer der beiden Hebel und das Pleuel oder die beiden Hebel greifen an einer Anlenkstelle an, während der verbleibende Hebel oder das Pleuel an der jeweils anderen Anlenkstelle angreifen. Die Schwenkachsen der beiden beabstandeten Anlenkstellen verlaufen insbesondere parallel zueinander.
Eine Steuereinrichtung dient zur Ansteuerung des Exzenterantriebs. Sie ist dazu eingerichtet, den Exzenteran¬ trieb in einem ersten Betriebsmodus oder einem zweiten Betriebsmodus anzutreiben. Bei einer weiteren Ausführungsform kann auch ein dritter Betriebsmodus oder weitere Betriebs¬ modi vorhanden sein. Die Wahl des geeigneten Betriebsmodus kann automatisiert durch die Steuereinrichtung anhand von erfassten oder vorgegebenen Parametern erfolgen. Als Parameter dienen insbesondere den Arbeitsvorgang beschreibende Kenngrößen, wie zum Beispiel die erforderliche Presskraft des Stößels und/oder der Stößelhub und/oder die insbesonde¬ re positionsabhängig einzuhaltende Stößelgeschwindigkeit und/oder Transferzeiten für das Einlegen bzw. Entfernen eines Werkstücks in bzw. aus der Presse.
In dem ersten und zweiten Betriebsmodus wird der Exzenterantrieb in einem jeweils vorgegebenen Winkelbereich oszillierend angetrieben. Der Exzenter rotiert dabei nicht um die Drehachse des Exzenterantriebs, sondern bewegt sich in einem jeweils vorgegebenen Winkelbereich pendelnd zwischen zwei den Winkelbereich begrenzenden Drehwinkeln hin und her. Vorzugsweise sind die beiden Winkelbereiche des jeweiligen Betriebsmodus so gewählt, dass das Kniegelenk durch eine das erste Lager und das zweite Lager verbindende Achse hindurchbewegt wird. Befindet sich das Kniegelenk auf dieser Achse, erreicht der Stößel seinen unteren Umkehrpunkt. Würde der Exzenter einmal um 360° gedreht werden, würde der Stößel zweimal seinen unteren Umkehrpunkt errei¬ chen, nämlich vorzugsweise einmal im ersten Winkelbereich des ersten Betriebsmodus und einmal im zweiten Winkelbe¬ reich des zweiten Betriebsmodus. Da das Pleuel gegenüber den Hebeln im ersten Betriebsmodus eine andere Lage ein¬ nimmt, als im zweiten Betriebsmodus, wenn sich der Stößel in seinem unteren Umkehrpunkt befindet, ergeben sich in den verschiedenen Betriebsmodi unterschiedliche Kraft- und Be¬ wegungsverhältnisse. Insbesondere ergeben sich unterschied¬ liche maximal erreichbare Presskräfte sowie unterschiedli¬ che Stößelgeschwindigkeiten bei gleicher Exzenterdrehgeschwindigkeit. Diese Ungleichheit wird erfindungsgemäß ver¬ wendet, um den Presseantrieb ohne zusätzliche Verstellmit¬ tel in zwei oder drei verschiedenen Betriebsmodi zu betrei¬ ben. Verstellmittel zur Verstellung der Exzentrizität, der Drehachse des Exzenters, der Pleuellänge oder der Position des ersten oder zweiten Lagers können entfallen. Der Pressenantrieb benötigt deswegen lediglich eine geringe Anzahl von Bauteilen. Er ist sehr einfach und robust aufgebaut. Die minimale Anzahl von Lagern und der Entfall von zusätzlichen Verstellmitteln reduziert das Spiel im Pressenantrieb auf ein Minimum, so dass der Stößel wiederholbar exakt positioniert werden kann. Über die Steuereinrichtung kann die Pressenkraft und/oder die Stößelposition gesteuert oder geregelt werden. Im Falle einer Regelung sind entsprechende Positionssensoren und/oder Kraftsensoren vorgesehen.
In dem dritten Betriebsmodus - sofern dieser vorgesehen ist - wird der Exzenter drehend um eine Drehachse des Exzenterantriebs angetrieben. Der Exzenter umkreist dabei die Drehachse vollständig in einer Drehrichtung und oszil¬ liert nicht. Dieser dritte Betriebsmodus eignet sich bei¬ spielsweise für eine Umformaufgabe, bei der die im zweiten Betriebsmodus bereitgestellte Presskraft ausreicht. Gegen¬ über dem zweiten Betriebsmodus können sich Vorteile erge¬ ben, wenn etwa ein großer Hub erforderlich oder für eine hohe Ausbringung geeigneter ist. Die kinematischen Verhältnisse durch das Pleuel und die beiden Hebel bei einem voll¬ ständigen Umlauf des Exzenters um die Drehachse während der Abwärtsbewegung und der Aufwärtsbewegung des Stößels sind unterschiedlich. Dieser Unterschied kann ausgeglichen oder zumindest reduziert werden, in dem die Motordrehzahl des Exzenterantriebs und mithin die Drehgeschwindigkeit des Ex¬ zenters um die Drehachse während eines Umlaufs verändert wird. Durch diese Maßnahme kann die gleiche Stößelbewegung erreicht werden, unabhängig von dem Winkelbereich, in dem sich der Exzenter bewegt.
In einem vierten Betriebsmodus wird ein Pendelbetrieb durchgeführt. Der Exzenterantrieb wird in einem vorgegebe¬ nen Winkelbereich oszillierend angetrieben. Der Exzenter bewegt sich in dem Winkelbereich pendelnd zwischen zwei den Winkelbereich begrenzenden Drehwinkeln hin und her. Dabei ist der Winkelbereich des vierten Betriebsmodus so gewählt, dass das Kniegelenk nicht durch die das erste Lager und das zweite Lager verbindende Achse hindurchbewegt wird (Streck¬ lage) . Der Bereich, in dem sich der Stößel in Hubrichtung bewegt beinhaltet daher nicht den bei der Strecklage des Kniegelenks erreichbaren unteren Umkehrpunkt. Der Stößel kann beispielsweise in einem Abschnitt der sinusförmigen Bewegungskurve pendeln, in dem bei geringen Drehbewegungen des Exzenters eine große Hubbewegung des Stößels erreicht wird. Dieser Gedanke kann auch bei anderen Getrieben als dem oben beschriebenen Kniehebelgetriebe verwirklicht wer¬ den, beispielsweise bei Exzentergetrieben, bei denen das exzentrisch gelagerte und angetriebene Pleuel direkt mit dem Stößel verbunden ist.
Vorzugsweise weist der erste Winkelbereich des ersten Betriebsmodus und der zweite Winkelbereich des zweiten Be¬ triebsmodus keinen Überlappungsbereich auf. Die Drehstel¬ lung des Exzenters ist im ersten Winkelbereich immer verschiedenen von der Drehstellung des Exzenters im zweiten Winkelbereich. Dadurch unterscheiden sich die beiden Betriebsmodi vollständig voneinander.
Als Längsachse des Pleuels ist die Achse durch das Kniegelenk sowie den Anlenkpunkt des Pleuels am Exzenter zu verstehen. Befindet sich der Stößel im ersten Betriebsmodus im unteren Umkehrpunkt schließt die Längsachse des Pleuels mit der das erste und das zweite Lager verbindenden Achse einen ersten Winkel ein. Entsprechend schließt die Längs¬ achse des Pleuels mit dieser Achse einen zweiten Winkel ein, wenn sich der Stößel im zweiten Betriebsmodus in seinem unteren Umkehrpunkt befindet. Die Beträge dieser beiden Winkel sind unterschiedlich groß. Vorzugsweise ist der Be¬ trag des ersten Winkels größer als der des zweiten Winkels. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Betrag des ersten Winkels zumindest um einen Faktor von 1,3 bis 1,5 größer als der Betrag des zweiten Winkels. Dadurch ist die Un¬ gleichheit der Verhältnisse in beiden Betriebsmodi beson¬ ders ausgeprägt.
Vorzugsweise ist der Betrag der Stößelgeschwindigkeit im unteren Umkehrpunkt bei gleicher Drehgeschwindigkeit des Exzenters im ersten Betriebsmodus kleiner als im zweiten Betriebmodus. Bei gleichem Drehmoment am Exzenter kann der Betrag der maximalen Presskraft im ersten Betriebsmodus größer sein als der Betrag der maximalen Presskraft im zweiten Betriebmodus. Die Steuereinrichtung kann abhängig von Parametern den geeigneten Betriebsmodus automatisch auswählen. Die Parameter können von einer Bedienperson über eine Bedieneinheit vorgegeben oder in einem Testbetrieb durch die Steuereinrichtung erfasst werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch die Steuereinheit automatisch der erste Betriebsmodus ein¬ gestellt, wenn eine maximale Kraft der Presse gefordert ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im ersten Be¬ triebsmodus die maximal erreichbare Kraft des Stößels grö¬ ßer als im zweiten Betriebsmodus. Die durch die Anordnung des Pleuels und der beiden Hebel bestimmte Kinematik des Pressenantriebs kann so gewählt werden, dass die beiden Hü¬ be während eines vollständigen Umlaufs des Exzenters um die Drehachse zumindest nahezu gleich groß sind. Es ist auch möglich durch Änderung der Kinematik des Pressenantriebs die Hubdifferenz zwischen den beiden Hüben bei einem vollständigen Exzenterumlauf zu vergrößern. Dadurch können Unterschiede im Hinblick auf die Presskraft und die Stößelge¬ schwindigkeit im ersten und zweiten Winkelbereich vergrößert werden. Beispielsweise kann die maximale Presskraft im ersten Winkelbereich gegenüber dem zweiten Winkelbereich vergrößert und die Stößelgeschwindigkeit im zweiten Winkel¬ bereich gegenüber dem ersten Winkelbereich bei gleicher Exzenterdrehgeschwindigkeit vergrößert werden.
Die Steuereinheit kann automatisch den zweiten Betriebsmodus einstellen, wenn die erforderliche Presskraft im zweiten Betriebsmodus erreichbar ist. Das erhöht die Ausbringung der Presse. Die erforderliche Presskraft kann über die Bedieneinheit von einer Bedienperson eingegeben oder während eines Testbetriebs durch Ausführen wenigstens eines Testhubs des Stößels sensorisch erfasst werden. Wie bereits erwähnt, können auch weitere Parameter während des Testbetriebs durch die Steuereinheit erfasst werden, wie zum Beispiel die Transferdauer der Werkstücke.
Der Pressenantrieb kann auch in mehr als den bisher erläuterten drei Betriebsmodi betrieben werden. Beispielsweise ist es möglich, eine von vier maximal erreichbaren Presskräften abhängig von der Umformaufgabe auszuwählen. Die Presskräfte können sich in dem ersten und zweiten Winkelbereich zusätzlich abhängig davon unterscheiden, aus welcher Richtung, also bei welcher Drehrichtung des Exzenters um die Exzenterdrehachse, der Stößel den unteren Um¬ kehrpunkt erreicht.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung sowie den abhängigen Patentansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen :
Figur 1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer Presse mit einem Ausführungsbeispiel ei¬ nes Pressenantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Pressenantriebs für eine Presse nach Fi¬ gur 1 in einem ersten Betriebsmodus,
Figur 3 eine Prinzipdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Pressenantriebs für eine Presse in einem zweiten Betriebmodus,
Figur 4 die Stößelposition und die Stößelgeschwindig¬ keit abhängig von der Drehstellung des Exzenters um die Drehachse des Exzenterantriebs für das erste Ausführungs- beispiel des Pressenantriebs und
Figuren 5 bis 7 jeweils eine Prinzipdarstellung von weiteren Ausführungsbeispielen des Pressenantriebs für eine Presse nach Figur 1 mit jeweils einem Dreiecklenker.
Figur 1 zeigt eine Presse 10 in vereinfachter blockschaltbildähnlicher Darstellung. Die Presse 10 weist ein Pressengestell 11 auf, über das die Presse 10 auf einem Un¬ tergrund 12 aufgestellt oder befestigt ist.
Die Presse 10 verfügt außerdem über einen Pressentisch 13, an dem ein unteres Werkzeugteil 14 angeordnet werden kann .
Ein Stößel 15 der Presse 10 ist über einen Pressenantrieb 16 in eine Hubrichtung H hin und her bewegbar. Die Hubrichtung H ist vorzugsweise vertikal orientiert. Am Stö¬ ßel 15 kann ein oberes Werkzeugteil 17 angeordnet sein, das mit dem unteren Werkzeugteil 14 zusammen arbeitet, um ein Werkstück zu bearbeiten, beispielsweise umzuformen. Über eine Führungseinrichtung 18 ist der Stößel 15 in Hubrichtung H bewegbar am Pressengestell 11 und/oder am Pressentisch 13 gelagert. Die Führungseinrichtung 18 ist in Figur 1 schematisch durch zwei Führungsschienen 19 veranschaulicht, an denen der Stößel 15 verschiebbar geführt ist.
Zum Pressenantrieb 16 gehört ein Kniehebelgetriebe 24. Das Kniehebelgetriebe 24 weist einen ersten Hebel 25 und einen zweiten Hebel 26 auf, die an einem Kniegelenk 27 schwenkbar aneinander gelagert sind. Der erste Hebel 5 ist auf seiner dem Kniegelenk 27 entgegengesetzten Seite an einem ersten Lager 28 schwenkbar am Pressengestell 11 gelagert. Das erste Lager 28 ist ortsfest am Pressengestell 11 angeordnet. Der zweite Hebel 26 ist über ein zweites Lager 29 schwenkbar mit dem Stößel 15 verbunden.
Am Kniegelenk 27 greift ein Pleuel 32 an. Das Pleuel 32 ist an einem Ende schwenkbar um die Schwenkachse des Kniegelenks 27 angeordnet. Das entgegengesetzte Ende des Pleuels 32 ist einem Exzenterantrieb 33 zugeordnet und stellt somit das Antriebsende 34 des Pleuels 32 dar. Das Antriebsende 34 ist schwenkbar an einem Exzenter 35 des Exzenterantriebs 33 befestigt. Der Exzenter 35 kann drehend und insbesondere drehoszillierend um eine Drehachse D ange¬ trieben werden. Der Abstand zwischen dem Exzenter 35 und der Drehachse D wird als Exzentrizität E bezeichnet und ist unveränderlich (Figuren 2 und 3) . Der Exzenterantrieb 33 ist am Pressengestell 11 befestigt. Die Position der Dreh¬ achse D relativ zum Pressengestell ist beim Ausführungsbei¬ spiel unveränderlich. Ebenso sind die Längen des Pleuels 32 sowie der beiden Hebel 25, 26 konstant und nicht durch Ver¬ stellmittel veränderbar. Der Pressenantrieb 16 ist dadurch konstruktiv einfach aufgebaut.
In den Figuren 5 bis 7 ist jeweils eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 abgewandelte Ausführung des Pressenantriebs 16 veranschaulicht. Dort ist das Knie¬ gelenk 27 von zwei mit Abstand zueinander angeordneten An- lenkstellen 27a, 27b gebildet. Die Anlenkstellen 27a, 27b können in Strecklage der beiden Hebel 25, 26 in etwa verti¬ kal oder horizontal nebeneinander angeordnet sein. Entweder ist das Pleuel 32 (Figur 5) oder der erste Hebel 25 (Figur 6) oder der zweite Hebel 26 (Figur 7) als Dreiecklenker 36 ausgestaltet. Der in Figur 4 dargestellt Bewegungsablauf des Stößels bezieht sich auf die in Figur 3 dargestellte Ausführung und verändert sich abhängig von der durch die Anordnung und Ausgestaltung der Hebel 25, 26 und des Pleuels 32 bestimmten Kinematik des Pressenantriebs 16.
Der Exzenterantrieb 33 wird von einer Steuereinrichtung 40 angesteuert. Diese gibt die Bewegung sowie deren zeitliche Ableitungen wie die Drehgeschwindigkeit CO oder die Drehbeschleunigung vor. Außerdem bestimmt die Steuereinrichtung 40 das Drehmoment des Exzenterantriebs 33. Die- ser kann als Elektromotor und insbesondere als Servo- oder Torquemotor ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Exzenterantrieb 33 eine Asynchronmaschine und/oder ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe aufweisen. Zur Ansteue- rung des Exzenterantriebs 33 kann die Steuereinrichtung 40 ein Wechselrichter aufweisen.
Der Pressenantrieb 16 kann außerdem einen oder mehrere Sensoren aufweisen, um bestimmte Parameter während des Betriebs der Presse 10 zu erfassen. Bei dem hier dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel ist ein Kraftsensor 41 veranschau¬ licht, der dem ersten Lager 28 zugeordnet ist. Anhand des Sensorsignals des Kraftsensors 41 kann die Steuereinrich¬ tung 40 die aktuelle Presskraft F ermitteln.
Beispielsgemäß ist außerdem ein Positionssensor 42 vorhanden, dessen Sensorsignal der Steuereinrichtung 40 übermittelt wird. Anhand des Sensorsignals des Positions¬ sensors 42 lässt sich die Stößelposition Z ermitteln. Der Steuereinrichtung 40 können auch weitere Sensorsignale oder Parameter zur Verfügung gestellt werden.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist au¬ ßerdem eine Bedieneinrichtung 43 vorhanden, über die eine Bedienperson Bedienparameter BP für den Pressenbetrieb eingeben bzw. vorgeben kann. Die Bedienparameter BP werden der Steuereinrichtung 40 übermittelt. Die Steuereinrichtung 40 kann dafür vorgesehen sein, die Stößelposition Z und/oder die Presskraft F zu regeln.
Bei der konstruktiven Ausgestaltung des Pressenantriebs 16 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befin¬ det sich die Drehachse D des Exzenterantriebs 33 in Hub¬ richtung H oberhalb des ersten Lagers 28. Die Exzentrizität E ist so gewählt, dass sich der Exzenter 35 in Hubrichtung H gesehen abhängig von seinem Drehwinkel CC um die Drehachse D oberhalb oder unterhalb des ersten Lagers 28 befinden kann .
Dreht sich der Exzenter 35 einmal vollständig um seine Drehachse D (Drehwinkel CC = 0° bis CC = 360°) wird das Knie¬ gelenk 27 zweimal durch eine Achse A hindurchbewegt, die das erste Lager 28 und das zweite Lager 29 verbindet. Mit anderen Worten nimmt das Kniegelenk 28 zweimal seine
Strecklage ein, in der die beiden Hebel 25, 26 entlang der Achse A ausgerichtet sind. In dieser Strecklage des Kniege¬ lenks 27 befindet sich der Stößel 15 in seinem unteren Umkehrpunkt UT . Hat das Kniegelenk 27 den größtmöglichen Abstand zur Achse A, so befindet sich der Stößel 15 in seinem oberen Umkehrpunkt OT . Beim Diagramm gemäß Figur 4 wurde definiert, dass der Stößel 15 bei CC = 0° (entspricht auch CC = 360°) und bei einem ersten Drehwinkel CCO seinen oberen Umkehrpunkt OT erreicht. Der erste Drehwinkel CCO unterteilt eine vollständige Umdrehung des Exzenters 35 in einen ers¬ ten Bereich Sl und einen zweiten Bereich S2. Im ersten Bereich Sl erreicht der Stößel 15 bei einem zweiten Drehwinkel CCl seinen unteren Umkehrpunkt UT und im zweiten Bereich S2 erreicht der Stößel 15 seinen unteren Umkehrpunkt UT bei einem dritten Drehwinkel CC2. Aufgrund der Kinematik des Kniehebelgetriebes 24 ist die Bewegung des Stößels 15 in den beiden Bereichen Sl, S2 ungleich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Lage des Pleuels 32 gegenüber den beiden Hebeln 25, 26 in den beiden Bereichen Sl, S2 verschieden ist.
Die Steuereinrichtung 40 ist dazu eingerichtet, den Exzenterantrieb 16 in einem ersten Betriebsmodus Bl, einem zweiten Betriebsmodus B2 oder einem dritten Betriebsmodus B3 zu betreiben. Der erste Betriebsmodus Bl ist so ausge¬ führt, dass der Exzenter 35 in einem ersten Winkelbereich Wl um den zweiten Drehwinkel al drehpendelnd angetrieben wird. Der erste Winkelbereich Wl liegt im ersten Bereich Sl und ist maximal so groß wie dieser erste Bereich Sl. Im zweiten Betriebsmodus B2 wird der Exzenter 35 drehpendelnd oder drehoszillierend um die Drehachse D in einem zweiten Winkelbereich W2 um den dritten Drehwinkel CC2 angetrieben. Der zweite Winkelbereich W2 liegt innerhalb des zweiten Be¬ reichs S2 und ist maximal so groß wie der zweite Bereich S2. Die Größe der beiden Drehwinkelbereiche Wl und W2 hängt vom erforderlichen Hub des Stößels 15 ab. Sind die Winkel¬ bereiche Wl, W2 kleiner als der jeweils zugeordnete Bereich Sl, S2, wird der maximal mögliche Hub des Stößels 15 nicht ausgenutzt und nur ein Teil der in Figur 4 dargestellten
Bewegungskennlinie Z (CC) verwendet. Der obere Umkehrpunkt OT verschiebt sich dann nach OT ' oder OT ' ' .
Im dritten Betriebsmodus B3 wird der Exzenter 35 in eine vorgegebene Drehrichtung drehend um die Drehachse D angetrieben. Der Exzenter 35 läuft mithin auf einer Kreisbahn um die Drehachse D um. Bei jedem Umlauf wird sowohl der erste als auch der zweite Winkelbereich Wl, W2 einmal durchlaufen .
Die Längsachse L des Pleuels 32 verbindet die Schwenk¬ achse des Kniegelenks 27 mit der Schwenkachse zwischen dem Exzenter 35 und dem Antriebsende 34 des Pleuels 32. Ent¬ spricht der Drehwinkel CC dem zweiten Drehwinkel al, befin¬ det sich der Stößel 15 im ersten Betriebsmodus Bl in seinem unteren Umkehrpunkt UT . Im ersten Betriebsmodus Bl schließt die Längsachse L mit der Achse A durch das erste Lager 28 und das zweite Lager 29 einen ersten Winkel ßl ein (Figur 2), wenn sich der Stößel 15 in seinem unteren Umkehrpunkt UT befindet. Entsprechend schließt die Längsachse L des Pleuels 32 im zweiten Betriebsmodus B2 mit der Achse A ei¬ nen zweiten Winkel ß2 ein, wenn sich der Stößel 15 im zweiten Betriebsmodus B2 in seinem unteren Umkehrpunkt UT be¬ findet (Figur 3) . Als erster und zweiter Winkel ßl, ß2 wird jeweils der kleinere Winkel zwischen der Längsachse L und der Achse A gemessen. Es handelt sich bei den Winkeln ßl, ß2 um spitze Winkel. Der Betrag des ersten Winkels ßl ist größer und beispielsbeispielsgemäß um den Faktor 1,3 bis 1,5 größer als der Betrag des zweiten Winkels ß2. Aus die¬ sem Grund ist die bei einem bestimmten Drehmoment des Ex¬ zenterantriebs 22 die durch den Stößel 15 zur Verfügung ge¬ stellte maximale Pressenkraft Fmax im ersten Betriebsmodus Bl größer als im zweiten Betriebsmodus B2.
Die Bewegungskennlinie Z (CC) ist im ersten Winkelbe¬ reich Wl im ersten Betriebsmodus Bl flacher als im zweiten Winkelbereich W2 im zweiten Betriebsmodus B2. Daher ist die Stößelgeschwindigkeit V im unteren Umkehrpunkt UT im ersten Betriebsmodus Bl kleiner als im zweiten Betriebsmodus B2. Im ersten Betriebsmodus Bl kann daher eine größere Presse¬ kraft F des Stößels 15 bereitgestellt werden. Im zweiten Betriebsmodus B2 lassen sich bei gleichem Hub des Stößels 15 wegen der höheren Stößelgeschwindigkeit V größere Hub¬ zahlen und damit eine größere Ausbringung der Presse 10 er¬ reichen. Die Stößelgeschwindigkeitskurve V(CC) abhängig vom Drehwinkel CC ist in Figur 4 dargestellt.
Die Steuereinrichtung 40 ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, automatisch wahlweise den ersten Betriebsmodus Bl oder den zweiten Betriebsmodus B2 abhängig von ermittelten und/oder vorgegebenen Parametern P einzustellen. Als Parameter P dienen die über die Bedien- einheit 43 vorgegebenen Bedienparameter BP und/oder sensorisch erfasste Parameter, wie etwa die Pressenkraft F, die Stößelposition Z, die Hubzahl der Presse, der Hub des Stößels, die Stößelgeschwindigkeit, die Transferdauer zum Ein¬ setzen und/oder Entnehmen eines Werkstücks in die Presse 10 bzw. aus der Presse 10 oder ähnliche Parameter. Die genannten Parameter können in beliebigen Kombinationen verwendet werden. Es ist auch möglich, dass die Steuereinrichtung 40 in einen Testbetriebsmodus geschaltet wird und zumindest einen Teil der erforderlichen Parameter P während eines o- der mehrerer Testhübe des Stößels 15 sensorisch erfasst und daraus einen geeigneten Betriebsmodus Bl, B2 vorschlägt. Dieser kann der Bedienperson beispielsweise über die Bedieneinheit 43 angezeigt und vorgeschlagen werden. Die Bedienperson kann den vorgeschlagenen Betriebsmodus annehmen oder ablehnen .
Aufgrund der kinematischen Abmessungen und dem maximalen Motormoment lässt sich für den ersten und zweiten Betriebsmodus Bl, B2 eine zur Verfügung stehende Presskraft über dem Ziehweg ermitteln. Wenn die bestehende Presskraft¬ anforderung mit dem Betriebsmodus, der die kleinere Press¬ kraft zur Verfügung stellt, wird insbesondere ermittelt, ob die Ausbringung der Presse unter Berücksichtigung der vom Bediener vorgegebenen Randbedingungen mit einer Pendelbewegung des Stößels im zweiten Betriebsmodus B2 oder mit einem vollständigen Umlauf des Exzenters im dritten Betriebsmodus B3 höher ist. Dementsprechend wird der zweite Betriebsmodus B2 oder oder dritte Betriebsmodus B3 gewählt. Dabei wird vorzugsweise auch berücksichtigt, ob der gesamte Stößelhub gebraucht wird oder nicht. Bei den vom Bediener vorgegebe¬ nen Randbedingungen handelt es sich beispielsweise um Stö¬ ßelgeschwindigkeiten und/oder Stößelhöchstgeschwindigkeiten an bestimmten Punkten oder Abschnitten der Stößelkennlinie. Wenn die Presskraftanforderung höher ist, bleibt nur der stärkere aber langsamere erste Betriebsmodus Bl übrig, und die errechnete Ausbringung kann nur noch akzeptiert werden.
Werden Konflikte zwischen den sensorisch erfassten Parametern und den über die Bedieneinheit 43 vorgegebenen Bedienparameter BP erfasst, wird ein geeigneter Betriebsmodus Bl, B2 durch die Steuereinrichtung über die Bedieneinheit 43 vorgeschlagen und der Konflikt angezeigt werden.
Die Erfindung betrifft einen Pressenantrieb 16 für ei¬ ne Presse 10 oder eine Presse 10 mit Pressenantrieb 16. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung des Pressenantriebs 16 mit Hilfe einer Steuereinrichtung 40. Der Pressenantrieb 16 dient zum Bewegen eines Stößels 15 der Presse in einer Hubrichtung H zwischen einem oberen Umkehrpunkt OT und einem unteren Umkehrpunkt UT . Er weist ein Kniehebelgetriebe 24 mit einem ersten Hebel 24 und einem zweiten Hebel 26 auf. Ein Pleuel 32 greift am Kniegelenk 27 der beiden Hebel 25, 26 an und ist am anderen Ende 34 mit einem Exzenter 35 eines Exzenterantriebs 33 verbunden. Die Steuereinrichtung 40 kann den Exzenterantrieb 33 in einem ersten Betriebsmodus Blöder einem zweiten Betriebsmodus B2 oder insbesondere auch in einem dritten Betriebsmodus B3 antreiben. In dem ersten und zweiten Betriebmodus Bl, B2 oszilliert der Exzenter in einem jeweils anderen Winkelbe¬ reich Wl, W2 um eine Drehachse D des Exzenterantriebs 33. Dadurch ergeben sich in beiden Betriebsmodi unterschiedli¬ che Kraft- und Bewegungszustände des Stößels 15. Bezugs zeichenliste :
10 Presse
11 Pressengestell
12 Untergrund
13 Pressentisch
14 unteres Werkzeugteil
15 Stößel
16 Pressenantrieb
17 oberes Werkzeugteil
18 Führungseinrichtung
19 Führungsschiene
24 Kniehebelgetriebe
25 erster Hebel
26 zweiter Hebel
27 Kniegelenk
27a, 27b Anlenkstelle
28 erstes Lager
32 Pleuel
33 Exzenterantrieb
34 Antriebsende
35 Exzenter
36 Dreiecklenker
40 Steuereinrichtung
41 Kraftsensor
42 Positionssensor
43 Bedieneinheit
(χ Drehwinkel
χθ erster Drehwinkel χΐ zweiter Drehwinkel (χ2 dritter Drehwinkel ßl erster Winkel
ß2 zweiter Winkel
0) Drehgeschwindigkeit
A Achse
Bl erster Betriebsmodus
B2 zweiter Betriebsmodus
B3 dritter Betriebsmodus
BP Bedienparameter
D Drehachse
E Exzentrizität
F Presskraft
L Längsachse
OT oberer Umkehrpunkt
51 erster Bereich
52 zweiter Bereich
UT unterer Umkehrpunkt
V Stößelgeschwindigkeit
Wl erster Winkelbereich
W2 zweiter Winkelbereich
Z Stößelposition

Claims

Patentansprüche :
Pressenantrieb (16) für eine Presse (10), mit einem Kniehebelgetriebe (24), das einen ersten He¬ bel (25) und einen zweiten Hebel (26) aufweist, die an einem Kniegelenk (27) schwenkbar aneinander gelagert sind, wobei das Kniehebelgetriebe (24) ein erstes Lager (28), an dem der erste Hebel (25) an einem Pressenge¬ stell (11) gelagert ist, sowie ein zweites Lager (29), an dem der zweite Hebel (26) mit einem Stößel (15) der Presse (10) verbunden ist, aufweist, mit einem Pleuel (32), dessen eines Ende am Kniegelenk (27) schwenkbar gelagert ist und dessen anderes Ende (34) mit einem um eine Drehachse (D) bewegbaren Exzenter (35) eines Exzenterantriebs (33) verbunden ist, mit einer Steuereinrichtung (40) zur Ansteuerung des Exzenterantriebs (33), die dazu eingerichtet ist, den Exzenterantrieb (33) in einem ersten Betriebsmodus (Bl) oder einem zweiten Betriebsmodus (B2) anzutreiben, wobei der Exzenter (35) im ersten Betriebsmodus (Bl) in einem vorgegebenen ersten Winkelbereich (Wl) oszillierend angetrieben wird und in einem zweiten Betriebsmodus (B2) in einem vorgegebenen zweiten Winkelbereich (W2) oszillierend angetrieben wird.
Pressenantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass Steuereinrichtung (40) zur Ansteuerung des Exzenterantriebs (33) dazu einge- richtet ist, den Exzenterantrieb (33) in einem dritten Betriebsmodus (B3) anzutreiben, in dem der Exzenter (35) um die Drehachse (D) vollständig umläuft.
Pressenantrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Winkelbe¬ reiche (Wl, W2 ) keinen Überlappungsbereich aufweisen.
Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kniegelenk (27) in einem der Betriebsmodi (Bl, B2, B3) durch eine das erste Lager (28) und das zweite Lager (29) verbindende Achse (A) bewegt wird.
Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kniegelenk (27) in einem der Betriebsmodi (Bl, B2, B3) maximal bis zu ei¬ ner das erste Lager (28) und das zweite Lager (29) verbindenden Achse (A) bewegt wird.
Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) zur Ansteuerung des Exzenterantriebs (33) dazu eingerichtet ist, den Exzenterantrieb (33) in einem vierten Betriebsmodus oder in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus (Bl, B2) derart anzutreiben, dass der Exzenter (35) in einem vorgegebenen Winkelbereich oszillierend angetrieben wird, wobei das Kniegelenk eine das erste Lager (28) und das zweite Lager (29) verbin¬ dende Achse (A) weder erreicht, noch durch diese Achse hindurch bewegt wird.
7. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L) des Pleuels (32) mit einer das erste Lager (28) und das zweite Lager (29) verbindenden Achse (A) im ersten Betriebsmodus (Bl) einen ersten Winkel (ßl) einschließt, wenn sich der Stößel (15) in seinem unteren Umkehrpunkt (UT) befindet und dass die Längsachse (L) des Pleuels (32) mit der Achse (A) im zweiten Betriebsmo¬ dus (B2) einen zweiten Winkel (ß2) einschließt, wenn sich der Stößel (15) in seinem unteren Umkehrpunkt (UT) befindet, wobei die beiden Winkel (ßl, ß2) unter¬ schiedliche Beträge aufweisen.
8. Pressenantrieb nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des ersten Winkels (ßl) größer ist als der Betrag des zweiten Winkels (ß2) .
9. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Stößelge¬ schwindigkeit (V) um den unteren Umkehrpunkt (UT) bei gleicher Drehgeschwindigkeit (CO) des Exzenters (35) im ersten Betriebsmodus (Bl) kleiner ist als im zweiten Betriebsmodus (B2) .
10. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) automatisch den Betriebsmodus (Bl, B2, B3) einstellt, der die größte Ausbringung der Presse (10) ermöglicht.
11. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebsmodus (Bl) eine erste maximale Presskraft und im zweiten Be¬ triebsmodus (B2) eine zweite maximale Presskraft des Stößels (15) zur Verfügung steht, wobei die erste ma¬ ximale Presskraft größer ist als die zweite maximale Presskraft .
12. Pressenantrieb nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) automatisch den ersten Betriebsmodus (Bl) einstellt, wenn die erforderliche Presskraft größer ist als die zweite maximale Presskraft.
13. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) in einem Testbetriebszustand einen Testhub des Stößels (15) veranlasst und dabei die erforderliche Presskraft (F) erfasst.
14. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (28) un¬ verschiebbar am Pressengestell (11) angeordnet ist.
15. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der beiden He¬ bel (25, 26) und/oder des Pleuels (32) unveränderlich ist .
16. Pressenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Drehachse (D) des Exzenterantriebs (33) und/oder dessen Ex¬ zentrizität (E) unveränderlich ist.
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