DE10260127A1

DE10260127A1 - pressing device

Info

Publication number: DE10260127A1
Application number: DE2002160127
Authority: DE
Inventors: Rudolf Feuchter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Also published as: WO2004056559A1

Abstract

Um bei einer Pressvorrichtung des Bewegungsablaufs des Pressenstößels (11) steuern zu können und damit eine Werkzeugschonung des Pressenstößels (11) und Qualitätserhöhung der Umformung bei geringem Aufwand zu erreichen, wird die Pressvorrichtung durch einen Direktantrieb als Hauptantrieb angetrieben, insbesondere durch einen Torque-Motor.In order to be able to control the sequence of movements of the press ram (11) in a press device and thus to protect the press ram (11) and to increase the quality of the forming with little effort, the press device is driven by a direct drive as the main drive, in particular by a torque motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung mit einem Exzenter, einer Pleuelstange und zumindest einem daran angeordneten Pressenstößel.The invention relates to a pressing device an eccentric, a connecting rod and at least one arranged thereon Press ram.

Die bisher bekannten Pressvorrichtungen arbeiten nach folgendem Prinzip. Ein elektrischer Antriebsmotor vorzugsweise ein Gleichstrommotor als Hauptantrieb, der mit einer kontinuierlichen Drehzahl betrieben wird, treibt über ein Getriebe eine Schwungmasse an. Diese Schwungmasse ist über ein Kupplungs-Bremseinrichtung und gegebenenfalls einem weiteren Getriebe mit einer Exzentervorrichtung mechanisch verbunden. An dieser Exzentervorrichtung befindet sich eine Pleuelstange mit einem Pressenstößel, der den Pressvorgang durchführt.The previously known pressing devices work according to the following principle. An electric drive motor preferably a DC motor as the main drive, with a continuous speed is operated, drives over Gear on a flywheel. This flywheel is over one Clutch-brake device and possibly another gear with an eccentric device mechanically connected. Is located on this eccentric device a connecting rod with a press ram that carries out the pressing process.

Das Ein bzw. Aus der Pressvorrichtung, d.h. Bewegung der Pleuelstange erfolgt über die Kupplungs-Bremseinrichtung. Der elektrische Antriebsmotor, d.h. der Hauptantrieb läuft kontinuierlich weiter. Um nunmehr den Bewegungsablauf des Stößels zu beeinflussen, sind besondere konstruktive Maßnahmen notwendig, wie sie z.B. in der EP 0 561 604 B1 beschrieben sind.The on / off of the pressing device, ie movement of the connecting rod, takes place via the clutch braking device. The electric drive motor, ie the main drive continues to run. In order to influence the movement of the ram now, special design measures are necessary, such as in the EP 0 561 604 B1 are described.

Dort ist eine Exzenterpresse beschrieben, bei der die Winkelgeschwindigkeit des Exzenters modulierbar ist. Dazu weist der Antrieb des Exzenters an wenigstens einer Stelle ein Planetengetriebe auf, mit dem einer von einem Hauptantrieb herrührenden Drehbewegung eine weitere Drehbewegung überlagert werden kann. Beispielsweise ist der Hauptantrieb an das Sonnenrad angeschlossen, während der Exzenter von dem Planetenträger her angetrieben ist und das Hohlrad mit einem Hilfsantrieb angetrieben ist.An eccentric press is described there, at which can be used to modulate the angular velocity of the eccentric. To the drive of the eccentric has a planetary gear at at least one point with which a rotary movement originating from a main drive causes another Rotary motion superimposed can be. For example, the main drive is on the sun gear connected while the eccentric from the planet carrier is driven here and the ring gear is driven by an auxiliary drive.

Des Weiteren ist aus der DE-PS 40 90 75 eine Exzenterpresse bekannt, bei der über einen Hydraulikzylinder eine Einstel lung der Bewegungskurve erreicht werden soll. Damit wird angestrebt, dass die Auftreffgeschwindigkeit des Stößels inklusive des Werkzeugsoberteil auf dem Unterteil reduziert bzw. dosiert wird. Damit wird eine Schonung der Werkzeuge angestrebt und eine bessere Ausprägung der Teile, wie sie z.B. dem Sonderdruck aus der Zeitschrift Blech InForm, 1/2000, "Geschickt kombiniert", Carl Hanser Verlag München, und Schuler Handbuch für Umformtechnik, Antriebsarten, Seite 54 ff. Springer Verlag 1996 beschrieben werden.Furthermore, from the DE-PS 40 90 75 an eccentric press known in which a setting of the movement curve is to be achieved via a hydraulic cylinder. The aim is to reduce or dose the impact speed of the ram including the upper part of the tool on the lower part. The aim is to protect the tools and improve the shape of the parts, such as the special print from the Blech InForm magazine, 1/2000, "Cleverly combined", Carl Hanser Verlag Munich, and Schuler Handbook for Forming Technology, Drive Types, page 54 ff Springer Verlag 1996 can be described.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen einen Antrieb einer Pressvorrichtung zu schaffen, die zum einen eine Schonung der Werkzeuge ermöglichen und damit in einfacher Art und Weise den Bewegungsablauf des Pressenstempels beeinflussen kann.The invention is therefore the object with simple measures to create a drive of a press device, on the one hand allow the tools to be protected and thus the movement of the press ram in a simple manner can influence.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine Pressvorrichtung mit einem Hauptantrieb, der als rotatorischer Direktantrieb ausgeführt ist, einem Exzenter, einer Pleuelstange und zumindest einem daran angeordneten Pressenstößel.The solution to the task succeeds through a pressing device with a main drive that is designed as a rotary direct drive, one eccentric, one Connecting rod and at least one press ram arranged thereon.

Die von einem erfindungsgemäßen Direktantrieb bereitgestellten hohen Momente bzw. Kräfte ermöglichen eine direkte Kupplung mit dem Exzenter, der Pleuelstange und dem daran angeordneten Pressenstößel. Damit sind Getriebe, Schwungmassen, Kupplungen und Bremsen eingespart. Somit reduziert sich auch die damit normalerweise verbundene Wartung und es reduzieren sich Pressenstillstandszeiten.That of a direct drive according to the invention provided high moments or forces enable a direct coupling with the eccentric, the connecting rod and the press ram arranged on it. In order to gearboxes, flywheels, clutches and brakes are saved. This also reduces the maintenance normally associated with it and press downtimes are reduced.

Der Direktantrieb ist vorzugsweise als rotatorischer Motor realisiert. Durch einen derartigen erfindungsgemäßen Direktantrieb kann nunmehr der Bewegungsablauf des Pressenstößels programmtechnisch hinterlegt werden, und damit je nach Anwendungsfall ausgewählt werden. So wird z.B. bei einem rotatorischen Motor, der über einen Exzenter mit der Pleuelstange verbunden ist, von 0 bis 150° eine volle Beschleunigung des Pressenstößels eingestellt, während zwischen einem Bereich von 150–190° eine Geschwindigkeitsreduzierung einsetzt, da dort der Umformvorgang möglichst materialschonend stattfinden soll. Diese Geschwindigkeitsreduzierung ist, wie in den oben genannten Fachartikeln ausgeführt, notwendig, um eine dementsprechende Qualität der Umformung zu erhalten. Danach kann der Pressenstößel wieder auf volle Geschwindigkeit in seine Ausgangslage zurückbeschleunigt werden.The direct drive is preferred realized as a rotary motor. By such a direct drive according to the invention the sequence of movements of the press ram can now be stored in the program be selected according to the application. For example, at a rotary motor that over an eccentric is connected to the connecting rod, full acceleration from 0 to 150 ° of the press ram set while between a speed reduction in a range of 150-190 ° is used because the forming process takes place as gently as possible should. This speed reduction is as in the above Technical articles carried out, necessary to obtain a corresponding quality of the forming. Then the press ram can again accelerated back to its original position at full speed become.

Der Direktantrieb ermöglicht gegenüber herkömmlichen Antriebssystemen höhere Taktzeiten und damit einen wirtschaftlicheren Betrieb.The direct drive enables compared to conventional Drive systems higher Cycle times and therefore more economical operation.

Durch den erfindungsgemäßen Direktantrieb der Pressvorrichtung kann nunmehr der Bewegungsablauf nahezu beliebig eingestellt werden. Es sind keine umständlichen mechanischen oder hydraulischen Vorrichtungen notwendig, die dann mehr oder weniger für die Maschine und den Anwendungsfall festgelegt sind.By the direct drive of the invention Press device can now almost any movement can be set. There are no cumbersome mechanical or hydraulic devices necessary, which then more or less for the Machine and the application are defined.

Da der Pressvorgang eine Linearbewegung darstellt, sind vorteilhafterweise auch Linearmotor als Direktantrieb einzusetzen. Insbesondere sind für hohe Kraftentfaltungen Polygonalmotoren vorzusehen.Since the pressing process is a linear movement, linear motors can advantageously also be used as direct drives. In particular, are for high To provide power delivery polygonal motors.

Für sehr hohe Umformleistungen kann insbesondere bei einem rotatorischen Antrieb vorteilhaft sein, zwischen Direktantrieb und Exzenter gegebenenfalls eine Schwungmasse vorzusehen. Diese Schwungmasse ist aber in der Steuerung des Bewegungsablaufs und damit in der Steuerung des Direktantriebs als Hauptantrieb zu berücksichtigen.For very high forming capacities can be achieved especially with a rotary one Drive may be advantageous between direct drive and eccentric if necessary to provide a flywheel. This flywheel is in the Control of the motion sequence and thus in the control of the direct drive to be considered as the main drive.

Besonders vorteilhaft ist es, als Direktantrieb Torque-Motoren vorzusehen, die bei vergleichsweise niederen Drehzahlen hohes Drehmoment abgeben. Das dabei abgegebene Drehmoment ist gegenüber entsprechenden Servomotoren mit vergleichbarer Leistung mindestens um den Faktor 2 größer. Ebenso ist die Drehzahl niedriger als bei einem entsprechenden Servomotor vergleichbarer Leistung, beispielsweise um den Faktor 2 bis 10. Außerdem ist der Torque-Motor relativ hochpolig (> 20-polig).It is particularly advantageous as Direct drive torque motors to provide the high torque at comparatively low speeds submit. The torque given off is compared to the corresponding one Servomotors with comparable performance at least by a factor 2 larger. As well the speed is lower than that of a corresponding servo motor Performance, for example by a factor of 2 to 10. Also the torque motor is relatively high-pole (> 20-pole).

Des Weiteren können sämtliche Direktantriebe mit dementsprechenden äußeren Kühlmäntel versehen werden um die maximal verfügbare Leistung zu erhalten. Der Direktantrieb kann auch ungekühlt betrieben werden, damit ergibt sich aber eine entsprechende Reduzierung des Dauerdrehmoments.Furthermore, all direct drives can be equipped with the corresponding outer cooling jacket to see the maximum available power. The direct drive can also be operated without cooling, but this results in a corresponding reduction in the continuous torque.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.The invention and other advantageous Embodiments of the invention are shown schematically embodiments refer to.

1 ein charakteristisches Hub-Winkel-Diagramm, 1 a characteristic stroke-angle diagram,

2 prinzipielle Darstellungsform eines rotatorischen Direktantriebs, 2 basic representation of a rotary direct drive,

1 zeigt Hub-Winkel-Diagramme von Pressenstößeln unterschiedlicher Pressvorrichtungen. Dabei ist der Hub des Pressenstößels über dem Kurbelwinkel eines Exzenters 10 aufgezeichnet. Kurve 1 zeigt dabei einen anzustrebenden Verlauf, der durch einen erfindungsgemäßen Hauptantriebe wie Linearmotor 14 oder rotatorische Motoren 13 in einfacher Art und Weise über die Steuerung 14 des Motors realisiert werden kann. Diese Bewegungscharakteristik birgt ideale Vorrausetzungen insbesondere für einen Tiefziehprozess. Das Teil wird mit einer geringen annähernd konstanten Geschwindigkeit umgeformt. 1 shows stroke-angle diagrams of press rams of different press devices. The stroke of the press ram is above the crank angle of an eccentric 10 recorded. Curve 1 shows a course to be aimed for by a main drive according to the invention such as a linear motor 14 or rotary motors 13 in a simple way via the control 14 of the engine can be realized. This movement characteristic harbors ideal conditions, especially for a deep-drawing process. The part is formed at a low, almost constant speed.

Kurve 2 zeigt den sinusförmigen Verlauf eines Pressenstößels einer klassischen Exzenterpresse und Kurve 3 einer Gelenkpresse.Curve 2 shows the sinusoidal shape of a press ram of a classic eccentric press and curve 3 an articulated press.

Eine derartige Steuerung 14 des Direktantriebes erfüllt die Qualitätsanforderung der Umformung, gemäß theoretischer Vorgaben, der oben genannten Fachartikeln. Dabei wird bis zu einem über die Motorsteuerung vorgebbaren Kurbelwinkel des Ex zenters 10 eine maximale Beschleunigung und Geschwindigkeit erreicht, um anschließend bei reduzierter Geschwindigkeit den Umformprozess materialschonend durchführen zu können. Nach dem unteren Umkehrpunkt des Exzenters 10 kann der Pressstößel 11 wieder mit maximaler Beschleunigung und Geschwindigkeit in die Ausgangslage zurückgefahren werden.Such control 14 of the direct drive meets the quality requirements of the forming, according to the theoretical specifications of the above-mentioned specialist articles. It is up to a crank angle of the eccentric that can be specified via the engine control 10 A maximum acceleration and speed is reached so that the forming process can then be carried out gently at a reduced speed. After the bottom turning point of the eccentric 10 the ram can 11 be returned to the starting position with maximum acceleration and speed.

Dieses Hub-Winkel-Diagramm gemäß 1 zeigt insbesondere den Verlauf des Pressenstößels von verschiedenen Exzenterantriebspressen, aber auch bei einem Linearantrieb, der die Pleuelstange 12 und damit den Pressenstößel 11 direkt bewegt ist ein Umformvorgang dementsprechend materialschonend über die Motorsteuerung z.B. gemäß Kurve 1 durchzuführen.According to this stroke-angle diagram 1 shows in particular the course of the press ram of various eccentric drive presses, but also in the case of a linear drive, which is the connecting rod 12 and thus the press ram 11 A forming process is directly moved, so that it is gentle on the material via the motor control, for example according to the curve 1 perform.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Direktantrieb, der als Torque-Motor 13 ausgeführt ist, der mit einem Exzenter 10 direkt über eine Welle 15 gekoppelt ist. Der Exzenter 10 weist eine Pleuelstange auf 12, die über einen Pressenstößel 11 den Umfangvorgang durchführt. Das betriebsmäßige Ein/Aus der Pressvorrichtung geschieht im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik durch Bewegung der Pleuelstange 12 direkt über den Torque-Motor 13. Der Torque-Motor 13 durchfährt also bei einem Umformvorgang im Vergleich zum Stand der Technik ein weites einstellbares Geschwindigkeitsspektrum. Dabei kann je nach Umformprozess (Art und Menge der Materialverschiebung bzw. Pressung) und Material der Torque-Motor 13 angesteuert werden. 2 shows a direct drive according to the invention, as a torque motor 13 is executed with an eccentric 10 directly over a wave 15 is coupled. The eccentric 10 has a connecting rod 12 that have a press ram 11 performs the circumferential process. In contrast to the known prior art, the operational on / off of the pressing device takes place by moving the connecting rod 12 directly via the torque motor 13 , The torque motor 13 thus runs through a wide adjustable speed spectrum in a forming process compared to the prior art. Depending on the forming process (type and amount of material displacement or compression) and material, the torque motor 13 can be controlled.

Ein Linearmotor ist ebenfalls zur Durchführung der Umformbewegung des Pressenstößels geeignet. Die Pleuelstange mit ihrem Pressenstößel ist direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Exzenters mit einem Linearmotor verbunden. Auch hier erfolgt die Steuerung des Bewegungsablaufs des Pressenstößels direkt über die Motorsteuerung, d.h. das betriebsmäßige Ein/Aus der Pressvorrichtung geschieht durch die Motorsteuerung und nicht durch eine Kupplungs-Bremsvorrichtung.A linear motor is also available execution the forming movement of the press ram suitable. The connecting rod with its press ram is direct, i.e. without interposition an eccentric connected to a linear motor. This is also done here Control of the movement of the press ram directly via the Motor control, i.e. the operational on / off of the pressing device happens through the engine control and not through a clutch brake device.

Der Linearmotor kann in vorteilhafter Ausführung als Polygonalmotor oder auch Tubularmotor ausgeführt werden, so dass gegenüber einem herkömmlichen Linearmotor höhere Drehmomente erreicht werden. Bei diesen Motoren liegt kein ebener Luftspalt vor, sondern ein röhrenförmiger Luftspalt, wobei die Umrandung des Querschnitts dieser Röhre mehreckig oder rund sein kann.The linear motor can be more advantageous execution be designed as a polygonal motor or tubular motor, so that compared to one usual Linear motor higher Torques can be achieved. There is no flat air gap in these engines in front but a tubular air gap, being the border of the cross section of this tube may be polygonal or round can.

Sämtlichen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist gemeint, dass gegenüber dem Stand der Technik eine nahezu beliebige Weg-Zeit- bzw. Hub-Kurbelwinkel-Charakteristik des Pressenstößels 11 einstellbar ist, indem ein Direktantrieb insbesondere ein Torque-Motor 13 dementsprechend angesteuert wird. Betriebsmäßige Ein/-Aus-Bewegung der Pressvorrichtungen erfolgen nicht mehr über Kupplungs-Bremsvorrichtungen, sondern lediglich über Steuerung 14 des Motors. Damit reduzieren sich sämtliche Wartungsintervalle aufwendige Überwachungseinrichtung der Mechanik und der Hydraulik.All of the exemplary embodiments according to the invention mean that, compared to the prior art, an almost arbitrary travel-time or stroke-crank angle characteristic of the press ram 11 is adjustable by a direct drive, in particular a torque motor 13 is controlled accordingly. Operational on / off movement of the pressing devices is no longer carried out via clutch braking devices, but only via control 14 of the motor. This reduces all maintenance intervals of complex monitoring equipment for the mechanics and hydraulics.

Zur Steigerung der Umformkräfte bei den rotatorischen Direktantrieben als Hauptantrieb sind gegebenenfalls Schwungmassen einzusetzen.To increase the forming forces the rotary direct drives as the main drive, if necessary Use flywheels.

Die betriebsmäßigen Ein/Aus Bewegungen der Pressvorrichtung werden durch die Motorsteuerung vorgenommen. Es sind aber gegebenenfalls geeignete Not-Aus-Vorrichtungen über die Motorsteuerung und/oder mechanische Vorrichtungen vorzusehen.The operational on / off movements of the Press device are made by the engine control. It but are, where appropriate, suitable emergency stop devices via the To provide engine control and / or mechanical devices.

Claims

Press device with a main drive, which acts as a rotary direct drive ( 13 ), an eccentric ( 10 ), a connecting rod ( 12 ) and at least one press ram arranged thereon ( 11 ).

Press device according to claim 1, characterized in that a frequency-controlled three-phase motor ( 13 ) can be used.

Press device according to claim 2, characterized in that the frequency-controlled three-phase motor is a permanently excited synchronous engine ( 13 ) is.

Press device according to claim 3, characterized in that a torque motor ( 13 ) can be used.

Press device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the pressing device additionally a no-off device and / or has a flywheel.

Press device according to one of the preceding claims, characterized in that a control ( 14 ) of the direct drive is provided, which has almost any travel-time characteristic of the press ram ( 11 ) allowed.

Press device according to claim 6, characterized in that material dependent and / or process dependent control procedures adjustable and / or selectable are.