MEINHARDT, Wolfgang (Ohrdrufer Strasse 35, Hohenkirchen, 99887, DE)
SCHMIDT, Steffen (Überm Steinknatze, Urbich, 99198, DE)
HEMBACH, Helmut (Hugo-Wolf-Weg 4, Wangen, 88239, DE)
DARR, Uwe (Winzerstrasse 48, Erfurt, 99094, DE)
MEINHARDT, Wolfgang (Ohrdrufer Strasse 35, Hohenkirchen, 99887, DE)
SCHMIDT, Steffen (Überm Steinknatze, Urbich, 99198, DE)
HEMBACH, Helmut (Hugo-Wolf-Weg 4, Wangen, 88239, DE)
Patentansprüche
1. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit mehreren von jeweils mindestens einem Servomotor (7) unabhängig von- einander steuerbaren Stößeln (2) , dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander räumlich versetzt angeordneten ersten Servomotoren (7.1-7.n) und Zwischengetriebe (6) jeweils über einen ersten Linearwandler (4) mit dem im Gestell (3)- als Hauptbewegungsachse (1) separat längsgeführten Stößel (2.1, 2.2) für eine oder mehrere Werkzeugstufen (8) wirkverbunden sind und dass betriebsartenabhängig zweite Servomotoren (9) als Nebenbewegungsachsen (11) in dem der jeweiligen Werkzeugstufe (8) zugeordneten Stößel (2) und/oder Tischposition (12) angeordnet sind.
2. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Linearwandler (4) als eine Kurbelrad-Pleuel-Kombination (13) und/oder eine Kurbelrad-Pleuel-Kniehebel-Kombination (14) und/oder eine Spin- del-Mutter-Kombination (4) und/oder eine Spindel-Mutter- Kniehebel-Kombination (15) ausführbar sind.
3. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelrad-Pleuel- Kombinationen (13) koaxial zueinander im Gestell (3) gelagert sind.
4. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gerad- und ungeradzahli- gen Kurbelrad-Pleuel-Kombinationen (13), Kurbelrad-Pleuel- Kniehebel-Kombinationen (14) oder Spindel-Mutter-Kniehebel- Kombinationen (15) jeweils horizontal achsparallel zueinander im Gestell (3) gelagert sind.
5. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotoren (7.1-7.n) und Zwischengetriebe (6) der gerad- und ungeradzahligen jeweils vertikal achsparallel zueinander im Gestell (3) gelagerten Spindel-Mutter-Kombinationen (4) diagonal versetzt zueinander angeordnet sind.
6. Antriebssystem einer Mehrstößel-ümformpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kurbelrad-Pleuel- Kombination (13) der Richtungswechsel des Servomotors (7.1- 7.n) entweder zwischen einer Winkellage (16, 17) und dem Be- reich der Strecklage (18) von Kurbel (19) und Pleuel (20) o- der zwischen einer inneren und äußeren Winkellage (16, 17) von Kurbel (19) und Pleuel (20) erfolgt, wobei die gerad- und ungeradzahligen Kurbelrad-Pleuel-Kombinationen (13) jeweils gegensinnig steuerbar sind.
7. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kurbelrad-Pleuel- Kniehebel-Kombination (14) oder Spindel-Mutter-Kniehebel- Kombination der Richtungswechsel des Servomotors (7) entweder zwischen einer Knicklage (27, 28) und dem Bereich der Strecklage (29) oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage (27, 28) des Kniehebels (30) erfolgt.
8. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere und innere
Knicklage (27, 28) des Kniehebels (30) oder Winkellage (16, 17) der Kurbel (19) symmetrisch oder asymmetrisch positioniert ist.
9. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Stößeln (2) jeweils eine oder mehrere Werkzeugstufen (8) zugeordnet sind.
10. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einzelnen oder mehreren benachbarten Stößeln (2) Leerstufen (38) anor- denbar sind, in denen sich im Gestell (3) Lagerstellen (39) der Kurbelrad-Pleuel-Kombinationen (13) befinden.
11. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischengetriebe
(6) als Zahnrad- (21) oder Zugmittelgetriebe (22) ausgebildet sind.
12. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenbewegungsachsen (11) jeweils als Auswerfer (23) im Stößel (2) oder als Ziehkissen (24) in der Tischposition (12) ausführbar sind.
13. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Servomotoren (9) als Direktantrieb mit Linearmotoren oder mit nachge- ordneten zweiten Linearwandlern (10) ausführbar sind.
14. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach An- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotoren (7,
9) jeweils als Torquemotor (40) in Hohlwellenausführung ausgebildet sind.
15. Antriebssystem einer Mehrstößel-ümformpresse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Linearwandler (10) als eine Spindel-Mutter-Kombination (5) ausführbar sind.
16. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotoren (7, 9) mit einer Kombination aus einer Halteeinrichtung (25) und einer Einrichtung zur Drehmomentenfreischaltung wirkverbunden sind.
17. Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreise (33) der Servoverstärker (34) von den Servomotoren (7, 9) für die Hauptbewegungsachse (1) und/oder die Nebenbewegungsachsen (11) direkt miteinander gekoppelt sind. |
Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem einer Mehrstößel- Umformpresse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stand der Technik
Nach GB 2 317 362 ist eine mechanische Mehrstößel-Presse bekannt, bei der mehrere in einem gemeinsamen Gestell angeord- nete Stößel über eine von einem gemeinsamen Antrieb zentral steuerbare Kurbelwelle antreibbar sind, wobei die auf der Kurbelwelle dem jeweiligen Stößel zugeordnete Kurbel mittels einer Verstellvorrichtung untereinander so verdrehbar ist, dass die Bewegung zu benachbarten Stößel mit einer Phasenver- Schiebung erfolgen kann.
In Folge des für alle Stößel gemeinsamen Antriebes ist ein für jeden Stößel separat steuerbares Weg- und Geschwindigkeits-Zeit-Profil nicht möglich, wodurch keine, jedem Form- teil und jeder ümformstufe eines Formteiles optimal zuorden-
bare Einstell-Parameter zur Erreichung einer maximalen Produktivität und Formteilgenauigkeit möglich sind. Durch die gleichsinnige Drehbewegung der Kurbelwelle können insbesondere die bei höheren Hubzahlen zunehmenden Unwuchten die Ma- schinengenauigkeit beeinträchtigen.
In der DE 199 52 941 ist eine Pressvorrichtung mit mehreren in einem gemeinsamen Gestell angeordneten Stößeln offenbart, die jeweils von einer separaten Spindel mit koaxial angeord- netem Servomotor unabhängig voneinander steuerbar sind. Da der Spindelantrieb eine Reversierung der Drehbewegung im unteren Umkehrpunkt des Stößels zum Zeitpunkt des größten Kraftbedarfs erfordert, ist die Möglichkeit einer Nutzung der Schwungenergie der rotatorischen Antriebselemente für eine Entlastung der installierten Antriebsleistung der Servomotoren begrenzt. Bei erhöhten Presskräften sind deshalb größere Servomotoren notwendig, wodurch deren Raumbedarf einen erhöhten Abstand der Stößel zueinander erfordert. Diese erhöhten Abstände zwischen den Stufen bedingen einerseits einen großen Transportschritt, der die Ausstoßleistung der Umformanlage beeinflusst. Andererseits wächst die räumliche Ausdehnung der Umformanlage insgesamt, wodurch in Folge des gemeinsamen Gestells insbesondere bei großen Presskräften erhöhte elastische Auffederungen während der Formgebung auftreten, die wie- derum die wechselseitige Beeinflussung der Stufen untereinander vergrößert. Dabei ist die Größe der Phasenverschiebung in der Bewegung der Stößel untereinander zur Minimierung dieser wechselseitigen Beeinflussung in Folge der für alle Stufen gemeinsamen Formteil-Transportvorrichtung begrenzt.
In der Zeitschrift Bänder, Bleche, Rohre, September 2002, S.14 ff. ist eine Presse veröffentlicht, deren drei separate
Werkzeugstufen durch jeweils einen Hydraulikzylinder unabhängig voneinander steuerbar sind. Neben den erhöhten steuerungstechnischen Aufwendungen in der Hydraulik einschließlich der Eliminierung von Entspannungsschlägen nach dem Pressvor- gang ist die Produktivität und Steifigkeit gegenüber Pressen mit mechanischem Antrieb reduziert. Darüber hinaus wird der Wirkungsgrad durch den hohen Energiebedarf des hydraulischen Antriebs beeinträchtigt.
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für eine Mehrstößel-Umformpresse so zu gestalten, dass die separaten Stößel mit voneinander unabhängigen Weg-/Geschwin- digkeits- und Kraft-Zeit-Profilen und mit zueinander geringem Abstand einerseits für eine hohe Produktivität und andererseits für eine hohe Genauigkeit der Formteile nutzbar sind. In der Mehrstößel-Umformpresse sollen bei geringem Raumbedarf hohe Presskräfte mit geringer Antriebsleistung und eine hohe Steifigkeit erreichbar sein. Weiterhin sollen die Energieaufnahme aus dem Versorgungsnetz, die zyklusbedingten Lastschwankungen und die Netzrückwirkungen minimiert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere detaillierte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 17 beschrieben.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die für eine hohe Presskraft der Stößel erforderlichen Drehmomente von den Servomotoren über Zwischengetriebe auf die Linearwandler für
- A - die Bewegung der Stößel einzuleiten, wobei die Zwischengetriebe mit jeweils zugeordnetem Servomotor so räumlich zueinander versetzt angeordnet sind, dass die separat steuerbaren Stößel einen geringen Abstand zueinander aufweisen.
Neben dem geringen Abstand der voneinander unabhängig und mit formteilspezifischen Parametern steuerbaren Stößel kann die durch den unteren Umkehrpunkt durchlaufende Betriebsart des mit einer Kurbel oder Kniehebels ausgestatteten Antriebssys- tems vorteilhaft für eine hohe Produktivität genutzt werden. Darüber hinaus wird zur Steuerung der Bewegung der einzelnen Stößel das Prinzip der leitwellengesteuerten elektronischen Kurvenscheibenregelung angewendet, wodurch mit einfachen Mitteln einerseits eine Synchronisation der Bewegung der Stößel (Hauptbewegungsachse) untereinander und andererseits eine Synchronisation mit weiteren der jeweiligen Stufe zugeordneten Nebenbewegungsachsen (Ziehkissen, Auswerfer) sowie mit peripheren Einrichtungen wie beispielsweise Teiletransport- einrichtungen möglich ist.
In Folge des durch die Synchronisierung möglichen präzisen und reproduzierbaren Ablaufes sind die Sicherheitsabstände zwischen den Haupt- und Nebenbewegungsachsen sowie den Teile- transporteinrichtungen reduzierbar, wodurch eine hohe Aus- stoßleistung ermöglicht wird.
Der geringe Stößelabstand bewirkt auch bei stufenbezogenen hohen Presskräften und geringem Masseeinsatz für das Pressengestell in Verbindung mit dem mechanischen Antrieb die für eine hohe Genauigkeit der Formteile notwendige Steifigkeit der Mehrstößel-Umformpresse.
Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen, werden die Stößel unabhängig voneinander längsgeführt im Gestell gelagert. Als weiteres Mittel zur Vermeidung und Reduzierung einer wechselseitigen Beeinflussung der Stößel untereinander ist die Möglich- keit der Phasenverschiebung in der Bewegung benachbarter Stößel möglich, indem durch freiprogrammierbare Weg-, Geschwin- digkeits- und Kraft-Zeit-Profile ein zeitlicher Versatz einstellbar ist.
Es ist weiterhin erfindungswesentlich, dass die Energiebilanz der Mehrstößel-ümformpresse dadurch verbessert wird, indem zwischen den Servomotoren für die Hauptbewegungsachsen (Stößel) und den Servomotoren für die der jeweiligen Werkzeugstufe zugeordneten Nebenbewegungsachsen (Ziehkissen, Auswerfer) ein Energieaustausch so stattfindet, dass im Bewegungszyklus die während der Bremsphasen im Generatormodus der Servomotoren rückgespeiste Energie in die im Motormodus befindlichen Servomotore eingespeist wird.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Antriebssystems wird eine Kurbelrad-Pleuel-Kombination für die Hauptbewegungsachse so eingesetzt, dass das jedem Stößel zugeordnete Kurbelrad mit Pleuel über ein Zwischengetriebe von jeweils mindestens einem Servomotor angetrieben wird, wobei die Kur- belräder und/oder die Zwischengetriebe mit zugehörigem Servomotor räumlich im Abstand zueinander angeordnet sind. Diese platzsparende Bauweise ermöglicht geringe Abstände zwischen benachbarten Stößeln. In einer zweiten Ausgestaltung kann für die Hauptbewegungsachse vorteilhaft eine Kurbelrad-Pleuel- Kniehebel-Kombination oder Spindel-Mutter-Kniehebel-Korαbi- nationen eingesetzt werden, in dem der jedem Stößel zugeordnete Kniehebel über eine Spindel oder über ein Kurbelrad mit
Pleuel von jeweils mindestens einem Servomotor angetrieben wird. Für eine platzsparende Bauweise sind auch bei dieser Ausgestaltung die Kurbelräder oder Spindeln mit zugehörigem Servomotor räumlich zueinander versetzt angeordnet.
Bei beiden Ausgestaltungen ist es zur Vermeidung oder Minimierung der auf die Mehrstößel-Umformpresse infolge der Rotationsmassen wirkenden Unwuchten vorteilhaft, dass die benachbarten, koaxial oder achsparallel angeordneten Kurbelräder zueinander gegensinnig angetrieben werden.
Es ist ebenso möglich, ohne Erhöhung des Abstandes der Werkzeugstufen zusätzliche Leerstufen zwischen einzelnen oder mehreren benachbarten Stößeln zu nutzen, um den Lagerabstand der Kurbelräder oder der Kniehebel im Pressengestell zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit zu minimieren.
Die erfindungsgemäße Lösung schließt ebenso eine Ausgestaltung der Mehrstößel-Umformpresse mit jeweils mehreren unter einem Stößel anordenbaren Werkzeugstufen ein. Diese Lösung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn innerhalb einer Mehrstufentechnologie mehrere Stufen nur eine geringe Differenzierung im Weg-, Geschwindigkeits- und Kraft-Zeit-Profil untereinander erfordern.
Neben der freien Programmierbarkeit von Weg-, Geschwindigkeits- und Kraft-Zeit-Profilen ist eine flexible Nutzung von weg- und/oder kraftgebundenen Bewegungsabläufen möglich. Bei kraftgebundener Stößelbewegung wird der untere Umkehrpunkt in Analogie zu hydraulischen Pressen in Abhängigkeit der programmierten Kräfte gesteuert. In dieser Betriebsart erfolgt die Reversierbewegung des Elektroantriebes im oder in der Nä-
he des unteren Umkehrpunkt vom Stößel. Diese Betriebsart kann vorteilhaft zur Regelung der Eintauchtiefe des Oberwerkzeuges in das Unterwerkzeug genutzt werden, wodurch Schwankungen der Werkzeugeinbauhöhe in einem ersten Fall infolge temperaturab- hängiger Dehnungen kompensierbar sind. In einem zweiten Fall ist die Kompensation der durch die beim Pressvorgang verursachten elastischen Auffederung im Zusammenhang mit einer möglichen wechselseitigen Beeinflussung der Stufen untereinander in dieser Betriebsart ebenso möglich. Eine entsprechen- de Korrektur des Stößelhubes kann sowohl durch Vorgabe gesteuert (beispielsweise im ersten Fall in Abhängigkeit der thermischen Zeitkonstante) als auch in einem Regelkreis mit Rückführung eines sensorisch erfassten Istwertes geregelt erfolgen.
Die hohe Positioniergenauigkeit und mechanische Steife der mittels Servomotor gesteuerten Hauptbewegungsachse ermöglicht ebenso eine weggebundene Stößelbewegung mit Reversierbewegung des Elektroantriebes im unteren Umkehrpunkt des Stößels.
Wenn der Elektroantrieb die Kurbel oder den Kniehebel im unteren Umkehrpunkt des Stößels ohne Halt durchschwingt, kann in einer weiteren Betriebsart der Vorteil der weggebundenen Stößelbewegung mechanischer Pressen bei hoher Taktrate und reduziertem Energiebedarf genutzt werden. Dabei kann zur Erzielung einer flexiblen Stößelhubhöhe die Kurbel entweder einen 360° -Kurbelwinkelbereich mit oder ohne Zwischenhalt gleichsinnig durchlaufen oder es erfolgt innerhalb eines Kurbelwinkelbereichs < 360° mit einer Reversierung eine gegen- sinnige Bewegung zwischen aufeinander folgenden Hüben.
In dieser weggebundenen Betriebsart mit einem Durchlaufen im unteren Umkehrpunkt des Stößels können die den obengenannten Korrekturen (Kompensation der thermischen Dehnung und/oder elastische Auffederung) entsprechenden Signale von der Steue- rung an die mit dem Stößel gekoppelte Einrichtung zur Höhenverstellung weitergeleitet werden.
Die zueinander räumlich versetzt angeordneten und mit den Kurbelrädern wirkverbundenen Zwischengetriebe können als Zahnrad- oder Zugmittelgetriebe ausgebildet werden. Für eine raumsparende Bauweise können als Servoantriebe vorteilhaft Torquemotoren in Hohlwellenausführung eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung schließt die Anwendung von je- weils einen direkt auf den Stößel wirkenden Spindelantrieb mit der obengenannten kraft- und / oder weggebundenen Betriebsweise ein. Dabei sind die Zwischengetriebe und zugeordneten Servomotoren der gerad- und ungeradzahligen Stößel für eine raumsparende Bauweise diagonal versetzt angeordnet.
Als Nebenbewegungsachsen können je Stufe ein im Pressentisch angeordnetes Ziehkissen und / oder ein im Stößel positionierter Auswerfer eingesetzt werden. Diese Nebenbewegungsachsen sind ebenso vorteilhaft als servogeregelter Antrieb ausführ- bar. Dazu können in raumsparender Bauweise Direktantriebe als Linearmotoren, servomotorgetriebene Spindelantriebe oder auch servoventilgeregelte Hydroantriebe eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Lösungen schließen auch eine Kombinati- on der im Anspruch 2 aufgeführten Wirkprinzip-Typen von Linearwandlern innerhalb einer Mehrstößel-Umformpresse ein.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:
Fig.l Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit servomotorgetriebenem Spindel-Mutter-Kombination in der Vorderansicht
Fig.2 Ansicht X aus Fig.l Fig.3 Schnitt A-A aus Fig.l
Fig.4 Schnitt B-B aus Fig.l
Fig.5 Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit einer servomotorgetriebenen Kurbelrad-Pleuel- Kombination nach einer ersten Ausgestaltung in der Vorderansicht
Fig.6 Schnitt C-C aus Fig.5
Fig.7 Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit servomotorgetriebenem Kurbelrad-Pleuel- Kombination in einer zweiten Ausgestaltung in der Vorderansicht
Fig.8 Schnitt D-D aus Fig.7
Fig.9 Antriebssystem einer Mehrstößel-Umformpresse mit servomotorgetriebenem Kurbelrad-Pleuel-Kniehebel- Kombination in der Vorderansicht Fig.10 Schnitt E-E aus Fig.9
Fig.ll Schaubild mit Energiefluss in der Mehrstößel- Umformpresse
In den Fig. 1 bis 10 sind Ausführungsbeispiele der Mehrstö- ßel-Urαformpresse beschrieben, die sich im Wesentlichen im Antrieb der Stößel hinsichtlich des Wirkprinzips der ersten Linearwandler 4 unterscheiden, die eine vom jeweiligen ersten Servomotor 1.1-1.n eingeleitete Drehbewegung in eine Linearbewegung des Stößels 2 als Hauptbewegungsachse 1 wandeln. Die Stößel 2 sind im Gestell 3 jeweils unabhängig voneinander längsgeführt gelagert, an denen nicht dargestellte Oberwerkzeuge befestigt sind. Den Oberwerkzeugen stehen in der jeweiligen Werkzeugstufe 8 auf der Tischposition 12 entsprechende Unterwerkzeuge zur Herstellung von Formteilen während des Pressvorgangs gegenüber. Als Nebenbewegungsachsen 11.1, 11.2 sind in der jeweiligen Werkzeugstufe 8 beispielsweise Auswer- fer 23 im Stößel 2 (Fig.3) und/oder Ziehkissen 24 in der Tischposition 12 einsetzbar. Die Nebenbewegungsachsen 11.1, 11.2 sind mittels der zweiten Servomotoren 9 entweder als Di- rektantrieb in Form von Linearmotoren (nicht dargestellt) oder mit nachgeordnetem zweiten Linearwandler 10, beispielsweise in Form einer Spindel-Mutter-Kombination 5 (Fig.3, 4) steuerbar.
Allen Ausführungen ist gemeinsam, dass für jeden Stößel 2.1 ein separates Weg-, Geschwindigkeits- und Kraft-Zeit-Profil freiprogrammierbar ist, um für jedes herzustellende Formteil und für jede Stufe der Formteile von der Platine bis zum Fertigteil unabhängig voneinander optimale Parameter und Bewe- gungsabläufe einzustellen. Das gilt neben dem Stößel 2.1 als Hauptbewegungsachse 1 ebenso für die Nebenbewegungsachsen
11.1, 11.2. Der freiprogrammierbare Stößelweg schließt auch eine flexible Hubfolge, beispielsweise von mehrfachen Pressvorgängen innerhalb eines Zyklus ein. Durch eine gezielte Phasenverschiebung zwischen dem Maximum der Presskraft be- nachbarter Werkzeugstufen kann einerseits die wechselseitige Beeinflussung der Stößel in Folge möglicher überlagerter Verformungen minimiert oder eliminiert und andererseits die zyklusbedingten Lastschwankungen und Energieaufnahme aus dem Versorgungsnetz sowie Netzrückwirkungen minimiert werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Figuren 1 bis 4 werden die einzelnen Stößel 2.1, 2.2. über eine Spindel-Mutter-Kombination 5 angetrieben. Dazu ist die zugehörige Spindel im Gestell 3 drehbar und axialfest gelagert und ist mit der im Stößel 2 drehfest gelagerten Mutter verbunden. Der Antrieb der Spindel-Mutter-Kombination 5 erfolgt über ein Zwischengetriebe 6 in Form eines Zahnradgetriebes 21 von einem vertikal am Gestell 3 angeordneten ersten Servomotor 7. Während die Stößel 2.1 jeweils eine Werkzeugstufe 8 enthalten, sind dem Stößel 2.2 mehrere Werkzeugstufen 8 gemeinsam zugeordnet. Der mit dem Servomotor 7.1 angetriebene Stößel 2.1 ist außerhalb des Ständers vom Gestell 3 von den übrigen Stößeln 2.1 und 2.2 getrennt angeordnet und kann als separate Schneidstufe zum Ausschneiden von Platinen als Rohling für die Formteile ein- gesetzt werden. Um einen raumsparenden engen Abstand zwischen den Werkzeugstufen 8 zu erreichen, sind die Servomotoren 7.2 bis 7.n und zugehörigen Zwischengetriebe 6 räumlich versetzt zueinander angeordnet. Dazu sind die Servomotoren 7.2 bis 7.n und das zugehörige erste Zahnrad des Zwischengetriebes 6 auf dem Gestell 3 jeweils zueinander diagonal versetzt angeord ¬ net. Die auf der Spindel koaxial gelagerten zweiten Zahnräder des Zwischengetriebes 6 sind auf einer gemeinsamen vertikalen
Ebene zueinander höhenversetzt angeordnet. Die Spindel ist an ihrem freien Wellenende mit einer gestellfesten Halteeinrichtung 26 zum sicheren Halten des Stößels 2.1, 2.2 wirkverbunden.
Im Ausführungsbeispiel nach Figuren 5 und 6 werden die einzelnen Stößel 2.1 über eine Kurbelrad-Pleuel-Kombination 13 angetrieben. Jedem Stößel 2.1 ist eine Werkzeugstufe 8 zugeordnet, wobei zwischen einzelnen Stößelgruppen eine Leerstufe 38 vorhanden ist. Diese .Leerstufe 38 wird zur Verkürzung des Lagerabstandes der koaxial im Gestell 3 angeordneten Kurbelräder 19 genutzt. Die Kurbelräder 19 sind einerseits über je ein Pleuel 20 mit dem zugehörigen Stößel 2.1 und andererseits über ein Zwischengetriebe 6 mit dem Servomotor 7 verbunden. Das Zwischengetriebe 6 besteht aus einem mit dem Kurbelrad 19 wirkverbundenen, eine übersetzung bildenden Zahnradgetriebe 21 und einem Zugmittelgetriebe 22. Die zum Zahnradgetriebe 21 gehörigen Ritzelwellen 15.1-15.4, 15.5-15.8, 15.9-15.12 usw. sind zwischen benachbarten Kurbelrädern 19 jeweils radial zu- einander so versetzt angeordnet, dass die über die Zugmittelgetriebe 22 wirkverbundenen Servomotoren 7.1-7.4, 7.5-7.8, 7.9-7.12 usw. auf dem Gestell 3 jeweils in einer gemeinsamen horizontalen Ebene hintereinander angeordnet sind.
Die Servomotoren 7, 7.1-7.n können vorteilhaft als kurzbauende Torqemotoren in Hohlwellenausführung ausgeführt werden. Diese raumsparende Bauweise ermöglicht einen engen Abstand der Stößel 2.1 und damit der Werkzeugstufen 8 untereinander. Die Servomotoren 7, 7.1-7.n sind jeweils mit einer Halteein- richtung 25 in Form einer Brems- und/oder Blockiereinrichtung zum sicheren Halten der Stößel 2.1 gekoppelt. Zur Justierung
der Einbauhöhe der Werkzeuge enthalten die Stößel 2.1 jeweils eine Einrichtung zur Höhenverstellung 43.
Für flexible Wegprofile kann der Servomotor 7, 7.1-7.n entweder 360° umlaufend oder mit Richtungswechsel jeweils zwischen einer Winkellage 16, 17 und dem Bereich der Strecklage 18 von Kurbel (19) und Pleuel (20) oder zwischen einer inneren und äußeren Winkellage 16, 17 von Kurbel 19 und Pleuel 20 betrieben werden. Dabei kann der Reversierbetrieb zwischen einer Winkellage 16, 17 und dem Bereich der Strecklage 18 vorteil- haft für kraftgebundene Betriebsarten genutzt werden. Weggebundene Betriebsarten sind mit dem 360°-Durchlaufbetrieb und dem Pendelbetrieb zwischen einer inneren und äußeren Winkellage 16, 17 möglich.
Eine alternative Ausgestaltung einer Kurbelrad-Pleuel- Kombination 13 ist aus Fig.7 und 8 ersichtlich, bei der die gerad- und ungeradzahligen Kurbelräder 19 achsparallel zueinander im Gestell 3 gelagert sind. Innerhalb der gerad- und ungeradzahligen Gruppe von Kurbelrädern 19 sind die jeweils zugeordneten Zwischengetriebe 6 in Form von Zahnradgetrieben 21 und die Servomotoren 7.1-7.n zwischen den benachbarten Stößeln 2.1 radial versetzt angeordnet.
Fig.9 und 10 beschreiben eine Ausgestaltung mit einer Kurbel- rad-Pleuel-Kniehebel-Kombination 14, wobei die gerad- und ungeradzahlige Gruppe von Kurbelrädern 19 achsparallel zueinander im Gestell 3 gelagert ist. Die zugehörigen, im Wesentlichen horizontal bewegbaren Pleuel 20 sind jeweils mit einem Kniehebel 30.1-30.n wirkverbunden, wobei deren erste Schenkel zentrisch im Gestell gelagert und die zweiten Schenkel am
Stößel 2.1 angelenkt sind. Es ist ebenso denkbar, als Antrieb eine Spindel-Mutter-Kniehebel-Kombination zu wählen, bei der anstelle eines Kurbelrades 19 mit Pleuel 20 eine nicht dargestellte Spindel mit Mutter eingesetzt wird. Beiden Ausgestal- tungen ist gemeinsam, dass der Richtungswechsel der nicht dargestellten Servomotoren entweder zwischen einer Knicklage 27, 28 und dem Bereich der Strecklage 29 oder zwischen einer inneren und äußeren Knicklage 27, 28 des Kniehebels 30 erfolgt. Bei der Ausgestaltung mit Kurbelrad-Pleuel-Kniehebel- Kombination 14 ist ein 360 "-Durchlaufbetrieb des Kurbelrades 19 ebenso denkbar.
Die im Wesentlichen schwungscheibenlosen Antriebe mittels Servomotoren 7, 9 können Lastschwankungen mit nicht unerheb- liehen Spitzenleistungen bei der Energieaufnahme aus dem Versorgungsnetz 31 bewirken. Eine Möglichkeit, die Energiebilanz der Mehrstößel-Umformpresse zu verbessern, wird gestützt durch die Figur 11 nachfolgend beschrieben.
Neben den Servomotoren 7, 7.1-7.n für die Hauptbewegungsachse 1 (Stößels 2.1, 2.2) kommen weitere Servomotoren 9 für die Nebenbewegungsachsen 11.1,11.2, wie beispielsweise Ziehkissen und Auswerfer und Servoantriebe zum Transportsystem 35 zum Einsatz Die Servomotoren 7, 9 sind über ihre Servoverstärker 34 über einen gemeinsamen Zwischenkreis 33 gekoppelt, wodurch ein Energieaustausch im Zyklus möglich ist.
Es ist ebenso möglich, dass ein Energieaustausch derart zwi ¬ schen mehreren Stößeln 2,1, 2.2 stattfindet, indem die Stö- ßelbewegung phasenverschoben betrieben werden und die Energie zwischen den Servomotoren 7.1, 7.n ausgetauscht wird. Durch
den Energieaustausch über die Zwischenkreiskopplung können die Lastschwankungen reduziert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestell- ten Ausführungen beschränkt. Sie umfasst auch alle weiteren fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen der geltenden Ansprüche .
Bezugszeichenliste
1 Hauptbewegungsachse
2.1, 2.2 Stößel
3 Gestell
4 erster Linearwandler
5 Spindel-Mutter-Kombination
6 Zwischengetriebe
7, 7.1-7.n erste Servomotoren
8 Werkzeugstufe
9 zweite Servomotoren
10 zweiter Linearwandler
11.1, 11.2 Nebenbewegungsachse
12 Tischposition
13 Kurbelrad-Pleuel-Kombination
14 Kurbelrad-Pleuel-Kniehebel-Kombination
15, 15.1-15. n Ritzelwelle
16, 17 Winkellage von Kurbel und Pleuel
18 Strecklage von Kurbel und Pleuel
19 Kurbelrad
20 Pleuel
21 Zahnradgetriebe
22 Zugrαittelgetriebe
23 Auswerfer
24 Ziehkissen
25 Halteeinrichtung
26 Brems- und Blockiereinrichtung
27, 28 Knicklage des Kniehebels
29 Strecklage des Kniehebels
30. 1-30. n Kniehebel
31 Versorgungsnetz
32 Versorgungsmodul
33 Zwischenkreis
34 Servoverstärker
5 35 Servoantriebe zum Transportsystem
38 Leerstufen
39 Lagerstellen 10
40 Torquemotor
43 Einrichtung zur Höhenverstellung
Next Patent: TERMINAL POINT FOR CONNECTING A RING TERMINAL TO AN ELECTRICAL DEVICE