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Patent Searching and Data


Title:
PRESS DRIVE COMPRISING TWO WORKING AREAS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/139578
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a press drive (16) for a press (10) or a press (10) having a press drive (16). The invention also relates to a method for controlling the press drive (16) by means of a control unit (40). The press drive (16) is used for moving a tappet (15) of the press in a stroke direction (H) between an upper return point (OT) and a lower return point (UT). It comprises a knee lever gear (24) having a first lever (24) and a second lever (26). A connecting rod engages on the knee lever (27) of the two levers (25, 26) and is connected on the other end (34) to an eccentric (35) of an eccentric drive (33). The control unit (40) can drive the eccentric drive (33) in a first operating mode (B1) or a second operating mode (B2) or a third operating mode (B3). In the first and the second operating modes (B1, B2) the eccentric oscillates in a respectively different angle region (W1, W2,) about a rotation axis (D) of the eccentric drive (33), thus resulting in different force and movement states of the tappet (15) in both operation modes.

Inventors:
HEDLER RAINER (DE)
KOSSE MARCUS (DE)
BEYER JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/054310
Publication Date:
September 26, 2013
Filing Date:
March 05, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SCHULER PRESSEN GMBH (DE)
International Classes:
B30B1/14; B30B1/26
Foreign References:
JP2004017098A2004-01-22
US20080034985A12008-02-14
DE4109796A11992-10-01
JP2002336995A2002-11-26
JP2000084697A2000-03-28
US20050145117A12005-07-07
DE102005001878B32006-08-03
DE102007022715A12008-07-10
DE2127289A11971-12-16
DE19846951A12000-04-20
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER, BARTHELT & ABEL (DE)
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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.

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