DE20108706U1 - Press with an electric drive device - Google Patents
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Description
PATENTANWALT Fasanenstr. 7PATENT ATTORNEY Fasanenstr. 7
DR.-ING. WERNER LORENZ D-89522 HeidenheimDR.-ING. WERNER LORENZ D-89522 Heidenheim
23.05.2001 WS23.05.2001 WS
Akte: WIM 5274GM/DE
Anmelder: File: WIM 5274GM/DE
Applicant:
Wilhelm Messtechnik GmbH
Robert-Bosch-Strasse 57
73431 AalenWilhelm Messtechnik GmbH
Robert-Bosch-Strasse 57
73431 Aalen
Die Erfindung betrifft eine Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, welche eine Rotationsbewegung erzeugt, mit einer Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zum Antrieb eines Pressenstempels und mit wenigstens einer Kraftaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer auf den Pressenstempel wirkenden Kraft.The invention relates to a press with an electric drive device which generates a rotational movement, with a device for converting the rotational movement into a linear movement for driving a press ram and with at least one force absorption device for absorbing a force acting on the press ram.
Eine gattungsgemäße Presse ist aus der DE 90 14 783 Ul bekannt. Um eine besonders kompakte Presse zu erreichen, sind dabei die Weg- und Kraftsensoren in mindestens einem dafür vorgesehenen, inneren Raum aufgenom-A press of this type is known from DE 90 14 783 Ul. In order to achieve a particularly compact press, the displacement and force sensors are accommodated in at least one internal space provided for this purpose.
men. Die Rotationsbewegung des Elektromotors wird von einer mit einer Gewindemutter zusammenarbeitenden Gewindespindel in eine Linear- bzw. Translationsbewegung umgewandelt.The rotational movement of the electric motor is converted into a linear or translational movement by a threaded spindle working together with a threaded nut.
Insbesondere der bei dieser bekannten Presse als Kraftmeßring ausgeführte Kraftsensor ist allerdings derart angeordnet, daß durch die Drehbewegung der Gewindespindel Meßfehler entstehen können, die für verschiedene Anwendungszwecke der Presse nicht toleriert werden können. Nachteilig ist außerdem, daß durch die beschriebene Anordnung insbesondere des Sensors die Kraft nur in einer Richtung, nämlich als Druckkraft, aufgenommen werden kann.In particular, the force sensor in this known press, which is designed as a force measuring ring, is arranged in such a way that the rotary movement of the threaded spindle can cause measurement errors that cannot be tolerated for various applications of the press. Another disadvantage is that the described arrangement, in particular of the sensor, means that the force can only be recorded in one direction, namely as a compressive force.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Presse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung zu schaffen, bei welcher mittels der Kraftaufnahmeeinrichtung möglichst genaue Meßergebnisse erzielt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a press with an electric drive device in which the most accurate measurement results possible can be achieved by means of the force absorption device.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung in Richtung der auf den Pressenstempel wirkenden Kraft zwi-According to the invention, this object is achieved in that the at least one force absorption device is arranged in the direction of the force acting on the press ram between
sehen dem Pressenstempel und der Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung angeordnet ist.see the press ram and the device for converting the rotational movement into the linear movement.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung ist keine nennenswerte Meßverfälschung mehr möglich, da die Spindel gerade in diesem Bereich äußerst starr ausgebildet bzw. gelagert ist und deshalb keine Schwingungen an die Kraftaufnahmeeinrichtung weitergeben kann.Due to this inventive arrangement of the force absorption device, no significant measurement distortion is possible, since the spindle is designed or mounted extremely rigidly in this area and therefore cannot transmit vibrations to the force absorption device.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung ist die Tatsache, daß die auf den Pressenstempel wirkende Kraft in beiden Richtungen aufgenommen werden kann, es können also sowohl Druckkräfte als auch Zugkräfte aufgenommen werden. Die Aufnahmemöglichkeit für Zugkräfte ist insbesondere dann sinnvoll bzw. erforderlich, wenn mit der erfindungsgemäßen Presse Bauteile demontiert oder eventuell beschädigte Bauteile gerichtet werden sollen.A further advantage of the arrangement of the force absorption device according to the invention is the fact that the force acting on the press ram can be absorbed in both directions, i.e. both compressive forces and tensile forces can be absorbed. The ability to absorb tensile forces is particularly useful or necessary when components are to be dismantled or possibly damaged components are to be straightened using the press according to the invention.
Wenn in einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kraftaufnahmeeinrichtung wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen aufweist, ist ei-If, in an advantageous embodiment of the present invention, the force-receiving device has at least one strain gauge, a
nerseits eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung der Kraftaufnahmeeinrichtung gegeben, mittels welcher andererseits eine sehr genaue Messung der auftretenden Kräfte möglich ist.On the one hand, this provides a particularly simple and cost-effective design of the force absorption device, which on the other hand enables a very precise measurement of the forces occurring.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Kraftaufnahmeeinrichtung über wenigstens eine elektrische Leitung mit einer Steuereinrichtung verbunden sein. Dadurch ergibt sich eine Verbindung der Kraftaufnahmeeinrichtung mit einer Steuereinrichtung, mittels welcher es beispielsweise möglich ist, die elektrische Antriebseinrichtung zu steuern.In a further embodiment of the invention, the force absorption device can be connected to a control device via at least one electrical line. This results in a connection of the force absorption device to a control device, by means of which it is possible, for example, to control the electric drive device.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die wenigstens eine elektrische Leitung in einer beweglichen Kette geführt ist. Dies ermöglicht auch bei Bewegungen der Kraftaufnahmeeinrichtung, die durch die zur Bearbeitung von Werkstücken erforderlichen Bewegungen des Pressenstempels hervorgerufen werden, eine sichere Führung der elektrischen Leitung.In this context, it can be provided that the at least one electrical line is guided in a movable chain. This enables the electrical line to be guided safely even when the force-absorbing device moves as a result of the movements of the press ram required for machining workpieces.
Um eine besonders exakte Linearbewegung für den Pressenstempel zu erreichen, kann in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehenIn order to achieve a particularly precise linear movement for the press ram, a further advantageous development of the invention can provide
sein, daß die Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in die Linearbewegung wenigstens eine Mutter und wenigstens eine in der Mutter geführte Spindel aufweist.that the device for converting the rotational movement into the linear movement has at least one nut and at least one spindle guided in the nut.
Dabei kann die wenigstens eine Spindel über ein Getriebe von der elektrischen Antriebseinrichtung angetrieben sein. Zum einen ermöglicht dies eine Überbzw. Untersetzung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung und es ist zum anderen durch diese Maßnahme möglich, die elektrische Antriebseinrichtung räumlich versetzt zu der Spindel anzuordnen.The at least one spindle can be driven by the electric drive device via a gear. On the one hand, this enables the speed of the electric drive device to be increased or reduced, and on the other hand, this measure makes it possible to arrange the electric drive device spatially offset from the spindle.
In einer in der Praxis besonders vorteilhaft einsetzbaren Ausführungsform kann das Getriebe als Riemengetriebe mit einer an der elektrischen Antriebseinrichtung angeordneten Riemenscheibe, mit einer der Spindel zugeordneten Riemenscheibe und mit einem die beiden Riemenscheiben verbindenden Riemen ausgebildet sein.In an embodiment that can be used particularly advantageously in practice, the transmission can be designed as a belt transmission with a pulley arranged on the electric drive device, with a pulley assigned to the spindle and with a belt connecting the two pulleys.
Alternativ hierzu ergibt sich in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung selbstverständlich auch die Möglichkeit, daß das Getriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet ist.Alternatively, in another embodiment of the invention, it is of course also possible for the transmission to be designed as a gear transmission.
Um eine möglichst genaue Führung der Spindel zu erreichen, kann diese in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mittels zweier Lagereinrichtungen in einem Gehäuse der Presse gelagert sein.In order to achieve the most precise guidance of the spindle, in a further embodiment of the invention it can be mounted in a housing of the press by means of two bearing devices.
Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Mutter auf einem Schlitten angeordnet ist, welche in wenigstens einer Führungsschiene beweglieh gelagert ist, so stellt dies eine weitere Möglichkeit dar, eine möglichst exakte Führung für die Spindel und die Einrichtung zum Umwandeln der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung zu erreichen, um auf diese Weise den Pressenstempel so exakt wie möglich anzutreiben.If, in a further advantageous embodiment of the invention, the nut is arranged on a carriage which is movably mounted in at least one guide rail, this represents a further possibility of achieving the most precise possible guidance for the spindle and the device for converting the rotational movement into a linear movement in order to drive the press ram as precisely as possible.
Schließlich kann in einer für die Praxis gut geeigneten und sehr relevanten Ausführungsform die elektrische Antriebseinrichtung als Servomotor ausgebildet sein.Finally, in a practical and very relevant embodiment, the electric drive device can be designed as a servo motor.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig dargestellt.An embodiment of the present invention is shown in principle below.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Presse nach der Linie I-I aus Fig. 3;Fig. 1 is a section through the press according to the invention along the line I-I of Fig. 3;
Fig. 2 eine Ansicht der Presse gemäß dem Pfeil II aus Fig. 1;Fig. 2 is a view of the press according to arrow II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Presse nach dem Pfeil III aus Fig. 1; undFig. 3 is a view of the press according to the invention according to the arrow III of Fig. 1; and
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Presse.Fig. 4 is a perspective view of the press according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Presse 1, deren Pressenstempel 2 wie nachfolgend beschrieben von einer eine Rotationsbewegung erzeugenden elektrischen Antriebseinrichtung 3 angetrieben wird. Die elektrische Antriebseinrichtung 3, die beispielsweise als Servomotor ausgebildet sein kann, ist an einem Deckel 4 eines beispielsweise aus Aluminium bestehenden Gehäuses 5 der Presse 1 angebracht. Selbstverständlich kann dasFig. 1 shows a section through a press 1, the press ram 2 of which is driven by an electric drive device 3 that generates a rotational movement, as described below. The electric drive device 3, which can be designed as a servo motor, is attached to a cover 4 of a housing 5 of the press 1, which is made of aluminum, for example. Of course, the
Gehäuse 5 auch aus anderen Materialien hergestellt werden.Housing 5 can also be made of other materials.
In dem Deckel 4 befindet sich ein Getriebe 6, welches eine Spindel 7 antreibt. Das Getriebe 6 ist hierzu im vorliegenden Fall als Riemengetriebe ausgeführt und weist eine erste Riemenscheibe 8 auf, die an einer Antriebswelle 9 der elektrischen Antriebseinrichtung 3 angebracht ist. In gleicher Weise ist auch die Spindel 7 mit einer zweiten Riemenscheibe 10 versehen, welche durch einen die beiden Riemenscheiben 8 und 10 verbindenden Riemen 11 angetrieben wird. Durch das Getriebe 6 wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Verringerung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung 3 auf die Drehzahl der Spindel 7, also eine Untersetzung, erreicht.In the cover 4 there is a gear 6 which drives a spindle 7. In this case, the gear 6 is designed as a belt gear and has a first pulley 8 which is attached to a drive shaft 9 of the electric drive device 3. In the same way, the spindle 7 is also provided with a second pulley 10 which is driven by a belt 11 connecting the two pulleys 8 and 10. In the described embodiment, the gear 6 reduces the speed of the electric drive device 3 to the speed of the spindle 7, i.e. a reduction.
In nicht dargestellter Weise könnte das Getriebe 6 selbstverständlich auch als Zahnradgetriebe oder in anderer geeigneter Form ausgebildet sein. Des weiteren wäre es gegebenenfalls auch möglich, auf das Getriebe 6 vollständig zu verzichten und die elektrische Antriebseinrichtung 3 direkt mit der Spindel 7 zu verbinden .In a manner not shown, the transmission 6 could of course also be designed as a gear transmission or in another suitable form. Furthermore, it would also be possible to dispense with the transmission 6 completely and to connect the electric drive device 3 directly to the spindle 7.
Die Spindel 7 ist mittels einer ersten Lagereinrichtung 12, dem sogenannten Kopflager bzw. Spindelendlager, in dem Gehäuse 5 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gelagert. Die Spindel 7 verläuft durch eine Mutter 13, welche zusammen mit der Spindel 7 eine Einrichtung 14 zum Umwandeln der Rotationsbewegung der elektrischen Antriebseinrichtung 3 in eine Linear- bzw. Translationsbewegung zum Antrieb des Pressenstempels 2 bildet.The spindle 7 is supported in the housing 5 in both the axial and radial directions by means of a first bearing device 12, the so-called head bearing or spindle end bearing. The spindle 7 runs through a nut 13, which together with the spindle 7 forms a device 14 for converting the rotational movement of the electric drive device 3 into a linear or translational movement for driving the press ram 2.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Mutter 13 auf einem Schlitten 15 angeordnet, welcher in einer Führungsschiene 16 in Längsrichtung der Spindel 7 verschieblich gelagert ist. Dadurch, daß die Spindel 7 in axialer Richtung feststehend und die Mutter 13 axial verschieblich ist, entsteht durch die Rotation der Spindel 7 eine Axialbewegung der Mutter 13. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Spindel 7 als Planetenrollen-Gewindespindel ausgebildet und die Mutter 13 ist selbstverständlich entsprechend ausgeführt, wodurch besonders hohe Kräfte aufgenommen werden können. In the embodiment shown, the nut 13 is arranged on a carriage 15 which is mounted in a guide rail 16 so that it can move in the longitudinal direction of the spindle 7. Because the spindle 7 is fixed in the axial direction and the nut 13 is axially movable, the rotation of the spindle 7 causes an axial movement of the nut 13. In the embodiment described, the spindle 7 is designed as a planetary roller threaded spindle and the nut 13 is of course designed accordingly, whereby particularly high forces can be absorbed.
• ··
Die Mutter 13 ist über zwei Verbindungsbauteile 17 und 18 mit dem Pressenstempel 2 verbunden, so daß die durch die Spindel 7 erzeugte Translationsbewegung der Mutter 13 bzw. des Schlittens 15 entlang der wenigstens einen Führungsschiene 16 unter Gewährleistung einer direkten Krafteinleitung zu einer Linearbewegung des Pressenstempels 2 führt. Je nach Drehrichtung der Spindel 7 wird dabei der Pressenstempel 2 aus dem Gehäuse 5 ausgefahren oder in dasselbe' eingezogen. Diese Linearbewegung des Pressenstempels 2 wird bei der Presse 1 genutzt, um nicht dargestellte Werkstücke bzw. Bauteile bearbeiten bzw. montieren zu können. Ein Verspannen der Spindel 7 unter Belastung kann im vorliegenden Fall dadurch ausgeschlossen werden, daß die Spindel 7 nicht selbsthemmend ist.The nut 13 is connected to the press ram 2 via two connecting components 17 and 18, so that the translational movement of the nut 13 or the slide 15 generated by the spindle 7 along the at least one guide rail 16 leads to a linear movement of the press ram 2 while ensuring a direct introduction of force. Depending on the direction of rotation of the spindle 7, the press ram 2 is extended out of the housing 5 or retracted into it. This linear movement of the press ram 2 is used in the press 1 in order to be able to machine or assemble workpieces or components (not shown). In the present case, distortion of the spindle 7 under load can be ruled out by the fact that the spindle 7 is not self-locking.
Der Pressenstempel 2 ist in einem mit dem Gehäuse 5 fest verbundenen, auf der gegenüberliegenden Seite des Deckels 4 angeordneten Aufnahmeelement 19 mittels einer zweiten Lagereinrichtung 20 gelagert, so daß eine exakte Führung des Pressenstempels 2 gewährleistet ist.The press ram 2 is mounted in a receiving element 19 which is firmly connected to the housing 5 and arranged on the opposite side of the cover 4 by means of a second bearing device 20, so that an exact guidance of the press ram 2 is ensured.
Um die von dem Bauteil in den Pressenstempel 2 eingeleiteten Kräfte exakt messen zu können, ist in Richtung der Kraftwirkung, die durch den Pfeil A dargestellt ist, zwischen dem Pressenstempel 2 und der Einrichtung 14 eine Kraftaufnahmeeinrichtung 21 zum Aufnehmen der auf dem Pressenstempel 2 wirkenden Kraft angeordnet. Die durch den Pfeil A bezeichnete Richtung verläuft in Längsrichtung des Pressenstempels 2 und der koaxial zu demselben angeordneten Spindel 7. Im vorliegenden Fall ist die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 zwischen den beiden Verbindungsbauteilen 17 und 18 angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Spindel 7 keinen Einfluß auf die von der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 gemessenen Meßwerte nehmen, so daß stets exakte Meßwerte durch die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 erzielt werden.In order to be able to measure the forces introduced into the press ram 2 by the component precisely, a force absorption device 21 for absorbing the force acting on the press ram 2 is arranged between the press ram 2 and the device 14 in the direction of the force effect, which is shown by the arrow A. The direction indicated by the arrow A runs in the longitudinal direction of the press ram 2 and the spindle 7 arranged coaxially to it. In the present case, the force absorption device 21 is arranged between the two connecting components 17 and 18. Due to this arrangement, the spindle 7 cannot influence the measured values measured by the force absorption device 21, so that exact measured values are always achieved by the force absorption device 21.
Die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 weist wenigstens einen, im vorliegenden Fall nicht dargestellten Dehnungsmeßstreifen auf, der über eine ebenfalls nicht dargestellte elektrische Leitung mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 22 ist in einem weiteren, an der Seite des Gehäuses 5The force-absorbing device 21 has at least one strain gauge, not shown in the present case, which is connected to a control device 22 via an electrical line, also not shown. The control device 22 is in a further housing 5
sich befindlichen Deckel 23 angeordnet und gibt die von ihr aus den Meßergebnissen der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 ermittelten Daten an einen nicht dargestellten Resolver der elektrischen Antriebseinrichtung 3 weiter, so daß diese mit einer entsprechenden Drehzahl rotieren kann. Die Steuereinrichtung 22 kann des weiteren eine Verstärkerbaugruppe aufweisen, die die von der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 aufgenommene Preßkraft auf einen störunempfindlichen Signalpegel verstärken kann.located cover 23 and passes the data determined by it from the measurement results of the force-absorbing device 21 on to a resolver (not shown) of the electric drive device 3 so that the latter can rotate at a corresponding speed. The control device 22 can also have an amplifier module which can amplify the pressing force absorbed by the force-absorbing device 21 to a signal level which is insensitive to interference.
Um auch während der Bewegung des Schlittens 15 gegenüber der Führungsschiene 16 eine sichere Führung der elektrischen Leitung zu gewährleisten und eine Beschädigung derselben zu vermeiden, ist dieselbe in einer flexiblen Kette 24 geführt.In order to ensure safe guidance of the electrical cable during the movement of the carriage 15 relative to the guide rail 16 and to avoid damage to the same, the same is guided in a flexible chain 24.
Auf diese Weise ergibt sich eine beispielsweise zur Montage und Demontage von Bauteilen geeignete elektrisch angetriebene Presse 1, die aufgrund der genauen Meßwerte der auftretenden Kraft ein sehr feinfühliges Arbeiten ermöglicht.This results in an electrically driven press 1 which is suitable, for example, for the assembly and disassembly of components and which enables very sensitive work due to the precise measurement values of the force occurring.
Durch die beschriebene Anordnung der Kraftaufnahmeeinrichtung 21 ist es außerdem möglich, Kräfte in beiden Bewegungsrichtungen des Pressenstempels 2 aufzunehmen, was insbesondere bei der Demontage von Bauteilen oder beim Richten beschädigter Bauteile zum Tragen kommt. Dies wird durch den mit A bezeichneten Doppelpfeil dargestellt, welcher verdeutlicht, daß in den Pressenstempel 2 eingeleitete Kräfte in beiden Richtungen durch die Kraftaufnahmeeinrichtung 21 gemessen werden können.The described arrangement of the force absorption device 21 also makes it possible to absorb forces in both directions of movement of the press ram 2, which is particularly important when dismantling components or when straightening damaged components. This is shown by the double arrow marked A, which shows that forces introduced into the press ram 2 can be measured in both directions by the force absorption device 21.
Claims (12)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R079 | Amendment of ipc main class |
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Effective date: 20040810 |
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Effective date: 20071201 |