EP1800850A2 - Drive device for a forming machine, in particular press drive, and forming machine - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a drive device for a forming machine, in particular a forming press, and a forming machine.
- a drive device regularly comprises a drive motor, for example an electric motor, an energy store, for example a flywheel, and a transmission, for example a planetary gear.
- a drive motor for example an electric motor
- an energy store for example a flywheel
- a transmission for example a planetary gear.
- the flywheel provides a considerable part of the deformation energy which is required in the actual forming process.
- the inertial mass of the flywheel can also be a hindrance, for example when the forming machine has to be braked or accelerated for other reasons, in particular for providing a predetermined speed profile. Such a process is always associated with a loss of energy.
- a pressing device with a main drive which is designed as a rotary direct drive, an eccentric, a connecting rod and at least one press ram arranged thereon is known from WO 2004/056559 known.
- any additional flywheel in the drive train of the press drive is omitted and an electric motor selected as a direct drive.
- the high moments or forces provided by the direct drive proposed here enable a direct coupling with the eccentric, the connecting rod and the press ram arranged thereon. This saves gear, flywheel mass, clutch and brakes.
- drive devices for presses which are designed as so-called direct drives without flywheel, come only for comparatively small press performances in question or a considerably more powerful or stronger torque main drive motor must be selected, as is the case with drive units with flywheel, which ultimately results in high costs.
- a drive device with the characterizing features of claim 1.
- Characterized in that it is the drive motor is an electric motor, wherein it is a planetary gear in the transmission can be provided a space-saving, and low-maintenance drive means for a forming machine. Due to the lack of flywheel can be a more precise control of the forming machine, since the forming machine can be quasi "directly” controlled and almost no momentum masses would have to be accelerated or decelerated. In addition, much higher torques can be provided by the planetary gear, as would be possible with an electric motor as such. Furthermore, the planetary gear allows an extremely compact design of the entire drive device. Also has such a drive device on a comparatively little to no backlash.
- the axis of rotation of the planetary gear and the axis of rotation of the drive motor are congruent.
- the direct series connection of drive motor and planetary gear results in an extremely compact design.
- the drive motor is a servo motor.
- the servomotor is highly dynamic and it can be approached any angular positions, so that such a drive motor is particularly suitable for a drive device for a forming device.
- the drive motor is a drive motor with a hollow shaft as the output shaft, wherein the transmission is at least partially mounted within the hollow shaft.
- the drive motor is a torque motor with a hollow shaft as the output shaft, wherein the transmission provided at least in sections within the hollow shaft is a planetary gear.
- Another object of the present invention is to propose a forming machine, in particular a forming press, which is characterized by a space-saving design and the possibility of precise control of the press ram with the introduction of a high torque, at comparatively low power of the drive motor.
- this object is achieved by a forming device according to claim 7. Characterized in that a drive device according to one of claims 1 to 6 is provided for the forming device, the advantageous properties of the inventively proposed drive means for the forming device can be exploited.
- the forming machine has a ram drive with a Rädervorgelege and a crankshaft, wherein the drive shaft of the Rädervorge privileges has an axis of rotation, wherein the axis of rotation of the drive shaft coincides with the axis of rotation of the planetary gear and the axis of rotation of the drive motor.
- the axis of rotation of the planetary gear, the axis of rotation of the drive motor and the axis of rotation of the crankshaft are congruent. This also results in a low backlash and a small space.
- An inventive press drive essentially comprises a drive motor 1 and a transmission 2, but no flywheel as in the prior art usual.
- a press essentially comprises a drive motor 1 and a transmission 2, but no flywheel as in the prior art usual.
- the transmission 2 is a planetary gear and accordingly comprises a central sun gear, a planet carrier with planetary gears, and a ring gear.
- the masses of the rotating bodies involved such as the components of the planetary gear or the rotor of the electric motor develop a mass moment of inertia. These moments of inertia must inevitably be accepted. All energy should preferably be provided exclusively by the electric motor used. Accordingly, it is now possible to fully utilize the entire dynamics of the electric motor for driving a forming machine. For example, very variable speed profiles can be provided by the drive device according to the invention. Also, a reversal of rotation take place without the need for a complex reversal within the transmission. Overall, without the interposition of a flywheel and by the direct drive of the electric motor considerable advantages in terms of the possibilities for a variable drive a forming device.
- the aforementioned components are arranged around the rotation axis of the sun gear.
- the dot-dash line 8 can be seen that both the drive axis of the drive motor, as well as the axis of rotation of the transmission 2 coincide. Accordingly, there is an advantageous torque transmission between the drive motor and the transmission.
- the drive motor is a servo motor.
- the servomotor is a motor that can approach various predefinable positions and then retains them.
- the position is an angular position in the case of a rotary motor.
- the drive motor is a so-called torque motor 9.
- Fig. 3 a corresponding drive concept is shown.
- a torque motor is a torque motor having an annular geometry with a hollow shaft 11 as the output shaft.
- a torque motor 9 is particularly suitable as a direct drive, which can apply large torques at low speeds. Its applications are, however, according to the above-mentioned prior art, not in the field of press drives, but rather in the field of machine tools with rotary tables or swivel axes, so for example in high-speed cutting machining centers or form milling with swivel heads in large-scale machining centers.
- a torque motor 9 as part of the drive means for a forming machine, in particular a press drive, in particular the transmission, preferably a planetary gear 10 to accommodate within the designed as a hollow shaft 11 output shaft of the torque motor 9, resulting in a particularly space-saving embodiment of a press drive can result ,
- the servomotor compared to a torque motor, generally has a lower torque relative to the required installation space, the servomotor is highly dynamic and any desired angular positions can be approached.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, sowie eine Umformmaschine.The present invention relates to a drive device for a forming machine, in particular a forming press, and a forming machine.
Eine Antriebseinrichtung gemäß dem bekannten Stand der Technik umfasst regelmäßig einen Antriebsmotor, beispielsweise einen Elektromotor, einen Energiespeicher, beispielsweise ein Schwungrad, sowie ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe.A drive device according to the known prior art regularly comprises a drive motor, for example an electric motor, an energy store, for example a flywheel, and a transmission, for example a planetary gear.
In einer Antriebseinrichtung gemäß dem bekannten Stand der Technik stellt das Schwungrad einen erheblichen Teil der Umformenergie bereit, der beim eigentlichen Umformprozess benötigt wird. Andererseits kann die Trägheitsmasse des Schwungrades auch hinderlich sein, beispielsweise wenn die Umformmaschine aus anderen Gründen, insbesondere zur Bereitstellung eines vorbestimmten Geschwindigkeitsprofils, abgebremst bzw. beschleunigt werden muss. Ein derartiger Vorgang ist stets mit einem Energieverlust verbunden.In a drive device according to the known state of the art, the flywheel provides a considerable part of the deformation energy which is required in the actual forming process. On the other hand, the inertial mass of the flywheel can also be a hindrance, for example when the forming machine has to be braked or accelerated for other reasons, in particular for providing a predetermined speed profile. Such a process is always associated with a loss of energy.
Zur Minimierung des Verlustes, insbesondere zur Rückgewinnung von Schwungradenergie, wird in der
Eine Pressvorrichtung mit einem Hauptantrieb, der als rotatorischer Direktantrieb ausgeführt ist, einem Exzenter, einer Pleuelstange und zumindest einem daran angeordneten Pressenstößel ist aus der
Die für den rationellen Pressenbetrieb notwendigen mindestens zwei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten des Exzenters werden bei dem oben genannten Direktantrieb lediglich durch eine elektrische Ansteuerung des Hauptantriebsmotors erreicht. Sofern wirtschaftliche Kriterien zu Grunde gelegt werden, ist die von Elektromotoren bereitzustellende Leistung und das auf den Exzenter übertragbare Drehmoment begrenzt, so dass die Einsatzgebiete von direktangetriebenen Pressen äußerst gering sind. So wird ein vergleichbarer Direktantrieb beispielsweise für eine Presse zur Lederverarbeitung in der
Auch ist aus der
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Antriebseinrichtungen für Pressen, die als sogenannte Direktantriebe ohne Schwungmasse ausgeführt sind, nur für vergleichsweise geringe Pressenleistungen in Frage kommen oder aber ein erheblich leistungsstärkerer bzw. drehmomentstärkerer Hauptantriebsmotor ausgewählt werden muss, als dies bei Antriebseinrichtungen mit Schwungmasse der Fall ist, wodurch letztendlich hohe Kosten entstehen.In summary, it can be stated that drive devices for presses, which are designed as so-called direct drives without flywheel, come only for comparatively small press performances in question or a considerably more powerful or stronger torque main drive motor must be selected, as is the case with drive units with flywheel, which ultimately results in high costs.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine Antriebseinrichtung für Umformmaschinen vorzuschlagen, die einen kompakten Aufbau aufweist und ein für einen Direktantrieb hohes Drehmoment liefern kann.This is where the present invention is based and makes it its mission to propose a drive device for forming machines, which has a compact design and can deliver high torque for a direct drive.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen Elektromotor handelt, wobei es sich bei dem Getriebe um ein Planetengetriebe handelt kann eine raumsparende, sowie wartungsarme Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine bereitgestellt werden. Wegen der fehlenden Schwungmasse kann eine präzisere Ansteuerung der Umformmaschine erfolgen, da die Umformmaschine quasi "direkt" angesteuert werden kann und nahezu keine Schwungmassen beschleunigt oder abgebremst werden müssten. Außerdem können durch das Planetengetriebe wesentlich höhere Drehmomente bereitgestellt werden, als es mit einem Elektromotor als solches möglich wäre. Ferner ermöglicht das Planetengetriebe einen äußerst kompakten Aufbau der gesamten Antriebseinrichtung. Auch weist eine derartige Antriebseinrichtung ein vergleichsweise geringes bis gar kein Verdrehspiel auf.According to the invention this object is achieved by a drive device with the characterizing features of
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, die Rotationsachse des Planetengetriebes und die Rotationsachse des Antriebsmotors deckungsgleich sind. Durch die direkte Hintereinanderschaltung von Antriebsmotor und Planetengetriebe ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise.In an advantageous embodiment can be provided, the axis of rotation of the planetary gear and the axis of rotation of the drive motor are congruent. The direct series connection of drive motor and planetary gear results in an extremely compact design.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen Servomotor handelt. Der Servomotor ist hochdynamisch und es können beliebige Winkelpositionen angefahren werden, so dass sich ein derartiger Antriebsmotor in besonders vorteilhafter Weise für eine Antriebseinrichtung für eine Umformeinrichtung eignet.In an advantageous embodiment of the present invention can be provided that it is the drive motor is a servo motor. The servomotor is highly dynamic and it can be approached any angular positions, so that such a drive motor is particularly suitable for a drive device for a forming device.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen Antriebsmotor mit einer Hohlwelle als Abtriebswelle handelt, wobei das Getriebe zumindest abschnittsweise innerhalb der Hohlwelle angebracht ist. Eine derartige Anordnung ist noch platzsparender, da der Motor quasi das Getriebe vollständig umgeben kann.In a particularly advantageous embodiment of the present invention can be provided that it is the drive motor is a drive motor with a hollow shaft as the output shaft, wherein the transmission is at least partially mounted within the hollow shaft. Such an arrangement is even more space-saving, since the engine can virtually completely surround the transmission.
In diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen Torquemotor mit einer Hohlwelle als Abtriebswelle handelt, wobei es sich bei dem zumindest abschnittsweise innerhalb der Hohlwelle vorgesehenen Getriebe um ein Planetenradgetriebe handelt. Eine derartige Bauform verspricht ebenfalls eine erhebliche Platzersparnis.In this context, it can advantageously be provided that the drive motor is a torque motor with a hollow shaft as the output shaft, wherein the transmission provided at least in sections within the hollow shaft is a planetary gear. Such a design also promises a significant space savings.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse vorzuschlagen, die sich durch einen platzsparenden Aufbau und die Möglichkeit zur präzisen Ansteuerung des Pressenstößels unter Einbringung eines hohen Drehmomentes auszeichnet, bei vergleichsweise geringer Leistung des Antriebsmotors. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Umformeinrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Dadurch, dass eine Antriebseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Umformeinrichtung vorgesehen ist, können die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Antriebseinrichtung für die Umformeinrichtung ausgenutzt werden.Another object of the present invention is to propose a forming machine, in particular a forming press, which is characterized by a space-saving design and the possibility of precise control of the press ram with the introduction of a high torque, at comparatively low power of the drive motor. According to the invention this object is achieved by a forming device according to
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Umformmaschine einen Stößelantrieb mit einem Rädervorgelege und einer Kurbelwelle aufweist, wobei die Antriebswelle des Rädervorgeleges eine Rotationsachse aufweist, wobei die Rotationsachse der Antriebswelle mit der Rotationsachse des Planetengetriebes und der Rotationsachse des Antriebsmotors zusammenfällt. Hierdurch ergeben sich ein geringes Verdrehspiel und ein geringer Bauraum.In an advantageous embodiment of the proposed invention can be provided that the forming machine has a ram drive with a Rädervorgelege and a crankshaft, wherein the drive shaft of the Rädervorgeleges has an axis of rotation, wherein the axis of rotation of the drive shaft coincides with the axis of rotation of the planetary gear and the axis of rotation of the drive motor. This results in a low torsional backlash and a small space.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Komponenten Elektromotor, Planetengetriebe und Rädervorgelege in der vorgenannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ebenfalls eine Ersparnis an Bauraum.In a further embodiment of the present invention can be provided that the components of electric motor, planetary gear and Rädervorgelege are arranged in the above order one behind the other. This also results in a saving of space.
Es kann weiterhin vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Rotationsachse des Planetengetriebes, die Rotationsachse des Antriebsmotors und die Rotationsachse der Kurbelwelle deckungsgleich sind. Auch hierdurch ergeben sich ein geringes Verdrehspiel und ein geringer Bauraum.It may also be advantageously provided that the axis of rotation of the planetary gear, the axis of rotation of the drive motor and the axis of rotation of the crankshaft are congruent. This also results in a low backlash and a small space.
Dadurch dass die Komponenten Elektromotor, Planetengetriebe und Kurbelwelle in der vorgenannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind, eröffnet sich die Möglichkeit zum Einsatz von Standardkomponenten, so dass Kosten eingespart werden können.The fact that the components electric motor, planetary gear and crankshaft are arranged one behind the other in the aforementioned order, opens up the possibility of using standard components, so that costs can be saved.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäß Antriebseinrichtung in einer seitlichen schematischen Ansicht an einer Umformmaschine, insbesondere einer Presse;
- Fig. 2
- eine erfindungsgemäß Antriebseinrichtung in einer seitlichen schematischen Ansicht an einer Umformmaschine, insbesondere einer Presse;
- Fig. 3
- eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung in einer seitlichen schematischen Ansicht an einer Umformmaschine, insbesondere einer Presse;
- Fig. 4
- eine vergrößerte Ansicht auf eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in einer schematischen Ansicht von vorne;
- Fig. 5
- eine erfindungsgemäß Antriebseinrichtung in einer seitlichen schematischen Ansicht.
- Fig. 1
- a drive device according to the invention in a lateral schematic view of a forming machine, in particular a press;
- Fig. 2
- a drive device according to the invention in a lateral schematic view of a forming machine, in particular a press;
- Fig. 3
- a further embodiment of a drive device according to the invention in a lateral schematic view of a forming machine, in particular a press;
- Fig. 4
- an enlarged view of a drive device according to the invention in a schematic view from the front;
- Fig. 5
- a drive device according to the invention in a lateral schematic view.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.First, reference is made to FIG. 1.
Ein erfindungsgemäßer Pressenantrieb umfasst im Wesentlichen einen Antriebmotor 1 sowie eine Getriebe 2, jedoch keine Schwungmasse wie im Stand der Technik üblich. Es sind ebenfalls wesentliche Elemente einer Presse erkennbar, nämlich eine entsprechende Kurbelwelle 5 mit Lagerung, ein Stirnradvorgelege 6, sowie ein Pressenständer 7.An inventive press drive essentially comprises a
In beispielhafter Weise soll davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Getriebe 2 um ein Planetenradgetriebe handelt und dementsprechend ein zentrales Sonnenrad, einen Planetenträger mit Planetenrädern, sowie ein Hohlrad umfasst. Selbstverständlich entwickeln die Massen der beteiligten Rotationskörper, wie beispielsweise die Komponenten des Planetengetriebes oder der Rotor des Elektromotors ein Massenträgheitsmoment. Diese Massenträgheitsmomente müssen zwangsläufig hingenommen werden. Sämtliche Energie soll vorzugsweise ausschließlich von dem verwendeten Elektromotor bereitgestellt werden. Dementsprechend ist es nunmehr möglich die gesamte Dynamik des Elektromotors vollständig für den Antrieb einer Umformmaschine nutzbar zu machen. So können beispielsweise sehr variable Geschwindigkeitsprofile durch die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung bereitgestellt werden. Auch kann eine Drehrichtungsumkehr stattfinden, ohne dass es einer aufwändigen Umsteuerung innerhalb des Getriebes bedürfen würde. Insgesamt ergeben sich ohne die Zwischenschaltung eines Schwungrades und durch den direkten Antrieb des Elektromotors erhebliche Vorteile hinsichtlich der Möglichkeiten für einen variablen Antrieb einer Umformeinrichtung.By way of example, it should be assumed that the
Entsprechend dieser Anordnung sind die zuvor genannten Komponenten um die Rotationsachse des Sonnenrades angeordnet. Durch die strichpunktierte Linie 8 ist erkennbar, dass sowohl die Antriebsachse des Antriebsmotors, als auch die Rotationsachse des Getriebes 2 übereinstimmen. Dementsprechend ergibt sich eine vorteilhafte Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe.According to this arrangement, the aforementioned components are arranged around the rotation axis of the sun gear. By the dot-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen Servomotor handelt. Der Servomotor ist ein Motor, der verschiedene vorgebbare Positionen anfahren kann und diese dann beibehält. Die Position ist dabei im Falle eines rotatorischen Motors eine Winkelposition.In an advantageous embodiment of the present invention can be provided that it is the drive motor is a servo motor. The servomotor is a motor that can approach various predefinable positions and then retains them. The position is an angular position in the case of a rotary motor.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Antriebsmotor um einen sogenannten Torquemotor 9 handelt. In Fig. 3 ist ein entsprechendes Antriebskonzept abgebildet.In an advantageous embodiment of the present invention, it can be provided that the drive motor is a so-called
Bei einem Torquemotor handelt es sich um einen Drehmomentmotor, der eine ringförmige Geometrie mit einer Hohlwelle 11 als Abtriebswelle aufweist. Ein Torquemotor 9 eignet sich insbesondere als Direktantrieb, der große Drehmomente bei kleinen Drehzahlen aufbringen kann. Seine Einsatzgebiete liegen jedoch, gemäß dem vorbenannten Stand der Technik, nicht im Bereich der Pressenantriebe, sondern vielmehr im Bereich von Werkzeugmaschinen mit Rundtischen oder Schwenkachsen, also beispielsweise bei High-Speed-Cutting-Bearbeitungszentren oder beim Formfräsen mit Schwenkköpfen in Groß-Bearbeitungszentren.A torque motor is a torque motor having an annular geometry with a
Hier wird vorgeschlagen einen Torquemotor 9 als Teil der Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere einen Pressenantrieb zu verwenden, insbesondere das Getriebe, vorzugsweise ein Planetengetriebe 10 innerhalb der als Hohlwelle 11 ausgestalteten Abtriebswelle des Torquemotors 9 unterzubringen, wodurch sich eine besonders platzsparende Ausführungsform eines Pressenantriebes ergeben kann.Here it is proposed to use a
In Fig. 4 und 5 ist eine beispielhafte Darstellung eines Torquemotors 9 abgebildet, insbesondere ist die zentrale, als Hohlwelle 11 ausgestaltete Abtriebswelle erkennbar, wobei ebenfalls das Planetengetriebe 10 dargestellt ist.4 and 5 an exemplary representation of a
Der Servomotor liefert im Vergleich zu einem Torquemotor zwar in der Regel ein geringeres Drehmoment bezogen auf den benötigten Bauraum, jedoch ist der Servomotor hochdynamisch und es können beliebige Winkelpositionen angefahren werden.Although the servomotor, compared to a torque motor, generally has a lower torque relative to the required installation space, the servomotor is highly dynamic and any desired angular positions can be approached.
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