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(11) | EP 2 186 631 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Umformmaschinen mit effizienter Betriebsweise |
| (57) Die vorliegende Erfindung betrifft Umformmaschinen, besonders Umformpressmaschinen
sowie ein Verfahren zum verbesserten Betrieb sowie Verfahren zum Umrüsten einer bestehenden
Umformmaschine. Um aufzuzeigen, wie man kostensparend existierende Umformmaschinen weiternutzen kann, ohne auf den gleichzeitigen Einsatz von moderneren Antriebstechnologien in Form von programmierbaren Servoantrieben (40) verzichten zu müssen, wird vorgeschlagen, eine vorhandene Umformmaschine, deren Umformkraft auf mechanische Art und Weise erzeugt wird, derart umzurüsten, dass der vorhandene Antriebsmotor (12), beispielsweise ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor und der Antriebsstrang vom Elektromotor zum Schwungrad (16), einschließlich Kupplung zwischen beiden Elementen sowie - falls vorhanden - das Schwungrad (16) demontiert wird und ein neuer Antrieb, nämlich ein elektrischer, programmierbarer Servoantrieb (40), an eine nicht demontierte Welle, zum Beispiel eine Exzenterwelle (26) oder die des Welle des Schwungrades über einen Kraftübertragungsmechanismus (42) angeschlossen wird und dabei sämtliche Aggregate "stromab" im Kraftflussrichtung in Richtung Werkstück gesehen erhalten bleiben und weiter genutzt werden können. |
STAND DER TECHNIK
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Umformmaschinen, besonders Umformpressmaschinen sowie ein Verfahren zum verbesserten Betrieb sowie Verfahren zum Umrüsten einer bestehenden Umformmaschine.
[0002] Die eingangs genannten Umformmaschinen sind im Stand der Technik in zahlreichen technischen Variationen bekannt. Im Bereich der Pressmaschinen gibt es so genannte arbeitsgebundene Hämmer, Schwungrad-Spindelpressen, oder kraftgebundene Maschinen wie etwa hydraulische Pressen, schwungradlose Spindelpressen, oder weggebundene Pressmaschinen wie beispielsweise Kurbelpressen, Exzenterpressen, Kniehebelpressen, oder Lenkhebelpressen. Des Weiteren sind im Stand der Technik unter Umformmaschinen auch Walzmaschinen und Biegemaschinen, sowie Schneide- und Stanzmaschinen bekannt, die sämtlich ebenfalls einen Umformvorgang eines Werkstücks dadurch bewirken, dass mindestens ein Werkzeug in Richtung eines anderen Werkzeugs bewegt wird und das dazwischen liegende Werkstück bei Kontakt entsprechend umgeformt wird. Unter "Umformen" soll im weiteren Sinn hierin auch Schneiden und Stanzen, sowie Walzen und Biegen verstanden werden.
[0003] Ein gemeinsames Charakteristikum aller dieser Maschinen ist insbesondere, wenn sie für den industriellen Einsatz zur Verformung relativ großer Blechteile und für eine hohe Standzeit konzipiert sind, dass ihr Grundgestell sehr massiv aufgebaut ist, was insbesondere für alle Pressmaschinen zutrifft, um die teilweise sehr großen Drücke verwindungsfrei auszuhalten, um die Werkstücke präzise umformen zu können.
[0004] Neben dem Grundgestell für solche Pressmaschinen sind sämtliche weiteren, für die statischen und dynamischen Kraftbelastungen wesentlichen Bauteile im Kraftfluss einer Pressmaschine oder solche, die indirekt an Kraftübertragungen beteiligt sind, ebenfalls sehr massiv ausgelegt.
[0005] Am Beispiel einer elektromotorisch betriebenen Exzenterpresse mit Schwungrad gilt dies im Besonderen für den Stößel, die eine oder mehrere, den Stößel bewegende Pleuelstange, den Exzenter samt Exzenterbüchse, die Schwungmasse einschließlich deren Welle und deren kraftübertragenden Verbindungen beispielsweie in Form von Zahnrädern im Kopfteil der Presse einerseits zur Exzenterwelle und andererseits zum Elektromotor als Antrieb, sowie für die im Antriebsstrang dazwischen liegenden Teile wie Vorgelegegetriebe, Kupplungen, Bremsen und eventuell vorhandene Blockiereinrichtungen, die den Stößel in einer Notausstellung halten können. All diese Komponenten sind mechanisch sehr massiv ausgebildet, teuer in der Herstellung und zum Teil spezialisiert für den Anwendungsfall einer jeweiligen Pressmaschine hergestellt.
[0006] Gemäß Figur 1 ist ausschnitthaft der obere Teil einer exzenterbasierten Umformpresse dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Darstellung zeigt also im wesentlichen den Kopfteil der Presse. Das Gestell 10 der Presse ist nur ausschnitthaft dargestellt. Es kann ein C-Gestell oder ein Torgestell oder ein beliebig anderes Gestell sein.
[0007] Ein klassischer Wechselstrom- oder Gleichstromelektromotor 12 treibt über einen Riemenantrieb 14 eine Schwungmasse 16 an, die auf einer Schwungmassenwelle 18 sitzt. Auf dieser Welle 18 folgt eine Kupplung 20, eine Bremse 22, die - wie im Stand der Technik bekannt - bei Bedarf zu- und abgeschaltet werden können. Am Ende der Schwungmassenwelle 18 sitzt ein Getriebe 24, das die Drehzahl der Schwungmassenwelle 18 auf eine niedrigere Drehzahl heruntersetzt. Die Drehbewegung wird somit von der Schwungmassenwelle 18 auf die Exzenterwelle 26 übertragen, die mit dem großen Zahnrad des Getriebes gekoppelt ist.
[0008] Die Exzenterwelle 26 mündet in eine Exzenterbüchse. Die Exzenterbüchse ist umschlossen von dem Kopf einer Pleuelstange 30, die die Rotationsbewegung der Exzenterwelle 26 zusammen mit der Exzenterbüchse 28 in eine Auf- und Ab-Bewegung umsetzt. Am unteren Ende der Pleuelstange befindet sich am Pleuel befestigt der so genannte Stößel 32 mit der Kopplung an ein beliebiges Werkzeug, das seinerseits dann zur Einwirkung auf ein Werkstück eingerichtet ist, das es durch eine entsprechende Verfahrbewegung nach unten umzuformen gilt. Dies ist komplett im Stand der Technik bekannt.
[0009] Der eigentliche Pressvorgang wird meist durch folgende Schritte nach dem Stand der Technik durchgeführt:
[0010] Durch einen Elektromotor wird über einen Riementrieb ein Schwungrad angetrieben, von welchem aus die Bewegung über ein kleines und ein großes Zahnrad (auf der Exenterwelle gelagert) zur Kupplungsglocke übertragen wird. Bei der gewollten Fahrbewegung drückt die innere Kupplungsglocke gegen die mit Reibklötzen bestückte Kupplungslamelle (auf der Exzenterwelle verkeilt), die dann die Bewegung des Zahnrades kraftschlüssig aufnimmt. Gleichzeitig wird die mechanisch geschlossene Bremse mit Hilfe eines Kolbenrings gegen die Federn gedrückt, und somit geöffnet.
[0011] Die auf dem Exzenter gelagerten Pleuel drücken mit Hilfe von Halbschalen auf den Stößel. Ausgleichzylinder die auf der Presse sitzen, helfen dem Antrieb den Stößel sowie das Werkzeugoberteil auszubalancieren. Die Funktion der Kupplungs-Bremskombination wird dadurch realisiert, dass beide mit getrennten Pressensicherheitsventilen angesteuert werden, welche sich durch Unter- bzw. Überschneidung gegeneinander auszeichnen.
[0012] Wie der Fachmann auf dem Gebiet der Umformmaschinen weiß, müssen die genannten Maschinen hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, wenn sie industriell eingesetzt werden sollen. Beispielsweise müssen verschiedene wichtige Funktionen redundant ausgelegt sein, zum Beispiel eine Bremse für die Bewegung des Stößels.
[0013] Dies hat zur direkten Folge, dass ein Betreiber einer Presse vor enorm hohen Kosten für Neuinvestitionen steht, wenn er vom attraktiven technologischen Fortschritt in der Pressentechnologie auch profitieren möchte.
[0014] Als Beispiel sei genannt die Umstellung von einer mit einem Elektromotor angetriebenen Exzenterpresse zur Umformung von Blechteilen zur Herstellung von PKW- Motorhauben. Bei einer solchen Umformpresse kommt die Energie für die Umform-Pressvorgänge jeweils aus der Bewegung einer Schwungmasse, wobei die Bewegung der Schwungmasse dann gezielt für jeden Pressvorgang ein- und auskuppelbar ist. Möchte nun der Betreiber dieser Presse die modernere und universelle einsetzbare Technologie der Servopressen nutzen, so bleibt ihm nichts anderes übrig, als in eine komplette Neuanlage zu investieren.
[0015] Dabei sei angemerkt, dass die Servo-Umformpressen eine verbesserte Funktionalität und Flexibilität für die jeweiligen Umformanwendungen besitzen und insbesondere dadurch vielseitiger einsetzbar sind, dass die Bewegung des Stößels beliebig programmierbar ist, wodurch sich beliebige Weg-Zeit-Kurven (auch mit Rückwärtsbewegung zwischengelagert) durchführen lassen, wodurch eine sehr flexible und bei Bedarf sehr schonende Werkstückbearbeitung erfolgen kann. Diese erhöhte Flexibilität ermöglicht aber, dass ein- und dieselbe Umformpresse ohne größere Umstellarbeiten heute zum Umformen von Blechteilen für Stahl- Motorhauben für LKW und morgen für Aluminium-Motorhauben für Kleinwagen benutzt werden kann. Die Umstellung auf einen anderen Pressentyp kann also aus Unternehmersicht sehr stark gewünscht sein, um ein Bauteil entsprechend den Materialanforderungen bei verschiedenen Bauteilgrößen und Materialien umformen zu können. Dies trifft umso mehr zu, weil derselbe Effekt, der für eine einzige Umformpresse geschildert wurde, auch für ganze so genannten "Pressenstraßen" Anwendung finden kann, wie sie heute in der Metallindustrie im Bereich von komplexen, mehrstufig realisierten Umformvorgängen - zum Beispiel bei großflächigen Karosserieteilen - üblich sind.
[0016] Andererseits sei angemerkt, dass in nachteilhafter Weise die alte Presse, die nicht benutzt werden soll, eigentlich noch einen sehr großen operativen Wert darstellt und daher an der Verschrottung der alten Presse eine Verschwendung von bewährter Technologie und Ressourcen darstellt. Da man eine größere Pressmaschine auch nicht auf einfache Weise demontieren und an anderer Stelle, beispielsweise nach exportieren in ein anderes Land an anderer Stelle wieder aufbauen kann, sind große Verluste in betriebswirtschaftlicher Hinsicht beim Übergang von einer alten Presse auf eine neue Presse in nachteilhafter Weise zu akzeptieren.
[0017] Es besteht daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, hier Abhilfe zu schaffen und aufzuzeigen, wie man kostensparend existierende Umformmaschinen weiternutzen kann, ohne auf den gleichzeitigen Einsatz von moderneren Antriebstechnologien in Form von programmierbaren Servoantrieben verzichten zu müssen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
[0019] In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
[0020] Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung ist, eine vorhandene Umformmaschine, beispielsweise eine Umformpresse, deren Umformkraft auf mechanische Art und Weise erzeugt wird, derart umzurüsten, dass der vorhandene Antriebsmotor, beispielsweise ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor und der Antriebsstrang vom Elektromotor zum Schwungrad, einschließlich Kupplung zwischen beiden Elementen sowie - falls vorhanden - das Schwungrad demontiert wird und ein neuer Antrieb, nämlich ein elektrischer Servoantrieb, an die nicht demontierte Welle des Schwungrades über einen Kraftübertragungsmechanismus angeschlossen wird und dabei sämtliche Aggregate "stromab" im Kraftfluss in Richtung Werkstück gesehen erhalten bleiben und weiter genutzt werden können. Aus technischer Sicht, können die Kräfte vom Servoantrieb auch direkt an die Exzenterwelle übertragen werden. In vorteilhafter Weise ist der Servoantrieb ein elektrisch funktionierender, frei programmierbar ansteuerbarer Servomotor.
[0021] Zur Weiterbenutzung stehen damit der Exzenter mit seiner Buchse, gegebenenfalls die Schwungradwelle, die Pleuelstange, der Stößel, sowie natürlich das gesamte Pressengestell zur Verfügung. Der Servomotor kann beispielsweise über einen oder mehrere Keilriemen, Planetengetriebe oder ähnliches, seine Kraft von der Motorwelle auf die ehemalige Schwungmassenwelle übertragen. Dafür werden geeignete Keilriemenscheiben und geeignete Spannvorrichtungen für diese Keilriementransmission bzw. eine andere Art der Kraftübertragung (Getriebe)nach dem Stand der Technik installiert. Zusammen mit einer programmierten Steuerung für den Servomotor kann die ehemalige Schwungradwelle gezielt gedreht werden, wobei die somit realisierte Drehung der ehemaligen Schwungradwelle zusammen mit dem bestehenden Exzentermechanismus die gewünschte, realisierbare Bewegung des Stößels bewirkt.
[0022] Durch dieses gezielte Ersetzen von nur ganz bestimmten Bauteilen der Umformmaschine können die sehr strengen Reglementierungen für einen Umbau von bestehenden Umformmaschinen, insbesondere von Pressmaschinen für sicherheitsrelevante Teile, die faktisch nicht veränderbar sind, erfüllt werden: In vorteilhafter Weise müssen beispielsweise keine neuen Bremseinrichtungen installiert werden, die einer separaten behördlichen oder TÜV-abgenommenen Überprüfung bedürfen. Vorgabe hierbei ist die EN692 (Sicherheit von mechanischen Pressen) und die Maschinenrichtlinie nach der eine Presse als Anhang 4 Maschine deklariert wird. Die entsprechende Sicherheit wird in Deutschland durch die Berufsgenossenschaft überprüft und gewährleistet. Die EN692 beschreibt die Funktion einer mechanischen Presse und deren Sicherheitsausstattung. Hier werden auch der mechanische Aufbau und die entsprechende Ausstattung (Kupplung, Bremse, Pressensicherheitsventil etc.) dokumentiert. Eine Nichteinhaltung dieser verstößt gegen geltendes EU-Recht.
[0023] Damit ergibt sich eine Presse mit einem modernen Servoantrieb, der individuell gesteuert programmiert werden kann und damit die oben genannten Vorteile besitzt, realisiert in einem funktionsfähigen Pressengestell mit bestehender mechanischer Peripherie, Pleuel, Exzenter, Exzenterbüchse, gegebenenfalls Zahnrädern im praktisch unveränderten Pressenkopfteil und im unveränderten Pressengestell.
[0024] Gemäß eines Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Umrüsten einer vorhandenen mechanischen Umformmaschine (nicht hydraulisch funktionierend) offenbart, das im Wesentlichen folgende Verfahrensschritte enthält:
- a) Abbauen einer gegebenenfalls vorhandenen Schwungmasse von einer ggf. vorhandenen Schwungmassenwelle,
- b) Abbauen eines vorhandenen Motors, der die Schwungmassenwelle oder eine andere Welle antreibt, der Motor ist im Wesentlichen ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor,
- c) Entfernen der Kupplung zwischen Schwungmassenwelle und Antriebswelle zum Motor,
- d) Montieren eines elektrischen Servomotors als Antriebsaggregat, im folgenden Servoantrieb (SA genannt),
- e) Installieren eines Kraftübertragungsmechanismus von dem Servoantrieb auf die Welle der ehemaligen Schwungmasse, bzw. eine andere Welle im Antriebsstrang der Umformmaschine, an einer nachträglich zum Gestell des Kopfteils hergestellten Ankoppelstelle, wobei im wesentlichen alle üblichen, dem Fachmann im Zusammenhang mit der Übertragung von großen Kräften bekannten Kraftübertragungsmechanismen in Frage kommen, zum Beispiel, Keilriemen, Zahnriemen, Zahnräder, Getriebe, und bevorzugt den Schritt:
- f) Installieren einer die Kinematik der neuen Ankoppelstelle berücksichtigenden Steuerung für den Servoantrieb gemäß den jeweiligen Anforderungen für die Produktion vom Umformwerkstücken.
[0025] Erfindungsgemäß können also Umformmaschinen dadurch umgerüstet werden, dass ein Servo-Motor anstelle eines vorhandenen Antriebs an eine Stelle im Antriebsstrang für den Stößel angeschlossen wird, wo dafür Platz ist, bevorzugt an einer vor Beginn des Verfahrens bereits an der Maschine existierenden Antriebswelle, wie zum Beispiel einer Schwungmassenwelle oder einer Exzenterwelle.
[0026] Bevorzugt braucht nicht in die sonstige mechanische Peripherie wie Gestell, Pressentisch, Werkstückzuführung, Werkzeughalter, Bremsen, oder die Getriebe im Kopfteil der Maschine eingegriffen werden. Besonders geeignet sind Umformmaschinen, die gerade eine besonders massive, wertvolle und funktionsfähige Peripherie haben, die also insoweit einen hohen betrieblichen Wert darstellen.
Wenn zuwenig Platz an einer existierenden Welle vorhanden sein sollte, kann auch eine neue Welle eingebaut werden, die für die neue Ankoppelstelle genügend Platz bietet.
[0027] Alternativ kann anstelle eines Abbaus der vorgenannten Bauteile der Umformmaschine auch lediglich eine dauerhafte Abkopplung dieser Teile aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel erfolgen.
[0028] Beispiele für erfindungsgemäße besonders geeignet umrüstbare Maschinen sind exzenterbasierte Umformmaschinen ohne und mit Keil, vgl. Dubbel, 22. Aufl., T61, Bild 15, spindelbasierte Umformmaschinen, bei denen der Ankoppelpunkt für den neuen Antrieb an der Spindelwelle oder an der Welle für den Antrieb des Gewindekörpers für die Spindel liegt, vgl. Dubbel, 22. Aufl., T65, T66, Umformmaschinen mit Schubkurbelgetriebe mit oder ohne Kniehebelgetriebe oder Lenkhebelgetriebe, vgl. Dubbel, 22. Aufl., T59, Bild 8.
Der Anwendungsbereich für die Erfindung umfasst dabei nicht nur Pressmaschinen, sondern auch Walzmaschinen und Biegemaschinen, sowie Schneide- und Stanzmaschinen.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Umrüstverfahrens lassen sich in überaus vorteilhafter Weise circa 80 Prozent der Kosten einer vergleichbaren neuen Umformmaschine einsparen. Desweiteren ist die Umrüstung schneller und einfacher durchzuführen als eine Neuanschaffung einer vergleichbaren Maschine. Da in der diese Umformmaschinen anwendenden Industrie oft ganze Agglomerationen solcher Maschinen im Einsatz sind, z.B. sogenannte Pressenstraßen, ergibt anhand der Vielzahl der vorhandenen Maschinen ein entsprechender Multiplikatorfaktor für die finanziellen Einsparungen.
ZEICHNUNGEN
[0029] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematisch Skizze einer exzenterbasierten Umformpresse, bevor das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Vorrichtung angewendet wurde;
- Fig. 2
- eine schematisch Skizze der Umformpresse aus Figur 1, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Vorrichtung angewendet wurde, mit einer Ankoppelstelle für den Kraftübertragungsmechanismus an der Schwungmassenwelle;
- Fig. 3
- eine schematische Gegenüberstellung der Komponenten im Weg des Kraftflusses eine Umformpresse gemäß Figur 1, links vor und rechts nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels;
- Fi. 4
- eine schematische Darstellung des Ablaufs der erfindungsgemäßen Schritte in dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß eines Ausführungsbeispiels;
- Fig. 5
- eine schematisch Skizze der Umformpresse aus Figur 1, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Vorrichtung angewendet wurde mit einer Ankoppelstelle für den Kraftübertragungsmechanismus an der Exzenterwelle selbst;
- Fig. 6
- ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. der erfindungsgemäß ausgebildeten Umformmaschine (rechts) in einem Vorher-Nachher-Vergleich.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
[0031] Figur 2 zeigt eine schematische Skizze der Umformpresse aus Figur 1, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren gemäß eines Ausführungsbeispiels davon auf diese Vorrichtung angewendet worden ist.
[0032] Gemäß diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der vorher vorhandene Motor 12 samt Riemenantrieb 14 zur Schwungmasse 16 abgebaut, siehe Figur 1. Als weiterer Schritt wird die Schwungmasse 16 abgebaut. Als nächster Schritt wird die Kupplung 20 abgebaut.
[0033] Dann wird mit Bezug zu Figur 2 erfindungsgemäß und gemäß Ausführungsbeispiel an die noch vorhandene Schwungmassenwelle 18 eine Anordnung aus mehreren parallelen Riemenscheiben 44 angesetzt und mit der Schwungmassenwelle 18 fest verbunden. Dies ist die neue Ankoppelstelle 8 für den programmierbaren Serrvoantrieb. In einem weiteren Schritt wird ein elektrischer Servomotor 40 in der Nähe der Riemenscheiben 44 fest montiert, beispielsweise auf dem Gestell des Pressenkopfteils, und ein Riemenantrieb wird zwischen dem Servomotor 40 und den Riemenscheiben 44 montiert. Die Riemen werden, wie im Stand der Technik bekannt, mit einer Spannungsvorrichtung auf Spannung gehalten, so dass jegliche Drehbewegung der Achse des Servomotors 40 möglichst spielfrei über die erwähnte Mehrzahl von Riemen übertragen werden kann.
[0034] Die Bremse 22 sowie sämtliche weiteren, in Figur 1 genannten Bauteile bleiben erhalten. Falls es die Kinematik der gewünschten Bewegung des Stößels erfordern sollte, kann natürlich auch ein anderes Getriebe 24 mit einem neu angepassten Unter- Übersetzungsverhältnis verwendet werden, als vorher vorhanden war.
[0035] Der Fachmann erkennt, dass in vorteilhafter Weise nur wenige Umrüstschritte erforderlich sind, um aus der Presse gemäß Figur 1, mit einem klassischen Elektromotor und Schwungmasse und Kupplung ausgerüstet, eine "moderne" Servopresse zu machen, die nun, nach der Umrüstung, mit einer Steuerung betrieben werden kann, die ihrerseits auch im Stand der Technik bekannt ist und immer genau zum Anwendungsfall der Erfindung angepasst wird.
[0036] Die Figur 3 stellt noch einmal anschaulich gegenüber, welche Komponenten an der Umformvorrichtung erhalten bleiben können und welche Komponenten abgebaut bzw. welche Komponenten neu hinzukommen. Die in den Kästchen 50 angegebenen Komponenten werden in diesem Ausführungsbeispiel abgebaut, die Komponenten aus dem Kästchen 52 werden neu hinzugebaut und sämtliche anderen Komponenten bleiben erhalten.
[0037] In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein geändertes Getriebe 24 mit einem anderen Übersetzungsverhältnis eingebaut, um eine optimale Anpassung zwischen der Kinematik des Servomotors und der Kinematik der Exzenterbewegung zu ermöglichen.
[0038] Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs der erfindungsgemäßen Schritte in dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß des oben genannten Ausführungsbeispiels.
[0039] In einem ersten Schritt 410 wird die Schwungmasse 16 von der Schwungmassenwelle 18 demontiert.
[0040] In einem weiteren Schritt 420 wird der vorhandene Antriebsmotor 12 einschließlich der Riemen 14 zwischen Schwungmasse und Motor demontiert.
[0042] In einem nächsten Schritt 440 wird der neue Servoantrieb beispielsweise an derselben Stelle des vorher vorhandenen Elektromotors montiert.
[0043] In einem nächsten Schritt 450 wird ein Kraftübertragungsmechanismus zwischen dem Servomotor 40 und der Schwungmassenwelle 18 montiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Riemenantrieb. Es können jedoch in Variation dieses Ausführungsbeispiels beliebige andere Kraftübertragungsmechanismen, etwa Getriebe, Zahnradverbindungen, etc, zur Anwendung gelangen und entsprechend andere Kraftübertragungselemente montiert werden, um die Kräfte und die Bewegung der Motorachse auf die Schwungmassenwelle zu übertragen. Die Montage erfolgt mittels im Stand der Technik bekannter Befestigungstechniken.
[0044] In einem nächsten Schritt 460 wird eine Steuerung für den Servomotor 40 implementiert, die genau den Anforderungen entspricht, die für einen beliebigen, konkreten Umformvorgang erforderlich sind. Die Steuerung berücksichtigt die ggf. neue Kinematik der neuen Ankoppelstelle 8 für die Krafteinleitung vom Servomotor an die angekoppelte Antriebswelle im Maschinenkopfteil.
[0045] In einem weiteren optionalen Schritt, der je nach Implementierung der Steuerung vorhanden ist oder nicht, wird noch eine Ansteuerung der Bremse 22 implementiert.
[0046] Figur 5 zeigt eine schematische Skizze der Umformpresse aus Figur 1, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Vorrichtung angewendet wurde, mit einer Ankoppelstelle 8 für einen Kraftübertragungsmechanismus (42, 44 an der Exzenterwelle 26 selbst.
[0047] In Abwandlung des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß umstrukturierten Umformvorrichtung wird in diesem Ausführungsbeispiel der Kraftübertragungsmechanismus zwischen Servomotor 40 und der Exzenterwelle 26 selbst hergestellt. Das heißt, die Schwungmassenwelle 18 sowie die Bremse 22 werden abgebaut und anstelle der Bremse 22 wird eine andere Bremse 46 installiert, um die Exzenterwelle selbst zu bremsen. Damit ist die neue Ankoppelstelle 8 für den programmierbaren Serrvoantrieb hergestellt.
[0048] Dieses Ausführungsbeispiel kann nun noch in weiterer Weise sinnvoll abgeändert werden, beispielsweise dadurch, dass die Bremse 22, das Übersetzungsgetriebe 24 und die Schwungmassenwelle 18 noch vorhanden bleiben, um eventuell vorhandene Sicherheitsanforderungen leichter erfüllen zu können.
[0049] Die Figur 6 zeigt rechts das Ergebnis eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und auf der rechten Seite eine insoweit erfindungsgemäß umstrukturierte Umformvorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem ein Pressengestell in Säulenbauweise vorhanden ist und die bereits vorhandene Pressenvorrichtung (links abgebildet) mit einem Gleichstrom- oder Wechselstrommotor 12, Kupplung 20 und Bremse 22 im Antriebsstrang sowie einem Schwungrad 16 wie im zuerst genannten Ausführungsbeispiel vorhanden ist. Die Kraft wird über eine Exzenterwelle 26 auf den Pleuel und Stößel übertragen.
[0050] Nun werden jedoch zwei miteinander synchronisierte Servomotoren 40 auf dem Pressengestell montiert, nachdem der vorher vorhandene Motor samt Kupplung und Schwungrad abgebaut worden ist. Die Antriebswellen der neu installierten Servomotoren sind in diesem Ausführungsbeispiel direkt mit der Exzenterwelle 26 verbunden, indem ein geeignetes Kraftübertragungssystem zwischen diesen Wellen installiert wird. Hier gezeigt ist ein Riemenantrieb 42. Es könnte jedoch auch ein beliebiger anderer, geeigneter Kraftübertragungsmechanismus zur Anwendung gelangen.
[0051] Der Gegenstand der Ansteuerung der Servomotoren der vorliegenden Erfindung kann in Hardware, Software oder einer Kombination aus beiden realisiert werden.
Diese Steuerung kann auch in ein Computerprogramm-Erzeugnis eingebettet sein.
[0052] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Besonders die konkrete Lage der Ankoppelstellen für den oder die neuen Servoantriebe sollten an den konkreten Gegebenheiten einer jeweiligen Maschine ausgerichtet sein, um eine Umformmaschine in robuster Bauweise und für dauerhaften, verschleißarmen und wartungsarmen Betrieb zu gewährleisten.
1. Kopfteil für eine Umformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil eine relativ zum Originalzustand nachträglich hergestellte Ankoppelstelle
(8) für einen Kraftübertragungsmechanismus (42) in einen oder den einzigen Hauptantriebsstrang
der Maschine enthält, und der Kraftübertragungsmechanismus mit einem Servoantriebselement
(40) gekoppelt ist.
2. Kopfteil für eine Umformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Verfahren gemäß Anspruch 4 aus einer existierenden Umformmaschine auf
einen Servoantrieb (40) herstellbar ist, und das Kopfteil eine relativ zum Originalzustand
nachträglich hergestellte Ankoppelstelle (8) für einen Kraftübertragungsmechanismus
enthält, der mit einem Servoantriebselement gekoppelt ist.
3. Umformmaschine mit einem Kopfteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend
mehrere miteinander synchronisiert betreibbare Servomotoren als Antriebselemente.
4. Verfahren zur Umrüstung eines Kopfteils einer Umformmaschine, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Abbauen (410) einer gegebenenfalls vorhandenen Schwungmasse (18) von einer ggf. vorhandenen Schwungmassenwelle (16), oder Abtrennen der Schwungmasse (18) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel (32),
b) Abbauen (420) eines vorhandenen Antriebsmotors (12), der die Schwungmassenwelle (18) oder eine andere Welle (26) antreibt, wobei der Motor (12) im Wesentlichen ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ist, oder Abtrennen des Motors aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel,
c) Entfernen (430) einer Schaltkupplung (20) zum Zu- oder Abschalten der Schwungmasse im laufenden Betrieb der Umformmaschine, oder Abtrennen der Schaltkupplung (20) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel, oder Festhalten der Schaltkupplung (20) in einer ausgekuppelten Stellung, die den Kraftfluss unterbricht,
d) Montieren (440) eines elektrischen Servomotors (40) als Antriebsaggregat für die Umformmaschine,
e) Installieren (450) eines Kraftübertragungsmechanismus (42) von dem Servomotor (40) auf die ehemalige Schwungmassenwelle (18), oder eine andere Welle (26) in einem oder dem einzigen Antriebsstrang der Umformmaschine, an einer eine relativ zum Originalzustand nachträglich hergestellten Ankoppelstelle (8).
5. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, weiter enthaltend den Schritt:
Installieren (460) einer die Kinematik der neuen Ankoppelstelle (8) berücksichtigenden Steuerung für den Servoantrieb gemäß den jeweiligen Anforderungen für die Produktion vom Umformwerkstücken.
6. Verfahren zum verbesserten Betreiben einer Umformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umformmaschine folgende Schritte durchgeführt worden sind:
a) Abbauen (410) einer gegebenenfalls vorhandenen Schwungmasse (18) von einer ggf. vorhandenen Schwungmassenwelle (16), oder Abtrennen der Schwungmasse (18) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel (32),
b) Abbauen (420) eines vorhandenen Antriebsmotors (12), der die Schwungmassenwelle (18) oder eine andere Welle (26) antreibt, wobei der Motor (12) im Wesentlichen ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ist, oder Abtrennen des Motors aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel,
c) Entfernen (430) einer Schaltkupplung (20) zum Zu- oder Abschalten der Schwungmasse im laufenden Betrieb der Umformmaschine, oder Abtrennen der Schaltkupplung (20) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel, oder Festhalten der Schaltkupplung (20) in einer ausgekuppelten Stellung, die den Kraftfluss unterbricht,
d) Montieren (440) eines elektrischen Servomotors (40) als Antriebsaggregat für die Umformmaschine,
e) Installieren (450) eines Kraftübertragungsmechanismus (42) von dem Servomotor (40) auf die ehemalige Schwungmassenwelle (18), oder eine andere Welle (26) in einem oder dem einzigen Antriebsstrang der Umformmaschine, an einer eine relativ zum Originalzustand nachträglich hergestellten Ankoppelstelle (8).
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Kopfteil für eine Umformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass ein Servoantrieb (12) an die Welle einer von der Umformmaschine demontierten oder
aus ihrem Kraftfluss dauerhaft abgetrennten Schwungmasse (16) der Umformmaschine über
einen Kraftübertragungsmechanismus (14) angeschlossen ist.
2. Umformmaschine mit einem Kopfteil nach Anspruch 1.
3. Umformmaschine nach Anspruch 2, enthaltend mehrere miteinander synchronisiert betreibbare
Servomotoren als Antriebselemente.
4. Verfahren zur Umrüstung eines Kopfteils einer Umformmaschine, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Abbauen (410) einer gegebenenfalls vorhandenen Schwungmasse (18) von einer ggf. vorhandenen Schwungmassenwelle (16), oder dauerhaftes Abtrennen der Schwungmasse (18) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel (32),
b) Abbauen (420) eines vorhandenen Antriebsmotors (12), der die Schwungmassenwelle (18) oder eine andere Welle (26) antreibt, wobei der Motor (12) im Wesentlichen ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ist, oder Abtrennen des Motors aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel,
c) Entfernen (430) einer Schaltkupplung (20) zum Zu- oder Abschalten der Schwungmasse im laufenden Betrieb der Umformmaschine, oder Abtrennen der Schaltkupplung (20) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel, oder Festhalten der Schaltkupplung (20) in einer ausgekuppelten Stellung, die den Kraftfluss unterbricht,
d) Montieren (440) eines elektrischen Servomotors (40) als Antriebsaggregat für die Umformmaschine,
e) Installieren (450) eines Kraftübertragungsmechanismus (42) von dem Servomotor (40) auf die ehemalige Schwungmassenwelle (18), oder eine andere Welle (26) in einem oder dem einzigen Antriebsstrang der Umformmaschine, an einer eine relativ zum Originalzustand nachträglich hergestellten Ankoppelstelle (8).
5. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, weiter enthaltend den Schritt:
Installieren (460) einer die Kinematik der neuen Ankoppelstelle (8) berücksichtigenden Steuerung für den Servoantrieb gemäß den jeweiligen Anforderungen für die Produktion vom Umformwerkstücken.
6. Verfahren zum verbesserten Betreiben einer Umformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umformmaschine folgende Schritte durchgeführt worden sind:
a) Abbauen (410) einer gegebenenfalls vorhandenen Schwungmasse (18) von einer ggf. vorhandenen Schwungmassenwelle (16), oder Abtrennen der Schwungmasse (18) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel (32),
b) Abbauen (420) eines vorhandenen Antriebsmotors (12), der die Schwungmassenwelle (18) oder eine andere Welle (26) antreibt, wobei der Motor (12) im Wesentlichen ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor ist, oder Abtrennen des Motors aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel,
c) Entfernen (430) einer Schaltkupplung (20) zum Zu- oder Abschalten der Schwungmasse im laufenden Betrieb der Umformmaschine, oder Abtrennen der Schaltkupplung (20) aus dem Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Stößel, oder Festhalten der Schaltkupplung (20) in einer ausgekuppelten Stellung, die den Kraftfluss unterbricht,
d) Montieren (440) eines elektrischen Servomotors (40) als Antriebsaggregat für die Umformmaschine,
e) Installieren (450) eines Kraftübertragungsmechanismus (42) von dem Servomotor (40) auf die ehemalige Schwungmassenwelle (18), oder eine andere Welle (26) in einem oder dem einzigen Antriebsstrang der Umformmaschine, an einer eine relativ zum Originalzustand nachträglich hergestellten Ankoppelstelle (8).