DE10142319C2

DE10142319C2 - Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine

Info

Publication number: DE10142319C2
Application number: DE2001142319
Authority: DE
Inventors: Peter Hupfer; Peter Blau; Marko Pfeifer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: DE10142319A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, mit einer Planetenradgetriebeeinrichtung, die mit ei ner Maschinenantriebswelle eines Maschinenantriebs und mit einer Stößelantriebsvor richtung eines Stößelantriebs verbunden ist, wobei die Planetenradgetriebeeinrichtung zur Drehzahländerung der Stößelantriebsvorrichtung schaltbar ist, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine.

Antriebsvorrichtungen für mechanische Pressen, insbesondere Umformpressen, wie sie z. B. zur Bearbeitung von Blechwerkstücken verwendet werden und vielfach aufgrund einer Werkstückgeometrie und einer Automatisierungseinrichtung einen großen Hub aufweisen, sind mit einer oder mehreren parallel angeordneten Schubkurven ausgebil det. Der Geschwindigkeitsverlauf eines Pressenstößels wird durch die Drehzahl einer Stößelantriebswelle und die Charakteristik der Schubkurbel vorgegeben.

Zu Beginn eines Arbeitsvorgangs trifft der Stößel mit hoher Geschwindigkeit je nach Hubzahl und Größe des Arbeitswegs auf eine Blechplatine bzw. ein vorgefertigtes Werk stück auf, das auf einem Unterwerkzeug abgelegt ist. Daraus ergeben sich erhebliche Stoßbelastungen für das Werkzeug und die Maschine, sowie eine hohe Lärmemission. Diese Belastung sowie eine geeignete Umformgeschwindigkeit führen zu einer Ober grenze für die Arbeitsweggeschwindigkeit.

Bei einer konstanten Betriebsgeschwindigkeit der Umformmaschine ergibt sich jedoch, dass der Leerweg zwischen den Arbeitszügen mit relativ geringer Geschwindigkeit durchgeführt wird. Um die Produktivität einer derartigen Umformpresse zu erhöhen, ist es daher vorteilhaft, die Hubgeschwindigkeit innerhalb eines Hubzyklus derart zu verän dern, dass der Stößel einen schnellen Leerweg und eine geschwindigkeitsreduzierte Schließ- und Arbeitsbewegung des Werkzeugs ausführt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Stößel einen schnellen Hub abwärts, gefolgt von einer geschwindigkeitsredu zierten Schließbewegung und Arbeitsbewegung des Werkzeugs und einen schnellen Rückhub realisiert.

Um eine derartige Modifikation des Geschwindigkeitsverlaufs des Stößels zu erreichen, wurden bereits mehrgliedrige Koppelgetriebe vorgeschlagen. Diese mehrgliedrigen Koppelgetriebe sind jedoch besonders aufwendig und haben bei großen Raumbedarf eine geringe statische Steifigkeit.

Weiterhin wurden auch hydraulische Servo-Antriebe für mechanische Pressen vorge schlagen, um eine Drehzahländerung in einem Hub der Presse zu erreichen. Diese ser vohydraulischen Antriebe sind jedoch sehr aufwendig und teuer.

Weiterhin wurden Pressenstößel mit zwei Schwungrädern und zugehörigen Kupplungen vorgeschlagen, wobei durch wechselseitiges Aufschalten der Schwungräder ein ge wünschtes Geschwindigkeitsprofil des Stößels eingestellt wird. Derartige Antriebe sind ebenfalls verhältnismäßig aufwendig und energetisch unwirtschaftlich.

Aus der Druckschrift DE 199 59 395 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Umform presse bekannt, bei welcher der Leerlauf des Hubes des Pressenstößels mit erhöhter Geschwindigkeit durchfahren werden kann. Diese Antriebsvorrichtung zeigt einen Schwungradantrieb, der über eine Kupplungswelle und ein Planetenradgetriebe mit einer Antriebswelle eines Stößelantriebs verbunden ist. Das Planetenradgetriebe ist unter Verwendung eines Überlagerungsgetriebes schaltbar.

Für die Realisierung unterschiedlicher Profile der Stößelgeschwindigkeit ist es ebenfalls bekannt, dem Hauptantrieb für den Pressenstößel, im allgemeinen ein Schwungradan trieb mit anschließendem Planetenradgetriebe, einen Zusatzantrieb zu überlagern, so dass eine hohe Variabilität des Geschwindigkeitsverlaufs für den Pressenstößel ermög licht wird.

Eine derartige Lösung ist beispielsweise aus der EP 0 561 604 B1 bekannt. Hierbei wird ein Planetenradgetriebe im Dreiwellenbetrieb mit zwei Eingängen verwendet. Dabei wirkt ein Schwungradantrieb auf eine Eingangswelle des Planetenradgetriebes als Primäran trieb und eine weitere Eingangswelle des Planetenradgetriebes wird mit einem drehzahl geregelten Servomotor verbunden, um einen Antrieb an dem Planetenradgetriebe mit modifizierter Drehzahl zu erhalten. An das Planetenradgetriebe schließt sich ein Stirn radgetriebe an, das mit einem konventionellen Schubkurbelantrieb für den Antrieb des Pressenstößels verbunden ist. Wegen der kurzen Schaltzeiten muss der Zusatzantrieb jedoch eine sehr große Beschleunigungsleistung aufbringen. Weiterhin dient der Zusatzantrieb während der Umformphase als Abstützelement, so dass dieser große Kräfte auf nehmen muss. Während der Antrieb des Primärantriebs durch das Schwungrad unter stützt wird, muss der Servomotor des Zusatzantriebs nach der maximalen Augenblicks leistung ausgelegt sein. Somit ist die Lösung mit drehzahlgeregeltem Servomotor als Zusatzantrieb insbesondere für mittlere und große Pressen nur relativ teuer und aufwen dig zu realisieren. Für die Arbeitsphase muss der Eingang des Zusatzantriebes durch eine Haltebremse blockiert werden.

Weiterhin ist aus der DE 299 06 519 U1 ein Zwei-Motor-Schwungradantrieb bekannt. Diese werden abwechselnd als Eingang auf ein Umlaufrädergetriebe im Zweiwellenbe trieb geschaltet. Die beiden Schwungräder müssen deshalb mit unterschiedlichen Dreh zahlen laufen.

Aus der DE 197 33 326 A1 ist ein Pressenantrieb für Umformpressen mit einstufigem Planetenradschaltgetriebe bekannt. Dabei werden über eine Kupplungs-Brems- Kombination zwei unterschiedliche Getriebedrehzahlen eingestellt. Bei dem Planeten radgetriebe im Dreiwellenbetrieb wird jeweils ein Glied blockiert. Wird beispielsweise das Ringrad blockiert, so arbeitet das Planetenradgetriebe als Übersetzungsgetriebe mit Ar beitsweggeschwindigkeit des Pressenstößels. Wird dagegen der Planetenträger mit dem Abtrieb verbunden, so arbeitet das Getriebe mit der Übersetzung i = 1 mit einer hohen Leerlaufgeschwindigkeit des Stößels.

Diese Lösung hat den Nachteil, dass die Funktion des Planetenradgetriebes als kom paktes Übersetzungsgetriebe eingeschränkt wird. Mit Planetenradgetrieben lässt sich in einer Stufe leicht ein Übersetzungsverhältnis von i = 6 erreichen. In den beiden Schalt stellungen des Getriebes erfolgt dann die Übersetzung i = 1 und i = 6 aufeinander, wodurch ein Schalten bei laufendem Getriebe mit hohen Geschwindigkeitssprüngen und Be schleunigungsstößen verbunden ist. Somit besteht bei dieser Lösung der Nachteil darin, dass mit dem Festlegen des Übersetzungsverhältnisses des Planetenradgetriebes gleichzeitig das Verhältnis von Leerlauf- zu Arbeitsweggeschwindigkeit der Stößel fest gelegt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für eine Um formmaschine der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine zu schaffen, wobei die Drehzahländerung in einfacher Weise mit geringen Belastungen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine der eingangs genannten Art, wobei die Planetenradgetriebeeinrichtung ein erstes und ein zweites schaltbares Planetenradgetriebe aufweist, wobei das erste und das zweite Planetenradgetriebe miteinander gekoppelt sind.

Dadurch wird ein einfacher und kompakter Aufbau der Antriebsvorrichtung möglich, wo bei das erste und zweite miteinander gekoppelte Planetenradgetriebe eine hohe Steifig keit der Antriebsvorrichtung schafft.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung weist das erste Planetenrad getriebe eine erste Bremseinrichtung auf und das zweite Planetenradgetriebe eine zweite Bremseinrichtung auf, um das erste und das zweite Planetenradgetriebe zu schalten.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die erste Bremseinrichtung und die zweite Bremseinrichtung unabhängig voneinander betätigbar.

Durch die erste und zweite Bremseinrichtung kann die Planetenradgetriebeeinrichtung in einfacher und zuverlässiger Weise geschaltet werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, zur Steue rung der ersten und zweiten Bremseinrichtung, wobei die erste und zweite Bremsein richtung in eine erste Schaltstellung bringbar sind, in der die erste Bremseinrichtung ge öffnet und die zweite Bremseinrichtung geschlossen ist, die erste und zweite Bremsein richtung in eine zweite Schaltstellung bringbar sind, in der die erste Bremseinrichtung geschlossen und die zweite Bremseinrichtung geöffnet ist, und die erste und zweite Bremseinrichtung in eine dritte Schaltstellung bringbar sind, in der die erste und die zweite Bremseinrichtung geschlossen sind.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das erste Planetenradgetriebe einen Getriebe eingang und zwei Getriebeausgänge auf. Das zweite Planetenradgetriebe weist zwei Getriebeeingänge und einen Getriebeausgang auf.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ein Getriebeeingang des ersten Pla netenradgetriebes und ein erster Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes mit der Maschinenantriebswelle verbunden, wobei ein erster Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes fest mit einem zweiten Getriebeeingang des zweiten Planetenrad getriebes verbunden ist und ein Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes mit der Stößelantriebsvorrichtung verbunden ist.

Durch diese spezielle Kopplung des ersten und zweiten Planetenradgetriebes kann eine kompakte Bauweise geschaffen werden und die Drehzahlsprünge in einfacher Weise, und im wesentlichen unabhängig von der Gesamtübersetzung des Getriebes konstruktiv festgelegt werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind der Getriebeeingang des ersten Planetenradge triebes und der erste Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes fest mit der Maschinenantriebswelle verbunden. Der Getriebeausgang des zweiten Planetenradge triebes ist fest mit der Stößelantriebsvorrichtung verbunden. Diese festen Verbindungen verzichten auf weitere Kupplungseinrichtungen.

In bevorzugter Weise ist der Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes fest mit einem Sonnenrad des ersten Planetenradgetriebes verbunden, und der erste Getriebe eingang des zweiten Planetenradgetriebes fest mit einem Sonnenrad des zweiten Pla netenradgetriebes verbunden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung sind die Son nenräder des ersten und zweiten Planetenradgetriebes koaxial angeordnet. Die Sonnen räder des ersten und zweiten Planetenradgetriebes sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Das Sonnenrad des ersten Planetenradgetriebes ist koaxial auf der Maschi nenantriebswelle angeordnet.

In bevorzugter Weise ist der erste Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes fest mit einem Planetenträger des zweiten Planetenradgetriebes verbunden, wobei der Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes mit der Stößelantriebsvorrichtung eines Stößelantriebes verbunden ist. Somit ist der erste Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes mit dem zweiten Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetrie bes verbunden.

In bevorzugter Weise ist der erste Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes fest mit einem Planetenträger des ersten Planetenradgetriebes verbunden und der zweite Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes fest mit einem Ringrad des zweiten Planetenradgetriebes verbunden.

Durch diese spezielle Ausführungsform wird ein steifer und kompakter Aufbau geschaf fen, wobei die Drehzahlsprünge in einfacher Weise und unabhängig von der Gesamt übersetzung des Getriebes konstruktiv festgelegt werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung ist die zweite Bremseinrichtung vorgesehen, um das Ringrad des zweiten Planetenradgetriebes fest zu bremsen oder freizugeben. Das erste Planetenradgetriebe weist ein Ringrad auf, wo bei die erste Bremseinrichtung vorgesehen ist, um das Ringrad des ersten Planetenrad getriebes fest zu bremsen oder freizugeben.

Durch die erste und zweite Bremseinrichtung können die Planetenradgetriebe in einfa cher und zuverlässiger Weise geschaltet werden.

In bevorzugter Weise sind das erste und zweite Planetenradgetriebe in einem gemein samen Gehäuse aufgenommen. Der Maschinenantrieb ist als Schwungradantrieb aus gebildet.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung ist die Maschi nenantriebswelle eine Kupplungswelle, wobei eine schaltbare Kupplungseinrichtung an der Kupplungswelle zum Verbinden/Trennen des Maschinenantriebs und der Planeten radgetriebeeinrichtung vorgesehen ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite Planeten radgetriebe koaxial zueinander angeordnet.

Weiterhin wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine Antriebsdrehzahl der Stößel antriebsvorrichtung durch wechselseitiges Schalten des ersten und des zweiten schalt baren Planetenradgetriebes gesteuert wird.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Planetenradgetriebe eine erste Bremseinrichtung auf und das zweite Planetenradgetriebe eine zweite Brems einrichtung auf, um das erste und das zweite Planetenradgetriebe zu schal ten, wobei in einer ersten Schaltstellung die erste Bremseinrichtung geöffnet und die zweite Bremseinrichtung geschlossen ist, in einer zweiten Schaltstellung die erste Brems einrichtung geschlossen und die zweite Bremseinrichtung geöffnet ist, und in einer dritten Schaltstellung die erste und die zweite Bremseinrichtung geschlossen sind.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Ver bindung mit der dazugehörigen Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Die Zeich nung zeigt die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Antriebsein richtung für mechanische Pressen.

In der Figur ist eine Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, gezeigt. Wie aus der schematischen Darstellung der Figur hervorgeht, weist diese Antriebsvorrichtung eine Antriebsquelle auf, die auf ein Schwungrad 6 wirkt. Dieses Schwungrad 6 ist drehbar gelagert und dient als Energiespeicher der Antriebs vorrichtung. Das Schwungrad 6 ist über eine Kupplungseinrichtung 7 mit einer Kupp lungswelle 8 verbunden. In einem geschlossenen Zustand der Kupplungseinrichtung 7 wird die Antriebsenergie des Schwungrades 6 auf die Kupplungswelle 8 übertragen. In einem geöffneten Zustand der Kupplungseinrichtung 7 ist das Schwungrad 6 von der Kupplungswelle 8 getrennt, so dass keine Kraftübertragung erfolgt. Der Motor, das Schwungrad 6, die Kupplungseinrichtung 7 und die Kupplungswelle 8 bilden im wesentli chen den Maschinenantrieb, wobei die Kupplungswelle 8 als Maschinenantriebswelle ausgebildet ist.

Die Maschinenantriebs- oder Kupplungswelle 8 ist mit einer Planetenradgetriebeeinrich tung 13 verbunden. Die Kupplungswelle 8 ist eine Eingangswelle dieser Planetenradge triebeeinrichtung 13, und ein Ritzel 11 ist mit der Ausgangswelle der Planetenradgetrie beeinrichtung 13 verbunden. Dieses Ritzel 11 ist Teil einer nicht weiter gezeigten Stö ßelantriebsvorrichtung und wirkt beispielsweise direkt auf die Kurbelwelle eines Stößel antriebs einer mechanischen Umformpresse.

Die Planetenradgetriebeeinrichtung 13 weist ein erstes Planetenradgetriebe 12 und ein zweites Planetenradgetriebe 12' auf. Wie in der Figur gezeigt, sind das erste und das zweite Planetenradgetriebe 12, 12' in einem gemeinsamen Gehäuse 1 aufgenommen.

In bekannter Weise weist das erste Planetenradgetriebe 12 ein Sonnenrad 2 auf, das in Eingriff mit einer Mehrzahl von Planetenrädern 3 ist. Diese Planetenräder 3 werden über einen Planetenträger 5 gelagert. Die Planetenräder 3 sind weiterhin mit einem Ringrad 4 in Eingriff. Das Sonnenrad 2, die Planetenräder 3 und das Ringrad 4 sind als Zahnräder ausgebildet, wobei das Sonnenrad 2 und die Planetenräder 3 außenverzahnte Zahnrä der sind und das Ringrad 4 ein innenverzahntes Zahnrad ist.

Das Sonnenrad 2 ist koaxial zu dem Ringrad 4 angeordnet, wobei die Planetenräder 3 zwischen dem Sonnenrad 2 und dem Ringrad 4 eingesetzt sind.

Der Grundaufbau des zweiten Planetenradgetriebes 12' entspricht im wesentlichen dem Grundaufbau des ersten Planetenradgetriebes 12. Wie in der Figur gezeigt, weist das zweite Planetenradgetriebe ein Sonnenrad 2', Planetenräder 3' und ein Ringrad 4' auf, wobei die Planetenräder 3' über den Planetenträger 5' gelagert werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad 2 des ersten Planetenradgetriebes 12 fest mit der Kupplungswelle 8 verbunden. Das Sonnenrad 2 des ersten Planetenrad getriebes 12 ist drehfest auf der Kupplungswelle 8 gelagert, so dass sich dieses Sonnen rad 2 mit derselben Drehzahl wie die Kupplungswelle 8 dreht. Die Drehzahl n₂ des Son nenrads 2 des ersten Planetenradgetriebes 12 ist somit gleich der Antriebsdrehzahl n_an der Kupplungswelle 8.

Weiterhin ist das Sonnenrad 2' des zweiten Planetenradgetriebes 12' fest mit dem Son nenrad 2 des ersten Planetenradgetriebes 12 verbunden. Das Sonnenrad 2' ist drehfest auf der Kupplungswelle 8 gelagert. Die Drehzahl n₂ des zweiten Sonnenrades 2' des zweiten Planetenradgetriebes 12' ist somit gleich der Drehzahl n₂ des Sonnenrads 2 des ersten Planetenradgetriebes 12 bzw. der Antriebsdrehzahl n_an der Kupplungswelle 8. Wie in der Figur gezeigt, sind die Sonnenräder 2, 2' des ersten und zweiten Planeten radgetriebes 12, 12' koaxial auf der gemeinsamen Maschinenantriebs- bzw. Kupplungs welle 8 gelagert.

Zwischen dem Ringrad 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 und dem Gehäuse 1 ist eine erste Bremseinrichtung 9 vorgesehen. Mit Hilfe dieser ersten Bremseinrichtung 9 kann das Ringrad 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 an dem Gehäuse 1 fest ge bremst oder freigegeben werden.

Der Planetenträger 5 des ersten Planetenradgetriebes 12 ist fest mit dem Ringrad 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' verbunden. Wie in der Figur gezeigt, sind der Planeten träger 5 des ersten Planetenradgetriebes 12 und das Ringrad 4' des zweiten Planeten radgetriebes 12' koaxial bezüglich der Kupplungswelle 8 angeordnet.

Zwischen dem Ringrad 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' und dem Gehäuse 1 ist eine zweite Bremseinrichtung 10 vorgesehen. Mit dieser zweiten Bremseinrichtung 10 kann das Ringrad 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' an dem Gehäuse 1 festge bremst oder freigegeben werden. Die erste und die zweite Bremseinrichtung 9, 10 sind im wesentlichen gleich ausgebildet.

Der Planetenträger 5' des zweiten Planetenradgetriebes 12' ist mit dem Abtrieb der Pla netenradgetriebeeinrichtung 13 verbunden. Wie in der Figur gezeigt, ist der Planetenträ ger 5' des zweiten Planetenradgetriebes 12' fest mit dem Ritzel 11 verbunden, so dass die Drehzahl n_5' des Planetenträgers 5' gleich der Drehzahl n_ab des Ritzels 11 ist.

Das erste und zweite Planetenradgetriebe 12, 12' sind miteinander gekoppelt, wobei je des der Planetenradgetriebe 12, 12' durch die erste bzw. zweite Bremseinrichtung 9, 10 schaltbar ist. Die gezeigten Planetenradgetriebe 12, 12' werden jeweils im sogenannten Dreiwellenbetrieb verwendet. Dementsprechend weist jedes der Planetenradgetriebe insgesamt drei Getriebeeingänge oder -ausgänge auf.

Ein Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes 12 ist mit der Maschinenantriebs welle 8 verbunden. Dieser Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes 12 ist fest mit dessen Sonnenrad 2 verbunden. Ein erster Getriebeeingang des zweiten Planeten radgetriebes 12' ist ebenfalls mit der Maschinenantriebswelle 8 verbunden. Somit ist der erste Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes mit dem Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes 12 verbunden. Der erste Getriebeeingang des zweiten Pla netenradgetriebes 12' ist fest mit dessen Sonnenrad 2' verbunden. Die Sonnenräder 2, 2' des ersten und zweiten Planetenradgetriebes 12, 12' sind jeweils mit Getriebeeingän gen dieser Planetenradgetriebe verbunden. Diese Eingänge der Planetenradgetriebe 12, 12' werden parallel von der Kupplungswelle 8 abgenommen. Somit ist die Antriebsdreh zahl n_an der Kupplungswelle 8 gleich der Eingangsdrehzahl am Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes 12 und gleich der Eingangsdrehzahl am ersten Getriebe eingang des zweiten Planetenradgetriebes 12'. D. h., die Kupplungswelle 8 und die Son nenräder 2, 2' der ersten und zweiten Planetenradgetriebe 12, 12' drehen stets mit glei cher Drehzahl.

Ein erster Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes 12 ist fest mit einem zwei ten Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes 12' verbunden. Dieser erste Ge triebeausgang des ersten Planetenradgetriebes 12 ist fest mit dessen Planetenträger 5 verbunden, und der zweite Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes 12' ist fest mit dessen Ringrad 4' verbunden. Somit ist die Drehzahl des ersten Getriebeaus gangs des ersten Planetenradgetriebes 12 gleich der Drehzahl des zweiten Getriebeein gangs des zweiten Planetenradgetriebes 12'.

Der zweite Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes 12 wird durch dessen Ringrad 4 gebildet. Dieser Getriebeausgang ist ein s. g. leerer Ausgang und durch die erste Bremseinrichtung 9 schaltbar.

Der Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes 12' ist mit der Stößelantriebs vorrichtung des Stößelantriebs verbunden (mit dem Ritzel 11, wie in der Figur gezeigt).

Der Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes 12 ist mit dessen Planetenträ ger 5' verbunden.

Durch die koaxiale Anordnung des ersten und zweiten Planetenradgetriebes 12, 12' und die oben beschriebene Kopplung der Getriebe können diese in einem gemeinsamen Gehäuse 1 aufgenommen werden. Die erste und die zweite Bremseinrichtung 9, 10 sind zwischen den jeweiligen Planetenradgetrieben 12, 12' und dem gemeinsamen Gehäuse 1 angeordnet. Dadurch weist die Antriebsvorrichtung einen besonders kompakten und steifen Aufbau auf.

Nachfolgend wird die Funktion und die Betriebsweise der oben beschriebenen Arbeits vorrichtung für eine Umformmaschine erläutert. In einer ersten Schaltstellung ist die Bremseinrichtung 10 des Ringrades 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' geschlos sen und die erste Bremseinrichtung 9 des Ringrades 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 geöffnet. Weiterhin ist die Kupplungseinrichtung 7 geschlossen, so dass die Antriebs energie über die Kupplungswelle 8 auf die Planetenradgetriebeanordnung 13 übertragen wird. In dieser ersten Schaltstellung erfolgt der Antrieb des Stößelantriebs mit verringer ter Arbeitsgeschwindigkeit, die durch die Übersetzung des zweiten Planetenradgetriebes 12' gegeben ist. Das Ringrad 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 läuft leer mit.

In einer zweiten Schaltstellung ist die erste Bremseinrichtung 9 am Ringrad 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 geschlossen und die zweite Bremseinrichtung 10 am Ringrad 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' geöffnet. In dieser zweiten Schaltstellung wird von dem Sonnenrad 2 über den Planetenträger 5 des ersten Planetenradgetriebes 12 eine Überlagerungsbewegung auf das Ringrad 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12' ein geleitet. Der Antrieb der Stößelantriebsvorrichtung hat nun eine erhöhte Geschwindigkeit für schnellen Vor- und Rücklauf des Pressenstößels.

Die Größe dieser erhöhten Leerweggeschwindigkeit wird durch das Übersetzungsver hältnis des ersten Planetenradgetriebes 12 konstruktiv festgelegt. Diese konstruktive Festlegung kann im wesentlichen frei gewählt werden. Mit üblichen Zähnezahlen kann ein Drehzahlbereich n_maxab/n_minab von ca. 1.5 bis 2.75 erreicht werden. Dabei kann einer seits der Drehzahlsprung so ausgelegt werden, dass dieser nicht zu groß ist, während andererseits das Übersetzungsverhältnis im zweiten Planetenradgetriebe möglichst groß gewählt werden kann. Dadurch können Schaltstöße beim Umschalten vermindert wer den, und trotzdem die Einrichtung als Kompaktgetriebe mit einer großen Übersetzung ausgeführt werden.

In einer dritten Schaltstellung sind sowohl die erste als auch die zweite Bremseinrichtung 9, 10 geschlossen und die Kupplungseinrichtung 7 ist geöffnet. In dieser dritten Schalt stellung ist der Antrieb der Stößelantriebsvorrichtung blockiert und wird von den beiden entsprechend dimensionierten Bremseinrichtungen 9, 10 sicher gehalten.

Zur Steuerung der ersten und zweiten Bremseinrichtung 9, 10 ist eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung vorgesehen. Diese Steuereinrichtung bringt die Bremseinrichtungen 9, 10 und die Kupplungseinrichtung 7 in eine der genannten Schaltstellungen in Abhängig keit des Betriebszustandes der Umformmaschine.

Wie bereits erläutert, ist in der ersten Schaltstellung die zweite Bremse 10 geschlossen und die erste Bremse 9 geöffnet. Die Kupplung 7 ist geschlossen. Dann beträgt die Ab triebsdrehzahl (Antriebsdrehzahl der Stößelantriebsvorrichtung)

z4' = Zähnezahl des Ringrades 4' des zweiten Planetenradgetriebes 12'
z2' = Zähnezahl des Sonnenrads 2' des zweiten Planetenradgetriebes 12'

In der zweiten Schaltstellung ist die erste Bremse 9 geschlossen, die zweite Bremse 10 geöffnet. Die Kupplung 7 ist geschlossen. Dann die beträgt die Abtriebsdrehzahl (An triebsdrehzahl der Stößelantriebsvorrichtung)

z4 = Zähnezahl des Ringrades 4 des ersten Planetenradgetriebes 12
z2 = Zähnezahl des Sonnenrads 2 des ersten Planetenradgetriebes 12

Bei der oben genannten Antriebsvorrichtung für eine Umformpresse mit dem ersten und zweiten schaltbaren Planetenradgetriebe 12, 12', die miteinander gekoppelt sind, wird die Abtriebsdrehzahl, die als Antriebsdrehzahl der Stößelantriebsvorrichtung dient, wie folgt gesteuert: eine Antriebsdrehzahl einer Maschinenantriebswelle 8 dient als Ein gangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12 und als erste Eingangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebe 12'.

Das erste Planetenradgetriebe 12 liefert eine erste Ausgangsdrehzahl (am ersten Ge triebeausgang), die als zweite Eingangsdrehzahl (am zweiten Getriebeeingang) des zweiten Planetenradgetriebes 12' dient. Die erste und zweite Eingangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' werden überlagert und bestimmen die Ausgangsdreh zahl des zweiten Planetenradgetriebes 12'. Gemäß dem oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel wird die Ausgangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12 bzw. die zweite Eingangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' verändert, um die Aus gangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' zu steuern.

Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antriebsdrehzahl der Maschi nenantriebswelle gleich der Eingangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12, die auf dessen Sonnenrad 2 wirkt. Die Ausgangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12 liegt an dessen Planetenträger 5 an.

In der ersten Schaltstellung, in der die zweite Bremseinrichtung 10 geschlossen und die erste Bremseinrichtung 9 geöffnet ist, dreht das Ringrad 4 (zweiter Getriebeausgang) des ersten Planetenradgetriebes 12 frei mit und der Planetenträger 5 des ersten Plane tenradgetriebes 12 ist über die zweite Bremseinrichtung 10 blockiert, so dass die erste Ausgangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12 bzw. die zweite Eingangsdreh zahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' gleich Null ist. Die Abtriebsdrehzahl, d. h. die Ausgangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' ergibt sich aus der Überset zung dieses Planetenradgetriebes 12'. Diese Ausgangsdrehzahl entspricht der niedrigen Arbeitsweggeschwindigkeit.

In der zweiten Schaltstellung ist die erste Bremseinrichtung 9 geschlossen und die zweite Bremseinrichtung 10 geöffnet. Die Kupplung 7 ist geschlossen. In dieser Schalt stellung wird die Eingangsdrehzahl auf das Sonnenrad 2 des ersten Planetenradgetriebes 12 übertragen. Durch die koaxiale Lagerung der Sonnenräder 2, 2' der Planetenrad getriebe 12, 12' auf einer gemeinsamen Welle sind die Eingangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes und die erste Eingangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes gleich. Durch das gebremste Ringrad 4 des ersten Planetenradgetriebes 12 läuft der Planetenträger 5 des ersten Planetenradgetriebes 12 entsprechend dem Übersetzungs verhältnis des ersten Planetenradgetriebes 12 um. Durch die feste Verbindung des Pla netenträgers 5 des ersten Planetenradgetriebes 12 mit dem Ringrad 4' des zweiten Pla netenradgetriebes 12' ist diese erste Ausgangsdrehzahl des ersten Planetenradgetriebes 12 gleich der zweiten Eingangsdrehzahl des zweiten Planetenradgetriebes 12' und wird in Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses des zweiten Planetenradgetriebes 12' der ersten Eingangsdrehzahl dieses Getriebes 12' überlagert. Somit kann durch wech selseitiges Schalten der ersten Bremseinrichtung 10 und der zweiten Bremseinrichtung 9 die Planetenradgetriebeeinrichtung 13 zwischen einer niedrigen Arbeitsweggeschwindig keit und einer höheren Leerweggeschwindigkeit geschaltet werden.

Mit dem Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung kann eine Umformpresse betrieben werden, wobei aus einer schnellen Vorwärtsbewegung des Pressenstößels heraus der Auftreffstoß beim Schließen der Presse und seine schädlichen Folgen vermindert wer den. Die Aufwärtsbewegung des Pressenstößels erfolgt mit erhöhter Geschwindigkeit wodurch der Teileausstoß erhöht wird. Der erhöhte Teileausstoß wird aus wirtschaftli chen Gründen gefordert. Die geringere Belastung durch die Verminderung des Auftreff stoßes ermöglicht eine leichtere Bauweise der Maschine, erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert Wartungs- und Reparaturarbeiten mit den entsprechenden Stillstandszeiten. Dadurch ergibt sich eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Durch die Integration des Überlagerungsgetriebes (erstes Planetenradgetriebe) mit dem Untersetzungsgetriebe (zweites Planetenradgetriebe) und deren koaxialer Bauweise entsteht ein kompaktes Modul mit einer hohen Gesamtübersetzung, das flexibel in Pres senantrieben eingesetzt werden kann.

Claims

1. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, mit einer Planetenradgetriebeeinrichtung, die mit einer Maschinenantriebswelle eines Maschinenantriebs und mit einer Stößelantriebsvorrichtung eines Stößelan triebs verbunden ist, wobei die Planetenradgetriebeeinrichtung zur Drehzahlände rung der Stößelantriebsvorrichtung schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenradgetriebeeinrichtung (13) ein erstes und ein zweites schaltbares Planetenradgetriebe (12, 12') aufweist, wobei das erste und das zweite Planeten radgetriebe (12, 12') miteinander gekoppelt sind.

2. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das erste Planetenradgetriebe (12) eine erste Bremseinrich tung (9) aufweist und das zweite Planetenradgetriebe (12') eine zweite Bremsein richtung (10) aufweist, um das erste und das zweite Planetenradgetriebe (12, 12') zu schalten.

3. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste Bremseinrichtung (9) und die zweite Bremseinrich tung (10) unabhängig voneinander betätigbar sind.

4. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 2 oder 3, gekenn zeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung der ersten und zweiten Bremseinrichtung (9, 10) und einer Kupplungseinrichtung (7), wobei die erste und zweite Bremseinrichtung (9, 10) in eine erste Schaltstellung bringbar sind, in der die erste Bremseinrichtung (9) geöffnet und die zweite Bremseinrichtung (10) ge schlossen ist, die erste und zweite Bremseinrichtung (9, 10) in eine zweite Schalt stellung bringbar sind, in der die erste Bremseinrichtung (9) geschlossen und die zweite Bremseinrichtung (10) geöffnet ist, und die erste und zweite Bremsein richtung (9, 10) in eine dritte Schaltstellung bringbar sind, in der die erste und die zweite Bremseinrichtung (9, 10) geschlossen sind und die Kupplungseinrichtung (7) geöffnet ist.

5. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebeeingang des ersten Pla netenradgetriebes (12) und ein erster Getriebeeingang des zweiten Planetenrad getriebes (12') mit der Maschinenantriebswelle (8) verbunden sind, wobei ein erster Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes (12) fest mit einem zweiten Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes (12') verbunden ist und ein Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes (12') mit der Stößelantriebs vorrichtung (11) verbunden ist.

6. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Getriebeeingang des ersten Planetenradgetriebes (12) und der erste Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes (12') fest mit der Maschinenantriebswelle (8) verbunden sind.

7. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes (12') fest mit der Stößelantriebsvorrichtung (11) verbunden ist.

8. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeeingang des ersten Pla netenradgetriebes (12) fest mit einem Sonnenrad (2) des ersten Planetenradge triebes (12) verbunden ist, und der erste Getriebeeingang des zweiten Planeten radgetriebes (12') fest mit einem Sonnenrad (2') des zweiten Planetenradgetrie bes (12') verbunden ist.

9. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sonnenräder (2, 2') des ersten und zweiten Planetenrad getriebes (12, 12') koaxial angeordnet sind.

10. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sonnenräder (2, 2') des ersten und zweiten Planetenrad getriebes (12, 12') auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.

11. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (2) des ersten Pla netenradgetriebes (12) koaxial auf der Maschinenantriebswelle (8) angeordnet ist.

12. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeausgang des zweiten Planetenradgetriebes (12') fest mit einem Planetenträger (5') des zweiten Plane tenradgetriebes (12') verbunden ist.

13. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Getriebeausgang des ersten Planetenradgetriebes (12) fest mit einem Planetenträger (5) des ersten Planetenradgetriebes (12) verbunden ist und der zweite Getriebeeingang des zweiten Planetenradgetriebes (12') fest mit einem Ringrad (4') des zweiten Pla netenradgetriebes (12') verbunden ist.

14. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Bremseinrichtung (10) vorgesehen ist, um das Ringrad (4') des zweiten Planetenradgetriebes (12') fest zu bremsen oder frei zugeben.

15. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Planetenradgetriebe (12) ein Ringrad (4) aufweist, wobei die erste Bremseinrichtung (9) vorgesehen ist, um das Ringrad (4) des ersten Planetenradgetriebes (12) fest zu bremsen oder frei zugeben.

16. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Planetenrad getriebe (12, 12') in einem gemeinsamen Gehäuse (1) aufgenommen sind.

17. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenantrieb als Schwung radantrieb (6) ausgebildet ist.

18. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenantriebswelle eine Kupplungswelle (8) ist, wobei eine schaltbare Kupplungseinrichtung (7) an der Kupplungswelle (8) zum Verbinden/Trennen des Maschinenantriebs und der Pla netenradgetriebeeinrichtung (13) vorgesehen ist.

19. Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach zumindest einem der Ansprü che 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Planeten radgetriebe (12, 12') koaxial zueinander angeordnet sind.

20. Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine, insbesondere eine Umformpresse, nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine Antriebsdrehzahl der Stößelantriebsvorrichtung (11) durch wech selseitiges Schalten des ersten und des zweiten schaltbaren Planetenradgetrie bes (12, 12') gesteuert wird.

21. Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung für eine Umformmaschine nach Anspruch 20, wobei das erste Planetenradgetriebe (12) eine erste Brems einrichtung (9) aufweist und das zweite Planetenradgetriebe (12') eine zweite Bremseinrichtung (10) aufweist, um das erste und das zweite Planetenradgetrie be (12, 12') zu schalten, wo in einer ersten Schaltstellung die erste Bremseinrichtung (9) geöffnet und die zweite Bremsein richtung (10) geschlossen ist, in einer zweiten Schaltstellung die erste Bremsein richtung (9) geschlossen und die zweiten Bremseinrichtung (10) geöffnet ist, und in einer dritten Schaltstellung die erste und die zweite Bremseinrichtung (9, 10) ge schlossen sind und eine Kupplungseinrichtung (7) geöffnet ist.