WO2014191284A1

WO2014191284A1 - Presse und verfahren zum betreiben der presse

Info

Publication number: WO2014191284A1
Application number: PCT/EP2014/060474
Authority: WO
Inventors: Marcus Kosse
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: DE102013105596A1; DE102013105596B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben der Presse (10). Die Presse (10) weist einen Pressenantrieb (15) auf, der wenigstens ein Pleuel (19) antreibt. Am Pleuel (19) ist ein Stößel (12) gelagert. Über den Pressenantrieb (15) kann der Stößel (12) zwischen einem oberen Umkehrpunkt (OT) und einem unteren Umkehrpunkt (UT) gemäß einer ersten Bewegungskennlinie (z1) bewegt werden, die beispielsweise einen kosinusförmigen Verlauf hat. An der Lagerstelle zwischen dem Stößel (12) und dem Pleuel (19) sitzt zur Verbindung ein Pleuelzapfen (20), der einen Exzenter (21) trägt. Über den Exzenter (21) kann bei der Drehung des Pleuelzapfens (20) um eine Drehachse (D) eine Stößelbewegung in Hubrichtung (H) erzeugt werden. Über einen Drehantrieb (30) kann der Pleuelzapfen (20) um seine Drehachse (D) gedreht werden. Der Stößel (12) lässt sich über den Drehantrieb (30) und den Exzenter (21) somit gemäß einer zweiten Bewegungskennlinie (z2) in Hubrichtung (H) bewegen. Durch die Überlagerung der beiden Bewegungskennlinien (z1, z2) ergibt sich eine Stößel-Bewegungskennlinie (z). Der Stößel kann dadurch während der Umformung des Werkstücks zusätzlich gemäß der zweiten Bewegungskennlinie (z2) bewegt werden, um die Kraft bzw. den Druck auf das umgeformte Werkstück zu verändern.

Description

Presse und Verfahren zum Betreiben der Presse

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem von einem Pressenantrieb angetriebenen Pleuel, das mit einem Stößel verbunden ist. Über das Pleuel und den Pressenantrieb wird der Stößel in eine Hubrichtung zwischen einem oberen 0m- kehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt bewegt. Diese Bewegung des Stößels zwischen seinen beiden Umkehrpunkten kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Zeit eine sinus- bzw. kosinusförmige Bewegungskennlinie darstellen.

Es ist grundsätzlich bekannt, Pressen mit einem- zweiten Antrieb auszustatten, um diese Bewegungskennlinie zu modifizieren. Beispielsweise beschreibt DE 10 2006 056 520 A1 eine Presse mit Kurvenkorrektur. Die Presse weist ein Getriebe mit zwei Getriebeeingängen auf. Die beiden Getriebeeingänge sind mit jeweils einer Äntriebsquelle verbunden, so dass eine insgesamt modifizierte bzw. modulierte Antriebsbewegung ausführbar ist. Dadurch lässt sich z.B. die Stößelgeschwindigkeit vor dem Aufsetzen auf das Werkstück kurzzeitig auf Null oder nahe bei Null reduzieren, so dass der Stößel sanft auf das Werkstück aufsetzen kann.

DE 10 2010 060 103 A1 beschreibt eine Ziehpresse mit dynamisch optimierter Blechhaltung. Der Stößel ist über ein Koppelgetriebe oder ein Kurvengetriebe mit einem Servomotor verbunden. Durch das Koppelgetriebe wird eine gleichmäßige Drehbewegung des Servomotors in eine periodische Bewegung zwischen den Umkehrpunkten umgewandelt. Dabei wird eine Bewegung erzeugt, so dass der Stößel den unteren Umkehrpunkt zu wenigstens zwei verschiedenen Zeitpunkten einnimmt. Dies wird durch eine entsprechende Ansteuerung der Servomotoren erreicht .

Bei der aus DE 2 048 109 bekannten Exzenterpresse ist eine Verstellvorrichtung zur Einstellung des Arbeitsabstandes zwischen dem Stößel und dem Pressentisch vorhanden. Hierfür ist ein Versteilmotor über eine Teleskopwelle mit einer Schnecke verbunden. Die Schnecke steht mit einem Schneckenrad einer Exzenterbuchse im Eingriff. Über eine Drehung der Exzenterbuchse kann die Position des Stößels in Hubrichtung beim Einrichten der Presse justiert werden.

WO 2011/144415 A2 offenbart eine Presse, bei der die Bewegungskennlinie des Stößels modifiziert werden kann. Hierfür wird das Pleuel von zwei unabhängigen Antriebsquellen angetrieben. Der Pressenantrieb weist einen äußeren Kurbelantrieb und einen inneren Kurbelantrieb auf. Die Bewegungen der beiden Kurbelantriebe können überlagert auf das Pleuel übertragen werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Presse und ein Verfahren zum Betreiben der Presse zu schaffen, um eine modi- fizierbare Bewegungskennlinie für die Stößelbewegung bei einfachem Aufbau der Presse zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Presse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Presse einen herkömmlichen Pressenantrieb aufweist, um den Stößel entlang einer vorzugsweise sinus- bzw. kosinusförmig von der Zeit abhängigen ersten Bewegungskennlinie zwischen ei- nem oberen Urakehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt in Hubrichtung zu bewegen. Der Stößel ist über einen Pleuelzapfen mit einem vom Pressenantrieb angetriebenen Pleuel verbunden. An dem Pleuelzapfen ist ein Exzenter angeordnet. Der Exzenter kann als separates Bauteil ausgeführt sein, oder durch einen Abschnitt des Pleuelzapfens gebildet sein. Der Pleuelzapfen ist um eine Drehachse antreibbar. Hierzu dient ein Drehantrieb, der beispielsweise durch einen

Elektromotor gebildet sein kann. Der Exzenter ist gegenüber der Drehachse exzentrisch angeordnet. Vorzugsweise ist der Stößel an dem Exzenter gelagert.

Eine Steuereinrichtung der Presse ist vorgesehen, um den Dre^'hantrieb anzusteuern. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den Drehantrieb während des Arbeitshubes des Stößels drehend anzutreiben. Beim Arbeitshub des Stößels vom oberen Umkehrpunkt zum unteren Umkehrpunkt wird zumindest in einem Teilabschnitt des Ärbeitshubes ein Werkstück umgeformt. Die durch den Pressenantrieb vorgegebene erste Bewegungskennlinie wird durch die Drehung des Drehantriebes und mithin die Drehung des Pleuelzapfens modifiziert. Der ersten Bewegungskennlinie wird eine vom Drehantrieb verursachte zweite Bewegungskennline zu einer Stößel- Bewegungskennlinie überlagert. Beim Ausführungsbeispiel folgt der Stößel während einer Drehung des Pleuelzapfens um seine Drehachse einer Stößel-Bewegungskennlinie gemäß einer sin²-Funktion. Dadurch kann ein sozusagen pulsierendes Umformen, beispielsweise ein pulsierendes Tiefziehen, eines Werkstücks erreicht werden. Es ist beispielsweise auch möglich, Rastphasen vorzusehen, in denen die Stößelposition zeitweise unverändert bleibt. Zusaätzlich oder alternativ können Entlastungsphasen vorgesehen sein, während denen sich der Stößel vom unteren Umkehrpunkt entfernt.

Durch einen solchen pulsierenden Umformvorgang kann insbesondere beim Tiefziehen eine schonende Umformung erreicht und die Gefahr des Reißens des Werkstückes reduziert werden. Auch die erreichbare Ziehtiefe (Umformgrad) lässt sich dadurch erhöhen. Dabei ist es wichtig, dass die Rast- und/oder Entlastungsphasen ausreichend kurz sind. Durch zu langes Ruhen oder zu starkes Entlasten kann es vorkommen, dass das Material des Werkstücks während der Rast- bzw. Entlastungsphase zu stark fließt und sich dadurch Falten im Werkstück bilden. Deswegen ist es wichtig, dass die Modifikation der Bewegungskennlinie durch eine überlagerte Bewegung mit Hilfe des Drehantriebes ausreichend schnell abläuft. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass der Drehantrieb einen Exzenter direkt am Pleuelzapfen antreibt. Dadurch können sinusförmige Bewegungen des Stößels mit einer Frequenz von zumindest 25 Hz und vorzugsweise bis ca. 100 Hz erreicht werden. Der Drehantrieb muss lediglich die Last des Stößels bewegen. Das Pleuel und Bestandteile des Pressenantriebes brauchen vom Drehantrieb nicht beschleunigt zu werden. Der Drehantrieb kann daher ausreichend klein und bauraumsparend ausgeführt sein. Er ist vorzugsweise direkt oder über eine Konsole oder ein anderes Haltemittel am Stößel befestigt bzw. gelagert.

Über einen solchen Aufbau kann die vom Pressenantrieb vorgegebene Bewegung des Stößels auf einfache Weise sehr variabel eingestellt werden. Ziehvorgänge oder Umformvor- gänge lassen sich besonders gut an die Umformaufgabe anpassen .

Vorteilhafterweise bewegt die Steuereinrichtung den Drehantrieb und mithin den Exzenter während des Rückhubs des Stößels vom unteren Umkehrpunkt in den oberen Umkehrpunkt in eine Ausgangsdrehstellung, sofern die Ausgangsdrehstellung nicht bereits bei Erreichen des unteren Umkehrpunktes erreicht ist. Dadurch befindet sich der Drehan- trieb in einer vorgegebenen Ausgangsdrehstellung für die Beeinflussung der Bewegungskennlinie beim nächsten Arbeitshub.

Der Drehantrieb kann um seine Drehachse entweder rotierend umlaufend angetrieben oder alternativ in einem vorgegebenen Winkelbereich oszillierend angetrieben werden. Welche Betriebsart gewählt wird, hängt von der Omformaufgabe ab und davon, wie die vom Pressenantrieb vorgegebene Bewegung des Stößels durch den Drehantrieb modifiziert werden soll .

Die Drehachse des Drehantriebes und die Drehachse des Pleuelzapfens liegen vorzugsweise auf einer gemeinsamen Geraden. In der Bewegungskopplung zwischen dem Drehantrieb und dem Pleuelzapfen sind keine gekröpften oder gegenüber der Drehachse des Pleuelzapfens geneigten Verbindungsglieder vorhanden. Die Drehung des Drehantriebes wird vorzugsweise übersetzungsfrei und ohne die Zwischenschaltung von Getriebestufen, Gelenken oder dergleichen direkt auf den Pleuelzapfen übertragen. Alternativ dazu kann auch eine spielarme Getriebestufe zur Kopplung vorhanden sein. Beispielsweise kann eine Antriebswelle des Drehantriebs entlang der Drehachse des Drehantriebs angeordnet und unmittelbar mit dem Rotor des Drehantriebes verbunden sein. Die Antriebswelle ist vorzugsweise starr. Die Antriebswelle ist unmittelbar oder über eine Kupplung drehfest mit dem Pleuelzapfen verbunden.

Insbesondere weisen weder die Kupplung, noch andere Bestandteile der Bewegungskopplung zwischen der Antriebswelle des Drehantriebes und dem Pleuelzapfen Übersetzungen, Getriebestufen, Gelenke, Zahnräder oder ähnliche spielbehaftete Anordnungen auf. Dadurch kann eine spielfreie und übersetzungsfreie Drehkopplung zwischen dem Drehantrieb und dem Pleuelzapfen erreicht werden. Diese Bewegungskopplung ist robust und in der Lage den Stößel sehr schnell zu bewegen .

Über den Drehantrieb können Hubbewegungen des Stößels in Hubrichtung im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 1 mm erreicht werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch Hübe von bis zu 10 mm erreicht werden. Diese Hübe können bei einer Frequenz von 25 bis 100 Hz ausgeführt werden. Diese mittels des Drehantriebes erreichte Frequenz für die Stößelbewegung würde sich dann einstellen, wenn der Drehantrieb rotierend um seine Drehachse betrieben würde.

Zur Koordination der Stößelbewegung, die einerseits vom Pressenantrieb und andererseits vom Drehantrieb verursacht wird, kann ein Mittel, beispielsweise ein Sensor zur Messung oder Bestimmung der Stößelposition vorhanden sein. Ein Sensor kann die Stößelposition entweder direkt messen oder alternativ eine mit der Stößelposition kodierende Größe erfassen. Beispielsweise kann der Sensor der Welle, dem Exzenter oder einem anderen Bestandteil des Pressenantriebs zugeordnet sein. Über den Sensor kann die vom Pressenantrieb vorgegebene Position des Stößels erfasst und die vom Drehantrieb verursachte Bewegung in einem gewünschten Abschnitt des Arbeitshubes veranlasst werden. Der Drehantrieb und der Pressenantrieb können auch über ein anderes Mittel, beispielsweise über einen virtuellen Pressenleitwinkel oder andere Mittel koordiniert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Presse sowie des Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Presse mit einem Pressenantrieb und einem weiteren exzentrischen Antrieb am Stößel-Pleuel-Lager,

Figur 2 eine schematische Detailansicht eines Stößel- Pleuel-Lagers aus Figur 1 sowie dem zugehörigen exzentrischen Antrieb,

Figur 3 einen schematischen, beispielhaften Verlauf einer Stößel-Bewegungskennlinie z abhängig von der Zeit t durch die Überlagerung der Bewegung des Stößels, die einerseits vom Pressenantrieb und andererseits vom Drehantrieb veranlasst wurde,

Figuren 4 und 5 jeweils einen schematischen, beispielhaften Verlauf der einer Stößel-Bewegungskennlinie z abhängig von der Zeit t gemäß jeweils einer anderen durch den Pressenantrieb und den Drehantrieb eingestellten Bewegungskennlinie als in Figur 3 und

Figuren 6 und 7 eine stark schematisierte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Presse mit einem Pressenantrieb, der gegenüber der Presse aus Figur 1 jeweils ein abgewandeltes Pressengetriebe aufweist.

Figur 1 zeigt eine Presse 10 mit einem Pressengestell 11, an dem ein Stößel 12 in einer Hubrichtung H bewegbar geführt gelagert ist. Am Stößel 12 ist ein erstes Werkzeugteil 13 angeordnet. Das erste Werkzeugteil 13 arbeitet mit einem am Pressengestell 11 angeordneten zweiten Werkzeugteil 14 zusammen, um ein Werkstück umzuformen. Das Umformen des Werkstücks kann beispielsweise durch einen Tiefziehpro- zess erfolgen.

Zur Bewegung des Stößels 12 in Hubrichtung H ist ein Pressenantrieb 15 vorhanden. Der Pressenantrieb 15 weist einen am Pressengestell 11 angeordneten Antriebsmotor 16 auf, der eine Hauptwelle 17 antreibt. Der Antriebsmotor 16 ist vorzugsweise von einem Elektromotor gebildet.

An der Hauptwelle 17 ist wenigstens ein Hauptexzenter 18 drehfest angeordnet. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Hauptexzenter an entgegengesetzten Enden der Hauptwelle 17 drehfest befestigt. An dem Hauptex-zenter 18 ist über ein nicht dargestelltes Lager ein Pleuel 19 relativ zum Hauptexzenter 18 drehbar gelagert. An dem jeweils anderen Ende des Pleuels 19 ist ein relativ zum Pleuel 19 drehbarer Pleuelzapfen 20 in einem Pleuellager gelagert. An dem Pleuelzapfen 20 ist ein Exzenter 21 angeordnet. Der Exzenter 21 ist drehfest mit dem Pleuelzapfen 20 verbunden und kann beispielsweise durch einen Axialabschnitt des Pleuelzapfens 20 gebildet sein. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Exzenter 21 innerhalb eines sich gabelförmig Öffnenden Endes 22 des Pleuels 19 angeordnet. Der Pleuelzapfen 20 erstreckt sich entlang seiner Drehachse D in entgegengesetzte Richtungen vom Exzenter 21 weg und ist an zwei Stellen am gabelförmigen Ende 22 auf beiden Seiten des Exzenters 21 am Pleuel 19 gelagert . Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Pressenantrieb 15 somit ein Exzentergetriebe 15a mit dem Hauptexzenter 18 bzw. den Hauptexzentern 18 als Pressengetriebe auf. Alternativ dazu kann auch ein Pressengetriebe mit einer anderen Kinematik eingesetzt werden, was lediglich stark schematisiert in den Figuren 6 und 7 veranschaulicht ist. Das Pressengetriebe kann eine gleichförmig oder ungleichförmig übersetzende Kinematik aufweisen. Beispielsweise kann ein erstes Kniehebelgetriebe 15b gemäß Figur 6 oder ein zweites Kniehebelgetriebe 15c gemäß Figur 7 anstelle des Exzentergetriebes 15a verwendet werden. Während beim ersten Kniehebelgetriebe 15b alle drei Hebel an einem gemeinsamen Kniegelenk angelenkt sind, weist das zweite Kniehebelgetriebe 15c im Unterschied dazu einen mit dem Antriebsmotor 16 verbundenen Dreiecklenker auf, der mit den beiden anderen Hebeln des Kniehebelgetriebes 15c an voneinander beabstandeten Stellen gelenkig verbunden ist.

Der Stößel 12 ist am Exzenter 21 des Pleuelzapfens 20 und bei-spielsgemäß an den beiden Exzentern 21 gelagert. Hierfür sind am Stößel 12 Halter 23 vorhanden, die den jeweils zugeordneten Exzenter 21 umschließen. In Figur 2 ist die Lagerung des Pleuelzapfens 20 im Detail dargestellt. Zur Drehlagerung des Pleuelzapfens 20 sind mehrere Wälzoder Gleitlager vorhanden, die das Pleuellager bilden. Beim Ausführungsbeispiel ist an jeder Lagerstelle um den Pleuelzapfen 20 im gabelförmigen Ende 22 des Pleuels 19 jeweils eine Lagerbuchse 24 vorhanden, so dass sich der Pleuelzapfen 20 gegenüber dem Pleuel 19 um seine Drehachse D frei drehen kann. Zwischen dem Exzenter 21 und dem Halter 23 ist eine weitere Lagerbuchse 24 vorhanden, so dass sich der Exzenter 21 gegenüber dem Halter 23 frei drehen kann.

In Abwandlung zur Darstellung nach Figur 1 kann das sich gabelförmig öffnende Ende auch an dem Halter 23 vor- handen sein, in das das Pleuel 19 eingreift.

Zur Drehung des Pleuelzapfens 20 gemeinsam mit dem Exzenter 21 um die Drehachse D dient ein Drehantrieb 30, der beispielsweise als Elektromotor ausgeführt ist. Der Drehantrieb 30 ist beispielsgemäß über eine Konsole 31 am Stößel 12 angeordnet. Er bewegt sich somit gemeinsam mit dem Stößel 12 in Hubrichtung H. Der Drehantrieb 30 weist eine Antriebswelle 32 auf, die unmittelbar mit dem Rotor des Drehantriebes 30 verbunden ist. Die Antriebswelle 32 ist koaxial zur Drehachse D angeordnet und fluchtet somit mit dem Pleuelzapfen 20. Die Antriebswelle 32 erstreckt sich gerade entlang der Drehachse D und ist starr ausgeführt.

Der Pleuelzapfen 20 ist mit der Antriebswelle 32 drehfest verbunden, beim Ausführungsbeispiel beispielsgemäß über eine Kupplung 33. Die Kupplung 33 kann ein gewisses Bewegungsspiel des Pleuelzapfens 20 gegenüber der Antriebswelle 32 entlang der Drehachse D ermöglichen, was aber nicht erforderlich ist. Es ist auch möglich, dass über die Kupplung 33 eine im Bezug auf alle Freiheitsgrade starre Verbindung hergestellt wird. Insbesondere ist die Bewegungskopplung zwischen der Antriebswelle 32 und dem Pleuelzapfen 20 in Umfangsrichtung um die Drehachse D, also in Drehrichtung, spielfrei. In der Bewegungskopplung zwischen der Antriebswelle und dem Pleuelzapfen sind keine Übersetzungsstufen, Getriebestufen, Zahnradstufen oder Gelenkwellen vorhanden. Dadurch kann zum einen eine spielfreie Bewegungskopplung erreicht werden. Zum anderen können hohe Drehzahlen des Pleuelzapfens um die Drehachse D einfach mit einer robusten Anordnung erreicht werden.

Der Pleuelzapfen 24 kann in Richtung der Drehachse D gegenüber dem Pleuel 19 und/oder dem Halter 23 verschiebbar sein, um Wärmeausdehnungen ausgleichen zu können. Die Presse 10 weist außerdem eine Steuereinrichtung 37 auf, die beim Ausführungsbeispiel sowohl den Antriebsmotor 16 des Pressenantriebs 15, als auch den Drehantrieb 30 ansteuert. Eine Abwandlung hierzu können für die Ansteuerung des Pressenantriebs 15 und des Drehantriebes 30 auch separate Steuereinrichtungen vorhanden sein. Ein Sensor 38 dient dazu, eine Größe zu erfassen, die der Drehstellung des Pre.ssenantriebs 15 bzw. der vom Pressenantrieb 15 verursachten Stößelposition entspricht. Mit Hilfe dieses Sensorsignals kann der Drehantrieb 30 koordiniert mit dem Pressenantrieb 15 angesteuert werden. In Abwandlung hierzu kann der Sensor 38 auch entfallen. Der Drehantrieb 30 kann auch über ein übergeordnetes Mittel, beispielsweise ein Signal, wie etwa ein virtueller Pressenleitwinkel, koordiniert zum Pressenantrieb 15 angesteuert werden. Der Steuereinrichtung 37 wird in diesem Fall ein entsprechend übergeordnetes Signal, z.B. der Pressenleitwinkel, zugeführt.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Betreiben der Presse bzw. deren Funktionsweise anhand der Figuren 3 und 4 erläutert .

Über den Pressenantrieb 15 wird der Stößel 12 zwischen einem oberen Umkehrpunkt OT und einem unteren Umkehrpunkt UT hin -und her bewegt. Die vom Pressenantrieb 15 verursachte erste Bewegungskennlinie zl ist abhängig von der Zeit t in Figur 3 gestrichelt dargestellt. Der zeitliche Verlauf der ersten Bewegungskennlinie zl ist beispielsweise kosi- nusförmig oder sinusförmig.

Während des Arbeitshubes und vorzugsweise während eines Teilabschnitts des Arbeitshubes, insbesondere während des Umformens des Werkstücks, wird durch die Steuereinrichtung 37- der Drehantrieb 30 angesteuert. Der Drehantrieb 30 kann, rotierend um die Drehachse D angetrieben oder auch oszillierend in einem vorgegebenen Winkelbereich angetrieben werden. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen wird von einem rotierenden Antrieb des Drehantriebes 30 ausgegangen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird durch das Drehen des Drehantriebes 30 und mithin des Exzenters 21 eine Stößelbewegung gemäß einer zweiten Bewegungskennlinie z2 veranlasst, deren zeitabhängiger Verlauf schematisch in Figur 3 dargestellt ist. Die Steuereinheit 37 beginnt zu einem ersten Zeitpunkt tl mit dem Antreiben des Drehantriebes 30, beispielsgemäß nachdem der Stößel 12 bzw. das erste Werkzeugteil 13 auf dem Werkstück aufgesetzt hat. Die Steuereinrichtung 37 beendet das Antreiben des Drehan^¬ triebes 30 beispielsgemäß kurz vor erreichen des unteren Umkehrpunktes UT . In Abwandlung zum dargestellten Beispiel könnte der Drehantrieb 30 auch erst dann stillgesetzt werden, wenn der Stößel 12 bzw. das erste Werkzeugteil 13 nicht mehr mit dem Werkstück in Kontakt steht. Dies kann auch wegen elastischer Rückfederungen erst dann der Fall sein, wenn der Stößel 12 nach dem Durchlaufen des unteren Umkehrpunktes UT einen gewissen Abstand zum unteren Umkehrpunkt UT erreicht hat.

Durch die Überlagerung der ersten Bewegungskennlinie z1 und der zweiten Bewegungskennlinie z2 entsteht die Stößel-Bewegungskennlinie z, entlang der sich der Stößel 12 durch die Überlagerung der ersten Bewegungskennlinie z1 und der zweiten Bewegungskennlinie z2 bewegt.

Wie in Figur 3 schematisch veranschaulicht, kann während der Phase des Arbeitshubes vom ersten Zeitpunkt t1 bis zum zweiten Zeitpunkt t2, während der der Drehantrieb 30 angetrieben wird, eine wiederholte Entlastung des Werkstücks erzeugt werden. Es entstehen mehrere und beispielsgemäß vier Entlastungsphasen E, während denen der Stößel 12 sich kurzzeitig wieder vom unteren Umkehrpunkt UT entfernt und daher die Kraft bzw. den Druck vom Werkstück reduziert.

Alternativ hierzu können durch das Antreiben des Drehantriebes 30 auch Rastphasen R hervorgerufen werden, wie sie beispielsgemäß in Figur 4 veranschaulicht sind. Während der Rastphasen R steht der Stößel 12 still. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch das Antreiben des Drehantriebes 30 die Geschwindigkeit des Stößels zu verändern ohne diesen stillzusetzen oder seine Bewegungsrichtung umzukehren, was beispielhaft durch die Tangenten dargestellt ist, die sich unter einem Winkel α, β, γ, δ zu Beginn jeder Entlastungsphase an die Stößel-Bewegungskennlinie z(t) anlegen (Figur 5} . Die Beträge der Winkel α, ß, γ, δ können in den Entlastungsphasen E unterschiedlich groß sein.

Es ist möglich, die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Stößels 12 in jeder Entlastungsphase E separat einzustellen. Auch können in einem weiteren Ausführungsbeispiel Rastphasen R und Entlastungsphasen E kombiniert werden .

Durch die Entlastungsphasen E und/oder die Rastphasen R kann ein höherer Umformgrad eines Werkstücks erreicht und das Reißen des Werkstücks, insbesondere beim Tiefziehen, vermieden werden. Es lässt sich sozusagen ein pulsierendes Umformen bzw. ein Mehrfachanschlag einstellen.

Um. die Entlastung des Werkstücks während der Entlastungsphasen E und/oder der Rastphasen R ausreichend kurz zu halten, muss insbesondere bei hoher Hubzahl der Presse 10 eine ausreichend schnelle bzw. hochfrequente zweite Bewegungskennlinie z2 durch den zusätzlichen Drehantrieb 30 erzeugt werden. Dadurch, dass der Drehantrieb 30 erfindungs- gemäß ohne Zwischenschaltung von Übersetzungsstufen, Getriebestufen, Zahnrädern, Gelenkwellen oder dergleichen direkt und unmittelbar drehend mit dem Exzenter 21 am Halter 23 des Pleuels 12 verbunden ist, lassen sich sehr schnelle Stößelbewegungen einstellen. Bei einem rotierenden Antrieb des Exzenters 21 mit Hilfe des Drehantriebes 30 können bei- spielsgemäß sinusförmige Stößelbewegungen gemäß der zweiten Bewegungskennlinie z2 mit Frequenzen von 25 bis 100 Hz erreicht werden. Durch diese schnellen Zusatzhübe über den exzentrischen Antrieb 30, 21 unmittelbar am Pleuellager zwischen dem Stößel 12 und dem Pleuel 19 ist erfindungsgemäß vermieden, dass das Material des Werkstücks während der Entlastungsphasen E und/oder der Rastphasen R zu stark fließt und dadurch Falten bilden kann. Wegen der schnellen und direkten Bewegung des Stößels 12 können auch hohe Hubzahlen der Presse 10 und daher eine hohe Ausbringung erreicht werden. Über den Drehantrieb 30 muss aufgrund seiner Lage am Stößel 12 lediglich die Last des Stößels 12 bewegt werden. Andere Pressenbestandteile, wie etwa die beiden Pleuel 19 oder Bestandteile des Pressenantriebes 15 müssen an den zusätzlichen Drehantrieb nicht mitbewegt werden.

Über den exzentrischen Antrieb 30, 21 werden über einem bevorzugten Äusführungsbeispiel Hubbewegungen des Stößels 12 im Bereich von zum Beispiel 0,5 mm bis 1 mm oder bis 5 mm ausgeführt. Es ist auch möglich, über den exzentrischen Antrieb 21, 30 Hubbewegungen des Stößels 12 von bis zu 10 mm durchzuführen.

Die Erfindung betrifft eine Presse 10 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Presse 10. Die Presse 10 weist einen Pressenantrieb 15 auf, der wenigstens ein Pleuel 19 antreibt. Am Pleuel 19 ist ein Stößel 12 gelagert. Über den Pressenantrieb 15 kann der Stößel 12 zwischen einem oberen Umkehrpunkt OT und einem unteren Umkehrpunkt UT gemäß einer ersten Bewegungskennlinie z1 bewegt werden, die beispielsweise einen sinus- oder kosinusförmigen Verlauf hat. Am Pleuellager zwischen dem Stößel 12 und dem Pleuel 19 sitzt zur Verbindung ein Pleuelzapfen 20, der einen Exzenter 21 trägt. Über den Exzenter 21 kann bei der Drehung des Pleuelzapfens 20 um eine Drehachse D eine Stößelbewegung in Hubrichtung H erzeugt werden. Über einen Drehantrieb 30 kann der Pleuelzapfen 20 um seine Drehachse D gedreht werden. Der Stößel 12 lässt sich über den Drehantrieb 30 und den Exzenter 21 somit gemäß einer zweiten Bewegungskennlinie z2 in Hubrichtung H bewegen. Durch die Überlagerung der beiden Bewegungskennlinien z1, z2 ergibt sich eine Stößel- Bewegungskennlinie z. Der Stößel 12 kann dadurch während der Umformung des Werkstücks zusätzlich gemäß der zweiten Bewegungskennlinie z2 bewegt werden, um die Kraft bzw. den Druck auf das umgeformte Werkstück zu verändern.

Bezugszeichenliste :

10 Presse

11 Pressengestell

12 Stößel

13 erstes Werkzeugteil

14 zweites Werkzeugteil

15 Pressenantrieb

15a Exzentergetriebe

15b erstes Kniehebelgetriebe

15c zweites Kniehebelgetriebe

16 Antriebsmotor

17 Hauptwelle

18 Hauptexzenter

19 Pleuel

20 Pleuelzapfen

21 Exzenter

22 gabelförmiges Ende des Pleuels

23 Halter

24 Lagerbuchse

30 Drehantrieb

31 Konsole

32 Antriebswelle

33 Kupplung

37 Steuereinrichtung

38 Sensor α, β,γ,δ Winkel

E Entlastungsphase

H Hubrichtung

R Rastphase

T Zeit t1 erster Zeitpunkt

t2 zweiter Zeitpunkt z1 erste Bewegungskennlinie z2 zweite Bewegungskennlinie z Stößel-Bewegungskennlinie

Claims

Patentansprüche : 1. Presse (10) mit einem von einem Pressenantrieb (15) angetriebenen Pleuel (19) , mit einem Stößel (12), der an einem Pleuelzapfen (20) gelagert ist und über den Pleuelzapfen (-20) mit dem Pleuel (19) verbunden ist, wobei der Pressenantrieb (15) den Stößel (12) zwischen einem oberen Umkehrpunkt (OT) und einem unteren Umkehrpunkt (UT) in einer Hubrichtung (H) bewegt, mit einem auf dem Pleuelzapfen (20) angeordneten Exzenter (21) , und mit einem den Pleuelzapfen (20) um eine Drehachse (D) antreibenden Drehantrieb (30) , mit einer Steuereinrichtung (37) zur Steuerung des Drehantriebes (30) , die dazu eingerichtet ist, den Drehantrieb (30) während des durch den Pressenantrieb (15) bewirkten Arbeitshubes vom oberen Umkehrpunkt (OT) zum unteren Umkehrpunkt (UT) anzutreiben, um die Stößel-Bewegungskennlinie (z) des Stößels (12) während des Umformens eines Werkstückes zu verändern.

2. Presse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (37) den Drehantrieb (30) bei dem Rückhub des Stößels (12) vom unteren Umkehrpunkt (UT) in den oberen Umkehrpunkt (OT) in eine Ausgangsdrehstellung bewegt.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (37) den Drehantrieb (30) um seine Drehachse (D) rotierend antreibt.

4. Pr.esse nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (37) den Drehantrieb (30) um seine Drehachse (D) in einem vorgegebenen Winkelbereich oszillierend antreibt .

5. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (12) an dem Exzenter (21) des Pleuelzapfens (20) gelagert ist.

6. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (30) am Stößel (12) gelagert ist.

7. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (D) des Drehantriebs (30) und die Drehachse (D) des Pleuelzapfens (20) auf einer gemeinsamen Geraden liegen.

8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (30) eine Antriebswelle (32) aufweist, die über eine Kupplung (33) drehfest mit dem Pleuelzapfen (20) verbunden ist.

9. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (30) eine Antriebswelle (32) aufweist, die unmittelbar mit dem Rotor des Drehantrieb (30) verbunden ist.

10. Presse nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (32) starr ist.

11. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (38) zur Bestimmung der Stößelposition vorhanden ist.

12. Verfahren zum Betreiben einer Presse (10) , mit einem Stößel (12) , der an einem Pleuelzapfen (20) gelagert ist und über den Pleuelzapfen (20) mit dem Pleuel (19) verbunden ist, mit einem das Pleuel (19) antreibenden Pressenantrieb (15) mit einem auf dem Pleuelzapfen (19) angeordneten Exzenter (21) , mit einem den Pleuelzapfen (20} um eine Drehachse (D) antreibenden Drehantrieb (30), und mit einer Steuereinrichtung (37) zur Steuerung des Drehantriebes (30), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Bewegen des Stößels (12) zwischen einem oberen Umkehrpunkt (OT) und einem unteren Umkehrpunkt (UT) in einer Hubrichtung (H) durch den Pressenantrieb (15) ,

- Antreiben des Drehantriebs (30) während des durch den Pressenantrieb (15) bewirkten Arbeitshubes vom oberen Umkehrpunkt (OT) zum unteren Umkehrpunkt (UT) , um die Bewegungskennlinie (z) des Stößels (12) während des Umformens eines Werkstückes zu verändern.

13. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (12) während seines Arbeitshubes vom oberen Umkehrpunkt (OT) zum unteren Umkehrpunkt (UT) wenigstens eine Rastphase (R) aufweist, während der der Stößel (12) stillsteht.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (12) während seines Arbeitshubes vom oberen Umkehrpunkt (OT) zum unteren Umkehrpunkt (UT) wenigstens eine Entlastungsphase (E) aufweist, während der er sich vom unteren Umkehrpunkt (UT) entfernt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Drehantrieb (30) erzeugte Bewegungskennlinie (z2) zumindest eine Frequenz von 25 Hz aufweist.