EP1281508A2 - Presse und Verfahren zum Betreiben der Presse - Google Patents

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EP1281508A2
EP1281508A2 EP02015334A EP02015334A EP1281508A2 EP 1281508 A2 EP1281508 A2 EP 1281508A2 EP 02015334 A EP02015334 A EP 02015334A EP 02015334 A EP02015334 A EP 02015334A EP 1281508 A2 EP1281508 A2 EP 1281508A2
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EP
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press
eccentric
electric motor
eccentric shaft
rotary drive
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Withdrawn
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EP02015334A
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French (fr)
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Anton Bauch
Wilfried Markeli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komage Gellner Maschinenfabrik KG
Original Assignee
Komage Gellner Maschinenfabrik KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements

Definitions

  • the invention relates to a press with a controllable stroke-time profile for the production of molded parts from a fine-grained mass. It also relates to a method for operating the press.
  • the stroke-time profile of the hydraulic presses of the aforementioned type which directly generate the press stroke can be controlled practically as desired by appropriately controlling the flow quantity of the hydraulic fluid supplied. This means, for example, that idle travel paths outside the die can be traversed faster, delays in pressing for ventilation can be set up and more.
  • the stroke is derived from a rotating eccentric shaft via connecting rods.
  • the rotary drive of the eccentric shaft regularly consists of an electric motor with a flywheel and a gear.
  • the main advantages of the eccentric press are a quick work sequence and an inherently favorable force-displacement curve during the stroke insofar as the greatest force is generated at the end of the press stroke.
  • the motor can run smoothly and can therefore be supported by the flywheel.
  • the invention has for its object a faster working press of the beginning to create the kind mentioned.
  • this purpose is achieved in that an eccentric press with a an electric motor having a rotary drive is provided, the angular velocity is changeable during a press cycle.
  • An electric motor with a correspondingly strong torque can be used, whose angular velocity can be changed in one revolution, preferably to towards the negative range, i.e. standstills and even sternage steps are possible.
  • a stepper motor and a servomotor are particularly suitable.
  • an asynchronous motor can also be used, which has a controllable one Coupling is connected to the eccentric shaft.
  • the asynchronous motor runs continuously and is coupled and uncoupled so that the angular speed of the drive between one fixed value and zero is changeable.
  • the clutch is equipped with a brake be combined in the manner of a brake motor, which can also be used in this respect.
  • two asynchronous motors arranged at the two ends of the eccentric shaft with each other Reverse direction can also the angular speed of this rotary drive switch to the negative range.
  • the method according to the invention accordingly consists in operating the eccentric press in the way that the angular speed of the rotary drive changes during a press cycle becomes.
  • the angular velocity is changed in the form of change of direction, the entire movement of the electric motor and the eccentric shaft as a reciprocating pivoting movement performed; the swept angle is preferably less than 180 °.
  • FIG. 1 shows a press frame 1 with a base part 2, two from the base part 2 upwardly extending columns 3 and a cross member connecting their upper ends 4th
  • the columns 3 consist of sleeves 5 surrounded on a lower section of their length, opposite to them at their ends sealed by bellows 6, not visible Drawbars.
  • the base part 2 designed to form a closed housing is shown open in FIG. 1.
  • An externally attached to the base part 2 only schematically represented electric motor 10 projects with its output shaft 11 into the housing and through the hollow right eccentric 8 into the eccentric shaft 7 driven thereby, a second electric motor could, preferably offset at an angle, on the other Side of the base part 2 be attached.
  • the base part 2 receives a hydraulic lifting cylinder 12. Its piston rod 13 emerges in the middle between the columns 3 at the top from the base part 2 as a short stamp, who carries a clutch plate 14.
  • An annular, rigid lower punch support 15 also rises on the base part.
  • the mounting frame 16 comprises a plate 35 guided on the rods 24 and displaceable by means of a hydraulic cylinder 34 supported on the coupling plate 14.
  • the pressing stroke is carried out by the upper punch 17 against the lower punch 18 fixed in the present example by lowering the cross part 4 by means of the tie rods.
  • the holding plate 28 slides with the guide sleeves 29 on the rods 27.
  • the lifting cylinder 12 also serves to move the die 19 downward during the pressing process (and later for pulling the die off the finished molding).
  • the rods 24 slide in the lower punch receptacle 21 and in turn the rods 27 in the guide sleeves 29, provided that the upper punch 17 does not move.
  • the dome 36 can be moved without movement by its hydraulic cylinder 34 at the same time as the die 19, but also, independently of it, by the hydraulic cylinder 34.
  • Materials to be processed are in particular powdery starting materials for sintered materials, such as sintered iron, hard metal, oxide, carbide and silicate ceramics, but also for example Plastics.
  • the electric motor 10 for example a stepper motor, is controlled by a control device 37, which has an adjustable process control.
  • Fig. 3 shows a first stroke-time curve possible with the new drive on an eccentric press.
  • the rotation is accelerated in a first section 41, in a second section 42 delayed, etc.
  • Bottom dead center 43 is reached later.
  • the curve sections to bottom dead center 43 are straight.
  • the eccentric pivots with an otherwise uniform movement at an angle of 180 ° there and back.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Um eine schneller als hydraulische Pressen arbeitende Presse, aber gleichfalls mit einem steuerbaren Hub-Zeit-Verlauf, für die Herstellung von Formteilen aus einer fein körnigen Masse zu schaffen, wird eine Exzenterpresse mit einem einen Elektromotor aufweisenden Drehantrieb versehen, dessen Winkelgeschwindigkeit während eines Preßzyklus' veränderbar ist.
Damit wird auf die Vorteile des Gleichlaufs und der Schwungmasse und vorzugsweise auch des Getriebes bei einer Exzenterpresse verzichtet. Dennoch bleibt eine schnelle Arbeitsfolge. zum Teil hier auf andere Weise, erhalten.
Es kann ein Elektromotor mit einem entsprechend starken Drehmoment eingesetzt werden, dessen Winkelgeschwindigkeit auf einer Umdrehung geändert werden kann, vorzugweise bis hin in den negativen Bereich, d.h. auch Stillstände und sogar Pilgerschritte sind möglich. Geeignet sind insoweit insbesondere ein Schrittmotor und ein Servomotor.
Die gesamte Bewegung des Elektromotors und der Exzenterwelle kann als eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausgeführt werden; der dabei überstrichene Winkel beträgt vorzugsweise weniger als 180°.
Damit können aus dem Umlaufwinkel der Exzenterwelle günstige Bereiche herausgeschnitten werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse mit einem steuerbaren Hub-Zeit-Verlauf für die Herstellung von Formteilen aus einer feinkörnigen Masse.
Sie betrifft femer ein Verfahren zum Betreiben der Presse.
Der Hub-Zeit-Verlauf der den Presshub unmittelbar erzeugenden hydraulischen Pressen der vorgenannten Art kann praktisch beliebig gesteuert werden durch entsprechende Steuerung der Strömungsmenge der zugeführten Hydraulikflüssigkeit. Damit lassen sich z.B. Leerhubwege außerhalb der Matrize schneller durchfahren, Verzögerungen der Pressung zur Entlüftung einrichten und anderes mehr.
In Exzenterpressen wird der Hub aus einer rotierenden Exzenterwelle über Pleuel hergeleitet. Der Drehantrieb der Exzenterwelle besteht regelmäßig aus einem Elektromotor mit einer Schwungmasse und einem Getriebe. Vorteile der Exzenterpresse sind in der Hauptsache eine schnelle Arbeitsfolge und ein von vomherein günstiger Kraft-Weg-Verlauf beim Hub insofern, als gerade am Ende des Preßhubes die größte Kraft erzeugt wird. Dabei kann der Motor gleichmäßig durchlaufen und infolgedessen durch die Schwungmasse unterstützt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schneller arbeitende Presse der eingangs genannten Art zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erfüllt, dass eine Exzenterpresse mit einem einen Elektromotor aufweisenden Drehantrieb versehen ist, dessen Winkelgeschwindigkeit während eines Preßzyklus' veränderbar ist.
Damit wird auf die Vorteile des Gleichlaufs und der Schwungmasse und vorzugsweise auch des Getriebes bei einer Exzenterpresse verzichtet. Dennoch bleibt eine schnelle Arbeitsfolge, zum Teil hier auf andere Weise, erhalten.
Es kann ein Elektromotor mit einem entsprechend starken Drehmoment eingesetzt werden, dessen Winkelgeschwindigkeit auf einer Umdrehung geändert werden kann, vorzugweise bis hin in den negativen Bereich, d.h. auch Stillstände und sogar Pilgerschritte sind möglich. Geeignet sind insoweit insbesondere ein Schrittmotor und ein Servomotor.
Stattdessen kann auch ein Asynchronmotor eingesetzt werden, der über eine steuerbare Kupplung mit der Exzenterwelle verbünden ist. Der Asynchronmotor läuft ununterbrochen und wird an- und abgekuppelt, so dass die Winkelgeschwindigkeit des Antriebs zwischen einem festen Wert und null veränderbar ist. In der Regel wird dafür die Kupplung mit einer Bremse kombiniert sein nach Art eines Bremsmotors, der insofern ebenfalls eingesetzt werden kann. Mit zwei an den beiden Enden der Exzenterwelle angeordneten Asynchronmotoren mit zueinander umgekehrter Laufrichtung kann auch die Winkelgeschwindigkeit dieses Drehantriebs in den negativen Bereich wechseln.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht demgemäß in einem Betrieb der Exzenterpresse in der Weise, dass die Winkelgeschwindigkeit des Drehantriebs während eines Preßzyklus' verändert wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Winkelgeschwindigkeit in Form von Richtungsänderung verändert wird, wird die gesamte Bewegung des Elektromotors und der Exzenterwelle als eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausgeführt; der dabei überstrichene Winkel beträgt vorzugsweise weniger als 180°.
Damit können aus dem Umlaufwinkel der Exzenterwelle günstige Bereiche herausgeschnitten werden. Beispielsweise wird ein bis zu dem Totpunkt, der das Ende des Presshubes darstellt, gehender Bereich genutzt und ein an den anderen Totpunkt anschließender Bereich, in dem kein Hub benötigt wird und überdies die Hubbewegung unnötig langsam ist, zeitsparend weggeschnitten.
Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.
  • Fig. 1 zeigt eine Exzenterpresse in Ansicht,
  • Fig. 2 bis 6 zeigen Hub-Zeit-Diagramme als Beispiele der Betriebsweise der Exzenterpresse.
  • In Fig. 1 ist ein Pressengestell 1 zu erkennen mit einem Basisteil 2, zwei von dem Basisteil 2 aus nach oben sich erstreckenden Säulen 3 und einem deren obere Enden verbindenden Querteil 4.
    Die Säulen 3 bestehen aus auf einem unteren Abschnitt ihrer Länge von Hülsen 5 umgebenen, diesen gegenüber an ihren Enden durch Bälge 6 abgedichteten, nicht sichtbaren Zugstangen.
    Das zu einem geschlossenen Gehäuse ausgestaltete Basisteil 2 ist in Fig. 1 offen dargestellt. Man erkennt darin eine bei 40 gelagerte Exzenterwelle 7 mit zwei Exzentern 8 und zwei Pleueln 9, die mit den erwähnten Zugstangen verbunden sind.
    Ein außen an dem Basisteil 2 angesetzter, nur schematisch dargestellter Elektromotor 10 ragt mit seiner Abtriebswelle 11 in das Gehäuse und durch das hohle rechte Exzenter 8 hindurch in die, hierdurch angetriebene, Exzenterwelle 7. Ein zweiter Elektromotor könnte, vorzugsweise winkelversetzt, gegenüber auf der anderen Seite des Basisteils 2 angesetzt sein.
    Ferner nimmt das Basisteil 2 einen hydraulischen Hubzylinder 12 auf. Dessen Kolbenstange 13 tritt in der Mitte zwischen den Säulen 3 oben aus dem Basisteil 2 als ein kurzer Stempel heraus, der eine Kupplungsplatte 14 trägt.
    Auf dem Basisteil erhebt sich ferner eine ringförmige, starre Unterstempelabstützung 15.
    In das Pressengestell 1 ist ein, meist "Adapter" genannter, Einbaurahmen 16 eingesetzt, an dem die verschiedenen Teile einer Pressform angebracht sind. Der Einbaurahmen 16 erlaubt dabei die Bewegung eines Oberstempels 17 der Pressform und einer diesen sowie einen Unterstempel 18 umfassenden Matrize 19 gegenüber dem, feststehenden, Unterstempel 18 der Pressform:
  • Eine auf der Unterstempelabstützung 15 abgestützte und mit einer Spannvorrichtung 20 gehaltene Unterstempelaufnahme 21 des Einbaurahmens 16 ist fest in dem Pressengestell 1 angebracht. Diese dient zugleich als Führung für vier oben durch einen die Matrize 19 aufnehmenden Matrizentisch 23 starr verbundene Stangen 24; unten sind je zwei der Stangen 24 durch Füße 25 verbunden.
  • Die Füße 25 sind auf der erwähnten Kupplungsplatte 14 abgestützt und durch klemmende Kupplungsstücke 26 auch zugfest mit dieser verbunden.
    Der Matrizentisch 23 trägt vier Stangen 27, die in an einer Halteplatte 28 angeordneten Führungshülsen 29 verschieblich stecken. An der Unterseite der Halteplatte 28 ist der Oberstempel 17 der Pressform befestigt.
    Die Halteplatte 28 ist ihrerseits mittels klemmender Kupplungsstücke 30 an einem Distanzstück 31 gehalten, das wiederum an einem hier nicht näher beschriebenen, mittels eines Stelltriebs 32 gegenüber dem Querteil 4 höhenverstellbaren Teil 33 des Pressengestells 1 befestigt ist.
    Schließlich umfasst der Einbaurahmen 16 eine auf den Stangen 24 geführte, mittels eines auf der Kupplungsplatte 14 abgestützten Hydraulikzylinders 34 verschiebbare Platte 35. Auf dieser ist ein die Unterstempelaufnahme 21 und den Unterstempel 18 durchstoßender Dorn 36 angeordnet.
    Der Presshub wird vom Oberstempel 17 gegen den im im vorliegenden Beispiel feststehenden Unterstempel 18 ausgeführt durch Absenken des Querteils 4 mittels der Zugstangen. Dabei gleitet die Halteplatte 28 mit den Führungshülsen 29 auf den Stangen 27.
    Der Hubzylinder 12 dient der Verschiebung der Matrize 19 beim Pressvorgang gleichfalls nach unten (und später zum Abziehen der Matrize von dem fertigen Formling). Dabei gleiten die Stangen 24 in der Unterstempelaufnahme 21 und wiederum die Stangen 27 in den Führungshülsen 29, sofern der Oberstempel 17 nicht mitgeht.
    Der Dom 36 kann ohne Bewegung durch seinen Hydraulikzylinder 34 zugleich mit der Matrize 19 verschoben werden, durch den Hydraulikzylinder 34 aber, auch gleichzeitig, außerdem unabhängig.
    Zu verarbeitende Materialien sind insbesondere pulverförmige Ausgangsstoffe für Sinterwerkstoffe, wie Sintereisen, Hartmetall, Oxid-, Karbid- und Silikatkeramik, aber auch beispielsweise Kunststoffe.
    Der Elektromotor 10, beispielsweise ein Schrittmotor, wird gesteuert durch ein Steuergerät 37, das eine einstellbare Prozesssteuerung aufweist.
    Fig. 3 zeigt eine erste mit dem neuen Antrieb an einer Exzenterpresse mögliche Hub-Zeit-Kurve. Im Vergleich mit der in Fig. 2 dargestellten bei gleichmäßiger Drehung vorhandenen Sinuskurve ist die Drehung in einem ersten Abschnitt 41 beschleunigt, in einem zweiten Abschnitt 42 verzögert usw.. Der untere Totpunkt 43 wird erst später erreicht. Die Kurvenabschnitte bis zum unteren Totpunkt 43 sind gerade.
    Im Falle der Fig. 4 führt das Exzenter eine Pendelbewegung aus. Auf einem Abschnitt 44 steht das Exzenter still, dann geht seine Bewegung zurück. Am oberen Totpunkt 44 geht die Drehung gleichmäßig weiter, der Kurvenverlauf ist dort der gleiche wie in Fig. 2.
    Nach Fig. 5 läuft das Exzenter um, aber mit zwischengeschalteten Rückbewegungen.
    Nach Fig. 6 schwenkt das Exzenter, mit sonst gleichmäßiger Bewegung, auf einem Winkel von 180° hin und zurück.

    Claims (8)

    1. Presse mit einem steuerbaren Hub-Zeit-Verlauf für die Herstellung von Formteilen aus einer feinkömigen Masse,
      dadurch gekennzeichnet, dass eine Exzenterpresse mit einem einen Elektromotor (10) aufweisenden Drehantrieb versehen ist, dessen Winkelgeschwindigkeit während eines Preßzyklus' veränderbar ist.
    2. Presse nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb aus einem Schrittmotor, einem Servomotor oder einem über eine steuerbare Kupplung mit der Exzenterwelle verbundenen Asynchronmotor besteht.
    3. Presse nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektromotoren an den beiden Enden der Exzenterwelle vorgesehen sind, vorzugsweise winkelversetzt.
    4. Presse nach den Ansprüchen 2 und 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass zwei Asynchronmotoren mit zueinander umgekehrter Laufrichtung vorgesehen sind.
    5. Verfahren zum Betreiben einer Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit des Drehantriebs während eines Preßzyklus' verändert wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit in Form von Richtungsänderung verändert wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Bewegung des Exzenters als eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausgeführt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Schwenkbewegung überstrichene Winkel weniger als 180° beträgt.
    EP02015334A 2001-08-02 2002-07-10 Presse und Verfahren zum Betreiben der Presse Withdrawn EP1281508A3 (de)

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    DE2001138664 DE10138664A1 (de) 2001-08-02 2001-08-02 Presse und Verfahren zum Betreiben der Presse
    DE10138664 2001-08-02

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    Publication Number Publication Date
    EP1281508A2 true EP1281508A2 (de) 2003-02-05
    EP1281508A3 EP1281508A3 (de) 2003-03-19

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    Also Published As

    Publication number Publication date
    EP1281508A3 (de) 2003-03-19
    DE10138664A1 (de) 2003-02-20

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