Schneid- und Umformpresse mit hydro-mechanischem Gelenkantrieb

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Schneid- und Umform­presse mit hydro-mechanischem Gelenkhebelantrieb, bei der der Antriebszylinder (3) für den Stößel (2) durch eine im Ständer (1) zwischen seitlichen Führungen (12) angeordnete, über eine mit diesen durch Gewindespindeln (4) oder sonstige höhenver­stellbare Mittel verbundene Brückenkonstruktion (5) getragen ist.
Die Brückenkonstruktion (5) bildet die Verbindung zwischen den beidseitig symmetrisch zur Pressenmitte gerichteten Lagerachsen (6) und die Mittenführung (7) für die Kolbenstange (3.1), die durch den Gelenk­punkt (10.4) abgegrenzt ist.
Die beiden Lagerachsen (6) mit weiteren anschlies­senden Gelenkpunkten (8 und 9) bilden ein in sich starres verschwenkbares Dreieck (10), dessen zur Mitte des Stößels (2) gerichteter Gelenkpunkt (9) jeweils über mindestens zwei gekoppelte Antriebshebelteile (10.1 und 10.2) zu den beiden, in Kurven 7.1 ange­ordneten Gelenkpunkten (10.3) führen, die ihrerseits dem in der Mittenführung (7) beweglichen Gelenk­punkt (10.4) verbunden sind.
Die Führungskurven (7.1) setzen im unteren Bereich die nicht notwendige aber vorhandene Kraft in Geschwindigkeit um.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schneid- und Umform­presse mit hydro-mechanischem Gelenkhebelantrieb, bei der der Antriebszylinder für den Stößel durch eine im Ständer zwischen seitlichen Führungen ange­ordnete, über eine mit diesen durch Gewindespindeln oder sonstige höhenverstellbare Mittel verbundene Brückenkonstruktion getragen und diese innerhalb des Bereiches des Freiraumes des rahmenförmigen Ständers einstellbar ist.

[0002] Durch die deutsche Patentschrift 29 25 416 wurde eine als Differenzweg-Presse eingeführte Kniehebel-­Blechschneidepresse mit zwischen zwei - mit ihren Kniegelenken zur Pressenmitte hin ausknickenden und zu dieser symmetrisch gleichen - Kniehebelsystemen angeordnetem Druckmittelzylinderantrieb, dessen Kolben mit dem Ende seiner Kolbenstange am pressenmittigen Verbindungsgelenk zweier Lenker angreift, die andern­ends an den Kniehebelsystemen angelenkt sind, wobei das Verbindungsgelenk mit Hilfe des Pressenstößels eine Führung quer zur Kolbenstangenrichtung besitzt, bekannt, deren Kriterium die Abstützung des Druck­mittelzylinderantriebes am Pressenstößel ist, wobei nach einem weiteren Anspruch der Stößel als Rahmen ausgebildet ist.

[0003] Als maßgeblicher Stand der Technik wurden die US-PS 20 37 811 und die GB-PS 8 04 352 genannt. Nach diesen Schriften bestimmt sich der Hubweg des Stößels durch den Hub des feststehenden, am Gestell fixierten Antriebszylinder,
und durch das aus dem Kniehebeltrieb und der Art der Lenker resultierende Übersetzungsver­hältnis in bekannter Weise.

[0004] Die von dem Anmelder vor etwa 10 Jahren eingeleitete Entwicklung der Diffenrenzweg-Presse hat sich, gemäß den beiliegenden, am Schluß der Beschreibung aufgelisteten Veröffentlichungen, in dem erwarteten Umfang bestens bewährt.

[0005] Die Beobachtungen und insbesondere die intensiven Untersuchungen von mehr als 100 gebauten Differenz­wegpressen, die sich in den verschiedensten Umform­techniken ausgezeichnet haben, geben jedoch Anlaß, daß,neben den außer Zweifel stehenden wesentlichen Vorteilen gegenüber den klassischen Pressensystem, im Interessen einer weiteren Verbreiterung der Markt­chancen, einige gravierende, in das System ein­greifende Änderungen sinnvoll erscheinen.

[0006] Im einzelnen wurden folgende Betrachtungen ange­stellt:

a) Stößelgeschwindigkeit

[0007] Es hat sich bei den Untersuchungen herausgestellt, daß die Differenzwegpresse eine hohe Leerlaufge­schwindigkeit und eine sehr langsame Verformungs­geschwindigkeit ausweist.

[0008] Die sich hieraus ergebenen Vorteile wurden in den genannten Veröffentlichungen beschrieben, je­doch konnte auch durch interne Untersuchungen und festgehaltene Erfahrungen vor Ort festgestellt werden, daß die in der Differenzwegpresse erreichte 8 - 10fache Verzögerung, im Vergleich zu einer Ex­zenterpresse, ausgesprochen gute Ergebnisse bringt, daß aber umgekehrt eine Verzögerung über diese Länge nicht notwendig ist.
Eine Verformung über den 5-fachen Bereich der Ex­zenterpresse bringt letztlich denselben Effekt und bietet eine kürzere Taktfolge.

[0009] Darüberhinaus hat sich ebenfalls gezeigt, daß die hohe Leerlaufgeschwindigkeit, insbesondere beim Rückhub, wegen des sehr langen Bremsweges des Stößels im oberen Totpunkt keine weitere Hubzahlsteigerung zuläßt, d.h. daß die Differenzwegpresse etwa 10 bis 20% unter der Hubleistung einer Exzenterpresse liegt. Hinzu kommt noch ein weiteres Handicap im Falle der Automatisierung der Presse, da zu wenig Zeit für die Automationsgeräte zur Verfügung steht und die Presse aus diesem Grund insgesamt langsamer wird, weil sie immer auf den Ablauf dieser in der Regel zwangsfolge­gesteuerten Geräte warten muß.
Andererseits treten bereits bei einer Verfünffachung des Umformbereiches der Exzenterpresse die signifi­kanten Vorteile der Differenzwegpresse klar hervor. Der Vergleich des Geschwindigkeitsverlaufes der Exzenterpresse, der Differenzwegpresse und der angestrebten erfindungsgemäßen Presse bestätigt dies eindeutig ( Figur 4).

b) Kraftverlauf im Abstand vom unteren Totpunkt

[0010] Es hat sich gezeigt, daß die Differenzweg­presse mit der gleichen Leistungsangabe wie eine vergleichbare Exzenterpresse ein viel höheres Arbeitsvermögen hat, weil sie ja nicht mit Schwung­energie arbeitet.
Ihr Druckkraftverlauf im unteren Totpunktbereich liegt - je nach Fabrikat - meist über dem einer Exzenterpresse, jedoch ist die Kurve schneller ab­nehmend im Abstand vom unteren Totpunkt als bei einer Exzenterpresse.

[0011] Aus diesem Grund sollte bei der angestrebten Neu­entwicklung auch der Kurvenverlauf des Druckes im Abstand vom unteren Totpunkt angehoben werden, wobei Änderungen des Systems nicht vermeidbar sind.

[0012] In diesem Zusammenhang muß man festhalten, daß die Differenzwegpresse aus der Überlegung geboren wurde, daß der Hydraulikzylinder den Hub des Stößels mitmacht, wobei es zu einer etwa 25%igen Energieeinsparung kommt.

[0013] Es hat sich jedoch gezeigt, daß der große Vor­teil bei außermittiger Belastung dieser Presse aufgrund des Abstandes zwischen Stößelunter­kante, dem Aufhängepunkt und der Zylinderbefesti­gung zu erheblichen Kippbewegungen des Hydraulik­zylinders führen kann, die in vielen Fällen zum Bruch der Kolbenstange bzw. der Kolbenstangenbe­festigung führen, denn das Mittelstück ist noch­mals separat im Ständer geführt, so daß Spannungen in diesem Bereich bei außermittiger Belastung nicht immer aufnehmbar sind.

[0014] Auch bei Einsatz der Differenzwegpresse als Präge­presse wurden im Vergleich zu einer Spindelpresse 30fache Gesenkstandzeiten erreicht, wobei aller­dings eine große Lagerdimensionierung erforderlich ist.
Eine Vergrößerung dieser Lager ist jedoch schon aus Raumgründen bei Differenzwegpressen nicht möglich.

[0015] Aus diesen Überlegungen heraus resultiert die Auf­gabenstellung, eine Presse nach der eingangs be­schriebenen Art zu nennen, deren Geschwindigkeits­aufzeichnung eine langsamerere Leerlaufgeschwindig­keit, ein besseres und exakteres Bremsvermögen und damit eine bessere Steuerbarkeit und eine Hubzahl­steigerung ermöglicht, wobei das Druckübersetzungs­verhältnis entsprechend dem der Differenzwegpresse so gewählt ist, daß der Hub des Antriebszylinders wesent­lich größer als der Hub des Stößels ist.

[0016] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor,
daß die Brückenkonstruktion die Verbindung zwischen den beidseitig symmetrisch zur Pressen­mitte gerichtet angeordneten Lagerachsen bildet und die Mittenführung für die Kolbenstange, einschließlich deren Begrenzung durch den Gelenk­punkt, den Antriebszylinder aufnimmt,
daß die beiden Lagerachsen mit weiteren an­schließenden Gelenkpunkten ein in sich starres verschwenkbares Dreieck bilden,dessen zur Mitte des Stößels gerichteter Gelenkpunkt jeweils über mindestens zwei gekoppelte Antriebshebelteile zum Gelenkpunkt führt, die mit dem in Richtung der Mittenführung beweglichen Gelenkpunkten ver­bunden sind, und
daß die beidseitig nachgeordneten Gelenkpunkte im unteren Bereich der Mittenführung beidseitig in eine separate Kurve überführen und die Gelenk­punkte des Dreiecks durch ein fortsetzendes Hebel­teil mit dem Stößel verbunden sind.

[0017] Durch die Festanordnung des Hubzylinders an einer die Aufhängelager und die Mittenführung für die Kolbenstange aufnehmenden Brückenkonstruktion, die in ihrer höheneinstellbaren Lage zum Maschinen­ständer in einem weiten Bereich die erforderliche Einbauhöhe für das Werkzeug berücksichtigt, ist ein weiter Anwendungsbereich der Presse gegeben, wobei die einstellbare Festverbindung zwischen Ständer und Stößel eine Kippbeanspruchung des Antriebszylinders bzw. seiner Kolbenstange von vornherein ausschließt, so daß eine Gefährdung des Systems nicht mehr gegeben ist.

[0018] Die im weiteren vorgesehene schwenkbare Ver­bindung der beiden Gelenkpunkte zu einem starren verschwenkbaren Dreieck vereinfacht nicht nur, sondern sie unterstützt die Präzision der Führung, wobei die Mittenführung sich in zwei Kurven mit U-förmigem Querschnitt verteilt. Durch die sich ver­zweigende U-förmige Kurvenführung für die beidseitigen Gelenkpunkte eines geteilten Lenkers - insbesondere bei dessen drehbarer Rollenausbildung - erhöht sich die Sicherheit der Führung und reduzieren sich die Rei­bungsverluste, so daß der Druck entsprechend der Übersetzung der Antriebsteile in den Stößel geführt werden kann.
Der zur Pressenmitte gerichtete Gelenkpunkt des Dreieckes führt zu einer idealeren, gleichmäßigeren Bewegung der Zylinderkolbenstange als die bei Differenzwegpressen vorgesehenen Verbindungen.
Die Führungskurve setzt im unteren Bereich die nicht notwendige aber vorhandene Kraft in Geschwindigkeit um.

[0019] Es ist noch darauf hinzuweisen, daß es sich als zweckmäßig erwiesen hat, wenn die Gesamtübersetzung so ausgelegt ist, daß der Hub des Antriebszylinders etwa das 2-fache des Hubes des Stößels ist.

[0020] Eine Abweichung von diesem Übersetzungsverhältnis ist fallweise möglich.

[0021] Die Erfindung wird durch die beigefügte beispiels­weise Darstellung des erfindungsgemäßen Systems näher erläutert.

Figur 1 zeigt in zusammenhängenden Teilschnitten links die UT-Lage und rechts die OT-Lage des Stößels, wobei weiter die Möglichkeit der Höheneinstellung der tragenden Brückenkonstruktion durch Spindeln, sowie die Anordnung und die Führung der Gelenkhebel zum Stößel zu entnehmen ist.

Figur 2 zeigt die Presse in einer Frontansicht.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt aus Figur 2, d.h. im wesentlichen die Seitenansicht.

Figure 4 zeigt den Verformungsweg verschiedener Pressentypen, und zwar durch die Kurve I den der Exzenterpresse, die Kurve II den der Differenzwegpresse und die Kurve III den der Differenzdruckpresse.

[0022] Der rahmenförmige Pressenstößel 2 ist innerhalb eines durch die Oberkante des Pressentisches und die untere Begrenzung des oberen Querjoches, sowie den beiden seit­lichen einstellbaren Führungen 12 gegebenen Freieraum an­geordnet und im übrigen einer den Antriebszylinder 3 tragenden Brückenkonstruktion 5 verbunden, die ihrer­seits durch Spindeln 4 höhenverstellbar zum Ständer 1 ist.

[0023] Die Brückenkonstruktion 5 nimmt im Bereich ihrer seilichen und unteren Begrenzung beidseitig die Lagerachsen 6 für die Traglager zur Aufhängung der verschwenkbaren Dreiecke 10, die zusätzlich durch die Gelenkpunkte 8 und 9 markiert sind, auf. Die Gelenkpunkte 8 bilden beidseitig das Anschlußge­lenk für die zum Stößel 2 führenden fortsetzenden Hebel 13, während die Gelenkpunkte 9 jeweils die Hebelteile 10.1 und 10.2 in einem Gelenkpunkt 10.3 als knickbare Lenker verbinden. Die Pos. 5 wird durch eine Verlängerung der Führung 5.1 verstärkt.

[0024] Im weiteren werden die Gelenkpunkte 10.2 einem am Ende der Kolbenstange 3.1 ausgebildeten Gelenkpunkt 10.4 verbunden, der in der Mittenführung 7 gleitend angeordnet ist.

[0025] Ausgehend von diesem Gelenkpunkt 10.4 wird jeweils über das Hebelteil 10.2 der Gelenkpunkt 10.3 ange­trieben, wobei dieser jeweils in einer separaten Kurve 7.1 geführt und über die Hebelteile 10.1 den Gelenkpunkten 9 der Dreiecke 10 angeschlossen ist. Die Kurven 7.1 weisen einen U-förmigen Quer­schnitt auf. Der Gelenkpunkt 10.3 ist als leicht drehbare Rolle ausgebildet, wobei diese in aller Regel durch ein Wälzlager getragen ist.

Auflistung der auf Seite 3 erwähnten Veröffent­lichungen:

[0026] 

A) VDI-Bericht Nr. 614, 1986, Seiten 297 - 306
"Die Differenzwegpresse - Einsatzmöglichkeiten und Vorteile"

B) Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Bleck Rohre Profile 31 (1984) 3, Meisenbach KG, D-8600 Bamberg 1
"Stanzen von Bohrungen kleinerer Materialstärke und in Feinschneidqualität"

C) Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Blech Rohre Profile .............(***der Ausgabetag dieses Sonderdruckes wird nach Vorliegen mitgeteilt)
" Feinschneiden auf der Differenzewegpresse"

D) Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Blech Rohre Profile 32 (1985) 11, Meisenbach KG, D-8600 Bamberg 1
"Herstellung von Prägeteilen auf der Differenzweg­presse"

E) Sonderdruck aus der Fachzeitschrift Blech Rohre Profile 33 (1986) 10, Meisenbach GmbH, D-8600 Bamberg
"Gegenläufige Differenzwegpresse eröffnet neuartige Umformtechniken"

F) Werbeschrift Firma LEINHAAS GmbH
"Ohne Handgriff vom Band zum Fertigteil" - Schnell und genau fertigen im Blechumform­verbund -

Ansprüche

1. Schneid- und Umformpresse mit hydro-mechanischem Gelenkhebelantrieb, bei der der Antriebszylinder (3) für den Stößel (2) durch eine im Ständer (1) zwischen seitlichen Führungen (12) angeordnete, über eine mit diesen durch Gewindespindeln (4) oder sonstige höhenverstellbare Mittel verbundene Brückenkonstruktion (5) getragen und die inner­halb des Bereiches des Freiraumes des rahmen­förmigen Ständers (1) einstellbar ist, dadurch ge­kennzeichnet,
daß die Brückenkonstruktion (5) die Verbindung zwischen den beidseitig symmetrisch zur Pressen­mitte gerichtet angeordneten Lagerachsen (6) bil­det und die Mittenführung (7) für die Kolben­stange (3.1), einschließlich deren Begrenzung durch den Gelenkpunkt (10.4), den Antriebszylinder (3) aufnimmt,
daß die beiden Lagerachsen (6) mit weiteren anschließenden Gelenkpunkten (8 und 9) ein in sich starres verschwenkbares Dreieck (10) bilden, dessen zur Mitte des Stößels (2) gerichteter Ge­lenkpunkt (9) jeweils über mindestens zwei ge­koppelte Antriebshebelteile (10.1 und 10.2) zum Gelenkpunkt (10.3) führt,
die mit dem in Richtung der Mittenführung (7) beweglichen Gelenkpunkt (10.4) verbunden sind, und
daß die beidseitig nachgeordneten Gelenk­punkte (10.3) im unteren Bereich der Mitten­führung (7) beidseitig in eine separate Kurve (7.1) überführen und die Gelenkpunkte (6 und 8) des Dreieckes (10) durch ein fortsetzendes Hebelteil (13) mit dem Stößel (2) verbunden sind.

2. Schneid- und Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der in den Kurven (7.1) jeweils ge­führte Gelenkpunkt (10.3) durch eine dreh­bare Rolle aufgenommen wird.

3. Schneid- und Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesamtübersetzung so ausgebildet ist, daß der Hub des Antriebszylinders (3) etwa das 2-fache des Hubes des Stößels (2) ist.

Zeichnung