[0001] Die Erfindung betrifft einen Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen, der
sowohl in Zweipunkt- als auch in Vierpunktpressen sowie in Transferpressen eingesetzt
werden kann.
Nach der DE-PS 2927503 ist ein Antrieb für mechanische Pressen bekannt, bei dem der
Stößel im Bereich des unteren Totpunktes seine Abwärtsbewegung verhältnismäßig langsam
ausführt, hingegen die übrige Abwärtsbewegung und die Aufwärtsbewegung schnell ausführt
und dabei sich der Pressenstößel einen längeren Winkelbereich der Antriebskurbel im
Bereich des oberen Totpunktes aufhält bzw. sich dort annähernd im Ruhestand befindet.
Der Antrieb des Stößels erfolgt von einem Exzenterrad aus, dessen Antriebsexzenter
durch eine Schwinge und ein Pleuel mit dem Druckpunkt des Stößels verbunden ist, die
zusammen ein erstes Knickstelzenpaar bilden. Am Antriebsexzenter ist eine Zugstange
angelenkt, die mit einem Schwinghebel verbunden ist. Dieser hat einen außerhalb des
Zentrums des Antriebrades liegenden Schwenkpunkt und bildet mit einer Drucklasche
ein zweites Knickstelzenpaar. Er ist über einen um einen außerhalb des Zentrums der
Antriebswelle angeordneten Schwerpunkt gelagerten Winkelhebel mit den Kniepunkt des
ersten Knickstelzenpaares verbunden. Die Winkelarme des Winkelhebels schließen dabei
einen so großen Winkel ein, daß der Schwinghebel und die Drucklasche eine Stecklage
durchlaufen, wenn sich der Stößel im Bereich des oberen Totpunktes befindet.
Die Weg-Zeit-Funktion zeigt, daß bei dieser Lösung der Stößel ungebremst und damit
hart auf die durch das Kissen oder Federn gehaltenen Werkzeugteile auffährt.
[0002] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mehrgliedrigen Gelenkantrieb mit rastartigem
Verharren im oberen Totpunkt in die Lage zu versetzen, daß er vor Beginn des eigentlichen
Umformprozesses die Geschwindigkeit des Stößels derart verlangsamt, daß für jeden
Werkzeugsatz ein stoßfreies Aufsetzen auf durch Kissen gehaltene Werkzeugteile, beispielsweise
Blechhalterrahmen erreicht wird, um anschließend mit der gegenüber dem Aufsetzen erhöhten
Arbeitsgeschwindigkeit den Umformprozessen durchzuführen.
[0003] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Patentansprüchen beschriebenen
kennzeichnenden Merkmale gelöst. Bei der Zusammenführung weiterer Getriebe der gleichen
Art wird die Verstellung der Exzenter- oder Kurbelräder Zueinander über einen auf
der Zwischenradwelle formschlüssig einkuppelbaren Längsantrieb vorgenommen.
Ein Getriebezug, bei dem die Koppel, Winkelhebel und die nachgeordnete Koppel entfallen
und somit der äußere Winkelhebel unmittelbar über eine Koppel mit dem Pleuel in Verbindung
steht liegt gleichermaßen im Rahmen der Erfindung. Dabei entfällt lediglich die obere
Ruheposition in der Stößelbewegung. Ein solcher Antrieb würde dann zehn Getriebeglieder
aufweisen.
Diese Lösung ermöglicht die Wahl des Abstandes vor unterer Ablage in dem diese Geschwindigkeitsreduzierung
eintritt, um die Bewegungsfunktion optimal den Bedingungen des jeweiligen Werkzeugsatzes
anpassen zu können. Die stoßarme Beschleunigung des Tischkissens durch den geschwindigkeitsreduzierten
Stößel beim Auffahren auf dasselbe verhindert wesentliche Schwingungen in dem Wirksystem
Tischkissen.
[0004] Die Erfindung wird anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1.1.
- Prinzipdarstellung des Zweipunkt- und Mehrpunktantriebes mit zwölf Antriebsgliedern
und verstellbarer Zwischenrast
- Fig. 1.2.
- Draufsicht nach Fig. 1.1.
- Fig. 2.1.
- Prinzipdarstellung des Vierpunktantriebes mit zwölf Antriebsgliedern und verstellbarer
Zwischenrast
- Fig. 2.2.
- Draufsicht nach Fig. 2.1.
- Fig. 3.1.
- Prinzipdarstellung des achtgliedrigen Räderkoppelgetriebes mit verstellbarer Zwischenrast
- Fig. 3.2.
- Draufsicht nach Fig. 3.1.
- Fig. 4.1.
- Prinzipdarstellung des Zweipunkt- und Mehrpunktantriebes mit zwölf Antriebsgliedern
mit verstellbarer Zwischenrast mittels Schieberad
- Fig. 4.2.
- Draufsicht nach Fig. 4.1.
- Fig. 5.
- Ablaufkurve des Stößels mit der Darstellung des veränderlichen Weg-Zeitverhaltens
vom Stößel für eine Rast- bzw. Ziehphase
Dargestellt in Fig. 1.1. und Fig. 1.2. ist eine Zwei-Punkt-Getriebegruppe, die durch
Wiederholung zu einer Vier-Punkt-Gruppe, wie in Fig. 2.1. und Fig. 2.2. gezeigt, bzw.
zu den Vielpunktgruppen des Antriebes von Großteilstufenpressen erweitert werden kann.
Nicht dargestellt ist der sogenannte Primärantrieb mit Motor, Schwungrad, Schaltkupplung
und Bremse.
Die zentrale Antriebswelle 1, vom sogenannten Primärantrieb kommend trägt einerseits
das fest aufgebrachte Rad 2 und andererseits das über die formschlüssige Kupplung
4 mit der Antriebswelle 1 lose verbundene Rad 3, welches die gleichen Verzahnungswerte
wie Rad 2 aufweist.
[0005] Das Rad 2 treibt das auf der Vorgelegewelle 9 angeordnete Vorgelegerad 5 an. Gleichfalls
treibt das Rad 3 bei in Eingriff befindlicher Kupplung 4 das auf der zentralen Zwischenradwelle
7 fest angeordnete Zwischenrad 6 an, welches seinerseits das auf der Vorgelegewelle
13 angeordnete Vorgelegerad 8 antreibt. Das Vorgelegerad 5 treibt über das starr mit
ihm verbundene Ritzel 10 die Exzenterräder 11 und 12, welche ihrerseits die Exzenter
24a bzw. 24b tragen, wobei die Räder 11 und 12 miteinander im Eingriff stehen.
Vorgelegerad 8 treibt über das starr mit ihm verbundene Ritzel 14 die Exzenterräder
15 und 16 an, welche miteinander im Eingriff stehen und die die Exzenter 17a bzw.
17b tragen.
In der weiteren Beschreibung wird nur der Getriebezug eines Druckpunktes beschrieben,
wobei die Bezugszeichen mit einem a ergänzt sind. Damit soll dokumentiert werden,
daß der gleiche Getriebezug nochmals spiegelbildlich für den zweiten Druckpunkt vorhanden
ist.
Der Exzenter 17a ist über die Koppel 18a mit dem äußeren Hebelarm der Hebelwelle 19a
verbunden. Der innere Hebelarm der Hebelwelle 19a ist über eine Koppel 20a an den
in einem festen Drehpunkt gelagerten Winkelhebel 21a angelenkt. Der zweite Anlenkpunkt
des Winkelhebels 21a ist über eine Koppel 22a mit der Schwinge 23a verbunden, wobei
von den beiden anderen Anlenkpunkten einer mit dem Exzenter 24a und der andere über
das Pleuel 25a mit dem Stößel 26 verbunden ist.
Auf der Zwischenradwelle 7 ist hinter dem Zwischenrad 6 der Schleichgang 27 angeordnet,
der mittels der formschlüssigen Kupplung 28 zuschaltbar ist. Die Getriebeglieder Exzenter
24, Schwinge 23, Pleuel 25 und der Stößel 26 stellen die Antriebskette für die Arbeitsbewegung
dar. Die Getriebeglieder Exzenter 17, Koppel 18, Hebelwelle 19, Koppel 20, Winkelhebel
21 und Koppel 22 bilden die Arbeitskette der Schnellaufbewegung.
[0006] Die Verstellung der Exzenter 24a und 24b gegenüber den Exzentern 17a und 17b zur
Erzielung veränderter Bewegungsfunktionen der Zwischenrast erfolgt dadurch, daß die
formschlüssige Kupplung außer Eingriff gebracht wird. Gleichzeitig wird der auf Zwischenradwelle
frei drehend angeordnete Schleichgangantrieb 27 über die Kupplung 28 formschlüssig
mit der Zwischenradwelle 7 verbunden. Nunmehr ist es möglich, Rad 3 gegenüber Rad
2 auf der Antriebswelle 1 zu verdrehen. Nach Wiedereinrücken der Kupplung 4 ist der
Gelenkantrieb wieder arbeitsfähig und das stoßfreie Aufsetzen des Stößels auf die
durch das Kissen gehaltenen Werkzeugteile, beispielsweise Blechhalterrahmen, für den
jeweiligen Werkzeugsatz entsprechend der Ablaufkurve nach Fig. 5 gewährleistet. In
der Fig. 5 sind die Weg-Zeit-Verläufe der Stößelbewegung für die zwei Einstellungen
der Exzenterräder zueinander dargestellt.
Bei dem Vierpunktantrieb nach Fig. 2.2. trägt die Antriebswelle 6 einerseits das Vorgelegerad
5, das mit dem auf der Kupplungswelle 3 angeordneten Vorgelegerad 4 in Eingriff steht.
Auf der Kupplungswelle 3 ist noch die Kupplung und Bremse 2 sowie das Schwungrad 1
angeordnet. Andererseits ist auf der Antriebswelle 6 das Rad 7 fest angeordnet. Dieses
steht mit dem auf der Vorgelegewelle 13 angeordneten Vorgelegerad 10 in Wirkverbindung.
Weiterhin sind auf der Vorgelegewelle 13 noch die Ritzel 14 und 15 angeordnet, die
die Exzenterräder 16 und 18 antreiben, wobei diese wiederum auf die Exzenterräder
17 und 19 wirken.
Auf der äußeren Fortsetzung der Antriebswelle 6 sind lose das Rad 8 und die mit dem
Rad 8 verbundene Kupplung 9 angeordnet. Das Rad 8 steht über das Zwischenrad 11, das
mit dem Schleichgang 42 und der zugehörigen Formschlußkupplung 43 verbunden ist, mit
dem auf der Vorgelegewelle 20 angeordneten Vorgelegerad 12 in Wirkverbindung. Diese
Vorgelegewelle 20 besitzt das Ritzel 21, welches das Exzenterrad 22 und das mit diesem
in Eingriff stehende Exzenterrad 23 auftreibt.
[0007] Der Exzenter 24 des Exzenterrades 23 ist über die Koppeln 26 mit den äußeren Hebelarmen
der Hebelwelle 28 verbunden. Analog dazu ist der Exzenter 25 des Exzenterrades 22
über die Koppeln 27 mit den äußeren Hebelarmen der Hebelwelle 29 verbunden. Der restliche
Getriebeaufbau entspricht identisch den im ersten Beispiel beschriebenen. Dabei sind
die Bezugszeichen mit a und b ergänzt, um die jeweils dahinter liegenden Antriebselemente
entsprechend dem Vierpunktantrieb zu verdeutlichen. So sind zwischen den inneren Anlenkpunkten
der Hebelwellen 28, 29, den Exzentern 38a, b und 39a, b und dem Stößel 44 die Koppeln
30, 31 die Winkelhebel 32, 33, die Koppeln 34, 35, die Schwingen 36, 37 und die Pleuel
40, 41 angeordnet.
Die Verstellung der Exzenter 24, 25 gegenüber den Exzentern 38, 39 zur Erzielung veränderter
Bewegungsfunktionen der Zwischenrast erfolgt auch analog dem ersten Beispiel, so daß
hier auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
[0008] Der Antrieb mittels eines Räderkoppelgetriebes, wie in den Figuren 3.1. und 3.2.
gezeigt, erfolgt über die zentrale Antriebswelle 1, auf der einerseits fest das Rad
2 und andererseits lose das Rad 3 angeordnet ist. Das Rad 3 ist mit der formschlüssigen
Kupplung 4 versehen. Gleichzeitig treibt es direkt das auf der Vorgelegewelle 18 sitzende
Vorgelegerad 14 und über das fest auf der zentralen Zwischenradwelle 16 angeordnete
Zwischenrad 15 das auf der Vorgelegewelle 22 sitzende Vorgelegerad 17 an. Analog ist
das Rad 2 direkt mit dem auf der Vorgelegewelle 8 sitzenden Vorgelegerad 5 und über
das lose auf der Zwischenradwelle 16 angeordnete Zwischenrad 6 mit dem auf der Vorgelegewelle
11 sitzenden Vorgelegerad 7 verbunden. Außerhalb des Getriebes ist auf der Zwischenradwelle
16 der Schleichgangantrieb 35 mit der Formschlußkupplung 34 angeordnet.
[0009] Zur Bewegungsbeeinflussung ist das Ritzel 19 der Vorgelegewelle 18 über das Zwischenrad
20 mit dem Exzenterrad 21 wirkverbunden. Außerdem steht das Ritzel 23 über Zwischenrad
24 und Ritzel 25 mit dem Exzenterrad 26 in Eingriff. Für die Bewegungsübertragung
ist das Ritzel 9 der Vorgelegewelle 8 mit dem Exzenterrad 10 und das Ritzel 12 der
Vorgelegewelle 11 mit dem Exzenterrad 13 verbunden. Weiterhin ist spiegelbildlich
an den Exzenterrädern 10 und 13 jeweils ein Exzenter 27a bzw. 27b angeordnet, der
über die Schwinge 28a, 28b, den Dreifach-Gelenkpunkt 31a, 31b und das Pleuel 32a,
32b mit dem Stößel 33 verbunden ist. Der Dreifach-Gelenkpunkt 31a, 31b steht über
die Koppel 30a, 30b mit dem Exzenter 29a, 29b der Exzenterräder 21, 26 gleichfalls
in Wirkverbindung.
Die am Stöße31 33 gelenkig gelagerten Pleuel 32 werden von den Koppelgliedern 28 und
30 angetrieben. Die Exzenterräder 10, 13 mit den Exzentern 27a, 27b und die Exzenterräder
21, 26 mit den Exzentern 29 sind in der gewählten gegenläufigen Anordnung für die
beabsichtigte Zwischenrast-Bewegung besonders gut geeignet. Aber auch der Lauf mit
gleichen Drehrichtungen, wie er unter Wegfall der betreffenden Zwischenräder erreichbar
ist, bringt brauchbare Ergebnisse.
[0010] Vom Antrieb her gesehen treibt die Welle 1 mittels Rad 2 über Vorgelegerad 5, Zwiwschenrad
6 und Vorgelegerad 7 die Ritzel 9 und 12, die diagonal gegenüberliegenden Exzenterräder
10 und 13, auf dem Exzentern 27a, 27b die Schwingen 28 angeordnet sind, an.
Gleichzeitig treibt die Antriebswelle 1 über Formschlußkupplung 4 und Rad 3, Vorgelegerad
14, Zwischenrad 15, Vorgelegerad 17, die Ritzel 19, 23 und die Zwischenräder 20, 24
und Ritzel 25 die Exzenterräder 21, 26, auf deren Exzentern 29a, 29b die Koppeln 30
angeordnet sind, an.
[0011] Die Schwingen 28a, 28b und Koppeln 30a, 30b treffen in den Dreifachgelenkpunkten
31a, 31b zusammen und treiben die Pleuel 32a, 32b und damit den Stößel 33 a.
Die durch den gesamten Komplex der Antriebe geführte zentrale Antriebswelle 1 sichert
damit den Gleichlauf aller Exzenterräder 10, 13 des Komplexes. Die Zwischenradwelle
16, die ebenfalls durch den gesamten Komplex geführt ist, sichert den Gleichlauf aller
Exzenterräder 21, 26 des Komplexes. Nach der jeweiligen Einstellung über die Formschlußkupplung
4 sind die Winkelstellungen der Wellen 1 und 16 zueinander festgelegt. Der Schleichgangantrieb
34 mit Formschlußkupplung 35 dient sowohl zur Zustellung von Zwischenradwelle 16 gegenüber
Antriebswelle 1, die von der zentralen Bremse den Gesamtantrieben gehalten wird als
auch zur Schleichgangbewegung des gesamten Pressenantriebes.
Bei der vierten Ausführungsform ist auf der zentralen Antriebswelle 1 das Rad 2 fest
und das Rad 3 lose angeordnet. In Wirkverbindung dazu ist die pfeilverzahnte Schiebewelle
4 angeordnet. Das Rad 2 steht mit dem auf der Vorgelegewelle 9 angeordneten Vorgelegerad
5 in Wirkverbindung, wobei weiterhin das Ritzel 10 der Vorgelegewelle 9 die Exzenterräder
11 und 12 antreibt. Andererseits steht das Rad 3 über das auf der zentralen Zwischenradwelle
7 angeordnete Zwischenrad 6 mit dem auf der Vorgelegewelle 13 sitzenden Vorgelegerad
8 in Wirkverbindung. Dabei treibt das Ritzel 14 der Vorgelegewelle 13 die Exzenterräder
15 und 16 an. Die Exzenterräder 11, 12 tragen die Exzenter 24a bzw. 24b und die Exzenterräder
15, 16 sind mit den Exzentern 17a bzw. 17b versehen. Analog zu den ersten beiden Ausführungsformen
sind hier spiegelbildlich die gleichen Antriebelemente vorhanden.
[0012] In der weiteren Bezeichnung wird zur Vereinfachung auch wieder auf die Bezeichnung
a und b bei den Bezugszeichen verzichtet. So ist der Exzenter 17 über die Koppel 18
mit den äußeren Anlenkpunkt der Hebelwelle 19 verbunden. Der andere Anlenkpunkt ist
über die Koppel 20 mit dem Winkelhebel 21 verbunden, wobei der letztere über die Koppel
22 an die Schwinge 23 angelenkt ist. Diese Schwinge 23 ist mit ihren anderen beiden
Anlenkpunkten zum einen an den Exzenter 24 und zum anderen über das Pleuel 25 an den
Stößel 26 angelenkt. An einem Ende der Schiebewelle 4 ist das Axiallager 27 angeordnet,
das wiederum über Stellspindeln 28a, 28b und Antriebsrädern 29 mit dem Stellmotor
30 verbunden ist.
Die Verstellung der Exzenter 17 gegenüber den Exzentern 24 erfolgt durch Verschieben
der Schiebewelle 4 in Längsrichtung. Dadurch kommt es zur Verschiebung des Rades 3
zum Rad 2. Diese Bewegung überträgt sich über die Getriebeglieder auf die Exzenter
17 und 24. Somit wird der im ersten Beispiel näher beschriebene Effekt zur Erzielung
der Erfindungsaufgabe erreicht.
Zum Rahmen der Erfindung gehört auch, daß zwar die Lösung im zweiten Ausführungsbeispiel
für eine Einzelmaschine als Kissenziehpresse dargestellt ist, aber auch als ein Antriebsmodul
eines Tranferpressenkomplexes angesehen werden kann. Dabei erfolgt die Kopplung derartiger
Komplexe über Gelenkwellen mit einem zentralen Antriebskomplex.
Die Lösung nach dem vierten Ausführungsbeispiel kann natürlich auch in einen Vierpunktantrieb
übertragen werden. Das dritte Ausführungsbeispiel ist als Zweipunktantrieb mit durchgehenden
Wellen für Großraumtransferpressen. Eine Ausführung als Vierpunktantriebsmodul ist
durch symmetrische Ergänzung des Räder-Koppelgetriebes möglich.
1. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen, der als mehrgliedriger Gelenkantrieb
ausgebildet ist, wobei der Antrieb des Stößels für dessen Arbeitsbewegung von einem
Antriebsexzenterrad erfolgt, der durch eine Schwinge und ein Pleuel mit dem Druckpunkt
des Stößels verbunden ist, die zusammen ein Knickstellenpaar bilden, mit dem zusätzlich
die Hebel zur Beeinflussung der Stößelschnelllaufbewegung in Wirkverbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebsglieder für die Stößelschnellaufbewegung und die Arbeitsbewegung des
Stößels durch jeweils separate Exzenter- oder Kurbelräder antreibbar sind.
2. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die separaten Exzenter- oder Kurbelräder zueinander verstellbar sind, derart,
daß auf einer Antriebswelle ein festes Rad und ein loses über Einrichtungen verstellbares
Rad angeordnet sind, von denen das feste direkt in eines der Exzenterantriebsräder
eingreift und das verstellbare über ein auf einer Zwischenradwelle sitzende Zwischenrad
das andere Exzenterantriebsrad antreibt.
3. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle jeweils eines Exzenterantriebsradpaares auch zwei hintereinander in Wirkverbindung
stehende Exzenterantriebsräderpaare angeordnet sind.
4. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung des verdrehbaren Exzenter- oder Kurbelrades, mit der Antriebswelle
über das lose Rad und eine schaltbare Formschlußkupplung herstellbar ist.
5. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung des verdrehbaren Exzenter- oder Kurbelrades 3 mit dem fest auf
der Antriebswelle (1) sitzendem Rad (2) über eine gegenläufige schrägverzahnte Schiebewelle
(4), die axial verschiebbar ist, herstellbar ist.
6. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenradwelle die weiteren Getriebe gleicher Art einer Maschine untereinander
synchronisiert.
7. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen, der als mehrgliedriger Gelenkantrieb
ausgebildet ist,
wobei der Antrieb des Stößels für dessen Arbeitsbewegung von einem Antriebsexzenterrad
erfolgt, der durch eine Schwinge und ein Pleuel mit dem Druckpunkt des Stößels verbunden
ist, die zusammen ein Knickstelzenpaar bilden, mit dem zusätzlich die Hebel zur Beeinflussung
der Stößelschnellaufbewegung in Wirkverbindung stehen,
dadurch geknnzeichnet,
daß die Antriebsglieder für die Stößelschnellaufbewegung und die Arbeitsbewegung des
Stößels durch jeweils separate Exzenter- oder Kurbelräder antreibbar sind,
derart,daß zur Beeinflussung für die Stößelschnellaufbewegung die Exzenter- oder Kurbelräder
(21, 26) auf einer gesonderten Welle angeordnet sind.
8. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung des verdrehbaren Exzenter- oder Kurbelrades mit der Antriebswelle
(1) über das lose Rad (3) und eine schaltbare Formabschlußkupplung (4) verstellbar
ist.
9. Antrieb für den Stößel von mechanischen Pressen nach den Ansprüchen 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der normalerweise vorhandene Schleichgangantrieb zusätzlich die Verstellbewegung
der Exzenter zueinander ausführt.