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(11) | EP 0 765 735 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Kniehebel-Stanzpresse |
| (57) Auf der Exzenterwelle (1) sind in entgegengesetzten Richtungen wegragende Pleuel
(5, 6) angeordnet, die mit je einer Verbindungslasche (9a, 10a) verbunden sind. Mit
der einen Verbindungslasche (9a) sind zwei Kniehebel (15a, 15b und 16a, 16b) verbunden.
Mit der anderen, in die entgegengesetzte Richtung verlaufenden Verbindungslasche (10a)
sind zwei weitere Kniehebel (17a, 17b und 18a, 18b) verbunden. Die erstgenannten Kniehebel
(15a, 15b und 16a, 16b) sind über Drucksäulen (28, 29) mit einem ersten Stössel (56)
verbunden. Die zweitgenannten Kniehebel (17a, 17b und 18a, 18b) sind über weitere
Drucksäulen (30, 31) mit einem zweiten Stössel (57) verbunden. Durch die in bezug
auf die Exzenterwelle (1) symmetrische Aufteilung der Antriebselemente mit den sich
damit ergebenden zwei Stössel (56, 57) enthält die Stanzpresse einen sehr langen Werkzeugeinbauraum,
ohne dass die Höhe der Stanzpresse, die zulässige Nennlast und die bewegten Massen
übermässig gross gehalten werden müssen. |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Stanzpresse mit einem Pressengehäuse, mindestens einem Stössel, einem Stanzraum, in welchem eine Bandlaufebene eines jeweiligen, in Bandvorschubrichtung durch den Stanzraum vorzuschiebendes, zu verarbeitendes Band festgelegt ist, mit einer Antriebseinrichtung, die mit einer Anordnung von Kniehebeleinheiten verbunden ist, die in Bandvorschubrichtung zu beiden Seiten der Antriebseinrichtung angeordnet sind.
[0002] Bei der modernen Stanztechnik geht die Entwicklung in Richtung einer vollständigen Verarbeitung eines Rohmaterials, also ein vollständiges spanloses Fertigen eines Erzeugnisses. Das heisst, dass eine Stanzpresse zu einem vollständigen Fertigungszentrum ausgebildet wird. Nebst den üblichen Schneide- und Umform(Biege)-Operationen werden in Stanzpressen vermehrt auch Montage- und Fügearbeiten ausgeführt, es wird geschweisst, genietet und es werden auch Gewinde geformt. Nach jedem erfolgten Bearbeitungsschritt eines zu verarbeitenden Bandes wird dasselbe in der Stanzpresse um eine vorgegebene Strecke vorgeschoben. Weiter werden vermehrt auch Messeinrichtungen zur Qualitätssicherung bei laufendem Arbeitsprozess eingesetzt. Das heisst, die Länge des Werkzeugeinbauraumes, also des Stanzraumes wird je länger je mehr einzelne Arbeitsschritte in der Stanzpresse durchgeführt werden. Folglich sind immer längere Werkzeugeinbauräume erforderlich.
[0003] Um nun einen längeren Werkzeugeinbauraum zu erhalten, müsste eigentlich lediglich eine übliche Pressenkonstruktion massstäblich vergrössert werden. Damit wächst jedoch die zulässige Nennlast, bezogen auf den Massstab im Quadrat, und die Massen mit der dritten Potenz.
[0004] Jedoch sind in der Praxis für längere Werkzeugeinbauräume selten zugleich höhere Nennlasten gefordert. Das extreme Anwachsen der Massen, insbesondere der bewegten Massen, ist sogar unerwünscht.
[0005] Also ergibt ein massstäbliches Vergrössern einer Stanzpresse zum Erzielen eines längeren Werkzeugeinbauraumes einen übermässig hohen Maschinenpreis, niedrige Maschinendrehzahlen, einen grossen Energieaufwand und schlecht beherrschbare dynamische Massenkräfte, insbesondere im Falle einer Herstellung und Bearbeitung feiner und hochpräziser Teile.
[0006] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Aufgabe der Erfindung ist eine Stanzmaschine zu schaffen, bei der die Kraftübertragung mit einer Anordnung von Kniehebeleinheiten erfolgt, welche einen langen Werkzeugeinbauraum aufweist, jedoch hohe Maschinendrehzahlen zulässt, keinen erhöhten Energieaufwand benötigt und keine übermässig hohe dynamische Massenkräfte verursacht.
[0007] Die erfindungsgemässe Stanzmaschine, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, enthält bei mindestens einer Seite ihrer Antriebsvorrichtung mindestens zwei Kniehebeleinheiten. Alle Kniehebeleinheiten der Stanzpresse sind mit mindestens einem Stössel antriebsverbunden.
[0008] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass ein extrem langer Werkzeugeinbauraum ermöglicht ist, wobei jedoch hohe Maschinendrehzahlen, ein beschränkter Leistungsbedarf und tiefe dynamische Massenkräfte vorherrschen.
[0010] Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungswege darstellenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
[0011] Es zeigt:
Figur 1 einen Schnitt durch eine Stanzpresse,
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1,
Figur 3 in vergrössertem Massstab einen Ausschnitt aus der Figur 1,
Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Figur 3, und
Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 1.
[0012] In der nachfolgenden Beschreibung wird als Ausführungsbeispiel eine Stanzpresse beschrieben, die von einem Elektromotor über eine Kupplungs-Bremsvorrichtung angetrieben ist, die mit einer Exzenterwelle verbunden ist. Es sind jedoch auch Ausführungen vorgesehen, die beispielsweise eine Kurbelwelle, hydraulische Antriebe, Nocken enthaltende Antriebe, etc. aufweisen.
[0013] Die Stanzpresse der gezeichneten Ausführung weist eine Exzenterwelle 1 auf. Diese Exzenterwelle 1 ist von einem Antriebsmotor 51 über einen Riementrieb 52 und eine Kupplungs-Bremsvorrichtung 2 angetrieben. Solche Kupplungs-Bremsvorrichtungen für Stanzpressen sind allgemein bekannt, so dass sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt. In der Figur 5 sind von der Kupplungs-Bremsvorrichtung 2 rein illustrativ die Bremsscheibe 41 und die Reibbeläge 49, 50 eingezeichnet.
[0014] Die Exzenterwelle 1 weist Exzenterabschnitte 3, 4a und 4b auf. Auf dem Exzenterabschnitt 3 ist ein Pleuel 6 gelagert, und auf den Exzenterabschnitten 4a, 4b ist ein gegabelter Pleuel 5 gelagert. Bei den Exzenterabschnitten 3, 4a und 4b können auch gegeneinander verdrehbare Büchsen zur Hubverstellung des Stössels der Stanzpresse vorhanden sein, wie dies bei verschiedenen bekannten Stanzpressen der Fall ist.
[0015] Der Pleuel 5 ist über einen Anlenkbolzen 7 an einer Verbindungslasche 9a, 9b angelenkt, und der Pleuel 6 ist über einen Anlenkbolzen 8 an einer Verbindungslasche 10a, 10b angelenkt.
[0016] Die Verbindungslasche 9a, 9b ist über einem ersten Bolzen 11 an ersten Kniehebellenkern 15a, 15b angelenkt. Weiter ist die Verbindungslasche 9a, 9b über einen zweiten Bolzen 12 an zweiten Kniehebellenkern 16a, 16b angelenkt. Die Verbindungslasche 10a, 10b ist über einen dritten Bolzen 13 an Kniehebellenkern 17a, 17b angelenkt. Schliesslich ist die Verbindungslasche 10a, 10b weiter über einen vierten Bolzen 14 an Kniehebellenkern 18a, 18b angelenkt.
[0017] Die jeweiligen oberen Kniehebellenker 15a, 16a, 17a und 18a sind über Exzenterwellen 19, 20, 21 bzw. 22 im Gehäuse 23 der Stanzpresse abgestützt.
[0018] Die jeweiligen unteren Kniehebellenker 15b, 16b, 17b und 18b sind über Bolzen 24, 25, 26 bzw. 27 an Drucksäulen 28, 29, 30 bzw. 31 angelenkt. Die Bolzen 24, 25, 26 und 27 sind mit ihren Endabschnitten, in der Figur 2 sind beispielsweise die Endabschnitte 25a, 25b gezeichnet, in Gleitsteinen gelagert, die in der Figur 1 allgemein mit den Bezugsziffern 32, 33, 34 bzw. 35 und in der Figur 3 allgemein mit den Bezugsziffern 32, 33 identifiziert sind. In der Schnittansicht der Figur 2 sind die jeweiligen zwei Gleitsteine eines Bolzens gezeigt, also die Gleitsteine 33, 33a bei den zwei Enden des Bolzens 25. Die Gleitsteine 32, 33, 34, und 35 sind über Nuten auf das Gehäuse 23 abgestützt. Diese Nuten sind in der Figur 3 allgemein mit den Bezugsziffern 36 und 53 identifiziert, und entsprechend in der Schnittansicht nach Figur 2 mit 36a und 36b.
[0019] Zurückkommend zu den oberen Kniehebellenkern 15a, 16a, 17a und 18a ist oben ausgesagt worden, dass sie über Exzenterwellen 19, 20, 21 und 22 im Gehäuse 23 abgestützt sind. Diese Exzenterwellen 19, 20, 21 und 22 sind mit Schneckenrädern 37, 38, 39 und 40 verbunden. Die Schneckenräder 37, 38, 39 und 40 kämmen mit Schnecken 45, 46, 47 bzw. 48. In der gezeigten Ausführung sind die Schnecken 45 und 46 über eine Antriebswelle 43 mit einem Servomotor 42, und die Schnecken 47 und 48 über eine Antriebswelle 44 mit einem Servomotor 41 verbunden.
[0020] Die mit den unteren Kniehebellenkern 51b und 16b verbundenen Drucksäulen 28 und 29 sind über Bolzen 54 und 55 mit einem Stössel 56 verbunden, und die Drucksäulen 30 und 31 sind mit einem Stössel 57 verbunden.
[0021] Alternativ können alle vier Drucksäulen 28, 29, 30 und 31 auch nur mit einem einzigen Stössel verbunden sein, oder jede der Drucksäulen könnte mit einem eigenen Stössel verbunden sein.
[0022] Nachfolgend wird nun die Anordnung der Stösselführungen beschrieben, wobei insbesondere auf die Figuren 3 und 4 verwiesen wird.
[0023] Der Stössel 56 ist fest mit zwei nach unten ragenden Führungssäulen 58, 59 verbunden. Die Führungssäulen 58, 59 sind in der Bandlaufebene 60 in Führungen 61, 62 geführt. Der Stössel 57 ist fest mit Führungssäulen 63, 64 verbunden und in Führungen 65, 66 geführt. Diese Führungsanordnung ist in der CH-A-568 848 bzw. US-A-3 998 498 im einzelnen beschrieben und es wird aus Gründen der Offenbarung auf diese Dokumente hingewiesen.
[0024] Die Stössel 56, 57 enthalten zusätzlich eine weitere, also dritte Führung 67 bzw. 68, die oberhalb der Bandlaufebene 60 angeordnet ist. Mit dem Pressengehäuse 23 fest verbundene weitere Führungssäulen 69, 70 ragen in diese dritten Führungen 67 bzw. 68. Die Führungen 67, 68 weisen Gleitflächen 71 auf (Fig. 4), (siehe die oben angegebenen Dokumente), welche in Längsrichtung der Stanzpresse, d.h. in Bandvorschubrichtung, verlaufen. Die Führungen 67, 68 verhindern somit ein Auslenken der Stössel 56, 57 in Querrichtung der Stanzpresse, lassen aber aufgrund der Gleitflächen 71 eine Wärmeausdehnung der Stössel 56, 57 zu, ohne irgendwelche Stösselführungen der Stössel 56, 57 zu verspannen.
[0025] In den Figuren sind die Aufspannplatte der Stanzpresse mit der Bezugsziffer 72 und deren Grundplatte mit der Bezugsziffer 73 identifiziert.
[0026] Bei einer in bezug auf die Längsrichtung der Stanzpresse, bzw. Bandvorschubrichtung aussermittigen Stanzbelastung F (Fig. 3) zwischen z.B. dem Stössel 56 und der Aufspannplatte 72, bzw. Grundplatte 73 werden die Drucksäulen 28, 29 unterschiedlich elastisch verformt. Der Stössel 56 nimmt eine Schrägstellung ein, wie in der Fig. 3 mit der Strecke S angedeutet ist, wobei die (übertrieben gezeichnete) Schrägstellung des Stössels 56 durch die strichlinierte Linie T dargestellt ist. Die elastische Verformung und Stellungsänderung der Drucksäule 29 sind durch die strichlinierte Linie U und entsprechend bei der Drucksäule 28 durch die strichlinierte Linie V dargestellt. Weiter ist die Schrägstellung der Führungssäule 58 durch die strichlinierte Linie W dargestellt.
[0027] Dadurch, dass die Führungen 61, 62 auf der Bandlaufebene 60 angeordnet sind, bleibt der Kippunkt K des Stössels 56 auf der Bandlaufebene 60. Das heisst, dass der Stössel 56 bzw. das mit ihm verbundene Werkzeug 74 (Oberwerkzeug) in der Bandlaufebene 60 nicht auslenkt.
[0028] Die Führung 67 bzw. ihre Laufflächen 71 (Fig. 4) lassen eine entsprechende Verschiebung zu. Die Dichtungen 75, 76 zwischen dem Pressengehäuse 23 und den Drucksäulen 28, 29 sind bewegliche Dichtungen, welche auch bei einer Schrägstellung des Stössels 56 verhindern, dass Oel aus dem geschlossenen Pressengehäuse 23 in den Arbeitsraum austritt und das zu bearbeitende Band sowie die Werkzeuge verschmutzt.
[0029] Es wurde nun das Verhalten der verschiedenen Bauteile bei einer aussermittigen Belastung des Stössels 56 beschrieben. Genau dasselbe Verhalten der entsprechenden Bauteile erscheint bei einer aussermittigen Belastung des Stössels 57.
[0030] Der Stössel 56 steht über die Drucksäulen 28, 29 und den Kniegelenkhebeln 15a, 15b bzw. 16a, 16b mit den Exzenterwellen 19 und 20 in Verbindung, die wie oben beschrieben, mit einem gemeinsamen Antrieb, dem Servomotor 42 in Verbindung stehen. Entsprechend steht der Stöstor 42 in Verbindung stehen. Entsprechend steht der Stössel 57 über die Drucksäulen 30, 31 und den Kniegelenkhebein 17a, 17b zw. 18a, 18b mit den Exzenterwellen 21 und 20 in Verbindung, die ihrerseits mit dem Servomotor 41 in Verbindung stehen. Es ist somit ersichtlich, dass die Höhenlagen der zwei Stössel 56 und 57 unabhängig voneinander einstellbar sind. Offensichtlich können die Servomotoren auch synchron betrieben werden, so dass die Höhenlager der Stössel 56 und 57 ebenfalls synchron einstellbar sind.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Stanzpresse mit einem Pressengehäuse (23), mindestens einem Stössel (56; 57), einem Stanzraum, in welchem eine Bandlaufebene (60) eines jeweiligen, in Bandvorschubrichtung durch den Stanzraum vorzuschiebenden, zu verarbeitenden Bandes festgelegt ist, mit einer Antriebseinrichtung (5, 6), die mit einer Anordnung von Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b) verbunden ist, die in Bandvorschubrichtung zu beiden Seiten der Antriebseinrichtung (5, 6) angeordnet sind, wobei bei mindestens einer Seite der Antriebseinrichtung (5, 6) mindestens zwei Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b; bzw. 17a, 17b; 18a, 18b) angeordnet sind, und dass alle Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b) mit mindestens einem Stössel (56, 57) antriebsverbunden sind und jede Kniehebeleinheit (15a, 15b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b) einen ersten (15a, 16a, 17a, 18a) und einen daran angelenkten zweiten Lenker (15b, 16b, 17b, 18b) aufweist, welcher zweite Lenker (15b, 16b, 17b, 18b) mittels eines Gelenkbolzens (24, 25, 26, 27) an der Drucksäule (28, 29, 30, 31) angelenkt ist, welcher Gelenkbolzen (24, 25, 26, 27) am Pressengehäuse (23) in Hubrichtung des Stössels (56, 57) verschiebbar und in einer Richtung quer zur Hubrichtung des Stössels (56,57) unverschiebbar geführt sind.
2. Stanzpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Antriebseinrichtung (5, 6) jeweils zwei Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b) angeordnet sind, welche an jeweils einer Drucksäule (28, 29, 30, 31) angelenkt sind, so dass die Stanzpresse vier Drucksäulen (28, 29, 30, 31) aufweist.
3. Stanzpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Antriebseinrichtung (5, 6) jeweils zwei Kniehebeleinheiten 15a, 15b; 16a, 16b, bzw. 17a, 17b; 18a, 18b) angeordnet sind, die über ihre jeweilige Drucksäule (28, 29, 30, 31) an einem Stössel (56,57) angelenkt sind, so dass die Stanzpresse zwei getrennte Stössel (56, 57) enthält, die in Bandvorschubrichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisen.
4. Stanzpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwellen (19, 20) der auf der einen Seite der Antriebseinrichtung (5,6) angeordneten Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b) mit einem ersten Antrieb (42,43) und die Exzenterwellen (21, 22) der auf der anderen Seite der Antriebseinrichtung (5, 6) angeordneten Kniehebeleinheiten (17a, 17b; 18a, 18b) mit einem zweiten Antrieb (41, 44) gekoppelt sind, so dass die Exzenterwellen (19, 20; 21, 22) und damit die Stössel (56, 57) in ihrer Höhenlage voneinander getrennt oder synchron verstellbar sind.
5. Stanzpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stössel (56, 57) bei einem Endbereich zwei in einen gegenseitigen Abstand angeordnete Führungssäulen (58, 59; 63, 64) aufweist, die mit dem Pressengehäuse (23) verbunden und in der Bandlaufebene (60) geführt sind.
6. Stanzpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bereich jedes Stössels (56,57) eine von dessen zwei Führungssäulen (58, 59; 63, 64) entfernt angeordnete, weitere Führungssäulen (69, 70) mit dem Pressengehäuse (23) fest verbunden ist, die in eine weitere, im Stössel (56, 57) angeordnete Führungseinheit (67, 68) hineinragt, die oberhalb der Bandlaufebene (60) angeordnet ist, so dass jeder Stössel (56, 57) an drei Stellen geführt ist.
7. Stanzpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (5, 6) zwei gemeinsam von einer Antriebseinheit (1,2) gegensinnig getriebene, voneinander wegragende Pleuel (5, 6) gebildet ist, die über eine jeweilige Verbindungslasche (9a, 9b; 10a, 10b) mit den Kniehebeleinheiten (15a, 15b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b) antriebsverbunden ist.