Mehrstufenpresse

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Mehrstufenpresse, bei welcher innerhalb der maschinenfesten Aufspannplatte (1) ein Einsatz (3) angeordnet ist, der abwechselnd in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu und von diesem weg bewegbar ist. Dabei wird der Einsatz (3) von einem über den Pressenhauptantrieb angetriebenen Nockentrieb mit Hub- und Absenknocken (5), deren Nockenbahnen (8a, 8b) von Hubrollen (6) und Absenkrollen (7) unter Druckvorspannung abgegriffen werden, auf und ab bewegt.
Eine solche Mehrstufenpresse kann mit hohen Hubzahlen pro Minute betrieben werden und weist dabei gleichzeitig eine hervorragende Präzision der Hubbewegung auf.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrstufenpresse und die Verwendung der Presse zur Herstellung von Deckeln für Getränkedosen gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

[0002] Für die industrielle Herstellung von Getränkedosendeckeln kommen heute mehrheitlich Mehrstufenpressen zum Einsatz, bei denen zusätzlich zur Auf- und Abbewegung des Pressenstössels eine Bewegung von Formwerkzeugelementen auf den Stössel zu und von diesem weg erfolgt. Diese Bewegung wird bei den heute bekannten Mehrstufenpressen dadurch erzeugt, dass die bewegbaren Werkzeugelemente über Kurbel- oder Nockentriebe oder mittels Hebel- oder Zugstangenanordnungen mit dem Stösselantrieb gekoppelt werden. Alle bekannten Mehrstufenpressen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nur mit relativ geringen Hubzahlen pro Minute gefahren werden können und die Bewegungspräzision mit zunehmenden Hubzahlen rapide abnimmt.

[0003] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Mehrstufenpresse zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist oder diese zumindest teilweise vermeidet.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Mehrstufenpresse gemäss Patentanspruch 1 gelöst.

[0005] Demgemäss betrifft ein erster Aspekt der Erfindung eine Mehrstufenpresse mit einer maschinenfesten Aufspannplatte und einem der Aufspannplatte gegenüberliegenden und gegen diese arbeitenden Pressenstössel. Innerhalb der Aufspannplatte ist ein Einsatz angeordnet, welcher der Aufnahme eines Werkzeuges dient und derartig mit Antriebsmitteln, z.B. mit einem Servomotor oder einer vom Pressenantrieb getriebenen Gelenkwelle verbunden ist, dass er in Abhängigkeit von einer Bewegung des Pressenstössels abwechselnd in Richtung auf den Pressenstössel zu und von diesem weg bewegbar ist. Dabei sind der Einsatz und die Antriebsmittel in beiden Bewegungsrichtungen formschlüssig miteinander verbunden, was mit zwischen diesen angeordneten Kopplungsmitteln geschieht, welche die umlaufende rotatorische Antriebsbewegung der Antriebsmittel in die Auf- und Abbewegung des Einsatzes umwandeln, indem an einem umlaufend rotierenden Bauteil der Koppelungsmittel mindestens eine umlaufende Führungsfläche mit Abgreifmitteln abgegriffen wird. Dabei sind für beide Bewegungsrichtungen, also sowohl für die Aufals auch für die Abbewegung, separate Abgreifmittel vorhanden. Hierdurch wird es möglich, Mehrstufenpressen zur Verfügung zu stellen, welche mit hohen Hubzahlen betrieben werden können und dabei gleichzeitig eine hervorragende Bewegungspräzision bereitstellen.

[0006] In einer bevorzugten Ausführungsform der Mehrstüfenpresse sind die Abgreifmittel für beide Bewegüngsrichtungen gegeneinander vorgespannt, so dass sie unter Vorspannung die mindestens eine Führungsfläche abgreifen. Hierdurch wird es möglich, die Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in die Auf- und Abbewegung spielfrei vorzunehmen, wodurch sich die Präzision weiter steigern lässt.

[0007] Ist für jede der beiden Bewegungsrichtungen eine separate Führungsfläche vorhanden, was bevorzugt ist, so wird es möglich, auch unsymmetrische Bewegungsabläufe des Einsatzes zu realisieren.

[0008] Mit Vorteil sind zum Abgreifen der Bewegung für die Bewegungsrichtung des Einsatzes auf den Pressenstössel zu mehr Abgreifmittel vorhanden als zum Abgreifen für die Bewegungsrichtung desselben vom Pressenstössel weg, da auf diese Weise die erstgenannte Bewegung, bei welcher typischerweise eine Umform- oder Schneidarbeit verrichtet wird, unter deutlich grösserer Belastung erfolgen kann als die letztgenannte.

[0009] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Mehrstufenpresse wird die mindestens eine Führungsfläche von einem Nocken oder einer Kurvenscheibe gebildet, wobei es zudem bevorzugt ist, wenn die Abgreifmittel als Abgreifrollen ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich auf einfache Weise grosse Kräfte übertragen.

[0010] Dabei ist es weiter von Vorteil, wenn die Abgreifrollen für beide Bewegungsrichtungen in einem gemeinsamen Bauteil gelagert sind, da hierdurch zusätzliche Spiele vermieden werden und es zudem auf einfache Weise möglich wird, die Abgreifrollen der beiden Bewegungsrichtungen gegeneinander vorzuspannen, z.B. indem deren Lagerstellen über Spannschrauben miteinander gekoppelt werden.

[0011] Werden bei solchen Mehrstufenpresse die Abgreifrollen in einem gemeinsamen Hebel gelagert, und zwar bevorzugterweise im Bereich eines Endes des Hebels, wobei der Hebel derartig im Pressengestell gelagert und mit dem Einsatz wirkverbunden ist, dass eine von den Abgreifrollen bereitgestellte Kraft mit einem Übersetzungsverhältnis grösser als Eins auf den Einsatz übertragen wird, so können sehr grosse Hubkräfte am Einsatz bereitgestellt werden.

[0012] Bevorzugterweise kann die Position der Lagerung des gemeinsamen Hebels im Pressengestell eingestellt werden, so dass ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen möglich ist.

[0013] In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Mehrstufenpresse weist der Einsatz eine Längserstreckung in Durchlaufrichtung der Presse auf, welche mindestens der Hälfte, bevorzugterweise mindestens zwei Dritteln der Längserstreckung der Aufspannplatte beträgt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, mehrere identische Werkzeuge auf dem Einsatz anzuordnen und so pro Pressenhub eine entsprechende Anzahl an Produkten herzustellen.

[0014] Bevorzugterweise wird der Einsatz plattenförmig ausgebildet, bevorzugterweise im wesentlichen rechteckig, so dass er möglichst universell mit Werkzeugen bestückbar ist und gleichzeitig eine stabile Struktur bildet.

[0015] In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Mehrstufenpresse ist die Rotationsachse des Bauteils der Kopplungsmittel, welches die mindestens eine umlaufende Führungsfläche bereitstellt, und damit auch die Rotationsachse dieser Führungsfläche, parallel zur Durchlaufrichtung der Presse angeordnet, wodurch es mögich wird, in Durchlaufrichtung mehrere Kopplungsanordnungen mit Führungsflächen und Abgreifmitteln entlang eines einzigen Wellenstranges anzuordnen und dadurch spielfrei miteinander zu koppeln.

[0016] Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz mittels Führungsmitteln linear geführt, was bei Ausführungsformen mit in einem gemeinsamen Hebel gelagerten Abgreifrollen mit Vorteil dadurch bewerkstelligt wird, dass die Führungsmittel mindestens eine in einem oberen und in einem unteren Linearlager geführte Führungssäule aufweisen und der Hebel im Bereich zwischen den beiden Linearlagern an der Führungssäule angreift. Hierdurch ergibt sich eine besonders robuste Konstruktion.

[0017] Verfügt die Mehrstufenpresse über mehrere identische Kopplungsmittel bzw. -anordnungen mit Führungsflächen und Abgreifmitteln, wie z.B. mehrere Nockensektionen, welche über die Erstreckung des Einsatzes gesehen an mehreren Orten, bevorzugterweise an genau zwei Orten, und mit Vorteil in Durchlaufrichtung der Presse hintereinander angeordnet sind und mit dem Einsatz verbunden sind, so können auch relativ lange Einsätze realisiert werden, ohne dass die Gefahr einer Verkantung besteht.

[0018] Sind sämtliche für die Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in die Bewegung des Einsatzes erforderlichen Elemente der Kopplungsmittel im Maschinenbett integriert, was bevorzugt ist, so ergibt sich eine kompakte Bauweise mit einem Minimum von aussenliegenden, bewegten Teilen, wodurch sich die Verletzungsgefahr senken lässt und die bewegten Bauteile zudem vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt werden.

[0019] Als Antriebsmittel zur Bereitstellung der rotatorischen Antriebsbewegung für die Kopplungsmittel ist bevorzugterweise eine mit dem Pressenantrieb verbundene Gelenkwelle oder ein Servomotor vorhanden, wobei erstgenannte Variante den Vorteil einer mechanisch synchronisierten Ankopplung aufweist und letztgenannte der Vorteil einer einfachen Adaption an bestehende Anlagen.

[0020] Wird dabei die Gelenkwelle oder der Servomotor über ein Untersetzungsgetriebe mit dem die mindestens eine Führungsfläche bereitstellenden Bauteil gekoppelt, so wird das an der Gelenkwelle oder dem Servomotor anstehende Drehmoment reduziert, wodurch sich die Torsionsbelastung der beteiligten Bauteile reduzieren lässt.

[0021] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Mehrstufenpresse gemäss dem zuvor dargelegten ersten Aspekt der Erfindung für die Herstellung von Deckeln für Getränkedosen. Bei einer solchen Verwendung treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.

[0022] Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1a eine Vorderansicht einer ersten erfindungsgemässen Mehrstufenpresse;

Fig. 1b einen Vertikalschnitt in Pressen-Durchlaufrichtung durch das Maschinenbett der Presse aus Fig. 1a;

Fig. 1c einen Vertikalschnitt durch das Maschinenbett der Presse aus Fig. 1a entlang der Linie A-A in Fig. 1b;

Fig. 1d einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1c;

Fig. 2 einen Schnitt wie Fig. 1b durch eine zweite erfindungsgemässe Mehrstufenpresse; und

Fig. 3 einen Schnitt wie Fig. 1c durch eine dritte erfindungsgemässe Mehrstufenpresse.

[0023] Der Grundaufbau einer ersten erfindungsgemässen Mehrstufenpresse ist aus den Figuren 1a bis 1d erkennbar, welche eine Vorderansicht der Presse sowie verschiedene Schnitte durch das Maschinenbett 11 der Presse zeigen. Wie zu erkennen ist, weist die Presse einen Pressenstössel 2 auf, welcher mit dem Pressenantrieb (nicht gezeigt) intermittierend auf und ab bewegt werden kann, zur Verrichtung von Stanz- und/oder Umformarbeit mit einem daran befestigten Werkzeug (nicht gezeigt). Dem Stössel 2 gegenüberliegend angeordnet ist eine maschinenfeste Aufspannplatte 1, innerhalb welcher eine Einsatzplatte 3 angeordnet ist. Die Einsatzplatte 3 ist mit zwei jeweils in oberen und unteren Linearlagern 12 geführten Führungssäulen 13 vertikal verschiebbar im Maschinenbett 11 geführt und kann in Abhängigkeit von einer Bewegung des Stössels 3 auf diesen zu und von diesem weg bewegt werden, zur Erzeugung einer die Stösselbewegung überlagernden Bewegung von auf der Einsatzplatte 3 befestigten Werkzeugelementen (nicht gezeigt). Dabei erfolgt das Antreiben der Einsatzplatte 3 dadurch, dass über eine Gelenkwelle 4 Antriebsenergie vom Pressenhauptmotor zur Verfügung gestellt wird, welche dann über ein Winkel-Untersetzungsgetriebe 14 und eine drehsteife Metallscheibenkupplung 18 einer parallel zur Durchlaufrichtung D der Presse verlaufenden Nockenwelle 15 zugeführt wird, deren Nocken 5 dann mit dem Einsatz 3 verbundene Hebel 9 hin und her bewegen und dadurch den Einsatz 3 anheben und absenken. Die Nockenwelle 15 ist in mehreren, jeweils als austauschbare Einheiten ausgestalteten Lagern 18 im Maschinenbett 11 gelagert und weist je zwei Nockensektionen auf, die jeweils aus zwei breiteren Hubnocken 5 und einer dazwischen angeordneten schmaleren Absenknocke 5 bestehen. Die Nockenbahn 8a jeder Hubnocke 5 wird von zwei Hubrollen 6 abgegriffen, während die Nockenbahn 8b der Absenknocke 5 von einer einzigen Absenkrolle 7 abgegriffen wird. Dabei sind die Hub- und Absenkrollen 6, 7 jeder Nockensektion an einem Ende eines Hebels 9 gelagert und gegeneinander vorgespannt, so dass sie die Nockenbahnen 8a, 8b unter Vorspannung abgreifen. Am anderen Ende ist der Hebel 9 über eine Lasche 16 an einem maschinenfesten Drehgelenk 10 angelenkt, welches als demontierbarer Einsatz in das Maschinenbett 11 eingesetzt ist und dessen Position mittels eines Exzenters einstellbar ist. Zwischen seinen beiden Enden ist der Hebel 9 über Zapfen 17 mit der zugehörigen Führungssäule 13 gekoppelt, so dass die beim Abgreifen der Führungsbahnen 8a, 8b vom Hebel 9 vollführte Kippbewegung in eine rein translatorische Auf- und Abbewegung der Führungssäule 13 und der von dieser getragenen Einsatzplatte 3 umgesetzt wird.

[0024] Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt in Durchlaufrichtung D durch das Maschinenbett 11 einer zweiten erfindungsgemässen Mehrstufenpresse, welche sich von der in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass nur eine mittig im Maschinenbett 11 angeordnete Nockensektion vorhanden ist, welche hier allerdings über drei Hubnocken 5 und zwei Absenknocken 5 verfügt, wobei auch hier die Nockenbahn 8a jeder Hubnocke 5 von zwei Hubrollen 6 abgegriffen wird und die Nockenbahn 8b jeder Absenknocke 5 von einer einzigen Absenkrolle 7.

[0025] Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt quer zur Durchlaufrichtung D durch das Maschinenbett 11 einer dritten erfindungsgemässen Mehrstufenpresse, welche sich von den beiden zuvor gezeigten Bauformen im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Hub- und Absenkrollen 6, 7 direkt in der Führungssäule 13 gelagert sind und so auf einen Hebel verzichtet werden kann. Auch ist hier pro Nockensektion lediglich eine einzige Nocke 5 vorhanden, deren Nockenbahn 8 sowohl von der Hubrolle 6 als auch von der Absenkrolle 7 abgegriffen wird.

[0026] Auch wenn in den vorliegenden Beispielen ausschliesslich Rollen 6, 7 als anspruchsgemässe Abgreifmittel zum Einsatz kommen, so ist es auch vorgesehen, andere Abgreifmittel wie z.B. Hebel mit Gleitflächen zu verwenden.

Ansprüche

1. Mehrstufenpresse mit einer maschinenfesten Aufspannplatte (1) und mit einem der Aufspannplatte (1) gegenüberliegenden und gegen diese arbeitenden Pressenstössel (2), wobei innerhalb der Aufspannplatte (1) ein Einsatz (3) angeordnet ist, welcher mit Antriebsmitteln (4) derartig wirkverbunden ist, dass er durch die Antriebsmittel (4) in Abhängigkeit von einer Bewegung des Pressenstössels (2) abwechselnd in Richtung auf den Pressenstössel (2) zu und von diesem weg bewegbar ist, wobei in beiden Bewegungsrichtungen eine formschlüssige Ankoppelung zu den Antriebsmitteln (4) vorhanden ist, und wobei zwischen den Antriebsmitteln (4) und dem Einsatz (3) Kopplungsmittel (5, 6, 7) angeordnet sind, welche ausgestaltet sind zur Umwandlung einer umlaufenden rotatorischen Antriebsbewegung der Antriebsmittel (4) in die Bewegung des Einsatzes (3), indem an einem umlaufend rotierenden Bauteil (5) der Koppelungsmittel (4) mindestens eine umlaufende Führungsfläche (8, 8a, 8b) mit Abgreifmitteln (6, 7) abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der beiden Bewegungsrichtungen separate Abgreifmittel (6, 7) vorhanden sind.

2. Mehrstufenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifmittel (6, 7) für beide Bewegungsrichtungen gegeneinander vorgespannt sind, derart, dass sie unter Vorspannung die Führungsfläche (8, 8a, 8b) abgreifen.

3. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der beiden Bewegungsrichtungen separate Führungsflächen (8a, 8b) vorhanden sind.

4. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bewegungsrichtung des Einsatzes (3) auf den Pressenstössel (2) zu mehr Abgreifmittel (6) vorhanden sind als für die Bewegungsrichtung desselben vom Pressenstössel (3) weg.

5. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsfläche (8, 8a, 8b) von einem Nocken (5) oder einer Kurvenscheibe gebildet ist.

6. Mehrstufenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifmittel (6, 7) als Abgreifrollen (6, 7) ausgebildet sind.

7. Mehrstufenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifrollen (6, 7) für beide Bewegungsrichtungen in einem gemeinsamen Bauteil (9) gelagert sind.

8. Mehrstufenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgreifrollen (6, 7) in einem gemeinsamen Hebel (9) gelagert sind, insbesondere im Bereich eines Endes des Hebels (9), und dass der Hebel (9) derartig mit einem maschinenfesten Punkt (10) des Maschinenbetts (11) und mit dem Einsatz (3) wirkverbunden ist, dass eine von den Abgreifrollen (6, 7) bereitgestellte Kraft mit einem Übersetzungsverhältnis grösser als Eins auf den Einsatz (3) übertragen wird.

9. Mehrstufenpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der maschinenfeste Punkt (10) einstellbar ausgebildet ist.

10. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) eine Längserstreckung in Durchlaufrichtung (D) der Presse aufweist, welche mindestens der Hälfte, insbesondere mindestens zwei Dritteln der Erstreckung der Aufspannplatte (1) in dieser Richtung (D) beträgt.

11. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) plattenförmig ausgebildet ist, und insbesondere, dass dieser im wesentlichen rechteckig ist.

12. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse des Bauteils (5) der Kopplungsmittel, welches die mindestens eine umlaufende Führungsfläche (8, 8a, 8b) bereitstellt, parallel zur Durchlaufrichtung (D) der Presse angeordnet ist.

13. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) mittels Führungsmitteln (12, 13) linear geführt ist.

14. Mehrstufenpresse nach Anspruch 8 und nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (12, 13) mindestens eine in einem oberen und einem unteren Linearlager (12) geführte Führungssäule (13) aufweisen und der Hebel (9) im Bereich zwischen den beiden Linearlagern (12) mit der Führungssäule (13) wirkverbunden ist.

15. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse über mehrere identische Kopplungsmittel (5, 6, 7) verfügt, welche über die Erstreckung des Einsatzes (3) gesehen an mehreren Orten, insbesondere an genau zwei Orten, mit dem Einsatz (3) wirkverbunden sind.

16. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche für die Umwandlung der rotatorischen Antriebsbewegung in die Bewegung des Einsatzes (3) erforderlichen Elemente der Kopplungsmittel (5, 6, 7) im Maschinenbett (11) integriert sind.

17. Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der rotatorischen Antriebsbewegung für die Kopplungsmittel (5, 6, 7) eine mit dem Pressenantrieb verbundene Gelenkwelle (4) oder ein Servomotor vorhanden ist.

18. Mehrstufenpresse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkwelle (4) oder der Servomotor über ein Untersetzungsgetriebe (14) mit dem die mindestens eine Führungsfläche (8, 8a, 8b) bereitstellenden Bauteil (5) gekoppelt ist.

19. Verwendung der Mehrstufenpresse nach einem der vorangehenden Ansprüche für die Herstellung von Deckeln für Getränkedosen.

Zeichnung