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(11) | EP 0 546 265 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Einwellen-Stanzpresse Single shaft punch press Presse polyçonneuse à arbre unique |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Einwellen-Stanzpresse, mit einem Maschinenrahmen; einer Exzenterwelle, die im Maschinenrahmen drehbar gelagert ist; einem Werkzeugträger, der im Maschinenrahmen geradlinig hin- und herbewegbar geführt ist; einer Pleuelanordnung mit Pleuelgliedern, die mit der Exzenterwelle antriebsverbunden sind; einer Hebeleinrichtung mit einzelnen Hebeleinheiten, wobei jede Hebeleinheit bei einer ersten Stelle mit Pleuelgliedern der Pleuelanordnung gelenkig verbunden und bei einer zweiten Stelle am Maschinenrahmen gelenkig abgestützt ist und jeweils eine von diesen zwei Stellen entfernte, weitere Anlenkstelle aufweist, einer Stösselanordnung mit Stösseln, die an den jeweligen weiteren Anlenkstellen und am Werkzeugträger angelenkt sind.
[0002] Die aussermittige Belastung der Werkzeuge, insbesondere des Oberwerkzeuges in solchen Stanzpressen bewirkt unterschiedliche Schwierigkeiten und Nachteile. Für eine gegebene Maschinengrösse nimmt die zulässige Belastung gegen die Randbereiche der Werkzeuge beträchtlich ab und erreicht mitunter den Wert Null. Es sind unter anderem die Lagerstellen, z.B. zwischen Stössel und Werkzeugträger und auch zwischen Stössel und daran angelenkte Antriebsglieder, welche bei aussermittigen Belastungen der Werkzeuge hohem Verschleiss und erhöhter Reibung ausgesetzt sind. Weiter tritt auch ein erhöhter Verschleiss an den Stössel- und Werkzeugführungen und im Werkzeug auf. Aussermittige Belastungen bewirken zudem Verkantungen und elastische Verformungen, wie beispielsweise ein Ausbiegen von langgestreckten Bauteilen der Stanzpresse und damit Herstellungsungenauigkeiten der hergestellten Stanzteile.
[0003] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe eine Einwellen-Stanzpresse zu schaffen, deren Pleuelanordnung mit einer Hebeleinrichtung gelenkig verbunden ist, die einzelne, voneinander getrennte Hebeleinheiten aufweist, die unabhängig voneinander mit einzelnen Pleuelgliedern der Pleuelanordnung und mit dem Maschinenrahmen gelenkig verbunden sind, wobei vier parallel zueinander verlaufende Stössel vorhanden sind, die jeweils an einer der Hebeleinheiten angelenkt sind, so dass der Werkzeugträger der Einwellen-Stanzpresse an vier Stösseln aufgehängt ist.
[0004] Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass damit die Stössel derart im Viereck am Werkzeugträger angeordnet werden können, dass beträchtliche aussermittige Belastungen aufgenommen werden können. Damit entsteht ein kleinerer Verschleiss bei Lager- und Verbindungsstellen der Presse und eine Verminderung von Reibkräften. Weil der Kraftverlauf vom Werkzeugträger bis zur Exzenterwelle auf vier voneinander unabhängigen Wegen erfolgt, lässt sich die Stanzpresse mit bedeutend kleineren Abmessungen bauen.
[0005] Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch eine Einwellen-Stanzpresse,
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1,
Figur 2A eine Variante der Ausbildung des Pleuels, und
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Figur 1.
[0006] Im Maschinenrahmen 1 der Einwellen-Stanzpresse ist die Exzenterwelle 2 über Wälzlager 22 und 23 rotierbar gelagert. Die Exzenterwelle 2 ist über eine Kupplungs-/Bremsvorrichtung mit einem Schwungrad verbunden, welches über einem Riementrieb mit einem Elektromotor antriebsverbunden ist. Diese genannten Bauteile sind allgemein bekannt und üblich bei Stanzpressen, so dass sich eine detaillierte Beschreibung derselben erübrigt.
[0007] Die Exzenterwelle 2 weist einen mittleren Exzenterabschnitt 18 und zu beiden Seiten des mittleren Exzenterabschnittes 18 je einen weiteren Exzenterabschnitt 19 bzw. 20 auf (siehe Fig. 2). Ein jochförmiges Ausgleichsgewicht 24 ist über Wälzlager 25 auf dem mittleren Exzenterabschnitt 18 abgestützt. Dieses Ausgleichsgewicht 24 dient zum Ausgleichen der rotierenden Massenkräfte im Betrieb der Stanzpresse. An den seitlichen Enden des Ausgleichsgewichts 24 sind Lenker 26 bzw. 27 mittels Schwenkzapfen 28 bzw. 29 angelenkt, die ihrerseits über weitere Schwenkzapfen 30 bzw. 31 am Ausgleichsgewicht 32 zum Ausgleichen der oszillierenden Massenkräfte angelenkt sind. Diese Konstruktion ist in der US-PS 4 757 734 derselben Anmelderin beschrieben und es wird aus Gründen der Offenbarung auf die genannte Patentschrift hingewiesen.
[0008] Auf den zu beiden Seiten des mittleren Exzenterabschnittes 18 angeordneten weiteren Exzenterabschnitten 19 bzw. 20 ist jeweils ein Pleuelglied 4 bzw. 5 über Wälzlager 33 bzw. 34 gelagert. Die Pleuelglieder 4 bzw. 5 nach der Ausführung gemäss Figur 2 sind unten in Form einer dreifach gezinkten Gabel ausgebildet. Ein Bolzen 21 erstreckt sich durch die durch die Zinken der Gabel bestimmten Wangen der Pleuelglieder 4 und 5. Die Figur 2A zeigt eine weitere Ausführung, auf die weiter unten noch eingegangen wird.
[0009] An diesen Bolzen 21 sind nun auch die vier Hebeleinheiten 6, 6A bzw. 7, 7A bzw. 8, 8A, bzw. 9, 9A der Hebeleinrichtung der Stanzpresse an einem ihrer Enden angelenkt. In den Figuren sind diese einen Enden allgemein mit der Bezugsziffer 35 identifiziert.
[0010] Bei ihren entgegengesetzten Enden, die allgemein mit der Bezugsziffer 36 identifiziert sind, sind die Hebeleinheiten bei der gezeichneten Ausführung über Gewindespindeln 37 am Maschinenrahmen 1 abgestützt. Die Höhenstellung der Enden 36 der Hebeleinheiten und somit des oberen Werkzeugträgers 3 der Stanzpresse erfolgt durch ein Rotieren dieser Gewindespindeln. Die Einzelheiten dieser Konstruktion zur Höhenverstellung des Werkzeugträgers sind in der US-PS 5 052 257 offenbart, auf welche Offenbarung hier ausdrücklich hingewiesen wird.
[0011] Nachfolgend wird nun die Hebeleinrichtung der Stanzpresse erläutert. Dazu wird insbesondere auf die Figur 3 hingewiesen. Jedem Pleuelglied 4 bzw. 5 sind zwei einarmige Hebelabeinheiten zugeordnet, die einerends auf dem Bolzen 21 gelagert sind.
[0012] Die Hebeleinheiten setzen sich lediglich aus konstruktiven Gründen aus nebeneinander angeordneten Hebelabschnitten zusammen.
[0013] Dabei sind dem Pleuel 4 die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 8, 8A und die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 9, 9A zugeordnet. Diese Hebeleinheiten sind somit paarweise angeordnet.
[0014] In anderen Worten bilden die Hebeleinheiten mit den Hebelabschnitten 8, 8A und 9, 9A zusammen ein vom Pleuel 4 getriebenes Hebelpaar.
[0015] Dem Pleuel 5 ist die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 6, 6A und die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 7, 7A zugeordnet. Auch diese Hebeleinheiten bilden ein Hebelpaar und setzen sich aus konstruktiven Gründen aus den genannten Hebelabschnitten zusammen.
[0016] Alle, die gesamte Hebeleinrichtung ausmachenden einzelnen Hebelabschnitte 6, 6A, 7, 7A, 8, 8A, 9, 9A sind einarmige Hebel, die bei einem Ende auf dem gemeinsamen Bolzen 21 und beim anderen Ende auf der Gewindespindel 37 und somit indirekt auf dem Maschinenrahmen 1 abgestützt sind.
[0017] Wie insbesondere aus der Figur 3 und auch aus der Figur 2 hervorgeht, greifen diese Hebelabschnitte bei ihren Enden auf dem Bolzen 21 gabelförmig ineinander. Der Hebelabschnitt 9A weist ein gabelförmiges Ende auf, und der Hebelabschnitt 8A erstreckt sich in den von den Zinken der Gabel umgrenzten Zwischenraum. Der Hebelabschnitt 8 ist gegabelt und nimmt in der Gabel den Hebelabschnitt 9 auf. Weiter sind die Hebelabschnitte 7A und 6 gegabelt und nehmen in der Gabel die Hebelabschnitte 6A, bzw. 7 auf.
[0018] Jede Hebeleinheit weist eine zwischen seinen Enden 35, 36 angeordnete weitere Anlenkstelle mit Schwenkzapfen 10, 11, 12, 13 auf.
[0019] Die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 6, 6A enthält den Schwenkzapfen 10, die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 8, 8A enthält den Schwenkzapfen 12, die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 7, 7A enthält den Schwenkzapfen 11 und die Hebeleinheit mit den Hebelabschnitten 9, 9A enthält den Schwenkzapfen 13.
[0020] Am Schwenkzapfen 10 ist der Stössel 14, am Schwenkzapfen 11 der Stössel 15, am Schwenkzapfen 12 der Stössel 16 und am Schwenkzapfen 13 der Stössel 17 angelenkt. Somit weist diese Einwellen-Stanzpresse vier Stössel auf. Bei ihrem unteren Ende sind die Stössel 14,15, 16,17 schliesslich am Werkzeugträger 3 angelenkt. Der Werkzeugträger 3 weist vier Führungssäulen 38 auf, mittels welchen er im Maschinenrahmen 1 geführt ist.
[0021] In der Figur 2A ist eine Variante gezeigt, bei welcher beide Pleuelglieder 4,5 geteilt sind, also insgesamt vier einzelne Pleuel 4A, 4B und 5A, 5B vorhanden sind. Damit ist also jeweils einem Pleuel ein Hebelpaar, z.B. die Hebel 6 und 7 der Figur 3 zugeordnet.
[0022] Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass die vier Stössel 14,15,16,17 die Ecken eines rechtwinkligen Vierecks bestimmen. Damit können aussermittige Belastungen ohne die eingangs erwähnten Nachteile in der Stanzpresse aufgenommen werden. Und weiter, da der Kraftverlauf durch die verschiedenen Bauteile der Stanzpresse bis zur Exzenterwelle 2 bzw. Pleuelglieder 4,5 in vier voneinander unabhängigen Wegen erfolgt, lässt sich diese Stanzpresse im Vergleich mit den früheren Stanzpressen für eine gegebene Pressengrösse, die durch die vom Werkzeug ausübbare Kraft bestimmt ist, mit beträchtlich kleineren Abmessungen bauen.
- einem Maschinenrahmen (1),
- einer Exzenterwelle (2), die im Maschinenrahmen (1) drehbar gelagert ist,
- einem Werkzeugträger (3), der im Maschinenrahmen (1) geradlinig hin- und herbewegbar geführt ist,
- einer Pleuelanordnung mit Pleuelgliedern (4,5;4A,4B;5A,5B), die mit der Exzenterwelle (2) antriebsverbunden sind,
- einer Hebeleinrichtung mit Hebeleinheiten (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A), wobei jede Hebeleinheit (6,6A;7, 7A;8,8A;9,9A) bei einer ersten Stelle mit Pleuelgliedern (4,5;4A,4B;5A,5B) der Pleuelanordnung gelenkig verbunden und bei einer zweiten Stelle am Maschinenrahmen (1) gelenkig abgestützt ist und jeweils eine von diesen zwei Stellen entfernte, weitere Anlenkstelle (10,11,12,13) aufweist,
- einer Stösselanordnung mit Stösseln (14,15, 16,17), die einerends an den jeweiligen
weiteren Anlenkstellen (10, 11,12,13) und andererends am Werkzeugträger (3) angelenkt
sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeleinrichtung vier einzelne, voneinander getrennte
Hebeleinheiten (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A) aufweist und jede Hebeleinheit einzeln und unabhängig
von den anderen Hebeleinheiten mit den Pleuelgliedern (4,5;4A,4B;5A,5B) der Pleuelanordnung
gelenkig verbunden bzw. am Maschinenrahmen (1) gelenkig abgestützt ist, und dass die
Stösselanordnung vier zueinander parallel verlaufende Stössel (14,15, 16,17) aufweist,
von denen jeweils einer bei einem Ende bei der jeweiligen weiteren Anlenkstelle an
einer jeweiligen Hebeleinheit (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A) und beim anderen Ende am Werkzeugträger
(3) angelenkt ist, derart, dass der Werkzeugträger (3) der Einwellen-Stanzpresse an
vier Stösseln (14,15,16,17) aufgehängt ist.
- dass die Exzenterwelle (2) einen mittleren Exzenterabschnitt (18) und beidseitig desselben je einen weiteren Exzenterabschnitt (19,20) aufweist,
- dass eine Einrichtung (24-32) zum Ausgleichen vom im Betrieb der Stanzpresse auftretenden Massenkräften vorhanden ist, welche Einrichtung mit dem mittleren Exzenterabschnitt (18) antriebsverbunden ist,
- dass die Pleuelglieder (4,5;4A,4B,5A,5B) der Pleuelanordnung auf jeweils einem der weiteren Exzenterabschnitte (19,20) gelagert sind,
- dass die Hebeleinheiten (6,6A;7,7A,8,8A,9, 9A) der Hebeleinrichtung einarmige Hebelpaare (6,6A;7,7A und 8,8A;9,9A) mit jeweils einem ersten Ende (35) und einem zweiten, entgegengesetzten Ende (36) bilden, wobei die Hebelabschnitte (6,6A;7, 7A und 8,8A;9,9A) beim ersten Ende (35) über einen gemeinsamen Bolzen (21) an einem jeweiligen Pleuelglied (4,5;4A,4B;5A, 5B) und beim zweiten Ende (36) am Maschinenrahmen (1) angelenkt sind und die weitere Anlenkstelle (10,11,12,13) jeweils zwischen den beiden Enden (35;36) angeordnet ist,
- dass die Stössel (14,15,16,17) bei einem Ende an der jeweiligen weiteren Anlenkstelle (10,11,12, 13) der einarmigen Hebelpaaren (6,6A;7,7A und 8,8A;9,9A) und beim anderen Ende am Werkzeugträger (3) angelenkt sind, derart, dass jedes Pleuelglied (4,5;4A,4B;5A,5B) gleichzeitig an zwei einarmigen Hebelpaaren (6,6A; 7,7A und 8,8A;9,9A) angelenkt ist, von denen jeder seinerseits mit einem der Stössel (14,15,16,17) verbunden ist.
- a machine frame (1)
- an eccentric shaft (2) supported for rotation in the machine frame (1),
- a tool carrier (3) which is guided for a rectilinear reciprocating movement in the machine frame (1),
- an arrangement of connecting rods with connecting rod members (4,5; 4A,4B; 5A,5B) which are drivingly mounted to the eccentric shaft (2),
- a lever means with lever units (6,6A; 7,7A, 8,8A; 9,9A) whereby each lever unit (6,6A; 7,7A; 8,8A; 9,9A) is pivotally mounted at a first point to connecting rod members (4,5; 4A,4B; 5A,5B) of the arrangement of connecting rods and is pivotally supported at a second point of the machine frame (1) and has a respective further pivotal point (10,11,12,13) located remote from these points,
- an arrangement of rams with rams (14,15, 16,17) which are pivotally mounted at one end to the respective further pivotal points (10,11,12,13) and at the other end to the tool carrier (3),
- characterized in that the lever means comprises four single lever units (6,6A; 7,7A; 8,8A; 9,9A) arranged separate from each other and every single lever unit is pivotally mounted to the connecting rod members (4,5; 4A,4B; 5A,5B) of the arrangement of connecting rods and to the machine frame (1), resp. independently from the other lever units, and in that the arrangement of rams comprises four parallel rams (14,15,16,17), of which every respective ram is pivotally mounted at one end to the respective further pivotal point to a respective lever unit (6,6A; 7,7A; 8,8A, 9,9A) and at the other end to the tool carrier (3), such that the tool carrier (3) of the single shaft punch press is suspended at four rams (14,15,16,17).
- that the eccentric shaft (2) comprises a center eccentric portion (18) and at both sides thereof are further eccentric portion (19,20),
- that a means (24-32) for balancing mass forces occurring during the operation of the punch press is present, which means is drivingly connected to the center eccentric portion (18),
- that the connecting rod members (4,5; 4A, 4B; 5A,5B) of the arrangement of connecting rods are respectively supported on one of the further eccentric portions (19,20),
- that the lever units (6,6A; 7,7A; 8,8A; 9,9A) of the lever means form single arm lever pairs (6,6A; 7,7A and 8,8A; 9,9A) with a respective first end (35) and a second, opposite end (36), whereby the lever portions (6,6A; 7,7A and 8,8A; 9,9A) are pivotally mounted at the first end (35) via a bolt (21) common to all to one respective connecting rod member (4,5; 4A,4B; 5A,5B) and at the second end (36) to the machine frame (1), and the further pivotal point (10,11,12,13) is located respectively between the two ends (35;36),
- that the rams (14,15,16,17) are pivotally mounted at one end to the respective further pivotal point (10,11,12,13) of the single arm lever pairs (6,6A; 7,7A and 8,8A; 9,9A) and at the other end to the tool carrier (3), such that every connecting rod member (4,5; 4A,4B; 5A,5B) is pivotally mounted simultaneously to two single arm lever pairs (6,6A; 7,7A and 8,8A; 9,9A), of which each in turn is mounted to one of the rams (14,15, 16,17).
- un bâti de machine (1);
- un arbre d'excentrique (2) qui est monté à rotation dans le bâti de machine (1);
- un porte-outil (3) qui est guidé en un mouvement rectiligne de va-et-vient dans le bâti de machine (1);
- un système de bielles comprenant des bielles (4,5;4A,4B;5A,5B) qui sont en liaison d'entraînement avec l'arbre d'excentrique (2);
- un mécanisme à leviers comprenant des unités de leviers (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A), chaque unité de leviers (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A) étant reliée de façon articulée, en un premier point, à des bielles (4,5;4A,4B;5A,5B) du système de bielles et prenant un appui articulé, en un second point, sur le bâti de machine (1), et présentant un autre point d'articulation (10,11,12,13) distant de ces deux points;
- un système de coulisseaux comprenant des coulisseaux (14,15,16,17) qui sont articulés,
par une extrémité, respectivement sur lesdits autres points d'articulation (10,11,12,13)
et, par l'autre extrémité, sur le porteoutil (3),
caractérisée en ce que le mécanisme à leviers comprend quatre unités de leviers
individuelles (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A) séparées les unes des autres et chaque unité de
leviers est reliée de façon articulée aux bielles (4,5:4A,4B;5A,5B) du système de
bielles et prend un appui articulé sur le bâti de machine (1) individuellement et
indépendamment des autres unités de leviers, et en ce que le système de coulisseaux
comprend quatre coulisseaux (14,15,16,17) qui s'étendent parallèlement les uns aux
autres et dont chacun est articulé par une extrémité, au niveau dudit autre point
d'articulation, sur une unité de leviers (6,6A;7,7A;8, 8A;9,9A) respective et, par
son autre extrémité, sur le porte-outil (3), de sorte que le porte-outil (3) de la
presse à poinçonner à arbre unique est suspendu à quatre coulisseaux (14,15,16,17).
- l'arbre d'excentrique (2) présente une partie médiane excentrée (18) et, de chaque côté de celle-ci, une autre partie excentrée (19,20);
- il est prévu un dispositif (24-32) pour l'équilibrage des forces dues à la masse qui se produisent au cours du fonctionnement de la presse à poinçonner, lequel dispositif est en liaison d'entraînement avec la partie médiane excentree (18);
- les bielles (4,5;4A,4B;5A,5B) du système de bielles sont montées chacune à rotation sur l'une desdites autres parties excentrées (19,20);
- les unités de leviers (6,6A;7,7A;8,8A;9,9A) du mécanisme à leviers forment des paires de leviers oscillants (6,6A;7,7A et 8,8A;9,9A) présentant chacune une première extrémité (35) et une seconde extrémité opposée (36), les leviers élémentaires (6,6A;7,7A et 8,8A;9,9A) étant articulés, à leur première extrémité (35), au moyen d'un axe commun (21), sur une bielle (4,5;4A,4B;5A,5B) respective et, a leur seconde extremité (36), sur le bâti de machine (1), et ledit autre point d'articulation (10,11,12,13) étant situé chaque fois entre les deux extrémités (35;36);
- chacun des coulisseaux (14,15,16,17) est articulé, à une extrémité, sur ledit autre point d'articulation (10,11,12,13) d'une paire de leviers oscillants (6,6A;7,7A et 8,8A;9,9A) et, à l'autre extrémité, sur le porte-outil (3), de sorte que chaque bielle (4,5;4A,4B;5A,5B) est articulée en même temps sur deux paires de leviers oscillants (6,6A;7,7A et 8,8A;9,9A), dont chacune est raccordée de son côté à l'un des coulisseaux (14,15,16,17).