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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schubkurbelantrieb für eine Schere, Presse oder Stanze mit einem den Schubkurbeltrieb über ein Umlaufgetriebe antreibenden, mit konstanter Drehzahl umlaufenden Motor, wobei ein Getriebeglied des Umlaufgetriebes für sich antreibbar ist.
Um den Werkstückdurchsatz bei Scheren, Pressen oder Stanzen zu erhöhen, muss nicht nur auf die Geschwindigkeit der Zu- und Abförderung der Werkstücke, sondern auch auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeuge Bedacht genommen werden. Dabei ergeben sich aber gewisse Schwierigkeiten, weil bei den bekannten Antriebseinheiten für diese Werkzeuge der Schubkurbeltrieb mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Dadurch werden aber sowohl beim Arbeitshub als auch beim Leerhub des Schubkurbeltriebes gleiche Geschwindigkeitsverhältnisse für die Werkzeugbewegung erreicht, was in einem gewissen Widerspruch zu den anzustrebenden Erfordernissen steht.
Beim Arbeitshub soll nämlich die eigentliche Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeuge geringer als beim Zurückziehen des Werkzeuges aus seinem Eingriffsbereich sein, um bei dem durch den Antriebsmotor vorgegebenen Leistungsangebot die für den
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entsprechende Beschleunigung der Rückziehbewegung der Werkzeuge ausgenutzt werden. Dies ist jedoch mit Hilfe der üblichen, einen Schubkurbeltrieb aufweisenden Antriebseinheiten für Scheren, Pressen oder Stanzen nicht zu erreichen.
Um, ausgehend von einer kontinuierlichen Drehbewegung, eine im Mittel immer gleichsinnig fortschreitende Drehbewegung mit willkürlich veränderbaren periodischen Geschwindigkeitsschwankungen zu erzeugen, ist es bereits bekannt (DE-AS 1129029), an einem Planetenrad eines Umlaufkurbelgetriebes eine Kurbel exzentrisch anzulenken, von der die periodisch veränderliche Drehbewegung abgenommen wird. Um nun die Periodendauer einstellen zu können, kann das Sonnenrad zusätzlich verstellt werden, was am einfachsten dadurch erreicht wird, dass das Sonnenrad vom ungleichförmigen Abtrieb her angetrieben wird. Um dabei die Einstellbarkeit zu wahren, wird das Sonnenrad nicht unmittelbar vom Abtrieb, sondern über ein weiteres Umlaufgetriebe angetrieben. Mit der periodischen Verschwenkung des Aussenkranzes dieses Umlaufgetriebes wird die Versetzung der Stillstandspunkte erreicht.
Da bei diesem bekannten Getriebe eine Pilgerschrittbewegung oder momentane Stillstände mit sofortigem Weiterlauf zur Beförderung von Teilen in vollautomatischen Bearbeitungsprozessen erzielt werden sollen, ein Scherenantrieb aber nicht eine im Mittel immer gleichsinnig fortschreitende Bewegung erzeugen darf, weil das Scherenmesser ja wieder im Leerhub zurückgezogen werden muss, eignet sich das bekannte Umlaufkurbelgetriebe nicht für den Antrieb einer Schere.
Um den Schubkurbelantrieb für eine Schere, Presse oder Stanze an unterschiedliche Bedingungen anpassen zu können, ist es schliesslich bekannt (FR-PS Nr. 2. 077. 111), den Schubkurbeltrieb über ein Umlaufgetriebe anzutreiben, bei dem die Planetenräder zusätzlich angetrieben werden können. Damit kann die Geschwindigkeit des Abtriebes kontinuierlich verstellt werden, weil der Antrieb der Planetenräder über stufenlos regelbare Getriebe erfolgt. Mit diesem bekannten Schubkurbelantrieb können über die Abtriebsgeschwindigkeit des Umlaufgetriebes zwar die Hubzahlen des Schubkurbeltriebes verändert werden, doch ist auch mit diesem bekannten Schubkurbelantrieb eine Steuerung der Werkzeugbewegung entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen beim Arbeits- und Leerhub nicht möglich.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Schubkurbelantrieb der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass die eigentliche Arbeitsgeschwindigkeit der Werkzeuge geringer als die Geschwindigkeit der Rückziehbewegung des Werkzeuges aus dem Eingriffsbereich ist, um mit einer möglichst geringen kontinuierlichen Antriebsleistung den erforderlichen Kraftbedarf decken zu können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Steg des Umlaufgetriebes durch einen vom Motor antreibbaren Kurbeltrieb in Abstimmung auf die Drehzahl des Schubkurbeltriebes periodisch hinund herdrehbar ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der Schubkurbeltrieb mit sich periodisch ändernder Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, was sich natürlich auf die Hubgeschwindigkeit des Schubkurbeltriebes entsprechend auswirkt. Der Schubkurbeltrieb kann daher durch eine entsprechende Wahl der Grösse der Änderung der Winkelgeschwindigkeit und des Phasenunterschiedes zwischen der sich periodisch ändernden Winkelgeschwindigkeit und der Hubbewegung des Schubkurbeltriebes an die gewünschten Verhältnisse angepasst werden.
Die Grösse der Drehzahlabweichungen von der durch den Antriebsmotor alleine vorgegebenen, konstanten Drehzahl hängt selbstverständlich vom Übersetzungsverhältnis des Kurbeltriebes ab. Wird
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folglich die Länge der Kurbel des Kurbeltriebes für die hin-und herdrehende Bewegung des Steges des Umlaufgetriebes in weiterer Ausbildung der Erfindung verstellbar ausgebildet, so ergeben sich in einfacher Weise Abstimmungsmöglichkeiten des Schubkurbeltriebes auf verschiedenste Verhältnisse, da über die Länge der Kurbel die Grösse der Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Schubkurbeltriebes eingestellt werden kann.
Ist in weiterer Ausbildung der Erfindung in der Antriebsverbindung zwischen dem Umlaufgetriebe und dem Schubkurbeltrieb eine lösbare Kupplung mit in verschiedenen gegenseitigen Drehstellungen kuppelbaren Kupplungshälften vorgesehen, so lässt sich zusätzlich die gewünschte Phasenverschiebung zwischen der sich periodisch ändernden Winkelgeschwindigkeit des Schubkurbeltriebes und dessen periodischer Hubbewegung zwischen dem äusseren und inneren Totpunkt mit einfachen Mitteln einstellen, was eine feine Abstimmung des Schubkurbelantriebes auf vorgegebene Verhältnisse erlaubt.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemässen Schubkurbelantrieb im Blockschaltbild, Fig. 2 den zusätzlichen Antrieb des Steges des Umlaufgetriebes über einen Kurbeltrieb, Fig. 3 den Schubkurbeltrieb in schematischer Seitenansicht, Fig. 4 ein Diagramm der sich mit der Länge der Kurbel des Kurbeltriebes zum zusätzlichen Antrieb des Steges des Umlaufgetriebes ändernden Winkelgeschwindigkeit des Schubkurbeltriebes und Fig. 5 ein Diagramm, dem die Geschwindigkeit des Pleuelstangenanlenkpunktes an der Kurbel des Schubkurbeltriebes in Hubrichtung bei verschiedenen Phasenunterschieden zwischen der sich periodisch ändernden Winkelgeschwindigkeit der Kurbel und der Hubbewegung entnommen werden kann.
Die in Fig. l dargestellte Antriebseinheit besteht im wesentlichen aus einem Antriebsmotor einem Schubkurbeltrieb --2-- und einem Umlaufgetriebe --3--, dessen Steg --4-- über eine Koppelstange - mit einem Kurbeltrieb --6-- antriebsverbunden ist. Die Antriebsverbindung zwischen dem Motor - und dem Schubkurbeltrieb --2-- wird daher durch das mit der Abtriebswelle --7-- des Motors --1-verbundene Sonnenrad --8-- des Umlaufgetriebes --3--, durch die mit dem Sonnenrad --8-- kämmenden, im Steg --4-- frei drehbar gehaltenen Planetenräder --9--, durch den in die Planetenräder --9-- eingreifenden Innenzahnkranz --10-- und die die Umlaufgetriebeabtriebswelle --11-- mit der Kurbelwelle - -12-- des Schubkurbeltriebes verbindende Kupplung --13-- gebildet.
Von der Abtriebswelle --7-- des Motors --1-- ist ausserdem über ein Ritzel --14-- und ein mit diesem in Eingriff stehenden Zahnrad --15-- der Antrieb für den Kurbeltrieb --6-- abgeleitet, dessen Kurbel - -16-- in ihrer Länge von Null bis zu einem Maximalwert eingestellt werden kann, wie dies in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Beträgt die eingestellte Kurbellänge Null, so wird, wie ohne weiteres aus Fig. 2 ersichtlich ist, der Steg --4-- des Umlauf getriebes --3-- undrehbar festgehalten, was eine konstante Übersetzung des Umlaufgetriebes --3-- bewirkt. Der Schubkurbeltrieb --2-- wird folglich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben.
In Fig. 4 ist die Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit w der Kurbel --17-- des Schubkurbeltriebes - vom Verdrehwinkel a dieser Kurbel --17-- dargestellt, u. zw. ist auf der Ordinate die Winkelgeschwindigkeit w und auf der Abszisse der Verdrehwinkel ei aufgetragen. Bei stillstehendem Steg --4-des Umlaufgetriebes --3-- ergibt sich somit in diesem Diagramm für die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel - eine abszissenparallele Gerade --18--. Wird jedoch der Steg --4-- des Umlaufgetriebes --3-- über den Kurbeltrieb --6-- hin- und herdrehend angetrieben, so wird dieser zusätzliche Antrieb dem Hauptantrieb überlagert und es ergeben sich Abweichungen von dieser durch die Gerade --18-- dargestellten konstanten Winkelgeschwindigkeit.
Es werden sich also periodisch ändernde Winkelgeschwindigkeiten ergeben, deren Abweichungen von der durch den Motor-l-alleine bedingten Winkelgeschwindigkeit von der Länge der Kurbel --16-- abhängen. Die Kurve --19--, die den Winkelgeschwindigkeitsverlauf bei einer mittleren Länge der Kurbel --16-- zeigt, und die Kurve --20--, die sich bei der maximal einstellbaren Kurbellänge ergibt, veranschaulichen den Zusammenhang zwischen der Länge der Kurbel --16-- und der Winkelgeschwindigkeit der Kurbel --17-- deutlich, wobei natürlich vorausgesetzt wurde, dass die Zahl der Umdrehungen in der Zeiteinheit der Kurbeln --16 und 17-- gleich ist.
Ausserdem wurde in dem dargestellten Beispiel angenommen, dass gegenüber der konstanten Winkelgeschwindigkeit die über den Kurbeltrieb --6-- veränderte Winkelgeschwindigkeit nicht grösser als die konstante Winkelgeschwindigkeit werden kann, was aber lediglich davon abhängt, wie der Steg --4-- des Umlaufgetriebes --3-- vom Kurbeltrieb --6-- angetrieben wird.
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Bei den für die Fig. 4 angenommenen Verhältnissen sinkt demnach die mittlere Winkelgeschwindigkeit mit zunehmender Länge der Kurbel --16--, wie dies aus der mittleren Winkelgeschwindigkeit --21-- für die Kurve --20-- entnommen werden kann.
Für die Geschwindigkeit des Anlenkpunktes --22-- der Pleuelstange --23-- des Schubkurbeltriebes - ergeben sich auf Grund der Winkelgeschwindigkeitsänderungen ebenfalls entsprechende Änderungen, wobei zur einfachen Abschätzung der Hubgeschwindigkeiten die Geschwindigkeitskomponenten des Anlenkpunktes --22-- lediglich in Hubrichtung betrachtet werden, was insbesondere bei grosser Pleuelstangenlänge und kleiner Kurbelarmlänge ein gutes Bild der Hubgeschwindigkeiten ergibt.
In Fig. 5 sind diese Geschwindigkeitskomponenten v in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel a der Kurbel - -17-- dargestellt, u. zw. für verschiedene Phasenunterschiede zwischen der periodischen Winkelgeschwindigkeitsänderung der Kurbel --17-- und der sich bei konstanter Winkelgeschwindigkeit ergebenden sinusförmigen Änderung der Geschwindigkeitskomponente in Hubrichtung. Entlang der Ordinaten des Diagramms der Fig. 5 sind daher diese Geschwindigkeitskomponenten v und entlang der Abszisse der Verdrehwinkel a aufgetragen, wobei der oberhalb der Abszisse befindliche Diagrammteil die Geschwindigkeitskomponenten des Anlenkpunktes --22-- in Hubrichtung während der Kurbelbewegung vom oberen zum unteren Totpunkt und der untere Diagrammteil die Geschwindigkeitskomponenten während der Rückbewegung vom unteren zum oberen Totpunkt wiedergeben.
Die Kurve --24-- gibt dabei den einfachen Zusammenhang der Geschwindigkeitsprojektion des Anlenkpunktes --22-- auf die Hubrichtung bei konstanter Winkelgeschwindigkeit an, also die sich bei festgehaltenem Steg --4-- ergebenden Verhältnisse.
Wird der Steg --4-- über den Kurbeltrieb --6-- mit grösstmöglichem Kurbelarm --16-- angetrieben und die Kupplung --13-- so festgestellt, dass sich zwischen den Totpunktlagen der Schubkurbel --2-- und des Kurbeltriebes --6-- ein Phasenunterschied von 30 ergibt, was eine entsprechende Phasenverschiebung zwischen der sich periodisch ändernden Winkelgeschwindigkeit des Schubkurbeltriebes --2-- und der periodischen Hubbewegung zur Folge hat, so stellt sich für die Geschwindigkeitsprojektion des Anlenkpunktes --22-- auf die Hubrichtung der durch die Kurve --25-- dargestellte Verlauf über die Verdrehwinkeln a ein.
Für eine Phasenverschiebung von 600 erhält man dann die Kurve --26--, für die Phasenverschiebung von 90 die Kurve --27--, für eine Phasenverschiebung von 1200 die Kurve --28--, für eine Phasenverschiebung von 1500 die Kurve --29-- und für eine Phasenverschiebung von 270 die Kurve --30--. Aus diesen Kurven lässt sich in einfacher Weise ablesen, dass sich die Hubgeschwindigkeit der Pleuelstange --23-- durch eine Drehverstellung der beiden Kupplungshälften der Kupplung --13-gegeneinander gewünschten Erfordernissen angleichen lässt, so dass optimale Antriebsbedingungen erreicht werden können.
Die Grösse der Geschwindigkeitsänderungen kann zudem noch durch Längenänderungen der Kurbel --16-- des Kurbeltriebes --6-- massgebend beeinflusst werden. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Antriebsanordnung lassen sich folglich an die jeweiligen Bedingungen bei Scheren, Pressen oder Stanzen angepasste Antriebsverhältnisse schaffen, die einen optimalen Werkzeugeinsatz gewährleisten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schubkurbelantrieb für eine Schere, Presse oder Stanze mit einem den Schubkurbeltrieb über ein Umlaufgetriebe antreibenden, mit konstanter Drehzahl umlaufenden Motor, wobei ein Getriebeglied des Um-
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des Schubkurbeltriebes (2) periodisch hin- und herdrehbar ist.