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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verformung von Metallen und dabei auf mechanische Pressen mit Untertischantrieb. Besonders wirksam kann sie in Pressen zum Kaltpressen von Blechmaterial verwendet werden.
Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung eine mechanische Presse mit Untertischantrieb, mit einem Ständer, einer Tischplatte, auf der die untere Werkzeughälfte angeordnet ist, und mit einem Antriebsrahmen, der aus einer unteren Traverse, einer oberen Traverse und Zugstangen gebildet ist, wobei die untere Traverse mit dem Antriebsaggregat der Presse verbunden ist, und wobei die obere Traverse die Arbeitsbewegung auf die obere Werkzeughälfte überträgt.
Beim Kaltpressen von Werkstücken aus Blechmaterial werden Presswerkzeuge eingesetzt, die Arbeitsorgane in Form eines Stempels und einer Matrize enthalten, die mit einem kleinen Luftspalt (einige Hundertstel Millimeter) relativ zueinander konjugieren. Für die Herstellung von Werkstücken guter Qualität ist wichtig, dass dieser Luftspalt auf dem gesamten Umfang gleichmässig ist. Dazu werden Presswerkzeuge in Form von Blöcken gebaut, die aus einer Ober- und einer Unterplatte bestehen, die durch Säulen miteinander verbunden sind, an denen die Arbeitsorgane des presswerkzeuges befestigt werden. Dabei ist der Bau und der Betrieb dieser Pressen ausserordentlich arbeitsintensiv, und die Bau- und Betriebskosten sind hoch.
Im Betrieb wird das Werkzeug an der Presse befestigt, wobei die untere Werkzeughälfte mit der Tischplatte und die obere mit einem Pressenstössel verbunden wird.
Beim Stanzen von Werkstücken wird der Pressenstössel mit Kräften des Kurbeltriebes sowie mit Längs- und Querkräften und Biegemomenten zufolge der Stanzkraft beaufschlagt. Unter der Einwirkung dieser Belastungen wird der Pressenstössel und die damit verbundene obere Werkzeughälfte relativ zur Tischplatte und der damit verbundenen unteren Werkzeughälfte in Längsrichtung und Querrichtung versetzt und unter der Einwirkung des Biegemoments um einen Winkel verdreht.
Durch die Versetzung des Stössels in Längsrichtung wird die Standzeit des Werkzeugs zwar kaum beeinflusst, jedoch wird durch dessen Verschiebung in Querrichtung und Verdrehung um einen Winkel die Standzeit des Werkzeugs stark gekürzt und die Qualität der Werkstücke verschlechtert.
Gegenwärtig werden zum Kaltpressen offene Kurbelpressen mit C-förmigem Ständer eingesetzt.
In diesen Pressen sind der Stössel und der Kurbeltrieb im Oberteil des Ständers und die Tischplatte im Unterteil angeordnet. Unter Belastungen strebt der Ständer dazu, sich auseinanderzubiegen, wodurch eine bedeutende Versetzung des Stössels und der mit ihm verbundenen oberen Werkzeughälfte relativ zur Tischplatte hervorgerufen wird. Um diese Versetzung des Stössels zu verringern, wird die Steifigkeit des Ständers durch eine Vergrösserung seiner Abmessungen und der Metallmasse erhöht, wodurch aber die Gesamtabmessungen, der Materialaufwand und die Kosten der Presse vergrössert werden. Um die Versetzung der oberen Werkzeughälfte zu verringern, werden die Steifigkeit und die Abmessungen der Werkzeugblöcke vergrössert. Deswegen werden derartige Pressen und Werkzeuge vorwiegend bei der Massen- und Grossserienproduktion eingesetzt.
Gegenwärtig zeichnen sich zwei Trends ab, nämliche einerseits die Verringerung der Abmessungen und der Masse von Pressen durch den Einsatz von Pressen mit Untertischantrieb sowie anderseits der Einsatz von vereinfachten und blockfreien Werkzeugen, wodurch die Kosten für die Ausrüstung wesentlich verringert werden und das Pressen von Werkstücken bei Klein- und Mittelserienproduktion ermöglicht wird.
Dadurch, dass die vereinfachten und blockfreien Werkzeuge keine Blöcke mit Säulen besitzen, ist für ihren Einsatz ausschlaggebend, dass keine Versetzung des Pressenstössels in Querrichtung unter Einwirkung der Arbeitsbelastung erfolgt.
Es sind Pressen mit Untertischantrieb bekannt, vgl. beispielsweise SU-Erfinderschein Nr. 424735 und Prospekte der Schweizer Firma"ESSA", Pressen EC-1, 5 t und EC-6t, bei denen eine obere, auf und ab bewegliche und dabei die Bewegung auf die obere Werkzeughälfte übertragende Traverse als "Stössel" vorgesehen ist, die mit einer unteren Antriebstraverse mittels Zugstangen rahmenförmig verbunden ist, die sich in Führungsbüchsen relativ zum Ständer der Presse bewegen.
Die Zugstangen dienen gleichzeitig als Führungen für die obere Traverse. Unter der Einwirkung der Arbeitsbelastungen werden die Zugstangen wesentlich verformt, wodurch die obere Traverse in Längs- und Querrichtung versetzt und der Einsatz von vereinfachten und blockfreien Werkzeugen ausgeschlossen wird. Um diese Versetzung zu verringern, wird der Querschnitt der Zugstangen
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vergrössert, sie werden mit einem minimalen Luftspalt den Führungsbüchsen angepasst usw., jedoch wird dadurch die Versetzung in Querrichtung nicht beseitigt, aber die Arbeitsintensität beim Bau sowie der Preis der Pressen erhöht.
Eine der Voraussetzungen für die Anwendung des Pressvorgangs zur Herstellung von Werkstätten in Kleinserienproduktion ist die Möglichkeit eines schnellen Auswechselns von Werkzeugen. Eine Technik zum schnelleren Auswechseln von Werkzeugen beruht auf dem Einsatz von Werkzeugen mit T-Schaft'an der Oberplatte. Zur Befestigung der Oberplatte derartiger Werkzeuge wird ein Gehäuse mit T-Nut verwendet, die durch eine zylindrische Stufenfläche begrenzt ist. Das Gehäuse wird in den Pressenstössel eingebaut, und der auf der oberen Werkzeugplatte befestigte Schaft wird in die T-Nut des Gehäuses eingesetzt. Eine ähnliche Befestigungsart für Werkzeuge mit T-Schaft wird bei den Pressen EC-1, 5 t und EC-6 t gemäss den erwähnten "ESSA"-Prospekten verwendet.
Ein Nachteil dieser Befestigungseinrichtung ist die Unzuverlässigkeit in der Positionierung und Befestigung des Werkzeugs.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Presse mit Untertischantrieb der eingangs angegebenen Art zu schaffen, durch deren Konstruktion eine Versetzung des die obere Werkzeughälfte tragenden Bauteils in Querrichtung verringert und insbesondere eine zuverlässige Positionierung des Werkzeuges ermöglicht wird.
Die erfindungsgemässe mechanische Presse der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere Traverse des Antriebsrahmens mit einem Stössel gelenkig verbunden ist, der die Befestigungseinrichtung für die obere Werkzeughälfte trägt und mit Führungen zusammenwirkt, die mit dem Ständer starr verbunden sind.
Bei einer derartigen Ausbildung der Presse wird die seitliche Versetzung des - eigentlichen - Stössels mit der daran befestigten oberen Werkzeughälfte dadurch zumindest verringert, dass die seitlichen Belastungen vom Kurbeltrieb durch die Führungen der unteren Traverse aufgenommen und weiter nicht übertragen werden, die axiale Belastung durch die Zugstangen aufgenommen wird, die die untere Traverse mit der oberen Traverse verbinden, und die Gelenkverbindung zwischen Stössel und oberer Traverse die Übertragung von eine Querbewegung bewirkenden Kräften reduziert, wobei die Führungen des Stössels entlastet sind.
Um den Bau und die Montage der Presse zu erleichtern, ist es von besonderem Vorteil, wenn der Stössel mit der oberen Traverse durch ein Gelenk verbunden ist, das durch ein Kugelende einer Spindel gebildet ist, das in einer Öffnung im Stössel aufgenommen ist. Bei dieser Gelenkverbindung ist es möglich, die Pressenbauteile mit geringerer Genauigkeit zu fertigen und Ungenauigkeiten bei der Montage der Zugstangen und Traversen sowie eine Schrägstellung der Bauteile bei der Stösselbewegung auszugleichen.
Um die Befestigung von Werkzeugen mit T-Schaft zu vereinfachen, ist es weiters auch günstig, wenn die Befestigungseinrichtung für die obere Werkzeughälfte zur Befestigung von Werkzeugen mit T-Schaft ein Gehäuse mit T-Nut aufweist, auf dessen Aussenfläche eine Drehbüchse mit einer Nut angeordnet ist, deren Abmessungen mit dem Durchmesser und der Höhe des in das Gehäuse eingeführten Abschnittes des Schaftes übereinstimmen, wobei auf der Stirnfläche des Gehäuses ein Anschlag angeordnet ist, der einen Teil der Oberfläche des Schaftes umgibt, und wobei die Drehbüchse mit einer Feststelleinrichtung versehen ist, durch die eine Drehung der Büchse relativ zum Gehäuse verhindert ist.
Eine derartige Befestigungseinrichtung ermöglicht ein besonders rasches Auswechseln und Befestigen von Werkzeugen mit T-Schaft, deren genaue Fixierung in der Arbeitsposition der Presse sowie eine Beseitigung von Seitenbelastungen des Werkzeugs infolge einer etwaigen Versetzung des Stössels im Betrieb.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine vereinfachte, teilweise geschnittene Gesamtansicht einer erfindungsgemässen Presse ; Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Presse in Richtung des Pfeils A in Fig. l ; Fig. 3 einen Vertikalschnitt gemäss der Linie 111-111 in Fig. 1 ; Fig. 4 einen Horizontalschnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. l ; Fig. 5 eine Befestigungseinrichtung für die obere Werkzeughälfte, teilweise im Schnitt ; und Fig. 6 eine Ansicht dieser Befestigungseinrichtung gemäss dem Pfeil A in Fig. 5.
Die dargestellte Presse enthält einen Ständer --1--, mit dem eine Kragstütze --2-- ver-
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bunden ist, die aus einem Körper --3-- und Säulen --4, 5-- besteht. Die Säulen --4, 5-- sind diagonal relativ zu einer Tischplatte --6-- angeordnet. Mit der Kragstütze --2-- sind Führungen - -7, 8-- verbunden, in denen ein Stössel --9-- bewegbar angeordnet ist, der mit einer oberen Traverse --10-- gelenkig verbunden ist. Mit seinen Seitenflächen wirkt der Stössel --9-- mit den Führungen --7, 8-- zusammen.
Die obere Traverse --10-- ist mittels Zugstangen --11, 12-- und Muttern --13-- unter Bildung eines Antriebsrahmens mit einer unteren Traverse --14-- verbunden, die im Unterteil des Ständers-l-angeordnet ist. Der Stössel --9-- und die obere Traverse --10-- sind durch ein Gelenk miteinander verbunden, das aus einem Kugelende einer Spindel --15-- besteht, das in einer Öffnung im Stössel --9-- aufgenommen ist, wobei die Spindel --15-- mittels einer Mutter --16-- an der oberen Traverse --10-- befestigt ist.
Die untere Traverse --14-- ist mittels Führungen, die in Form von Säulen --17, 18-- mit Kugelkäfigen --19, 20-- ausgebildet sind, mit dem Ständer-l-und mittels eines Zapfens --21-- und einer Pleuelstange --22-- mit einer Kurbeltriebwelle --23-- verbunden, die über eine Riemenscheibe --24-- und einen Riementrieb - mit einem Elektromotor --26-- verbunden ist.
Die Presse funktioniert folgenderweise.
Die Drehung des Elektromotors --26-- wird über den Riementrieb --25-- und die Riemenscheibe --24-- auf die Kurbeltriebwelle --23-- übertragen, die die untere Traverse --14-- über die Pleuelstange --22-- in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Von der unteren Traverse - wird die Bewegung über die Zugstangen --11, 12-- sowie die Muttern --13-- auf die obere Traverse --10-- und dann über die Spindel --15-- mit der Mutter --16-- auf den Stössel - übertragen.
Da die seitliche Bewegung der unteren Traverse --14-- durch deren Führungen mit den Säulen --17, 18-- und Kugelkäfigen --19, 20-- begrenzt ist, werden die seitlichen Belastungen, die vom Kurbeltrieb erzeugt werden, durch die nur axial belasteten Zugstangen --11, 12-- nicht übertragen. Die Schliesshöhe der Presse wird durch die Spindel --15-- und --15-- und Mutter --16-- eingestellt.
Beim Betrieb der Presse können die Zugstangen --11, 12-- unter der Einwirkung der Arbeitsbelastung unterschiedlich verformt werden, wodurch an der oberen Traverse --10-- seitliche Belastungen entstehen können. Durch das Vorhandensein des Gelenks mit dem Kugelende der Spindel - wird dieser Einfluss vom Stössel --9-- ferngehalten. Gleichzeitig gestattet das Gelenk, die Herstellung von Bauteilen zu vereinfachen und die Montage der Presse zu erleichtern. Da der Stössel --9-- durch die seitlichen Belastungen nicht beaufschlagt wird, kann durch den Einsatz
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gung von Werkzeugen mit T-Schaft zu ermöglichen, kann am Stössel --9-- eine entsprechende Befestigungseinrichtung für die obere Werkzeughälfte angebracht werden (Fig. 5, 6).
Diese Befestigungseinrichtung weist ein Gehäuse --27-- auf, das im Stössel --9-- angeordnet und befestigt ist. Auf der zylindrischen Aussenfläche des Gehäuses --27-- ist eine Drehbüchse - mit einer Feststelleinrichtung --29-- angeordnet, wobei auf der Stirnfläche des Gehäuses --27-- ein Anschlag --30-- angeordnet ist. Das Gehäuse --27-- und die Drehbüchse --28-- be- sitzen T-Nuten zum Einsetzen und Befestigen eines an der oberen Werkzeugplatte befestigten T-Schaftes --31-- mit kugelförmiger Stützfläche. Das Gehäuse --27-- besitzt eine zusätzliche Nut - für die Zentrierung des Werkzeugs längs der Stösselachse mittels eines Stiftes --33--.
Im Gehäuse --27-- ist schliesslich noch ein stufenförmiger Auswerfer --34-- angeordnet, der zum Auswerfen von Werkstücken aus der Matrize dient.
Im Betrieb wird das Gehäuse --27-- mit der Drehbüchse --28--, der Feststelleinrichtung - und dem Anschlag --30-- im Stössel --9-- angeordnet. Der an der oberen Werkzeughälfte (der oberen Werkzeugplatte) befestigte T-Schaft --31-- wird in die T-Nut des Gehäuses --27-eingesetzt, längs der Stösselachse mittels des Stiftes --33-- zentriert und mit dem Anschlag --30-bei einer Drehung der Drehbüchse --28-- bis in eine durch die Feststelleinrichtung --29-- begrenzte Stellung fixiert.
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