CH635275A5

CH635275A5 - Betaetigungs- und steuervorrichtung fuer exzenterpressen.

Info

Publication number: CH635275A5
Application number: CH180779A
Authority: CH
Inventors: Hans-Juergen Klaussner
Original assignee: Klaussner Hans Jurgen
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1983-03-31
Also published as: DE2927234C2; FR2449531A1; GB2042387A; FR2449531B1; DE2927234A1; GB2042387B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungs- und Steuervorrichtung an einer mechanischen Exzenterpresse mit einem Antriebsmotor, einem daran angeflanschten Reduziergetriebe und einer Schalteinrichtung zur Stillsetzung und/oder Bremswegbegrenzung des Antriebsmotors.

Bei Exzenterpressen ist es üblich, die Presskraft mittels einer durch einen Wechselstrommotor angetriebenen Schwungscheibe auf eine Pressvorrichtung zu übertragen. Dazu wird die auf der Schwungscheibenwelle befestigte Schwungscheibe über eine Schalt- und Bremskupplung mit der Exzenterwelle verbunden, wobei die Steuerung durch Betätigen einer Kupplung erfolgt.

Die bekannten Exzenterpresse-Antriebssysteme weisen jedoch verschiedene Mängel auf, insbesondere zeigen sie einen schlechten Wirkungsgrad, so dass zur Erzeugung einer bestimmten Kraft am Exzenter entsprechend überdimensionierte Antriebselemente erforderlich sind.

Dadurch wird jedoch das Volumen und das Gewicht derartiger Pressen unverhältnismässig gross und die Hubtakte lang, wobei ein stossweiser Arbeitsablauf nicht zu vermeiden ist.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Antriebselemente wie Getriebe und Kupplung einer grösseren Abnützung unterworfen sind, wobei durch die Betätigung der Kupplung ein zusätzliches Trägheitsmoment auftritt, welches bei den bekannten Exzenterpressen einen unverhältnismässig hohen Kupplungsverschleiss, sowie ein Nachlaufen der Presse bewirken kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungs- und Steuervorrichtung für eine Exzenterpresse zu schaffen, welche dem Bekannten gegenüber wesentlich vereinfacht und sicherer ist, wobei das Gewicht/Leistung-Verhältnis der Exzenterpresse entsprechend günstiger ist und ein stossfreier, in jeder Position abstellbarer Arbeitsablauf bei kürzeren Hüben gewährleistet wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Abtriebswelle eines als Antriebsquelle dienenden Gleichstrommotors mit einem wälzgelagerten Exzenter mit Pleuel und daran beweglich angeordneten Pressstempel drehfest verbunden ist und dass an einem Punkt des Umfanges der Abtriebswelle ein Endschalter, vorzugsweise nach dem unteren Totpunkt, verstellbar angeordnet ist, und dass weiterhin der Endschalter mit einem Zeitglied elektrisch verbunden ist.

Durch die erfindungsgemässe Anordnung kann das Drehmoment des Gleichstrommotors vor Erreichen des unteren Totpunktes des Pleuels so erhöht werden, dass kurzzeitig eine erhöhte Presskraft erzielt wird, ohne dass der Motor überlastet wird, und dass ein Abschalten bzw. Wiedereinschalten der Exzenterpresse einen stossfreien Arbeitsablauf gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil der erfmdungsgemässen Betätigungs- und Steuervorrichtung der Exzenterpresse besteht darin, dass weder eine Kupplung, eine Schwungscheibe u.dgl. erforderlich sind, wodurch eine verschleissfreie Arbeitsweise der Exzenterpresse gewährleistet wird.

Durch die Wahl des Kontaktpunktes des Endschalters ist ein genaues Anhalten im oberen Totpunkt unter Berücksichtigung der Motorleistung, Taktzeit und des Bremsweges immer sichergestellt.

Es ist zweckmässig, wenn bei Ausfall des Endschalters vom vorgesehenen Kontaktpunkt des Endschalters das Zeitglied in einem einstellbaren Überholpunkt den Bremsvorgangs auslöst, wobei vorzugsweise der Überholpunkt des Zeitgliedes bei etwa 240° nach oberem Totpunkt liegt.

Dadurch ist ein sicheres Abschalten der Exzenterpresse auch bei Ausfall des Endschalters oder bei Blockierung der Presse im unteren Totpunkt gewährleistet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch den Endschalter oder über das Zeitglied und eine Bremslogik, sowie einen Bremswiderstand eine Kurzschlussschaltung des Ankers im Gleichstrommotor die Stillsetzung der Motorwelle bewirkt.

Dadurch kann der bei normaler Abschaltung Undefinierte Auslauf des Gleichstrommotors einstellbar verkürzt werden, wodurch der Pleuel den oberen Totpunkt auf jeden Fall erreicht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann nach Überschreiten des Kontaktpunktes an der Abtriebswelle eine Startlogik den vom Endschalter eingeleiteten Bremsvorgang unterbrechen, wobei der Kontaktpunkt an der Abtriebswelle und der Unterbrechungs- bzw. Wiedereinschaltpunkt der Startlogik bei etwa 220° nach oberem Totpunkt liegt.

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Der Vorteil besteht darin, dass die Exzenterpresse mit höheren Hubzahlen betrieben werden kann.

Ferner ist es zweckmässig, wenn zum Reduzieren der Motordrehzahl ein zur Startlogik parallel geschalteter Schliesskontakt mit einem vorgeschalteten Widerstand angeordnet ist.

Durch die vom Widerstand reduzierte Spannung ist ein Kriechgang der Exzenterpresse möglich, wobei der Pleuel in jeder Position angehalten werden kann und auch bei einer Fehleinstellung durch den geringen Pressdruck keine Beschädigung des Werkzeuges entstehen kann, wenn beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel die Relation zwischen Presse, Pressstempel und Matrize aufeinander optimal abgestimmt wird.

Es empfiehlt sich, zum Stillsetzen der Abtriebswelle und damit des Pleuels in jeder Position eine Abschaltvorrichtung vorzusehen.

Im folgenden sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel in den Fig.l und 2 näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Anordnung und

Fig. 2 ein detailliertes Steuerungsschema gemäss Position 9 in der Fig. 1.

Ein Gleichstrommotor 2 mit einer Steuervorrichtung 9 ist über ein Getriebe 3, vorzugsweise ein Stirnradgetriebe, mit einem Exzenter 4 auf einer gemeinsamen Welle drehfest verbunden. Der vorzugsweise auf einem Rollenlager 5 gelagerte Exzenter 4 mit einem Pleuel 7 und einem nichtdarge-stellten Pressstempel ist an einem Maschinenständer 1 befestigt. Ein Endschalter 10 der Steuervorrichtung 9 ist an einem Punkt des Umfanges der Abtriebswelle 8, vorzugsweise nach dem unteren Totpunkt, verstellbar angeordnet und schaltet über einen Betätigungsnocken 22 und einen Betäti-gungsring 21 den Gleichstrommotor 2 ab. Die Eigenschaften des Gleichstrommotors 2, insbesondere hohes Anzugsmoment, genaue Bremsung durch Kurzschliessen des Ankers und Reduzierung der Drehzahl durch herabgesetzte Spannung werden als bekannt der Erfindung zugrundegelegt. Beispielsweise zum Pressen wird der Pleuel 7 nach unten bewegt, wo bei Erreichen des unteren Totpunktes der Gleichstrommotor 2 sein Drehmoment durch Aufnahme einer grösseren Stromstärke erhöht, dabei kann die Stromstärke kurzzeitig das Doppelte der Nennstromstärke erreichen, ohne den Gleichstrommotor 2 zu überlasten. Ein genaues Stillsetzen des Pleuels 7, beispielsweise im oberen Totpunkt, ist dadurch gewährleistet, dass der Anker des Gleichstrommotors2 nach Durchlaufen des unteren Totpunktes des Pleuels 7 kurzgeschlossen werden kann. Die Funktion des Gleichstrommotors 2 entspricht nun der eines Generators, wodurch dessen Schwungmoment selbsttätig sofort abgebremst wird. Dieser Bremsweg kann in bekannter Weise durch die Wahl eines Bremswiderstandes 13 und des Kontaktpunktes des Endschalters 10 bis auf + 1 mm eingestellt werden.

Durch Änderung der Gleichspannung können verschiedene Hubgeschwindigkeiten erreicht werden. Dadurch ist es möglich, den Pleuel 7 schrittweise langsam nach unten zu fahren und jederzeit anzuhalten und beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel die Relation zwischen Presse, Pressstempel und Matrize optimal aufeinander abzustimmen.

Eine mittels geringer Spannung hervorgerufene Kriechgangsteuerung des Gleichstrommotors 2 und damit des Pleuels 7 ermöglicht ein stufenweises Bewegen desselben, wobei der Pleuel 7 in jeder Position angehalten werden kann. Es werden Gleichstrommotoren 2 mit Permanentmagnet oder Feldwicklung, Gleichstrom-Scheibenläufermotoren u.ä. für eine Spannung von 70 bis 380 V, vorzugsweise 180 bis 220 V, verwendet.

Gemäss Fig. 2 ist mit 2 der Gleichstrommotor bezeichnet, dessen Anker über ein Gleichrichter 17 an eine Wechselstromquelle 18 angeschlossen ist. Zwischen dem Gleichrichter 17 und dem Gleichstrommotor 2 ist eine Startlogik 12 mit einem vorgeschalteten Starter 11 und einem Vorwiderstand 14 angeordnet, wobei die Startlogik 12 mit dem Endschalter 10 und einer Bremslogik 15 elektrisch verbunden ist. Die Bremslogik 15 ist einerseits zwischen der Startlogik 12 und dem Minus-Pol des Gleichstrommotors 2 und anderseits über den Bremswiderstand 13 an den Plus-Pol des Gleichstrommotors 2 angeschlossen. Parallel zur Bremslogik 15 ist ein Zeitglied 16 angeordnet, dessen Rückmeldeleitung zur Startlogik 12 über eine Handtaste 24 hergestellt werden kann. Der Endschalter 10 ist einerseits mit der Bremslogik 15 und anderseits, wie bereits erwähnt, mit der Startlogik 12 verbunden. Durch einen zur Startlogik 12 parallel geschalteten Schliesskontakt 20 mit einem vorgeschalteten Widerstand 19 kann eine Reduzierung der Motordrehzahl und damit, wie bereits beschrieben, eine Kriechgangsteuerung des Pleuels 7 erreicht werden.

Parallel zum Endschalter 10 ist eine Abschaltvorrichtung 23 für eine Notabschaltung in jeder Position der Exzenterpresse angeordnet.

Das Einschalten der Exzenterpresse erfolgt durch den auf die Startlogik 12 wirkenden Starter 11, vorzugsweise durch einen Fussschalter, eine Handtaste, einen Betätigungssensor, beispielsweise Annäherungsschalter, eine Lichtschranke u.dgl., sowie durch Impulssteuerung vorgeschalteter Maschinen. Die Startsignale können in die Startlogik 12 als Einzelimpulse oder als Dauersignale eingegeben werden. Die Startlogik 12 ist in der Weise programmiert, dass nach jedem Startsignal eine Rückmeldung vom Endschalter 10 erfolgt und ein dauernd anliegendes Startsignal des Starters 11 unterbrochen werden muss, bevor ein erneutes Einschalten des Gleichstrommotors 2 erfolgen kann. Die Einschaltung des Gleichstrommotors 2 erfolgt vorzugsweise über ein Niederspannungssignal, beispielsweise von 24 V, auf einen Halbleiter-Leistungsschalter, beispielsweise einen Thyristor, Transistor, Triac u.ä. Ein Dauersignal könnte vom Starter 11 an die Startlogik 12 durch den Endschalter 10 über eine (nichtdargestellte) elektrische Verbindung kurzzeitig unterbrochen werden, wodurch auch ein kontinuierlicher Betrieb der Exzenterpresse möglich wäre.

Der Endschalter 10 ist am Maschinenständer 1 befestigt und wird durch einen auf der Abtriebswelle 8 verstellbaren Betätigungsring 21 mit einer angebrachten Betätigungsnocke 22, vorzugsweise nach Durchlaufen des unteren Totpunktes, beispielsweise bei etwa 220° betätigt. Nach jedem Einschalten des Starters 11 wird durch ein Signal der Startlogik 12 an die Bremslogik 15 der Bremsstromkreis unterbrochen, wobei nach jedem Startsignal die Abtriebswelle 8 mit dem Kontaktpunkt immer bis zum Endschalter 10 laufen muss. Der Endschalter 10, vorzugsweise ein elektronischer Annäherungsschalter, schaltet nach vorangehendem Abschalten der Startlogik 12 über die Bremslogik 15 den Bremsstromkreis mit dem Bremswiderstand 13 ein. Die Bremslogik 15 schaltet wieder durch ein Niederspannungssignal einen Halbleiter-Leistiingsschalter ein, wodurch der Anker kurzgeschlossen und der Gleichstrommotor 2 abgebremst wird. Die kinetische Energie wird über den Bremswiderstand 13 abgeführt. Parallel zur Bremslogik 15 ist das Zeitglied 16 geschaltet, welches nach einer einstellbaren Zeitspanne jeweils abschaltet und nur zur Wirkung kommt, wenn der Endschalter 10 ausfallt oder die Exzenterpresse im unteren Totpunkt blok-kiert wird. Das Zeitglied 16 ist so eingestellt, dass der Bremsvorgang nach Durchlaufen der Abtriebswelle zwischen 190

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bis 300° eingeleitet wird. Eine Rückmeldung vom Zeitglied 16 an die Startlogik 12 erfolgt nicht, wodurch ein erneutes Starten des Gleichstrommotors 2 ausgeschlossen ist. Eine derartige Störung wird optisch angezeigt und die Exzenterpresse muss durch eine Handtaste 24 zur Störungslöschung an die Startlogik 12 wieder betriebsbereit gemacht werden.

Die Pressleistung der erfindungsgemässen Exzenterpresse gegenüber bekannten Exzenterpressen kann bei sehr kurzen Hubzeiten bis von 0,1 Sekunden verdoppelt bis vervierfacht werden. Eine Anwendung ist insbesondere für die Stanztech-s nik, zum Pressen, Nieten, Trennen u.dgl. möglich.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

635 275 PATENTANSPRÜCHE

1. Betätigungs- und Steuervorrichtung an einer mechanischen Exzenterpresse mit einem Antriebsmotor, einem daran angeflanschten Reduziergetriebe und einer Schalteinrichtung zur Stillsetzung und/oder Bremswegbegrenzung des Antriebsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtriebswelle (8) eines als Antriebsquelle dienenden Gleichstrommotors (2) mit einem wälzgelagerten Exzenter (4) mit Pleuel (7) und daran beweglich angeordneten Pressstempel drehfest verbunden ist, und dass an einem Punkt des Umfanges der Abtriebswelle (8) ein Endschalter (10) verstellbar angeordnet ist, und dass weiterhin der Endschalter (10) mit einem Zeitglied (16) elektrisch verbunden ist.

2. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschalter (10) nach dem unteren Totpunkt verstellbar angeordnet ist.

3. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall des Endschalters (10) vom vorgesehenen Kontaktpunkt des Endschalters (10) das Zeitglied (16) in einem einstellbaren Überholpunkt den Bremsvorgang auslöst.

4. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überholungspunkt des Zeitgliedes (16) bei etwa 240° nach oberem Totpunkt liegt.

5. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Endschalter (10) oder über das Zeitglied (16) und eine Bremslogik (15), sowie einen Bremswiderstand (13), eine Kurzschlussschaltung des Ankers im Gleichstrommotor (2) die Stillsetzung der Motorwelle bewirkt.

6. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Überschreiten des Kontaktpunktes an der Abtriebswelle (8) eine Startlogik (12) den vom Endschalter (10) eingeleiteten Bremsvorgang unterbricht.

7. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktpunkt an der Abtriebswelle (8) und der Unterbrechungs- bzw. Wiederein-schaltpunkt der Startlogik (12) bei etwa 220° nach oberem Totpunkt liegt.

8. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren der Motordrehzahl ein zur Startlogik (12) parallel geschalteter Schliess-kontakt (19) mit einem vorgeschalteten Widerstand (20) angeordnet ist.

9. Betätigungs- und Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Stillsetzen der Abtriebswelle (8) und damit des Pleuels (7) in jeder Position eine Abschaltvorrichtung (23) vorgesehen ist.