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PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung zum Massenausgleich an einer Kurbelpresse mit einem Hauptabschnitt (12a, 12b) und einem exzentrischen Abschnitt (12c) der Kurbelwelle (12), wobei sich die Kurbelwelle um die Achse des Hauptabschnittes dreht und einen mit dem exzentrischen Wellenabschnitt (12c) verbundenen Pressenschieber (14) hin- und herbewegt, gekennzeichnet durch ein erstes fest mit dem Hauptabschnitt (12b) der Kurbelwelle (12) verbundenes erstes Ausgleichsgewicht (24), dessen Massenzentrum sich im Abstand von der Mittelachse des Hauptabschnittes (12b) in einer Richtung befindet,
die entgegengesetzt ist zur Richtung der Auslenkung des Massenzentrums des exzentrischen Wellenabschnittes (12c) von dem Wellenhauptabschnitt (12b) weg und ein drehbar über dem Wellenhauptabschnitt (12a) gelagertes zweites Ausgleichsgewicht (30), dessen Massenzentrum einen Abstand von der Mittelachse des Hauptabschnittes aufweist und das sich in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Kurbelwelle (12) mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie diese dreht, wobei das Massenzentrum des zweiten Ausgleichsgewichtes (30) in der gleichen Richtung von der Mittelachse des Hauptabschnittes (12a) versetzt ist, wie das Massenzentrum des ersten Ausgleichsgewichtes (24), wenn sich der Pressenschieber (14) im oberen oder unteren Totpunkt befindet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ausgleichsgewicht (30) an einer Hülse (28) starr befestigt ist, die durch ein Lager (26) auf dem Wellenhauptabschnitt (12a) drehbar gelagert ist, wobei sich die Hülse (28) durch einen an ihrem einen Ende vorgesehenen Zahnkranz (28a) in Eingriff mit einem Zahnrad (32) befindet, das auf einer angetriebenen Welle (36) befestigt ist, die parallel zu dem Wellenhauptabschnitt (12a) verläuft und mit diesem Wellenhauptabschnitt in Antriebsverbindung (38, 40, 42) steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Ausgleichsgewicht (24, 30) an der Kurbelwelle (12) jeweils paarweise vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Bei einer schnellarbeitenden Kurbelpresse ist zur Verringerung der Schwingungen ein Schieber über eine Verbindungsstange mit einer Kurbelwelle verbunden, so dass er sich durch die Drehung der Kurbelwelle hin- und herbewegt. Die Drehung der Kurbelwelle erzeugt Trägheitskräfte ihrer exzentrischen Gewichte und eine andere Trägheitskraft wird durch die hin- und hergehende Bewegung des Schiebers erzeugt. Diese Trägheitskräfte wirken als Unwuchtkräfte an der Kurbelwelle und an dem Gehäuse, in dem die Kurbelwelle gelagert ist. Diese Unwuchtkräfte führen zu Schwingungen in dem Gehäuse, die sich für ein hochpräzises Pressen nachteilig auswirken.
Zum Ausgleich der genannten auf das Gehäuse wirkenden Unwuchtkräfte wurde in der veröffentlichten japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 21190/62 vorgeschlagen, ein erstes Ausgleichsgewicht in einem Stück an der Kurbelwelle anzuformen und ein zweites Ausgleichsgewicht an einer Gegenwelle vorzusehen, die parallel zu der Kurbelwelle in dem Gehäuse gelagert ist, wobei das zweite Ausgleichsgewicht mit der gleichen Drehgeschwindigkeit und in entgegengesetzter Richtung bezogen auf die Kurbelwelle umläuft.
Diese Einrichtung zum Massenausgleich kann das Gehäuse gegen starke Schwingungen schützen, jedoch führt sie zu einer Erhöhung der Gesamtabmessungen der Presse aufgrund der Anordnung der Gegen- bzw. Ausgleichswelle paralell zu der Kurbelwelle. Weiterhin verhindert diese Einrichtung nicht, dass unausgeglichene Massenkräfte, die durch die Kurbelwelle erzeugt werden, an dieser selbst wirken. Die unausgeglichenen Massenkräfte wirken als starke Zentrifugalkraft auf ein Lager, durch das die Kurbelwelle in dem Gehäuse gelagert ist, so dass das Lager sich ungleichmässig abnutzt und schnell verschleisst und ausserdem treten Schwingungen an der Kurbelwelle auf, die zu einer Verringerung der Arbeitsgenauigkeit der Presse führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für eine Kurbelpresse geeignete Einrichtung zum Massenausgleich zu finden, die nicht zu einer Erhöhung der Grösse der Presse noch zu Schwingungen an ihrer Kurbelwelle führt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt aufgrund der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Da das erste Ausgleichsgewicht an dem exzentrischen Wellenabschnitt der Kurbelwelle vorgesehen ist und das zweite Ausgleichsgewicht vom Hauptabschnitt der Kurbelwelle getragen ist, ergibt sich ein Ausgleich der Massenkraft des exzentrischen Gewichtes, die durch die Drehung der Kurbelwelle erzeugt wird, sowie einer anderen Massenkraft, die durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers entsteht. Dies hält die Kurbelwelle selbst frei von unausgeglichenen Massenkräften, die bisher üblich waren, so dass eine Übertragung solcher Kräfte auf das in dem Gehäuse vorgesehene Kurbelwellenlager verhindert wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles einer Presse, und
Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen des aufgrund der Erfindung zur Anwendung gelangenden Prinzips des Massenausgleichs.
Die Presse hat eine Kurbelwelle 12 und einen Pressenschieber 14, der aufgrund der Drehung der Kurbelwelle hin- und herbewegt wird. Die Kurbelwelle 12 ist mit beiden seitlichen Hauptabschnitten 12a, 12a und einem mittleren Hauptabschnitt 12b durch Lager 16 in einem Gehäuse 18 gelagert und somit um die längsverlaufende Mittelachse der Wellen-Hauptabschnitte 12a, 12b, 12a drehbar. Zwischen dem mittleren Hauptabschnitt 12b und den seitlichen Hauptabschnitten 12a, 12a befindet sich ein Paar von exzentrischen Wellenabschnitten 12c, 12c, die in von der zentralen Längsache bzw. der Drehachse der Wellenhauptabschnitte 12a, 12b, 12a in der gleichen Richtung versetzt angeordnet sind. Mit jedem der exzentrischen Wellenabschnitte 12c, 12c ist eine Verbindungsstange 22 über ein Lager 20 gekuppelt, das den exzentrischen Wellenabschnitt umschliesst.
Der Pressenschieber 14 ist an den freien Enden der Verbindungsstangen 22 befestigt, so dass er sich aufgrund der Drehung der Kurbelwelle in bekannter Weise hin- und herbewegt.
Mit dem mittleren Hauptabschnitt 12b der Kurbelwelle ist ein erstes Ausgleichsgewicht 24 festverbunden. Das Massenzentrum jedes der ersten Ausgleichsgewichte 24, 24 befindet sich in einer Richtung versetzt, die entgegengesetzt gerichtet ist, wie die Richtung der Versetzung des exzentrischen Wellenabschnittes 12c.
Auf den seitlichen Hauptabschnitten 12a, 12a der Kurbelwelle befinden sich Lager 26, 26, die von Hülsen 28, 28 umschlossen sind, an denen ein zweites Ausgleichsgewicht 30 befestigt ist. Somit ist das zweite Ausgleichsgewicht 30 um die seitlichen Hauptabschnitte 12a der Kurbelwelle drehbar. Das Massenzentrum der Ausgleichsgewichte 30, 30 befindet sich in radialem Abstand von ihrer Drehachse.
Jede der Hülsen 28, 28 ist an ihrem einen Ende mit einer Verzahnung 28a versehen, die sich in Eingriff befindet mit einem Zahnrad 32. Das Zahnrad 32 ist an einem Ende seiner angetriebenen Welle 36 befestigt und durch ein Lager 34 im Gehäuse 18 gelagert. Am anderen Ende der angetriebenen Welle 36 ist ein Riemenrad 40 befestigt. Ein weiteres Riemenrad 40 ist an jedem der Hauptabschnitte 12a, 12a so befestigt, dass es mit dem zuvor erwähnten Riemenrad zusammenarbeitet. Um die Drehung von der Kurbelwelle 12 auf die angetriebenen Wellen 36, 36 zu übertragen, erstreckt sich zwischen den Riemenrädern 38, 38 und den Riemenrädern 40, 40 jeweils ein Riemen 42, 42.
Somit drehen sich die zweiten Ausgleichsgewichte 30, 30 in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwelle 12, wenn der Pressschieber sich z.B. an dem unteren, in Fig. 1 dargestellten Totpunkt befindet und mit der gleichen Drehgeschwin
digkeit wie die Kurbelwelle 12, so dass das Massenzentrum der zweiten Ausgleichsgewichte 30, 30 in der gleichen Richtung verlagert wird, wenn das Massenzentrum der ersten Ausgleichsgewichte 24, 24 ausgelenkt wird.
Vor Erklärung der Bedingungen für den Ausgleich durch die Ausgleichsgewichte 24, 24 und 30, 30 gemäss der Erfindung anhand der Figuren 2 und 3, wird die Bedeutung der verschiedenen in diesen Figuren angegebenen Zeichen wie folgt beschrieben:
M: Gewicht des Pressenschiebers 14; ml: Gesamtgewicht der ersten Ausgleichsgewichte 24, 24; m2: Gesamtgewichte der zweiten Ausgleichsgewichte 30, 30; m3: exzentrisches Gewicht der Kurbelwelle 12; Rl: exzentrischer Abstand der exzentrischen Wellenabschnitte 12c;
R2: Abstand zwischen der Drehachse der Kurbelwelle 12 und dem Massenzentrumjedes der Ausgleichsgewichte 24; R3: Abstand zwischen der Drehachse der Kurbelwelle 12 und dem Massenzentrum jedes Ausgleichsgewichtes 30.
Ohne Kenntnis des Verhältnisses der Länge jeder Verbindungsstange 22 zu dem Abstand R2 sind die Ausgleichsbedingungen in horizontaler Richtung aufgrund der räumlichen Beziehungen nach Fig. 2 durch die folgende Gleichung gegeben: (M + m3) x Rl = m1 x R2 + m2 x R3 (1)
Andererseits werden die Ausgleichsbedingungen in vertikaler Richtung entsprechend den in Fig. 3 dargestellten räumlichen Beziehungen durch die folgende Gleichung definiert:
m3 x R1 + m2 x R2 = m1 x R2 (2) Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen vorbekannten Ausgleichseinrichtung ist es somit möglich, die Trägheitskraft der exzentrischen Gewichte der Kurbelwelle 12, die durch die Drehung der Kurbelwelle 12 entsteht, auszugleichen, indem die Trägheitskraft aufgrund der Hin- und Herbewegung des Pressenschiebers 14 durch Auswahl von m, m2. R, und R2 für beide Ausgleichsgewichte 24.
24, 30, 30 so bestimmt wird. dass die Gleichungen (1 und (2) erfüllt werden.
Gemäss der Erfindung sind die zweiten Ausgleichsgewichte 30.
30, die beide der zuvor erwähnten Trägheitskräfte zusammen mit den ersten Ausgleichsgewichten 94, 24 um die Hauptabschnitte 1 2a.
1 2a der Kurbelwelle 12 gelagert.
Da die durch die Drehung der Kurbelwelle 17 verursachte Träg- heitskraft der exzentrischen Gewichte mit der durch die Hin- und Herbewegung des Pressenschiebers 14 verursachten Trägheitskraft an der Kurbelwelle ausgeglichen wird, wirken diese Trägheitskräfte sich praktisch nicht an der Kurbelwelle 12 aus. Folglich treten im Vergleich zu vorbekannten Konstruktionen an den Lagern 16. 16, 16, die die Kurbelwelle in dem Gehäuse 18 drehbar lagern. keine starken exzentrischen Kräfte auf. so dass eine ungleiche Abnützung der Lager vermieden wird und an der Kurbelwelle keine Schwingun- gen auftreten, die ebenfalls zu einem ungleichen Verschleiss der Lager 16, 16, 16 führen werden.
Da die beschriebene Presse 10 keinen Raum für eine Ausgleichswelle benötigt, wie sie bei vorbekannten Konstruktionen für die Anordnung der zweiten Ausgleichsgewichte verwendet wird. kann die vertikale Abmessung der Presse 10 im Vergleich zu bekannten Pressen und damit die gesamte Grösse der Presse verringert werden.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung zum Massenausgleich ergibt sich ein Ausgleich der Massenkraft des exzentrischen Gewichtes der Kurbelwelle und der Trägheitskraft aufgrund der Bewegung des Pressenschiebers. Somit kann sie die Einwirkung jeglicher exzentrischer Massenkraft auf die Kurbelwelle verhindern. so dass ein ungleicher Verschleiss der Kurbelwellenlager der Presse verhindert wird. Folglich werden auch Schwingungen an der Kurbelwelle aufgrund ungleichmässiger Abnutzung der Kurbelwellenlager verhindert. Dies gestattet die Vermeidung einer Geräuschentwicklung.
die sich sonst durch Schwingungen ergibt, und es ergibt sich eine Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit der Presse.
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PATENT CLAIMS
1. Mass balancing device on a crank press with a main section (12a, 12b) and an eccentric section (12c) of the crankshaft (12), the crankshaft rotating about the axis of the main section and a press slide connected to the eccentric shaft section (12c) (14) moved back and forth, characterized by a first balance weight (24), which is fixedly connected to the main section (12b) of the crankshaft (12) and whose center of mass is located in one direction at a distance from the central axis of the main section (12b),
which is opposite to the direction of deflection of the center of mass of the eccentric shaft section (12c) away from the main shaft section (12b) and a second counterweight (30) which is rotatably mounted above the main shaft section (12a) and whose center of mass is at a distance from the central axis of the main section and that rotates in the opposite direction to the direction of rotation of the crankshaft (12) at the same rotational speed as the latter, the center of mass of the second counterweight (30) being offset in the same direction from the central axis of the main section (12a) as the center of mass of the first counterweight (24 ) when the press slide (14) is at top or bottom dead center.
2. Device according to claim 1, characterized in that the second balance weight (30) is rigidly attached to a sleeve (28) which is rotatably supported by a bearing (26) on the main shaft section (12a), the sleeve (28 ) is in engagement with a toothed ring (28a) provided at one end thereof with a gearwheel (32) which is fastened on a driven shaft (36) which runs parallel to the main shaft section (12a) and is drivingly connected to this main shaft section (38 , 40, 42).
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second balance weight (24, 30) on the crankshaft (12) is provided in pairs.
The invention relates to a device with the features of the preamble of claim 1.
In a high-speed crank press, a slide is connected to a crankshaft via a connecting rod to reduce the vibrations, so that it moves back and forth as a result of the rotation of the crankshaft. The rotation of the crankshaft creates inertial forces of its eccentric weights and another inertial force is generated by the reciprocating movement of the slide. These inertial forces act as unbalance forces on the crankshaft and on the housing in which the crankshaft is mounted. These unbalance forces lead to vibrations in the housing, which have a disadvantageous effect for high-precision pressing.
In order to compensate for the above-mentioned unbalance forces acting on the housing, it has been proposed in Japanese Utility Model Publication No. 21190/62 to form a first balance weight in one piece on the crankshaft and to provide a second balance weight on a countershaft which is mounted in the housing parallel to the crankshaft is, wherein the second counterweight rotates at the same rotational speed and in the opposite direction with respect to the crankshaft.
This mass balancing device can protect the housing against strong vibrations, but it leads to an increase in the overall dimensions of the press due to the arrangement of the counter or balancer shaft parallel to the crankshaft. Furthermore, this device does not prevent unbalanced mass forces generated by the crankshaft from acting on the crankshaft itself. The unbalanced mass forces act as a strong centrifugal force on a bearing, through which the crankshaft is mounted in the housing, so that the bearing wears unevenly and wears out quickly, and vibrations also occur on the crankshaft, which lead to a reduction in the accuracy of the press.
The invention has for its object to find a suitable for a crank press mass balance device that does not lead to an increase in the size of the press nor to vibrations on its crankshaft. This object is achieved on the basis of the characterizing features of patent claim 1.
Since the first balancing weight is provided on the eccentric shaft section of the crankshaft and the second balancing weight is carried by the main section of the crankshaft, there is a balance of the inertial force of the eccentric weight generated by the rotation of the crankshaft and another inertial force caused by the The slider reciprocates. This keeps the crankshaft itself free from unbalanced mass forces that were previously common, so that the transmission of such forces to the crankshaft bearing provided in the housing is prevented.
Further advantages and refinements of the invention result from the following description of an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 is a sectional view of part of a press, and
2 and 3 are schematic representations of the principle of mass balancing used on the basis of the invention.
The press has a crankshaft 12 and a press slide 14 which is reciprocated due to the rotation of the crankshaft. The crankshaft 12 is supported with both lateral main sections 12a, 12a and a central main section 12b by bearings 16 in a housing 18 and is thus rotatable about the longitudinal central axis of the main shaft sections 12a, 12b, 12a. Between the central main section 12b and the side main sections 12a, 12a there is a pair of eccentric shaft sections 12c, 12c which are arranged offset in the same direction from the central longitudinal axis or the axis of rotation of the shaft main sections 12a, 12b, 12a. A connecting rod 22 is coupled to each of the eccentric shaft sections 12c, 12c via a bearing 20 which encloses the eccentric shaft section.
The press slide 14 is attached to the free ends of the connecting rods 22 so that it moves back and forth in a known manner due to the rotation of the crankshaft.
A first balance weight 24 is firmly connected to the central main section 12b of the crankshaft. The center of mass of each of the first counterweights 24, 24 is offset in a direction opposite to that of the offset of the eccentric shaft portion 12c.
On the lateral main sections 12a, 12a of the crankshaft there are bearings 26, 26 which are enclosed by sleeves 28, 28 to which a second counterweight 30 is attached. Thus, the second balance weight 30 is rotatable about the side main portions 12a of the crankshaft. The center of mass of the counterweights 30, 30 is located at a radial distance from its axis of rotation.
Each of the sleeves 28, 28 is provided at one end with a toothing 28a which is in engagement with a gear 32. The gear 32 is fixed to one end of its driven shaft 36 and is supported in the housing 18 by a bearing 34. A pulley 40 is attached to the other end of the driven shaft 36. Another pulley 40 is attached to each of the main portions 12a, 12a so as to cooperate with the aforementioned pulley. In order to transmit the rotation from the crankshaft 12 to the driven shafts 36, 36, a belt 42, 42 extends between the belt wheels 38, 38 and the belt wheels 40, 40.
Thus, the second counterweights 30, 30 rotate in a direction opposite to the direction of rotation of the crankshaft 12 when the press slide is e.g. at the lower dead center shown in Fig. 1 and with the same speed
as the crankshaft 12, so that the center of mass of the second balance weights 30, 30 is shifted in the same direction when the center of mass of the first balance weights 24, 24 is deflected.
Before the conditions for the balance are explained by means of the balance weights 24, 24 and 30, 30 according to the invention with reference to FIGS. 2 and 3, the meaning of the various characters indicated in these figures is described as follows:
M: weight of the press slide 14; ml: total weight of the first counterweights 24, 24; m2: total weights of the second counterweights 30, 30; m3: eccentric weight of crankshaft 12; Rl: eccentric distance of the eccentric shaft sections 12c;
R2: distance between the axis of rotation of the crankshaft 12 and the center of mass of each of the balance weights 24; R3: Distance between the axis of rotation of the crankshaft 12 and the center of mass of each counterweight 30.
Without knowing the ratio of the length of each connecting rod 22 to the distance R2, the compensation conditions in the horizontal direction based on the spatial relationships according to FIG. 2 are given by the following equation: (M + m3) x Rl = m1 x R2 + m2 x R3 (1 )
On the other hand, the compensation conditions in the vertical direction are defined according to the spatial relationships shown in FIG. 3 by the following equation:
m3 x R1 + m2 x R2 = m1 x R2 (2) Similar to the previously described balancing device, it is thus possible to compensate the inertial force of the eccentric weights of the crankshaft 12, which is caused by the rotation of the crankshaft 12, by the inertial force due to the reciprocation of the press slide 14 by selecting m, m2. R, and R2 for both balance weights 24.
24, 30, 30 is determined in this way. that equations (1 and (2) are satisfied.
According to the invention, the second counterweights 30.
30, both of the aforementioned inertial forces together with the first balance weights 94, 24 around the main sections 1 2a.
1 2a of the crankshaft 12 mounted.
Since the inertial force of the eccentric weights caused by the rotation of the crankshaft 17 is balanced with the inertial force on the crankshaft caused by the back and forth movement of the press slide 14, these inertial forces have practically no effect on the crankshaft 12. As a result, compared to previously known designs, the bearings 16, 16, 16, which rotatably support the crankshaft in the housing 18. no strong eccentric forces. so that uneven wear of the bearings is avoided and no vibrations occur on the crankshaft, which will also lead to uneven wear of the bearings 16, 16, 16.
Since the press 10 described does not require any space for a balancer shaft, as is used in previously known constructions for the arrangement of the second balancer weights. the vertical dimension of the press 10 can be reduced compared to known presses and thus the overall size of the press.
The inventive device for mass balancing results in a balancing of the mass force of the eccentric weight of the crankshaft and the inertial force due to the movement of the press slide. It can thus prevent any eccentric inertial force from acting on the crankshaft. so that uneven wear of the crankshaft bearings of the press is prevented. As a result, vibrations on the crankshaft due to uneven wear of the crankshaft bearings are also prevented. This allows noise to be avoided.
which otherwise results from vibrations, and there is an increase in the accuracy of the press.