Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ändern oder Justieren des Hubes eines Pressenbauteils einer mechanischen Presse, welches zum Ausführen einer hin- und hergehenden Bewegung von einer drehbaren Kurbelwelle angetrieben ist, insbesondere der Hublänge eines Presseschlittens, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei mechanischen Pressen ist es häufig erwünscht, den Hub des hin- und hergehenden Schlittens zu verändern oder zu justieren.
Es ist bekannt, mit Verzahnungen versehene Justiersysteme zu verwenden. Dabei besteht in hohem Masse die Gefahr des Verschleisses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die ihre Funktionen einwandfrei ausführt und dabei nicht oder in geringerem Masse als bei den bekannten Ausführungsformen einem Verschleiss unterliegt.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Kombination von Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die den Hub des Schlittens oder eines anderen Pressenbauteils einer mechanischen Presse zu justieren oder zu ändern vermag.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Kurbelwellenexzenter auf der Kurbelwelle unter Zwischenfügung einer exzentrischen Buchse gelagert. An dieser exzentrischen Buchse greift ein Verbindungselement wie eine Pleuelstange. Zwischen dem Kurbelwellenexzenter und der exzentrischen Buchse besteht ein Presssitz. Während des Normalbetriebes erfolgt zwischen der exzentrischen Buchse und dem Verbindungselement eine Relativbewegung im Zusammenhang mit einem Hin- und Hergehen des Presseschlittens. Zu und während einer Hubjustierung wird unter Druck stehendes \l in den Spalt zwischen der exzentrischen Buchse und dem Kurbelwellenexzenter eingeleitet, wodurch der Presssitz aufgehoben wird. Die exzentrische Buchse weitet sich hierbei aus und ergibt dabei (solange die Ausweitung der exzentrischen Buchse andauert) einen Presssitz mit der Pleuelstange.
Nunmehr läuft die Kurbelwelle zusammen mit dem Exzenter um, sodass eine Drehung der Kurbelwelle nun die Position des Exzenters innerhalb der exzentrischen Buchse verändert, was einer künftigen Änderung des Normalbetrieb-Hubes entspricht. Wird danach der \ldruck entlassen, so geht die Ausweitung der exzentrischen Buchse zurück, was seinerseits den Presssitz der exzentrischen Buchse mit dem Kurbelwellenexzenter wieder herstellt, sodass wiederum Normalbetrieb herrscht.
Mit der Erfindung wird somit eine kompakte Hubjustiervorrichtung angegeben, die mit Flüssigkeitsdruck betrieben wird. Statt aufwändiger Verbindungen unter Verwendung von Passfedern oder Keilen sowie Verzahnungen zwischen der Kurbelwelle und den verschiedenen exzentrischen Teilen ist die erfindungsgemässe Lösung von sehr einfachem Aufbau, und sie kommt mit wenigen Teilen aus. Die Herstellungskosten sind daher vergleichsweise gering. Ausserdem arbeitet die erfindungsgemässe Hubjustiervorrichtung sehr genau und stufenlos. Wartungskosten und Ersatzteilkosten sind ebenfalls gering. Die Vorrichtung ist demnach bedienungsfreundlich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Flüssigkeitsdruck verstärkt werden kann.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Ansicht, teilweise weggeschnitten, einen Teil des Verbindungsmechanismus zwischen Kurbelwelle und Schlitten einer Presse;
Fig. 2A und 2B zeigen jeweils die Pleuelstange sowie in achssenkrechten Schnitten die Kurbelwelle sowie die exzentrische Buchse, und zwar jeweils bei maximalem und minimalem Hub; zur Vereinfachung sind die Schmierölleitungen weggelassen;
Fig. 3 ist eine vergrösserte Ansicht der Kurbelwelle und der exzentrischen Buchse gemäss Fig. 2A;
Fig. 4A zeigt in schematischer Schnittansicht die genannten Teile während des normalen Betriebes;
Fig. 4B zeigt in schematischer Schnittansicht die genannten Teile während einer Hubjustierung;
Fig. 5 zeigt im Querschnitt eine alternative Ausführungsform, bei der eine zusätzliche Verbindungsbuchse zwischen der exzentrischen Buchse und der Pleuelstange sowie eine \lleitung zur Hubjustierung erkennbar ist;
Fig. 6A zeigt in axialer Schnittansicht eine erste Ausführungsform einer exzentrischen Buchse;
die Fig. 6B und 6C zeigen in axialer Schnittansicht bzw. im Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer exzentrischen Buchse;
Fig. 6D zeigt in axialer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform der exzentrische Buchse;
Fig. 7 zeigt in axialer Schnittansicht eine Ausführungsform, bei der, ohne Hochdruck-Drehverbindung, einer Kurbelwelle unter hohem Druck stehendes \l zugeführt wird;
Fig. 8 zeigt in schematischer, teilgeschnittener Ansicht eine zweite Dichtungskonfiguration zum Abdichten von unter hohem Druck stehendem \l zwischen der exzentrischen Buchse und dem Kurbelwellenexzenter;
Fig. 9 zeigt in Aufrissansicht eine übliche mechanische Presse, bei der die Erfindung angewendet wird;
Fig. 10 zeigt in schematischem Querschnitt eine erfindungsgemässe u-förmige Dichtung.
Entsprechende Bezugszeichen werden in allen Ansichten für gleiche oder entsprechende Teile verwendet. Die Zeichnungen sind nicht immer massstäblich; manche Teile sind zum Zwecke der Veranschaulichung übertrieben dargestellt oder weggelassen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich in idealer Weise zur Verwendung bei einer weiten Palette von mechanischen Pressen wie Stanzpressen, Ziehpressen usw.
Den Aufbau einer üblichen mechanischen Presse erkennt man aus Fig. 9. Sie umfasst ein Pressenoberteil 115, einen Pressentisch 117 mit einer Pressentischauflage (Bolster) sowie mit Säulen 113, die das Pressenoberteil 115 mit dem Tisch 117 verbindet. Die Säulen 113 greifen an der Unterseite des Pressenoberteiles sowie an der Oberseite des Tisches. Ein als Pressenbauteil ausgebildeter Schlitten 119 ist zwischen den Säulen 113 angeordnet und führt relativ zum Tisch hin- und hergehende Bewegungen aus. Nicht dargestellte Zugstangen, die durch das Pressenoberteil, die Säulen und den Tisch hindurchgeführt sind, sind an jedem Ende mittels Muttern befestigt. Der Tisch weist Füsse 118 auf, die auf dem Boden ruhen, und zwar unter Zwischenfügung von Stossdämpferplatten.
Der Schlitten 119 ist von einem Antrieb 114 angetrieben. Der Antrieb umfasst einen Antriebsmotor 116, der über einen Antriebsriemen mit einem Hilfsschwungrad 120 in Triebverbindung steht, das seinerseits am Pressenoberteil 115 gelagert ist. Das Hilfsschwungrad 120 ist an ein Hauptschwungrad 112 angeschlossen, das seinerseits selektiv mit einer Kupplung einer Brems-Kupplung-Kombination in Eingriff gebracht wird, um die Kurbelwelle 14 der Presse anzutreiben. Die Kurbelwelle 14 bewirkt die gleitende Bewegung des Schlittens über ein Verbindungselement 10, im Allgemeinen eine Pleuelstange.
Es versteht sich, dass Fig. 9 und die zugehörende Beschreibung der Presse 110 rein zur Veranschaulichung gegeben ist. Es gibt eine Vielzahl von mechanischen Pressen; die Erfindung lässt sich auf alle Arten von Pressen anwenden, die eine Kurbelwelle aufweisen, die einen Pressenbauteil, im Allgemeinen einen Schlitten, hin- und hergehend bewegt. Nur beispielshalber wird verwiesen auf US-A-5 189 928.
Im Folgenden soll auf Fig. 1 eingegangen werden. Man erkennt eine Kurbelwelle 14 sowie eine Pleuelstange 10, die an der Kurbelwelle 14 greift, um den Presseschlitten anzutreiben. Die Kurbelwelle 14 umfasst einen zylindrischen Hauptteil 16, der auf der Drehachse der Kurbelwelle 14 axial zentriert ist, ferner ein zweites exzentrisches Element, nämlich einen zylindrischen Kurbelwellenexzenter 18, der mit Hauptteil 16 einteilig oder mit diesem fest verbunden ist. Obwohl nur ein einziger Kurbelwellenexzenter 18 dargestellt ist, sind entlang der Kurbelwelle 14 mehrere Exzenter vorgesehen, die mit entsprechenden, hier nicht dargestellten Pleuelstangen zusammenarbeiten.
Der Kurbelwellenexzenter 18 ist von einer exzentrischen Bronzebuchse 20 umschlossen. Man erkennt diese Bauteile besonders gut aus den Fig. 2A, 2B und 3. Dort ist der Hauptteil 16 der Kurbelwelle 14 gestrichelt dargestellt. Während des normalen Pressenbetriebs beim Umlauf der Kurbelwelle 14 ist die exzentrische Buchse 20 mit dem Kurbelwellenexzenter 18 drehfest. Dies wird erreicht durch einen Presssitz entlang dem Umfang 22 des Kurbelwellenexzenters 18. Der Presssitz ist somit genügend stramm, um dasjenige Drehmoment zu übertragen, das notwendig ist für jegliche Stanz- oder Formarbeiten. Zum Schmieren der exzentrischen Buchse 20 relativ zum Pleuelstan ge 10 wird Schmieröl zugeführt.
Ein solches \l tritt zum Beispiel durch den oberen Teil der Pleuelstange 10 oder durch die Pleuelstangenkappe, um zwar dort durch den Kanal 24 in einen Radialspalt 26 ein, der beispielsweise eine Weite von 0,075 mm bis 0,13 mm aufweist, um einen \lfilm zu schaffen, auf welchem die exzentrische Buchse 20 umläuft. Fig. 4A lässt erkennen, wie das \l, das beispielsweise mit einem Druck von 8,8 bar strömt, durch einen Schlauch 25 und durch den Kanal 24 dem Radialspalt 26 zum Zwecke des Schmierens zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt des Betriebes sind die in Fig. 4A gestrichelt angedeuteten Leitungen innerhalb der Kurbelwelle 14 und des Kurbelwellenexzenters 18 stillgelegt.
Laufen die Kurbelwelle 14 und die mitrotierende exzentrische Buchse 20 relativ zur Pleuelstange 10 um, so bewegt sich die Pleuelstange 10 aufwärts und abwärts, um eine hin- und hergehende Bewegung des Schlittens 119 zu bewirken.
Wünscht man den Hub des Schlittens 119 zu ändern oder zu justieren, so wird die Kurbelwelle 14 angehalten, und damit auch der Schlitten. Ferner wird die \lzufuhr durch den Kanal 24 im oberen Teil der Pleuelstange 10 abgestoppt. Sodann wird unter hohem Druck stehendes \l durch die Kurbelwelle 14 hindurchgeführt, beispielsweise durch eine Axialbohrung 28 sowie durch eine oder mehrere Querbohrungen 29. Das \l gelangt zum inneren Durchmesser der exzentrischen Buchse. Der Druck des \les liegt beispielsweise zwischen 490 und 700 bar. Er verteilt sich in Umfangsrichtung um den Kurbelwellenexzenter 18. Entlang der Axialkanten am inneren Durchmesser der Buchse 20 können Dichtungen 100, 102 vorgesehen werden, um ein Austreten des unter hohem Druck stehenden \les zu verhindern.
Das Hochdrucköl bewirkt eine Ausweitung der Buchse, und damit wird der Presssitz zwischen dem Kurbelwellenexzenter 18 und der exzentrischen Buchse 20 aufgehoben. Das Hochdrucköl erzeugt einen Ringspalt geringer Weite zwischen der Exzenterbuchse 20 und dem Kurbelwellenexzenter 18 an der Stelle 31. Es erzeugt zeitweise einen Presssitz oder Festsitz an der Stelle 33, in Umfangsrichtung zwischen der Exzenterbuchse 20 und Pleuel stange 10 - siehe auch Fig. 4B. Der geschmierte Radialspalt 31 erlaubt es, dass die Kurbelwelle 14 relativ zur exzentrischen Buchse verdreht wird. Diese verdreht sich jedoch nicht, und zwar wegen des zeitweise erzeugten Presssitzes mit der Pleuelstange 10.
Wird die Kurbelwelle 14 verdreht, so wird der Hauptteil 16 der Kurbelwelle 14 in eine andere Position relativ zur exzentrischen Buchse 20 verschoben, was seinerseits den Hub der Pleuelstange 10 auf ein gewünschtes Mass verändert. Ist die Justierung vollendet, stoppt man den Zufluss von unter hohem Druck stehenden \l an der Stelle 31 durch die Kurbelwelle 14. Damit vermag die exzentrische Buchse 20 auf Grund ihrer Elastizität wieder zum Zustand des Presssitzes auf dem Kurbelwellenexzenter 18 zurückzukehren, womit ein Umlauf der Kurbelwelle 14 zum hin- und hergehenden Antreiben der Pleuelstange 10 für den normalen Pressenbetrieb erneut möglich ist.
Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen, auf welche Weise durch ein Verdrehen von Kurbelwelle 14 und exzentrischer Buchse 20 um 180 Winkelgrad ein Hub von 63,5 mm erzielt wird. Natürlich sind auch andere Hübe innerhalb des Rahmens der Erfindung erzielbar.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, und zwar während einer Stanzoperation. Bei dieser Ausführungsform befindet sich eine weitere Verbindungsbuchse 11 zwischen der Pleuelstange 10 und der Buchse 20. Die Verbindungsbuchse 11 passt in eine Umfangsnut im radial äusseren Teil der exzentrischen Buchse 20. In den Radialspalt 26 kann \l eingeführt werden, um einen \lfilm zu bilden, der den freien Umlauf der Kurbelwelle und ihrer exzentrischen Buchse relativ zur Pleuelstange 10 und der zugeordneten Buchse 11 erleichtert. Bei dieser Ausführungsform verhindern Dichtungen 35 das Austreten von unter hohem Druck stehenden \l aus dem Zwischenraum zwischen dem Kurbelwellenexzenter 18 und der exzentrischen Buchse 20. Während einer Hubjustierung wird unter hohem Druck stehendes \l durch zahlreiche Querbohrungen 29 sowie durch eine Axialbohrung 28 zugeführt.
Die Axialboh rung 28 erstreckt sich durch die Kurbelwelle hindurch zu jeder Pleuelstange entlang der Länge der Kurbelwelle.
Um zu verhindern, dass die exzentrische Buchse 20 eine Eiform annimmt und ungleiche Spannungen beim Ausweiten erfährt, während der Presssitz mit dem Kurbelwellenexzenter 18 aufgehoben wird, ist es möglich, eine Vielzahl exzentrischer Buchsen mit unterschiedlichen Gestalten zu verwenden.
Fig. 6A zeigt beispielsweise in einem axialen Querschnitt eine exzentrische Buchse 20, bei welcher der exzentrische Ausbuchtungsteil 40 eine innere Aussparung 41 aufweist, die in leitender Verbindung mit dem Innenraum 43 der exzentrischen Buchse 20 steht, die den Kurbelwellenexzenter 18 aufnimmt. Wird unter hohem Druck stehendes \l am Umfang des Kurbelwellenexzenters 18 zugeführt, so erzeugt dieses \l eine Kraft, die radial nach aussen wirkt - siehe die Pfeile 42. Die Kraft wirkt auch innerhalb der sichelförmigen Aussparung 41.
Fig. 6B zeigt einen Querschnitt, ähnlich jenem gemäss Fig. 6A. Hierbei weist jedoch der äussere Bereich eine zentrale Rippe 45 auf, sodass sich das Profil eines Doppel-T-Balkens ergibt. Auch hier sind wiederum die Kräfte durch die Pfeile 42 angedeutet.
Fig. 6C zeigt die exzentrische Buchse gemäss Fig. 6B in Seitenansicht. Hierbei umfasst die exzentrische Sichel eine Rippe 45, die von den Axialkanten der exzentrischen Buchse zurückspringt. Fig. 6D zeigt eine weitere Ausführungsform in einer axialen Schnittansicht, wobei die exzentrische Sichel 47 der exzentrischen Buchse 20 hohl ist.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine herkömmliche Drehverbindung zu verwenden ermöglicht, dies im Gegensatz zur speziellen Hochdruck-Drehverbindung, die beim Stand der Technik zu verwenden wäre, um unter hohem Druck stehendes \l zwecks Ausweitung der exzentrischen Buchse 54 einzuleiten. Die Ausführungsform gemäss Fig. 7 ist im Grundkonzept ähnlich der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Ein zylindrischer Kurbelwellenexzenter 52 ist mit dem Hauptteil 50 der Kurbelwelle einteilig und ringförmig von einer exzentrischen Buchse 54 umgeben, die an der Stelle 55 im Presssitz auf dem Kurbelwellenexzenter 52 sitzt. Eine Verbindungsbuchse 56 umschliesst die exzentrische Buchse 54 und weist einen Radialspalt 60 geringer Weite auf.
Die Verbindungsbuchse 56 sitzt im Presssitz innerhalb einer Bohrung zwischen einer Verbindungskappe 63 und dem Verbindungsboden 62, der am Presseschlitten befestigt ist.
Axial durch den Hauptteil 50 der Kurbelwelle erstreckt sich eine Bohrung 65 hindurch, von welcher Querbohrungen 67 radial abzweigen und zum Kurbelwellenexzenter 52 führen. Die Axialbohrung 65 erstreckt sich in Fig. 7 nach links zu den anderen Anschlüssen hin. Damit unter hohem Druck stehendes \l die exzentrische Buchse 54 aufweiten kann, ohne das \l durch eine Hochdruck-Drehverbindung in die Kurbelwelle einleiten zu müssen, ist ein Verstärker mit einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 10:1 vorgesehen. Innerhalb des Endes der Axialbohrung 65 ist eine Verstärkerstange oder ein Plunger 69 vorgesehen, der durch eine Dichtung 70 abgedichtet ist, die ihrerseits in einer Innennut der Kurbelwelle sitzt. Wahlweise kann die Dichtung auf dem Plunger 69 sitzen.
Der Plunger 69 endet an einem in Umfangsrichtung angedichteten Kolben 72. \l, das beispielsweise unter einem Druck von 70 bar steht, gelangt vom Einlass 74 in die Drehverbindung 76 und in die Kammer 78, wo es gegen den Kolben 72 wirkt, um den Plunger 69 nach links zu drücken. Während der Plungerbewegung tritt Luft durch die \ffnung 79 hindurch.
Der Plunger 69 hat einen Querschnitt von einem Zehntel oder einem anderen Bruchteil des Querschnitts des Kolbens 72. Bereits in der Axialbohrung 65 und in den Querbohrungen 67 befindliches \l wird durch die Kolbenbewegung auf einen Druck von etwa 700 bar angehoben. Kolben und Plunger sind derart gestaltet, dass sie einen genügend grossen Hub haben, damit genügend \l verdrängt wird, um eine Ausweitung der exzentrischen Buchse sämtlicher Pleuelstangen zu bewirken. Wandert unter hohem Druck stehendes \l, das sich innerhalb der Quer bohrungen 67 befindet, zum Innendurchmesser der exzentrischen Buchse 54, um die Buchse radial aufzuweiten, so verhindern Dichtungen 81, dass \l aus dem geschlossenen System austritt.
Fig. 8 ist eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform und veranschaulicht das Abdichten von unter hohem Druck stehendem \l, das zur Ausweitung der exzentrischen Buchse verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform arbeiten O-Ringdichtungen 84, die auf der exzentrischen Buchse 86 sitzen, mit radial verlaufenden Wänden von Rippen 88 zusammen, die vom Kurbelwellenexzenter 90 nach aussen ragen. Die Dichtungen können an Rippen 88 vorgesehen werden, um einen Schutz gegen Leckage zu bilden. Andere Dichtungskonfigurationen sind denkbar.
Die vorliegende Erfindung umfasst zwei Dichtungen 100 und 102 - siehe Fig. 1 und Fig. 10 -, die aus einem Material von hohem Reibungskoeffizient hergestellt sind. Dadurch erzeugen die Dichtungen bei Druckbeaufschlagung eine Haltekraft, sodass die exzentrische Buchse 20 und der Kurbelwellenexzenter 18 so lange miteinander verriegelt werden, bis ein Presssitz oder ein Festsitz im Spalt 26 erzeugt wird, der sich zwischen der Pleuelstange 10 und der exzentrischen Buchse 20 befindet.
Der bei dieser Ausführungsform erzeugte hohe Reibungskoeffizient zwischen dem Kurbelwellenexzenter 18 und der exzentrischen Buchse 20 wird während des Umlaufs der Kurbelwelle 14 überwunden. Dies erlaubt, mehrere Exzenter gleichzeitig um denselben Winkel zu verdrehen, ohne dass zusätzliche mechanische Mittel wie Verzahnungen oder dergleichen die Gleichzeitigkeit sicherstellen. Eine solche Dichtanordnung, die auf der Basis eines hohen Reibungskoeffizienten arbeitet, verringert noch weiter die Anzahl der Teile und vereinfacht die Konstruktion. Weitere mechanische Teile zum Halten der Position der zahlreichen Exzenter relativ zu einander sind nicht notwendig, sodass der Schlitten bei einer Hubänderung stets parallel zu sich selber verschoben wird.
Es kann zudem ein und dieselbe Hubjustierverbindung zwi schen der Kurbelwelle und einem Ausgleicher verwendet werden, um die Pressenbalance aufrechtzuerhalten. Dabei sind verschiedene Arten von Verbindungselementen oder Pleuelstangen denkbar, beispielsweise ein dynamischer Ausgleicher.
Obgleich die erfindungsgemässe Vorrichtung in den bisherigen Darstellungen einen einzigen \lkanal in der Kurbelwelle aufweist, ist es möglich, verschiedene \lkanäle zu verwenden, die von einander gegenüberliegenden Seiten her kommen. Dabei kann ein Kanal die erfindungsgemässe Vorrichtung und ein anderer Kanal einen Ausgleichsmechanismus bedienen.
Eine besonders günstige Ausgestaltung einer im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren Dichtung ist eine u-förmige Dichtung. Diese Dichtung arbeitet auf Grund der Wirkung des inneren Mediumdrucks, der die Lippen der Dichtung spreizt. Diese Bewegung erzeugt eine Bremskraft zwischen den Exzentern und dem Lager und erlaubt damit eine Spannkraft. Es hat sich gezeigt, dass eine u-förmige oder u-schalenförmige Dichtung besser arbeitet, als jede andere bisher verwendete Dichtung. Fig. 10 zeigt eine typische u-förmige Dichtung 100, 102 im Augenblick des Aufbringens von Druck zwischen den beiden Kurbelwellenexzentern. Die Klemmkraft steigt mit dem Druck an. Die Haltekraft lässt sich somit bei jeglichem Drehmoment leicht manipulieren.
The invention relates to a device for changing or adjusting the stroke of a press component of a mechanical press, which is driven by a rotatable crankshaft to carry out a reciprocating movement, in particular the stroke length of a press slide, according to the preamble of patent claim 1.
With mechanical presses, it is often desirable to change or adjust the stroke of the reciprocating slide.
It is known to use adjustment systems provided with teeth. There is a high risk of wear.
The invention is based on the object of making available a device of the type mentioned at the outset which performs its functions perfectly and is not subject to wear or to a lesser extent than in the known embodiments.
This object is achieved by the combination of features defined in claim 1. Advantageous further developments of the device according to the invention are defined in the dependent claims.
With the invention, a device is made available which is able to adjust or change the stroke of the slide or another press component of a mechanical press.
In one embodiment of the invention, the crankshaft eccentric is mounted on the crankshaft with the interposition of an eccentric bushing. A connecting element such as a connecting rod engages on this eccentric bushing. There is an interference fit between the crankshaft eccentric and the eccentric bushing. During normal operation, there is a relative movement between the eccentric bushing and the connecting element in connection with a back and forth movement of the press carriage. During and during a stroke adjustment, pressurized oil is introduced into the gap between the eccentric bushing and the crankshaft eccentric, whereby the press fit is released. The eccentric bushing expands and results in a press fit with the connecting rod (as long as the expansion of the eccentric bushing continues).
The crankshaft now rotates together with the eccentric, so that rotation of the crankshaft now changes the position of the eccentric within the eccentric bushing, which corresponds to a future change in the normal operating stroke. If the \ l pressure is then released, the expansion of the eccentric bushing goes back, which in turn restores the press fit of the eccentric bushing with the crankshaft eccentric, so that normal operation again prevails.
The invention thus provides a compact stroke adjustment device which is operated with liquid pressure. Instead of complex connections using feather keys or wedges, as well as toothing between the crankshaft and the various eccentric parts, the solution according to the invention is of a very simple construction and requires only a few parts. The manufacturing costs are therefore comparatively low. In addition, the stroke adjustment device according to the invention works very precisely and continuously. Maintenance costs and spare parts costs are also low. The device is therefore easy to use.
Another advantage is that the fluid pressure can be increased.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings. The following is shown in detail:
Fig. 1 shows a schematic perspective view, partially cut away, a part of the connecting mechanism between the crankshaft and slide of a press;
2A and 2B each show the connecting rod and the crankshaft and the eccentric bushing in vertical sections, each with a maximum and minimum stroke; to simplify the lubricating oil lines are omitted;
3 is an enlarged view of the crankshaft and the eccentric bushing shown in FIG. 2A;
4A shows a schematic sectional view of the parts mentioned during normal operation;
4B shows a schematic sectional view of the parts mentioned during a stroke adjustment;
Fig. 5 shows in cross section an alternative embodiment in which an additional connecting bush between the eccentric bush and the connecting rod and a \ lleitung for stroke adjustment can be seen;
6A shows an axial sectional view of a first embodiment of an eccentric bushing;
6B and 6C show a further embodiment of an eccentric bushing in axial sectional view and in cross section;
6D shows a further embodiment of the eccentric bushing in an axial sectional view;
Fig. 7 shows an axial sectional view of an embodiment in which, without high-pressure rotary connection, a crankshaft under high pressure is supplied;
Fig. 8 shows a schematic, partially sectioned view of a second sealing configuration for sealing high pressure oil between the eccentric bushing and the crankshaft eccentric;
Fig. 9 shows in elevation a conventional mechanical press to which the invention is applied;
10 shows a schematic cross section of a U-shaped seal according to the invention.
Corresponding reference numerals are used in all views for the same or corresponding parts. The drawings are not always to scale; some parts are exaggerated or omitted for purposes of illustration.
The device according to the invention is ideally suited for use with a wide range of mechanical presses such as punching presses, drawing presses, etc.
The structure of a conventional mechanical press can be seen in FIG. 9. It comprises an upper press part 115, a press table 117 with a press table support (bolster) and columns 113 which connect the upper press part 115 to the table 117. The columns 113 engage on the underside of the press top and on the top of the table. A slide 119 designed as a press component is arranged between the columns 113 and performs reciprocating movements relative to the table. Drawbars, not shown, that pass through the press top, columns, and table are attached to each end by nuts. The table has feet 118 which rest on the floor with the interposition of shock absorber plates.
The carriage 119 is driven by a drive 114. The drive comprises a drive motor 116, which is in drive connection via a drive belt with an auxiliary flywheel 120, which in turn is mounted on the upper press part 115. The auxiliary flywheel 120 is connected to a main flywheel 112 which in turn is selectively engaged with a clutch of a brake-clutch combination to drive the crankshaft 14 of the press. The crankshaft 14 causes the carriage to slide over a connector 10, generally a connecting rod.
It is understood that FIG. 9 and the associated description of the press 110 are given purely for the purpose of illustration. There are a variety of mechanical presses; the invention is applicable to all types of presses that have a crankshaft that reciprocates a press member, generally a carriage. For example only, reference is made to US-A-5 189 928.
1 will be discussed below. One recognizes a crankshaft 14 and a connecting rod 10 which engages on the crankshaft 14 in order to drive the press slide. The crankshaft 14 comprises a cylindrical main part 16, which is axially centered on the axis of rotation of the crankshaft 14, further a second eccentric element, namely a cylindrical crankshaft eccentric 18, which is integral with the main part 16 or is fixedly connected thereto. Although only a single crankshaft eccentric 18 is shown, several eccentrics are provided along the crankshaft 14, which cooperate with corresponding connecting rods, not shown here.
The crankshaft eccentric 18 is enclosed by an eccentric bronze bushing 20. These components can be seen particularly well from FIGS. 2A, 2B and 3. The main part 16 of the crankshaft 14 is shown in broken lines there. During normal press operation when the crankshaft 14 rotates, the eccentric bushing 20 with the crankshaft eccentric 18 is rotationally fixed. This is achieved by a press fit along the circumference 22 of the crankshaft eccentric 18. The press fit is therefore tight enough to transmit the torque that is necessary for any punching or shaping work. To lubricate the eccentric bushing 20 relative to the connecting rod 10, lubricating oil is supplied.
Such a \ l occurs, for example, through the upper part of the connecting rod 10 or through the connecting rod cap, namely through the channel 24 into a radial gap 26, which for example has a width of 0.075 mm to 0.13 mm, around a \ l film to create, on which the eccentric bushing 20 rotates. 4A shows how the oil, which flows, for example, at a pressure of 8.8 bar, is fed through a hose 25 and through the channel 24 to the radial gap 26 for the purpose of lubrication. At this point in time of operation, the lines within the crankshaft 14 and the crankshaft eccentric 18 indicated by dashed lines in FIG. 4A are shut down.
When the crankshaft 14 and the co-rotating eccentric bushing 20 rotate relative to the connecting rod 10, the connecting rod 10 moves up and down to cause the carriage 119 to move back and forth.
If one wishes to change or adjust the stroke of the slide 119, the crankshaft 14 is stopped, and with it the slide. Furthermore, the oil supply through the channel 24 in the upper part of the connecting rod 10 is stopped. High-pressure oil is then passed through the crankshaft 14, for example through an axial bore 28 and through one or more transverse bores 29. The oil reaches the inner diameter of the eccentric bushing. The pressure of the \ les is, for example, between 490 and 700 bar. It is distributed in the circumferential direction around the crankshaft eccentric 18. Seals 100, 102 can be provided along the axial edges on the inner diameter of the bushing 20 in order to prevent the high-pressure \ les from escaping.
The high-pressure oil causes the bushing to expand, and the press fit between the crankshaft eccentric 18 and the eccentric bushing 20 is thus eliminated. The high-pressure oil creates an annular gap of small width between the eccentric bushing 20 and the crankshaft eccentric 18 at the point 31. It temporarily produces an interference fit or a tight fit at the point 33, in the circumferential direction between the eccentric bushing 20 and the connecting rod 10 - see also FIG. 4B. The lubricated radial gap 31 allows the crankshaft 14 to be rotated relative to the eccentric bushing. However, this does not twist because of the intermittent press fit with the connecting rod 10.
If the crankshaft 14 is rotated, the main part 16 of the crankshaft 14 is shifted into a different position relative to the eccentric bushing 20, which in turn changes the stroke of the connecting rod 10 to a desired extent. When the adjustment is complete, the inflow of high-pressure oil at point 31 through the crankshaft 14 is stopped. Thus, the eccentric bushing 20 is able to return to the state of the press fit on the crankshaft eccentric 18 due to its elasticity, thereby revolving the Crankshaft 14 for reciprocating driving of the connecting rod 10 for normal press operation is possible again.
2A and 2B illustrate the manner in which a stroke of 63.5 mm is achieved by rotating the crankshaft 14 and eccentric bushing 20 by 180 degrees. Of course, other strokes can also be achieved within the scope of the invention.
Figure 5 shows an alternative embodiment of the invention during a punching operation. In this embodiment there is a further connecting bush 11 between the connecting rod 10 and the bushing 20. The connecting bush 11 fits into a circumferential groove in the radially outer part of the eccentric bushing 20. \ l can be inserted into the radial gap 26 in order to form a \ l film , which facilitates the free circulation of the crankshaft and its eccentric bushing relative to the connecting rod 10 and the associated bushing 11. In this embodiment, seals 35 prevent high-pressure oil from escaping from the space between crankshaft eccentric 18 and eccentric bushing 20. During stroke adjustment, high-pressure oil is supplied through numerous transverse bores 29 and through an axial bore 28.
The Axialboh tion 28 extends through the crankshaft to each connecting rod along the length of the crankshaft.
In order to prevent the eccentric bushing 20 from taking an egg shape and experiencing uneven tensions when expanding, while the press fit with the crankshaft eccentric 18 is released, it is possible to use a large number of eccentric bushings with different shapes.
6A shows, for example, an axial cross section of an eccentric bushing 20, in which the eccentric bulge part 40 has an inner recess 41 which is in conductive communication with the interior 43 of the eccentric bushing 20, which receives the crankshaft eccentric 18. If high pressure is supplied to the circumference of the crankshaft eccentric 18, this generates a force which acts radially outward - see arrows 42. The force also acts within the crescent-shaped recess 41.
FIG. 6B shows a cross section, similar to that according to FIG. 6A. Here, however, the outer area has a central rib 45, so that the profile of a double-T bar results. Here, too, the forces are indicated by the arrows 42.
FIG. 6C shows the eccentric bushing according to FIG. 6B in a side view. Here, the eccentric sickle includes a rib 45 that springs back from the axial edges of the eccentric bushing. 6D shows a further embodiment in an axial sectional view, the eccentric sickle 47 of the eccentric bushing 20 being hollow.
FIG. 7 shows another embodiment of the invention which allows a conventional slewing ring to be used, in contrast to the special high pressure slewing ring which would be used in the prior art to introduce high pressure oil to expand the eccentric bushing 54 , The basic concept of the embodiment according to FIG. 7 is similar to the previously described embodiments. A cylindrical crankshaft eccentric 52 is integrally and annularly surrounded with the main part 50 of the crankshaft by an eccentric bushing 54 which is press-fitted on the crankshaft eccentric 52 at position 55. A connecting bush 56 surrounds the eccentric bush 54 and has a radial gap 60 of small width.
The connecting bush 56 is press-fit within a bore between a connecting cap 63 and the connecting base 62, which is fastened to the press slide.
A bore 65 extends axially through the main part 50 of the crankshaft, from which transverse bores 67 branch off radially and lead to the crankshaft eccentric 52. The axial bore 65 extends to the left in FIG. 7 towards the other connections. An amplifier with a transmission ratio of, for example, 10: 1 is provided so that the eccentric bushing 54 which is under high pressure can expand the eccentric bushing 54 without having to introduce it into the crankshaft through a high-pressure rotary connection. Provided within the end of the axial bore 65 is an amplifier rod or plunger 69 which is sealed by a seal 70 which in turn is seated in an inner groove of the crankshaft. Optionally, the seal can sit on the plunger 69.
The plunger 69 ends at a piston 72 which is sealed in the circumferential direction and which, for example, is under a pressure of 70 bar, passes from the inlet 74 into the rotary connection 76 and into the chamber 78, where it acts against the piston 72, around the plunger 69 to the left. Air passes through opening 79 during the plunger movement.
The plunger 69 has a cross section of one tenth or another fraction of the cross section of the piston 72. Already in the axial bore 65 and in the transverse bores 67 is increased by the piston movement to a pressure of approximately 700 bar. Pistons and plungers are designed in such a way that they have a sufficiently large stroke so that enough oil is displaced to cause the eccentric bushing of all connecting rods to expand. If high-pressure \ l, which is located within the transverse bores 67, migrates to the inner diameter of the eccentric bush 54 in order to expand the bush radially, seals 81 prevent \ l from escaping from the closed system.
Figure 8 is a partial sectional view of another embodiment and illustrates the sealing of high pressure oil used to expand the eccentric bushing. In this embodiment, O-ring seals 84, which sit on the eccentric bushing 86, cooperate with radially extending walls of ribs 88, which project outwards from the crankshaft eccentric 90. The seals can be provided on ribs 88 to provide protection against leakage. Other seal configurations are possible.
The present invention includes two seals 100 and 102 - see Figures 1 and 10 - made from a material with a high coefficient of friction. As a result, the seals generate a holding force when pressure is applied, so that the eccentric bushing 20 and the crankshaft eccentric 18 are locked together until a press fit or a tight fit is produced in the gap 26, which is located between the connecting rod 10 and the eccentric bushing 20.
The high coefficient of friction generated in this embodiment between the crankshaft eccentric 18 and the eccentric bushing 20 is overcome during the rotation of the crankshaft 14. This allows several eccentrics to be rotated by the same angle at the same time without additional mechanical means such as toothing or the like ensuring simultaneity. Such a sealing arrangement, which works on the basis of a high coefficient of friction, further reduces the number of parts and simplifies the construction. Additional mechanical parts for holding the position of the numerous eccentrics relative to each other are not necessary, so that the slide is always moved parallel to itself when the stroke is changed.
One and the same stroke adjustment connection can also be used between the crankshaft and an equalizer in order to maintain the press balance. Various types of connecting elements or connecting rods are conceivable, for example a dynamic compensator.
Although the device according to the invention has a single oil channel in the crankshaft in the previous illustrations, it is possible to use different oil channels that come from opposite sides. One channel can operate the device according to the invention and another channel can operate a compensation mechanism.
A particularly favorable embodiment of a seal that can be used in connection with the invention is a U-shaped seal. This seal works due to the effect of the internal medium pressure that spreads the lips of the seal. This movement creates a braking force between the eccentrics and the bearing and thus allows a clamping force. It has been shown that a U-shaped or U-shaped seal works better than any other seal used to date. 10 shows a typical U-shaped seal 100, 102 at the moment of applying pressure between the two crankshaft eccentrics. The clamping force increases with the pressure. The holding force can thus be easily manipulated at any torque.