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Die Erfindung betrifft eine Prägepresse sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Prägepresse. Die Prägepresse ist vorzugsweise dazu eingerichtet, Münzen zu prägen und kann daher als Münzprägepresse bezeichnet werden.
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Bekannte Antriebsvorrichtungen für Münzprägepressen verwenden Kniehebel und/oder Exzenter. Bei schnell laufenden Prägepressen besteht allerdings das Problem, dass für die Zuführung des zu prägenden Rohlings nur eine kurze Zeitspanne zur Verfügung steht. Deswegen benötigen die Prägepressen einen sogenannten Überhub. Dabei führt der Stößel eine längere Hubbewegung durch als es eigentlich notwendig wäre. Dieser längere Hub vergrößert das Zeitfenster zum Zuführen eines Rohlings und zum Herausführen des geprägten Werkstücks.
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Ein solcher Überhub bringt jedoch Nachteile mit sich. Um ein Verkippen der Rohlinge gegenüber ihrer Transportebene zu vermeiden, wird häufig das Prägewerkzeug, das durch den Stößel bewegt wird, nicht fest mit dem Stößel gekoppelt, sondern bleibt in einer Zwischenstellung stehen, um das Zuführen und Entfernen der Rohlinge bzw. geprägten Werkstücke durch die Begrenzung der Transportebene nach oben zu verbessern und die Orientierung des Rohlings in der Transportebene sicherzustellen. Hierfür ist es notwendig, dass sich der Stößel vom Prägewerkzeug durch Durchführung des Überhubs entfernen kann. Bei seiner Bewegung auf den zu prägenden Rohling zu, trifft er auf das Prägewerkzeug auf, bewegt das Prägewerkzeug nach unten und führt schließlich den Prägevorgang durch. Dabei werden der Stößel und das Prägewerkezug relativ stark beansprucht.
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Um hier eine Abhilfe zu schaffen, ist in
DE 32 30 958 A1 für eine Prägepresse ein modifiziertes Kniehebelgetriebe vorgeschlagen, das zum Antrieb des Stößels verwendet wird. Das Kniehebelgetriebe hat einen am Pressengestell gelenkig gelagerten ersten Hebel sowie einen am Stößel gelenkig gelagerten zweiten Heben. Ein dritter Hebel wird von einem Exzenter angetrieben und ist mit einem Gelenk am ersten Hebel und mit einem davon beabstandeten zweiten Gelenk am zweiten Hebel gelenkig befestigt. Dadurch wird erreicht, dass der Stößel für eine bestimmte Zeitdauer in etwa in seinem oberen Umkehrpunkt verbleibt und mithin ein ausreichendes Zeitfenster zur Verfügung steht, um das geprägte Werkstück aus der Prägepresse zu entfernen und ein neues zu prägendes Werkstück zuzuführen.
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DE 44 46 220 A1 sieht es als Nachteil einer Prägepresse mit einem modifizierten Kniehebelgetriebe gemäß
DE 32 30 958 A1 an, dass eine relativ große Bauhöhe erforderlich ist. Der bei dem modifizierten Kniehebelgetriebe exzentrisch angetriebene Dreieckhebel soll deswegen entfallen. Anstelle eines modifizierten Kniehebelgetriebes mit Dreieckhebel ist ein Kurvengetriebe vorhanden, das eine Doppelkurvenscheibe aufweist, an der Kurvenrollen anliegen und mit einem Schwinghebel verbunden sind. Dieser Schwinghebel dient wiederum als Antrieb eines Kniehebelgetriebes mit einem am Pressengestell gelenkig gelagerten ersten Hebel, einem am Stößel gelagerten zweiten Hebel und einem dritten Hebel, der gelenkig am Schwinghebel angeordnet ist. Die drei Hebel des Kniehebelgetriebes sind an einem Kniegelenk gelenkig miteinander verbunden.
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Ein modifiziertes Kniehebelgetriebe mit einem Dreieckhebel erfordert nicht nur eine große Bauhöhe, sondern erzeugt relativ große Massenkräfte und macht eine Schwingungsisolierung der Prägepresse am Aufstellungsort erforderlich. Eine Schwingungsisolierung des Fundaments ist jedoch sehr aufwendig. Die Antriebsvorrichtung mit dem Kurvengetriebe und einem Kniehebelgetriebe erfordert eine relativ komplexe Getriebestruktur und ist deswegen teuer.
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US 2005/0145117 A1 beschreibt eine Presse mit einem Kniehebelgetriebe, das bei einer Ausführung zwei durch Exzenter angetriebene Hebel aufweisen kann.
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Ausgehend vom Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Prägepresse, insbesondere eine Münzprägepresse und ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzustellen, wobei eine ausreichende Zeitdauer für das Zuführen eines Rohlings und das Abführen des geprägten Werkstücks zur Verfügung steht und gleichzeitig eine aufwendige Schwingungsisolierung am Aufstellort der Pressen entfallen kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prägepresse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu deren Betrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
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Die Prägepresse hat ein Pressengestell. Ein Stößel der Prägepresse ist in einer Hubrichtung bewegbar geführt gelagert. Dazu dient eine Führungseinrichtung, die an dem Pressengestell angeordnet ist. Mittels einer Antriebsvorrichtung kann der Stößel in Hubrichtung bewegt werden. Die Antriebsvorrichtung hat einen um eine erste Exzenterachse antreibbaren ersten Exzenter, einen um eine zweite Exzenterachse antreibbaren zweiten Exzenter und ein die beiden Exzenter mit dem Stößel koppelndes Kniehebelgetriebe. Die beiden Exzenter sind mit Hilfe eines Exzenterkopplungsmittels bewegungsgekoppelt. Das Exzenterkopplungsmittel gibt dabei eine Kopplungsfunktion vor. Das Exzenterkopplungsmittel kann durch eine Exzenterkopplungseinrichtung in Form von Hardware oder durch Softwaremittel, beispielweise eine entsprechende Steuerung, realisiert sein. Es ist somit möglich, die beiden Exzenter mit einem gemeinsamen Antriebsmotor anzutreiben, der über ein Getriebe die Drehbewegung auf die beiden Exzenter übermittelt. Es ist auch möglich, für jeden Exzenter einen separaten Antriebsmotor vorzusehen, wobei die Antriebsmotoren über eine gemeinsame Steuereinheit angesteuert werden und die Steuereinheit die Kopplungsfunktion für die Drehbewegung der beiden Exzenter vorgibt.
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Das Kniehebelgetriebe weist einen an dem ersten Exzenter gelenkig angeordneten ersten Hebel, einen an dem zweiten Exzenter gelenkig angeordneten zweiten Hebel und einen an dem Stößel gelenkig angeordneten dritten Hebel auf. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Kniehebelgetriebe lediglich aus diesen drei Hebeln. Der erste Hebel, der zweite Hebel und der dritte Hebel sind an einem gemeinsamen Kniegelenk gelenkig miteinander verbunden. Dieses Kniegelenk ist durch eine einzige gemeinsame Gelenkachse definiert. Ein modifizierter Hebel mit drei Gelenkpunkten ist nicht vorgesehen. Auch weist das Kniehebelgetriebe keine Kurvenscheiben, Nocken oder Nockenfolger oder dergleichen auf.
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Durch den Aufbau der Antriebsvorrichtung ist es möglich, eine Schwingungsreduzierung zu erreichen oder auf eine aufwendige Schwingungsisolierung der Prägepresse am Aufstellort insbesondere am Fundament zu verzichten. Hierfür ist eine erste Ausgleichmasse an dem ersten Exzenter und eine zweite Ausgleichsmasse an dem zweiten Exzenter angeordnet. Die beiden Ausgleichsmassen können die Bewegung des Kniegelenks bzw. der Hebel bzw. die Bewegung des sich ergebenden Schwerpunkts des Kniehebelgetriebes zumindest teilweise und im Idealfall vollständig ausgleichen. Die Ausgleichsmassen sind derart angeordnet, dass sich die eine Ausgleichsmasse im Wesentlichen in Hubrichtung bewegt, während sich die andere Ausgleichsmasse im Wesentlichen in einer Querrichtung rechtwinklig zur Hubrichtung bewegt. Die Hubrichtung und die Querrichtung spannen eine Ebene auf, in der das Kniehebelgetriebe angeordnet ist. In dieser Ebene bewegt sich das Kniegelenk bzw. der Schwerpunkt des Kniehebelgetriebes entlang einer geschlossenen Kurvenbahn.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kniehebelgetriebe ist kein fixer Gelenkpunkt am Pressengestell vorhanden. Der Getriebeausgang, der durch den zweiten Hebel gebildet ist, ist mit dem Stößel verbunden. Die beiden anderen Hebel stellen sozusagen die Getriebeeingänge dar, die jeweils mit einem zugeordneten Exzenter verbunden sind. Durch die Überlagerung der beiden Exzenterbewegungen kann die gewünschte Charakteristik bei einer schnell laufenden Prägepresse erreicht werden, nämlich dass der Stößel sich für einen relativ langen Zeitraum im Bereich seines oberen Umkehrpunkts aufhält und ausreichend Zeit für die Zufuhr eines zu prägenden Rohlings und die Abfuhr des geprägten Werkstücks zur Verfügung stellt. Durch die beiden Ausgleichsmassen kann insgesamt ein sehr schwingungsarmer Betrieb der Prägepresse erreicht werden, weil sowohl eine Bewegung in Querrichtung, als auch eine Bewegung in Hubrichtung der Bestandteile des Kniehebelgetriebes teilweise oder vollständig durch die Ausgleichsmassen ausgeglichen werden kann.
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Vorzugsweise ist die Kopplungsfunktion, die durch das Exzenterkopplungsmittel vorgegeben ist, derart, dass während des Betriebs der Presse beide Exzenter kontinuierlich um ihre jeweilige Exzenterachse drehend angetrieben sind. Keiner der beiden Exzenter steht während des Betriebs der Prägepresse still.
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Es ist außerdem von Vorteil, wenn das Exzenterkopplungsmittel eine Kopplungsfunktion vorgibt, bei der der zweite Exzenter während einer vollständigen Umdrehung des ersten Exzenters ebenfalls eine vollständige Umdrehung ausführt.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Exzenterkupplungsmittel durch ein Getriebe gebildet. Es ist bevorzugt, wenn das Getriebe als Zahnradgetriebe und insbesondere als Stirnradgetriebe ausgeführt ist. Dadurch kann eine feste Kopplung zwischen der Drehbewegung der beiden Exzenter erreicht werden und die Antriebsvorrichtung kommt mit lediglich einem gemeinsamen Antriebsmotor aus.
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Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, die beiden Exzenter mit entgegengengesetztem Drehsinn um die jeweilige Exzenterachse anzutreiben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Exzenterkopplungsmittel durch ein Getriebe realisiert ist. Das Getriebe kann zwei – und insbesondere nur zwei – ineinandergreifende Zahnräder aufweisen. Dabei kann jedes diese Zahnräder wiederum in Eingriff mit einem der beiden Exzenter stehen oder die Zahnräder sind mit jeweils einem der Exzenter oder mit einer der Exzenterantriebswellen drehfest verbunden und koppeln die beiden Exzenter über eine einzige Eingriffsstelle direkt miteinander. Eines der beiden Zahnräder kann dann durch einen Antriebsmotor angetrieben sein.
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Der entgegengesetzte Drehsinn der beiden Exzenter kann alternativ auch durch die Steuerung von separaten Antriebsmotoren für jeden Exzenter erreicht werden.
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Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung dazu eingerichtet, die beiden Exzenter derart um die jeweilige Exzenterachse anzutreiben, dass die Verweildauer des Stößels bei seiner Hubbewegung in einem oberen Umkehrbereich im Anschluss an den oberen Umkehrpunkt größer ist als die Verweildauer des Stößels in einem unteren Umkehrbereich im Anschluss an den unteren Umkehrpunkt. Die Verweildauer im oberen Umkehrbereich kann dabei mindestens um den Faktor 2 oder mindestens um den Faktor 3 größer sein als die Verweildauer im unteren Umkehrbereich.
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Der obere Umkehrbereich und der untere Umkehrbereich sind durch einen maximalen Stößelabstand ausgehend vom jeweiligen oberen Umkehrpunkt bzw. vom unteren Umkehrpunkt definiert. Der Stößelabstand in Hubrichtung vom oberen Umkehrpunkt bzw. vom unteren Umkehrpunkt kann dabei 0,25 mm bis 0,75 mm betragen und vorzugsweise 0,5 mm betragen. Ist dieser Stößelabstand überschritten, verlässt der Stößel bei der Hubbewegung den oberen Umkehrbereich bzw. den unteren Umkehrbereich.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Verweildauer im oberen Umkehrbereich so gewählt ist, dass die beiden Exzenter in diesem Zeitraum eine Drehbewegung um ihre jeweilige Exzenterachse von mindestens 100° oder mindestens 120° durchführen. Während der Verweildauer im oberen Umkehrbereich führen die beiden Exzenter vorzugsweise eine Drehbewegung zwischen 100° und 140° aus, vorzugsweise um etwa 120°.
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Es ist bevorzugt, wenn sich ein Schwerpunkt oder ein anderer Bezugspunkt des Kniehebelgetriebes beim Betrieb der Prägepresse entlang einer geschlossenen Kurvenbahn in einer Ebene bewegt, die durch die Hubrichtung und eine Querrichtung definiert ist. Die Querrichtung ist rechtwinklig zu der Hubrichtung ausgerichtet. Es ist weiter bevorzugt, wenn sich dabei zu jedem Zeitpunkt, zumindest eine der Ausgleichsmassen in Hubrichtung und/oder in Querrichtung entgegengesetzt zu der jeweiligen Bewegung des Schwerpunktes bzw. des Bezugspunktes des Kniehebelgetriebes bewegt.
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Andere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Prägepresse, insbesondere Münzprägepresse,
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2 eine schematische Prinzipdarstellung einer Weg-Zeit-Kurve der Stößelbewegung der Prägepresse,
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3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Prägepresse mit einem Kniehebelgetriebe und zwei gekoppelten Exzentern,
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Kopplungsmittels in Form eines Zahnradgetriebes zur Kopplung der Exzenter aus 3 und
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5 eine Prinzipdarstellung der Bewegung des Schwerpunkts des Kniehebelgetriebes entlang einer geschlossenen Kurvenbahn und der Bewegung der beiden Ausgleichmassen an den Exzentern in stark schematisierter Form unterteilt nach vier Quadranten I bis IV.
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1 zeigt ganz allgemein das Blockschaltbild einer Prägepresse 10. Die Prägepresse ist zum Prägen von Münzen eingerichtet und kann daher als Münzprägepresse bezeichnet werden. Gegenüber Tiefziehpressen oder andere Pressen sind Prägepressen sehr schnell laufend und weisen eine hohe Hubzahl auf. Es können beispielsweise bis zu 800 bis 900 Münzen pro Minute geprägt werden.
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Die Prägepresse 10 hat ein Pressengestell 11 mit dem die Prägepresse 10 auf einem Untergrund 12 abgestellt ist. Durch die großen Beschleunigungen bei den Prägepressen werden häufig Schwingungen in den Untergrund 12 eingeleitet. Daher ist bei herkömmlichen Prägepressen häufig eine Schwingungsisolierung im Bereich eines Fundaments bzw. im Bereich des Untergrunds 12 erforderlich. Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung soll eine solche zusätzliche Schwingungsisolierung entfallen können.
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Die Prägepresse 10 hat außerdem einen Stößel 15, die mittels einer Führungseinrichtung 16 am Pressengestell 11 in einer Hubrichtung H bewegbar geführt gelagert ist. Bei seiner Hubbewegung in Hubrichtung H legt der Stößel 15 abhängig von der Zeit t einen Weg s zurück. Zur Bewegung des Stößels 15 in Hubrichtung H ist eine Antriebsvorrichtung vorhanden. Die Antriebsvorrichtung 17 hat wenigstens einen Antriebsmotor 18 und ein Getriebe 19, um die Drehbewegung des Antriebsmotors 18 auf den Stößel 15 zu übermitteln und dabei die Drehbewegung in eine Linearbewegung in Hubrichtung H umzusetzen.
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Erfindungsgemäß ist an dem Stößel 15 ein Prägewerkzeug befestigt. Das Prägewerkzeug 20 bewegt sich gemeinsam mit dem Stößel 15 in Hubrichtung H zwischen einem oberen Umkehrpunkt PO und einem unteren Umkehrpunkt PU der Hubbewegung des Stößels 15. Das Prägewerkzeug 20 am Stößel 15 arbeitet mit einem nicht näher dargestellten Prägewerkzeug eines Unterwerkzeugs zusammen. Die zu prägenden Rohlinge werden zwischen dem Prägewerkzeug 20 des Stößels 15 und dem Unterwerkzeug zugeführt und durch eine Hubbewegung des Stößels 15 auf das Unterwerkzeug hin geprägt und anschließend wieder aus der Prägepresse 10 abtransportiert. Hierfür können Drehteller oder dergleichen eingesetzt werden, was in den Zeichnungen nicht näher veranschaulicht ist.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Prägepresse 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Zu der Antriebsvorrichtung 17 gehört erfindungsgemäß ein erster Exzenter 25, der durch einen Antriebsmotor der Antriebsvorrichtung 17 um eine erste Exzenterachse 26 drehbar angetrieben ist. Die Antriebsvorrichtung 17 weist außerdem einen zweiten Exzenter 27 auf, der über einen Antriebsmotor der Antriebsvorrichtung 17 um eine zweite Exzenterachse 28 drehbar angetrieben werden kann. Die beiden Exzenter 25, 27 sind über ein Kniehebelgetriebe 29 mit dem Stößel 15 gekoppelt. Das Kniehebelgetriebe 29 hat einen ersten Hebel 30, der an einem Ende gelenkig mit dem ersten Exzenter 25 verbunden ist. Das Kniehebelgetriebe 29 hat einen zweiten Hebel 31, der an einem Ende gelenkig mit dem zweiten Exzenter 27 verbunden ist. Das Kniehebelgetriebe 29 hat einen dritten Hebel 32, der an einem Ende gelenkig mit dem Stößel 15 verbunden ist. Die drei Hebel 30, 31, 32 des Kniehebelgetriebes 29 sind an ihrem jeweils anderen Ende über ein Kniegelenk 33 gelenkig miteinander verbunden. Das Kniegelenk 33 definiert eine gemeinsame Gelenkachse für alle drei Hebel 30, 31, 32. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht das Kniehebelgetriebe 29 genau aus den drei Hebeln 30, 31, 32.
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Zusätzliche Getriebeelemente, wie etwa weitere Hebel oder Kurvenscheiben oder dergleichen sind beispielsgemäß nicht vorgesehen.
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Die Gelenkachse des Gelenks, mit der der erste Hebel 30 am ersten Exzenter 25 angeordnet ist, hat einen Abstand zur ersten Exzenterachse 26, wobei dieser Abstand die erste Exzentrizität e1 darstellt. Analog hierzu stellt der Abstand zwischen der zweiten Exzenterachse 28 und dem Gelenk, mit dem der zweite Hebel 31 am zweiten Exzenter 27 angelenkt ist, eine zweite Exzentrizität e2 dar. Der Betrag der beiden Exzentrizitäten e1, e2 kann gleich groß sein.
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Diametral gegenüberliegend zu dem Gelenk zwischen dem ersten Exzenter 25 und dem ersten Hebel 30 ist eine erste Ausgleichsmasse M1 am ersten Exzenter 25 angeordnet. Entsprechend ist am zweiten Exzenter 27 diametral gegenüber liegend zu dem Gelenk, mit dem der zweite Hebel 31 am zweiten Exzenter 27 angelenkt ist, eine zweite Ausgleichsmasse M2 angeordnet. Bei der Drehung des jeweiligen Exzenters 25, 27 um die zugeordnete Exzenterachse 26, 28 drehen sich die Ausgleichsmassen M1, M2 entsprechend um die jeweilige Exzenterachse 26, 28.
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Die beiden Ausgleichsmassen M1, M2 sind derart angeordnet und die Exzenter 25, 27 werden über die Antriebsvorrichtung 17 derart angetrieben, dass sich eine der Ausgleichsmassen M1 oder M2 im Wesentlichen in Hubrichtung H bewegt, während sich die jeweils andere Ausgleichsmasse M2 bzw. M1 im Wesentlichen in einer Querrichtung Q rechtwinklig zu der Hubrichtung H bewegt. Die Hubrichtung H und die Querrichtung Q spannen eine Ebene auf, in der sich das Kniehebelgetriebe 29 erstreckt. Das Kniegelenk 33 und/oder ein Schwerpunkt S des Kniehebelgetriebes 29 führen in der durch die Hubrichtung H und die Querrichtung Q aufgespannten Ebene eine Bewegung entlang einer geschlossenen Kurvenbahn aus.
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Zu der Antriebsvorrichtung 17 gehört außerdem ein Exzenterkopplungsmittel 37. Das Exzenterkopplungsmittel 37 gibt eine Kopplungsfunktion vor, die die Drehbewegungen der beiden Exzenter 25, 27 um ihre jeweilige Exzenterachse 26 bzw. 28 relativ zueinander definiert. Während des Betriebs der Prägepresse 10 haben die beiden Exzenter 25, 27 eine fest eingestellte, vorgegebene Drehbewegung. Während der Bewegung des einen Exzenters 25 oder 27 dreht sich jeweils auch der andere Exzenter 27 bzw. 25. Sobald sich einer der beiden Exzenter 25, 27 bewegt, ist ein Stillstand des jeweils anderen Exzenters 27 bzw. 25 ausgeschlossen. Während des Betriebs der Prägepresse 10 drehen sich die beiden Exzenter 25, 27 kontinuierlich um ihre jeweilige Exzenterachse 26 bzw. 28 ohne Stillstandsphase.
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Vorzugsweise sind die beiden Exzenter 25, 27 gegenläufig zueinander angetrieben, d.h. der eine Exzenter 25 oder 27 dreht sich in mathematisch positivem Sinn um seine jeweilige Exzenterachse 26 bzw. 28 und der jeweils andere Exzenter 27 bzw. 25 dreht sich in mathematisch negativem Sinn um seine jeweilige Exzenterachse 28 bzw. 26. Wenn einer der beiden Exzenter 25, 26 eine vollständige Umdrehung ausführt, führt auch der jeweils andere Exzenter 27 bzw. 25 eine vollständige Umdrehung aus. Vorzugsweise sind die beiden Winkelgeschwindigkeiten bei der Drehung der beiden Exzenter 25, 26 stets gleich groß und insbesondere konstant, so dass eine Drehung des ersten Exzenters um einen vorgegebenen Drehwinkel auch zu einer Drehung des zweiten Exzenters 27 um den gleich großen Drehwinkelbetrag führt, beispielsgemäß jedoch in entgegengesetztem Drehsinn.
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Das Exzenterkopplungsmittel 37 kann die Kopplung der beiden Exzenter 25, 27 mit Hilfe einer Steuerung realisieren. In diesem Fall kann für jeden der Exzenter 25, 27 ein separater Antriebsmotor vorhanden sein, wobei die Antriebsmotoren über eine gemeinsame Steuerung gesteuert werden, so dass sozusagen eine Software-Kopplung vorgegeben ist.
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Bei einem bevorzugten, alternativen Ausführungsbeispiel (4) weist das Exzenterkopplungsmittel 37 ein mechanisches Getriebe auf, mit dem die beiden Exzenter 25, 27 gekoppelt sind. Beispielsgemäß handelt es sich um ein Zahnradgetriebe 38, das zur Realisierung des entgegengesetzten Drehsinns der beiden Exzenter 25, 27 ein erstes Zahnrad 39 und ein zweites Zahnrad 40 aufweist. Die beiden Zahnräder 39, 40 haben vorzugsweise dieselbe Zähnezahl und sind miteinander in Eingriff. Jedes Zahnrad 39, 40 ist entweder mit dem ersten Exzenter 25 oder mit dem zweiten Exzenter 27 in Eingriff. Es ist anders als in 4 dargestellt auch möglich, die beiden Zahnräder 39, 40 jeweils koaxial zu einer jeweiligen Exzenterachse 26 bzw. 28 anzuordnen und mit dem jeweiligen Exzenter 25, 27 drehfest zu verbinden und Zahnräder 39, 40 an einer einzigen Eingriffsstelle miteinander in Eingriff zu bringen. Die beiden Exzenter 27, 29 sind sozusagen direkt miteinander gekoppelt.
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Zu dem Exzenterkopplungsmittel 37 gehört beispielsgemäß ein gemeinsamer Antriebsmotor 18, der wahlweise das erste Zahnrad 39 oder das zweite Zahnrad 40 oder bei anderen Zahnradgetrieben 38 ein beliebiges der vorhandenen Zahnräder antreiben kann. Die Drehbewegung wird dann über das Zahnradgetriebe an beide Exzenter 25, 27 übermittelt. Es versteht sich, dass in Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 auch mehr als zwei Zahnräder 39, 40 vorhanden sein können oder auch ein einziges Zahnrad ausreicht, wenn die Exzenter 25, 27 beispielsweise gleichsinnig angetrieben werden sollen.
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Durch die beiden Exzenter 25, 27 bzw. die Antriebsvorrichtung 17 kann die in 2 veranschaulichte Weg-Zeit-Kurve bei der Bewegung des Stößels 15 in Hubrichtung H realisiert werden. In 2 ist entlang der Abszissenachse die Zeit t und entlang der Ordinatenachse der Weg s des Stößels 15 in Hubrichtung H aufgetragen. Die gestrichelten Linien, zwischen denen die Hubbewegung verläuft, stellen den oberen Umkehrpunkt PO bzw. den unteren Umkehrpunkt PU bei der Hubbewegung des Stößels dar. Im Anschluss an den oberen Umkehrpunkt PO ist ein oberer Umkehrbereich BO definiert. Analog ist im Anschluss an den unteren Umkehrpunkt PU ein unterer Umkehrbereich BU definiert. Die beiden Umkehrbereiche BO, BU definieren einen Schwellenwert, für den aus dem jeweils zugeordneten Umkehrpunkt PO bzw. PU zurückgelegten Hubweg des Stößels. Betragsmäßig können der obere Umkehrbereich BO bzw. der untere Umkehrbereich BU etwa in einem Bereich von 0,25 mm bis 0,75 mm liegen, vorzugsweise 0,5 mm.
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Die Hubbewegung des Stößels 15 ist derart eingestellt, dass eine Verweildauer TO im oberen Umkehrbereich BO größer ist als eine Verweildauer TU im unteren Umkehrbereich BU. Die Verweildauer TO im oberen Umkehrbereich BO ist beispielsgemäß mindestens um den Faktor 2 oder den Faktor 3 oder den Faktor 5 größer als die Verweildauer TU im unteren Umkehrbereich BU. Durch diese Bewegungscharakteristik des Stößels 15 ist ein ausreichendes Zeitfenster geschaffen, während der der Stößel 15 bzw. das daran angeordnete Prägewerkzeug 20 vom Unterwerkzeug beabstandet ist, so dass die geprägte Münze bzw. das geprägte Werkstück aus der Prägepresse 10 herausgefördert und ein zu prägender Rohling zugeführt werden kann.
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Zusätzlich zu dieser gewünschten Weg-Zeit-Bewegungscharakteristik des Stößels 15 erzeugt die Prägepresse 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich weniger Schwingungen. Die Bestandteile des Kniehebelgetriebes 29 haben eine nicht unerhebliche Masse mit einem Schwerpunkt S. Dieser Schwerpunkt S bewegt sich in einer Ebene, die durch die Hubrichtung H und die Querrichtung Q aufgespannt ist entlang einer geschlossenen Kurvenbahn K, was schematisch und beispielhaft in 5 veranschaulicht ist. Die Kurvenbahn K hängt von der geometrischen Anordnung der beiden Exzenter 25, 27 und der Länge der Hebel 30, 31, 32 des Kniehebelgetriebes 25 ab und kann bei anderen geometrischen Anordnungen auch andere geschlossene Formen aufweisen.
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In 5 ist schematisch die Bewegung der Ausgleichsmassen M1 und M2 in den Quadranten I, II, III. IV veranschaulicht. Im ersten Quadranten I und im zweiten Quadranten II bewegt sich der Schwerpunkt entlang der Kurvenbahn K vom ersten Quadranten I in den zweiten Quadranten II und die zweite Ausgleichsmasse M2 bewegt sich dazu entgegengesetzt im Wesentlichen in Querrichtung Q. Im ersten Quadranten I bewegt sich der Schwerpunkt S außerdem in Hubrichtung H nach oben und die erste Ausgleichsmasse M1 in Hubrichtung H nach unten. Im zweiten Quadranten bewegt sich der Schwerpunkt S in Hubrichtung H nach unten und die erste Ausgleichsmasse M1 in Hubrichtung H nach oben. Im dritten Quadranten III und im vierten Quadranten IV bewegt sich der Schwerpunkt S in Querrichtung Q in 5 von links nach rechts und die zweite Ausgleichsmasse M2 in Querrichtung Q von rechts nach links entgegengesetzt zur Bewegung des Schwerpunkts S. Im dritten Quadranten III bewegt sich der Schwerpunkt S dabei in Hubrichtung H nach unten und die erste Ausgleichsmasse M1 in Hubrichtung H nach oben. Umgekehrt bewegt sich der Schwerpunkt S im vierten Quadranten IV n Hubrichtung H nach oben und die erste Ausgleichsmasse M1 in Hubrichtung H nach unten.
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An der Kurvenbahn K in 5 ist zu erkennen, dass die Bewegung des Scherpunktes S nicht exakt an de Abszisse (Richtungsachse Q) oder der Ordinate (Richtungsachse H) umkehren muss, sondern die Richtungsumkehrpunkte auch innerhalb eines Quadranten liegen können. Der Massenausgleich ist auch bei einer solchen Kurvenbahn K ausreichend gut, so dass die Schwingungsentstehung erheblich gemindert ist im Vergleich mit den bisher verwendeten Antriebsvorrichtungen 17 der bekannten Prägepressen. Die Antriebsvorrichtung 17 mit den Ausgleichsmassen M1, M2 kann im Idealfall die Massenbewegung des Schwerpunkts S des Kniehebelgetriebes 29 vollständig kompensieren, jedoch zumindest teilweise ausgleichen.
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Die Erfindung betrifft eine Prägepresse 10 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb. Die Prägepresse 10 hat eine Antriebsvorrichtung 17 mit zwei Exzentern 25, 27, die über ein Exzenterkopplungsmittel 37 und beispielsgemäß ein Getriebe, insbesondere Zahnradgetriebe 38, in einer festen Drehkopplung zueinander stehen. Die beiden Exzenter 25, 27 stellen Eingänge eines Kniehebelgetriebes 29 dar, dessen Ausgang mit dem Stößel 15 gekoppelt ist. Am ersten Exzenter 25 ist eine erste Ausgleichsmasse M1 und am zweiten Exzenter 27 eine zweite Ausgleichsmasse M2 vorhanden. Die Bewegung der Masse des Kniehebelgetriebes 29 kann über die beiden Ausgleichsmassen M1, M2 zumindest teilweise kompensiert werden, um die Schwingungserzeugung in der Prägepresse 10 zu reduzieren. Durch die beiden sich bewegenden Eingänge des Kniehebelgetriebes kann außerdem eine gewünschte Weg-Zeit-Charakteristik für die Bewegung des Stößels 15 der Prägepresse 10 erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prägepresse
- 11
- Pressengestell
- 12
- Untergrund
- 15
- Stößel
- 16
- Führungseinrichtung
- 17
- Antriebsvorrichtung
- 18
- Antriebsmotor
- 19
- Getriebe
- 20
- Prägewerkzeug
- 25
- erster Exzenter
- 26
- erste Exzenterachse
- 27
- zweiten Exzenter
- 28
- zweite Exzenterachse
- 29
- Kniehebelgetriebe
- 30
- erster Hebel
- 31
- zweiter Hebel
- 32
- dritter Hebel
- 33
- Kniegelenk
- 37
- Exzenterkopplungsmittel
- 38
- Zahnradgetriebe
- 39
- erstes Zahnrad
- 40
- zweites Zahnrad
- I
- erster Quadrant
- II
- zweiter Quadrant
- III
- dritter Quadrant
- IV
- vierter Quadrant
- BO
- oberer Umkehrbereich
- BU
- unterer Umkehrbereich
- e1
- erste Exzentrizität
- e2
- zweite Exzentrizität
- H
- Hubrichtung
- K
- Kurvenbahn
- M1
- erste Ausgleichsmasse
- M2
- zweite Ausgleichsmasse
- PO
- oberer Umkehrpunkt
- PU
- unterer Umkehrpunkt
- Q
- Querrichtung
- TO
- Verweildauer des Stößels im oberen Umkehrbereich
- TU
- Verweildauer des Stößels im unteren Umkehrbereich
