DE1237471B - Schwingungserzeuger fuer Pressen zum Praegen metallischer Werkstuecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B44b

Deutsche Kl.: 75 a-2

Nummer: 1237 471

Aktenzeichen: B60941Ib/75a

Anrceldetag: 23. Januar 1961

Auslegetag: 23. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungserzeuger für Pressen zum Prägen metallischer Werkstücke, welcher einem der Gesenkteile eine Schwingung in Richtung der Pressbewegung erteilt.

Beim Prägen mit herkömmlichen Pressen ohne Schwingungserzeuger ergeben sich beachtliche Schwierigkeiten, die um so größer werden, je schärfer die erhabenen Bildteile des metallischen Werkstücks herzustellen sind. Bei Werkstücken, deren erhabene Teile relativ hoch sind, können glatte Flächen sowie scharfe Kanten nur schwer hergestellt werden, insbesondere wenn die zu prägenden Werkstücke sehr dünn sind. Die Herstellung von Werkstücken wie beispielsweise Uhrzifferblätter mit erhabenen Stundenzeichen erfolgt üblicherweise auf Pressen, die eine Druckkraft von 100 bis 2001 ausüben können. Die Uhrzifferblätter werden nämlich aus einer Scheibe hergestellt, deren Dicke zwischen 0,4 und 0,5 mm liegt und die Stundenzeichen, die im Prägeverfahren herzustellen sind, sollten eine Höhe von annähernd 0,4 mm aufweisen. Dabei ist aber die Arbeitsfläche der Matrize glatt, denn nach dem Prägen darf die Zifferblattrückfläche, die auf der Matrize liegt, weder erhabene noch vertiefte Stellen aufweisen. Die geprägten Stundenzeichen müssen dessen ungeachtet einwandfrei scharfe Kanten und regelmäßige Flächen aufweisen. Letztere müssen überdies mit der Zifferblattgrundfläche scharfe und regelmäßige Winkel machen, so daß mit den bekannten Pressen ohne Schwingungserzeuger die Herstellung im Prägeverfahren von Uhrzifferblättern mit erhabenen Stundenzeichen äußerst schwierig ist.

Es ist ferner bereits bekannt, daß man beim Prägen mit einer kleineren Druckkraft auskommen kann, wenn der stetigen Hauptbewegung des beweglichen Gesenkteils eine Schwingungsbewegung geringer Amplitude, aber hoher Frequenz überlagert wird. Diese zusätzliche Schwingungsbewegung kann entweder dem beweglichen oder dem feststehenden Gesenkteil erteilt werden. Für das Prägen dünner Werkstücke, wie beispielsweise Uhrzifferblätter, in bezug auf welche hohe Ansprüche auf deren Genauigkeit erhoben werden, sind bereits mechanisch gesteuerte Pressen mit einer zur Erzeugung einer Schwingung des einen Gesenkteils dienenden Zusatzvorrichtung verwendet worden. Diese Zusatzvorrichtungen, die bisher zum genannten Zweck vorgesehen wurden, können jedoch weder eine Schwingung genügend hoher Frequenz erzeugen, noch mit der gewünschten Genauigkeit eingestellt werden.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind auch schon Pressen mit hydraulischer Steuerung verwendet wor-Schwingungserzeuger für Pressen zum Prägen
metallischer Werkstücke

Anmelder:

Daniel Bourquin, La Chaux-de-Fonds (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 22. Januar 1960 (679)

den, die bekannterweise eine weichere Arbeit leisten und genauere Einstellmöglichkeiten bieten. Die bei diesen Pressen zur Erzeugung der obenerwähnten Schwingung bisher verwendeten Zusatzvorrichtungen bestehen aus einem Schwingungsgenerator, der auf die Druckflüssigkeit der hydraulischen Presse wirkt. Solche Pressen weisen jedoch den Nachteil auf, daß der dank dem zusätzlichen Schwingungsgenerator zu erwartende Vorteil durch die Kompressibilität der Druckflüssigkeit der Presse meistens zunichte gemacht wird. Da einerseits das Flüssigkeftsvolumen, das zum Antrieb des beweglichen Elementes der Presse nötig ist, mindestens gleich dem Produkt des Hubes dieses beweglichen Elementes und der Oberfläche des mit demselben verbundenen Teilstückes sein muß, auf welches die Flüssigkeit drückt, und da andererseits sowohl der genannte Hub wie auch die genannte Oberfläche nicht unter bestimmte, von der Form des zu bearbeitenden Werkstücks bzw. von der zu erzeugenden Druckkraft abhängende Grenzen herabgesetzt werden können, kann das Flüssigkeitsvolumen eine relativ hoch stehende Grenze nicht unterschreiten. Ein großes Flüssigkeitsvolumen erfährt, infolge der Kompressibilität der Flüssigkeit, entsprechende Schwankungen. Mit hydraulischen Pressen, die eine Druckkraft von 100 bis 2001 ausüben, wird daher die Arbeitsweise einer auf die Druckflüssigkeit der hydraulischen Presse einwirkenden Zusatzvorrichtung beeinträchtigt, sobald die Frequenz der durch diese Zusatzvorrichtung erzeugten Schwingung einige Schwingungen in der Sekunde übertrifit.

7D9 520/118

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgekehrten Ende einen Flansch 9 auf. Eine Büchse Schwingungserzeuger für Pressen zum Prägen metal- 10 mit zylindrischer Bohrung 11 ist mittels Gelischer Werkstücke zu schaffen, mit dessen Hilfe windebolzen 9 α am Flansch 9 befestigt, so daß sie relativ hochfrequente, der Preßbewegung überlagerte koaxial zum Zylinder 2 steht. Die am Kolben 5 beSchwingungen erzeugbar sind. 5 festigte Kolbenstange 12 tritt durch die Bohrung 11

Der erfindungsgemäße Schwingungserzeuger ist im der Büchse 10 hindurch und weist an ihrem freien

wesentlichen gekennzeichnet durch eine nach außen Ende ein Gewinde 16 auf. Ein Keil 14, der in einer

durch einen das Gesenkteil tragenden Kolben unter axialen Nut 13 der Büchse 10 liegt, dient der

dem Gegendruck einer Feder abgeschlossene Flüssig- Führung der Kolbenstange 12 bei Verschiebung des

keitskammer, in die ein hin- und herschwingender io Kolbens 5 innerhalb des Zylinders 2. Das Gewinde

Verdränger ragt. 16 dient zur Befestigung eines gerändelten Ringes

Die in der Flüssigkeitskammer befindliche Flüssig- 17 und damit eines Gesenkteils 18 an der Kolben-

keit ist unabhängig von der Druckflüssigkeit der stange 12. Zwischen Kolben 5 und Büchse 10 ist

hydraulischen Presse selbst. Das Volumen der in eine Feder 33 eingeschaltet, die über den Kolben 5

der abgeschlossenen Flüssigkeitskammer befind- 15 einen Druck auf das in der Kammer 1 befindliche

liehen Flüssigkeit, die von dem Verdränger beauf- Flüssigkeitskissen ausübt.

schlagt wird, kann klein gewählt werden, so daß der Die Wand 3 weist eine Verdickung 19 mit einer

Einfluß der Kompressibilität des Flüssigkeitskissens zylindrischen Ausnehmung 20 zur Aufnahme des

praktisch ausgeschaltet ist. Es lassen sich somit be- nachstehend ins einzelne gehend beschriebenen

sonders hochfrequente Schwingungen, wie sie für 20 erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers auf. Die

das Prägen dünner Werkstücke sehr vorteilhaft sind, Achse dieser Ausnehmung steht senkrecht zur

der von der Presse ausgeübten hohen Druckkraft Achse des Zylinders 2. Am Boden der Ausnehmung

überlagern. 20 ist eine zentrale öffnung 21 vorgesehen. Eine

In besonders vorteilhafter Weise ist der Ver- Hülse 22 ist mit Preßsitz in die Ausnehmung 20

dränger durch das in der Flüssigkeitskammer hinein- 25 eingesetzt. Sie besitzt eine öffnung 23, die koaxial

ragende Ende eines Stiftes gebildet, das eine Dich- zur öffnung 21 liegt, so daß ein zylindrischer Stift

tungspackung durchsetzt und die Verlängerung eines 25 an einem in der Hülse 22 verschiebbar angeord-

an der Außenseite des Zylinders befindlichen, mit neten Stößel 24 durch die Öffnungen 21 und 23

dem Antrieb in Verbindung stehenden Stößels hindurchtreten und mit seinem einen Verdränger 26

bildet. 30 bildenden Ende in das Flüssigkeitskissen innerhalb

Zur Erzielung der axialen Schwingbewegungen der Kammer 1 hineinragen kann. Der verschiebbare wird vorteilhafterweise ein rotierender Exzenter ver- Stößel 24 weist ferner einen durch die Hülse 22 gewendet, der den Stößel entgegen der Wirkung einer führten Kopf 27 auf. Dieser Stößel 24 steht unter Feder beaufschlagt. der Wirkung einer Feder 28, die sich auf dem Boden

Als besonders günstig im Hinblick auf eine Ver- 35 der Hülse 22 abstützt und gegen den Kopf 27

ringerung des Volumens der Flüssigkeitskammer hat drückt. Eine Packung 29 ist zwischen der Hülse 22

es sich herausgestellt, wenn der Verdränger un- und dem Stift 25 am Boden der Hülse 22 angeord-

mittelbar über dem Boden des Zylinders in die net, um jedes Lecken der in der Kammer 1 be-

Flüssigkeitskammer hineinragt. findlichen Flüssigkeit durch die Öffnungen 21 und

Die durch angestrebte Volumenverringerung be- 40 23 zu verhindern. Ein am Zylinder 2 befestigter

dingte schnellere Erwärmung der Flüssigkeit kann Träger 30 dient zur Halterung eines querstehenden

zu spürbaren Volumenänderungen führen, die sich Bolzens 31, auf dem ein mit dem Kopf 27 zu-

durch eine in der Wandung des Zylinders an- sammenwirkender Nocken 32 und eine Scheibe 32 α

geordnete mikrometrische Schraube kompensieren sitzen. Letztere ermöglicht den Antrieb des Nockens

lassen. 45 32 um den Bolzen 31.

Eine mit dem Schwingungserzeuger nach der Er- Der Zylinder 2 selber mitsamt dem Schwingungsfindung ausgerüstete Presse erlaubt nicht nur die erzeuger ist mittels Gewindebolzen 34 an der be-Herstellung von Uhrzifferblättern, sondern auch von weglichen Platte 35 eines Säulengestells befestigt, Medaillen, Schreibmaschinentypen, Schmuckstücken die mit dem durch mechanische oder hydraulische oder Münzen. Ein Ausführungsbeispiel der Presse 50 Mittel angetriebenen Element der Presse verbunden mit dem erfindungsgemäßen Schwingungserzeuger ist ist. Der Zylinder 2 ist am Gestellteil 35 derart bein der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur festigt, daß die Achse der Kolbenstange 12 parallel den Schwingungserzeuger mit einem Teil der Presse zu der Richtung steht, in die die Presse den Gestellin axialem Schnitt schematisch zeigt. teil 35 befördert.

Der in der Zeichnung dargestellte Teil der Presse 55 Sobald das Gesenkteil 18 mit dem zu prägenden weist eine Flüssigkeitskammer 1 auf, die von einem Werkstück, das auf einer nicht dargestellten, an der Zylinder 2 mit einer zylindrischen Wand 3 und feststehenden, ebenfalls nicht dargestellten Platte des einem ein Stück mit dieser bildenden Boden 4 und Gestellteils befestigten Matrize liegt, in Kontakt einem innerhalb des Zylinders 2 koaxial verschieb- kommt, wird die von der Antriebsvorrichtung erbaren Kolben 5 begrenzt ist. Der Kolben 5 weist in 60 zeugte Druckkraft vom Gestellteil 35 zum Kolben 5 kreisförmige Nuten eingesetzte, der Abdichtung über das Flüssigkeitskissen in der Kammer 1 tibergegenüber der Wand 3 dienende Kunststoffkolben- tragen.

ringe 6 auf. Der Boden 4 besitzt eine Zentral- Ein nicht dargestellter elektrischer Hilfsmotor, der

öffnung 7, die mit einem Gewinde versehen ist und beispielsweise auf einem entweder mit dem beweg-

das Abfüllen der Kammer 1 ermöglicht. Die öff- 65 liehen Gestellteil 35 oder mit dem Arbeitstisch der

nung 7 läßt sich nach dem Abfüllen durch einen Presse feststehenden Sockel angeordnet ist, dient zum

mit einem Gewinde versehenen Zapfen 8 ver- Antrieb der Scheibe 32 a, des Bolzens 31 und des

schließen. Die Wand 3 weist an ihrem dem Boden 4 Nockens 32 über einen nicht dargestellten Riemen.

Claims (1)

1. 5 6

   Bei jeder Umdrehung des Nockens 32 wird der be- art angeordnet, daß das Gesenkteil 18 in seiner

   wegliche Stößel 24 zunächst durch den Nocken 32 unteren Endlage während einer gewissen Zeit vor

   entgegen der Wirkung der Feder 28 verschoben, so Anfang seiner Aufwärtsbewegung bleibt. In dieser

   daß der Verdränger 26 in die Flüssigkeit tiefer ein- Ruhestellung des Gestellteils 35 führt der Nocken 32

   tritt, und dann durch die Feder 28 wieder hinaus- 5 dank dem Verzögerungsrelais des Ausschalters noch

   gestoßen, so daß sein Kopf 27 mit dem Nocken 32 einige Umdrehungen aus, so daß das Gesenkteil 18

   in Konkakt bleibt. noch einige Male auf das Werkstück hämmert.

   Das Volumen der Flüssigkeit, die innerhalb der Anstatt daß die erhabenen Teile des Werkstückes durch den Zylinder 2 und den Kolben 5 begrenzten, mit einem einzigen Schlag wie mit den meisten der abgeschlossenen Kammer 1 enthalten ist, kann so io bekannten Pressen hergestellt werden, was nicht die klein wie möglich gewählt werden. Seine durch die gewünschten Ergebnisse zeitigt, selbst wenn die ver-Konipressibilität der Flüssigkeit bedingten Änderun- wendete Druckkraft sehr groß ist, führt die vorbegen können daher vernachlässigbar klein gehalten schriebene Presse rasch aufeinanderfolgende Schläge werden. Infolgedessen entspricht die Verschiebung aus, womit einwandfreie Bildteile geprägt werden, des Kolbens 5 innerhalb des Zylinders 2 dem Ein- 15 selbst wenn jeder Schlag mit einer Druckkraft ertreten des Verdrängers 26 in die das Flüssigkeits- folgt, die wesentlich kleiner als bei den bisher verkissen enthaltende Kammer 1. Wenn der Stift 25 wendeten, jeweils nur einen einzigen Schlag ausdurch die Feder 28 nach außen gestoßen wird, drückt übenden Pressen ist.

   die Feder 33 den Kolben 5 aufwärts und verschiebt Die mit dem mechanisch-hydraulischen Schwinihn um ein Maß, das im Hinblick auf das Volumen ao gungserzeuger ausgerüstete vorbeschriebene Presse dem Austreten des Stiftes 25 genau entspricht. ermöglicht das Prägen sogar von sehr dünnen und Während einer Umdrehung des Nockens 32, der eine empfindüchen Werkstücken mit hochstehenden Bild-Hin- und Herbewegung des Verdrängers 26 in dem teilen. Dank der während des Prägens stattfindenden Flüssigkeitskissen erzeugt, führt dementsprechend raschen Hämmerung können Werkstücke hergestellt der Kolben 5 innerhalb des Zylinders 2 eine volle 25 werden, deren bearbeitete Oberfläche fehlerlos ist. Mit Periode seiner Schwingung aus. Der Hub des KoI- der beschriebenen Presse können insbesondere Uhrbens 5 und derjenige des Verdrängers 26 stehen im Zifferblätter mit vorstehenden Stundenzeichen hergeumgekehrt proportionalen Verhältnis zueinander wie stellt werden, die scharf und regelmäßig sind,
   die Querschnitte dieser beiden Elemente. Dieses Ver- Der Stift 25 kann bis zu 40mal in der Sekunde hältnis kann beispielsweise ohne weiteres auf 1:1000 30 hin- und herbewegt werden. In einer Variante gewählt werden, was einem Durchmesserverhältnis können die Abmessungen des Stiftes 25 und die des Kolbens 5 und des Stiftes 25 von 1:31,6 ent- Amplitude seiner Hin- und Herbewegung derart gespricht. Führt der Stift 25 eine Hin- und Herbewe- wählt werden, daß die Schwingung des Gesenkteils 18 gung mit einem Hub von 10 mm aus, so wird der eine Amplitude von 0,1 bis 0,2 mm besitzt.
   Hub des Kolbens 5 annähernd gleich 0,01 mm sein. 35 In einer weiteren Variante könnte die Öffnung 21,

   Beim Prägen wirkt die oben beschriebene Vor- die das Eintreten des Verdrängers 26 in das Flüs-

   richtung folgendermaßen: Am Anfang des Prägevor- sigkeitskissen der Kammer 1 ermöglicht, unmittelbar

   ganges bewegt sich die Platte 35 unter der Wirkung über dem Boden 4 des Zylinders 2 vorgesehen sein,

   der Antriebsvorrichtung der Presse abwärts gegen Eine Ausnehmung, die den Abmessungen des Verdas zu bearbeitende Werkstück hin. Während dieser 40 drängers 26 entsprechen müßte, wäre in diesem Fall

   Bewegung des Gesenkteils 18, der Kolbenstange 12 am oberen äußeren Rand des Kolbens 5 vorzusehen,

   und des Kolbens 5 steht der bewegliche Stößel 24 damit sich die obere Fläche des Kolbens in unmittel-

   einstweilen still. barer Nähe des Bodens 4 des Zylinders 2 befindet.

   Bevor das Gesenkteil 18 mit der Werkstückober- ^Bei einer solchen Anordnung läßt sich das Volumen fläche in Kontakt kommt, wird ein nicht dargestellter 45 ^des Flüssigkeitskissens auf ein Mindestmaß herabelektrischer Schalter durch den Gestellteil 35 einge- setzen.

   schaltet, so daß der Stromkreis des zu Antrieb des Um die unerwünschten Folgen der sich zwang-

   Nockens 32 dienenden Motors geschlossen wird. Von läufig ergebenden Erwärmung der Flüssigkeit in der

   diesem Augenblick an wird der Stößel 24 hin- und Kammer 1 zu vermeiden, ist eine mikrometrische herbewegt, so daß sein Verdränger 26 auf das Flüs- 50 Schraube in der Wandung des Zylinders 2 angeord-

   sigkeitskissen in der Kammer 1 wirkt und eine net, mit deren Hilfe sich die durch die Erwärmung

   Schwingungsbewegung des Kolbens 5 erzeugt. Diese der Flüssigkeit bedingten Volumenänderungen kom-

   Schwingungsbewegung, deren Amplitude ungefähr pensieren lassen,
   gleich 0,01 mm ist, wird der Hauptabwärtsbewegung

   überlagert. Die zusammengesetzte Bewegung des 55 Patentansprüche:
   Kolbens 5 wird selbstverständlich auf das Gesenkteil

   18 übertragen, so daß letzteres das Werkstück mit 1. Schwingungserzeuger für Pressen zum

   einer Frequenz hämmert, die der Drehgeschwindig- Prägen metallischer Werkstücke, welcher einem

   keit des fraglichen Hilfsmotors entspricht. Die Dreh- der Gesenkteile eine Schwingung in Richtung der geschwindigkeit wird derart eingestellt, daß der 60 Preßbewegung erteilt, gekennzeichnet

   Nocken 32 mehrere Umdrehungen ausführt, während durch eine nach außen durch einen das Ge-

   das Gesenkteil 18 mit dem Werkstück in Kontakt senkteil (18) tragenden Kolben (5) unter dem

   steht. Wenn das bewegliche Element der Presse seine Gegendruck einer Feder (33) abgeschlossene

   untere Endlage erreicht, betätigt es einen zweiten Flüssigkeitskammer (1), in die ein hin- und her-Schalter, der das Anhalten des Hilfsmotors mittels 65 schwingender Verdränger (26) ragt,

   eines Verzögerungsrelais bewirkt. Die Antriebsvor- 2. Schwingungserzeuger nach Ansprach 1, da-

   richtung der Presse sowie die Bauelemente, die deren durch gekennzeichnet, daß der Verdränger (26)

   Druckkraft zum Gestellteil 35 übertragen, sind der- durch das in die Flüssigkeitskammer (1) hinein-