DE1502289C - The nende overload protection for securing work machines - Google Patents
The nende overload protection for securing work machinesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine zur Sicherung von Arbeitsmaschinen, wie z. B. Pressen, Scheren, Stanzen dienende Überlastsicherung, deren Teile schwellenden Kräften unterworfen sind, mit einem die Antriebskraft empfangenden ersten Maschinenelement, einem die Reaktionskraft empfangenden zweiten Maschinenelement und einem Bruchelement, welche Teile mit quer zur Antriebskraft liegenden Berührungsflächen miteinander durch eine Spannvorrichtung vorgespannt sind.The invention relates to a for securing work machines, such as B. presses, shears, punching serving overload protection, the parts swelling Are subjected to forces, with a first machine element receiving the driving force, a die Reaction force receiving second machine element and a breaking element, which parts with Contact surfaces lying transversely to the driving force are prestressed with one another by a clamping device are.
Bei druckausübenden Maschinen, wie beispielsweise Pressen, ist es bekannt, ein Druckelement, häufig eine Druckplatte, vorzusehen, die bei Überschreiten einer maximal zulässigen Preßkraft zu Bruch geht, so daß also die Maschine selbst und damit teure Maschinenelemente vor Überlastung und Bruch geschützt sind.In pressurizing machines, such as presses, it is known to use a pressure element, often a Pressure plate to be provided, which breaks when a maximum permissible pressing force is exceeded, so that So the machine itself and thus expensive machine elements are protected from overload and breakage.
Bekannt sind Preßplatten mit vorgespanntem Bruchelement. Dabei erfährt das Bruchelement bei einei Belastung durch die Preßkraft bei einer konstanten Vorspannkraft eine Schwellbelastung, deren Größe sich nach der jeweils auftretenden Preßkraft, der Steifigkeit der Widerlager und der Elastizität der Spannelemente richtet. Für die Dimensionierung des Bruchelementes auf Überlast muß einerseits bei dieser Konstruktion die Elastizität der Spannelemente genau erfaßt werden, und andererseits ist es erforderlich, vom Werkstoff her die Mittelspannung mit dem zugehörigen Spannungsausschlag zu ermitteln und miteinander in Beziehung zu bringen, damit das Bruchelement bei einer möglichst kleinen Überlast zu Bruch geht und dadurch ein zuverlässiger Schutz für Presse und Werkzeuge, gewährleistet ist. Ganz abgesehen davon, daß auch hier das Bruchelement während der Belastung sich ständig ändernden Drücken unterworfen wird, ist es außerordentlich schwierig, alle diese Bedingungen so zu erfassen, daß mit Sicherheit das Brüchelement bei einer vorbestimmten Preßkraft zu Bruch geht, wobei auf jeden Fall die Unsicherheit einer möglichen Ermüdung des Bruchelementes vorhanden ist (deutsche Patentschrift 957 441).Press plates with a prestressed breaking element are known. The breaking element experiences a constant load from the compressive force Prestressing force is a swell load, the size of which depends on the compressive force occurring in each case, the rigidity the abutment and the elasticity of the clamping elements are aimed. For the dimensioning of the break element in the event of an overload, the elasticity of the clamping elements must on the one hand be precisely recorded in this construction be, and on the other hand it is necessary, from the material, the mean stress with the associated To determine the stress deflection and to bring them into relation with one another, so that the rupture element breaks when the overload is as small as possible, providing reliable protection for the press and tools, is guaranteed. Quite apart from the fact that here, too, the breaking element during the When stress is subjected to constantly changing pressures, it is extraordinarily difficult to achieve all of these To detect conditions so that with certainty the breaking element at a predetermined pressing force There is a rupture, with the uncertainty of possible fatigue of the rupture element being present in any case is (German patent specification 957 441).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannungsänderung in einer vorgespannten Bruchplatte innerhalb des normalen Arbeitsbereichs der betreffenden Maschine zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Überlastsicherung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antriebs- und die Reaktionskraft direkt in zwei zueinandergehörigen Berührungsflächen im Sinne einer Spaltbildung zwischen diesen Berührungsflächen eingeleitet werden und daß das Bruchelement zwischen einem der Maschinenelemente und der Spannvorrichtung angeordnet ist und so unter der gleichen Vorspannung steht. Bei dieser erfindungsgemäßen Konstruktion greift, anders ausgedrückt, die Betriebskraft wirksam in der TrennfugeThe invention is based on the problem of the change in stress in a prestressed rupture plate within the normal working range of the machine in question. This task is carried out at the aforementioned overload protection according to the invention solved in that the drive and the Reaction force directly in two associated contact surfaces in the sense of a gap between them these contact surfaces are initiated and that the rupture element between one of the machine elements and the tensioning device is arranged and is so under the same bias. At this In other words, the construction according to the invention engages the operating force effectively in the parting line
der beiden Maschinenelemente an, und diese beiden Maschinenelemente können sich erst voneinander abheben, wenn die Betriebskraft um einen geringen Betrag größer als die Vorspannung wird. Ist sie kleiner, so bewirkt sie nur eine Verringerung der Flächenpressung in der Trennfuge; die Belastung der Spannvorrichtung und der Maschinenelemente ändert sich jedoch nicht, d. h., die Spannvorrichtung verhält sich so, als ob sie selbst vollkommen elastisch und die Maschinenelemente vollkommen starr wären.of the two machine elements, and these two machine elements can only stand out from one another when the operating force is a small amount greater than the preload. Is she smaller so it only causes a reduction in the surface pressure in the parting line; the load on the jig and the machine element does not change, i.e. i.e., the jig behaves as if they themselves were completely elastic and the machine elements were completely rigid.
Die Vorspannkraft der Überlastsicherung wird vorteilhaft gleich der zulässigen Preßkraft gewählt.The pre-tensioning force of the overload protection is advantageous chosen equal to the permissible pressing force.
Bei Überschreiten der zulässigen Preßkraft wirkt dann die ganze Überlast zusätzlich zur Vorspannkraft auf das Bruchelement, das nun so auszulegen ist, daß es bei einer bestimmten Überlast zu Bruch geht. Die Dimensionierung aller Teile ist damit besonders einfach und kann rechnerisch sicher erfaßt werden, da es sich hier, wie bereits erwähntem der Praxis nahezu um ein rein statisches Problem handelt.If the permissible pressing force is exceeded, the entire overload acts in addition to the pretensioning force on the rupture element, which is to be interpreted in such a way that it breaks at a certain overload. the Dimensioning of all parts is particularly easy and can be computationally determined, since it As already mentioned in practice, this is almost a purely static problem.
Vorteilhafte konstruktive Ausbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung des Beispiels näher behandelt.Advantageous structural designs are given in the subclaims and in the description of the example.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment is shown in the drawing. It shows
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Überlastsicherung gemäß der Erfindung, wie sie im Stößel einer Presse eingebaut ist,1 shows an axial section through an overload protection device according to the invention, as it is installed in the ram of a press,
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1,Fig. 2 is a cross section along line 2-2 of the Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der in der Überlastsicherung vorhandenen Teile und der auftretenden Kräfte,3 shows a schematic representation of the parts present in the overload protection device and the parts that occur Forces,
F i g. 4 eine Kurvendarstellung unter Verformung der Teile in Funktion der Belastung zur Erläuterung der bei der erfindungsgemäßen Überlastsicherung auftretenden Kraftverhältnisse.F i g. 4 shows a graph showing the deformation of the parts as a function of the load for explanation the force relationships occurring in the overload protection device according to the invention.
In dem Ausführungsbeispiel einer Überlastsicherung gemäß der Erfindung nach F i g. 1 und 2 ist mit 10 der Außenstößel bezeichnet, der im vorliegenden Beispiel eine ringförmige Gestalt hat. Der Antrieb dieses Außenstößels 10 erfolgt über Antriebsarme 12, die in Ausnehmungen des Außenstößels 10 eingreifen und dort mit Hilfe je eines Gelenkbolzens 14 festgehalten sind, die in Bohrungen 15 des Außenstößels eingreifen. Die vorerwähnten Antriebsarme 12 können in beliebiger Weise angetrieben sein, um den Stößel üblicherweise geradlinig zu bewegen, und können Teile eines Kniegelenksystems oder auch eines Kurbelantriebs sein. Da diese Antriebe an sich bekannt sind und keinen Teil der Erfindung bilden, wird auf sie nicht näher eingegangen.In the embodiment of an overload protection device according to the invention shown in FIG. 1 and 2 is with 10 denotes the outer tappet, which in the present example has an annular shape. The drive of this Outer tappet 10 takes place via drive arms 12 which engage in recesses in the outer tappet 10 and are held there with the help of a hinge pin 14, which engage in bores 15 of the outer plunger. The aforementioned drive arms 12 can be driven in any desired manner, usually around the plunger to move in a straight line, and can be part of a knee joint system or a crank drive being. Since these drives are known per se and do not form part of the invention, no further details are given on them received.
Auf der in der Zeichnung oberen Stirnfläche 17 des Außenstößels ist ein Flanschring 20 aufgesetzt, der mit dem Außenstößel 10 durch Befestigungsschrauben 22 fest, jedoch lösbar, verbunden ist. Der Flanschring 20 hat eine gemäß F i g. 1 nach unten gerichtete Innenschulter 24, und zwischen dieser Innenschulter und der gegenüberliegenden Stirnfläche 17 des Außenstößels 10 greift mit einem äußeren Bund 26 ein als das erste Maschinenelement 30 bezeichnetes Ringstück ein, das in eine zylindrische Ausnehmung 31 des Außenstößels 10 hineinragt. Das Ringstück hat entgegengesetzt zum äußeren Ringbund 26 einen inneren Ringbund 32, der eine innere Ringschulter 33 aufweist.On the upper end face 17 of the outer plunger in the drawing, a flange ring 20 is placed, which with the outer plunger 10 is firmly but detachably connected by fastening screws 22. The flange ring 20 has a according to FIG. 1 downwardly directed inner shoulder 24, and between this inner shoulder and the opposite end face 17 of the outer tappet 10 engages with an outer collar 26 than the first Machine element 30 designated a ring piece, which in a cylindrical recess 31 of the outer ram 10 protrudes. The ring piece has opposite to the outer ring collar 26, an inner ring collar 32, the has an inner ring shoulder 33.
Gegen diese innere Ringschulter 33 liegt ein als Ganzes mit 40 bezeichnetes zweites, die Reaktionskraft empfangendes Maschinenelement in Form eines Druckstückes mit einer äußeren Ringschulter 42 an. Mit diesem Druckstück ist ein Übertragungsstück 44 und mit diesem ein Werkzeugträger 45 starr verbunden, wobei noch ein Ringbund 46 vorgesehen ist, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Außenstößels 10 angeordnet ist und auf einer Schulter 47 desselben aufsitzt.Against this inner annular shoulder 33 lies a second machine element, designated as a whole by 40, which receives the reaction force and is in the form of a Pressure piece with an outer annular shoulder 42 on. With this pressure piece is a transmission piece 44 and with this a tool carrier 45 rigidly connected, with an annular collar 46 also being provided which is arranged in a corresponding recess of the outer tappet 10 and on a shoulder 47 the same sits on.
• In F i g. 1 ist oberhalb des Druckstückes ein Bruchelement 50 angeordnet, das mit seiner Bruchplatte 52• In Fig. 1, a break element 50 is arranged above the pressure piece, which with its break plate 52
ίο auf der in der Zeichnung oberen Stirnfläche des Druckstückes aufliegt und das ferner einen äußeren Ringbund 53 aufweist. Auf diesem äußeren Ringbund ist ein Widerlagerring 55 angeordnet.^ Die vorgenannten Teile, nämlich das Druckstück, das Ringstück, das Bruchelement 50, sind nun durch Verschraubungen zusammengehalten, die mit Spiel Durchbrüche 60 des Ringstückes, Durchbrüche 62 des Bruchelementes, Durchbrüche 64 des Widerlagerringes mit dem Schaft 66 von Schrauben durchgreifen, die mit einem Kopf 68 gegen das Ringstück 30 anliegen und auf deren freien Enden je eine Mutter 70 aufgeschraubt ist.ίο on the top face of the in the drawing Pressure piece rests and which also has an outer annular collar 53. On this outer collar an abutment ring 55 is arranged. ^ The aforementioned parts, namely the pressure piece, the ring piece, the breaking element 50, are now held together by screw connections with play Openings 60 of the ring piece, openings 62 of the break element, openings 64 of the abutment ring reach through with the shaft 66 of screws which bear with a head 68 against the ring piece 30 and a nut 70 is screwed onto each of the free ends.
An Hand der F i g. 3 und 4 sollen nun die Spannungsverhältnisse, die bei der erfindungsgemäßenOn the basis of FIG. 3 and 4 are now the voltage ratios that in the invention
s5 Überlastsicherung auftreten, des näheren erläutert werden.s5 overload protection occur, explained in more detail will.
Im folgenden werden zur Erleichterung des Verständnisses die beiden Maschinenelemente als Antriebselement und Arbeitselement bezeichnet.In the following, the two machine elements are used as drive elements to facilitate understanding and work item.
In F i g. 3 ist die Spannvorrichtung mit 80, das Antriebselement mit 82, das Arbeitselement mit 84 und das Bruchelement mit 86 bezeichnet. Die durch die Spannvorrichtung erzeugte Vorspannung ist durch die Pfeile Pv und die Druckbelastung beim Arbeiten der Machine mit Pb eingezeichnet, so daß die die Trennfuge bildenden Anpreßflächen 83 und 85, das sind im Ausführungsbeispiel die Schultern 42, 33, entsprechend aneinandergepreßt werden.In Fig. 3, the clamping device is denoted by 80, the drive element by 82, the working element by 84 and the breaking element by 86. The preload generated by the tensioning device is shown by the arrows Pv and the pressure load when the machine is working with Pb , so that the pressure surfaces 83 and 85, which are the shoulders 42, 33 in the exemplary embodiment, are pressed together accordingly.
F i g. 4 zeigt die Verformung der Vorspannschraube und damit zugleich die Belastung des Bruchelementes in Funktion der Betriebslast. Unter der üblichen Annahme, daß die Verformung bis zur Streckgrenze proportional der Belastung ist, ergibt sich ein Kurvenzweig a, der „sich vom Null-Punkt bis zum Punkt V erstreckt, wobei die Höhe dieses Punktes V der Vorspannung Pv entspricht. In Ruhe stehen damit die Teile unter dieser Vorspannung Pv.F i g. 4 shows the deformation of the pre-tensioning screw and thus at the same time the load on the breaking element as a function of the operating load. Under the usual assumption that the deformation up to the yield point is proportional to the load, a curve branch a results, which “extends from the zero point to the point V , the height of this point V corresponding to the prestress Pv. The parts are thus at rest under this prestress Pv.
Wird nun auf das Arbeitselement 84 eine Kraft Pb ausgeübt, so bleibt die Vorspannung Pv konstant. In F ig. 4 sind diese Belastungskräfte Pb zwischen dem waagerechten Kurvenzweig b und einem Kurvenstück d eingezeichnet. Das waagerechte Kurvenstück bedeutet in diesem Fall, daß sich die Vorspannung bis zum Punkt A, dem Ende des Kurvenstückes b, nicht ändert. An diesem Punkt des Kurvenstückes b ist die Arbeitskraft Pb gleich der Vorspannungskraft /'ν. If a force Pb is now exerted on the working element 84, the preload Pv remains constant. In Fig. 4 these loading forces Pb are shown between the horizontal curve branch b and a curve piece d . The horizontal curve piece means in this case that the preload does not change up to point A, the end of curve piece b. At this point of the curve piece b , the working force Pb is equal to the pretensioning force / 'ν.
In diesem Zustand heben sich die beiden Anpreßflächen 83 und 85 gerade voneinander ab, und es wird nun vom Punkt A an entlang dem Kurvenzweig c eine zusätzliche Belastung auf die Spannvorrichtung und damit das Bruchelement 86 übertragen, so daß dann bei Erreichen des Punkts B und damit der Bruchlast PUnich das Bruchelement 86 bricht und die Überlastsicherung anspricht.In this state, the two pressure surfaces 83 and 85 just lift off from one another, and an additional load is now transferred from point A along the curve branch c to the clamping device and thus to the breaking element 86, so that when point B is reached and thus the breaking load P Unich breaks the breaking element 86 and the overload protection responds.
Die Kräfte Pb brauchen nicht notwendigerweise im Inneren der Trennfuge anzugreifen; die gleich günstigen Verhältnisse ergeben sich, wenn die Kräfte Pb im Abstand von der Trerinfuge entgegen der Kraftrich-The forces Pb do not necessarily have to act inside the parting line; the equally favorable conditions result when the forces Pb at a distance from the Trerinfuge against the direction of force
tung gesehen wirken. Diese Art des Kraftangriffs ist strichpunktiert in F i g. 3 eingezeichnet.act as seen. This type of force attack is dash-dotted lines in FIG. 3 drawn.
Die vorbeschriebene Überlastsicherung wurde im Zusammenhang mit Druckkräften des näheren beschrieben. Doch wirkt sie auch in der gleich vorteilhaften Weise bei Verwendung von Zugkräften. Die Spannvorrichtung kann beliebig ausgebildet sein, sofern sie nur eben die betreffenden Elemente zusammenspannt und geeignet ist, die auftretenden Kräfte zu übertragen.The overload protection described above was described in more detail in connection with compressive forces. But it also works in the same advantageous way when using tensile forces. the The clamping device can be designed as desired, provided that it just clamps the relevant elements together and is suitable for transferring the forces that occur.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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DE1502289A1 DE1502289A1 (en) | 1969-08-07 |
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