DE1552658C3

DE1552658C3 - Antriebsvorrichtung für Blechbearbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE1552658C3
Application number: DE1552658A
Authority: DE
Inventors: Sven Magne Alvar Froelunda Goeteborg Nicklasson (Schweden)
Original assignee: Pullmax AB
Current assignee: Pullmax AB
Priority date: 1965-08-27
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1974-05-09
Also published as: GB1129247A; ES330597A1; DE1552658A1; DE1552658B2; SE313719B; US3426635A; NL150031B; NL6612080A; CH449389A

Description

bis 30% des Stanzstempeldurchmessers.

Beim Nibbeln ergibt sich ein anderes Kräfte-

. diagramm als beim Pressen oder beim Schneiden.

50 Beim Nibbeln soll die Maximalkraft zur Verfügung stehen, wenn das Oberwerkzeug auf das Werkstück trifft. Beim folgenden Durchdringen des Werkzeugs

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvor- durch das Werkstück kann die Kraft fortlaufend abrichtung für Blechbearbeitungsmaschinen mit einem nehmen, bis sie schließlich am Ende des Arbeitsfesten Unterwerkzeug und. einem bewegbaren Ober- 55 hubes gleich Null ist. Auch ist es erwünscht, daß die werkzeug, das an einem doppelarmigen Kniehebel Geschwindigkeit des Werkzeugs anfangs relativ gering hin- und hergehend bewegt ist, mit einem unteren ist, um das Auftreten schädlicher Aufschlagkräfte Verbindungsbolzen am verstellbaren Festpunkt des und ein Hämmern des Werkstücks zu vermeiden. Kniehebelsystems, einem oberen, mit dem Werkzeug- Zum Ende des Arbeitshubs hin soll die Geschwinhalter verbundenen, vertikal über den unteren Ver- 60 digkeit jedoch zunehmen, damit der ausgestanzte bindungsbolzen geradlinig geführten Verbindungs- Span leichter durch die Stanzmatrize ausgestoßen bolzen am Lospunkt des Kniehebelsystems und einem werden kann. Schließlich muß auch die für das Vorhin- und hergehenden Verbindungsbolzen am Knie- rücken des Werkstücks zwischen aufeinanderfolgengelenkpunkt, an dem ein Ende eines Pleuels ange- den Arbeitshuben erforderliche Zeit zur Verfügung lenkt ist, dessen anderes Ende exzentrisch an einer 65 gestellt werden. Der Werkstückvorschub muß dabei umlaufenden Kurbel angelenkt ist, wobei sich beim jeweils um eine genau bestimmte Strecke erfolgen. Arbeitshub der Abstand zwischen Fest- und Lospunkt Diese Forderung hat beim Schneiden bzw. bei der des Kniehebelsystems verkürzt. . formgebenden Bearbeitung nicht die gleiche Bedeu-

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tung. Zum Erzielen eines genau gemessenen Werk- Werkzeughalter nämlich ein freies Ende auf, an dem Stückvorschubs ist es im Hinblick auf die damit ver- das Werkzeug befestigt werden kann. Überdies ist es bundenen Beschleunigungsvorgänge erforderlich, daß bei der praktischen Ausführung einer Nibbelmaschine hierfür die erforderliche Zeit zur Verfügung steht. von entscheidender Bedeutung, daß die gesamte Diese Zeitspanne darf nicht zu kurz sein, da sich 5 Mechanik oberhalb des Werkzeugs liegt. Diese Besonst Schwierigkeiten beim Vorschieben und Ab- dingung ist durch den sich bis unter den Festpunkt bremsen schwerer Werkstücke ergeben, wobei schwer des Kniehebelsystems erstreckenden Werkzeughalter kontrollierbare große Kräfte erforderlich sein können. befriedigt. Entscheidend ist jedoch, daß durch die Andererseits darf die Zeit nicht durch Verminderung gewählte Geometrie Kraft und Geschwindigkeit eine der Arbeitsfrequenz und der Erhöhung der Ampli- io für Arbeitshübe einer Nibbelmaschine gut geeignete tude des Stanzstempels zu groß bemessen werden, da Verteilung aufweisen sowie die Zeit für das Vorhierdurch die Leistung der Maschine vermindert und rücken des Werkstücks zwischen aufeinanderfolgendie Abmessungen erhöht und konstruktiv aufwendig den Arbeitshüben zur Verfügung steht. Die Antriebsund kostspielig gemacht werden. Schließlich wäre vorrichtung genügt damit allen Voraussetzungen für hier der oben erläuterte Verlauf von Kräften und 15 eine vorzügliche Arbeit einer Nibbelmaschine.
Geschwindigkeiten nur schwer zu erzielen. Gemäß einer Ausgestaltung kann der hin- und her-Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Antriebs- gehende Verbindungsbolzen in einer Endlage seiner vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter- Bewegung von der Kurbelwelle aus gesehen jenseits zubilden, daß der Verbindungslinie zwischen dem ersten und zwei-

ao ten Verbindungsbolzen liegen. Dadurch wird zusätz-

a) das Oberwerkzeug mit verhältnismäßig geringer _{liche Zeit} für das Vorrücken des Werkstücks geGeschwindigkeit am Werkstück angreift, die sich wonnen.

anschließend während des Arbeitshubs erhöht Zweckmäßig ist der Werkzeughalter in Form eines

und in der unteren Endstellung des Werkzeugs endseitig in dessen Bewegungsrichtung auf beiden

abrupt Null wird, _{35 Seiten der} Kniehebelgelenke gelagerten Rahmens aus-

b) eine Maximalkraft zur Verfügung gestellt wird, gebildet. Die Ausbildung des Werkzeughalters als wenn das Oberwerkzeug auf das Werkstück auf- Rahmen führt zu einer gut ausgeglichenen Kraftevertrifft, die anschließend während des Arbeitshubs ^tei.^lunS ^über ^di* §^esaiI}^te Antriebsvorrichtung, wobei abnimmt und ^{mit emem} Rahmen gleichzeitig auf einfache Weise

30 den Erfordernissen der oben erläuterten Konstruktion

c) zwischen den einzelnen Arbeitshüben eine diesen der Vorrichtung Rechnung getragen wird,
angepaßte, regulierbare Zeitspanne für den Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen bei-Werkstückvorschub zur Verfügung steht. spielsweise erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen der er-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 35 findungsgemäßen Antriebsvorrichtungen in unterlöst, daß bei Ausbildung als Nibbelmaschine der schiedlichen Betriebsstellungen und
obere Verbindungsbolzen am Lospunkt unmittelbar F i g. 3 bis 7 Diagramme der Hubbewegungen als am Werkzeughalter gelagert ist, daß sich der Werk- Funktion der Zeit.

zeughalter vom Lospunkt in Richtung gegen den Die Vorrichtung weist eine drehbare Kurbelwelle 1 Festpunkt des Kniehebelsystems und an diesem vorbei 40 mit einem mit 7? bezeichneten Kurbelradius auf, die erstreckt und daß das vom Werkzeughalter getragene zu einer Drehbewegung in der durch den Pfeil verWerkzeug an dem dem Lospunkt gegenüberliegenden deutlichten Richtung betätigbar ist. Die Welle ist in Ende des Werkzeughalters unterhalb des Festpunktes seitlicher Richtung zwischen stationären Einstellundes Kniehebelsystems befestigt ist. gen verschiebbar. Zwei Stellungsphasen der Dreh-Man erkennt zunächst, daß die Antriebsvorrich- 45 bewegung sind durch die Bezugszahl 2 bzw. 3 angetung hier eine Geometrie aufweist, die den Erforder- deutet. Ein Pleuel V ist an zwei Gelenkarmen A und B nissen bezüglich Verteilung von Geschwindigkeit und angelenkt. Der Gelenkarm B ist mit seinem anderen Kräften an einer Nibbelmaschine ausgezeichnet an- Ende an dem Punkt 6 mit einem unteren Verbingepaßt ist. dungsbolzen, der zwischen stationären Einstellungen Da der obere Verbindungsbolzen am Lospunkt un- 50 verschiebbar ist, an dem Rahmenaufbau der Mamittelbar am Werkzeughalter gelagert ist, erhält man schine angelenkt. Der Gelenkarm A dagegen ist mit bei Bewegung des Pleuels mit Hilfe der umlaufenden seinem anderen Ende an dem Punkt 8 mit einem Kurbel zunächst eine relativ geringe Geschwindigkeit oberen Verbindungsbolzen an einem als Rahmen ausdes Werkzeugs, an dem jedoch zunächst eine große gebildeten Werkzeughalter RA angelenkt. Der Rah-Kraft zur Verfügung steht. Bei der weiteren Bewe- 55 men RA ist in senkrechter Richtung verschiebbar gegung erhöht sich bei gleichzeitiger Verminderung der führt und schließt die beiden Gelenkarme vollständig Kraft die Geschwindigkeit der Bewegung des Werk- ein, wobei er außerdem an seinem unteren Ende mit zeugs/Die Arbeitsvoraussetzungen für eine Nibbel- einem Werkzeug in Form eines Ausbaustempels N maschine sind insoweit gut erfüllt. Weiter liegt der verbunden ist. In der Praxis ist der Ausbaustempcl Festpunkt des Kniehebelsystems unter dem Lospunkt 60 mit dem Rahmen natürlich über einen entsprechendes Kniehebelsystems, der nach dem Gesagten direkt den Halter verbunden. Bei einer Drehbewegung der mit dem Werkzeughalter verbunden ist. Dieser Werk- Kurbelwelle 1 bewegt sich derjenige Punkt der Gezeughalter erstreckt sich in Richtung gegen den Fest- lenkarme A und B, an dem diese mit dem Pleuel verpunkt des Kniehebelsystems und an diesem vorbei. bunden sind, infolge der Bewegung des Pleuels zwi-Das Werkzeug ist dabei am Werkzeughalter an dessen 65 sehen den Stellungen 4 und 5, wobei sich das Ende dem Lospunkt gegenüberliegenden Ende unetrhalb des Gelenkarms A zwischen den Punkten 7 und 8 bedes Festpunktes des Kniehebelsystems befestigt. Das wegt. In der Stellung 7 befinden sich die beiden Geist von großer Wichtigkeit. Auf diese Weise weist der lenkarme in fluchtender Anordnung, und das Werk-

zeug nimmt eine unveränderliche, obere Arbeitsstellung ein. Wird der mittlere Gelenkpunkt nach der einen Seite, zum Punkt 5 hin verschoben, so wird der Stempel zu einer Abwärtsbewegung betätigt. Die Bewegungsgeometrie ist dabei eine solche, daß sich das Werkzeug dann anfangs mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit, die sich während des Arbeitshubs dann aber erhöht, gemäß der in Fig. 3 wiedergegebenen Kurve bewegt. Die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wird im Punkt 2 abrupt umgekehrt. Von der Gesamtlänge des so erhaltenen Hubs 51 wird nur ein bestimmter Anteil, nämlich die Strecke S_EFF genutzt. Demgemäß bleibt neben der für die Zurücklegung des Streckenanteils S_EFF benötigten Zeit noch eine genügend lange Zeitspanne verfügbar, in der dem Werkstück ein Vorschub erteilt werden kann.

Die Funktionsweise der Vorrichtung kann mittels einer Einstellung gemäß F i g. 2 noch weiter verbessert werden. Die Endstellungen des mittleren oder Zentralpunktes der Verbindungsgestängeanordnung sind hierbei in bezug auf eine durch den Werkzeughalter gelegte Ebene verschoben, beispielsweise dermaßen, daß man die Lageanordnung der rotierenden Welle aus der Stellung 1 in die Stellung 1' bringt. Der mittlere Punkt der Verbindungsgestängeanordnung beschreibt dabei eine Bewegung zwischen den Stellungen 4' und 5'. Das Bewegungsdiagramm des Werkzeugs erhält somit die in F i g. 4 gezeigte Form, wodurch eine zusätzliche Zeitspanne verfügbar gemacht wird, in der dem Werkstück während einer bestimmten Zeitdauer des Hubs S 2 ein Vorschub erteilt werden kann. Eine kurze ZwischenhubstreckeS3 wird erhalten. Die bewegungsgeometrische Kennlinie für den effektiven Arbeitshub ist dabei ähnlich der in F i g. 3 dargestellten.

Werden die Endstellungen 4' und 5', die der mittlere Punkt der Verbindungsgestängeanordnung einnimmt, in seitlicher Richtung versetzt, beispielsweise in der im voraufgegangenen Abschnitt beschriebenen Art und Weise, so läßt sich erreichen, daß das Bewegungsdiagramm des Werkzeugs innerhalb eines breiten Bereichs eine solche Form annimmt, daß zwischen den einzelnen Stanzvorgängen eine den jeweiligen Verhältnissen angepaßte geeignete Zeitspanne zur Verfügung steht (s. Fig. 4). Das seitliche Versetzen der Kurbelwellenachse läßt sich auch mit einer solchen seitlich versetzten Anordnung des stationären Anlenkungspunktes 6 verbinden, wie sie in der deutschen Patentschrift 1126 704 beschrieben ist.

Zur Umschaltung der Hubbewegung aus der Arbeits- in die Leerlaufstellung wird der stationäre Anlenkungspunkt 6 mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung angehoben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man die damit verbundene Gelenkanordnung auf einem exzentrisch angeordneten Zapfen lagert, durch dessen Verschwenken bewirkt wird, daß der Punkt 6 unterschiedliche Höhenstellungen einnimmt. Die Anordnung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der deutschen Patentschrift 1126 704 beschrieben ist. Drei praktische Beispiele für die Bewegungsgeometrie des Stanzwerkzeugs sind in den F i g. 5 bis 7 dargestellt. Die hierbei benutzten Symbole sind die folgenden:

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T = Zeitspanne für eine Umdrehung der Kurbelwelle (Zeitdauer einer in sich abgeschlossenen Bewegung);

T₁ = Zeitspanne, während deren der Stempel mit dem Werkstück im Eingriff steht (Zeitdauer der Bewegung des Stanzstempels unterhalb der Blechoberfläche);

T₂ = Zeitspanne für die Vorschubbewegung des Blechs bei einem Vorschubschritt;

R = Kurbelradius;

a — Länge des Gelenkhebels (der Gelenkarme A und B);

X = seitliche Versetzung der Kurbelwellenachse

Für den in Fig. 5 dargestellten Fall, daß a = 100 mm, R = 20 mm und X = O mm sei, ist die Vorrichtung in der Weise eingestellt, wie dies in F i g. 1 gezeigt wird. Die Hublänge beläuft sich in diesem Fall auf 16,7 mm, wobei angenommen sei, daß die Dicke des Blechs annähernd 60 °/o der Hublänge ausmacht und somit 10 mm beträgt. Der Wert für S_EFF ist demnach 10 mm. Gemäß der Kurve wird für das Verhältnis T₂ZT₁ für die halbe Hubdauer während der Abwärtsbewegung des Stanzstempels ein Wert von 1,46 erhalten. Das effektive Stanzintervall fällt in den Bereich einer Kurbelwellendrehbewegung zwischen 105 und 180°. Demgemäß wird ein Vorschubintervall erhalten, das sich über eine Zeitspanne erstreckt, die einer Drehbewegung der Kurbelwelle annähernd 210° entspricht.

In F i g. 6 ist die Hubbewegung derselben Verbindungsgestängeanordnung bei einer um eine Strecke von X = 4,68 mm seitlich versetzten Kurbelwelle dargestellt. Die seitliche Versetzung ist dabei eine solche, daß die Gelenkarme A und B miteinander fluchten, sobald die Kurbelwelle eine Drehbewegung um 40° beschrieben hat. Die Hublänge beträgt in diesem Fall 12,9 mm. Da die Blechdicke einem Wert von etwa 60% der Hublänge entspricht, also 8 mm beträgt, ist S_EFF gleich 8 mm, und das Verhältnis T₂IT₁ hat einen Zahlenwert von 1,57. Bei einer derartigen seitlichen Versetzung der Kurbelwelle ergibt sich ein längeres Vorschubintervall T₂ als im Falle der in Fig. 1 gezeigten Einstellung, wie aus dem Vergleich mit der F i g. 5 hervorgeht. Aus Symmetriegründen bleibt das Verhältnis T₂IT₁ mit einem Wert von 1,57 das gleiche, wenn man eine volle Kreisbewegung betrachtet. Das Verhältnis TJT₁ ist, wie aus F i g. 6 hervorgeht, sogar noch günstiger, wenn die Dicke des Blechs und demgemäß auch der Wert von S_EFF noch einen größeren Bruchteil der Gesamtlänge des Hubs ausmacht.

Die F i g. 7 zeigt das entsprechende Verhältnis TJT₁ in Form einer reinen Sinusbewegung, wobei

Eine ähnliche seitlich gerichtete Verschiebung wird erhalten, wenn der Stanzstempel direkt mit einer Kurbelwelle verbunden ist, also nicht über eine zwischengeschaltete Verbindungsgestängeanordnung, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Unter der Voraussetzung, daß hierbei der Wert für S_EFF wie oben wiederum annähernd 60% der gesamten Hubstrecke ausmache, beläuft sich das Verhältnis T₂IT_x nur auf 0,78, liegt also beträchtlich niedriger als das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltene.

Eine die Erfindung verkörpernde Ausführungsform ist hier lediglich in schematischer Darstellung wieder-

gegeben worden, um die Zeichnungen nicht unnötig zu komplizieren und um die Arbeitsabläufe übersichtlicher darstellen zu können. In der Praxis kann die Vorrichtung natürlich eine vielfältig anders geartete konstruktive Ausgestaltung erfahren. So ist es bei-

spielsweise nicht nötig, einen die Gelenkarme A und B umgebenden Rahmen RA vorzusehen, sondern das Ende des Gelenkarms A kann mit Hilfe eines geeigneten anderen Verbindungsgliedes direkt mit dem Ausbaustempel N verbunden sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 542/2"

Claims

1 2 Eine Antriebsvorrichtung dieser Art ist bekannt Patentansprüche: (schweizerische Patentschrift 271725). Hier weist das Kniehebelsystem eine Geometrie auf, nach der der

1. Antriebsvorrichtung für Blechbearbeitungs- Werkzeughalter eine aus zwei einander überlagerten maschinen mit einem festen Unterwerkzeug und S Bewegungen zusammengesetzte Bewegung ausführt, einem bewegbaren Oberwerkzeug, das an einem wobei es sich um die Bewegung des Kniehebelsystems doppelarmigen Kniehebel hin- und hergehend be- mit dem Verbindungsbolzen und die Schwenkbewewegt ist, mit einem unteren Verbindungsbolzen gung des Kniehebels selbst handelt. Dabei ist auf die am verstellbaren Festpunkt des Kniehebelsystems, bei Nibbelmaschinen erforderliche Abstimmung des einem oberen, mit dem Werkzeughalter verbun- ίο Werkzeughubes auf den Werkstückvorschub und die denen, vertikal über den unteren Verbindungs- besonderen Bedingungen für die Bewegung des Werkbolzen geradlinig geführten Verbindungsbolzen zeugs bei Nibbelmaschinen nicht Rücksicht genomam Lospunkt des Kriiehebelsystems und einem men. Das ist bei der bekannten Vorrichtung auch gar hin- und hergehenden Verbindungsbolzen am nicht erforderlich, da sie für die Verwendung an Kniegelenkpunkt, an dem ein Ende eines Pleuels 15 einer Kniehebelpresse bestimmt ist, bei der andere angelenkt ist, dessen anderes Ende exzentrisch Anforderungen gelten.

an einer umlaufenden Kurbel angelenkt ist, wobei ' Auch ist es schon bekannt, (deutsche Patentschrift

sich beim Arbeitshub der Abstand zwischen Fest- 1126 704), die Kurbelwelle auf die Verbindungslinie

und Lospunkt des Kniehebelsystems verkürzt, zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungs-

dadurch gekennzeichnet, daß bei Aus- 20 bolzen zu verschiebbar anzuordnen. Die Antriebsbildung als Nibbelmaschine der obere Verbin- ' vorrichtung ist dabei mit einem Kniehebelsystem ver-

dungsbolzen (8) am Lospunkt unmittelbar am sehen, das dem Nibbelsystem eine Bewegung in Form

Werkzeughalter (RA) gelagert ist, daß sich der einer Sinuskurve mitteilt. Dadurch wird die Maximal-

Werkzeughalter (RA) am Lospunkt in Richtung kraft am Ende eines Hubes entwickelt,

gegen den Festpunkt des Kniehebelsystems und 25 Blechbearbeitungsmaschinen und insbesondere

an diesem vorbei erstreckt und daß das vom Nibbelmaschinen arbeiten mit der sogenannten Kurz-

Werkzeughalter (RA) getragene Werkzeug (N) an hubtechnik. Das Oberwerkzeug wird dabei mit ge-

dem dem Lospunkt gegenüberliegenden Ende des ringer Amplitude und hoher Frequenz hin- und her-

Werkzeughalters unterhalb des Festpunktes des gehend bewegt. Beim Nibbeln, einer Art Aushauen

Kniehebelsystems befestigt ist. 30 durch fortgesetzte Stanzbewegungen, bei dem aus

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- dem tafelartigen Werkstück eine Lochreihe ausgekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1) in an sich stanzt wird, wobei die einzelnen Löcher einander bekannter Weise auf die Verbindungslinie zwi- überlappen, sind besondere Faktoren zu berücksichschen dem unteren (6) und dem oberen (8) Ver- tigen. Das Oberwerkzeug ist hierbei beispielsweise ein bindungsbolzen zu verschiebbar angeordnet ist. 35 zylindrischer Stanzstempel mit kreisförmiger und

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- flacher Endfläche, dem als-Unterwerkzeug eine Stanzkennzeichnet, daß der hin- und hergehende Ver- matrize mit entsprechender kreisförmiger öffnung zubindungsbolzen (5) in einer Endlage seiner Be- geordnet wird. Bei jedem Hub wird ein Span ausgewegung von der Kurbelwelle (1) aus gesehen jen- stanzt, der die Form eines Viertelmondes hat. Der seits der Verbindungslinie zwischen dem unteren 40 Stanzstempel bewegt sich dabei gewöhnlich so weit (6) und dem oberen (8) Verbindungsbolzen liegt. nach unten, bis seine Endfläche auf die obere, flache

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Arbeitsoberfläche der Stanzmatrize auftrifft. Ist dann bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werk- der Stanzvorgang beendet, so wird das Oberwerkzeug zeughalter (RA) in Form eines endseitig in dessen in seine obere Endstellung zurückgeführt und das Bewegungsrichtung auf beiden Seiten der Knie- 45 Blech um eine Vorschubeinheit weitertransportiert, hebelgelenke gelagerten Rahmens ausgebildet ist. Die Vorschubeinheit beläuft sich annähernd auf 25