DE193209C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. Vi 193209 KLASSE 586. GRUPPE

LEO KNÖCHL in WIEN.

Dort, wo Auflagerdrücke ein gewisses zulässiges Höchstmaß nicht überschreiten sollen, ist es erforderlich, eine Einrichtung zu treffen, die bei Erreichung dieses Höchstmaßes ein weiteres Ansteigen des. Druckes durch Ablenkung vom Auflager verhindert. Eine solche Einrichtung wird beispielweise bei Exzenterpressen oder Walzwerken nötig werden. Die bisher bekannt gewordenen .Druckregler bestehen im Wesen aus Hebeln, Keilen o. dgl., die zwischen den aufeinander drückenden Teilen angeordnet sind und infolge entspre-" chend gewählter Feder- oderGewichtsbelastung erst bei Erreichung des zulässigen Höchstmaßes des Druckes ausweichen. Diese Druckregler haben aber manche schwerwiegende Nachteile, die das Anwendungsgebiet bedeutend beschränken. Bei großen Drücken muß für den Druckregler ein großes Kraftübersetzungsverhältnis angenommen werden, was aber den Nachteil einer ebenso großen Bewegungsübersetzung hat, so daß einem kleinen Ausschlag des zwischen den drückenden Teilen befindlichen Reglers ein großer Ausschlag der Feder- oder Gewichtsbelastung, entspricht. Dieses große Bewegungsübersetzungsverhältnis kann so ungünstig werden, daß eine konstruktive Ausführungsmöglichkeit überhaupt schwindet. Dazu kommt aber bei Federbelastungen noch, daß die Federkraft bei großen Deformationen erheblich zunimmt, so daß, wenn die Feder so große Deformationen überhaupt verträgt, der Druckregler ein Überschreiten des zulässigen Höchstmaßes des Druckes nicht verhindert, dieses Höchstmaß vielmehr um den Betrag der Zu-40

nähme der Federspannung fortwährend anwächst. Es wird demnach entweder ein Bruch der Feder oder der Ständer, Lagerungen usw. eintreten müssen.
^/ Sollen diese Nachteile beseitigt werden, so muß der Druckregler derart konstruiert sein, daß erstens der zulässige Höchstdruck in keinem Falle überschritten werden kann und zweitens die Bewegungsübersetzung auch bei den größten in Betracht kommenden Ausschlägen des Druckreglers keine konstruktiv unzulässigen, Deformationen oder Ortsveränderungen der Belastung bewirkt. Der zu beschreibende Druckregler arbeitet außerdem, daß er den genannten Forderungen entspricht, noch derart, daß nach Erreichung des Höchstdruckes auch beim Fortschreiten der Momente, die eine weitere Drucksteigerung im Gefolge hätten, eine Abnahme des Druckes, also eine Entlastung eintritt.

Betrachten wir nun das Wesen des Druckreglers an dem besonderen Beispiele einer Exzenterpresse. Der Druckregler kann hierbei sowohl in dem auf und nieder bewegten Schlitten, als auch in der Unterlage eingebaut sein, derart, daß der eine oder der andere Teil nachzugeben vermag, wenn etwa durch ein zu dickes Werkstück für die Presse eine Gefahr entstehen könnte. Es sei angenommen, daß der durch das Exzenter bewegte Schlitten α (vgl. die schematische Fig. 1) aus zwei in der Bewegungsrichtung relativ zueinander verschiebbaren Teilen b und c besteht, deren einer b von der Exzenterschubstange d angefaßt wird. Zwischen den beiden Teilen b und c ist ein Lenker e

angeordnet, welcher sich oben gegen den Teil b und unten gegen ein horizontal verschiebbares Lager f stützt, das durch eine Feder g derart belastet ist, daß es den Lenker e steil zu stellen bestrebt ist, was aber etwa durch einen Anschlag verhindert wird. Beim Niedergange des Preßschlittens und bei normaler Dicke der Werkstücke wird die entsprechend bemessene Feder den Lenker stets

ίο in der gezeichneten Lage erhalten. ■ Ist aber ein zu dickes .Werkstück vorhanden, so wird eine wagerechte Komponente der vom Exzenter ausgeübten Kraft das Lager f nach links verschieben, wobei die Feder g nachgeben wird.

Bei dieser dem Wesen nach bekannten Konstruktion wird infolge der steilen Ausgangsstellung des Lenkers e schon bei einer geringfügigen Annäherung des Teiles b an den Teil c der Weg des Lagers f ziemlich groß sein und demgemäß auch die Deformation der • Feder g beträchtlich werden. Diese beträchtliche Deformation der Feder hat aber, wie bereits erwähnt, auch eine unerwünschte Spannungszunahme zur Folge und, wenn das Exzenter noch nicht sein unteres Hubende erreicht hat und der Schlitten beim weiteren Umlaufen des Exzenters noch weiter abwärts bewegt wird, so wird der Widerstand; den der Schlitten findet, auch.nachdem der Druckregler bereits in Wirksamkeit getreten ist, immer größer und größer werden und erst im Hubende sein Maximum finden. Je nach der Dicke des Werkstückes wird also der Maximaldruck verschieden groß sein. Geht man demnach von dieser steilen Ausgangsstellung des Lenkers e aus, so wird innerhalb der in Betracht kommenden Grenzen der Veränderlichkeit der Werkstückdicke der zwischen Werkzeug und Werkstück auftretende Druck bis zum Hubende immer anwachsen ; bei dickeren Werkstücken wird der Druck möglicherweise so anwachsen, daß entweder die Feder oder der Pressenständer oder irgendein anderes Organ bricht. Mit anderen Worten: die Druckregelung wird nur innerhalb enger Grenzen ein Überschreiten des zulässigen Höchstdruckes verhindern können. Als Auflagerdruck wird nämlich stets die Vertikalkomponente der Federkraft wirken, und je steiler der Lenker steht, desto größer ist. diese Vertikalkomponente im Verhältnis zur Federkraft selbst. Wohl würde nun bei dem durch den Überdruck bewirkten Schrägerstellen des Lenkers diese Vertikalkomponente kleiner werden, wenn die Federkraft konstant bliebe. Bei der steilen Stellung des Lenkers wird aber bei geringfügiger Vertikalverschiebung des oberen Lenkerendes eine viel größere Horizontalverschiebung des unteren Endes eintreten, wodurch die Feder bedeutend gespannt wird. Da also die Kraft der Feder, welche sich in eine in der Richtung des Lenkers und in eine vertikal wirkende Komponente zerlegt, bedeutend größer geworden ist als sie bei der steileren Stellung des Lenkers war, so wird keine Verminderung der als Auflagerdruck sich geltend machenden Komponente, sondern eher eine Vergrößerung zu erwarten sein.

Diese Verhältnisse ändern sich aber, wenn die Neigung des Lenkers gegen die Horizontale kleiner wird. Der Unterschied zwischen dem Vertikalweg des oberen und dem Horizontalweg des unteren Lenkerendes wird geringer, und wenn der Winkel von 45 ° überschritten ist, so kehrt sich das Verhältnis sogar um. Selbstverständlich kehrt sich auch das Kraftübersetzungsverhältnis um, d. h. die zur Erhaltung des -Gleichgewichts nötige Federkraft wird größer sein als der Auflagerdruck; der Auflagerdruck wird kleiner werden, als er bei Beginn der Wirkung des Reglers war. Ginge man demnach von einer Ausgangsstellung des Lenkers aus, deren Neigung etwa zwischen 50 und 66° gelegen ist, so wäre die Deformation der Feder und die Spannungszunahme wohl günstiger; doch müßte wegen des kleinen Übersetzungsverhältnisses zwischen Exzenterkraft und der Federkraft die Feder sehr stark bemessen werden, mitunter stärker, als dies konstruktiv ausführbar wäre. Nimmt man für einen Augenblick an, daß eine solche Ausführung möglich wäre, so hätte man die Vorteile, daß die Veränderungen der Federspannung während des Wirkens des Druckreglers geringfügig geworden sind und daß bei Erreichung einer gewissen Schräge des Lenkers trotz Fortschreitens des Exzenterhubes der Auflagerdruck abnimmt.

Diese Erkenntnisse führten nun zu folgender Erfindung: Läßt man den steil gestellten Lenker e (Fig. 2) auf einen zweiten'entsprechend angeordneten steilen Lenker e' und diesen erst auf den Teil c einwirken, und wird dieser zweite Lenker e' von einer Feder g im Gleichgewicht gehalten, so wird die Querverschiebung des Lagers f gleich sein der Längsbewegung des einen Endes des zweiten Lenkers, und dessen anderes Ende wird daher eine noch größere Querbewegung machen als das zweite Ende des ersten Lenkers:

α<α'<α".

Der Lenker e' kommt also rascher als der Lenker e in jene Lage, in welcher sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Exzenterkraft und Federspannung umkehrt und auch die Deformation der Feder abnimmt.

Wenn also a'uch anfänglich die Deformation der Feder größer war und die Federspannung etwas zunahm, so wird bald die Deformation und auch die Erhöhung der Spannung abnehmen. Immerhin aber wird - man, obwohl man das erreicht, was bei schräger Lage eines Lenkers nur mit einer großen Federkraft möglich war, mit einer Federkraft erzielen, die.um vieles kleiner sein

ίο kann, da ja jetzt eine zweifache Kraftübersetzung vorhanden ist. Die Feder wird anfangs wohl etwas mehr gespannt, aber bald darauf immer weniger und weniger, so daß von einer merklichen Spannungserhöhung nicht

15, gesprochen werden kann. Man erreicht also mit einer viel schwächere^ Feder dasselbe, was mit einer konstruktiv unzulässigen Feder bei dem einfachen, schräggestellten Lenker und auch da nicht in gleich vollkommener Weise erzielt werden könnte. .

Noch mehr vervollkommnet wird die Wirkungsweise, wenn, wie aus Fig. 3 ersichtlich, an dem zweiten Lenker noch ein dritter angeordnet wird. Dieser dritte Lenker e" gelangt noch rascher in jene schräge Lage, von welcher aus bei weiterem Niedergange des Schlittenoberteiles b bei annähernd konstanter Federdeformation und -spannung eine Druckentlastung eintritt, wozu überdies kommt, daß durch die nochmalige Kraftübersetzung die Feder weiter schwächer gehalten sein kann.

Es unterläge selbstverständlich keinen

Schwierigkeiten, die Übersetzung weiter zu vervielfachen. Für alle Fälle sichert man durch die angegebene Konstruktion, daß durch die annähernd fest begrenzte und innerhalb der Konstruktionsmöglichkeit gelegene Maximaldeformation der Feder ein Maximalauflagerdruck bestimmt ist, der nicht überschritten werden kann; ist dieser Maximaldruck erreicht, so tritt bei weiterem'Fortschreiten des Hubes eine Entlastung ein.

Die Konstruktion weist aber auch ein Mittel, um jenem Idealzustand nahe zu kommen, bei welchem eine Deformation der Feder überhaupt nicht auftritt. Wenn man nämlich den letzten der Lenker von vornherein eine sehr schräge Lage gibt, so wird das von der Feder angefaßte Ende -trotz des großen Aus-Schlages des anderen Endes des Lenkers nur eine ganz geringfügige Bewegung machen. . Freilich geht hierdurch ein Teil der Kraftübersetzung verloren; aber es liegt in der Macht des Konstrukteurs, durch entsprechende Wahl des Gesamtübersetzungsverhältnisses eine konstruktiv zulässige Feder zu erhalten. Die durch die geringe Deformation dieser Feder bewirkte Spannungszunahme ist bei-den großen in Betracht kommenden Druckkräften füglich zu vernachlässigen. Praktisch genommen, wird der Regler ohne Spannungszunahme und ohne Federdeformation wirken und bei Erreichung, des zulässigen Maximaldruckes sofort eine Druckentlastung eintreten lassen.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Pressenschlittens mit einem Druckregler der beschriebenen Art. .

In dem Gehäuse A des Schlittens B ist die Schale C für den Kugelkopf der Exzenterschubstange vertikal verschiebbar eingesetzt. Unten ist die Schale C abgeschrägt und ruht auf einem wagerecht verschiebbaren Keil D auf, der mit einem, hakenförmigen Fortsatz in die zweite Abteilung des Gehäuses A hineinragt, in welcher der Druckregler eingebaut ist. Dieser besteht aus den Lenkern E, F und G, die durch die verschiebbaren Lager H und / miteinander in Verbindung stehen. Der erste Lenker E wird von dem Haken des Keiles D und der letzte Lenker G von dem Haken der durch die Feder K belasteten Stange L angefaßt. Die Anordnung des Keiles D verfolgt zweierlei Zweck: erstens gestattet der Keil eine einfache Übertragung der Druckkraft auf den Regler und zweitens kann durch den Keil selbst schon eine Übersetzung der Kraft ins Kleine bewirkt werden. Als Bewegungsbegrenzung für den Druckregler dient ein Anschlag M, der es verhindert, daß die Lenker bis zur-Selbsthemmung verstellt werden, so daß die Feder sie nicht mehr in die Ausgangsstellung zurückführen könnte. Zur Verminderung des anfänglichen Auflagerdruckes, den die Lenker auf ihre Lager und diese wieder auf ihre Bahn ausüben, werden die Lenker und Lager so breit wie möglich ausgeführt, was bei der darge- ' stellten Anordnung der Presse keinen Schwierigkeiten begegnet.

Das ganze Gehäuse ist allseitig geschlossen und mit Öl gefüllt. Bei N wird das Werkzeug eingespannt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in Vertikalschnitt und Draufsicht' eine andere Ausführungsform des Druckreglers, der hier in einem Rahmen O angeordnet ist, welcher auf jede bestehende Exzenterpresse, und zwar auf die Tischplatte aufmontiert werden kann. In dem Rahmen ist vertikal beweglich die unten mit keilförmigen Rippen versehene Platte P angeordnet, unterhalb welcher eine zweite horizontal verschiebbare Platte Q liegt, die gleichfalls mit keilförmigen Rippen versehen ist. Diese Rippen passen in die zwischen den Rippen der oberen Platte P befindlichen Nuten hinein. Die Platte Q. ist in der auf den Keilrippen senkrechten Richtung verschiebbar, wird aber durch die Lenker R, R, die sich einerseits gegen die Platte und anderseits gegen ein im Rahmen verschiebbares Lager 5 stützen, im Gleichgewicht gehalten. Gegen dieses Lager stützt sich auch der

Lenker T, der anderseits von einem Haken der durch die Feder U belasteten Stange V angefaßt wird. Auf der Platte P wird das Werkzeug aufgespannt.

Wird der Druck zu groß, so verschiebt sich die Platte P etwas nach unten und drückt mittels der Keilrippen die Platte Q. nach links, so daß der Druckregler in der vorhin beschriebenen Weise in Wirksamkeit

ίο tritt. Die Lenker R stellen sich -schräger und verschieben das Lager S, welches seinerr seits wieder auf den Lenker T einwirkt, der von der Feder U beeinflußt ist. Selbstverständlich könnte auch hier noch ein dritter Lenker angeordnet werden, wenn ein höheres Übersetzungsverhältnis erforderlich wäre. Die konstruktive Ausgestaltung des Reglers läßt selbstverständlich mancherlei Änderungen zu,, die das Wesen der Erfindung nicht berühren.

Für andere Verwendungsarten, wie für Lager j die stark zunehmenden Drücken ausgesetzt sind, z. B. für Lager von Walzwerken, ferner für Scheren, Biegemaschinen usw. ergibt sich die Konstruktion des Druckreglers nach den gezeigten Beispielen von selbst.

Claims (5)

1. Pate nt-Ansprüche:

   I. Druckregler, insbesondere für Pressen und Walzwerke, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere in ihren Ausgangsstellungen von der. Richtung der sie beanspruchenden Kraft nicht stark abweichende Lenker hintereinander geschaltet " sind, deren erster mit einem der unter dem Auflagerdruck stehenden Teile verbunden ist und deren letzter von einer -dem Druck entgegenwirkenden , Belastung beeinflußt wird, so daß die durch die Längsverschiebung des einen Endes hervorgerufene Querverschiebung des anderen Endes jedes Lenkers als Lättgsverschiebung des anstoßenden Endes des nächsten Lenkers auftritt, wodurch außer einem entsprechenden Kraftübersetzungsverhältnisse nach Erreichung des zulässigen Höchstdruckes eine Entlastung erfolgt.
2. 2. Ausführungsform des Druckreglers nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderstoßenden Lenkerenden in entsprechend geführten Lagern schwenkbar gelagert sind.
3. 3.. Ausführungsform des Druckreglers nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagerdruck durch Zwischenschaltung eines oder mehrerer verdrängbarer Keile auf den ersten Lenker des Druckreglers einwirkt.
4. 4. Ausführungsform des Druckreglers nach Anspruch 1 bzw. 3, gekennzeichnet durch zwei in einem Rahmen übereinander angeordnete, mit Keilrippen ineinander eingreifende Platten, deren eine in der Druckrichtung beweglich, die andere in einer darauf senkrechten Richtung infolge der Wirkung der Keilrippen verschiebbar ist und mit , dem Lenkersystem des Druckreglers in Verbindung steht, zu dem Zwecke, diesen von den übrigen Konstruktionsteilen unabhängigen, den Druckregler enthaltenden Rahmen beliebig zwischen die drückenden Teile bestehender Maschinen bringen zu können.
5. 5. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte, die Gegenbelastung aufnehmende Lenker in seiner Ausgangsstellung im. Verhältnis zur Kraftrichtung der Gegenbelastüng steil steht, zum Zwecke, bei Verstellung des Lenkers'ystems nur eine geringfügige Deformation der die Gegenbelastung bewirkenden Feder hervorzurufen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.