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Antrieb für eine Presse Die Erfindung betrifft einen Antrieb für
eine Presse mit einer Kupplung und einer Bremse.
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Kupplung und Bremse sind die wichtigsten Teile des Antriebs einer
mechanischen Presse. Das Betriebaverhalten der Kupplung wie auch der Bremse beeinflußt
den Wirkungsgrad und die
Produktionskapazität beträchtlich, und
häufig sind sie die Ursache von Schäden, so daß bei ihrer Wartung und Benutzung
die größte Sorgfalt angewendet werden muß. Dies hängt damit zusammen, daß die Kupplung
ein sehr großes und plötzlich auftretenden Drehmoment übertragen muß und ihre Arbeitsfrequenz
sehr hoch ist, und die mit der Kupplung zusammenwirkende Bremse eine sichere und
folgerichtige Betriebsweise der Presse sicherstellen muß. Für die Betriebsweise
einer Presse ist es daher äußerst wichtig, das Betriebsverhalten und Zusammenwirken
der Kupplung und der Bremse zu verbessern.
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Die Lebensdauer der Reibteile einer in einer Bremse verwendeten Trockenkupplung
bzw. -bremse ist sehr kurz, und wenn die Wartung nicht überaus sorgfältig durchgeführt
wird, sind Kupplung und Bremse in kurzer Zeit betriebsunfähig und rufen unvorhergesehene
Schwierigkeiten hervor. Die Kupplung und die Bremse sind als Einheit aufgebaut.
Bei einer Anordnung, bei der die Kupplung mittels einer Kupplungsstange ein- und.
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ausgerückt wird, verringert sich die Bremskraft bei gelöster Kupplung
oder eingerUckter Bremse durch das Schleifen der Kupplung aufgrund der Scherbeanspruchung
des Öls. Solch eine Verringerung der Bremskraft, die insbesondere bei niedrigen
Temperaturen eintritt, ist äußerst gefährlich.
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Aufgabe der Erfindung ist ee, einen Antrieb für eine Presse zu schafen,
der die oben genannten Nachteile vermeidet.
Dies wird durch die
im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb handelt es sich um einen Antrieb
mit einer Naßkupplung und einer Naßbremse, bei der die Kupplung einen Schnellgang-Kupplungsteil
und einen Langsamgang-Kupplungsteil aufweist und sämtliche Reibteile der Kupplung
und der Bremse in einem Ölbad umlaufen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Abtriebswelle, an
der ein Abtriebszahnrad für den Antrieb des Hauptgetriebes der Welle befestigt ist,
und die Antriebswelle der Kupplung fluchtend zueinander in derselben Achse angeordnet;
die Antriebswelle und die Abtriebswelle sind nicht unmittelbar miteinander gekuppelt,
sondern die Abtriebswelle kann stillstehen, selbst wenn die Antriebswelle umläuft.
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Vorzugsweise erfolgt die Zeitsteuerung des Ein- und Ausrückens der
Kupplung sowie der Bremse mittels eines Zeitsteuerventils, das in dem Steuerkreis
des Antriebs vorgesehen ist. In der gleichen Weise erfolgt das Ein- und Ausrücken
des Schnellgang-Kupplungsteils und des Mangsamgang-Kupplungsteils durch ein im Steuerkreis
vorgesehenes Zeitgeberventil, wodurch die beiden Kupplungsteile äußerst wirkungsvoll
eingesetzt werden können.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann der Stempel der Presse
in der Leerlaufphase mit sehr hoher Geschwindigkeit und in der Arbeitsphase mit
geringer Geschwindigkeit bewegt werden, wodurch der Ausstoß der Presse wesentlich
erhöht werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb kann die Größe des Schwungrades
verringert werden, und zwar aufgrund der Tatsache, daß bei Übertragung des Drehmoments
auf die Abtriebswelle die Drehzahl des Schwungrades kleiner ist; der Antrieb kann
somit sehr gedrängt und kompakt aufgebaut sein, Anhand der Zeichnungen wird ein
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Antriebs für eine Presse Figur 2 einen
Querschnitt durch die Kupplung, Figur 3 einen Querschnitt durch die Bremse, Figur
4 einen Steuerkreis für den Antrieb, Figur 5 eine Detailansicht, die die Anordnung
von Reibscheiben zeigt.
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Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind die Kupplung 1 und die Bremse 2 getrennt voneinander angeordnet.
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Die Kupplung 1 weist einen Schnellgang-Kupplungsteil 3 und einen Langsamgang-Xupplungsteil
4 auf, durch die zwei verschiedene Abtriebsdrehzahlen erzeugt werden können.
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Die Reibteile der Kupplung 1 laufen in einem Ölbad um.
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Die Kupplung 1 ist an einer Seitenwand 5 eines Pressenkopfes befestigt.
Ein Kupplungsgehäuse 6 ist auf seiner einen Seite mittels Schrauben 7 an der Seitenwand
5 befestigt. Am anderen Ende des Kupplungsgehäuses 6 ist ein Lagerträger 8 befestigt.
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Von dem Kupplungsgehäuse 6 und dem Lagerträger 8 wird eine Kupplungskammer
9 gebildet.
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Auf einem zylindrischen Ansatz 10 des Lagerträgers 8 sitzt ein Lager
11, auf dem ein Schwungrad 12 drehbar gelagert ist.
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In der Mitte der Kupplungskammer 9 ist eine Antriebswelle 13 angeordnet,
die sich zur Innenseite des zylindrischen Ansatzes 10 des Lagerträgers 8 erstreckt.
Die Antriebswelle 13 ist durch Schrauben 15 mit einem Deckel 14 verbunden, so daß
das Schwungrad 12 und die Antriebswelle 13 gemeinsam miteinander
umlaufen.
Das Schwungrad 12 und der Deckel 14 sind durch Schrauben 16 miteinander verbunden.
Auf diese Weise kann die Drehbewegung des Schwungrads 12 auf die Antriebswelle 13
übertragen werden.
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Am anderen Ende der Antriebswelle 13 ist ein Schnellgang-Zahnrad 17
und ein Bangsamgang-Zahnrad 18 angeformt. An der Stirnfläche der Antriebswelle 13
ist eine Sackbohrung 19 vorgesehen, in der ein Lager 20 angeordnet ist.
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Auf der Innenfläche des zylindrischen Ansatzes 21 des Kupplungsgehäuses
6 ist mittels eines Lagers 20 ein Rotor 23 drehbar gelagert. Der Rotor 23 und der
Endabschnitt einer Abtriebswelle 24 sind durch eine Keilnutenverbindung miteinander
gekuppelt, wobei ein kurzer Wellenzapfen 25, der von der Stirnfläche der Abtriebswelle
24 vorsteht, in das Lager 20 der Antriebswelle 13 greift, so daß der Endabschnitt
der Antriebswelle 13 durch den Wellenzapfen 25 drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung
der Antriebswelle 13 überträgt sich somit nicht unmittelbar auf die Abtriebswelle
24.
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Ein Reibscheibenträger 28 für den Schnellgang-Kupplungsteil und ein
Reibscheibenträger 29 für den Langsamgang-Eupplungsteil sind mittels Schrauben 27
an der Innenfläche des Kupplungsgehäuses 6 befestigt, wobei eine Druckplatte 30
zwischen den Reibscheibenträgern 28 und 29 angeordnet ist.
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Ein Ringkörper 33 für den Schnellgang-Kupplungsteil sitzt auf einem
Lagerabschnitt, der mittels Schrauben 31 an dem Lagerträger 8 befestigt ist, und
ein Ringkörper 36 für den Bangsamgang-Kupplungsteil sitzt auf einem Lagerabschnitt
35, der durch Schrauben 34 an dem Kupplungsgehäuse 6 befestigt ist. Der Ringkörper
33 weist auf seiner gesamten Innenfläche einen Verzahnungsabschnitt 37 auf; auf
dem äußeren Umfang des Ringkörpers 33 sind Reibscheiben 38 gleitend gelagert.
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Der Reibscheibenträger 28 trägt Reibscheiben 39, die abwechselnd zu
den Reibscheiben 38 angeordnet und mit diesen in Eingriff rückbar sind. Der Ringkörper
33 ist auf seiner Innenseite mit einem Verzahnungsabschnitt 40 versehen, mit dem
Reibscheiben 41 verbunden sind. Die Reibscheiben 41 und die vom Reibscheibenträger
29 getragenen Reibscheiben 42 sind abwechselnd zueinander und miteinander in Eingriff
rückbar angeordnet.
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Mm inneren Ende des Rotors 23 ist ein Flanschabschnitt 23 gebildet,
an dem mehrere kurze Zapfen 44, gleichmäßig über den Umfang verteilt, derart befestigt
sind, daß sie seitlich und horizontal vorstehen.
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Auf jedem der Zapfen 44 sind zwei Planetenräder 45,46 drehbar gelagert,
von denen die Planetenräder 45 mit dem Zahnrad 17 und dem Verzahnungsabschnitt 37
des Ringkörpers 33 und
die Planetenräder 46 mit dem Zahnrad 18 und
dem Verzahnungsabschnitt 40 des Ringkörper 36 in Eingriff stehen.
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Die Planetenräder 45,46 werden durch Abstandstücke 47,48,49 in ihrer
Lage gehalten und durch einen Anschlagring 50 an den Zapfen 44 befestigt.
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Durch einen abgestuften Abschnitt 51 innerhalb des Kupplungsgehäuses
6 und einen abgestuften Abschnitt 52 außerhalb des Lagerabschnitts 35 wird eine
ringförmige Zylinderkammer 53 gebildet. In dem Kupplungsgehäuse 6 ist eine mit der
Zylinderkammer 53 in Verbindung stehende Luftzuführungsleitung 54 vorgesehen, die
mit einem Einlaß 55 verbunden ist.
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Außerdem wird durch einen abgestuften Abschnitt 56 auf der Innenseite
des tagerträgers 8 und einen abgestuften Abschnitt 57 außerhalb des Lagerabschnitts
52 eine ringförmige Zylinderkammer 58 gebildet. Der Lagerträger 8 weist eine mit
der Zylinderkammer 58 in Verbindung stehende Luftzuführungsleitung 59 auf, die mit
einem Einlaß 60 verbunden ist.
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In der Zylinderkammer 53 ist ein ringförmiger Kolben 61 mittels 0-Ringen
62,65 gleitend gelagert. Auf der wirksamen Fläche des ringförmigen Kolbens 61 ist
ein ringförmiger Vorsprung 64 angeformt. Wenn die Stirnfläche des ringförmigen
Vorsprungs
64 in Richtung auf die Reibscheibenanordnung 41,42 verschoben und mit ihr in Eingriff
gerückt wird (æu selben Zeit, zu der Druckluft durch die Leitung 54 in die Zylinderkammer
53 eingeführt wird), wird die Stirnfläche des ringförmigen Kolbens 61 gegen die
Stirnfläche der Reibscheibenanordnung 40,41 gedrückt. Wenn die Zufuhr von Druckluft
beendet wird, wird der ringförmige Kolben 61 durch die Federkraft der Feder 65 zurückgezogen,
wodurch die auf die Reibscheibenanordnung 40,41 ausgeübte Kupplung3kraft zurückgenommen
wird0 Wenn Druckluft durch die Leitung 59 in die Zylinderkammer 58 eingeführt wird,
wird der in der Zylinderkammer 58 angeordnete ringförmige Kolben 66 in der gleichen
Weise verschoben, und die Stirnfläche der Reibscheibenanordnung 39,38 wird von der
Stirnfläche des Ringkolbens 66 zusammengedrückt und verschoben. Wenn die Zufuhr
von Druckluft beendet wird, wird der Ringkolben durch die Kraft der Feder 67 zurückgezogen,
sodaß auf die Reibscheibenanordnung keine Kraftmehr von dem Ringkolben 66 ausgeübt
wird.
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Es wird nun der Aufbau der Bremse 2 beschrieben.
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Die Bremse 2 ist mittels eines Lagers 70 in einer Lagerbohrung 69
der Seitenwand 68 des Pressenkopfes gelagert.
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Die Bremse 2 wird in der Weise eingebaut, daß ein zylindrischer Ansatz
72 eines Bremsengehäuses 71 in das Lager 70 der Lagerbohrung 69 eingefuhrt und ein
Anschlagring 74 mittels Schrauben 73 an der Stirnfläche des zylindrischen Ansatzes
72 befestigt wird.
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Die Abtriebswelle 24 ragt in das Bremsgehäuse 71 hinein. Ein Bremsrotor
75 ist mit der Abtriebswelle 24 verkeilt und wird von einem Anschlagring 77 auf
der Abtriebswelle 24 gehalten.
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Auf der Außenfläche des Bremsrotors 75 sind Bremsscheiben 78 gleitend
gelagert.
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An der inneren Umfangsfläche des Bremsgehäuses 71 ist ein Bremsscheibenträger
79 befestigt. Abwechselnd zu den Bremsscheiben 78 sind Bremsscheiben 80 angeordnet,
wodurch eine Bremsscheibenanordnung gebildet wird. In diesem Fall ist auf der inneren
Stirnfläche des Bremsgehäuses 71 eine Gegendruckfläche 81 gebildet, gegen die die
Stirnfläche der Bremsscheibenanordnung andrückbar ist.
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An der Außenseite des Bremsgehäuses 71 ist ein nach außen vorstehender
ringförmiger Ansatz 82 und an der Innenseite eine ringförmige Ausnehmung 83 gebildet.
Der ringförmige Ansatz 82 wird von einem ringförmigen Deckel 84 umgeben.
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Innerhalb des Deckels 84 ist eine Ringnut 85 gebildet, Von der Wandfläche
der Ringnut 85 und der Stirnfläche des ringförmigen Ansatzes 82 wird eine Zylinderlanmer
86 gebildet.
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Ferner ist ein ringförmiges Stellglied 88 vorgesehen, das mit einer
Ausnehmung 87 entsprechend der ringförmigen Ausnehmung 83 des Bremsgehäuses 71 versehen
ist. Die vorstehende Stirnfläche 89 des Stellgliedes 88 ist mit der Bremsscheibenanordnung
78,80 in Eingriff drückbar.
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An dem Deckel 84 liegen die äußeren Enden von Schrauben 90 an, die
sich durch Bohrungen 91 im Bremsgehäuse 71 erstrecken und mit ihrem inneren Ende
an dem Stellglied 88 befestigt sind. Zwischen der ringförmigen Ausnehmung 83 des
Bremsgehäuses 71 und der Ausnehmung 87 des Stellglieds 88 ist eine Feder 92 c-ngesetzt.
Diese Anordnung ermöglicht die Hubbewegung des Stellgliedes 88 durch Zu- und Abfuhr
von Druckluft in die Zylinderkammer 86.
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In dem Gehäuse abschnitt 71 ist eine Leitung 94 gebildet, die über
einen Anschluß 93 mit der Luftversorgungsleitung in Verbindung steht. Die Leitung
94 mündet in der Zylinderkammer 86.
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Am äußeren Umfang des Bremsgehäuses 71 ist ein Verzahnungsabschnitt
95 gebildet, mit dem ein Zahnrad 96 in Eingriff steht.
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Das Zahnrad.96 dient dazu, die Abtriebswelle 24 bei ausgerückt er
Kupplung und angelegter Bremse mit niedriger Drehzahl anzutreiben. Die Schwungscheibe
12 wird mittels eines Riemens 97 von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben.
An der Abtriebswelle 24 ist ein Abtriebszahnrad 98 befestigte und das Abtriebszahnrad
98 treibt ein Hauptgetriebe (nicht gezeigt) der Presse an Figur 4 zeigt den Steuerkreis
des beschriebenen Antriebs.
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Der Steuerkreis weist ein Zeitsteuerventil 99 für den Schnellgang-Kupplungsteil,
ein Zeitsteuerventil 100 für den Langsamgang-Kupplungsteil, ein Richtungssteuerventil
101 für den Schnell- und Langsamgang, ein Zeitsteuerventil 102 für die Bremse und
ein Richtungssteuerventil für die Luftversorgung der Zeitsteuerventile 101,102 auf.
Ferner sind ein von der Tuftdruckleitung der Anlage gespeister Druckluftbehälter
104 und eine Schmiereinrichtung 105 vorgesehen.
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Die Betriebsweise des beschriebenen Pressenantriebs ist wie folgt:
Zunächst werden das Richtungssteuerventil 103 und gleichzeitig die Seknellgangseite
des Richtungssteuerventils 101 geöffnet Hierauf wird die Zylinderkammer 58 des Schnellgang-Kupplungsteils
mit Druckluft beaufschlagt. Die in der
Zylinderkammer 58 befindliche
Druckluft verschiebt den Ringkolben 66 nach links (in der Zeichnung), wodurch die
Reibscheibenanordnung 38,39 gegen die Druckplatte 30 angedrUckt wird.
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Auf diese Weise wird der Ringkörper 33 an einer Drehung gehindert.
Wenn nun der Motor läuft und die Antriebswelle 13 durch das Schwungrad 10 angetrieben
wird, werden die Schnellgang-Planetenräder 45 von dem Zahnrad 17 der Antriebswelle
13 gezwungen, auf dem Verzahnungsabschnitt 37 des Ringkörpers 33 umzulaufen, während
sie sich um ihre eigene Achse drehen.
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Das Planetenrad 45 ist auf dem Zapfen 44 gelagert, und da der Zapfen
44 mit dem Rotor 23 fest verbunden ist, wird er in Drehbewegung versetzt. Da die
Abtriebewelle 24 mit dem Rotor 23 verkeilt ist, laufen sie gemeinsam um, wobei sie
über das an der Abtriebswelle 24 befestigte Abtriebszahnrad 98 das Hauptgetriebe
(nicht gezeigt) der Presse antreiben und den Stempel (nicht gezeigt) der Presse
mit hoher Geschwindigkeit verschieben.
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Während sich die Planetenräder 46 um ihre eigene Achse drehen, laufen
sie längs des Verzahnungsabschnitts 40 des Ringkörpers 33 um das Sonnenrad um. Da
das Planetenrad 46 auf dem Zapfen 44 und der Zapfen 44 in dem Rotor 23 gehalten
wird, werden
der Rotor 23 und die Abtriebswelle 24 durch die Drehbewegung
der Planetenräder 46 gemeinsam angetrieben, wodurch das Abtriebszahnrad 98 mit kleiner
Drehzahl angetrieben wird. Der Langsamgangantrieb des Abtriebszahnrad 98 hat eine
entsprechend langsame Bewegung des Pressenstempels zur Folge. Wenn der Schnellgang-Kupplungsteil
oder der Bangsamgang-Kupplungsteil in Betrieb ist, befindet sich der andere Kupplungsteil
im Leerlauf.
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In der Bremse 2 wird die Druckluft durch das Zeitsteuerventjl 102
der Zylinderkammer 86 zugeführt, Durch die Druckluft wird der Deckel 84 nach außen
gedrückt, wodurch das Stellglied 88 über die Schrauben 90 in Richtung auf das Bremsgehäuse
71 verschoben wird. Da das Betätigungsende des Stellgliedes 88 einen Abstand von
der Bremsscheibenanordnung 78,80 hat, kann der Bremsrotor 75 gemeinsam mit der Abtriebswelle
24 frei umlaufen.
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Wenn die Bremse betätigt werden soll, werden die Zeitsteuerventile
99,100 geöffnet. Die Druckluft tritt aus den Zylinderkammern 53,58 aus, und die
Ringkolben 61,66 werden durch die Federn 65,67 von den zugehörigen Kupplungsscheibenanord
nungen getrennt. Gleichzeitig wird die Zufuhr von Druckluft zu der Zylinderkammer
86 der Bremse 2 unterbrochen. Das Stellglied 88 verschiebt sich unter der Wirkung
der Feder 92
in Richtung auf die Bremsscheibenanordnung, die von
dem vorstehenden Jrsatz des Stellgliedes 88 zusammengedrückt wird.
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Die Drehbewegung des Bremsrotors 75 wird dadurch unterbunden, daß
die Bremsscheibenanordnung gegen die Gegendruckfläche 81 des Bremsgehäuses 71 gedrückt
wird, so daß die Abtriebswelle 24 abgebremst wird. Da das Abtriebszahnrad 98 nicht
umläuft, wird der Pressenstempel angehalten, ohne daß das Hauptgetiebe der Presse
rotiert.
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Bei dem erfindungsgemäßen Pressenantrieb sind Kupplung und Bremse
getrennt, die Abtriebswelle der Kupplung und das Abtriebszahnrad sind fest miteinander
verbunden, und das Drehmoment wird durch das Planetengetriebe auf die Abtriebswelle
übertragen, obige daß die am Ende des Bremsrotors befestigte Abtriebswelle unmittelbar
angetrieben wird. Da ferner das Ein- und Ausrvoken der Bremse durch ein Zeitsteuerventil
gesteuert wird, erfolgt die Betätigung der Bremse zwangsläufig; dadurch wird die
3etriebssicherheit beträchtlich erhöht.
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Der erfindungsgemäße Pressenantrieb hat gegenüber den herkömmlichen
Vorrichtungen den Vorteil, daß er kompakter und gedrängter aufgebaut und zur Wartung
leicht zerlegt werden kann. Insbesondere besitzt der erfindungsgemäße Pressenantrieb
auch bei niedriger Temperatur ausgezeichnete Übertragungseigenschaften, so daß er
einen sehr guten Wirkungsgrad hat0