DE2347417B2

DE2347417B2 - Hochgeschwindigkeits-Exzenterpresse mit Ausgleich der dynamischen Kräfte des Antriebs samt Werkzeug

Info

Publication number: DE2347417B2
Application number: DE2347417A
Authority: DE
Inventors: Robert Louis St. Henry Schockman; John Edwin Siedney Voorhees
Original assignee: Minster Machine Co
Current assignee: Nidec Minster Corp
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1979-05-17
Also published as: FR2207250A1; FR2207250B1; US3808912A; CA982873A; JPS5315226B2; DE2347417A1; IT996416B; JPS4983068A; GB1445009A; DE2347417C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Ausgleich der dynamischen Kräfte des Antriebes samt Werkzeug einer Hochgsschwindifekeits-Lxzenterpresse durch Ausgleichsmassen.

Bei Hochgeschwindigkeitspfv.jsen, die bei Geschwindigkeiten von etwa 400 Hüben bis 1600 Hüben pro Min. arbeiten, können die dynamischen Kräfte beträchtliche Größen erreichen.

Ohne Ausgleich dieser Kräfte durch Gegenmassen würde die Presse zu sehr vibrieren und sehr große Fundamente erfordern. Ein genaues Arbeiten wäre unmöglich. Zur Abhilfe sind bereits Zusatz- oder Gegenmassen verwendet worden, die sich linear entgegengesetzt zum Pressenstößel bewegen, etwa nach der US-PS 3450038, 2321325, 3422688 und 3611918.

Der Antrieb und die Führung dieser Gegenmassen erforderten dabei bisher einen nicht unbeträchtlichen zusätzlichen Bauaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ausgleich der dynamischen Kräfte des Antriebs samt Werkzeug einer Hochgeschwindigkeitspresse durch Ausgleichsmassen in einfacherer Weise als bisher zu erreichen und dazu eine Überwachungsvorrichtung des Antriebs für die Ausgleichsmassen für den laufenden Betrieb der Presse zu schaffen.

Verwendet man zum Ausgleich der dynamischen Kräfte Ausgleichsmassen, dann bewirkt ein fehlerhafter Antrieb derselben während des Betriebes eine so starke zusätzliche Unwucht, daß schwere Schäden der Hochgeschwindigkeitspresse zu erwarten sind. Deshalb muß ständig ein einwandfreies Arbeiten des Antriebs für die Ausgleichsmassen durch eine Überwa chungsvorrichtung kontrolliert werden, und die Überwachungsvorrichtung muß die Presse stillsetzen, wenn die Bewegung der Ausgleichsmassen nicht in der richtigen Richtung zur Unwucht erfolgt.

Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung wird durch die Gemeinsamkeit der beiden Merkmalsgrup-

pen erreicht:

a) durch auf zwei synchron mit der Exzenterwelle angetriebenen Nebenwellen sitzende Ausgleichsmassen, wie bei schnellaufenden Kurbeltrieben an sich bekannt, und

b) zwei winkelgleich mit der Exzenterwelle bzw. einer der Nebenwellen umlaufende Rotoren von Schaltern, die bei zu großen Ureaimmigkeiten der beiden Winkelstellungen die Presse abschalten.

Das Merkmal (a) ist z. B. im Motorenbau bekannt. Es wird somit lediglich auch auf den Kurbeltrieb einer Exzenterpresse wieder angewendet.

Die Erfindung erschöpft sich nicht in dieser Wiederanwendung, sondern umfaßt dazu noch die Merkmalsgruppe (b).

Durch die für den Ausgleich erfindungsgemäß verwendeten Lösungselemente ist es möglich, ohne große Schwierigkeiten auch vorhandene Pressen umzurüsten, da der Antrieb für die Bewegung der Ausgleichsmassen z, B, einfach durch einen Zahnriementrieb oder ähnlich vom Hauptantrieb abgenommen werden kann. Insbesondere in diesem Fall ist die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet auf eine Presse darstellt, die eine Kurbelwelle und zwei in entgegengesetzter Richtung zueinander rotierende Gegengewichtswellen aufweist,

Fig. 2-5 in schematischer Darstellung den Schlitten der Presse und die in Fig. 1 veranschaulichten Gegengewichte und die Gegengewichtswellen in aufeinanderfolgend verschiedenen Stellungen während eines Pressenzyklus.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 ein Pressenschlitten 10 und ein Pressenbett 12 (Tisch der Presse) dargestellt.

Der Pressenrahmen umfaßt ein Oberteil 14, in welchem eine Kurbel- oder Exzenterwelle 16 drehbar gelagert ist. Mit 20 sind die Pleuelstangen bezeichnet. An einem Ende der Kurbelwelle 16 ist eine Kupplungsbremsanordnung 22 befestigt, die Kraft von einem Antriebsmotor 24 erhält, wie beispielsweise durch den Antriebsriemen 26.

Die Welle 16 weist auch eine Riemenscheibe 28 auf, die einen Riemen 30 antreibt, der über eine andere Riemenscheibe 32 läuft, welche von derselben Größe wie die Riemenscheibe 28 und auf einer Nebenwelle 34 befestigt ist. Diese trägt ein Zahnrad 36, das mit einem anderen Zahnrad 38 derselben Größe kämmt, welches auf einer zweiten Nebenwelle 40 befestigt ist. Die Riemenscheiben 28 und 32 sind verzahnte Steuerriemen, und der Riemen 30 ist ein verzahnter Steuerriemen, und wegen dieser Konstruktion rotieren die Welien 34 und 40 synchron mit der Kurbelwelle 16.

Wesentlich ist ferner, daß Rotoren von Schalter 44 und 45 vorhanden sind, die durch eine zwangsläufige Antriebsanordnung 42 von der Nebenwelle 40 bzw. der Kurbelwelle 16 angetrieben werden. Die Folge von Kontaktsignalen (Impulse), die jeder dieser Schalter gibt, ist so arrangiert, daß wenn die Unstimmigkeit in der Winkelstellung einer Welle relativ zu der anderen größer ist als ein vorbestimmter Betrag, die Kupplungsbremsanordnung 22 betätigt wird, um die Pressenkurbelwelle anzuhalten. Gleichzeitig wird

eine Scheibenbremse 47, 49 betätigt, um die Ausgleichswellen anzuhalten.

Die Kurbelwelle 16 weist in bekannter Weise ein Paar von außermittigen Massen 46 und 48 zum Massenausgleich der Kurbelwelle auf.

Diese gehören nicht zum Erfinderischen und sind hier lediglich der Vollständigkeit halber mitgezeichnet.

Die Masse des Schlittens und ein bestimmter Teil der Masse der Pleuelstangen 20 kann als sich hin- und herbewegende Masse angesehen werden, und die dadurch entwickelten Trägheitskräfte auf den Pressenrahmen werden durch die entgegengesetzt rotieren-, den Ausgleichsmasse!· 50 und 52 auf den Wellen 34 und 40 ausgeglichen. Vergl. den an sich bekannten Betrieb der Anordnung der Ausgleichsmassen von Fig. 1 entsprechend Fig. 2—5.

Die schematischen Veranschaulichungen von Fig. 2—5 zeigen die Ausgleichswellen und die Massen darauf und stellen auch den Schlitten der Presse dar, wobei Fig. 2 den Schlitten in einer Stellung der Kurbelwelle 90° vordem unteren Totpunkt i-.id die Ausgleichswellen 90° vor der oberen Stellung der Massen 50,52 darstellt und Fig. 3 den Schlitten sich aus seiner Stellung von Fig. 2 abwärts bewegend darstellt und die Ausgleichswellen 30° aus der Stellung von Fig. 2 verdreht. In Fig. 4 sind die Ausgleichswellen um 60° gedreht und der Schlitten ist noch weiter zum unteren Totpunkt vorwärtsbewegt. In Fig. 5 hat der Schlitten den unteren Totpunkt erreicht und die Ausgleichswellen sind um 90° aus deren Stellung von Fig. 2 verdreht.

Da sich die Seitenkomponenten der Massenkräfte der Ausgleichsmassen in bekannter Weise aufheben, ist einzusehen, daß die Trägheitskräfte des sich auf- und abbewegenden Teils der Pressenmasse zu allen Zeiten während des Pressenzyklus im wesentlichen ausgeglichen sind.

Der Spitzenwert der Trägheitskraft Fs durch die sich auf- und abbewegende Schlittenmasse samt Oberwerkzeug und anteiliger Pleuelmasse ist in erster Ordnung etwa:

Fs = Ms · Rs · ω² mit Ms = Gesamte hin- und

hergphende Ma^se Rs = Kurbelradius
ω = Winkelgeschwindig-

■-> keit der Kurbel

Diese Kraft variiert sinusförmig mit der Kurbelwellendrehung, wobei sie ihren Spitzen-Abwärtswert za dem Zeitpunkt erreicht, da der Schlitten an der untersten Stelle seines Hubes ist. Es sollte bemerkt werden,

M) daß diese Gleichung die sekundäre Trägheitskraft vernachlässigt und einen kleinen Fehler, der in Abhängigkeit steht von der Länge der Pleuelstange im Verhältnis zum Kurbelradius.

In einem praktischen Fall ist bei einer mechani-

; "> sehen Presse der Ausgleichsfehler infolge der sekundären Trägheitskraft klein genug, um vernachlässigt zu werden, wobei er bei typischen Pressen in der Größenordnung von etwa 2-5% liegt.

Hinzu kommen die Fehler infolge von Werkzeug-

j(i gewichten an dem Pressenschlittc, die nicht identisch gleich dem Betrag sind, für welcihren das Ausgleichssystem ausgebildet war. Dieser letztere Fehler wird so klein wie gewünscht gemacht durch Ausbilden des Ausgleichssystems der Presse für das schwerste er-

-'"> wartete Werkzeuggewicht und dann durch Hinzufügen ues notwendigen Gewichtes zu dem Schlitten in jedem Fall, so daß das Gewicht des verwendeten Werkzeuges plus dem hinzugefügten Gewicht immer gleich dem beabsichtigten Wert ist. In der Praxis wird

in der in einer Presse einer gegebenen Größe zu erwartende Fehler des Werkzeuggewichtes gewöhnlich nicht ausreichend sein, um die zusätzliche Komplizierung dieses Korrekturverfahrens zu rechtfertigen.

r» Wenn man nachträglich bei vorhandenen Exzenterpressenderen Gleichförmigkeitsgrad erhöhen bzw. deren dynamische Unwucht verringern will, geschieht das, indem ein Rahmen aufgesetzt wird, in dem sich die Ausgleichswellen mit den Ausgleichsmassen be-

4Ii finden und zusätzlich die Schalteranordnung vorhanden ist, die abschaltet, wenn die Unwucht zu groß wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Hochgeschwindigkeits-Exzenterpresse mit Ausgleich der dynamischen Ki-äfte des Antriebs ■> samt Werkzeug der Presse durch Ausgleichsmassen, gekennzeichnet

a) durch auf zwei synchron mit der Exzenterwelle (16) angetriebenen Nebenwellen (34, 40) sitzende Ausgleichsmassen (50, 52), wie in bei schnellaufenden Kurbeltrieben an sich bekannt, und

b) zwei winkelgleich mit der Exzenterwelle (16) bzw. einer der Nebenwellen umlaufende Rotoren von Schaltern (45, 44), die bei zu großen Unstimmigkeiten der beiden Winkelstellungen die Presse abschalten.

2. Presse nach Anspruch 1, mit einer Kupplungsbremsanordnung, gekennzeichnet durch eine die Auigjeichswellen bremsende Extra-Bremse (47, 49), deren Betätigung gleichzeitig mit der Kupplungsbremsanordnung erfolgt.

3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extra-Bremse (47, 49) eine auf einer Ausgleichswelle angeordnete Scheiben- r, bremse ist.