DE2500607C3 - Kurbelpressenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelpressenantrieb mit einer durch einen Schleppkurbelantrieb mit sich periodisch ändernder Umlaufgeschwindigkeit angetriebenen Welle. Die Erfindung bezieht sich auf den Pressenantrieb von mechanischen Metallbearbeitungspressen und zeichnet sich durch eine zweckentsprechende Geschwindigkeits- und Bewegungscharakteristik des Pressenstößels bzw. Pressenschlittens aus.

Die bekannten Kurbelpressen werden z. B. mit Kupplungen für zwei Geschwindigkeitsstufen versehen, die zur Erhöhung der Pressenleistung eine erhöhte Schlittengeschwindigkeit während der Leerhübe, d. h. beim Rückhub und beim Annäherungshub an das Werkstück zulassen. Solche Kupplungsvorrichtungen sind außerordentlich kostenaufwendig und verlangen auch einen hohen Aufwand für Wartung und Reparatur. Außerdem sind Steuereinrichtungen erforderlich, welche die Kupplungen bei jedem Pressenzyklus von der höheren Geschwindigkeitsstufe in die niedrigere Geschwindigkeitsstufe und umgekehrt umschalten. Der hohe Energieverbrauch vermindert sehr stark die Lebensdauer der Kupplungen.

Andere Kurbelpressen mit besonders angepaßter Bewegungscharakteristik verlangen dazu bisher besondere Hebelmechanismen, um während des Arbeitshubes mit einer niedrigeren, im übrigen aber hohen Schlitten-'j geschwindigkeit arbeiten zu können. Falls hohe Beschleunigungen in oder in Nähe der oberen Totpunktlage des Schlittens auftreten, ergeben sich auch hier an den Kupplungs- und Bremskomponenten des Pressenantriebes starke Belastungskräfte, weiche

ίο die Lebensdauer dieser Komponenten herabsetzen. Außerdem weisen die für den Langsamgang verwendeten Hebelsysteme häufig Hebelelemente auf, die bei in der unteren Totpunktlage befindlichem Schlitten auf Biegung beansprucht werden, wodurch die Stabilität und Steifigkeit des Pressengerüstes vermindert wird.

Schließlich sind zum selben Zweck, d.h. für eine günstige Bewegungscharakteristik des Pressenschlittens auch Kurbelpressen bekannt, bei welchen die Schubkurbel über einen Schleppkurbeltrieb oder eine Hilfskurbel angetrieben wird (vgl. Zeitschrift »Der Maschinenbau«, 19 (1970), Heft 1, Seite 6, und DE-PS 6 15 611). Auch ist es in diesem Zusammenhang schon bekanntgeworden, Antriebe für eine Exzenter- oder Kurbelpresse mit einem Oberlagerungstrieb unter Verwendung eines Planetengetriebes auszurüsten (DE-AS 15 77 225 und DE-AS 17 52 915).

Um bei den bekannten Pressen bei der Ruckhub- und Annäherungsbewegung des Pressenschlittens hinreichend Zeit für bestimmte Arbeitsvorgänge, wie vor allem für die Werkstückbeschickung und den Werkstückaustrag zur Verfügung zu haben, muß im allgemeinen mit sehr großen Gesamthüben gearbeitet werden, was zwangsläufig zu großen Abmessungen der Presse und damit auch zu hohen Fertigungskosten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pressenantrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Wahrung oder Verbesserung der vorgenannten Betriebseigenschaften des Pressenantriebes eine ausgeprägte Verzögerung in der Schlittenbewegung im oberen Totpunktbereich erzielt wird, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, den im Hinblick auf die Pressenbedienung, wie insbesondere den Werkstückaustrag und die Werkstückbeschickung erforderlichen Gesamthub des Schlittens herabzusetzen. Dies soll auch bei einer Kurbelpresse mit zwei einander parallel liegenden Kurbelwellen und bei einer Presse erreicht werden, deren Kurbelwelle an ihren beiden Enden über Zahnräder angetrieben ist.

Die erfindungsgemäße Presse ist dadurch gekenn-

zeichnet, daß die durch den Schleppkurbelantrieb angetriebene Welle die Kurbelwelle über eine Zahnradübersetzung größer 1 antreibt.

Bei dieser Gestaltung des Kurbelpressenantriebes ergibt sich eine ausgeprägte Verzögerung der Schlitten bewegung im Bereich der oberen Totpunktlage, die zur Erhöhung der Lebensdauer der Kupplungs- und Bremsvorrichtungen führt, da deren Betriebsbeanspruchungen herabgesetzt werden. Von Bedeutung ist vor allem, daß sich aufgrund dieser Schlittenverzögerung im oberen Totpunktbereich eine Verlängerung der Zeitspanne ergibt, die zwischen den einzelnen Pressenhüben für das Einführen der Werkstücke und für den Werkstückaustrag zur Verfügung steht, ohne daß hierfür der Pressenhub selbst erhöht zu werden braucht.

Dies führt wiederum zu einer Verminderung der Abmessungen der Presse und demzufolge auch zur Senkung der Fertigungskosten der Presse. Zugleich läßt sich eine äußerst günstige Betriebscharakteristik des

Kurbelpressenantriebes auch insofern erreichen, als mit einer erhöhten Schlittenannäherungsgeschwindigkeit zwischen der oberen Totpunktlage und dem Beginn des Arbeitshubes und ebenso auch mit einer hohen Rückhubgeschwindigkeit gearbeitet weiden kann, während die Schlittengeschwindigkeit über den eigentlichen Arbeitshub in der gewünschten Weise vergleichsweise genng ist Die hohe Schlittenannäherungs- und Rückhubgeschwindigkeit führt im Zusammenwirken mit dem insgesamt verminderten Schlittenhub und der Schlittenverzögerang im Bereich der oberen Totpunktlage zu einer erhöhten Pressenleistung.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Pressenantriebes besteht darin, daß aufgrund der dem Schleppkurbelantrieb zugeordneten Zahnradübersetzung dem Schlitten bzw. Pressenstößel spezielle Bewegungscharakteristiken erteilt werden können. Ist die Übersetzung eine ganze Zahl, z. B. 2 oder 3, so erhält man einen einzyklischen Pressenantrieb. Wenn beispielsweise die Übersetzung 3 beträgt, so ergeben sich bei jeder einzelnen Schlittenkurbelumdrehung drei Geschwindigkeitsänderungen. Andererseits kann die Übersetzung erfindungsgemäß aber auch eine nicht ganzzahlige Zahl sein, wie dies z. B. bei einem Zahnradübersetzungsverhältnis von 3 :2 der Fall ist Bei einem solchen Übersetzungsverhältnis wird ein mehrzyklischer Pressenantrieb erhalten, bei welchem bei aufeinanderfolgenden Hüben unterschiedliche Bewegungscharakteristiken des Schlittens erhalten werden. Die in dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis, z. B. 3 :2, letztgenannte Zahl gibt die Anzahl der unterschiedlichen Hübe des Schlittens während eines vollständigen mehrhubigen Arbeitszyklus wieder, während die erstgenannte Verhältniszahl die Anzahl der »modulierten« Geschwindigkeitsänderungen des Schlittens während desselben Arbeitszyklus angibt Dies bedeutet, daß sich der Schlitten bei dem Übersetzungsverhältnis von 3 :2 jeweils über zwei Hübe mit entsprechender Bewegungscharakteristik bewegt, wobei während dieser beiden Hübe drei Zyklen der Geschwindigkeitsänderung am Schlitten auftreten. Die für den mehrzyklischen Pressenbetrieb geeigneten Übersetzungsverhältnisse ermöglichen es, die Presse se. herzurichten, daß sie an einem einzigen Werkstück od. dgl. mehrere spezielle Arbeitsvorgänge, wie Formgebungsvorgänge od. dgl., verrichten kann. Wird eine solche mehrzyklische Presss mit einem Mehrfach-Werkzeugsatz ausgestattet, so kann sie die gewünschten unterschiedlichen Verformungsvorgänge an dem Werkstück durchführen, da die Schlittengeschwindigkeit bei jedem Schlittenhub sich ändert. Hierbei kann das Werkstück zwischen zwei Schlittenhüben innerhalb ein und derselben Presse von einem Werkzeug zu einem anderen Werkzeug überführt werden. Die Übersetzungsverhältnisse bei mehrzyklischem Pressenbetrieb weisen ebenfalls die vorgenannten Vorteile der verzögerten Schlitten-Abwärtsbewegung während des Arbeitshubes und der verzögerten Hubbewegung im oberen Totpunktbereich auf.

Bei der erfindungsgemäßen Presse kann die volle Pressenlast von dem Schlitten-Kurbeltrieb aufgenommen werden, während der Schleppkurbeltrieb an einer Welle angeordnet ist, die mit einer gegenüber der Schlittenkurbel höheren Umlaufgeschwindigkeit rotiert. Infolgedessen ist das an dem Hebelsegment des Schleppkurbeltriebes wirkende Drehmoment im Verhältnis der jeweiligen Getriebeübersetzung geringer, was sich vorteilhaft auf die Lebensdauer des Pressenantriebes und seiner Einzelteile auswirkt. Eine Verminderung der Schwingungs- und Erschütterungskräfte wird dadurch erreicht, daß anstelle von schwingend arbeitenden Antriebs- und Getriebeteilen möglichst weitgehend rotierende Antriebs- und Getriebeteile verwendet werden.

Insgesamt wird somit erfindungsgemäß ein verbesserter Pressenantrieb geschaffen, mit welchem sich der Pressenschlitten bzw. -stößel mit unterschiedlichen Bewegungscharakteristiken so antreiben läßt daß die

to genannte Aufgabe gut gelöst wird. Dabei kann der Kurbelpressenantrieb auch mit zwei einander parallelen Kurbel- oder Exzenterwellen versehen sein. In diesem Fall sind zwei von dem gemeinsamen Schleppkurbelantrieb durch dessen Zahnrad angetriebene, jeweils mit einer Pleuelstange gekoppelte Zahnräder der einander parallelen Weilen vorhanden. In weiterer Ausgestaltung kann der Kurbelpressenantrieb auch mit einer Kurbelwelle versehen werden, die von einer Vorgelegewelle an ihren beiden Enden durch Zahnräder angetrieben wird.

In diesem Fall wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die Vorgelegewelle die Welle des Schleppkurbeltriebes ist welcher in der Mitte der Welle angreift und seinerseits über zwei in symmetrischer Anordnung zueinander stehende Zahnradvorgelege angetrieben ist

Es empfiehlt sich, den erfindungsgemäßen Kurbelpressenantrieb so auszulegen, daß sich der mit der Pleuelstange gekoppelte Kurbelarm um einen Phasenwinkel von 10° hinter der unteren Totpunktlage befindet wenn der Kurbelarm des Schleppkurbelantriebes eine Position hat in der er parallel zum Schlittenweg verläuft Der genannte Phasenwinkel bestimmt die Schlittengeschwindigkeit über den Arbeitshub, so daß sich über diesen Phasenwinkel auch die Kontaktzeit zwischen dem Pressenwerkzeug und dem Werkstück bei einem vorgegebenen Arbeitshub einstellen läßt Für die meisten Anwendungsfälle ist ein Phasenwinkel von 10° zweckmäßig. Dies gilt sowohl für den einzyklischen Pressenbetrieb als auch für den vorgenannten mehrzyklischen Pressenbetrieb. Im letztgenannten Fall bestimmt der Phasenwinkel von 10° nur jeweils die Kontaktzeit des einen Arbeitszyklus. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 3 :2 wird beispielsweise jeder zweite Arbeitszyklus des Schlittens durch den 10° - Phasenwinkel bestimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 schematisch einen Kurbelpressenantrieb gemaß der Erfindung,

F i g. 2 und 3 Diagramme zur Darstellung der Betriebscharakteristik des Kurbelpressenantriebes gemäß F i g. 1 bei einer Übersetzung von 3,
Fig.4 ein Diagramm, aus welchem sich das Verhältnis zwischen Schlittenhub und Kurbelumdrehung des erfindungsgemäßen Kurbelpressenantriebes ergibt,

Fig.5 den Kurbelpressenantrieb gemäß Fig. 1 in anderer Winkelstellung,

F i g. 6 eine grafische Darstellung, aus der sich das Verhältnis zwischen dem Schlittenhub und dem Kurbelwinkel des Pressenantriebes bei einem Übersetzungsverhältnis von 3 : 2 ergibt,
F i g. 7 eine Ausgestaltung des Kurbelpressenantriebes gemäß der Erfindung in Draufsicht, teilweise im Schnitt,

Fig.8 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 8-8 der Fig.7,

Fig.9 den Kurbelpressenantrieb gemäß den Fig.7 und 8 in einer Ansicht in Richtung der Pfeile 9-9 der F i g. 7,

Fig. 10 schematisch im Schnitt einen weiteren Kurbelpressenantrieb gemäß der Erfindung, der vor allem für Warmschmiedepressen geeignet ist,

Fig. 11 eine Schnittdarstellung nach Linie 11-11 der Fig. 10.

Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Stößel oder Schlitten 10, der in bekannter Weise im Pressengestell lineare Hubbewegungen zwischen einer oberen Totpunktlage und einer unteren Totpunktlage ausführen kann. Die Hubbewegung wird dem Schlitten 10 vom Kurbeltrieb 12 erteilt, dessen Kurbelarm 14 an dem einen Ende um eine Drehachse 16 drehbar am Pressengestell angeschlossen ist, während sein anderes Ende über ein Gelenk 20 mit einer Pleuelstange 18 verbunden ist, die ihrerseits am anderen Ende über ein Gelenk 22 am Schlitten 10 angeschlossen ist.

Der Antriebsmechanismus umfaßt ferner einen Schleppkurbeltrieb, gebildet aus den beiden Kurbelarmen 28 und 32. deren Achsen 30 und 34 gegeneinander versetzt sind und deren freie Enden über Gelenke 38 und 40 durch eine Koppel 36 verbunden sind. Der Kurbelarm 28 wird angetrieben, während der Kurbelarm 32 als Abtrieb über eine Zahnradübersetzung mit dem Kurbeltrieb 12 getrieblich verbunden ist. Der Kurbelarm 32 ist mit einem Zahnrad 42 der Zahnradübersetzung drehfest verbunden und steht mit einem Zahnrad 24 der Zahnradübersetzung im Eingriff. Das Zahnrad 24 ist mit der Achse 16 des Kurbeltriebes 12 drehfest verbunden.

Der Kurbelarm 28 des Schleppkurbeltriebes 26 wird mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben, wobei aufgrund der mechanischen Verhältnisse zwischen Kurbelarm 28, Koppel 36 und Kurbelarm 32 letzterer zusammen mit dem Zahnrad 42 mit einer periodisch schwankenden Drehgeschwindigkeit gedreht wird. Damit sich die beiden Kurbelarme 28 und 32 kontinuierlich frei drehen können, sollten die folgenden Bedingungen hinsichtlich der relativen Längenabmessungen zwischen den Kurbelarmen und den Hebeln erfüllt sein:

Der Abstand zwischen den Gelenkachsen 30 und 34 sollte kleiner sein als die Länge jedes einzelnen Kurbelarmes 28 und 32 und der Koppel 36. Außerdem sollte die Summe der Längen der Koppel 36 und des Kurbelarmes 32 größer sein als die Summe der Länge des Kurbelarmes 28 und des Abstandes zwischen den Achsen 30 und 34. Die Differenz zwischen der Länge des Kurbelarmes 32 und dem Abstand der Achsen 30 und 34 sollte andererseits größer sein als die Differenz zwischen den Längenabmessungen des Kurbelarmes 28 und der Koppel 36.

Im folgenden wird der Antriebsmechanismus für eine Obersetzung der Zahnradübersetzung 42, 24 von 3 näher erläutert. Bei dieser Obersetzung ergibt sich ein einzyklischer Pressenbetrieb. Der mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetriebene Kurbelarm 28 treibt das Zahnrad 42 über den Schleppkurbeltrieb mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit an. F i g. 2 zeigt, daß bei jeder vollständigen Umdrehung des Kurbelarmes 28 die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades 42 zwischen einem Wert, der erheblich höher liegt als die Winkelgeschwindigkeit des Kurbelarmes 28, und einem Wert, der erheblich tiefer liegt als die Winkelgeschwindigkeit dieses Kurbelarmes 28, schwankt Da die Zahnräder 42 und 24 eine Obersetzung von 3 aufweisen.

führen das Zahnrad 24 und der Kurbelarm 14 bei jeweils drei Umdrehungen der Kurbelarme 28 und 32 und des Zahnrades 42 nur eine einzige Umdrehung aus. Dies ergibt den einzyklischen Pressenbetrieb, bei welchem der Schlitten 10 bei drei Umdrehungen des Schleppkurbeltriebes und des Zahnrades 42 einen Arbeitszyklus mit einem einzigen Schlittenhub ausführt. Das Zahnrad 24 und damit der Kurbelarm 14 werden von dem Zahnrad 42 rr.it der veränderlichen Winkelgeschwindigkeit angetrieben. 1 lierbei bewirken die drei Phasen der Geschwindigkeitsänderung des Zahnrades 42 während drei Umdrehungen desselben drei Phasen einer Winkelgeschwindigkeitsänderung des Zahnrades 24 bei jeder Einzelumdrehung des letzteren, wie F i g. 2 zeigt.

Infolgedessen drehen sich der Kurbelarm 14 und das Zahnrad 24 bei jeder Einzelumdrehung mit veränderlicher Drehgeschwindigkeit, so daß bei jedem einzelnen Schlittenhub über die Pleuelstange 18 drei sich ändernde Bewegungscharakteristiken auf den Schlitten 10 übertragen werden.

Die Bewegungscharakteristik des Schlittens ergibt sich aus der Skizze gemäß der F i g. 3, in welcher die voll ausgezogene Kurve das Verhältnis zwischen der Schlittenbewegung und der Schlitten-Kurbeldrehung für den Fall wiedergibt, daß die Schlittenkurbel mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, während die gestrichelte Kurve die Bewegungscharakteristik des Schlittens für den in F i g. 1 dargestellten Antriebsmechanismus bei der gewählten Übersetzung von 3 zeigt. Es ist erkennbar, daß bei dem Kurbelpressenantrieb nach F i g. 1 bei der Anfangsdrehung der Schlittenkurbel 14 über einen Winkel von etwa 30 bis 40° der Schlitten 10 im Bereich seiner oberen Totpunktlage verbleibt, während er nach der voll ausgezogenen Kurve bereits über diesen Winkelbereich eine deutliche Abwärtsbewegung ausführt Bei der anschließenden Weiterdrehung der Schlittenkurbel um etwa 50 bis 60° bewegt sich dann der Schlitten bei dem Kurbelpressenantrieb nach F i g. 1 mit einer gegenüber

«o dem voll ausgezogenen Kurvenverlauf erheblich größeren Schlittengeschwindigkeit nach unten. Bei einer Drehung der Schlittenkurbel um etwa 90° beginnt dann der Schlitten seinen Arbeitshub. Von dieser Stellung bewegt sich der Schlitten mit annähernd gleichförmiger, jedoch verminderter Schlittengeschwindigkeit nach unten. Zwischen der 180°-Drehstellung und der 360°-Drehstellung der Schlittenkurbel vollzieht sich dann die gegenläufige Hubbewegung des Schlittens. Hierbei führt der Schlitten bis etwa 270° der Kurbel bei dem Pressenantrieb nach F i g. 1 eine etwa gleichförmige verzögerte Aufwärtsbewegung aus, die dann im Kurbelwinkelbereich von 270 bis etwa 330° in eine rasch ansteigende Schlittenbewegung übergeht. Anschließend wird die Schlittenbewegung im Bereich der oberen Totpunktlage bis zur Kurbel-Winkelstellung von 360° wieder stark verzögert Die Gegenüberstellung zeigt, daß der erfindungsgemäße Kurbelpressenantrieb im Vergleich zu dem herkömmlichen Kurbelantrieb zu einem stark unterschiedlichen Bewegungsablauf des Schlittens während jeder Kurbelumdrehung führt, wobei sich bei ersterem im Bereich der oberen Totpunktlage des Schlittens eine deutliche Verzögerung in der Hubbewegung des Schlittens ergibt

Fig.4 zeigt in einer grafischen Darstellung die Abhängigkeit zwischen der Schlittenbewegung und der Kurbelumdrehung für einen Kurbelpressenantrieb nach Fig. 1, bei welchem für die Antriebs- und Getriebeelemente folgende Abmessungen gewählt wurden:

Kurbelarm 28: 404,2 mm

Koppel 36: 490 mm

Kurbelarm 32: 232.7 mm

Abstand der Achsen 30/34: 79,6 mm

Kurbelarm 14: 196 mm

Pleuelstange 18: 2205 mm

Übersetzungsverhältnis der
Zahnräder 24/42: 3 : 1

Die grafische Darstellung der Fig.4 ist eine Aufzeichnung, weiche aus einer Computer-Analyse der kinematischen Bewegungsabläufe des in F i g. 1 dargestellten Kurbelpressenantriebes bei den vorgenannten Abmessungen der Getriebeteile erhalten wurde. Dabei wurde der dem Teil 28 entsprechende eingangsseitige Kurbelarm mit einer Geschwindigkeit von 84 U/min angetrieben, wobei der Schlitten achtundzwanzig Hübe je Minute ausführte. Der Gesamthub der Presse betrug 392 mm bei einem Arbeitshub von etwa 98 mm. Die Winkelstellung der Kurbel 14, von der aus in F i g. 4 die Gradzählung beginnt, ist in F i g. 5 durch die gestrichelt angedeutete 0° -Drehstellung der Kurbel angegeben, die um einen Drehwinkel von 255° vor der unteren Totpunktlage der Kurbel liegt.

Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß die Drehachsen der Kurbelarme 28, 32 und 14 auf einer gemeinsamen Geraden liegen, welche die Gelenkachse 22 des Anschlußgelenkes zwischen Schlitten 10 und Pleuelstange 18 schneidet Es ist nicht erforderlich, daß die Gelenkachsen 30, 34 und 16 auf einer Geraden liegen. Von Bedeutung für das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist aber, daß sich der Kurbelarm 14 um einen Phasenwinkel von 10° hinter der unteren Totpunktlage befindet, wenn der Kurbelarm 32 eine Position hat, in der er parallel zum Schlittenweg verläuft. Diese Verhältnisse sind in F i g. 5 dargestellt. Der Schlittengeschwindigkeit über den Arbeitshub ist abhängig von dem genannten Phasenwinkel. Es ist demzufolge möglich, die Kontaktzeit zwischen dem Pressenwerkzeug und dem Werkstück bei einem vorgegebenen Arbeitshub zu verändern. Ein Phasenwinkel von 10° entspricht der für die Praxis bevorzugten Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird mit einem Getriebeübersetzungsverhältnis gearbeitet, welches ganzzahlig größer als 1 ist Wie erwähnt, ergibt dies einen einzyklischen Pressenbetrieb. In der grafischen Darstellung nach F i g. 6 ist die Abhängigkeit zwischen der Schlittenbewegung und der Kurbelstellung für einen Kurbelpressenantrieb nach F i g. 1 wiedergegeben, bei welchem das Übersetzungsyerhältnis von 3 :2 gewählt ist Bei einem solchen Übersetzungsverhältnis ergibt sich ein mehrzyklischer Pressenbetrieb, bei welchem während ein und derselben Gesamt-Arbeitsperiode dem Schlitten unterschiedliche Schlittenvorschübe mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsänderungen erteilt werden. Bei dem Obersetzungsverhältnis von 3:2 ergeben sich zwei vollständige Schlittenhübe mit jeweils unterschiedlichen Schlittenwegen pro Zeit, wobei dem Schlitten bei jedem Schlittenhub drei zyklische Geschwindigkeitsänderungen erteilt werden. Die grafische Darstellung nach Fig.6 beruht auf einer Computerauswertung der kinematischen Bewegungsabläufe der Presse, die mit einem Kurbelpressenantrieb der erfindungsgemäßen Art unter Zugrundelegung der vorstehend im Zusammenhang mit Fig.4 genannten Abmessungen der Getriebeteile ausgerüstet ist Es ist erkennbar, daß der Kurbelarm 28 und das Zahnrad 42 bei dem gewählten Übersetzungsverhältnis von 3 : 2 bei jeweils zwei vollen Umdrehungen des Zahnrades 24 und des Kurbelarmes 14 drei Umdrehungen ausführen. Der Kurbelarm 28 wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 U/min angetrieben, wobei dem Schlitten zwanzig Hübe je Minute erteilt wurden. Aus F i g. 6 ist im übrigen zu erkennen, daß sich der Schlitten bei dem ersten Schlittenhub mit einer annähernd gleichförmigen Schlittengeschwindigkeit bis in seine untere Totpunktlage bewegt und dann eine rasche Aufwärtsbewegung zu seiner oberen Totpunktlage hin ausführt. Dabei ergibt sich auch hier eine Verzögerung der Schhttenbewegung im Bereich der oberen Totpunktlage. Bei dem zweiten Schlittenhub bewegt sich dagegen der Schlitten mit erhöhter Geschwindigkeit von seiner oberen Totpunktlage zu seiner unteren Totpunktlage, wobei er mit verhältnismäßig kleiner Geschwindigkeit durch die untere Totpunktlage hindurchläuft und sich dann rasch zu seiner oberen Totpunktlage zurückbewegt. Diese unterschiedlichen Geschwindigkeitscharakteristiken des Schlittens ermöglichen die Verwendung der Presse für solche Anwendungsfälle, bei weichen jeweils an ein und demselben Werkstück mehrere spezielle Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden.

In F i g. 7 bis 9 ist ein typischer Kurbelpressenantrieb der erfindungsgemäßen Bauart bei einer Übersetzung von 3 dargestellt. Der Antriebsmechanismus ist hier in dem oberen Rahmenteil 52 des Pressengestells 50 untergebracht. In dem unteren Rahmenteil 54 des Pressengestells ist der Schlitten 56 gegenüber dem Werkstücktisch 57 der Presse in Vertikalrichtung hubbeweglich geführt

Die Hubbewegung wird dem Schlitten 56 von den beiden Pleuelstangen 58 erteilt, deren untere Enden über Gelenkbolzen 60 am Schlitten angelenkt sind. Die oberen Enden der beiden Pleuelstangen 58 sind jeweils über einen Exzenter 66 mit einem Zahnrad 62 gelenkig verbunden. Die beiden Zahnräder 62 sind von gleicher Abmessung; sie sind um je eine Achse 64 drehbar im Pressengestell gelagert. Die Anschlußgelenke der Pleuelstangen 58 an ihrem Zahnrad 62 liegen exzentrisch zu der Achse 64. Die Achsen 68 der Exzenter 66 drehen sich um die Drehachse 64 des zugehörigen Zahnrades. Bei Drehung des Zahnrades 62 um die Achse 64 wird somit der zugeordnete Exzenter 66 um seine Achse 68 gedreht wodurch den Pleuelstangen 58 und damit dem Schlitten 56 die Hubbewegung erteilt wird. Die Drehung der Zahnräder 62 erfolgt über ein Zahnrad 70 des gemeinsamen Schleppkurbelantriebes sowie ein Zwischenzahnrad 72. Das Zahnrad 70 steht im Eingriff mit dem einen der beiden Zahnräder 62 und dem Zwischenzahnrad 72, welches seinerseits mit dem anderen Zahnrad 62 kämmt Die beiden Zahnräder 62 der Zahnradfibersetzung werden somit von dem Zahnrad 70 mit derselben Drehgeschwindigkeit angetrieben.

Der Schleppkurbelantrieb umfaßt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 7 bis 9 das Zahnrad 70, welches dem Zahnrad 42 der F i g. 1 entspricht In dem Pressengestell ist ein hülsenförmiges Lagerglied 76 angeordnet durch welches die Welle 78 des Zahnrades 70 hindurchfaßt Das dem Zahnrad 70 gegenüberliegende Ende der Welle 78 ist in der Öffnung eines Kurbelgliedes 80 befestigt welches dem Kurbelarm 32 der F i g. 1 entspricht Das Kurbelglied 80 dreht sich demgemäß um die Achse 74, wobei es das Zahnrad 70 antreibt Das im Abstand von dem Zahnrad 70 liegende Ende des Lagergliedes 76 weist eine zylindrische

Lagerfläche 82 auf, auf der ein mit einer Außenverzahnung versehenes Zahnrad 84 drehbar gelagert ist. Die zylindrische Lagerfläche für das Zahnrad 84· ist exzentrisch zu der Achse 74 des Zahnrades 70 angeordnet. Das Zahnrad 84 dreht sich daher um eine feststehende, exzentrische Achse 86. Es wird von einem Antriebsritzel 88 angetrieben, welches in dem Pressengestell gelagert und mit dem Antrieb verbunden ist, so daß über das Ritzel 88 das Zahnrad 84 mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben wird. Eine aus einem Gelenkhebel bestehende Koppel 90 ist mit ihrem einen Ende über einen Gelenkbolzen 92 mit dem Zahnrad 84 verbunden, während ihr anderes Ende mittels eines Gelenkbolzens 94 am äußeren Ende des Kurbelgliedes 80 angelenkt ist. Die Achsen der Gelenkbolzen 92 und 94 entsprechen den Gelenkachsen 38 und 40 in F i g. 1.

Es ist zu erkennen, daß das mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetriebene Ritzel 88 dem Zahnrad 84 eine konstante Drehgeschwindigkeit um die Achse 86 erteilt Der radiale Abstand am Zahnrad 84 von der Achse 86 zu dem Gelenkbolzen 92 bildet einen Kurbelarm, welcher dem Kurbelarm 28 in F i g. 1 entspricht Die konstante Drehbewegung des Zahnrades 84 wird über die Koppel 90 und den Kurbelarm 80 auf die Getriebewelle 78 übertragen, die sich hierbei um ihre Achse 74 dreht Die Einschaltung des Kurbelarmes und der Koppel führt somit zu einer Drehung des Zahnrades 70 mit veränderlicher Drehgeschwindigkeit, die au! die Zahnräder 62 der Schlittenkurbel übertragen wird.

Der erfindungsgemäße Kurbelpressenantrieb mit zwischen Schleppkurbeltrieb und Schlittenkurbel angeordneter Zahnradübersetzung ermöglicht nach Vorstehendem somit verschiedene Bewegungscharakteristiken für die Schlittenbewegung, die vor allem auch für das Warmschmieden von Metallwerkstücken vorteilhaft sind. Beim Arbeitshub herkömmlicher Kurbelpressen stößt hier das Werkzeug mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück, worauf es seine Geschwindigkeit allmählich vermindert bis das Werkzeug die untere Totpunktlage seines Hubes erreicht. Beim anschließenden Rückhub bewegt sich dann das Werkzeug mit zunehmender Hubgeschwindigkeit zur oberen Totpunktlage zurück. Bei bestimmten Schmiedeprozessen, wie z. B. beim Schmieden oder Warmverformen von Geschossen für Munition u. dgl., ist weder eine hohe Werkzeug-Auftreffgeschwindigkeit noch eine allmähliche Geschwindigkeitsabnahme und ein allmählicher Geschwindigkeitsanstieg während des Arbeitshubes erforderlich. Der erfindungsgemäße Kurbelpressenantrieb führt hier durch Umkehr der vorgenannten Arbeitscharakteristik des Werkzeuges zu erheblichen Verbesserunger, da aufgrund der Verminderung der Kontaktgeschwindigkeit die Werkzeug-Aufschlagkraft vermindert und aufgrund der Erhöhung der Werkzeuggeschwindigkeit während des Arbeitshubes die Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück herabgesetzt wird

In Fig. 10 und 11 ist schematisch ein weiterer Kurbelpressenantrieb gemäß der Erfindung dargestellt der sich mit besonderem Vorteil für Warmschmiedepressen verwenden läßt Bei dieser Ausführungsform des Kurbelpressenantriebes werden die exzentrisch belasteten auskragenden Bolzen vermieden, welche bei den herkömmlichen Hebel- und Lenkerführungen vorgesehen werden müssen. Infolgedessen sind bei diesem Pressenantrieb die Bobcn- und Lagerbelastungen nicht größer als die Beanspruchungen an den anderen Teilen des Gesamtantriebes.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 und 11 ist der Pressenantrieb gegenüber der Bezugsebene P-P symmetrisch angeordnet Er weist eine Kurbelwelle 104 auf, die in den Rahmenteilen 100 und 102 um eine Achse 106 drehbar gelagert ist, welche der Achse 16 in F i g. 1 entspricht. Die Kurbelwelle 104 weist gekröpfte Kurbelzapfen 108 für den Gelenkanschluß von zwei Pleuelstangen 18 (Fig. 1) auf. Die äußeren Enden der

ίο Kurbelwelle sind durch Wellenöffnungen der Rahmenteile 100 und 102 nach außen herausgeführt und tragen hier Zahnräder 110, die mit der Kurbelwelle drehfest verbunden sind. Die Zahnräder 110 entsprechen den Zahnrädern 24 in Fig. 1. In den Rahmenteilen 100 und 102 sind in axialer Ausrichtung Hohlwellenlagerteile 112 drehfest angeordnet, die mit axial fluchtenden Lageröffnungen für eine Zahnradwelle 114 versehen sind. Auf den beiden Enden dieser Welle sitzen Zahnräder 116, die mit den Zahnrädern 110 der Kurbelwelle im Eingriff stehen und die den Zahnrädern 42 der F i g. 1 entsprechen. Die Achse 118 der Welle 114 ist zu der Achse 120 der Lagerteile 112 exzentrisch angeordnet. Die Achse 118 entspricht der Achse 34 und die Achse 120 der Achse 30 der F ig. 1.

Auf den inneren Enden der Hohlwellenlagerteile 112 sind einander entsprechende Getrieberäder 122 um die Achse 120 drehbar gelagert. Die Getrieberäder 122 weisen fluchtende ÖHnungen auf, in welchen Bolzenenden 124 drehba^r prlagert sind, welche zu beiden Seiten eines zwischen den Getrieberädern 122 angeordneten Koppelhebels oder Gelenkgliedes 126 vorspringen. Die Achse 128 der Bolzenenden 124 entspricht der Achse 38 in Fig. 1. Die Welle 114 weist mittig einen drehfest angeordneten, radial vorspringenden Arm 130 auf, dessen äußeres Ende über einen Gelenkbolzen 132 mit der Koppel 126 verbunden ist. Der Gelenkbolzen 132 durchgreift den Arm 130 und faßt in Bolzenöffnungen von Gabelstücken 134 der Koppel 126 ein. Mit 136 ist die Achse des Bolzens 132 bezeichnet. Die Koppel 126 entspricht der Koppel 36 der Fig. 1, während die Bolzenachsen 128 und 136 den Achsen 38 und 40 in F i g. 1 entsprechen.

Es ist erkennbar, daß bei Drehung der Getrieberäder 122 um die Achse 120 mit konstanter Drehgeschwindig-

«5 keit das aus der Koppel 126 bestehende Schwenkglied den Arm 130 und damit die Zahnräder 116 mit veränderlicher Drehgeschwindigkeit um die Achse 118 dreht, so daß auch die Zahnräder 110 mit veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Bei einem Über-Setzungsverhältnis der Zahnräder 116,110 von 3 führen die Zahnräder UO bei drei Umdrehungen des eingangsseitigen Schleppkurbeltriebes eine volle Umdrehung aus.

Die Welle 114 des Schleppkurbeltriebes ist eine Vorgelegewelle. Der in der Mitte der Welle 114 angreifende Schleppkurbeltrieb wird seinerseits über zwei in symmetrischer Anordnung zueinander stehende Zahnradvorgelege angetrieben, welche Zahnräder 138, 142 und 144 umfassen. Die Getrieberäder 122 werden von den Zahnrädern 138 angetrieben, die auf einer gemeinsamen Welle 140 des Pressengestells sitzen. Zwischen den Zahnrädern 138 und den Rahmenteilen 100 und 102 des Pressengestells sitzt auf der Welle 140 jeweils ein Zahnrad 142, welches mit der Welle drehschlüssig verbunden ist Eingangsseitig weisen die beiden Zahnradvorgelege jeweils das Antriebsritzel 144 auf, welches auf einer Welle 146 sitzt, die auf ihrem einen Ende eine Schwungrad- und Kupplungsvorrich-

tung 148 aufweist, über welche sie in bekannter Weise von einem Motor angetrieben wird. Auf dem anderen Ende der Welle 146 sitzt eine Bremsvorrichtung 150.

Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung des Kurbelpressenantriebes hat u. a. den Vorteil, daß die Einzelteile des Antriebes und des Getriebes zwischen Kurbelwelle und Antriebseingang an der Welle 140 und den Zahnrädern 138 belastungsmäßig ausgeglichen sind. Aus Fig. 10 ist zu erkennen, daß die Kräfte und

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Beanspruchungen der verschiedenen Antriebs- und Getriebefette entlang des Antriebszuges auf die beiderseits der Mittelebene P-P symmetrisch angeordneten Teile aufgeteilt v/erden, wobei die Beanspruchungen an dem Bolzen 132 durch die Arme 134 der Koppel £26 kräftemäßig ausgeglichen sind. Die Kräfte am Bolzen i32 werden über die Koppel 126 gleichmäßig auf die Bolzenenden 124 und die Getrieberäder 122 aufgeteilt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kurbelpressenantrieb mit einer durch einen Schleppkurbelantrieb mit sich periodisch ändernder Umlaufgeschwindigkeit angetriebenen Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (34, 78, 114) die Kurbelwelle (16, 64, 106) über eine Zahnradübersetzung (42, 24; 70, 72, 62; 116, 110) größer 1 antreibt

2. Kurbelpressenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Obersetzung der Zahnradübersetzung (24,42; 70,72,62; 116,110} 3 beträgt

3. Kurbelpressenantrieb nach Anspruch !,gekennzeichnet durch ein Zahnradübersetzungsverhältnis ζ. B. 3:2 oder ein anderes nicht ganzzahliges Verhältnis (mehrzyklischer Pressenantrieb).

4. Kurbelpressenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mit der Pleuelstange (18) gekoppelte Kurbelarm (14) um einen Phasenwinkel von 10" hinter der unteren Totpunktlage befindet, wenn der Kurbelarm (32) des Schleppkurbelantriebes eine Position hat, in der er parallel zum Schlittenweg verläuft.

5. Kurbelpressenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit zwei einander parallelen Kurbel- oder Exzenterwellen, gekennzeichnet durch zwei von dem gemeinsamen Schleppkurbelantrieb (80,84,90) durch dessen Zahnrad (70) angetriebene, jeweils mit einer Pleuelstange (58) gekoppelte Zahnräder (62) der einander parallelen Wellen (64).

6. Kurbelpressenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Kurbel welle, die von einer Vorgelegewelle an ihren beiden Enden durch Zahnräder angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle die Welle (114) des Schleppkurbeltriebes ist, welcher in der Mitte der Welle (114) angreift und seinerseits über zwei in symmetrischer Anordnung zueinander stehende Zahnradvorgelege (138,142,144) angetrieben ist.