DE2632593A1

DE2632593A1 - Dreidimensionale vorschubvorrichtung fuer eine stufenpresse

Info

Publication number: DE2632593A1
Application number: DE19762632593
Authority: DE
Inventors: Shozo Imanishi; Naonori Taniguchi
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 1975-07-22
Filing date: 1976-07-20
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2318731B1; JPS5222182A; GB1530585A; DE2632593C2; US4024749A; IT1067399B; SU622389A3; JPS564335B2; FR2318731A1

Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL

3353 Bad Gandershelm, \ 9. Juli 19f O.

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Sledpalent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2505/16

AIDA ENGINEERING, LTD.
Patentgesuch vom ^g j_u·^ 1976

AIDA ENGINEERING, LTD. No. 2-10 Ohyama-eho, Sagamihara-shi Kanagawa, Japan

Dreidimensionale Vorschubvorrichtung für eine Stufenpresse

Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Vorschubvorrichtung für eine Stufenpresse zum Vorschub eines Werkstücks durch aufeinanderfolgendes Einspannen, Anheben, Vorschieben, Absenken, freigeben und durch eine anschließende Rücklaufbewegung von Vorschubstangen oder dergleichen. Diese Bewegungsabläufe sind in Pig. 1 zur Verdeutlichung schematisch dargestellt, und zwar sind dort das Einspannen mit a), das Anheben mit b), der Vorschub mit c), das Absenken mit d), das Freigeben mit e) und der Rücklauf mit f) bezeichnet. Es handelt sich also um eine dreidimensionale Vorschubbewegung der Vorschubstangen oder dergleichen.

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G G 3 β 8 5 / O 8 ; _;

Bankkonto: Norddeutsch* Lsndesbasife, Filiale Bed Ganderthdm, Kto.-Nr.22.118.870 ■ PasftdigcftkenSo: Hannover 6871!S

Für den dreidimensionalen Vorschub in Stufenpressen kennt man in Japan Vorrichtungen, die mit Nocken,mit Hebeln und mit Planeten-getrieben arbeiten. Diese bekannten Vorrichtungen haben aber einen oder mehrere der folgenden Nachteile: Sie -sind nicht kompakt; zum Anheben und zum Einspannen werden verschiedene Antriebe benötigt; der Übergang zum Einspannvorgang (a) zum Anhebevorgang (b) und umgekehrt vom Absenkvorgang (d) zum Freigabevorgang (e) ist nicht frei von zeitlichen Verzögerungen; Beschleunigung und Verzögerung der einzelnen Abläufe verlaufen nicht weich und stoßfrei, erlauben dadurch kein schnelles arbeiten und begrenzen so die Arbeitsgeschwindigkeit der Presse.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile mindestens teilweise zu vermeiden und insbesondere für eine Stufenpresse eine dreidimensionale Vorschuvorrichtung zu schaffen,Welche eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit ermöglichet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man benötigt hierbei für Einspannen, Anheben, Absenken und Freigeben nur noch einen einzigen Antrieb; die einzelnen Bewegungsvorgänge können so gewählt werden, daß sie nahtlos ineinander übergehen, und die positiven und negativen Beschleunigungen haben einen solchen Verlauf, daß sich ein ruck- und stoßfreies Arbeiten ergibt, das besonders hohe Arbeitsgeschwindigkeiten erlaubt, also die Ausbringung einer Stufenpresse erhöht.

Zur Erzeugung des Totgangs geht man dabei in bevorzugter Weise so vor, daß der Exzentertrieb eine Exzenterkurbel der Antriebswelle aufweist, welche in eine axiale Durchbrechung der genannten Führungsplatte eingreift, und daß zum Erzielen eines Totgangs im Bereich gleichzeitiger Axial- und Rotationsbewegungen der Antriebswelle diese Durch-

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brechung einen als Langloch für die Exzentkurbel wirkenden Kreisringabschnitt und einen für den Exzentertrieb wirksamen, geradlinigen Abschnitt aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen positiven Antrieb der Pührungsplatten sowohl beim Heben wie beim Senken, nämlich durch positiven Eingriff der Exzenterkurbel mit dem geradlinigen Abschnitt der Durchbrechung, während der Kreisringabschnitt als Langloch wirkt, das von der Exzenterkurbel durchlaufen wird, ohne daß diese dabei die zugehörige Führungsplatte in Vertikalrichtung antreibt. Der Kreisringabschnitt hat bevorzugt eine Länge von etwa 30°. Diese Länge ist eine Punktion der Größe der Exzentrizität "des Exzenterglieds am Planetenrad und muß an diese angepaßt gewählt werden.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unter ans prüchen. Es zeigt

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung, welche schematisch den Ablauf der dreidimensionalen Vorschubbewegungen der Vorschubstangen einer Stufenpresse zeigt,

Pig. 2 eine Darstellung der Ortskurve G des Exzenterglieds P eines Planetenrads II, welch letzteres mit einem innen verzahnten Sonnenrad I kämmt, wobei das Verhältnis der Zähnezahlen von Sonnenrad und Planetenrad 4:1 beträgt,

Pig. 3 eine vergrößerte Darstellung von Pig. 2,welche eine Einzeldarstellung der Konstruktion der Ortskurve G für

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den benutzten Bereich derselben zeigt, und zwar mit Drehwinkeln beziffert,

. 4 ein Schaubild, welches den Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel des Trägers des Planetenrads (Teil 24 in Fig. 14) einerseits und dem Einspannhub andererseits darstellt; man erkennt, daß bei etwa 90 die Einspannbewegung abgeschlossen ist, da dann der Einspannhub praktisch seinen Maximalwert erreicht hat, und daß daran anschließend die Hebebewegung beginnen kann. Im Bereich von etwa 60....90 findet gemäß Pig. 5 zwar bereits eine Hebebewegung statt, doch wird diese durch einen Totgang unterdrückt, weshalb in Pig. 4 "Phase ohne Anhebung¹¹ für diesen Bereich eingetragen ist;

Pig. 5 ein Schaubild, welches analog Pig. 4 den Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel des Planetenradträgers einerseits und der Hebebewegung andererseits zeigt,

Pig. 6 und 7 eine Vorder- und eine Seitenansicht, welche die Grundkonstruktion einer erfindungsgemäßen Vorschubvorrichtung zeigt, wobei zur Verdeutlichung jeweils Teile weggeschnitten dargestellt sind,

Pig. 8 bis 16 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Vorschubvorrichtung, und zwar:

Pig. 8 eine Draufsicht von oben auf eine mit einer erfindungsgemäßen Vorschubvorrichtung versehene Stufenpresse,

Pig. 9 einen vergrößerten Schnitt, gesehen längs der

Linie X-X der Fig. 8, welche die an der linken Pressensäule N angeordnete Einspann- Anhebev.orrichtung zeigt,

■^ig. 10 eine noch stärker vergrößerte Schnitt darstellung, gesehen längs der linie Y-Y der Pig. 8, welche den zentralen Abschnitt der Einspann- Anhebevorrichtung zeigt,

Fig. 11 eine Draufsicht von oben auf den zentralen Abschnitt der Einspann- Anhebevorrichtung nach Pig. 10,

Pig. 12 einen Schnitt, gesehen etwa längs der Linie V-V der Fig. 10,

Fig. 13 einen Schnitt, gesehen etwa längs der Linie Y-Y der"Fig. 8, welche die Einspann- Anhebe- Antriebsvorrichtung M bei der linken Pressensäule N zeigt,

Fig. 14 einen Querschnitt, gesehen etwa längs der Linien Z-Z und K-K der Fig. 13,

Fig. 15 einen Schnitt, gesehen etwa längs der Linie ¥-¥ der Fig. H, und

Fig. 16 eine Vorderansicht, welche in vergrößertem Maßstab die Antriebsverbindung zwischen dem Stößel S der Stufenpresse und einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Vorschubvorrichtung zeigt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung. Wie dort dargestellt, kämmt ein Planetenrad II mit einem als Innenzahnrad ausgebildeten Sonnenrad I und hat ein Viertel der Zähnezahl des Sonnen-

rads I, d.h. es rollt bei einer Umdrehung 4-mal auf diesem ab.

Wenn nun das Planetenrad II umläuft, dreht es sich um seine eigene Achse oder Mittelpunkt T, und die Ortskurve F dieses Mittelpunkts T ist wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt ein Kreis.

Am Planetenrad II ist ein Exzenterglied P vorgesehen, dessen Abstand vom Mittelpunkt T des Planetenrads bei den dargestellten Ausführungsbeispielen 1/5 des Durchmessers des Planetenrads II bzw. 1/10 des Radius des Sonnenrads I beträgt. Dieser Exzenterabstand kann auch in gewissen engen Grenzen von diesem bevorzugten Wert abweichen, z.B. um etwa + 20$, aber um den Preis einer Verschlechterung der Linearität bzw. des Linearitätsbereichs (letzteres will besagen, daß die Linearität zwar besser wird, aber nur in einem kleineren Winkelbereich vorhanden ist J dies gilt für den Pail, daß der Exzenteabstand verringert wird.)

Dieser Exzenter P durchläuft bei einem vollen Umlauf des Planetenrads II die in Fig. 2 mit G- bezeichnete Ortskurve, die etwa die Form eines Quadrats mit abgerundeten Ecken hat.

Für die vorliegende Erfindung wird nur ein Teil dieser Ortskurve ausgenutzt, der - bezogen auf das übliche kartesische Koordinatensystem- im zweiten, dritten und vierten Quadranten liegt, und zwar zunächst vom Punkt A im vierten Quadranten zum Punkt B im zweiten Quadranten, und dann wieder vom Punkt B zurück zum Punkt A. Hierbei wird der durchlaufende Abstand C (Fig.2) für den Einspann-

hub der Vorschubstange ausgenutzt, und der durchlaufene Abstand D wird verwendet als der Hub für die Hebebewegung der Vorschubstangen.

Es ergibt sich nun eine Schwierigkeit, und zwar durchläuft der Exzenter P beim Übergang vom Einspannhub C zum Hub D für die Hebebewegung, und umgekehrt, eine Zone zwischen den Punkten A¹ und B¹ der I¹Ig. 2 und 3, bei der die Ortskurve G nicht wie gewünscht rechtwinklig verläuft, sondern einen Bogen r beschreibt. Dies hätte an sich zur Folge, daß die Hubbewegung der Vorschubstangen beginnt, ehe die vorhergehende Einspannbewegung dieser Stangen beendet ist, und daß die Freigäbebewegung beginnt, ehe die nach unten gehende Hubbewegung beendet ist, oder anders gesagt, daß sich diese Bewegungen überlappen wurden. Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten durch eine Art Totzeitglied bzw. einen Totgang, so daß die gleiche Wirkung entsteht, als wenn die Ortskurve G- keine abgerundeten, sondern rechtwinklige Ecken hätte, also die Hubbewegung erst beginnt, nachdem die Einspannbewegung abgeschlossen ist und die Freigabebewegung erst beginnt, wenn die Abserikbewegung beendet ist.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Ortskurve des Punktes P (dies ist die Ortskurve G der Fig. 2) zwischen den Punkten A und B. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird nur dieser Bereich benutzt. Wie dargestellt, liegt er, bezogen auf ein in den Fig. 2 und 3 eingetragenes normales x-y-Koordinatensystem, zwischen etwa 150 und 300°, wobei der Punkt A wie dargestellt dann erreicht wird, wenn der Mittelpunkt T des Planetenrads II auf dem (kartesischen) 300°-Vektor (in Fig. 3 als 0°-Vektor beziffert] liegt (Punkt To) und der Exzenter P auf gleicher Höhe rechts neben dem Punkt T liegt, oder anders gesagt, wenn die Ver-

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bindung P-T horizontal, also parallel zur x-Achse, verläuft.

Die Bewegung des Planetenradmittelpunkts T vom Anfangs-r To im vierten Quadranten zum Übergangspunkt Tq₀ im dritten Quadranten, der - bezogen auf den Mittelpunkt des Sonnenrads I, also den Ursprung des x-y-Koordinatensystemseinen Winkelabstand von 90° vom Anfangspunkt To hat, wird als Einspannhub bezeichnet, und die weitere Bewegung des Mittelpunkts T vom Übergangspunkt Tq₀ zum Übergahgspunkt T.,™ im zweiten Quadranten wird als der Hub für die Hebebewegung verwendet. Fm dies zu erreichen, muß man jedoch Vorsorgen treffen, daß der Hub E zwischen den Punkten

f-η ^und T_Qf. nicht auf die Vorschubstangen übertragen wird, ehe die Einspannbewegung beendet ist.

Das Schaubild nach Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Bewegungswinkel des Trägers des Planetenrads II - so, wie er in Fig. 3 angegeben ist - und den Hüben für den Einspann- bzw. den Anhebevorgang. Das Schaubild nach Fig. zeigt die Beziehung zwischen denselben Winkelstellungen des Trägers des Planetenrads II und der vertikalen Komponente, also der Höhe, des Mittelpunkts einer der Exzenterkurbeln 4a oder 4'a, wobei nur im Bereich zwischen 90 und 150 eine Anhebung der Vorschubstangen 1, 1· erfolgtj aber um den vollen Betrag, vgl. die folgende Beschreibung.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Grundkonstruktion einer dreidimensionalen Vorschubvorrichtung nach der Erfindung. Diese Figuren zeigen Vorschubstangen 1, 1^f (in Fig. 8: Fb und F'b), welche verschiebbar auf Führungen 2 bzw. 2¹ angeordnet sind und mittels der Vorrichtung H gemäß Fig. 8

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in Längsrichtung (Richtungen c bzw. f gemäß Fig. 1) verschiebbar sind. Die Führungen 2, 2¹ sowie mit ihnen einstückige Führungsplatten 3 bzw. 3¹ sind an Wagen 5 bzw. 5¹ angeordnet, welche ihrerseits über Rollen 5a, 5'a an Stützen 10 bzw. 10-' (Fig. 9) beweglich, also verschiebbar (Richtungen a bzw. e der Fig. 1) abgestützt sind'. Die Führungsplatten 3» 3¹ sind mit axialen Durchbrechungen 3a bzw. 3'a versehen, welche in der Draufsicht etwa die Form eines liegenden Kommas haben, und durch diese Durchbrechungen 3a, 3'a erstrecken sich (vgl. Fig.10 und 11) die exzentrischen Kurbeläbschnitte 4a, bzw. 4'a von Kurbelwellen 4 bzw. 4'» welch letztere koaxial zueinander angeordnet und miteinander drehfest, aber axial verschiebbar verbunden sind, und zwar durch eine innen längsverzahnte Hülse 6, in welcher wie dargestellt die Wellenabschnitte 4 und 4¹ mit ihren Außen- Längsverzahnungen geführt sind. Die Kurbelwellen 4 und 4' drehen sich also mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, sind aber relativ zueinander in axialer Richtung verschiebbar. Zum Erzielen einer gleichmäßigen gegensinnigen Verschiebung der beiden Wägen 5, 5' dienen hier zwei Zahnstangen 7 und 7¹. 7 ist fest mit dem Viagen 5 verbunden, 7* fest mit 5*. 7 und 7' kämmen wie dargestellt mit' einem gemeinsamen, zwischen den beiden Wagen 5» 5¹ frei drehbar gelagerten Ritzel8, vgl. insbesondere Fig. 9 und 11, das in einem Gehäuse 11 (Fig. 9) untergebracht ist. Durch das Ritzel 8 wird erreicht, daß sich die Wägen 5 und 5^f gleichsinnig und mit identischer Geschwindigkeit bewegen, sei es in der Einspannrichtung (a in Fig. 1) oder in der Öffnung- bzw. Freigaberichtung (e in Fig. 1).

Die Durchbrüche 3a, 3'a bestehen jeweils, wie insbesondere in den Fig. 7 und 12 dargestellt ist, aus zwei

Abschnitten a und b. Der Abschnitt a ist ein Kreisringabschnitt, der sich wie dargestellt von der Senkrechten, also der 6 Uhr-Stellung der Uhr bzw. 270°, im Gegenzeigersinn etwa 33° nach oben erstreckt, also bis etwa 5 Uhr bzw. bis etwa 303° im kartesischen System, und dessen
Mittelpunkt wie in Fig. 12 dargestellt die Mitte 4c der Kurbelwelle 4 bzw. 4¹ ist. Der Abschnitt b ist eine
geradlinige Fortsetzung des Abschnitts a nach links und in waagerechter Richtung, bezogen auf die Figuren 7 und 12.

Der Abschnitt a hat -die Funktion einer Totgangzone und entspricht dem vorbeschriebenen Abschnitt E in Fig. bzw, der "Phase ohne Anhebung" in Fig. 4. Wenn sich nämlich der Mittelpunkt T des Planetenrads II (Fig. 3) von der 60°-Stellung zur 90°-Stellung bewegt, bewegt sich der
Exzenter P längs der Ortskurve G- vom Punkt A¹ zum Punkt B¹, wobei er den Bogen r gemäß Fig. 3 beschreibt. Hierbei dreht sich, wie im folgenden noch genauer erläutert wird, die Exzenterkurbel 4a der Kurbelwelle 4 vom Punkt u zum Punkt ν (Fig. 12) längs dem Kreisbogenabschnitt a der
axialen Durchbrechung 3 a. Währenl dieser Umdrehung der Exzenterkurbel 4a erreicht sie dann erst die Anfangsstellung für den Hebevorgang, d.h. beim Durchlaufen des Abschnitts a wird die Führungsplatte 3 noch nicht angehoben. Dies entspricht in Fig. 5 etwa dem Bereich zwischen 60 und 90°, in welchem die Kurbel 4a nach unten geht.

Wenn sieh dann das Planetenrad II von der 90 -Stellung zur 150°-Stellung ( Fig. 3) weiterdreht, dreht sich die Exzenterkurbel 4a vom Punkt ν zum Punkt w also um volle 180°, greift dabei in den geradlinigen Abschnitt b der

axialen Durchbrechung 3a ein und hebt dadurch die Führungsplatte 3 und mit ihr die Führung 2 und die Vorschubstange 1 an. Dasselbe gilt völlig analog für die Hubvorrichtung im Wagen 5^f. Auf diese Weise erreicht man, daß zunächst der Einspannvorgang durch die Vorschustangen 1, 1' abgeschlossen wird, ehe der Hubvorgang beginnt, d.h., daß in Fig. 1 die Bewegungen a und b rechtwinklig ineinander übergehen, ebenso die Rücklaufbewegungen d und e. Die Bedeutung dieses rechtwinkligen Übergangs wurde bereits erläutert.

- Der Einspannvorgang und der Freigabevorgang der Vorschubstangen 1 und 1 * kann dadurch bewirkt werden, daß man die lineare Bewegung des Exzenterglieds P im linearen Bereich 0 vom Punkt A zum Punkt B, bezogen auf die Fig. 2 und 3, auf einen der beiden Viagen 5 ader 5' überträgt, um den betreffenden Wagen in der Einspannrichtung (oder der Freigaberichtung) zu verschieben. Hierdurch wird (über die Teile 7,7' und 8) der andere Wagen 5¹ spiegelsymmetrisch ebenfalls in der Einspannrichtung (oder der Freigaberichtung) verschoben.

Die Fig. 8 bis 16 zeigen mit mehr Einzelheiten ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer dreidimensionalen Vorschubvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt schematisch die hier interessierenden Teile einer Stufenpresse, die mit einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Vorschubvorrichtung versehen ist. N und N¹ bedeuten die linke bzw. die rechte Säule der Presse;

Fb und F'b sind zwei gegenüberliegende Vorschubstangen, an denen jeweils mehrere Einspannglieder g bzw. g¹ angebracht sind, welche einander gegenüberliegen und zur Einspannung von Werkstücken W dienen. Mit H ist die Vorschub- und Rückführung-Antriebsvorrichtung für die Vorschubstangen Fb bezeichnet. ^Die Zeichen L und I¹ sind Einspann- Anhebe-Vorrichtungen, und M und M' sind die Antriebsvorrichtungen für L bzw. L¹.

Fig. 16 zeigt nur die-Vorrichtungen an einer der beiden Pressensäulen, hier die Vorrichtungen I und M gemäß Fig. Mit S ist hier der Pressenstößel bezeichnet, mit B der untere Teil der Presse, und die Vorschubstangen sind hier mit 1 und 1' bezeichnet. Zum Antrieb der Einspann- Anhebe-Antriebsvorrichtung M, deren Einzelheiten im folgenden noch ausführlich erläutert werden, dient hier eine vertikal verschiebbare Stange 30, deren oberes Ende mit einem Ende eines Winkelhebels 32 verbunden ist, dessen anderes Ende über eine Rolle 33 gegen einen Hocken 31 anliegt, der wie dargestellt zusammen mit dem Stößel S vertikal verschoben wird. Eine Vertikalverschiebung des Stößels S bewirkt also auch eine Verschiebung der Stange 30 und damit eine Betätigung von M. Die exakte Form des Nockens 31 ist aus Fig. 16 klar ersichtlich.

Die Fig. 9 bis 12 zeigen die *uhrungsplatten 3, 3', welche zusammen mit den von Ihnen getragenen Führungen 2, 2» vertikal verschiebbar auf den Wägen 5 bzw 5' angeordnet sind. Diese Teile wurden ebenso wie die Kurbelwellen und ihre Exzenter bereits vorher bei Fig. 6 und 7 ausführlich beschrieben, so daß hierauf verwiesen werden kann.

Verlängerungswellen 4b und 4'b sind jeweils an einem Ende mit den einander gegenüberliegenden Enden der linken und der rechten Kurbelwellen 4 bzw. 4¹ verbunden und an ihren anderen Enden mit ihren Längsverzahnungen in der Hülse 12 längsverschieblich geführt, aber mit dieser drehfest verbunden, wie das bereits beschrieben wurde. Ein Ende der Kurbelwelle 4' ist über eine Kupplung mit einer Antriebswelle 13 verbunden, welche zusammen mit ihrer Funktion im folgenden ausführlich beschrieben wir. Die Welle 13 ist

a) in axialer Richtung hin und her verschiebbar und

b) drehbar.

Wenn die Antriebswelle 13 in Pig. 9 axial nach links verschoben wird und dabei die Kurbelwelle 4* nach links verschiebt, wird auch der Wagen 5' axial nach links verschoben, und demzufolge auch die an ihm befestigte Zahnstange 7'. Letztere dreht dabei das Ritzel 8 im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 11, und dieses treibt über die Zahnstange 7 den anderen Wagen 5 in axialer Richtung nach rechts an, d.h. die Wägen werden aufeinander zubewegt und das Werkstück W (Fig. 8) wird eingespannt. Wird die Antriebswelle 13 in umgekehrter Richtung, also nach rechts, verschoben, so verläuft das ganze in umgekehrter Richtung, d.h. die Wägen 5,5^f werden voneinander wegbewegt und die Vorschubstangen geben dadurch das Werkstück W frei.

Die Dreh- und die axialen Verschiebebewegungen der Antriebswelle 13 werden wie folgt erzeugt:

In den Fig. 13, 14 und 15 ist die Welle 13 an einem Endabschnitt drehbar, aber axial unverschieblich mit einem verschiebbaren Teil bzw. Block 16 verbunden, der auf im Gehäuse 14 dieses Teils M befestigten Führungsstangen 15 und 15¹ linear verschiebbar geführt ist. An diesem Endabschnitt ist auch ein Ritzel 17 befestigt und in einer Ausnehmung des Blockes 16 angeordnet. Das Ritzel 17 kämmt mit einer Zahnstange 19 (Fig. H und 15), die axial verschiebbar in einer Nut 18 des Blocks 16 geführt ist und sich rechtwinklig zur Terschieberichtung des Blocks 16 erstreckt.

I_m Block 16 ist auch das eingangs beschriebene Planetengetriebe angeordnet, dessen innenverzahntes Sonnenrad 20 durch einen Halter 21 im Gehäuse 14 gehalten ist. Das Planetenrad 25 kämmt wie beschrieben mit dem Sonnenrad 20 und hat nur ein viertel von dessen Zahnzahl, i^ie Welle 26 des Planetenrads 25 ist drehbar angeordnet auf einem drehbaren Planetenträger 24, welcher seinerseits mittels Lagern 23 gleichachsig zum Sonnenrad 20 auf einer Y/elle 22 gelagert ist.

Am Planetenrad 25 ist ein Exzenterglied 27 angeordnet, welches dem Exzenter P der Fig. 2 und 3 entspricht und hier als Exzenterzapfen ausgebildet ist. Dieser Zapfen 27 ist verdrehbar in einer verschiebbaren Zahnstange 19 angeordnet, also in Eingriff mit dieser. Am Planetenträger 24 ist ein Zahnrad 28 ausgebildet, welches mit einer Zahnstange 29 (Fig. 13, 14) kämmt, die mit dem unteren Ende der Betätigungsstange 30 (Fig. 16) verbunden ist und deren axiale Bewegungen auf den Planetenträger 24 überträgt,

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Wenn sich die verschiebbare Zahnstange 29 infolge der Bewegung des Stößels S nach oben oder nach unten . hin und her bewegt, treibt sie das Zahnrad 28 und über dieses den Planetenträger 24 an und verdreht diesen um einen bestimmten Winkel, der beim Ausführungsbeispiel wie bei den Fig. 2 und 3 dargelegt etwa 150° beträgt. Die Verdrehung des Planetenträgers 24 bewirkt auch eine Verdrehung des Planetenrads 25, wobei dessen Exzenterglied 27 die Ortskurve G (Fig. 2) von den Punkten A bis B durchläuft, da das Planetenrad 25 auf dem Sonnenrad 20 abrollt. (In Fig. 3 ist das Sonnenrad 20 mit I, das Planetenrad mit II und das Exzenterglied 27 mit P bezeichnet.) Das Exzenterglied 27 durchläuft dabei zunächst eine Bahn, die praktisch nur parallel zur x-Achse verläuft, nämlich vom Punkt A zum Punkt A¹ in Fig. 3, und dann eine Bahn, die praktisch nur parallel zur y-Achse verläuft", nämlich vom Punkt B^! zum Punkt B der ^ig. 3. Dann wird die gesamte Bahn rückwärts in umgekehrter Richtung durchlaufen.

Wenn das Exzenterglied 27 diese Bahn durchläuft, überträgt es seine Bewegung über die Zahnstange 19 auf den verschiebbaren Block 16. Eine bewegung in der x-Richtung (Fig. 2 und 3) bedeutet, daß der Block 16 längs seiner Führungsstäbe 15 und 15' verschoben wird, wodurch die im Block 16 geführte Welle 13 nur axial verschoben werden, sich aber nicht dreht. Dies bewirkt, wie bereits beschrieben|, ein Einspannen oder ein Freigeben des Werkstücks W (Fig. 8). Bewegt sich dagegen das Exzenterglied 27 in y-Richtung, so

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verschiebt es die Zahnstange 19 in ihrer Führung 18 und dreht dadurch das Ritzel 17 und über dieses die Welle 13j "was wie beschrieben eine Anhebe- oder Absenkbewegung der Vorschubstangen 1 und 1' bewirkt.

Die hin-und hergehende Bewegung der Zahnstange 29 mit konstantem Winkelhub, die über die Vorrichtung 31,32,33 der Pig. 16 und die Stange 30 direkt von der entsprechenden Bewegung des Stößels S abgeleitet wird, wird also umgewandelt in

a) eine hin- und hergehende axiale Bewegung der Antriebswelle 13 mit konstantem Bewegungshub, und

b) eine hin- und hergehende Drehbewegung der Antriebswelle 13 mit konstantem Winkelhub.

Diese Umwandlung wird bewirkt durch das spezielle Planetengetriebe, also das Planetenrad 25 mit seinem Exzenterglied 27, sowie die Zahnstange 19 und das Ritzel 17. Die Bewegungsbahn des Exzenterglieds 27 ist also die Ortskurve G- (Fig. 2) vom Punkt A zum Punkt B und dann wieder zurück vom Punkt B zum Punkt A (vgl. die Fig. 2 und 3).

Fig. 13 zeigt Sonnenrad 20 und Planetenrad 25 in der gleichen Orientierung wie in ^sig. 3. Die linie K-K der Fig. 13 entspricht etwa der in Fig. 3 eingetragenen 0 Linie. I_n Fig. 13 sollte jedoch wie in Fig. 3 der Exzenter*· zapfen 27 rechts auf gleicher Höhe neben der angedeuteten Welle 26 des Planetenrads 25 liegen, und der Block 16 müßte entsprechend noch etwas weiter nach rechts ver-

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schoben sein. Das Planetenrad 25 durchläuft dann ausgehend von dieser seiner Ausgangsstellung einen Winkel von 150° im Uhrzeigersinn und anschließend wieder zurück im G.egenzeigersinn zur dargestellten Ausgangsstellung, Das bevorzugte Maß der Exzentrizität des Zapfens 27 (der gegebenenfalls auch verstellbar sein könnte) wurde bereits eingangs angegeben.

Wenn sich also die Antriebswelle 13 axial hin- und herbewegt, bewegen sich die Wägen 5, 5^! in Richtung zueinander oder voneinander weg, und die Vorschubstangen 1, 1' spannen ein Werkstück W ein oder geben es frei. Dies ist der Abschnitt G der Ortskurve G der Pig. 2. Die Drehbewegung der Antriebswelle 13 wird auf die beiden Kurbelwellen 4 und 4' übertragen, und dies bewirkt, daß die Sxzenterkurbel 4a und 4'a die Pührungsplatten 3 bzw. 3' nach oben oder nach unten schieben, wodurch die Vorschubstangen 1,1' angehoben oder abgesenkt werden. Dies entspricht dem Abschnitt D der Ortskurve G der Pig. 2.

Wie vorstehend bereits ausführlich anhand der Pig. 6 und 7 erläutert wurde, haben die Durchbrechungen 3a, 3'a der Pührungsplatten 3» 3¹» durch welche sich die Exzenterkurbel 4a, 4'a erstrecken, eine besondere Porm, nämlich zunächst einen "kreisbogenförmigen Abschnitt a, dessen Mittelpunkt die Längsachse 4c der Kurbelwelle 4 ist, und anschließend der waagerecht verlaufende geradlinige Abschnitt b welcher senkrecht zu einer durch die Längsachse 4c gehenden vertikalen Ebene verläuft.

Während der Bewegung der Exzenterkurbel 4a, 4-' a durch die Abschnitte a der Durchbrüche 3a bzw. 3'a werden in dem Winkelbereich von u nach ν (Pig. 12),also von etwa 33°, die Führungsplatten 3, 3¹ nicht angehoben (oder abgesenkt), d.h. dies ist ein eingebauter Totgang des Systems. Wenn anschließend die Exzenterkurbel 4a, 4'a in die Linearensbschnitte b der Durchbrechungen 3 bzw. 3^f eintreten, werden die Führungsplatten 3» 3* positiv geführt nach oben (bzw. anschließend nach unten) verschoben, wodurch die Anhebe- und Absenkbewegung der Vorschubstangen 1, 1' erzeugt wird.

Die Drehbewegung der Kurbelwellen 4, 4' steht also in der gewünschten Beziehung zur hin- und hergehenden Bewegung der verschiebbaren Zahnstange 19. Dies wird erreicht durch die spezielle Ortskurve, welche der Exzenterzapfen 27 des Planetenrads 25 beschreibt und welche einem Quadrat - mit Ausnahme ihrer Ecken - sehr ähnlich ist. So wird erreicht, daß die Kurbelwellen 4, 4¹ die Vorschubstangen 1, 1' direkt senkrecht vom Abschluß der Einspannbewegung a (^ig. 1) in die Anhebebewegung b (Fig. 1) übergehen lassen, ohne daß dabei die Krümmung r (^ig. 3) der Ortskurve G, also ihr Abschnitt E zwischen den Punkten A' und B^f einen Einfluß hat, und in gleicher Weise geht auch die Absenkbewegung (entsprechend dem Abstand D der Ortskurve G) der Vorschubstangen 1, 1· rechtwinklig über in die Freigabebewegung e (^ig. 1) entsprechend dem Abstand C der Ortskurve G.

Da also die eben beschriebenen Übergänge rechtwinklig erfolgen, d.h. immer nur eine Bewegung in der x-Richtung oder nur eine Bewegung in der y-Richtung erfolgt, rii© aber eine zusammengesetzte Bewegung sowohl in

x- wie in y-Richtung, (was zu einer gekrümmten Bahn führen würde), ist das Einspannen und Freigeben der Werkstücke durch die Vorschubstangen 1, 1' sicher und zuverlässig, und der in Fig. 1 dargestellte Bewegungsablauf mit Einspannung a, Anheben b, Vorschub c (durch die Vorrichtung H), Absenken d, Freigeben e und Rücklauf f (durch die Vorrichtung H) kann in der beschriebenen Weise durch einen einzigen Antrieb M bzw. M¹ erreicht werden, was es ermöglicht, eine dreidimensionale Vorschubvorrichtung einer Stufenpresse schneller als bisher zu betreiben und dabei zu höheren Arbeitsgeschwindigkeiten und Ausbringungen zu kommen.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich, z.B. durch eine andere Gestaltung des Glieds, das den Totgang bewirkt, wofür .es im Stand der Technik vielerlei Vorbilder gibt. Der Hub der Einspannbewegung oder der Anhebebewegung kann in sehr einfacher Weise durch Veränderung der Höhe des Nockens 31 (Fig. 16) beeinflußt werden. Die beschriebene Ausführungsform wird wegen ihres kompakten und robusten Aufbaus bevorzugt.

Patentanwalt· Dipl.-Ing- Horst R öse Dipl.-Ing. Peter Koeel

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Claims

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE ? R ^ 9 ξ Q *9

19. Juli 1976

3353 Bad Gandershelm,

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2505/16

AIDA ENGINEERING,LTD.
Patentgesuch vom 19. J_ulj 1975

Neue Patentansprüche

( 1.J Dreidimensionale Vorschubvorrichtung für eine Stufenpresse zum Vorschub eines Werkstücks durch aufeinander folgendes Einspannen, Anheben, Vorschieben, Absenken, Freigeben und durch eine anschließende Rücklaufbewegung von Vorschubstangen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (2,2·) der Vorschubstangen (1,1', Fb, F'b) jeweils mit einer Führungsplatte (3,3') oder dergleichen verbunden sind, welche jeweils über eine Antriebswelle (4,13) mittels eines Exzentertriebs (4a, 4'a) und mit vorgegebenen Totgang (Abschnitt a der Ausnehmungen 3 a, 3'a) für einen bestimmten Drehungsbereich dieser Welle (4,13) antreibbar sind, daß diese Antriebswelle ( 4,13) drehbar, aber axial unverschiebbar in einem verschiebbaren Teil (16) gelagert ist, welches seinerseits linear verschiebbar (15, 15') in einem ortsfesten Gehäuse (M₁H) angeordnet ist, mit welchem ein innenverzahntes Sonnenrad (I;20) verbunden ist, mit dem ein an einem zum Sonnenrad gleichachsig gelagerten (23) Planetenträger (24) gelagertes, ein viertel der Zähnezahl des Sonnenrads aufweisendes Planeten-

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rad (II;25) kämmt, wobei der Planetenträger (24) mit dem Pressenstößel (s) der Stufenpresse in Antriebsverbindung (28,29,30,31,32,33) steht und durch dessen Aufwärts- und Abwärtsbewegung verdrehbar ist, und daß das Planetenrad (25) ein Exzenterglied (27) aufweist, welches mit einer im verschiebbaren Teil (16) rechtwinklig zu dessen Verschieberichtung verschiebbar angeordneten Zahnstange (19) in Eingriffsverbindung steht, die ihrerseits mit einem auf der Antriebswelle (13) befestigten Ritzel (17) kämmt, um die vom Exzenterglied. (27) durchlaufene Ortskurve (G in Fig. 2) umzuwandeln in eine Einspannbewegung (-^ig. 1:a) der Vorschubstangen (1, 1') und eine nachfolgende Anhebebewegung (Mg. 1:b) derselben oder umgekehrt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzentertrieb eine Exzenterkurbel (4a,4'a) der Antriebswelle (4, 4',13) aufweist, welche in eine axiale Durchbrechung (3a, 3'a) der genannten Führungsplatte (3,3*) eingreift, und daß zum Erzielen eines Totgangs im Bereich gleichzeitiger Axial- und Rotationsbewegung (Bereich E der Mg. 2) der Antriebswelle (4,13) diese Durchbrechung einen als Langloch für die Exzenterkurbel wirkenden Kreisringabschnitt (a) und einen für den Exzentertrieb wirksamen geradlinigen Abschnitt (b) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Exzenterglieds (27) von der Drehachse des Planetenrads (25) so gewählt ist, daß sich dieses Exzenterglied (27) längs einer Ortskurve (Mg. 2:G) bewegt, welche Abschnitte (A-A* und B¹-B) aufweist, die rechtwinklig zueinander liegen.

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•J*.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abstand des Exzenterglieds (27) etwa 1/5 des Planetenraddurchmessers beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorschubstangenführungen (2,2·) auf Wägen (5,5') angeordnet sind, und daß diese Wägen durch die axiale Verschiebung der Antriebswelle (4,13) gegensinnig zueinander antreibbar sind, um eine Einspann-"· oder Freigabebewegung durchzuführen. .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger

(24) in Antriebsverbindung steht mit einer Stange (30\ welche verbunden ist mit einem Ende eines Hebels (32), dessen anderes Ende (33) gegen einen am Pressenstößel (s) ausgebildeten Nocken (32) anliegt, um bei einer linearen Bewegung des Pressenstößels (s) den Planetenträger (24) rotatorisch anzutreiben.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Pressensäule (N,M¹) eine erfindungsgemäße Vorschubvorrichtung (L.L¹,M,M¹ vorgesehen ist (Fig. 8).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Hub des Pressenstößels (S) das Exzenterglied (27) des Planetenrads

(25) einen waagerechten Abschnitt (c) und einen senkrechten Abschnitt (D) einer etwa quadratischen Ortskurve (G) jeweils mindestens teilweise durchläuft (Fig. 2,3).

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (24·) "bei jedem Hub des Pressenstößels (S) einen Drehwinkel von kleiner oder gleich 180° durchläuft.

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Dipl.-lng. Horst Rose Oipl.-Ing. Peter Kosel

609885/ηβΉ

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