DE2912927A1

DE2912927A1 - Antrieb fuer eine presse

Info

Publication number: DE2912927A1
Application number: DE19792912927
Authority: DE
Inventors: Hartmut Prof Dr Ing Hoffmann; Walter Pankin
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1980-10-16
Also published as: CH646375A5; GB2045154B; IT8021012A0; IT1130088B; GB2045154A; FR2453017A1; FR2453017B1; BE882551A

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Presse gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Unter Pressen der gattungsbildenden Art sind schneilauf ende Pressen zur Herstellung von Elektroblechen, Kettengliedern, Tellerfedern, Platinen und diversen anderen Schnitteilen, die in großen Serien hergestellt werdeil, zu verstehen. Im Zuge der Entwicklung dieser Pressen, die üblicherweise mit einem Exzenter- bzw. Kurbelantrieb versehen sind, werden erhebliche Hubzahlsteigerungen erreicht. Gleichzeitig wurde durch Weiterentwicklung der Stanzwerkzeuge, insbesondere durch den Einsatz von Hartmetallen, die Wirtschaftlichkeit derartiger Fertigungssysteme beträchtlich gesteigert. Eine weitergehende Erhöhung der Hubzahl der Pressen ergab jedoch, daß sich hierbei die Werkzeugstandmenge der verwendeten Stanzwerkzeuge progressiv verringerte« Diese Verringerung der Werkzeugstandmenge macht sich vor allem durch einen erheblich zunehmenden Verschleiß der Stempel der Stanzwerkzeuge durch eine zunehmende Eintauchtiefe der Stempel in eine Schneidplatte bemerkbar, der unmittelbar ein Maß für die notwendige Abschliffhöhe ist. Da die Abschliffhöhe von Nachschliff zu Nachschliff direkt auf die Gesamtlebensdauer und damit auch auf die Kosten der Stanzwerkzeuge eingeht, erreicht die angenommene Erhöhung der Wirtschaftlichkeit aufgrund einer gesteigerten Ausbringung von Stanzteilen in der Zeiteinheit durch die Verringerung der Werkzeugstandmengen der Stanzwerkzeuge nicht den angestrebten Grad, so daß die Hubzahlen der Pressen auf Werte zurückgenommen werden mußten, die optimale Kompromisse zwischen der Ausbringung von Stanzteilen und dem Verschleiß der Stanzwerkzeuge darstellen.

Es wurde gefunden, daß die Ursache für den bei steigender Hubzahl zunehmenden Verschleiß, insbesondere der Stempel der Stanzwerkzeuge,im wesentlichen im dynamischen Verhalten der Presse in Hubrichtung liegt, was auch durch die zunehmende Eintauchtiefe der Stempel in die Schneidplatte der Stanzwerlizeuge meßbar ist. Die Vergrößerung der Eintauchtiefe ist durch zusätzliche Verformungen der Pressen, insbesondere durch die Längenänderungen der Pressentriebwerke und der Pressengestelle, abhängig von den seitlich veränderlich

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ansteigenden Schneidkräften bei zunehmenden Hubzahlen bedingt. Es wurde weiterhin gefunden, daß die Eintauchtiefe sich prinzipiell aus einer Leerlaufeintauchtiefe und einem Eintauchtiefenanteil zusammensetzt, dessen Größe abhängig von der Amplitude des Aus Schwingvorganges nach dem Durchbrechen der Stempel der Stanzwerkzeuge durch den jeweils zu bearbeitenden Werkstoff ist. Die Eintauchtiefe setzt sich also aus einer erzwungenen Schwingung und einer dieser überlagerten freien Schwingung zusammen. Der Einfluß des Eintauchtiefenanteils, der auf die freie Schwingung zurückzuführen ist, nimmt bei hohen Hubzahlen überproportional zu, da die Impulsdauer der stoßartig auftretenden Schneidkraft sich dem Bereich der Eigenschwingungsdauer der im Kraftfluß liegenden Pressenbauteilen nähert. Die aufgrund der Eesonanzerscheinung stark angestiegene Eintauchtiefe nimmt bei Überschreitung der Eesonanzerscheinung durch weitere Erhöhung der Hubzahl einer Presse wieder ab. Der Hubzahlbereich oberhalb dieser Resonanzerscheinung üblicher, schnellaufender Pressen ist jedoch aus technischen Gründen, z.B. die Erzielung der notwendigen Vorschubgeschwindigkeiten bei den zu stanzenden Werkstoffen etc., nur mit erheblichen Einschränkungen nutzbar.

Um jedoch die zur Verfügung stehenden Hubzahlbereiche der Pressen uneingeschränkt nutzen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, einen Stellantrieb für die Stößelverstellung bei diesen Pressen mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung vorzusehen, der im Sinne einer Konstanthaltung der Eintauchtiefe auf dem geringstmöglichen notwendigen Wert wirkt (DE-OS 27 31 084).

Abweichend von der bereits vorgeschlagenen und bekannten Lösung und unter Zuhilfenahme der vorstehend genannten Erkenntnisse ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für eine schnellaufende Presse anzugeben, der bei realisierbaren Hubzahlen der Presse einen Stanzbetrieb oberhalb der durch die Resonanzerscheinung verursachten hohen Eintauchtiefe erlaubt.

Die Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen, wobei gemäß Patentanspruch

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im Rahmen des Patentanspruches 1 von der Lehre des DE-Patentes 26 31 186 Gebrauch gemacht wird.

Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Antriebes ergeben sich unter anderem dadurch, daß bei einem Stanzbetrieb jenseits der ResonanzersöheinttBg die Presse steiferes Verhalten zeigt, was nahezu keinerlei Längenänderung der im Kraftfluß liegenden Pressenbauteile, insbesondere des Pressengetriebes und des Pressengestelles, zur Folge hat. Der Schneidvorgang wird nur noch durch die wirksamen Massenkräfte der bewegten Pressenbauteile bewirkt,, Die dynamische Beanspruchung der Presse wird erheblich vermindert. Infolge dieser vorteilhaften Wirkungen eines erfindungsgemäßen Antriebes erreicht die Eintauchtiefe der Stempel der Stanzwerkzeuge in die Schneidplatten Werte, die nahezu denen während des Einrichtbetriebes der Presse gleich sind.

Darüber hinaus wird eine Verlängerung der Vorschubphase gegenüber der Arbeitsphase erzielt, wodurch die verwendeten Vorschübe mit großer Betriebssicherheit, Genauigkeit und geringem Verschleiß der angetriebenen Teile arbeiten.

Anhand einer Zeichnung sind nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher ex'läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf der Eintauchtiefe als Funktion der Hubzahl in einem Diagramm,

Fig. 2 den Verlauf der Schneidkraft während des Stanzbetriebes als Funktion der Zeit in einem Diagramm,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Antriebes bei einer Presse mit untenliegendem Antrieb in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Vorderansicht nach Fig. 3,

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Fig. 5 die schematische Darstellung eines Antriebes für eine Presse mit obenliegendem Antrieb und

Fig. 6 den Verlauf des Stößelweges als Funktion der Zeit bei einem Antrieb nach Fig. 5 in einem Diagramm.

Das Diagramm gemäß Fig. 1 verdeutlicht die Abhängigkeit der Eintauchtiefe e der Stempel eines Stanzwerkzeuges in eine Schneidplatte während des Schneidens. Die Kurve 10 beschreibt eine schnellaufende Presse nach dem Stand der Technik. Bei einer Presse mit einer Nennkraft von ca. 1000 kN liegt die Resonanzerscheinung, z.B. beim Schneiden von Elektromotorenblechen, in einem Hubzahlbereich von ca. 650 min. lh diesem Hubzahlbereich treten also die größten Werte der Eintauchtiefe e auf. Gleichzeitig stellt dieser Hubzahlbereich jedoch auch den Bereich dar, in dem an sich das Schneiden möglich ist, wobei jedoch einerseits der hohe Verschleiß der Stanzwerkzeuge und andererseits die steigende dynamische Beanspruchung der Presse in Kauf genommen werden müßte. Wird jedoch eine Presse mit der gleichen Nennpreßkraft von 1000 kN mit einem erfindungsgemäßen Antrieb verwendet, wird die Kurve 11 erzielt, deren Kesonanzerscheinung bereits in einem Hubzahlbereich erreicht ist, der unterhalb des für den Stanzbetrieb interessierenden Hubzahlbereiches liegt.

In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm ist der Verlauf der Schneidkraft während eines Stanzvorganges dargestellt. Der Anstieg der Schneidkraft erfolgt während eines Zeitraumes t und gegenüber dem Abfall der Schneidkraft, be-

wirkt durch den Durchbruch der Stempel des Schneidwerkzeuges, relativ langsam. Nach dem Durchbruch ergibt sich eine freie, gedämpfte Schwingung, deren Frequenz um ein Vielfaches über der Frequenz der durch die Hubzahl erzwungenen Schwingung liegt. Erreicht die Grundschwingungsdauer der im Kraftfluß liegenden Pressenbauteile die Dauer der Grundschwingung der beim Schneiden auftretenden freien gedämpften Schwingung, ergibt sich die in Fig. 1 gezeigte Eesonanzerscheinung. Durch einen erfindungsgemäßen Pressenantrieb gelingt es, die Grundschwingungsdauer der freien Schwingung, die im wesentlichen durch den Zeitraum t des Anstieges der Schneidkraft bestimmt

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wird, gegenüber der Eigenschwingungsdauer der im Kraftfluß liegenden Pressenbauteile soweit zu verkürzen, daß die Presse in realisierbaren Hubzahlbereichen, beispielsweise bei einer Nennkraft von 1000 kN, mit 600 700 min, bereits oberhalb der für die Eintauchtiefe e kritischen Kösohanzerscheinung arbeitet. Mit anderen Worten heißt das, daß gegenüber einer herkömmlichen Exzenter- bzw. Kurbelpresse der Zeitraum des Anstieges der Schneidkraft bei gleichbleibender Hubzahl verkürzt wird.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Schnellauf enden Presse mit einem erfindungsgemäßen, untenliegenden Antrieb. Die Presse weist ein Pressengestell 15 auf, in dem ein Stößel 16 mit zugehörigem Oberwerkzeug eines Stanzwerkzeuges 17 in bekannter Technik geführt ist. Das Unterwerkzeug des Stanzwerkzeuges 17 ist auf einem Pressentisch 18 aufgespannt. Angetrieben wird der Stößel 16 über Laschen 19. An den dem Stößel 16 abgewandten Enden der Laschen 19 sind Lenker 20 angelenkt, die über Schwingen 21 pressengestellfest abgestützt sind. In jedem Verbindungspunkt der Lenker 20 mit den Schwingen 19 greift eine Koppel 22 an, die selbst mit drehangetriebenen Kurbeln 23 bzw. Exzentern verbunden sind. EUi ftlcht näher dargestellter Elektromotor mit Schwungmasse, Kupplung und BröittSe versetzt die Kurbeln 23 bzw. Exzenter mit der jeweils zugehörigen Welle in Bewegung. Ausgleichsmassen 24 werden über pressengestellfest gelagerte Doppelhebel 25 entgegen der Bewegung des Pressenstößels 16 ausgelenkt, so daß ein dynamischer Massenausgleich erzielt wird.

Der Antrieb, die Ausgleichsmassen 24 und die Kurbeln 23 bzw. Exzenter und deren Wellen sind derart angeordnet, daß eine andeutungsweise gezeichnete Stapel- und Abfördervorrichtung 26 für die ausgestanzten Teile vefwendet werden kann, wie sie beispielsweise in der DE-OS 26 05 983 beschrieben ist. Die Presse ist mit mindestens zwei gleichwirkenden Antrieben versehen, wobei die Lenker 20 und die Schwingen 21 Kniegelenke bilden, die durch Koppeln

22 und Kurbeln 23 derart angetrieben werden, daß pro Umdrehung der Kurbeln

23 die Kniegelenke zweimal die Strecklage und je einmal eine der beiden ausgeknickten Lagen erreichen, d.h. zwei Stanzhübe bewirken, die in den ausgeknickten Lagen den unteren Totpunkt und in den Strecklagen der Lenker 20

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und der Schwingen 21 den oberen Totpunkt des Pressenstößels 16 durchlaufen. Die Antriebe können hierbei prinzipiell nach der Lehre des eingangs bereits erwähnten deutschen Patentes 26 31 186 ausgebildet sein.

In den Fig. 5 und 6 ist ein weiterer Antrieb, beispielsweise für eine schnelllaufende Presse mit Oberantrieb gezeigt. Der Antrieb weist ebenfalls einen Lenker 30 auf, der mit einem Stößel 16 verbunden ist. Der Lenker 30 ist mit einer pressengestellfest abgestützten Schwinge 31 verbunden, wobei der Verbindungspunkt über eine Koppel 32 an eine Kurbel 33 bzw. einem entsprechenden Exzenter angelenkt ist. Bei diesem Antrieb wird der untere Totpunkt des Pressenstößels 31 pro Umdrehung der Kurbel 33 nur einmal erreicht," also ein Stanzhub bewirkt, wobei die Schwinge 31 und der Lenker 30 die Strecklage erreichen. Die in Fig. 6 gezeigte Kurve 34 zeigt unmittelbar den Weg h des Stößels 16 als Funktion der Zeit für einen vollständigen Stanzhub. Die Weg-Zeit-Kurve 34 zeigt deutlich die gegenüber einer Sinusbewegung bei einem Kurbel- bzw. Exzenterantrieb beschleunigte Bewegung des Stößels 31, die bei unveränderter Hubzahl gegenüber einem Kurbel- bzw. Exzenterantrieb zu einer Verkürzung der Dauer des Anstieges der Schneidkraft (Fig. 2) mit den bereits vorhergehend beschriebenen, der Erfindung zuzurechnenden, vorteilhaften Auswirkungen führt.

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Claims

Anmelder: Göppingen, den IB1 März 1979 L. Schuler GmbH P 5050 KP/R/F Bahnhofstraße 41-67 Göppingen Antrieb für eine Presse Patentansprüche:

1) J Antrieb für eine Presse, deren Stößel von einer angetriebenen Kurbel (bzw=

einem Exzenter) und einem Lenker antreibbar ist, wobei der Lenker den Stößel im Schnittbereich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die den Anstieg der Schneidkraft auf eine Dauer begrenzt, die kleiner als der entsprechende Zeitraum der Periodendauer der Eigenfrequenz der im Kraftfluß der Presse liegenden Pressenbauteile ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurbel (23, 33 ) und der Lenker ( 20, 30 ) durch mindestens eine Koppel ( 22, 32 ) gelenkig verbunden sind, und daß im Verbindungspunkt der Koppel ( 22, 32 ) mit dem Lenker ( 20, 30 ) mindestens eine gestellfest abgestützte Schwinge (21, 31 ) angelenkt ist.

2) Antrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Lenker ( 20 ) und die Schwinge ( 21 ) ein Kniegelenk bilden_s daß eine Werkstüekförderphase um den Bereich der Strecklage des Kniegelenkes gelegt ist, und daß eine Schneidphase im Bereich mindestens einer Knieklage des Kniegelenkes erreicht ist.

3) Antrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

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daß der Lenker ( 20 ) und die Schwinge ( 21 ) während jedes Umlaufes der Kurbel ( 23 ) längs ihres Kurbelkreises zweimal die Strecklage und einmal jede der von der Strecklage gleichweit entfernten Knicklagen durchlaufen, und daß in der Strecklage des Lenkers ( 20 ) mit der Schwinge ( 21 ) ein mit der Länge der Koppel ( 23 ) um den Verbindungspunkt gezogener Kreisbogen den Kurbelkreis in zwei auf einem Durchmesser des Kurbelkreises liegenden Punkten schneidet.

4) Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Antrieb ( 20, 21, 22, 23 ) als Unterantrieb in der Presse angeordnet ist.

5) Antrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die gestellfeste Abstützung der Schwinge ( 31 ) der Mittelpunkt eines Umkreises ist, den der Verbindungspunkt der Koppel ( 32 ) mit dem Lenker während einer Kurbelumdrehung beschreibt, und daß die gestenfeste Abstützung der Schwinge ( 31 ) in der Strecklage der Schwinge ( 31 ) und des Lenkers ( 30 ) durch die Kurbel ( 33 ) tangiert ist.

6) Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kurbelkreis in einen die Schneidphase erreichenden kurzen Zeitraum und einen die Förderphase einleitenden längeren Zeitraum eingeteilt ist.

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