DE2918074A1 - Mechanische presse - Google Patents

Mechanische presse

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DE2918074A1 DE19792918074 DE2918074A DE2918074A1 DE 2918074 A1 DE2918074 A1 DE 2918074A1 DE 19792918074 DE19792918074 DE 19792918074 DE 2918074 A DE2918074 A DE 2918074A DE 2918074 A1 DE2918074 A1 DE 2918074A1
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Alexander Simeonov Dipl Petrov
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VMEI LENIN CENTAR ROBOTIKA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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Description

SCHIFF ν. FOIMER STREHL SCHOBEL-HÖPF lEBBir>:aHAUS FINCK
- 4 Beschreibung
Die "Erfindung betrifft eine mechanische Presse für das Bearbeiten von metallischen und anderen Werkstoffen durch spanlose Formung, insbesondere durch Stanzen, Pressen u.a. ähnliche Verfahren.
Es sind mechanische Pressen bekannt, die ein Schwungrad für das Speichern der kinetischen "Energie in der Zeitspanne zwischen zwei Schlagen enthalten, auf dessen Welle das antreibende Element einer Kupplung angeordnet ist, während das mit ihm verbundene getriebene Element der Kupplung mit Bremse auf der Arbeitswelle angeordnet ist. Die Arbeitswelle ist mit einem Werkzeugschlitten mittels Exzenter-, Nocken- oder Kniehebelmechanismus verbunden.
Ein Nachteil dieser Pressen liegt darin, daß nur ein sehr kleiner Teil der vom Schwungrad gespeicherten Energie genutzt wird, und ihre Freigabe auf den zu bearbeitenden Werkstoff in sehr kurzer Zeit im Rahmen des Zyklus in der Form von Schlägen erfolgt. Dies führt zu einer Verschlechterung der Qulaität der bearbeiteten Oberflächen. Außerdem ist der Vorgang der plastischen Verformung durch großen Lärm und Vibrationen begleitet. Beim Stanzen ist die Schnittfläche nur teilweise glatt, während ihr größter Teil gebrochen und rauh ist. Beim Formen von Tafelmaterial wird dieses dünner und kann sogar reißen.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß falls die Arbeitswelle mit dem Werkzeugschlitten mittels Exzenter- oder Kniehebelmechanismus verbunden ist, die maximale Kraft erst am Ende des Hubs erreicht wird, was nicht nur zu einer stetigen Gefahr des Verkeilens der Presse führt, sondern auch zu der Notwendigkeit, die Werkzeuge weiter als technologisch er-
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2Qj -ι, "Q η, 7' / cü Ii ο> U /
forderlich zu öffnen. Dies ruft einen intensiven Verschleiß infolge Reibung und Erwärmung, eine verschlechterte Führung der beweglichen Teile der Werkzeuge, ein Abstumpfen ihrer Arbeitskanten, eine "Erhöhung der Werkzeugkosten und eine Begrenzung des Schnellgangs und der Produktivität hervor, und erscheint andererseits als Ursache für häufige Produktionsstörungen. Falls die Arbeitswelle mit dem Werkzeugschlitten mittels Nockenmechanismus verbunden ist, ist die Presse nicht universal - sie ist nur für die Bearbeitung von Werkstücken verwendbar, für die der Nocken profiliert ist, und dies nur bei kleinen Kräften.
Ein anderer Nachteil ist das Vorhandensein von Schwungrad, Kupplung und Bremse, was zu einer Vergrößerung der Maße und "Erhöhung der Masse und des Preises der Pressen führt. Da Kupplung und Bremse auf der Welle, die das maximale Drehmoment überträgt, angeordnet sind, treten oft Fehler auf, wie z.B. Versagen, selbständige Einschaltungen, u.a.
"Es sind verschiedene Konstruktionen von hydraulischen Pressen bekannt, die im Vergleich mit mechanischen Pressen gleicher Kraft viel teurer sind, langsamer arbeiten und bedeutend komplizierter sind. Sie enthalten eine größere Anzahl von komplizierten Einheiten und erfordern eine sehr gute Wartung, insbesondere wegen Versagens von Dichtungen.
Aufgabe der Erfindung ist das Entwickeln einer mechanischen Presse zum Bearbeiten von Werkstücken durch spanlose Formung, die eine Erhöhung der Produktivität, eine Verbesserung der Qualität der Werkstücke und des energetischen Wirkungsgrads, kleinere Maße, niedrigeres Gewicht, eine hohe Betriebsverläßlichkeit, einen geringeren Lärmpegel und höhere Gefahr- · losigkeit im Betrieb gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine mechanische Presse gelöst, mit Motoren von geringer Trägheit, gesteuert durch eine Regulier-
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9 Qi 1 Ü Π 7' /
und Steuerschaltung, verbunden durch eine Übersetzung mit Nocken geringer Trägheit, wobei das Nockenprofil den gewünschten Gesetzen für die Bewegung und die Kraftänderung entspricht, wobei der Nocken im Kontakt ist mit einer Hebelübersetzung, dessen eines Ende mit einem elastischen verformbaren Glied und das andere Ende mit einem Werkzeugschlitten verbunden ist.
Das Profil des Nockens hat einen Bereich für Energiespeicherung in einem elastisch verformbaren Glied, verbunden mit einem Bereich für Aus- und "Einschalten der Motoren und einem Bereich für die Abgabe der gespeicherten "Energie für die Bearbeitung des Werkstücks, wobei das Profil den mechanischen Kennwerten der Motoren mit ihrer Steuerschaltung, dem elastisch verformbaren Glied und dem Gesetz der plastischen Verformung des Werkstücks entspricht. Das elastisch verformbare Glied ist eine Stange oder eine Feder, z.B. eine Tellerfeder, und ist ausgerüstet mit Elementen für das Regulieren seiner Anfangsverformung, seiner Endverformung, seines Hilfshubs und der Menge der gespeicherten Energie. Diese Elemente sind als Schrauben- oder Keilverbindung ausgeführt und können eine weiche Hilfsfeder für ein zusätzliches Öffnen des Arbeitsorgans enthalten. Der Nocken und eine Rolle als Folgeglied sind mit dem elastisch verformbaren Glied direkt gekuppelt, mit der selbsttätigen Hebelübersetzung, die mit dem elastisch verformbaren Glied kombiniert werden kann, wobei beide eine gemeinsame elastische Stützkonsole aufweisen können. Die mechanische Presse kann vielfach wirkend sein und zusätzliche profilierte Nocken aufweisen, die im Kontakt sind mit entsprechenden Rollen mit Hebelübersetzungen, verbunden mit elastisch verformbaren Gliedern mit Elementen für das Regulieren und mit Arbeitsorganen gemäß der Anzahl der Operationen, wobei das Paar Nocken - Rolle selbsthemmend sein kann.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Presse liegt darin, daß der Leistungsfaktor verbessert wird, da die Motoren im Leergang nicht in Betrieb sind, und infolge des verkürzten Hubes des Werkzeugs sein Verschleiß kleiner ist.
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Ein weiterer Vorteil liegt im Fehlen der technologischen Zugaben beim Schmieden im geschlossenen Gesenk, da das Werkzeug dicht geschlossen werden kann, was in Verbindung mit der Zügigkeit der Bearbeitung zu einer Verbesserung der Qualität der Oberflächen im Umfang des Entgratens führt, ohne jegliche Einwirkung auf den Langsamlauf.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 das kinematische Diagramm einer einfach v/irkenden mechanischen Presse';
Fig. 2 eine Variante des elastisch verformbaren Gliedes, kombiniert mit einer Hebelübersetzung, wobei sie anstelle eines Scharniers in einer Konsole gestützt sind;
Fig. 3 das kinematische Diagramm einer einfach wirkenden Presse mit einem elastisch verformbaren Glied in Form einer Feder und Keileinheit für das Regulieren der gespeicherten Energie;
Fig. 4 das kinematische Diagramm einer doppelt wirkenden Presse mit Außen- und Innennocken, einem elastisch verformbaren Glied in Form einer Stange, belastet auf Zug, und einem zweiten Glied in Form einer Tellerfeder, belastet auf Druck.
Die mechanische Presse besteht aus zwei regulierbaren Elektromotoren niedriger Trägheit 1, gesteuert durch den Schalter 2 nach einem Programm und Rückkopplung mit Umformelementen für .kinematische, Kraft- und energetische Parameter, aus einer Übersetzung niedriger Trägheit 3, z.B. einem Schneckengetriebe (Fig. 1) oder einem Wellengetriebe (Fig. 3), wobei an dem getriebenen Element der Welle ein Nocken 4 montiert ist, der in Kontakt mit einem Hebelgetriebe 8 ist, verbunden an seinem einen Ende mit einem elastisch verformbaren Glied 6 und an anderen Ende mit einem Werkzeugschlitten 10, auf dem das
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Werkzeug 12 angeordnet ist. Das elastisch verformbare Glied 6 ist ausgerüstet mit "Einheiten 7 für das Regulieren des Bereiches seiner elastischen Verformung, d.h. der Menge seiner gespeicherten und austauschbaren potentiellen Energie, die als Schraubenpaare ausgeführt sind und mit einer weichen Hilfsfeder (nicht gezeigt) für zusätzliches Öffnen des Werkzeugschlittens 10. Das elastisch verformbare Glied 6 ist mit dem profilierten Nocken 4 durch die Rolle 5 direkt gekuppelt (Fig. 3) oder aber mit einer selbsttätigen Hebelübersetzung (Fig. 1 und 4), oder es ist mit einer Hebelübersetzung kombiniert, mit der sie in einer gemeinsamen elastischen Stützkonsole 13 gestützt sind (Fig. 2). Falls die Hebelübersetzung selbständig ist, ist sie im Scharnier 9 gestützt und steht unter der "Einwirkung der Kräfte seitens der Rolle 5, des elastisch verformbaren Gliedes 6 und des Werkzeugschlittens 10. Das Paar Nocken 4 - Rolle 5 oder Getriebe 3 sind selbsthemmend an der Grenze der Selbsthemmwirkung.
Nach Fig. 4 ist das Werkzeug 12 auch an dem entgegengesetzten Werkzeugschlitten 10a angeschlossen, betätigt durch eine Hebelübersetzung 8a mit Scharnier 9a, wobei die Presse mit zusätzlichen Innennocken 4a und Rolle 5a versehen ist, und das zusätzliche elastisch verformbare Glied 6a ist z.B. eine Tellerfeder mit Einheit 7a für das Regulieren ihres Vorspannens.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen mechanischen Presse ist wie folgt:
Die Presse ist in Ausgangsstellung, wenn sich die Rolle 5 über den Nocken 4 im Bereich für Aus- und Einschalten der Motoren 1 befindet, wobei das elastisch verformbare Glied 6 maximal verformt ist, die Motoren sind ausgeschaltet, und das zu bearbeitende Material ist zugeführt.
Nach Einschalten der Motoren 1, wird ihre Drehzahl entlang dem Profil des Nockens 4 in seinem Bereich für Ausschalten
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und Beschleunigen erhöht, der einen konstanten Radius aufweist und beim Hochfahren mittels des Schalters 2, wobei das elastisch verformbare Glied 6 in verformtem Zustand bleibt. Beim Erreichen des Bereichs des Nockens 4 für Abgabe der gespeicherten "Energie, dessen Radius abnehmend ist, wird die gespeicherte Energie mittels dem auf Werkzeugschlitten 10 befestigten Werkzeug 12 auf das Werkstück übertragen, wobei die Reaktion der Rolle 5 auf den Nocken 4 zur Beschleunigung der Motoren beiträgt. Der Vorgang der Abgabe von Energie von dem elastisch verformbaren Glied 6 ist in bezug auf die gesamte Zyklusdauer ausgedehnt und erfolgt nach einem gewünschten Gesetz, bedingt außer vom Profil des Nockens 4 auch von dem Hochfahren der Motoren mittels Schalter 2. Am Ende des Vorgangs der Energieabgabe wird das Werkzeug 12 vollständig geschlossen, wie in Fig. 1 dargestellt. Es folgt ein Bereich der Energiespeicherung im elastisch verformbaren Glied 6, wobei das Werkzeug 12 das Werkstück 11 freigibt, und wobei die Motoren bei gewünschten Bedingungen arbeiten: sie entwickeln z.B. ein konstantes Drehmoment und eine konstante Geschwindigkeit, bedingt hauptsächlich durch das Profil des Nockens und eventuell durch den Schalter 2, abgesehen davon, daß mit der Erhöhung der Verformung des elastisch verformbaren Gliedes 6 die dazu erforderliche Kraft wächst.
Die Menge der gespeicherten und ausgetauschten Energie kann gemäß den Anforderungen mit bezug auf bestimmte Werkstücke mittels der Elemente 7 eingestellt werden, und zwar sowohl in bezug auf die Vorspannung des elastisch verformbaren Gliedes 6 als auch in bezug auf den Bereich seiner Verformung, wobei bei Werkstücken, die weniger Energie für das spanlose Formen aufnehmen, der Schnellgang beschleunigt werden kann, und bei energieintensiven Werkstücken verzögert werden kann. Dieses Steuern kann außer manuell auch automatisch erfolgen aufgrund der Rückkopplung mit Umformelementen für das Messen von kinematischen, Kraft- und energetischen Parametern, einbegriffen Schaltung 2.
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Beim Betrieb mit Einzelschlagen werden die Elektromotoren am Ende des Vorgangs der Energiespeicherung abgeschaltet, wobei das Werkzeug 12 in maximal geöffneter Stellung bleibt. Für die Effektivität des Stoppens wird auch in dieser Unterperiode des Zyklus das elastisch verformbare Glied 6 verwendet, in welchem kinetische Energie der sich mit Verzögerung bewegenden Massen gespeichert wird, wobei sie mittels des profilierten Nockens 4 in potentielle Energie der elastischen Verformung umgewandelt wird. Dank der seIbsthemmenden Wirkung des Paares Nocken 4 - Rolle 5 oder des Getriebes niedriger Trägheit 3 wird dieser Zustand (wie jeder andere Zustand der Presse im Moment des Ausschaltens der Elektromotoren) für eine unbegrenzte Zeitdauer erhalten, während der das fertig bearbeitete Werkstück entnommen wird und neues Material 11 zugeführt wird.
Beim Betrieb mit ununterbrochen aufeinander folgenden Schlagen werden die Motoren nicht ausgeschaltet und die Hilfsoperationen für die Entnahme der fertigen Werkstücke und die Zuführung von neuem Material erfolgen bei geöffnetem Werkzeug 12 in der Unterperiode, wenn die Rolle 5 über den Speicherbereich des Nockens läuft, dessen Radius anwächst und dem größten Winkelweg des Nockens entspricht, wonach die HilfsOperationen auch während der Periode, wenn die Rolle über den Bereich mit konstantem Radius läuft, fortgesetzt werden können.
Die in Fig. 4 gezeigte doppelv/irkende Presse ist für Biege- und Volumenumformoperationen geeignet. Durch Hinzufügen einer Druckfeder (nicht gezeigt) zum Werkzeugschlitten 10 (falls es nicht nötig ist, unterbrochen zu arbeiten) oder in einer Variante analog einer dreifach wirkenden Presse ist es möglich, auch mit dreifach wirkenden Werkzeugen zu arbeiten, z.B. beim Feinstanzen, wobei die erforderliche Phasenabweichung der Kräfte viel leichter als mit den für diesen Zweck bekannten dreifach wirkenden Pressen erzielt wird.
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Die erfindungsgemäße mechanische Presse ermöglicht es, wenn sie zwei Nocken und zwei Werkzeugträger hat, ein Voröffnen des Werkzeugs 12, um Werkstücke mit großer Tiefe bearbeiten zu können, insbesondere falls die "Einheit 7 für das Regulieren des elastisch verformbaren Gliedes 6 eine weiche Hilfsfeder enthält.
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-η-
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Claims (8)

  1. SCHIFF ν. FÜNER STREHL SC H ÜBEL-HO RTF E3BINGHAUS FINCK
    MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95
    VMEI "LlSNIN" -^ Zentar po Robotika
    PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
    KARL LUDWIQ SCHIFF (1964-τ1978)
    DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER
    DIPL. INQ. PETER STREHL
    DIPL. CHEM, DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF
    DIPL. ING. DIETER EBBINQHAUS
    DR. ING. DIETER FINOK
    TELEFON (OB9) Λ8 2Ο8·*
    TELEX 5-23 5Θ6 AURO D
    TEL6QRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN
    DEA/G-19322 4. Mai 1979
    MECHANISCHE PRESSE Patentansprüche
    Mechanische Presse mit Motoren geringer Trägheit mit einer Steuerschaltung, die mittels einer Übersetzung geringer Trägheit mit Nocken verbunden sind, dadurch gekennze ichnet , daß das Profil des Nockens
    (4) den gewünschten Gesetzen der Bewegung und der Kraftänderung entspricht, wobei der Nocken (4) mittels einer Rolle
    (5) im Kontakt ist mit einer Hebelübersetzung (8), deren eines Ende mit einem elastisch verformbaren Glied (6) verbunden ist und deren anderes Ende mit einem Werkzeugschlitten (10) mit einem Werkzeug (12) verbunden ist.
  2. 2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Profil des Nockens (4) einen Bereich für Speicherung von Energie im elastisch verformbaren Glied (6) aufweist, der mit einem Bereich für Aus- und Ein-
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    schalten der Motoren niedriger Trägheit (1) verbunden ist und weiter mit einem Bereich für Abgabe der gespeicherten "Energie für die Bearbeitung des Werkstücks (11), wobei das Profil den mechanischen Kennwerten der Motoren niedriger Trägheit (1) mit einer Steuerschaltung (2), den Kennwerten des elastisch verformbaren Gliedes (6) und dem Gesetz,nach dem das plastische Formen des Werkstücks (11) erwünscht ist, entspricht.
  3. 3. Presse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das elastisch verformbare Glied (6) eine Stange oder eine Feder darstellt, z.B. eine Tellerfeder, und Elemente (7) für ihr Einstellen aufweist.
  4. 4. Presse nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellelemente (7) als Schrauben oder Keilverbindungen ausgeführt sind und eine weiche Hilfsfeder für zusätzliches Öffnen des Werkzeugschlittens (10) enthalten können.
  5. 5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elastisch verformbare Glied (6) direkt mit der Rolle (5) und dem Nocken (4) gekoppelt ist.
  6. 6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das elastisch verformbare Glied (6) und die Hebelübersetzung (8) miteinander verbunden sind und eine gemeinsame elastische Stützkonsole (13) aufweisen.
  7. 7» Presse nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e -
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    kennzeichnet, daß sie zusätzliche profilierte Nocken (4a) aufweist, die im Kontakt mit Hebelübersetzungen (8a) sind, verbunden mit elastisch verformbaren Gliedern (6a) und Arbeitsorganen (10a) gemäß der Anzahl von Operationen.
  8. 8. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Paar Nocken (4) - Rolle (5)
    selbsthemmend ist.
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