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Schrittschaltantrieb, z.B. für den Matrizen-
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halter einer Presse zum Herstellen von Bolzen aus Drahtabschnitten
Die Erfindung betrifft einen Schrittschaltantrieb, der z.B.
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als Antrieb für den drehbar gelagerten Matrizenhalter einer Presse,
insbesondere einer Presse zum Herstellen von Bolzen aus Drahtabschnitten verwendbar
ist.
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Es ist bekannt, daß unter Anwendung von Pressen mit drehbar gelagerten
Matrizenhaltern höhere Stückleistungen erzielt werden können als bei Pressen mit
ortsfest gelagerten Matrizen.
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Eine Schwierigkeit bei der Ausführung von Pressen mit drehbar gelagertem
Matrizenhalter bestand bisher darin, einen Antrieb für den Matrizenhalter zu finden,
der den zu stellenden Anforderungen in ausreichendem Maß entspricht. Um nämlich
die Vorteile eines drehbar gelagerten, mehrere Matrizen aufweisenden Matrizenhalters
nutzen zu können, ist es notwendig, daß die schrittweise erfolgende Drehbewegung
des Matrizenhalters in möglichst kurzer Zeit d rchgeführt wird bei exakter Einhaltung
des einem einzelnen Dre schritt entsprechenden Drehwinkels.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit folgenden Mitteln:
Zunachst ist der Matrizenhalter mit einem zahnradartigen Antriebsmittel drehfest
verbunden oder verbindbar; weiterhin ist dem zahnradartigen Antriebsmittel ein zahnstangenartiges
Antriebsmittel zugeordnet; schließlich greifen an dem zahnstangenartigen Antriebsmittel
synchron mit der Drehbewegung der Hauptantriebswelle der Presse betätigte Antriebselemente
an zum hin- und hergehenden Antrieb des zahnstangenartigen Antriebsmittels in Richtung
der Längsausdehnung dieses Antriebsmittels und in einer hierzu quer verlaufenden
Richtung, wobei auf eine Bewegung in Richtung der Längsausdehnung des zahnstangenartigen
Antriebsmittels eine Bewegung quer hierzu folgt, so daß das zahnstangenartige Antriebsmittel
während einer Bewegung in Längsrichtung in Antriebsverbindung und während der darauffolgenden
entgegengesetzten Bewegung in Längsrichtung außer Antriebsverbindung mit dem zahnradartigen
Antriebsmittel des Matrizenhalters steht; und schließlich sind dem Matrizenhalter
Verriegelungsmittel zugeordnet zum Verriegeln des Matrizenhalters zwischen aufeinanderfolgenden,
gleichen Drehschritten des Matrizenhalters.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs besteht
entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch 2 darin, daß die Antriebselemente zum hin-
und hergehenden Antrieb des zahnstangenartigen Antriebsmittels aus einem im Pressengestell
schwenkbar gelagerten Doppelarmhebel mit Abgriffrollen bestehen, die in Antriebsverbindung
mit einer synchron mit der Hauptantriebswelle der Presse rotierenden Doppelkurvenscheibe
stehen; daß die Antriebselemente zum hin- und hergehenden Antrieb des zahnstangenartigen
Antriebsmittels in einer zur Längsausdehnung des zahnstangenartigen Antriebsmittel
quer verlaufenden Richtung aus einer Führung für das zahnstangenartige Antriebsmittel
und einem mit dieser Führung in der Bewegungsebene des zahnstangenartigen Antriebsmittels
gelenkig verbundenen,
im Pressengestell schwenkbar gelagerten Hebel
mit Abgriffrolle bestehen, der mit einer weiteren, synchron mit der Hauptantriebswelle
der Presse rotierenden Kurvenscheibe in Antriebsverbindung :steht; und daß schließlich
die Kurvenscheiben zum Antrieb des zahnstangenartigen Antriebsmittels bzw.
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des die Führung für das zahnstangenartige Antriebsmittel tragenden
Hebels einen derartigen Kurvenverlauf aufweisen und in Bezug atfdie Hauptantriebswelle
der Presse drehwinkelmäßig derart versetzt zueinander gelagert sind, daß das zahnstangenartige
Antriebsmittel jeweils über einen vorbestimmten Drehwinkel der Hauptantriebswelle
wechselweise in und außer Antriebsverbindung mit dem zahnstangenartigen Antriebsmittel
gebracht und gehalten wird.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebs gegenüber vorbekannten
Antrieben für drehbar gelagerte Matrizenhalter ist in der Tatsache zu sehen, daß
zwischen der Hauptantriebswelle der Presse und dem drehbar gelagerten Matrizenhalter
zu dessen Antrieb in aufeinanderfolgenden, gleichen Drehschritten eine formschlüssige
Antriebsverbindung vorgesehen ist. Diese formschlüssige Antriebsverbindung ermöglicht
hohe Beschleunigungen und entsprechend hohe Verzögerungen der Drehbewegungen des
Matrizenhalter, ohne daß die Positioniergenauigkeit des Matrizenhalters darunter
leiden würde. Denn die durch die Massenträgheit des in Rotation zu versetzenden
und wieder abzubremsenden Matrizenhalters entstehenden Kräfte werden wegen des Formschlusses
der Antriebsverbindung in die Hauptantriebswelle der Presse und bis in den Antriebsmotor
geleitet. Der erfindungsgemäße Antrieb erlaubt daher verhältnismäßig hohe Schaltfrequenzen
des Matrizenhalters, ohne daß das Arbeitsergebnis darunter leidet. Ferner ist sichergestellt,
daß die Bewegungen des Matrizenhalters im Verhältnis zu den Bewegungen der anderen
Pressenelernente wie Staucher, Auswerfer usw.
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die ebenfalls von der Hauptantriebswelle der Presse aus angetrieben
werden, stets im vorgesehenen Synchronismus stehen.
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In bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebs schlägt
Anspruch 3 vor, daß an dem die Führung für das zahnstangenartige Antriebsmittel
traqendenHebel auch Übertragüngs mittel angreifen zum Steuern eines Verriegelungsstiftes
und daß im Werkzeughalter bzw. Matrizenhalter dem benachbarten Ende des Verriegelungstiftes
zugeordnete Ausnehmungen zum Verriegeln des Werkzeughalters bzw. des Matrizenhalters
vorgesehen sind.
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Um die Stellung des Matrizenhalters gegenüber dem Antrieb für den
Matrizenhalter einstellen zu können zum Zweck einer exakten Fixierung des Matrizenhalters
in den vorgesehenen Arbeitspositionen ist es entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch
4 zweckmäßig, daß das zahnradartige Antriebsmittel und/oder ein die Ausnehmungen
zum Verriegeln des Matrizenhalters aufweisender ringförmiger Körper auf dem Matrizenhalter
gegenüber diesem um einen gewissen Drehwinkel einstellbar befestigt wird. Eine andere
Lösung hiefür besteht nach Anspruch 5 darin, daß Zahnstange und Doppelarmhebel über
einen einstellbaren Exzenter-Gelenkbolzen miteinander antriebsverbunden sind.
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Schließlich ist es zur weiteren und besseren Abstützung der Führung
für das zahnstangenartige Antriebsmittel gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, daß die Führung
für das zahnstangenartige Antriebsmittel sich außer an dem von der Kurvenscheibe
gesteuerten Hebel über ein zusätzliches Gelenk am Pressengestell abstützt.
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Anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 den erfindungsgemäßen Antrieb für einen drehbar
gelagerten Matrizenhalter in schematischer Darstellung
in der Vorderansicht
und Fig. 2 den Antrieb nach Fig. 1 ebenfalls in schematischer Darstellung in der
Draufsicht im Schnitt.
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In einem in der Zeichnung mit 1 bezeichneten Pressengestell ist ein
Matrizenhalter 2 mit Matrizen 3, 4 und 5 drehbar gelagert. Für die Lagerung des
Matrizenhalters 2 sind älzkörperlager 6 und 7 vorgesehen. Das Walzkörperlager 6
stützt sich am Pressengestell 1 ab, das Wälzkörperlager 7 an einem mit dem Pressengestell
1 fest verbundenen ortsfesten Lager 8.
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Dem Matrizenhalter 2 mit den Matrizen 3, 4 und 5 sind Auswerferstifte
9, 10 und 11 zugeordnet.
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Weiter ist im Pressengestell 1 ein Schlitten 12 vorgesehen, der Stempel
13, 14 und 15 trägt. Der Schlitten 12 ist in einer Führung 16 des Pressengestells
1 verschiebbar geführt. Zum Antrieb des Schlittens 12 ist eine Kurbelwelle 17 vorgesehen,
die über eine Kurbelstange 18 an einem im Schlitten 12 gelagerten Bolzen 19 angreift.
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Die Kurbelwelle 17 steht über ein Zahnrad 20 mit einem Zahnrad 21
in Antriebsverbindung, welches auf der Hauptantriebswelle 22 drehfest gelagert ist.
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Auf dem Matrizenhalter 2 und konzentrisch zu diesem it t ein Zahnrad
23 befestigt, dem eine Zahnstange 2e zugeordnet ist.
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Die Zahnstange 24 ist in einer Führung 25 längsverschiebbar geführt.
Die Führung 25 stützt sich parallel zur Längsausåehnung der Zahnstange 24 über eine
Gelenkstange 26 an einem ortsfesten, nicht näher bezeichneten Lager ab. Weiterhin
stützt sich die Führung 25 über eine Gelenkstange 27 am einen, mit 30 bezeichneten
Ende eines Hebels 28 ab. Der Hebel 28 ist um eine ortsfeste Achse 29 schwenkbar
im Pressengestell 1 gelagert.
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Am anderen, mit 31 bezeichneten Ende des Hebels 28 greift eine Gelenkstange
32 an, die über einen um eine ortsfeste Achse 33 schwenkbar gelagerten Winkelhebel
34 in Antriebsverbindung mit einem Verriegelungsstift 35 steht. Der Verriegelungsstift
35 ist in einer im Pressengestell 1 vorgesehenen Führung 36 längsverschiebbar geführt.
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Dem mit 37 bezeichneten Ende des Verriegelungssitftes 35 sind im Matrizenhalter
2 vorgesehene Ausnehmungen 38, 39 und 40 zugeordnet. Die Ausnehmungen 38, 39 und
40 sind in denselben, gleichen Drehwinkelabständen im Matrizenhalter 2 vorgesehen
wie die Matrizen 3, 4 und 5 auf bzw. in diesem angeordnet sind.
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Die Zahnstange 24 ist über einem am mit 41 bezeichneten Ende gelagerten
Bolzen 71 gelenkig mit einem Arm 42 eines Doppelarmhebels 42, 43 antriebsverbunden.
Der Doppelarmhebel 42, 43 ist um eine im Pressengestell 1 ortsfest gelagerte Achse
44 schwenkbar.
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Um die Lage der Matrizen 3, 4 und 5 des Matrizenhalters 2 in einer
Verriegelungsposition des Matrizenhalters 2 gegenüber den Stempeln 13, 14 und 15
exakt einstellen zu können bzw. um den Matrizenhalter 2 mit seinen dem Verriegelungsstift
35 zugeordneten Ausnehmungen 38, 39 und 40 in den jeweils vorgesehenen Verriegelungspositionen
exakt gegenüber dem Verriegelungsstift 35 einstellen zu können, ist es möglich,
das Zahnrad 23 um ein gewisses Maß im einen und anderen Drehsinn einstellbar auf
dem Matrizenhalter zu befestigen.
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Eine andere Möglichkeit zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, den
Bolzen 71 für die Antriebsverbindung zwischen der Zahnstange 24 und dem Arm 42 des
Doppelarmhebels 42, 43 als einen an sich bekannten Exzenter-Gelenkbolzen 71 auszubilden.
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DurchVerstellung dieses Exzenter-Gelenkbolzens kann ebenfalls erreicht
werden, daß die Matrizen 3, 4 und 5 in den jeweils vorgesehenen Arbeitspositionen
exakt gegenüber den Stempeln 13, 14 und 15 positioniert sind.
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Der Arm 42 des Doppelarmhebels 42, 43 trägt eine Abgriffrolle 45,
der Arm 43 des Doppelarmhebels 42, 43 trägt eine Abgriffrolle 46. Die Abgriffrollen
45 und 46 laufen auf der Kurvenscheibe 47 bzw. 48 der Doppelkurvenscheibe 47, 48.
Die Doppelkurvenscheibe 47, 48 ist mit einer Welle 50 drehfest verbunden. Die Welle
50 ist in am Pressengestell 1 befestigten Lagern 51, 52 und 53 drehbar gelagert.
An dem der Doppelkurvenscheibe 47, 48 abgekehrten Ende ist mit der Welle 50 ein
Kegelrad 54 drehfest verbunden, das über ein Kegelrad 55 mit der Hauptantriebswelle
22 in Antriebsverbindung steht.
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Der Hebel 28 trägt eine Abgriffrolle 56, die auf einer Kurvenscheibe
57 läuft. Der Hebel 28 steht dabei unter dem Einfluß einer Feder 59, die die Abgriffrolle
56 an die Kurvenscheibe 57 andrückt.
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Die Kurvenscheibe 57 ist mit einer Welle 58 drehfest verbunden, die
auf nicht näher dargestellte Weise ebenfalls mit der Hauptantriebswelle 22 in formschlüssiger
Antriebsverbindung steht.
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Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Antriebs ist
wie folgt: Ausgehend von der Darstellung in Fig. 1 befindet sich der Antrieb am
Beginn einer Drehbeschleunigung des Matrizenhalters 2 in dem in Richtung des Pfeils
60 angegebenen Sinn. Die Kurvenscheiben 47, 48 und 57 rotieren dabei gleichmäßig
im durch die Pfeile 61 und 62 angegebenen Drehsinn. Die Abgriffrolle 56 des Hebels
28 befindet sich zu diesem Zeitpunkt am Anfang eines oberen, mit der Welle 58 konzentrischen
Kurvenbereiches 63, die Abgriffrolle 46 des Armes 43 des Doppelarmhebels 42, 43
befindet sich am Ende eines unteren, mit der Welle 50 konzentrischen Kurvenbereiches
64 der Kurvenschiene 48 bzw. am Anfang eines ansteigenden Kurvenbereiches 65 dieser
Kurvenscheibe 48. Hieraus folgt, daß die Zahnstange 24 in Eingriff mit dem Zahnrad
23 gehalten wird, und zwar so lange, bis die
Abgriffrolle 56 des
Hebels 28 das Ende des Kurvenbereiches 63 der Kurvenscheibe 57 im Verlauf der weiteren
Rotation dieser Kurvenscheibe erreicht hat. Während der synchron mit der Rotation
der Kurvenscheibe 57 erfolgenden Rotation der Kurvenscheibe 48 wird demnach die
Zahnstange 24 gemäß der Darstellungin Fig. 1 nach rechts bewegt, und zwar so lange,
bis die Abgriffrolle 46 das Ende des ansteigenden Kurvenbereiches 65 der Kurvenscheibe
48 erreicht hat. Die hieraus resultierende Bewegung des Matrizenhalters 2 entspricht
einem vorherbestimmten Drehwinkel, im Fall der Darstellung in der Zeichnung einem
Drehwinkel von 1200 Während im weiteren Verlauf der Rotation der Kurvenscheibe 48
die Abgriffrolle 46 des Arms 43 des Doppelarmhebels 42, 43 sodann auf einem oberen,
konzentrisch zur Welle 50 verlaufenden Kurvenbereich 66 der Kurvenscheibe 48 läuft,
läuft die Abgriffrolle 56 des Hebels 28 vom Ende des Kurvenbereiches 63 auf dem
abfallenden Kurvenbereich 67 der Kurvenscheibe 57 bis zum Anfang eines unteren,
zur Welle 58 konzentrischen Kurvenbereiches 68 hin. Das bedeutet, daß die Zahnstange
24 außer Engriff mit dem Zahnrad 23 gebracht wird und die formschlüssige Antriebsverbindung
zwischen Zahnstange 24 und Zahnrad 23 bzw. Hauptantriebswelle 22 und Natrizenhalter
2 gelöst wird.
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Gleichzeitig mit der Lösung der Anbtriebsverbindung zwischen Zahnrad
23 und Zahnstange 24 wird über die Gelenkstange 32 und den Winkelhebel 34 der Verriegelungsstift
35 vom Hebel 28 mit seinem Ende 37 in die betreffende Ausnehmung des Matrizenhalters
2 eingeführt, im vorliegenden Fall in die Ausnehmung 39.
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Damit wird der Matrizenhalter 2 während des nun folgenden Bearbeitungsvorganges
der in den Matrizen befindlichen Werkstücke verriegelt.
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Während Zahnstange 24 und Zahnrad 23 außer. Eingriff sind und der
Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird, läuft die Abgriff rolle 56 des Hebels 28
auf dem unteren, zur Welle 58 konzentrischen Kurvenbereich 68 der Kurvenscheibe
57 und die Abgriffrolle
46 des Arms 43 des Doppelarmhebels 42,
43 läuft auf dzem abfallenden Kurvenbereich 69 der Kurvenscheibe 48. Dem abfallenden
Kurvenbereich 69 der Kurvenscheibe 48 ist - wie auch allen anderen Kurvenbereichen
dieser Kurvenscheibe - ein bestimmter Kurvenbereich auf der Kurvenscheibe 47 zugeordnet,
welche Kurvenbereiche der übersichlichkeit wegen nicht iel einzelnen bezeichnet
sind. Sobald die Abgriffrolle 46 also nach Durchlaufen des Kurvenbereiches 66 auf
dem abfallenden Kurvenbereich 69 läuft, wird demnach - bei gelöster Antriebsverbindung
zwischen Zahnrad 23 und Zahnstange 24 - die Zahnstange 24 im Fall der Darstellung
in Figa 1 nach links bewegt. Sobald diese Bewegung der Zahnstange 24 abgeschlossen
ist, wird sodann über den Kurvenbereich 70 der Kurvenscheibe 57 die Zahnstange 24
wieder in Eingriff mit dem Zahnrad 23 gebracht und gleichzeitig das Ende 27 des
Verriegelungsstiftes 35 aus der Ausnehmung 39 doc Matrizenhalters 2 bewegt. Im Anschluß
daran folgt der nächste Drehschritt des Matrizenhalters 2, wie vorstehend beschrieben.
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Abschließend ist noch zu bemerken, daß die Zahnstange 24 bereits in
Eingriff mit dem Zahnrad 23 gebracht ist, bevor mit der Beschleunigung des Matrizenhalters
2 begonnen wird und daß die Zahnstange 24 erst dann außer Eingriff mit dem Zahnrad
23 gebracht wird, wenn der Matrizenhalter 2 nach Verzögerung bis auf die Drehgeschwindigkeit
Null stillsteht. - Sinngemäß taucht der Verriegelungsstift 35 schon in die betreffen~
de Ausnehmung 38,39 oder 40 des Matrizenhalters ein, bevor die Zahnstange 24 außer
Eingriff mit dem Zahnrad 23 gebracht wird, sodaß eine unkontrollierte Verdrehung
des Matrizenhalters verhindert ist..
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Der erfindungsgemäße Antrieb ist selbstverständlich nicht auf eine
Anwendung bei Pressen der beschriebenen Art beschränkt, sondern er kann ebenso vorteilhaft
auch zum schrittweise erfolgenden Antrieb von Förderbändern, drehbaren Arbeitstischen
und dgl. eingesetzt werden.
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L e e r s e i t e