DE29607230U1 - Presse zur Bearbeitung von Material - Google Patents

Description

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Presse zur Bearbeitung von Material

Die Neuerung betrifft eine Presse zur Bearbeitung von Material, insbesondere jedoch nicht ausschließlich eine Münzpresse zum Prägen von Münzen aus Rohlingen, die zwischen zwei zusammenwirkende Prägestempel-Täger plaziert werden.

Eine Münzpresse umfaßt üblicherweise zwei zusammenwirkende PrägeStempel-Träger, die aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können und dabei eine Prägewirkung auf einen metallischen Rohling ausüben. Üblicherweise ist jeder Prägestempelträger unter der Einwirkung seines eigenen Antriebsgestänge bewegbar. Wesentlich jedoch ist, daß eine Relativbewegung zwischen einer formgebenden Funktionsposition und einer Freigabeposition stattfindet. Es ist deshalb auch möglich, daß ein Prägestempel-Träger feststeht und der andere beweglich ist.

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Bei dem Vorgang der Münzprägung sollte ein Antriebsgestänge für mindestens einen der Prägestempel-Träger vorgesehen sein, welches eine ausreichende "Verweil"-Periode nach dem Abschluß eines formgebenden Hubes aufweist, derart, daß der Formgebungsvorgang abgeschlossen werden kann, bevor der Freigabehub stattfindet. Es ist außerdem wichtig, daß die Komponenten des Gestänges und gegebenenfalls eines drehbaren Antriebeingangs, beispielsweise einer Kurbelwelle, so eingerichtet sind, daß sie soweit wie möglich 0 dynamisch ausbalanciert sind, um die Entstehung von Unwuchtkräften zu vermeiden oder zu minimieren.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, eine Presse zur Bearbeitung von Material zu schaffen, welche für einen der Prägestempel-Träger ein verbessertes Antriebs-

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gestänge aufweist.

Diese Aufgabe wird nach einem Aspekt durch die im Anspruch 1 angegebene Neuerung gelöst.
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Nach einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 2 angegebene Neuerung gelöst.

Bei einer Einrichtung gemäß der so definierten Neuerung wird die lineare hin- und hergehende Bewegung des genannten einen Prägestempel-Trägers unter der Einwirkung des zweiteiligen gelenkigen Verbindungsgliedes bewirkt. Die Bewegung des zweiteiligen gelenkigen Verbindungsgliedes wiederum wird teilweise durch die exzentrische Verbindung am freien Ende des ersten Teiles mit dem drehbaren Antriebseingang und außerdem durch die seitliche Bewegung gesteuert, welche auf die Gelenkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil über die Bewegung des Kurbelantriebes ausgeübt wird, welche über den ersten Verbindungsgliedarm 0 auf den Kipphebel und dann von dem zweiten Verbindungsgliedarm zu der Gelenkverbindung übertragen wird.

Durch sorgfältige Konstruktion hinsichtlich der relativen Proportionen und der Ausgestaltung und Anordnung der verschiedenen Komponenten des Gestänges läßt sich jede gewünschte Geschwindigkeit der hin- und hergehenden Bewegung des genannten einen Prägestempel-Trägers erreichen, einschließlich einer gegebenenfalls benötigten Variation in der linearen Geschwindigkeit bei jedem formgebenden Hub und dem Freigabehub, und außerdem jede gewünschte "Verweil"-Periode während jedes Betriebszyklusses.

Zweckmäßigerweise umfaßt der Antriebseingang, welcher das Gestänge betätigt, eine Antriebswelle, wobei geeignete Kurbeln an die Welle gekoppelt sind, welche die Drehbe-

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wegung der Welle in eine im wesentliche linear hin- und hergehende Bewegung der Komponenten des an sie angekoppelten Gestänges umsetzt, nämlich des ersten Teiles des zweiteiligen gelenkigen Verbindungsgliedes und des ersten Verbindungsgliedarmes des Kipphebels.

Üblicherweise sollte der eine Prägestempel-Täger so geführt sein, daß er eine linear hin- und hergehende Bewegung ausführt, und vorzugsweise sollte der zweite Prägestempel-Träger, der mit dem ersten zusammenwirkt, ein gesondertes Antriebsgestänge besitzen, welches in Verbindung mit der Drehung des Antriebseinganges so betätigt wird, daß sich die Prägestempel-Träger aufeinander zu und voneinander weg während des Formgebungs- bzw. Freigabehubes bewegen.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele von Pressen zur Materialbearbeitung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: 20

Figur 1: eine Schemadarstellung der wesentlichen Komponenten eines ersten Ausführungsbeispieles einer neuerungsgemäßen Presse, wobei die Figuren a bis d die Positionen zeigen, die von den Komponenten bei aufeinanderfolgenden Stufen

eines Funktionszyklusses eingenommen werden;

Figur 2: eine Seitenansicht, in der genauer eine praktische Ausführungsform der Schemadarstellung von Figur 1 gezeigt;

Figur 3: eine Schemadarstellung, ähnlich der Figur 1, eines zweiten Ausführungsbeispieles einer neuerungsgemäßen Presse; und 35

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Figur 4: eine Seitenansicht, welche eine praktische

Ausführungsform der Schemadarstellung von Figur 3 zeigt.

Nunmehr wird auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Eine Presse zur Materialbearbeitung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Beispielsweise sei angenommen, daß die Presse eine Münzpresse ist, welche zwei zusammenwirkende Prägestempel-Träger aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind und auf diese Weise eine Prägewirkung auf einen Rohling ausüben. Bei letzterem handelt es sich im Falle der Prägung von Münzen um einen Metallrohling. Üblicherweise ist jeder Prägestempel-Träger so eingerichtet, daß er sich unter der Wirkung seines eigenen Antriebsgestänges bewegt.

Wichtig ist jedoch nur, daß eine Relativbewegung zwischen einer formgebenden Funktionsposition und einer Freigabeposition stattfindet. Deshalb kann einer der Prägestempel-Träger auch feststehen und der andere so eingerichtet sein, daß er beweglich ist.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein beweglicher Prägestempel-Träger gezeigt.

Ein drehbarer Antriebseingang betätigt die Presse. Er besitzt die Form einer Antriebswelle, die in Figur 1 schematisch durch das Bezugszeichen 11 gezeigt ist, bzw. die Form einer Kurbelwelle H, die in Figur 2 gezeigt ist. Wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, 0 wird ein erster PrägeStempel-Träger von einem Schieber 12 betätigt, der innerhalb einer Führung 13 linear hin- und herbewegbar montiert ist, derart, daß er den Prägestempel-Träger zwischen einer Freigabeposition und einer Prägeposition im Zusammenwirken mit dem anderen Prägestempel-Träger bewegt. Dies erfolgt gegen einen

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Metallrohling, der zwischen die Prägestempel-Träger eingeführt wird. Ein Gestänge, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist, koppelt die Eingangs-Antriebswelle 11 mit dem beweglichen Prägestempel-Träger so, daß bei Verdrehung der Antriebswelle 11 eine linear hin- und hergehende Bewegung des Prägestempel-Trägers bewirkt wird.

Das Gestänge 14 umfaßt ein zweiteiliges gelenkiges Verbindungsglied {15, 16) mit einem ersten Teil 15, welches an seinem freien Ende 16 exzentrisch mit der Antriebswelle 11 verbunden ist, und einem zweiten Teil 17, welches an seinem freien Ende 18 verschwenkbar mit dem Schieber 12 verbunden ist. Außerdem gibt es eine Gelenkverbindung 19 zwischen der ersten Teil 15 und dem zweiten Teil

17. Die Bewegung der Gelenkverbindung 19 während eines Betriebszyklusses ist in der Figuren la bis Id dargestellt.

Ein zweiarmiger Kipphebel 2 0 ist gelenkig an dem Pressen-0 rahmen montiert und führt eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um eine fest Achse 21 aus. Er umfaßt einen ersten bzw. einen zweiten Kipphebelarm 22 bzw. 23, die in einer starren Anordnung so miteinander verbunden sind, daß sie sich gemeinsam um die Schwenkachse 21 bewegen. Figur 1 ist nur als schematische Darstellung des Kipphebels 20 zu verstehen. Wichtig ist, daß es eine gelenkige Verbindung mit dem Kipphebel 2 0 über weitere Teile des Gestänges gibt und daß die Gelenkverbindungen gegenüber der Schwenkachse 21 versetzt sind.

Ein erster Arm 24 des Verbindungsgliedes ist an einem Ende gelenkig mit dem Kipphebelarm 22 verbunden und am anderen Ende über eine Kurbelarm 25 an der Eingangs-Antriebswelle 11 angelenkt. Ein zweiter Arm 26 des Verbindungsgliedes ist an einem Ende mit dem Kipphebel-

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arm 23 verbunden und am anderen Ende mit der Gelenkverbindung 19 des zweiteiligen gelenkigen Verbindungsgliedes (15, 17).

Die Figuren la bis Id zeigen Positionen, die bei aufeinanderfolgenden Stufen eines Betriebszyklusses von den Komponenten des Gestänges eingenommen werden. Dabei ist zu beachten, daß die radiale Versetzung der exzentrischen Verbindung 16 gegenüber der Achse der Welle 11 verhältnismäßig klein ist, so daß nur eine kleine Kreisbahn des Endes 16 des Verbindungsgliedes um die Achse der Welle 11 stattfindet, während die Kreisbahn der Gelenkverbindung des Armes 24 des Verbindungsgliedes mit dem Ende des Kurbelarmes 25 einen größeren Radius um die Achse der Welle 11 aufweist. Der relative Winkelabstand der exzentrischen Verbindung 16 und der Verbindung des Armes 24 des Verbindungsgliedes mit dem Ende des Kurbelarmes 25 gegenüber der Achse der Welle 11 kann in den Figuren la bis Id ersehen werden. Dieser Winkelabstand 0 wird sorgfältig so gewählt, daß dem Schieber 12 bei jedem Zyklus der Umdrehung der Eingangswelle 11 die erforderliche lineare Bewegung verliehen wird.

Figur 1 ist eine Schemadarstellung der Geometrie der Komponenten des Gestänges; ein praktisches Beispiel für die Neuerung ist genauer in Figur 2 gezeigt, auf die nunmehr Bezug genommen wird.

Der in Figur 2 gezeigte Mechanismus soll primär dazu dienen, den Schieber einer Präge- bzw. Münzpresse zu betätigen. Er umfaßt eine Kurbelwelle H mit drei Kurbelzapfen, nämlich mit einem Hauptkurbelzapfen, der einen "Versatz" (doppelter Kurbelradius) t aufweist, und mit zwei sekundären Kurbelzapfen, von denen jeweils einer auf beiden Seiten des Hauptkurbelzapfens eingeordent ist

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und die jeweils einen "Versatz" t_ aufweisen. Die sekundären Kurbelzapfen sind zueinander konzentrisch und sind gegenüber dem Hauptkurbelzapfen um einen bestimmten Winkel versetzt.

Eine Kupplung A am Hauptkurbelzapfen ist an ein Verbindungsglied B gekoppelt, welches seinerseits an den Schieber C gekoppelt ist. Die beiden sekundären Kupplungen F am sekundären Kurbelzapfen sind an entsprechende Kniehebel E gekoppelt, die an am Pressenrahmen befestigten Klammern G angelenkt sind. Das Gestänge wird durch Verbindungsglieder D vervollständigt, die am einen Ende an die Kniehebel E und an einen externen Stift gekoppelt sind, der eine Gelenkverbindung zwischen der Kupplung A und dem Verbindungsglied B bildet.

Das Gestänge ist in Figur 2 in der Arbeitsposition dargestellt. Die kurze Distanz des Rückhubes ist in Figur 2 durch das Bezugszeichen S dargestellt. Während des Betriebs-0 zyklusses zieht sich der Schieber C um den Hub S zurück, verbleibt dann über 13 0 der Kurbelwellen-Drehung stationär und schließt dann den Rückhub zurück in die Arbeitsposition ab.

Nunmehr wird erneut auf Figur 1 Bezug genommen, welche aufeinanderfolgende Stufen in dem Arbeitszyklus zeigt. Figur la zeigt das Gestänge mit einem Schieber, der sich der Arbeitsposition befindet; Figur Ib zeigt den Schieber, wie er sich unter der Steuerung des Hauptkurbelzapfens zurückzieht, und die Auslenkung der Verbindungsstelle des Kupplungs-Verbindungsgliedes, die durch die sekundären Kniehebel der Kupplung und das Verbindungsglied D hervorgerufen wird. Figur Ic zeigt das Gestänge in einem Zustand, in welchem die Kurbelwelle sich gegenüber der in Figur la dargestellten Posi-

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tion um 180° verdreht hat und in welcher die Hauptkupplung und das Verbindungsglied B in einer Linie liegen. Figur Id schließlich zeigt das Gestänge am Beginn des Arbeitshubes. Zwischen den in den Figuren Ib und Ic dargestellten Positionen verbleibt der Schieber über eine Kurbelwellendrehung von 130 hinweg stationär, wodurch einen ggf. erforderliche "Verweil"-Periode ermöglicht wird.

Nunmehr wird auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen.

Diese zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Presse zur Bearbeitung von Material. Sie umfaßt einen Rahmen, eine mehrfach-exzentrische Kurbelwelle, die so montiert ist, daß sie sich gegenüber dem Rahmen um eine Kurbelachse drehen kann, einen Träger eines Bearbeitungswerkzeuges, welcher von dem Rahmen so geführt ist, daß er sich auf einem geradlinigen Weg bewegt, und einen Mehrfachgestänge-Antriebsmechanismus, welcher die Bewegung auf den Träger des Bearbeitungswerkzeuges überträgt. Dieser Mechanismus wurde ein erster Linie zur Verwendung in einer Maschine konstruiert, bei welcher eine erhebliche "Verweildauer" in der Bewegung des Bearbeitungswerkzeug-Trägers in einem bestimmten Teil des Prozesses erforderlich ist, beispielsweise bei der Zufuhr von Komponenten, wo eine Veränderung der Eingangsgeschwindigkeit des Mechanismus nicht vernünftig realisierbar ist. Allgemein gesprochen besteht die Hauptintention darin, daß das Bearbeitungswerkzeug des Mechanismus bei dieser zweiten Ausführungsform stationär bleibt, während eine neue Komponente oder ein Werkstück in das Bearbeitungsgebiet zugespeist oder intermittierend vorwärtsbewegt wird.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel wird nunmehr anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben. Figur 3 ist eine Schemaillustration (im wesenlichen ähnlich der Figur 1) und Figur 4

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ist eine praktische Konstruktionsform, welche der Schemaillustration von Figur 3 entspricht.

In Figur 3 sind vier aufeinanderfolgende Stufen 1, 2, 3 und 4 eines Betriebszyklusses dargestellt. Im einzelnen zeigen

Illustration 1 den Bearbeitungswerkzeug-Träger in seiner Arbeitsposition;
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Illustration 2 den Bearbeitungswerkzeug-Träger am Beginn der Verweilperiode;

Illustration 3 den Bearbeitungswekzeug-Träger in einer Mittelposition der Verweildauer;

Illustration 4 den Bearbeitungswerkzeug-Träger am Ende der Verweilperiode, wie er gerade in die Arbeitsposition zurückzukehren beginnt.
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Nunmehr wird auf Figur 4 Bezug genommen. Der dargestellte Mechanismus soll den Bearbeitungswerkzeug-Träger einer Presse, beispielsweise einer Münzpresse, bewegen. Der Mechanismus umfaßt eine Kurbelwelle H mit mindestens 5 zwei Kurbelzapfen bzw. exzentrischen Teilen. Der Hauptkurbelzapfen hat einen Versatz (doppelten Kurbelradius) "t" und der zweite Kurbelzapfen hat einen Versatz "t ". Der zweite Kurbelzapfen ist gegenüber dem ersten Kurbelzapfen um einen Winkel &khgr; versetzt, gemessen gegen 0 den Uhrzeigersinn, d.h. dem ersten Zapfen vorauseilend.

Die Kurbelwell H ist in Lagern gehalten, die Teil des Rahmens sind.

Eine Kupplung A am Hauptkurbelzapfen ist mit einem 5 Hauptverbindungsglied B durch einen Zapfen J ver-

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bunden. Das Verbindungsglied B seinerseits ist durch einen Zapfen K mit dem Bearbeitungswerkzeug-Träger C verbunden.

Eine sekundäre Kupplung F am zweiten Kurbelzapfen ist durch einen Zapfen M mit einem Kniehebel E verbunden. Der Kniehebel E verschwenkt unabhängig auf einer Welle N , die an einer Klammer G gehalten ist, welche Teil des Rahmens ist.

Das verbleibende Verbindungsglied D ist durch einen Zapfen L mit dem Kniehebel E und dem Zapfen J verbunden, welcher die Kupplung Al mit dem Hauptverbindungsglied B verbindet.

Der Mechanismus von Figur 4 ist einer Position gezeigt, in welcher der Bearbeitungswerkzeug-Träger sich an seiner äußersten, der Arbeitsposition befindet. Wenn die Kurbelwelle H gegen den Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil in Figur 4 angedeutet, verdreht wird, zieht sich der Bearbeitungswerkzeug-Träger über die Distanz des Arbeitshubes zurück und bleibt während der Kurbelwellendrehung über die nächsten 130° stationär. Danach kehrt der Bearbeitungswerkzeug-Träger in seine äußerste, die Arbeitsposition zurück.

Bewegung und Wirkung des Verbindungsglied-Antriebsmechanismus des Ausführungsbeispieles von Figur 2 wird nunmehr beschrieben. Wenn sich der Bearbeitungswerkzeug-0 Träger in der Arbeitsposition befindet, schließt sich der Knebel, der von der Hauptkupplung und dem Hauptverbindungsglied gebildet wird, nicht (hierdurch werden die Möglichkeit und die Gefahr eliminiert, daß der Mechanismus unter Last mit in einer Linie ausgerichteten Schwenkmittelpunkten 5 blockiert). Die Reaktion auf den Zapfen J wird von

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dem Verbindungsglied D und dem Kniehebel E aufgenommen, die wiederum nicht ganz in einer Linie liegen, um ein mögliches Blockieren zu verhindern.

Die Bewegung des Bearbeitungswerkzeug-Trägers bei seiner Rückkehr in die Verweilposition wird durch eine Kombination der Position des Hauptkurbelzapfens, der Position des Verbindungsgliedes D und der Drehung des Kniehebels E im Uhrzeigersinn um den Zapfen N bewirkt, die durch den sekundären Kurbelzapfen und die sekundäre Kupplung F gesteuert wird, wodurch der Zapfen J verschoben wird. In diesem Falle besteht der Effekt der Verschiebung des Zapfens J darin, daß der Winkelabstand der Kupplung A und des Verbindungsglieds B vergrößert wird.

Während der Verweilperiode des Mechanismus drehen der sekundäre Kurbelzapfen und der sekundäre Hebel F den Kniehebel E gegen den Uhrzeigersinn. Das Verbindungs-0 glied D , welches sowohl mit dem Kniehebel E als auch mit dem Verbindungsglied B durch den Zapfen J verbunden ist, modifiziert dann die Winkelverschiebung des Verbindungsgliedes B , um so die Bewegung der Kupplung A zu kompensieren, wodurch der Bearbeitungswerkzeug-Träger stationär bleiben kann.

Nachdem das "Verweilen" abgeschlossen ist, wird durch die Kombination der Bewegung des Hauptkurbelzapfens und der Kupplung A und des Kniehebels E , der wiederum 0 im Uhrzeigersinn auf seine mittlere Position zu dreht, der Bearbeitungswerkzeug-Träger zurück in seine Arbeitsposition durch das Verbindungsglied D bewegt.

Ein Diagramm, welches die Funktionsweise des Kurbel- und Verbindungsglied-Antriebsmechanismus von Figur 4 darstellt, ist beigefügt.

Claims (2)

Schutzansprüche

1. Presse zur Bearbeitung von Material mit einem drehbaren Antriebseingang (11), einem ersten und einem zweiten Prägestempel-Träger (nicht gezeigt), die zwischen einer Freigabeposition und einer formgebenden Position, in der sie gegen einen zwischen die Prägestempel-Träger eingeführten Materialrohling wirken, bewegbar sind, und mit einem Gestänge (14), welches den Antriebseingang (11) mit einem der Prägestempel-Träger (12) so koppelt, daß eine linear hin- und hergehende Bewegung des einen Prägestempel-Träger bei einer Verdrehung des Eingangsantriebes (11) bewirkt wird,
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dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (14) umfaßt:

ein zweitteiliges gelenkiges Verbindungsglied (15, 16) mit einem ersten Teil (15), welches an seinem freien Ende (16) exzentrisch mit dem Antriebseingang (11) verbunden ist, und mit einem zweiten Teil (17), welches an seinem freien Ende (18) mit dem genannten einen Prägestempel-Träger (12) gelenkig verbunden ist;

einen zweiarmigen Kipphebel (20), der so gelenkig montiert ist, daß er eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um eine feste Achse (21) ausführen kann;

einen ersten Verbindungsarm (24), der an einem Ende mit dem einen Arm (22) des Kipphebels (20) gelenkig verbunden ist und an seinem anderen Ende über einen Kurbelarm (25) gelenkig mit dem Antriebseingang (11) verbunden ist; und

einen zweiten Verbindungsarm (26") , der an einem Ende

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gelenkig mit dem zweiten Arm (23) des Kipphebels (20) verbunden ist und an seinem anderen Ende gelenkig mit einer Gelenkverbindung (19) zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des zweiteiligen gelenkigen Verbindungsgliedes (15, 17) verbunden ist.

2. Presse mit einem Rahmen (G ), mit einer einzigen

Kurbel (H ), die mindestens zwei exzentrische Teile aufweist und so montiert ist, daß sie sich gegenüber dem Rahmen um eine Kurbelachse verdrehen kann, mit einem Bearbeitungswerkzeug-Träger (C ), der von dem Rahmen so geführt ist, daß er entlang eines geradlinigen Weges eine hinund hergehende Bewegung ausführen kann, und mit einem Gestänge, welches von der Kurbel (H ) zu dem Bearbeitungswerkzeugträger (C ) die Bewegung überträgt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gestänge einen ersten Kniehebelmechanismus (A , 0 B) umfaßt, welcher Last auf den Werkzeug-Träger (C ) in der Arbeitsposition überträgt, und einen zweiten Kniehebelmechanismus (E , D , J), welcher den erforderlichen Arbeitshub und die erforderliche "Verweildauer" steuert.