DE3112810C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse mit zwei Matri­ zen und vier Stempeln zur Erzeugung von Schrauben, Bol­ zen, Nieten und ähnlichen geformten Elementen. Ge­ wöhnlich werden Schrauben, Bolzen, Nieten und ähnli­ che geformte Elemente auf Pressen mit einer Matrize und zwei Stempeln hergestellt.

Um die Durchführung von komplizierten Arbei­ ten zu ermöglichen, die nicht in zwei Arbeitsgän­ gen allein ausführbar sind, wurden Kaltverformungs­ pressen mit mehreren Matrizen und Stempeln entwickelt, bei denen die Anzahl der Matrizen und Stempel gleich ist. Ferner wurden auch bereits Pressen mit zwei Ma­ trizen und vier Stempeln in Vorschlag gebracht, bei denen die vier Stempel an einer Tragplatte angeordnet waren, die in Führungen am Schlagbären der Presse verschiebbar gelagert war. Der Vorteil einer Presse der zuletzt genannten Art besteht darin, daß in zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des Schlagbären vier Bearbeitungen an einem Werkstück vorgenommen werden können, welches nach Durchführung der ersten beiden Bearbeitungen in der ersten Matrize in die zweite Ma­ trize übergeführt wird, um dort die anderen beiden Bearbeitungen zu erfahren. Jedem aktiven Hub des Schlagbären entsprechen somit zwei gleichzeitig seitens zweier Stempel ausgeführte Bearbeitungen.

Diese bekannte Presse mit zwei Matrizen und vier Stempeln hat sich jedoch in der Praxis wegen ihres komplizierten Aufbaus sowie zufolge des Umstandes nicht durchgesetzt, daß es die bei ihr angewandte Antriebskinematik nicht zuließ, hohe Geschwindigkei­ ten zu erreichen, wie sie hingegen bei den modernen Pressen dieser Art in immer größerem Ausmaß gefor­ dert werden.

Die Technik ist daher dazu übergegangen, Pressen mit zwei Matrizen und drei Stempeln anzuwenden, welche die Herstellung verschiedener Spezialprodukte gestat­ tet, wobei der Aufbau der Werkzeuge vereinfacht werden konnte. Bei solchen Pressen führt jedoch bei jedem zweiten Arbeitshub des Schlagbären nur ein Stempel eine Bearbeitung aus, was zu unausgeglichenen Seitenbeanspru­ chungen der Presse während der Arbeit führt.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Presse mit zwei Matrizen und vier Stempeln zur Ausführung von kom­ plizierten Arbeiten ohne Einbuße der Produktionsge­ schwindigkeit zu schaffen, welche Bearbeitungen bisher nur auf weitaus komplizierteren Pressen und mit einer viel geringeren Produktionsgeschwindigkeit ausführbar waren.

Als komplizierte Arbeiten werden hier beispielswei­ se solche verstanden, bei denen es sich um die Herstel­ lung von Spezialprodukten mit verschiedenen Formen, mit Prägungen am Kopf der Schraube bzw. des Bolzens, um die Herstellung von Halblochnieten mit besonders groß­ em Kopf, von Ganzlochnieten mit großen Kopf und be­ sonderer Kopfform, von Zahnrädern und dergleichen han­ delt.

Bei der Inangriffnahme des der Erfindung zugrunde liegenden Problems wurde in erster Linie daran gedacht, als Tragelement der vier Stempel am Schlagbären an­ statt einer in Führungen verschiebbaren Tragplatte, wo­ bei die Führungen notwendigerweise sehr robust ausge­ führt sein müssen und große bewegte Massen und so­ mit bschränkte Geschwindigkeiten mit sich bringen, eine verschwenkbare Stempeltragplatte anzuwenden, wie sie bei Pressen mit einer geringeren Anzahl von Stem­ peln an sich bereits bekannt ist. Dadurch wird eine Lagerung mittels eines sehr robusten Drehschaftes und mit verhältnismäßig geringen Massen am Umfang er­ möglicht, wodurch eine maßgebende Geschwindigkeits­ erhöhung gestattet wird.

Die Anwendung einer verschwenkbaren Stempeltrag­ platte allein reicht jedoch nicht zur Lösung der ge­ stellten Aufgabe aus, insbesondere hinsichtlich der geforderten Geschwindigkeitserhöhung und der notwen­ digen hohen Präzision.

Um dies zu erreichen, wurde erfindungsgemäß eine besondere Antriebsvorrichtung für die verschwen­ bare Stempeltragplatte verwirklicht, die sich haupt­ sächlich dadurch kennzeichnet, daß die Bewegung von einer rotierenden Welle mittels einer sogenannten zwang­ läufig wirkenden Kurvenscheibe abgenommen wird, das heißt mit komplementären Profilen, auf denen zwei von einem Gabelhebel getragene Rollen laufen, wobei der um eine Achse schwenkbare Gabelhebel die Bewegung über eine kinematische Kette mit genau kontrollierter Ge­ schwindigkeit auf den Lagerschaft der im Schlagbären gelagerten Stempeltragplatte überträgt.

Die Schwenkbewegung der Platte ist somit eindeu­ tig an die Drehung der Antriebswelle der Presse gebun­ den, ohne Möglichkeit eines Schlupfes und ohne Heran­ ziehung von Federmitteln, so daß sie auch bei den höchsten Geschwindigkeiten genau kontrollierbar ist.

Die Schwierigkeiten bei der Ausführung einer zwangsläufigen Verbindung, welche eine hohe Präzi­ sion erfordert und somit sehr kostspielig ist, sind wohl bekannt. Aus diesem Grund wird eine solche Zwang­ steuerung normalerweise nur in Präzisionseinrichtungen angewandt. Um die Verwendung dieses Systems wirtschaft­ lich tragbar zu gestalten, sieht die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform vor, die mit den beiden Profilen der zwangläufig wirkenden Kurvenscheibe in Berührung stehenden Rollen mittels Exzenterzapfen zu lagern, durch die eine gewisse Einstellung und Vorspan­ nung sowie die Beseitigung eines etwaigen Spiels er­ möglicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Presse mit zwei Matrizen und vier Stempeln wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch den Schlagbä­ ren mit der schwenkbaren Stempeltragplatte in Vorder­ ansicht bzw. den Schlagbären gegenüber den beiden Ma­ trizen der Presse in Draufsicht, in einer ersten Arbeits­ stellung.

Fig. 3 und 4 zeigen die Anordnung analog wie die Fig. 1 und 2, jedoch mit der Stempeltragplatte in einer Zwischenlage.

Fig. 5 und 6 sind analoge Ansichten wie die Fig. 1 und 2 mit der Stempeltragplatte in einer zweiten Arbeitsstellung.

Fig. 7 ist ein vertikaler Mittelschnitt durch den Schlagbären nach der Linie VII-VII der Fig. 8, wobei auch die Antriebsmittel für den Schlagbären dargestellt sind.

Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8, und

Fig. 10 und 11 zeigen weitere Einzelheiten im Schnitt nach den Linien X-X bzw. XI-XI der Fig. 8.

Indem in erster Linie auf die schematischen Dar­ stellungen der Fig. 1 bis 6 Bezug genommen wird ist ersichtlich, daß die Presse ein Gestell 10 aufweist, in dem einerseits zwei Matrizen 11 und 12 angeordnet sind und anderseits der Schlagbär 13 zweckmäßig ge­ führt ist. Der Schlagbär 13 lagert an seiner vorderen Stirnseite eine Schwenkplatte 14 mittels eines an ihr befestigten Schaftes 15, welche Platte vier Stem­ pel 16, 17, 18 und 19 trägt.

Die Schwenkplatte 14 kann um die Achse ihres Schaftes 15 zwischen zwei extremen Arbeitsstellungen verschwenkt werden, die durch einstellbare Anschläge 20 und 21 am Schlagbären 13 festgelegt sind.

In der einen Arbeitsstellung (Fig. 1 und 2) sind die Stempel 17 und 19 axial bezüglich der Matri­ zen 11 und 12 ausgerichtet, während in der anderen Arbeitsstellung (Fig. 5 und 6) die Stempel 16 und 18 in bezug auf die Matrizen 11 und 12 axial ausgerich­ tet sind. Die Fig. 3 und 4 zeigen hingegen eine Zwischenlage der Schwenkplatte 14 beim Übergang von der einen in die andere Arbeitsstellung.

Wenn der Schlagbär 13 einen ersten Schlag oder Arbeitshub ausführt sind somit gleichzeitig die Stem­ pel 17 und 19 wirksam, während beim folgenden Schlag die Stempel 16 und 18 gleichzeitig wirksam sind. Es versteht sich, daß zwischen jedem zweiten Schlag des Bären das zu bearbeitende Werkstück mittels einer bekannten, nicht dargestellten Vorrichtung von der er­ sten Matrize, beispielsweise der Matrize 12 in die zweite Matrize, beispielsweise jene 11, übergeführt wird.

Zur Verschwenkung der Schwenkplatte 14 um die Achse ihres Schaftes 15 sind erfindungsgemäß die nachfolgend einzeln beschriebenen Mittel vorhanden.

Der Schaft 15 der Schwenkplatte 14 ist mittels der Lager 22, 23 im Schlagbären 13 schwenkbar ge­ lagert und die Achse des Schaftes 15 verläuft pa­ rallel zur Bewegungsrichtung des Bären (Fig. 7).

Innerhalb einer Ausnehmung 24 des Bären 13 ist am Schaft 15 eine Rohrbuchse 25 aufgekeilt, die zwei Ansätze 26, 27 aufweist, welche einen mittels Schrau­ ben 28 befestigten Zapfen 29 tragen, der zur Achse des Schaftes 15 parallel liegt. Die Rohrbuchse 25 liegt zwischen zwei Abstandhaltern 30 und ist mit dem Schaft 15 verschwenkbar.

Auf dem Zapfen 29 ist ein Gleitstein 31 dreh- und verschiebbar angeordnet (siehe auch Fig. 9), mit dem die beiden Arme einer an einem Stab 33 befestigten Gabel 32 in Eingriff stehen. Der Stab 33 ist im Gestell 10 verschiebbar geführt (siehe Fig. 8) und zwar in einer Richtung, die auf die Bewegungsrichtung des Bä­ ren 13 senkrecht steht. Die Ausnehmung 24 des Bären besitzt derartige Längsabmessungen, daß der Bär seinen Hub in beiden Richtungen ausführen kann, ohne durch den Stab 33 gestört zu werden.

Während der Bewegung des Schlagbären 13 glei­ tet der Zapfen 19 in dem Gleitstein 31, während eine Hin- und Herverschiebung des Stabes 33 über den Gleit­ stein 31 Schwenkungen der Rohrbuchse 25 mit ihren An­ sätzen 26, 27 und somit des Schaftes 15 und der Schwenkplatte 14 um die Schaftachse hervorruft. Die Querabmessungen der Ausnehmung 24 des Bären sind der­ art bemessen, daß die Ansätze 26, 27 der Rohrbuchse 25 und die am Stab 33 befestigte Gabel 32 bei diesen Schwenkungen nicht seitens des Körpers des Schlag­ bären 13 behindert werden.

An dem aus dem Gestell 10 austretenden Ende trägt der Stab 33 einen mittels Schraubbolzen 35 be­ festigten Rahmen 34 (Fig. 8), in dem ein Zapfen 36 befestigt ist (Fig. 11). Auf dem Zapfen 36 ist ein Stein 37 drehbar angeordnet, welcher parallele Außen­ flächen besitzt, mit denen die Arme einer Gabel 38 in Eingriff stehen, die am Ende des Armes 39 eines He­ bels 40 ausgebildet ist, der um einen im Gestell 10 angeordneten Zapfen 41 schwenkbar ist. Der Hebel 40 besitzt zwei weitere Arme 42, 43, die je in der Nähe ihrer Enden einen Exzenterzapfen 44 bzw. 45 tragen, auf dem eine Rolle 46 bzw. 47 drehbar gelagert ist. Die Rollen 46, 47 stehen mit den beiden komplementä­ ren Profilen 48, 49 einer zwangläufig wirkenden Kur­ venscheibe 50 in Berührung, die auf einer Antriebs­ welle 51 der Presse aufgekeilt ist.

Die Drehung der Kurvenscheibe 50 wird auf diese Weise in eine zwangläufige Schwenkung des Hebels 40 verwandelt. Zur Einstellung und Vorspannung der zwangläufigen Verbindung sowie zur Aufnahme eines etwaigen Spiels sind die Rollen 46, 47 auf den Ex­ zenterzapfen 44, 45 gelagert.

Die Steuerung der Verschwenkung der Stempeltrag­ platte 14 erfolgt somit auf folgende Weise.

Die kontinuierliche Drehung der Welle 51 und der Kurvenscheibe 50 stets im gleichen Drehsinn ver­ ursacht die Verschwenkung des Hebels 40 um die Achse des Schwenkzapfens 41. Durch die Kupplung der Gabel 38 des Hebels 40 mit dem am Zapfen 36 angeordneten Stein 37, wird die Schwenkbewegung des Hebels 40 in eine geradlinige Hin- und Herverschiebung der mit dem Zapfen 36 fest verbundenen Stange 33 verwandelt.

Nachdem diese mittels ihrer Gabel 32 mit dem Gleitstein 31 gekuppelt ist, der auf dem an den Teilen 25-26- 27 befestigen Zapfen 29 verschiebbar ist, ruft die Verschiebung der Stange 33 Verschwenkungen der Teile 25-26-27 und somit des Schaftes 15 und der Schwenk­ platte 14 um die Achse des Schaftes 15 hervor. Wie ersichtlich, weist die gesamte Antriebskinematik keine Federmittel auf und die Verschwenkung der Stempeltrag­ platte 14 ist eindeutig und zwangläufig von der Dreh­ ung der die Kurvenscheibe 50 tragenden Antriebswelle 51 abgeleitet. Auf diese Weise wird die größtmögli­ che Präzision und Sicherheit erzielt und es ist mög­ lich, sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu erreichen.

Es versteht sich, daß die Drehung der Antriebs­ welle 51 mit der Hin- und Herbewegung des Schlagbären 13 in der Phase abgestimmt ist, welche Hin- und Her­ bewegung auf bekannte Art mittels einer, eine Pleuel­ stange 52, eine Kurbelwelle 53 und Kniehebel 54 um­ fassenden Einrichtung erzeugt wird, wobei die Knie­ hebel 54 zwischen dem Gestell 10 und dem Bären 13 wirken (Fig. 7).

Die Verschwenkung der Stempeltragplatte 14 von einer Arbeitsstellung in die andere erfolgt zum Teil während des Rücklaufhubes und zum Teil während des Beginnes des Arbeitshubes des Schlagbären 13.

Wie sich aus den bevorstehenden Ausführungen ergibt, wird die der Erfindung zugrundeliegende Auf­ gabe dank der Verwendung einer schwenkbaren Stempel­ tragplatte für die vier Stempel und dank der Anwen­ dung einer Zwangsteuerung für diese Platte gelöst.

Claims (3)

1. Presse mit zwei Matrizen und vier Stempeln zur Erzeugung von Schrauben, Bolzen, Nieten und ähn­ lichen geformten Elementen, mit einem Gestell, einem Schlagbären mit Antrieb, um diesen geradlinig hin- und herzubewegen und den Matrizen anzunähern bzw. ihn von ihnen zu entfernen, mit einer stirnseitig am Schlagbären angeordneten, die vier Stempel tragen­ den Platte und einem Antrieb, um diese Platte auf dem Schlagbären abwechselnd in zwei Arbeitsstellungen überzuführen, in denen jeweils zwei Stempel mit den zwei Matrizen ausgerichtet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stempeltragplatte (14) mittels eines Schaftes (15), dessen Achse zur Bewegungsrichtung des Bären (13) parallel verläuft, am Bären schwenkbar um diese Achse gelagert ist und daß zur Steuerung der Verschwenkungen der Stempeltragplatte (14) ein kinematischer Zwangsantrieb vorgesehen ist, der von einer Kurvenscheibe (50) mit zwei komplementären Pro­ filen (48, 49) ausgeht, mit denen ein Schwenkhebel (40) mittels zweier Rollen (46, 47) in Berührung steht.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jede der beiden Rollen (46, 47) auf einem Exzenterzapfen (44, 45) gelagert ist.

3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der durch die Profile (48, 49) der Kurven­ scheibe (50) gesteuerte Schwenkhebel (40) die Bewe­ gung auf eine in Geradführungen des Gestelles (10) senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bären (13) ver­ schiebbare Stange (33) überträgt, die in eine Aus­ nehmung (24) des Bären (13) hineinreicht, innerhalb der sie verschieb- und drehbar mit einem Zapfen (29) gekuppelt ist, der zur Achse des Schaftes (15) der Stempeltragplatte parallel liegt und seitens eines am Schaft (15) befestigten Trägers (25, 26, 27) getragen ist.