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Exzenterpresse
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Die Erfindung betrifft eine Exzenterpresse nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Bei der Verwendung von Mehrfolgenwerkzeuqen für Pressen oder Stanzen
treten für Ein-Pleuel-Maschinen zu große Kippkräfte auf. Daher werden bei der Verwendung
von Mehrfolgenwerkzeugen Zwei-Pleuel-Maschinen bevorzugt, die den Pressenstößel
mittels zweier exzentrisch gelagerter Pleuel und mittels zweier symmetrischer Hebelanordnungen,
die die Pleuel und den Stößel verbinden, antreiben.
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Üblicherweise wird bei Zwei-Pleuel-Maschinen eine Verstellbarkeit
des Hubes dadurch ermöglicht, daß die Exzenter ineinander verstellbar ausgebildet
sind, so daß eine Verstellung des Hubes durch eine Änderung der Exzentrizität der
Pleuel erreicht werden kann. Bei einer derartigen Einstelluno des Hubes ändert sich
die Unwucht der Presse, die nur durch die Verstellung der Ausgleichsgewichte aufgefangen
werden kann. Da jedoch die Verstellung der Ausgleichsgewichte aufwendig und zeitraubend
ist und,wie die Erfahrung zeigt, zudem öfters vergessen wird, ist die Hubverstellung
mittels ineinander verstellbar Exzenter, deren Funktionsweise dar-
über
hinaus des öft-eren durch Rostbildung an den Exzentern gestört wird, eine unbefriedigende
Lösung.
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Diese Probleme können durch Verwendung von Doppelexzentern mit Festhub,
also von nichtverstellbaren Exzentern, zumindest in weitem Umfange gelöst werden.
Eine Exzenterpresse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung ist beispielsweise
aus der DE-OS 29 00 901 bekannt. Diese bekannte Exzenterpresse verwendet zwei Exzenter
mit Festhub, die über zwei Winkelhebelanordnungen den Stößel betätigen. Zur Einstellung
des Stößelhubes ist ein qemeinsamer Verstellantrieb vorgesehen, der auf Lagerwellen
der Winkelhebel zur Stößelbetätigung wirkt. Hierzu sind die Lagerwellen der Winkelhebel
in Längsschlitzen höhenverstellbar angeordnet, wobei die Höhenverstellung mittels
Lagerspindeln, auf die der gemeinsame Verstellantrieb über Schraubenritzel und Schnekken
mit Schneckenhülsen wirkt, vorgenommen werden kann.
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Hierbei ist jedoch nachteilig, daß aufgrund der Verwendung von Winkelhebeln
Biegemomente im Stößelantrieb auftreten, wodurch Durchbiegungen entstehen, die die
Maschine "weich" machen. Dies bedeutet, daß bei einseitiger Belastung des Stößels
dieser zum Schrägstellen neigt, was zu hohem Schnittkantenverschleiß an den Werkzeugen
führt. Dadurch werden insbesondere Hartmetallwerkzeuge schneller stumpf, was geringere
Werkzeugstandzeiten und damit einhergehende höhere Kosten zur Folge hat.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Exzenterpresse der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, die bei Verwendung eines Doppelexzenters
die Vermeidung von Durchbiegungen durch eine Beaufschlagung der zum Antrieb des
Stößels vorgesehenen Hebel mit Biegemomenten ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs
1 gelöst.
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Dadurch wird erreicht, daß die durch die Pleuelbewegung erzeugten
Antriebskräfte biegemomentfrei mittels der zur Kraftübertragung vorgesehenen Hebelanordnung
auf den Stößel übertragen werden kann. Damit treten keine Durchbiegungen im Stößelantrieb
auf, was ein Kippen des Stößels bei einseitiger Belastung verhindert.
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Darüber hinaus bleiben bei der erfindungsgemäßen Exzenterpresse alle
den Exzenterpressen mit unverstellbarem Doppelexzenter eigenen Vorteile erhalten.
Zu diesen Vorteilen zählen vor allem eine hohe Funktionssicherheit, da aufgrund
des unverstellbaren Exzenters kein die Funktionsweise des Verstellmechanismus beeinträchtigender
Passungsrost auftreten kann. Weiterhin ist bei Verwendung eines Doppelexzenters
mit Festhub ein einstellbarer rotatorischer Massenausgleich nicht nötig, da die
Hubverstellung nicht mittels Änderung der Exzentrizität bewerkstelligt wird.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Exzenterpresse besteht
darin, daß der Konstruktionsaufwand für die Stößelführung wesentlich kleiner gehalten
werden kann, da schon durch die Art und Weise der Krafteinleitung das Entstehen
von Kippmomenten verhindert werden kann.
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Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung zum Inhalt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus nachfolgender Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
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Es zeigt Fig. 1 eine schematisch vereinfachte dargestellte Schnittansicht
des Stößelantriebs der erfindungs-
gemäßen Exzenterpresse, und Fig.
2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Teiles des Stößelantriebs der Exzenterpresse
gemäß Fig. 1 bei gegenüber Fig. 1 verändertem Stößelhub.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Exzenter presse handelt es sich um eine Zwei-Pleuel-Maschine,
deren Aufbau streng symmetrisch ist. Aus diesem Grunde sind die einander entsprechenden
Teile jeweils mit gleichem Bezugszeichen versehen, wobei die gemäß der gewählten
Darstellung auf der linken Seite der Symmetrieebene liegenden Pressenteile mit einem
hochgestellten Strich als Index versehen sind.
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Fig. 1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung einen Teil einer
erfindungsgemäßen Exzenterpresse, die einen Stößel 1 aufweist, der mittels Plungerführungen
2, 2' in einem gehäusefesten Lagerteil 3 translatorisch beweglich gelagert ist.
An den Plungerführungen 2, 2' sind zwei Hebelanordnungen 4, 4' angelenkt, die wiederum
mit zwei in gehäusefesten Lagerteilen 5, 5' längsbeweg lich gelagerten Verbindungshebeln
6, 6' gelenkig verbunden sind. Die Verbindungshebel 6, 6' sind mit jeweils einem
Pleuel 7, 7' gelenkig verbunden.
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Die Pleuel 7, 7' umgreifen je einen Exzenterabschnitt 8, 8' einer
in Fig. 1 nicht sichtbaren Exzenterwelle. Die Exzenterabschnitte 8, 8' sind mit
unveränderbarer Exzentrizität an der Exzenterwelle angeordnet, woraus sich ein in
Fig. 1 mit FH bezeichneter Festhub ergibt.
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Die Hebelanordnungen 4, 4' weisen zwei gelenkig miteinander verbundene
Abschnitte 9, 9' und 10, 10' auf, die die Pleuel 7, 7' mit dem Stößel 1 zur Umwandlung
der Pleuelbewegung in den Stößelhub verbinden.
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Im Beispielsfalle weisen die Abschnitte 9, 10 und 9', 10' jeweils
einen Hebel 11 bzw. 12 d 11' bzw. 12' auf. Die Hebel 11 und 12 bzw. 11' und 12'
sind im Winkel zueinander angeordnet und jeweils mittels eines Gelenkes 13, 13'
gelenkig miteinander verbunden. In den Gelenken 13, 13' greift jeweils ein Stützhebel
14, 14' gelenkig an.
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Die Stützhebel 14, 14' sind jeweils mit Stellstangen 15, 15' gelenkig
verbunden. Die Stellstangen 15, 15' bilden einen Teil einer zentralen Hubverstellungseinrichtung
16, die neben den Stellstangen 15, 15' im Beispielsfalle eine Gewindestange 17 aufweist,
auf der zwei mit Innengewinde versehenen Stellteile 18, 18' angeordnet sind. Die
Stellteile 18, 18' sind mit den Stellstangen 15 bzw. 15' jeweils mittels eines Gelenkes
19, 19' verbunden. Die die Stützhebel 14, 14' mit den Stellstangen 15 bzw. 15' verbindenden
Gelenke 20, 20' sind jeweils in einer kreisbogenförmigen Führung 21 bzw.
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21' geführt.
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Zum Massenausgleich der translatorisch bewegten Pressenteile sind
zwei Gegengewichte 22 und 22' vorgesehen, deren Ausbildung und Anordnung lediglich
prinzipartig dargestellt ist. Dabei bringt eine Anordnung der Gegengewichte im oberen
Teil der Maschine, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, den Vorteil mit sich, daß
der Gesamtschwerpunkt der Maschine weiter nach oben verlagert wird. Zum einen bildet
bei einer derartigen Anordnung der Pressenantrieb eine kompakte Baueinheit und zum
anderen wird der Hebelarm, der zwischen dem Gesamtschwerpunkt und einer Kippkraft,
die aus nie ganz zu beseitigenden Restunwuchten resultiert, kleiner wird, wodurch
das Kippmoment auf minimale Werte reduziert werden kann.
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Sollten es jedoch die Platzverhältnisse oder andere Umstände erfordern,
die Gegengewichte in andere Bereiche der Maschine zu verlegen, ist dies beispielsweise
gemäß Fig. 2 auch im Bereich der Stößelsäulen möglich, da auch bei einer Anordnung
der Gegengewichte in diesem Bereich ein Massenausgleich der translatorisch bewegten
Pressen-
teile ohne weiteres möglich ist.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Gelenke 13 und
13' zwischen den beiden Abschnitten 9 und 10 bzw. 9' und 10' der Hebelanordnungen
4 bzw. 4' auf einer einstellbaren Bewegungsbahn B bzw. B' zwangsgeführt. Hierbei
resultiert die Zwangsführung aus der Anlenkung der Stützhebel 14 bzw. 14' in den
Gelenken 13 bzw. 13' und die Einstellbarkeit durch die veränderbare Stellung des
Fußpunktes der Stützhebel 14, 14' in den kreisbogenförmigen Führungen 21 bzw. 21'.
Gemäß dieser Führung in Verbindung mit der hin- und hergehenden Antriebsbewegung
der Pleuel 7 und 7' wandern die Gelenke 13 bzw. 13' auf dem Kreisbogen B bzw. B'
zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT hin und her, wobei sich
die Lage des oberen Totpunkts OT bzw.
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diejenige des unteren Totpunktes UT auf den Kreisbögen B bzw. B' aus
der mittels der Hubverstellungseinrichtung 16 einstellbaren Stellung der Stützhebel
14 bzw. 14' ergibt. Der in der gewählten Darstellung senkrechte Abstand zwischen
dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT bildet den eingestellten Stößelhub
SH. Bei der dargestellten Ausführungsform der Exzenterpresse fällt der Mittelpunkt
des Kreisbogens, auf dem sich der Fußpunkt des Stützhebels 14 bzw. 14', der im Beispielsfalle
von den Gelenken 20 bzw. 20' gebildet ist,undderzur Einstellung des Stößelhubes
SH veränderbar anordenbar ist, mit der Lage des Gelenkes 13 bzw. 13' zusammen, die
dem unteren Totpunkt UT des Stößels entspricht. Dies bringt den Vorteil mit sich,
daß unabhängig von der Wahl des Stößelhubes SH der Stößel selbst immer nur bis zu
seinem unteren Totpunkt bewegt wird, so daß eine Nachstellung der Ausgangslage des
Stößels zur Vermeidung des Aufschlagens des Stößels auf den Werkzeugtisch nicht
nötig ist. Dessen ungeachtet ist trotzdem eine nicht näher dargestellte und in bekannter
Weise ausgeführte Stelleinrichtung für die Höhenlage des Stößels vorgesehen, um
besonderen Anforderungen und Gegebenheiten wie
auch der Möglichkeit
einer Feineinstellung der Stößellage Rechnung tragen zu können.
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Mittels der Hubverstellungseinrichtung 16 ist eine stufenlose Einstellung
mittels der stufenlosen Einstellbarkeit der Lage der Stellteile 18 bzw. 18' auf
der Gewindestange 17 und damit einer Veränderung der Stellung der Stellstangen 15
bzw. 15' und einer wiederum daraus resultierenden Änderung der Stellung der Stützhebel
14 bzw.
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14' möglich. Hierbei nimmt der Stößelhub SH gemäß Fig. 2 bei Veränderung
der Stellung des Stützhebels 14 auf den Hebel 12 zu ab, während der Stößelhub SH
gemäß Fig. 1 bei Verstellung des Stützhebels 14 in die entgegengesetzte Richtung
zunimmt. Entsprechendes gilt natürlich auch für die in Fig. 2 nicht dargestellte
symmetrische linke Seite der Exzenterpresse.
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Da sämtliche llohel des Stößeiantriehes der erfindungsgemäßen Exzenterpresse
geradlinig ausgehildet und miteinander gelenkig verbunden sind, ist eine biegemomentfreie
Kraftübertragung von den Pleueln 7, 7' auf den Stößel 1 möglich. Damit treten keine
Durchbiegungen auf, die bei einseitiger Belastung des Stößels diesen zum Schrägstellen
bringen könnten, was die bereits genannten Vorteile, wie u.a. hohe Wartungsstandzeiten
und geringeren konstruktiven Aufwand für die Stößelführung, mit sich bringt.
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Obwohl im vorangehenden das erfindungsgemäße Lösungsprinzip am Beispiel
einer Zwei-Pleuel-Maschine erläutert wurde, wäre es ebenso möglich, das erfindungsgemäße
Lösungsprinzip auch auf eine Ein-Pleuel-Maschine anzuwenden. In einem solchen Falle
würde bei Verwendung eines Doppelexzenters mit Festhub die der zweiten Hebelanordnung
zum Antrieb des Stößels entsprechende bewegte Masse durch ein entsprechendes Gegengewicht
ersetzt, worauf auch eine solche Maschine alle Vorteile einer Zwei-Pleuel-Maschine
mit festem Doppelexzenter aufweist, da
der rotatorische Massenausgleich
durch das Vorsehen des entsprechenden Gegengewichtes stets gegeben ist, da eine
Veränderung der Exzentrizität im Betrieb zur Verstellung des Stößelhubes nicht vorgenommen
wird. Dies wird vielmehr durch die zentrale Hubverstellungseinrichtung der erfindungsgemäßen
Exzenterpresse erreicht, deren Wirkungsweise auch bei einer Ein-Pleuel-Maschine
in vollem Umfange zum Tragen kommt.
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Für den Stanz- bzw. Trennvorgang ist es günstig, wenn der Stößel während
des Schneidens möglichst langsam läuft. Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Exzenterpresse ist eine weitere Verbesserung
des Geschwindigkeitsverhaltens des Stößels dadurch möglich, daß die Stützhebel 14,
14' gegenüber der dargestellten Anordnung um 90 oder 180° nach oben versetzt und
so oberhalb der Ebene der Abschnitte 9, 9' abgestützt werden. Durch diese Maßnahme
wird der Bereich des Kreisbogens B mit geringerer Steigung in die Endphase der Stöelbewegung
verlegt, während der der Schneidvorgang erfolgt. Da die Steigung des Kreisbogens
B ein Maß für die Stößelgeschwindigkeit ist, wird durch diese Maßnahme genau der
gewünschte Effekt der geringen Stößelgeschwindigkeit während des Schneidvorganges
erzielt, ohne daß dadurch etwas am übrigen Aufbau oder Konzept der Exzenterpresse
geändert würde.