DE3712497A1 - Exzenterpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterpresse der im Oberbe­ griff des Anspruch 1 genannten Art.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer solchen Presse.

Zur Erzeugung hoher und höchster Preßkräfte vom Antrieb der unterschiedlichsten Pressen werden vor allem Kniehebel­ pressen und Exzenterpressen eingesetzt. Mit beiden Pressen­ typen werden vergleichbare Schließkräfte in der Größenord­ nung von um oder über rund 1000 t erzielt.

Für zahlreiche Anwendungsfälle können Exzenterpressen wegen des in der Praxis zu geringen nutzbaren Arbeitshubs nicht eingesetzt werden, beispielsweise meist dann nicht, wenn in Öffnungs­ stellung ein Formwerkzeug zu öffnen oder auszutauschen ist. Hohem Verschleiß ist bei diesem Pressentyp auch der am Kopf des kraftübertragenden Pleuels angelenkte Bär ausge­ setzt, da auf ihn bereits vor Erreichen des der Preßstel­ lung entsprechenden Totpunktes des Exzenters beachtliche Querkräfte einwirken.

Demgegenüber kann mit einer Kniehebelpresse ein vergleichs­ weise langer Hub bei gleichen und vergleichbaren Preß­ kräften zur Verfügung gestellt werden. Problematisch bei den Kniehebelpressen sind jedoch ihre beachtliche Geräusch­ entwicklung und ihre massive Vibrationsentwicklung, die auch bei bester Fundamentierung und Schallisolation in weitem Umkreis um den Aufstellungsort einer solchen Presse in der Umwelt zu beachtlichen Beeinträchtigungen führt.

Ausgehend von diesem dem offenkundigen Industriestandard der Praxis entsprechenden Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterpresse der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die bei einem vergleichs­ weise langen Hub hohe und höchste Preßkräfte zu erzeugen vermag ohne dabei den Nachteil einer hohen Geräuschentwick­ lung und Vibrationsentwicklung aufzuweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Exzenterpresse der ein­ gangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Auf der Grundlage des zuvor diskutierten Standes der Technik liegt das wesentliche Merkmal der Erfindung also darin, daß für eine Exzenterpresse mit Exzenterschwungrad und angekoppel­ tem kraftübertragenden Pleuel unter Wahrung der Vorteile dieser Anordnung im Hinblick auf eine geringe Geräuschent­ wicklung und geringe Vibration nun auch der Vorteil des längeren Hubs verfügbar wird, der typisches Merkmal der Kniehebelpressen ist. Im Gegensatz zur Kniehebelpresse ist jedoch bei der Exzenterpresse gemäß der Erfindung das Durchstrecken des im Öffnungshub geknickten Kniehebels oder zweiteiligen Pleuels nicht mit dem Aufbringen einer Preßkraft, sondern lediglich mit einer vergleichsweise minimalen Steuerkraftübertragung verbunden.

Bei dieser Anordnung wird also die eigentliche Preßkraft der Exzenterpresse wie für Exzenterpressen typisch nur bei vollständig gestrecktem oder minimal gegen eine Abstützung durchgeknicktem, also zumindest im wesentlichen gestreckten Pleuel auf und über eine nur sehr kurze Hubstrecke durch den Exzenter, und zwar ausschließlich durch diesen, aufge­ bracht. Die Überbrückung des größten Teils des Resthubs erfolgt, bezogen auf den gesamten Arbeitszyklus der Ex­ zenterpresse, von einem Zeitpunkt, der kurz nach dem Ein­ setzen des Exzenter-Öffnungshubes liegt, bis zu einem Zeit­ punkt, der kurz vor dem Erreichen der Preßstellung und dem Beginn einer Kraftübertragung vom Exzenterschwungrad auf dem Pleuel liegt, und zwar praktisch ohne Kraftüber­ tragung, zumindest im Vergleich zu der durch die Exzenter­ presse aufbringbaren Nutz-Preßkraft. Durch diese praktisch kraftlose Kniehebelsteuerung oder Gelenkpleuelsteuerung wird die für Kniehebelpressen typische Geräuschentwicklung und Vibrationsentwicklung vermieden.

Die Knicklage des Pleuels, die zumindest im wesentlichen in dem Totpunkt des Exzenters, der der Öffnungsstellung ent­ spricht, einer maximalen Knickung, das heißt dem kleinsten der zwischen den beiden Teilstangen des Pleuels einge­ schlossenen Winkel, entspricht, und der geringsten Durch­ knickung, nämlich zumindest im wesentlichen der vollständi­ gen linearen Streckung der beiden Pleuelteilstangen in Preßstellung, ist vorzugsweise durch eine Nockensteuerung oder über eine Steuerung mit einem Steuerpleuel, verwirk­ licht. Die Nockensteuerung erfolgt vorzugsweise über eine drehfest auf einer Steuerwelle befestigte, propellerartige Nockenscheibe, während der Steuerpleuel vorzugsweise über einen Steuerexzentertrieb oder einen Kurbeltrieb, insbe­ sondere eine Kurbelwelle, verstellt wird. Dabei sind der Steuerantrieb und der die Preßkraft aufbringende Exzenter­ antrieb des kraftübertragenden Pleuels vorzugsweise syn­ chronisierend miteinander gekoppelt, so beispielsweise durch einen Riementrieb, einen Kettentrieb oder, unter Zwischenschaltung einer Sicherheitskupplung, auch über einen formschlüssigen Trieb wie beispielsweise einem Zahn­ radgetriebe. Dabei liegt der Vorteil der Verwendung eines Steuerpleuels zur Steuerung der Knicklage des kraftüber­ tragenden Pleuels in der formschlüssigen Zwangsführung in beiden Stellrichtungen der Steuerwirkung, nämlich sowohl in Richtung der knickenden als auch in Richtung der strek­ kenden Einwirkung auf die Knicklage des kraftübertragenden Pleuels.

Bei Verwendung einer Nockensteuerung zur Steuerung der Knicklage des kraftübertragenden Pleuels kann ein Ausbrechen des Pleuels in Preßstellung entweder durch eine Verriegelung des lineargestreckten Pleuels durch Sperrglieder, insbesonde­ re durch von außen angelegte Käfigelemente, oder dadurch erfolgen, daß der Pleuel in Preßstellung nicht tatsächlich voll gestreckt, sondern minimal in einer Richtung durchge­ knickt ausgerichtet ist, wobei er dann vorzugsweise im Knickpunkt und der Knickrichtung entgegenwirkend ortsfest abgestützt ist, beispielsweise durch eine am Pressenrahmen befestigte Leiterfläche oder Anschlagfläche.

Die Exzenterpresse gemäß der Erfindung wird vorzugsweise zum Fließpressen duktiler metallischer Werkstoffe, insbe­ sondere zum Fließpressen von Aluminium, eingesetzt und weist typischerweise bei einer Preßkraft im Bereich von 1000 bis 2000 t durchaus einen Hub im Bereich von 20 bis 30 mm auf, ohne die Lärmentwicklung vergleichbarer Knie­ hebelpressen und ohne deren Bodenvibrationen aufzuweisen.

Ein weiterer Vorteil der Exzenterpresse gemäß der Erfindung insbesondere gegenüber der Kniehebelpresse, aber auch ge­ genüber herkömmlichen Exzenterpressen, ist in ihrem hohen Sicherheitsfaktor bei Betriebsstörungen zu sehen. Durch Sicherheitskupplungen, die die Synchronisationskopplung zwischen dem Pressenexzenter und dem Steuerantrieb sowie die Ankopplung des kraftübertragenden Pleuels an den Pressenexzenter aufheben und durch mit diesen Abkopplungen gekoppelten Steuermitteln, die den kraftübertragenden Pleuel ohne Rücksicht auf die Exzenterstellung des Pleuelauges geknickt halten, kann im Störfall eine fast verzögerungs­ freie Abkopplung der Preßkraftübertragung vom Pressenexzenter auf dem Kopfanschluß des kraftübertragenden Pleuels erzielt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine Exzenterpresse mit Nockensteuerung in schematischer Seitensicht in Preßstellung und in Öffnungsstellung.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Exzenter­ presse gemäß der Erfindung in funktionsschematischer Sei­ tensicht dargestellt. In einem Pressenrahmen 1 ist ein massives Pressenexzenterschwungrad 2 gelagert. An dem Exzenterzapfen 3 des Schwungrades 2 ist ein kraftübertra­ gender Pleuel 4 angelenkt. Der Pleuel 4 besteht aus zwei Pleuelteilstangen 5, 6, die durch einen Gelenkzapfen 7 ge­ lenkig miteinander verbunden sind. Im Kopfauge 8 des Pleuels 4 ist in an sich üblicher und bekannter Weise ein Bär angelenkt, der die vom Exzenterantrieb auf den Pleuel 4 übertragene Preßkraft auf das Preßwerkzeug überträgt. Da­ bei sind aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung der Bär, das Preßwerkzeug und deren Führungen in der Figur nicht dargestellt.

Unter dem Pleuel ist bei dem in der Figur gezeigten und hier erläuterten Ausführungsbeispiel der Exzenterpresse eine Nockensteuerung für die Knicklage des Pleuels 4 ge­ zeigt. Auf einer Steuerantriebswelle 9 ist in der Radialebene nach Art einer schmalen Lasche oder eines zwei­ blättrigen Propellers eine Nockenscheibe 10 drehfest be­ festigt, auf deren Steuerkante 11 der Gelenkzapfen 7 des kraftübertragenden Pleuels 4 oder ein mit diesem verbunde­ nes Zwischenglied unter Beaufschlagung durch die Schwerkraft des Pleuels 4 entlanggleitet oder abrollt. In der Zeich­ nung ist die Lage der Funktionsglieder in übereinanderge­ legten Teildarstellungen gezeigt, und zwar mit unterbrochen dargestellten Linien in der Preßstellung und in der mit aus­ gezogenen Linien dargestellten Lage in der Öffnungsstellung. Dabei ist die Steuerantriebswelle 9 zumindest im wesentli­ chen so gelagert, daß sie senkrecht unter dem Gelenkwellen­ zapfen 7 des Pleuels 4 in dessen gestreckter, der Preß­ stellung entsprechenden Lage angeordnet ist.

In der aus der Figur entnehmbaren Weise sind die Wirkung der Nockensteuerscheibe bzw. die Umdrehung der Steueran­ triebswelle 9 und die Umdrehung der Pressenexzenterantriebs­ welle so miteinander koordiniert und sind die beiden An­ triebswellen, nämlich die Exzenterpressenantriebswelle 12 und die Steuerantriebswelle 9 so drehzahlgekoppelt syn­ chronisiert, daß das Pleuelkopfauge 8 in der in unter­ brochenen Linien dargestellten Preßstellung aufgrund der Lage des Exzenters 3 des Exzenterschwungrades 2 und auf­ grund der Lage der Steuerscheibe 10, bezogen auf die Dar­ stellung der Figur, seine am weitesten nach links vorge­ schobene Position einnimmt und dadurch die in der Figur nicht dargestellten Preßwerkzeugteile gegeneinanderpreßt. Durch die Drehung des Pressenantriebsexzenters 3 und der Nockensteuerscheibe 10, in dem hier dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel beide Male im Uhrzeigersinn, wird das Pleuel­ kopfauge 8 aus der mit unterbrochenen Linien dargestellten Lage nach rechts zurückgezogen, und zwar in seine mit ausge­ zogenen Linien dargestellte maximal nach rechts zurückge­ zogene Position, also in seine Öffnungsstellung, überführt. Dabei ist in der aus der Figur ohne weiteres ersichtlichen Weise der Abstand der Mittelpunkte des Pleuelkopfauges 8 in der Preßstellung bzw. der Öffnungsstellung, also der ver­ fügbare Arbeitsschub, wesentlich größer als die Exzentri­ zität des Exzenterzapfens 3 des Exzenterpressenantriebs. Dies wird dadurch erreicht, daß der zweiteilig ausgebildete kraftübertragende Pleuel 4 durch die Einwirkung der Nocken­ scheibe 10 in seinem Gelenk 7 zusätzlich ausknickend angehoben wird. Dabei liegt das Zapfengelenk 7 des Pleuels 4 allein unter Beaufschlagung der Masse der beiden Teilpleuelstangen 5, 6 auf der Steuerkante 11 der Steuerscheibe 10 auf. Wiederum sind dabei die Drehzahlen und Winkelgeschwindigkeiten der Steuerantriebswelle 9 und der Exzenterpressenantriebswelle 12 so aufeinander abgestimmt bzw. miteinander synchronisiert, daß die am weitesten rechts (in der Darstellung der Figur) gelegene Position des Exzenterzapfens 3 und der höchste Punkt der Anhebung des Pleuelwellenzapfens 7 durch die Steuerscheibe 10 zusammenfallen. Dabei kann die in der Figur nur symbolisch durch eine unterbrochene Verbindungslinie dargestellte Synchronisation 13 der Antriebswellen 9,12 beispielsweise durch einen einfachen Riementrieb hergestellt werden. Nach der eingangs dargestellten, in der Figur jedoch nicht gezeigten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuer­ antriebswelle 9 geringfügig tiefer angeordnet als bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel. Dies bedeutet, daß der Pleuel 4 in der mit unterbrochenen Linien darge­ stellten Preßstellung geringfügig nach unten durchgeknickt ist. Durch eine solche geringfügige Durchknickung wird praktisch keine Preßkraft verloren, gleichzeitig aber aus­ reichend sichergestellt, daß auch ohne zusätzliche Hilfs­ maßnahmen ein Ausknicken des Pleuels in der Preßstellung des Antriebsexzenters nach oben ausgeschlossen wird, und zwar ohne daß zusätzliche Verriegelungsmittel oder Hilfsmittel erforderlich wären.

In einer ebenfalls in der Figur nicht unmittelbar darge­ stellten aber für den Fachmann ohne weiteres erkennbaren Weise kann die Steuerantriebswelle 9 als Kurbelwelle aus­ gebildet sein, gegebenenfalls auch als Exzentertrieb, auf der bzw. auf dem das Auge eines Pleuels gelagert ist, dessen Kopfauge den Gelenklagerzapfen 7 des Pleuels 4 umgreift. Dadurch wird eine stets in beide Translationsrichtungen der Achse der Welle 7 wirkende formschlüssige Zwangsführung des Lagerzapfens 7 erhalten.

Durch ihren relativ großen Arbeitshub bei hohen und extrem hohen Preßkräften eignet sich die Exzenterpresse gemäß der Erfindung vorzugsweise zum Einsatz beim Fließpressen duktiler Metalle, insbesondere zum Fließpressen von Alu­ minium.

Claims (6)

1. Exzenterpresse mit langem Hub für hohe Preßkräfte, gekennzeichnet durch einen kniehebelartigen, gelenkig zweiteiligen (5, 6), in Preßstellung zumindest im wesentlichen gestreckten, kraftübertragenden Pleuel (4).

2. Exzenterpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nockensteuerung (9, 10) für die Knicklage des Pleuels (4).

3. Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine ortsfest im Knickpunkt und der Knickrichtung entgegenwirkend abgestützte minimale Durchknickung des Pleuels (4) in Preßstellung.

4. Exzenterpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kurbel-, kurbelwellen- oder exzentergestellten Steuerpleuel zur Steuerung der Knicklage des kraftüber­ tragenden Pleuels.

5. Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Synchronisationskopplung (13) zwischen der Knick­ lagensteuerung (9, 10) und dem Exzenterantrieb (12) des kraftübertragenden Pleuels (4).

6. Verwendung der Exzenterpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Fließpressen duktiler metallischer Werkstoffe.