DE4018493A1

DE4018493A1 - Metal forming press - is actuated by hydraulic cylinder which actuates toothed racks to drive parallel crankshafts

Info

Publication number: DE4018493A1
Application number: DE19904018493
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Hoerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-09
Filing date: 1990-06-09
Publication date: 1991-12-12
Anticipated expiration: 2010-06-10
Also published as: DE4018493C2

Abstract

The metal forming press is actuated by a hydraulic cylinder with a piston (16) and piston rod (3). The piston rod (3) is connected to a slide (4) which has a toothed rack (5) and (6) formed on opposite faces. These toothed racks (5, 6) engage gear wheels mounted on parallel crankshafts which actuate the ram (15) by means of connecting rods (11, 12). The connecting rods and their respective crankshafts are so arranged that the crankshafts pass through their respective bottom dead centres when the ram (15) is in the mid-position of its stroke. USE - Metal forming press.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse, insbesondere Ver formungspresse, mit einem am Pressengestell abge stützten Hydraulikantrieb zur Betätigung des Stößels.The invention relates to a press, in particular Ver forming press, with one on the press frame supported hydraulic drive for actuating the tappet.

Bei den bekannten derartigen Pressen erreicht der Stößel seine untere Totpunktlage zur gleichen Zeit, zu der der Kolben des Hydraulikantriebes in seine untere Umkehrstellung gelangt. Wegen der gewissen Kompressibilität des Hydraulikmittels ist allerdings die untere Umkehrstellung des Kolbens nicht, oder nur mit großem steuertechnischen Aufwand exakt reprodu zierbar, was zur Folge hat, daß der Stößel in seiner unteren Totpunktlage ungenaue Verformungsangriffe am Werkstück ausführt.In the known presses of the Tappet its bottom dead center at the same time, too the piston of the hydraulic drive in its lower Reverse position reached. Because of the certain However, the hydraulic fluid is compressible the lower reverse position of the piston not, or only reproduce exactly with great control effort decorable, which means that the plunger in its bottom dead center inaccurate deformation attacks on Workpiece.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Presse zu schaffen, die bei stabiler Bauart eine hohe Zyklusgeschwindigkeit und eine variable, genau steuerbare Kraft/Weg-Kennlinie im Arbeitsbereich des Stößels ermöglicht.The object of the invention is a generic To create press that with a stable design a high Cycle speed and a variable, exactly controllable force / displacement characteristic in the work area of the Tappet allows.

Die erfindungsgemäße Presse ist gekennzeichnet durch einen vom Hydraulikantrieb hin- und herbewegten Schlitten, der an zwei gegenüberliegenden Seiten mit je einer Verzahnung versehen ist, durch zwei mit den Verzahnungen kämmenden, am Pressengestell gelagerte Zahnräder und durch zwei exzentrisch mit den Zahn rädern gekoppelte Pleuelstangen, die symmetrisch zur Pressenmittelachse am Stößel angelenkt sind, wobei der Schlittenhub und die exzentrischen Anlenkstellen der Pleuelstangen so aufeinander abgestimmt sind, daß der Stößel jeweils im mittleren Bereich eines Schlitten hin- und Schlittenrückhubes seine untere Totpunktlage erreicht.The press according to the invention is characterized by one moved back and forth by the hydraulic drive Sled with two opposite sides one toothing is provided, by two with the Intermeshing gears mounted on the press frame Gears and by two eccentrically with the tooth wheel coupled connecting rods that are symmetrical to the Press center axis are articulated on the ram, the Slide stroke and the eccentric articulation points of the Connecting rods are matched so that the Ram in the middle of a sled back and slide return stroke its bottom dead center reached.

Durch die nach der Erfindung vorgesehene Zuordnung der unteren Totpunktlage des Stößels zu mittleren Stellungen des unmittelbar hydraulisch angetriebenen Schlittens führt der Stößel seine Verformungsarbeit bei durchziehendem Hydraulikhub aus. Damit ist die Möglichkeit gegeben, durch Feinsteuerung des Hydraulikantriebes die Bewegungsgeschwindigkeit des Stößels am Arbeitspunkt exakt zu definieren, ins besondere exakt zu verlangsamen, und damit exakt dem Werkstück die gewünschte Verformung aufzuzwingen. Die im Augenblick der Belastung unvermeidlich auftretende, gewisse Kompression des Öles kann ohne weiteres nach Maßgabe von Erfahrungswerten bei der Feinsteuerung berücksichtigt werden, wobei die Schwungmasse liefernden Teile wie Schlitten und Zahnräder das gleichmäßige Durchfahren der unteren Stößel totpunktlage begünstigen. Ferner ermöglicht die Presse hohe Zyklusgeschwindigkeiten, da bei jedem Schlitten hinhub und bei jedem Schlittenrückhub gleiche Preß vorgänge ausgeführt werden. Die Presse nach der Erfindung zeichnet sich darüberhinaus durch einen Aufbau aus nur wenigen, robusten Bauteilen aus, durch deren symmetrische Anordnung horizontal gerichtete Kraftkomponenten sich im Gestell kompensieren. Through the assignment of the according to the invention lower dead center position of the ram to middle Positions of the directly hydraulically driven The plunger carries out its deformation work with a continuous hydraulic stroke. So that's it Possibility given by fine control of the Hydraulic drive the speed of movement of the Define ram exactly at the working point, ins special to slow down exactly, and thus exactly that Force the desired deformation on the workpiece. The inevitable at the moment of loading, certain compression of the oil can easily follow Based on empirical values in fine control are taken into account, the flywheel delivering parts such as sledges and gears even passage of the lower plungers Favor dead center. The press also enables high cycle speeds, because with every slide stroke and same press with each carriage return stroke operations are carried out. The press after the In addition, the invention is characterized by a Made up of just a few, robust components whose symmetrical arrangement is horizontal Force components compensate in the frame.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die Länge der Verzahnungen gleich dem Mehrfachen eines Zahnradumfanges ist. Durch diese Maßnahmen ist es in einfacher Weise möglich, bei jeweils einem Hydraulikhub mit dem Stößel jeweils mehrere, gleich artige Preßvorgänge in hoher Zyklusgeschwindigkeit auszuführen.In a further development of the invention, it can be provided that that the length of the gears is multiple of a gear circumference. Through these measures it is easily possible with one at a time Hydraulic stroke with the tappet several, the same like pressing processes at high cycle speed to execute.

Gemäß einer Ausführungsart kann der Erfindung zufolge der Schlitten in axialer Verlängerung an der Kolben stange angebracht sein. Alternativ kann, zur Redu zierung der Pressenbauhöhe, vorgesehen werden, daß der Schlitten als beweglicher Zylinder ausgebildet ist, der mehrere axiale, zu entgegengesetzten Seiten hin offene Öldruckkammern aufweist, in welche am Gestell starr abgestützte Kolbenstangen als Führungen und Kammerabschuß hineinragen. Damit beim Hydraulikhinhub und -rückhub gleiche Kräfte ausgeübt werden, kann ferner vorgesehen werden, daß die Summe der Wirk flächen der zu einer Seite hin offenen Öldruckkammern gleich der Summe der Wirkflächen der zur entgegen gesetzten Seite hin offenen Öldruckkammern ist. Im allgemeinen reicht es aus, wenn der Schlitten ins gesamt drei Öldruckkammern mit zugeordneten, fest stehenden Kolbenstangen aufweist.According to one embodiment, the invention the slide in axial extension on the piston rod attached. Alternatively, to reduce adornment of the press height, be provided that the Slide is designed as a movable cylinder, the several axial, towards opposite sides has open oil pressure chambers in which on the frame rigidly supported piston rods as guides and Project the chamber shot. So with the hydraulic lift same return forces can be exerted it is further provided that the sum of the active areas of the oil pressure chambers open to one side equal to the sum of the effective areas of the opposite oil pressure chambers open side. in the in general it is sufficient if the sled goes into the a total of three oil pressure chambers with assigned, fixed has standing piston rods.

Bei einer Presse nach der Erfindung können bekannte hydraulische Feinsteuerungen, z. B. hydraulische Schrittschaltmotore wie im Flugzeugbau, verwendet werden.In a press according to the invention, known ones hydraulic fine controls, e.g. B. hydraulic Stepper motors as used in aircraft construction will.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungs beispiele näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: The object of the invention is described below two execution shown in the drawing examples described in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 eine Presse nach der Erfindung, bei welcher der Kolben des Hydraulikantriebes bewegt wird, und Fig. 1 is a press according to the invention, in which the piston of the hydraulic drive is moved, and

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Presse, bei welcher der Zylinder des Hydraulikantriebes bewegt wird. Fig. 2 shows an embodiment of a press in which the cylinder of the hydraulic drive is moved.

Bei der Presse nach Fig. 1 ist an einem Pressengestell 1 ein Hydraulikantrieb 2 abgestützt, an dessen nach unten gerichteter, beweglicher Kolbenstange 3 in axialer Verlängerung ein Schlitten 4 starr befestigt ist. Der Schlitten 4 ist an zwei einander gegenüber liegenden Seiten mit je einer Verzahnung 5, 6 ver sehen, in welche jeweils Zahnräder 7, 8 eingreifen, die in gestellfesten Böcken 9, 10 gelagert sind.In the press according to FIG. 1, a hydraulic drive 2 is supported on a press frame 1 , on the downward, movable piston rod 3 of which a slide 4 is rigidly fixed in axial extension. The carriage 4 is seen on two mutually opposite sides, each with a toothing 5 , 6 , in which each engage gears 7 , 8 , which are mounted in trestles 9 , 10 .

An die Zahnräder 7, 8 ist jeweils eine Pleuelstange 11, 12 an exzentrischen Anlenkstellen 13, 14 ange lenkt, die mit ihrem unteren Ende an einen Stößel 15 angelenkt sind.On the gears 7 , 8 is a connecting rod 11 , 12 at eccentric articulation points 13 , 14 , which are hinged at their lower end to a plunger 15 .

Bei Druckbeaufschlagung der unteren, ringförmigen Stirnfläche des Kolbens 16 führt der Schlitten 4 einen aufwärts gerichteten Hub aus, und die Zahnräder werden dabei beispielsweise um etwas mehr als 180° gegen läufig gedreht, wobei die Pleuelstangen 11, 12 im mittleren Bereich des Schlittenaufwärtshubes in ihre gestreckte Lage gelangen und den Stößel in die untere Totpunktlage UT bewegen. In analoger Weise durchlaufen die Pleuelstangen 11, 12 bei dem Abwärtshub des Schlittens 4 ebenfalls ihre gestreckte Lage und führen den Stößel 15 dabei ebenfalls durch die untere Tot punktlage UT. Wenn sich der Schlitten 4 in einer seiner beiden Umkehrstellungen befindet, sind die Pleuelstangen 11, 12 und damit der Stößel 15 jedesmal in ihrer oberen Stellung. When pressure is applied to the lower, annular end face of the piston 16 , the slide 4 executes an upward stroke, and the gears are rotated counterclockwise, for example, by a little more than 180 °, the connecting rods 11 , 12 in the middle region of the slide upward stroke in their elongated stroke Position and move the ram to the bottom dead center position UT. In an analogous manner, the connecting rods 11 , 12 also pass through their extended position during the downward stroke of the slide 4 and also guide the tappet 15 through the bottom dead center position UT. When the carriage 4 is in one of its two reversed positions, the connecting rods 11 , 12 and thus the tappet 15 are in their upper position each time.

Wenn abweichend von der Darstellung nach Fig. 1 der Umfang der Zahnräder 7, 8 nur einen Bruchteil der Länge der Verzahnungen 5, 6 beträgt, wird der Stößel 15 bei jedem Hin- und Rückhub des Hydraulikantriebes mehrfach in seine untere Totpunktlage UT geführt.If different from the illustration of FIG. 1, the circumference of the toothed wheels 7, 8 is only a fraction of the length of the toothings 5, 6, the plunger 15 is guided multiple times in its bottom dead center UT on each reciprocating stroke and return stroke of the hydraulic drive.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Schlitten 17 des Hydraulikantriebs 18 als beweglicher Zylinder auf drei parallelen, gestellfesten Kolbenstangen 19, 20, 21 geführt. Die Kolbenstangen 19, 20 ragen von der oberen Stirnseite her in Öldruckkammern 22, 23 hinein und tragen an ihren freien Stirnenden Dichtungen 24, 25. Die Kolbenstange 21 ist symmetrisch zwischen den beiden Kolbenstangen 19, 20 angeordnet und ragt von der anderen Seite her in eine Öldruckkammer 26 hin. Die Wirkfläche F₁ der Öldruckkammer 26 ist gleich der Summe der beiden Wirkflächen F₂ und F₃ der Öl druckkammern 22, 23.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the slide 17 of the hydraulic drive 18 is guided as a movable cylinder on three parallel piston rods 19 , 20 , 21 fixed to the frame. The piston rods 19 , 20 protrude from the upper end into oil pressure chambers 22 , 23 and have seals 24 , 25 on their free ends. The piston rod 21 is arranged symmetrically between the two piston rods 19 , 20 and protrudes from the other side into an oil pressure chamber 26 . The effective area F _{1 of} the oil pressure chamber 26 is equal to the sum of the two effective areas F ₂ and F _{3 of} the oil pressure chambers 22 , 23 .

Durch wechselseitige Beaufschlagung und Entspannung der Öldruckkammern 26 einerseits und der beiden Öldruckkammern 22, 23 andererseits wird der Schlitten 17 hin- und herbewegt, wobei er in der bereits beschriebenen Weise über die Zahnräder 7, 8 und die Pleuelstangen 11, 12 bei jedem Hydraulikhub den Stößel 15 in die untere Totpunktlage UT führt.By reciprocal loading and expansion of the oil pressure chambers 26 on the one hand and the two oil pressure chambers 22 , 23 on the other hand, the carriage 17 is moved back and forth, in the manner already described, via the gears 7 , 8 and the connecting rods 11 , 12, the tappet with each hydraulic stroke 15 leads to the bottom dead center position UT.

Bei den Zahnrädern sind drei verschiedene Stellungen I, II, III gekennzeichnet, denen die Stößelstellungen I, II, III und die Stellungen I′, II′, III′ der unteren Stirnseite des Schlittens 17 entsprechen. Wie die weiten Wege des Schlittens 17 und die relativ kurzen Wege des Stößels 15 zeigen, liegt eine hohe Kraftübersetzung vor.In the gears three different positions I, II, III are marked, which correspond to the tappet positions I, II, III and the positions I ', II', III 'of the lower end face of the carriage 17 . As the long paths of the slide 17 and the relatively short paths of the plunger 15 show, there is a high power transmission.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Pressengestell
2 Hydraulikantrieb
3 Kolbenstange
4 Schlitten
5 Verzahnung
6 Verzahnung
7 Zahnrad
8 Zahnrad
9 Bock
10 Bock
11 Pleuelstange
12 Pleuelstange
13 Anlenkstelle
14 Anlenkstelle
15 Stößel
16 Kolben
17 Schlitten
18 Hydraulikantrieb
19 Kolbenstange
20 Kolbenstange
21 Kolbenstange
22 Öldruckkammer
23 Öldruckkammer
24 Dichtung
25 Dichtung
26 Öldruckkammer
F₁ Wirkfläche der Öldruckkammer 26
F₂ Wirkfläche der Öldruckkammer 22
F₃ Wirkfläche der Öldruckkammer 23 1 press frame
2 hydraulic drive
3 piston rod
4 sledges
5 teeth
6 teeth
7 gear
8 gear
9 buck
10 buck
11 connecting rod
12 connecting rod
13 articulation point
14 articulation point
15 pestles
16 pistons
17 sledges
18 hydraulic drive
19 piston rod
20 piston rod
21 piston rod
22 oil pressure chamber
23 oil pressure chamber
24 seal
25 seal
26 oil pressure chamber
F₁ effective area of the oil pressure chamber 26th
F₂ effective area of the oil pressure chamber 22nd
F₃ effective area of the oil pressure chamber 23rd

Claims

1. Press, in particular a forming press, with a hydraulic drive supported on the press frame for actuating the tappet, characterized by a carriage ( 4 ) which is linearly reciprocated by the hydraulic drive ( 2 ) and which has two teeth on each of the two opposite sides ( 5 , 6 ) is provided by two gearwheels ( 7 , 8 ) meshing with the toothings ( 5 , 6 ) and by two connecting rods ( 11 , 12 ) eccentrically coupled to the gearwheels ( 7 , 8 ), which are articulated symmetrically to the press center axis on the tappet ( 15 ) are, the slide stroke and the eccentric articulation points ( 13 , 14 ) of the connecting rods ( 11 , 12 ) are matched to one another so that the tappet ( 15 ) reaches its bottom dead center position (UT) in the middle region of a slide back and forth slide stroke.

2. Press according to claim 1, characterized in that the length of the toothing ( 5 , 6 ) is equal to a multiple of the circumference of a gear ( 7 , 8 ).

3. Press according to claims 1 or 2, characterized in that the carriage ( 4 ) is mounted in an axial extension on the piston rod ( 3 ).

4. Press according to claims 1 or 2, characterized in that the carriage ( 17 ) is designed as a movable cylinder which has a plurality of axial oil pressure chambers ( 22 , 23 , 26 ) which are open to opposite sides and into which the frame ( 1 ) rigidly supported piston rods ( 19 , 20 , 21 ) protrude as a guide and chamber closure.

5. Press according to claim 4, characterized in that the sum of the active surfaces (F ₁ ) of the oil pressure chambers open towards one side ( 26 ) is equal to the sum of the active surfaces (F ₂ + F ₃ ) of the oil pressure chambers open towards the opposite side ( 22 , 23 ).

6. Press according to claims 4 and 5, characterized in that the carriage ( 17 ) has a total of three oil pressure chambers ( 22 , 23 , 26 ).

7. Press according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that you a hydraulic fine control z. B. a hydraulic Stepper motor.